直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，包括：在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，在壓縮上止點(diǎn)前10到40度曲軸轉(zhuǎn)角CA之內(nèi)單次噴射；在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷時(shí)，第一階段在壓縮上止點(diǎn)前20到120度CA之內(nèi)單次或兩次噴射；第二階段在壓縮上止點(diǎn)后-5到10度CA之內(nèi)單次噴射；在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷時(shí)，在壓縮上止點(diǎn)前30到150度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，然后在壓縮上止點(diǎn)前0到30度之內(nèi)單次噴射，形成缸內(nèi)分層混合氣。本發(fā)明所述的方法可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的全工況平面正常運(yùn)行，減少對EGR使用的依賴。
【專利說明】直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)燃燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型內(nèi)燃機(jī)，可以使用不同辛烷值汽油類燃料，能夠顯著改善汽油機(jī)熱效率，達(dá)到甚至超過柴油機(jī)水平。同時(shí)由于汽油類燃料的較長滯燃期，能夠使油氣得到充分混合，大幅減少NOx和碳煙排放。近三年來已經(jīng)成為國際上的研宄熱點(diǎn)。
[0003]目前汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)均采用PPCI (Partially Premixed CompressionIgnition，部分預(yù)混壓燃）模式，即在著火前完成所有噴油。但是這種燃燒方式負(fù)荷范圍較窄，高負(fù)荷由于放熱迅速，導(dǎo)致壓力升高率高，燃燒噪聲大，并且難以滿足瞬態(tài)工況的要求。為了降低^^排放，必須采用高比例EGR(Exhaust Gas Recirculation，排氣再循環(huán))，這給發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用帶來很大障礙。
[0004]因此，亟需提供一種燃燒控制方法，使得減少對EGR使用的依賴或降低EGR的使用比例。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的全工況平面正常運(yùn)行，減少對EGR使用的依賴。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0007]一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，包括：
[0008]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，采用單次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前10到40度曲軸轉(zhuǎn)角CA之內(nèi)單次噴射，噴入100%的燃料，噴射壓力在60MPa以下；
[0009]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷時(shí)，采用多段預(yù)混壓燃MPCI模式，第一階段，在壓縮上止點(diǎn)前20到120度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，噴射壓力在20MPa以上；第二階段，在壓縮上止點(diǎn)后-5到10度CA之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，噴射壓力在20MPa以上；
[0010]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷時(shí)，采用多次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前30到150度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，噴射壓力在15MPa以上，然后在壓縮上止點(diǎn)前0到30度之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，形成缸內(nèi)分層混合氣，噴射壓力在ISMPa以上。
[0011]其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷且采用單次噴射PPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過10%，過量空氣系數(shù)大于2。
[0012]其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷且采用多段預(yù)混壓燃MPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過40%，過量空氣系數(shù)為1?2. 5。
[0013]其中，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷且采用多次噴射PPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過45%，過量空氣系數(shù)為1?2。
[0014]通過以上描述可知，本發(fā)明所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的全工況平面正常運(yùn)行，減少對EGR使用的依賴。
[0015]另外，本發(fā)明所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法還可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、低排放。
[0016]另外，本發(fā)明所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法主要對噴油策略和進(jìn)氣策略進(jìn)行優(yōu)化，無需對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行大幅改造，成本低，產(chǎn)業(yè)化前景好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1示出了汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)工況平面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，該方法包括:
[0021]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，采用單次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前10到40度CA (Crank Angle,曲軸轉(zhuǎn)角)之內(nèi)單次噴射，噴入100%的燃料，噴射壓力在60MPa以下；
[0022]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷時(shí)，采用MPCI (Multiple PremixedCompress1n Ignit1n，多段預(yù)混壓燃)模式，第一階段，在壓縮上止點(diǎn)前20到120度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，噴射壓力在20MPa以上；第二階段，在壓縮上止點(diǎn)后_5到10度CA之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，噴射壓力在20MPa以上；
[0023]在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷時(shí)，采用多次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前30到150度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，噴射壓力在15MPa以上，然后在壓縮上止點(diǎn)前0到30度之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，形成缸內(nèi)分層混合氣，噴射壓力在ISMPa以上。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的全工況平面正常運(yùn)行，減少對EGR使用的依賴。
[0025]另外，本發(fā)明實(shí)施例所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法還可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、低排放。
[0026]另外，本發(fā)明實(shí)施例所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法主要對噴油策略和進(jìn)氣策略進(jìn)行優(yōu)化，無需對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行大幅改造，成本低，產(chǎn)業(yè)化前景好。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例將汽油類燃料直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面分為3個(gè)區(qū)域。圖1為工況平面示意圖。圖中橫軸R代表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，縱軸L代表發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，I為低負(fù)荷區(qū)域，圖中II為中負(fù)荷及中低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷區(qū)域，圖中III為高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷區(qū)域。其中全工況平面燃燒控制方法具體為:
[0028]a.在低負(fù)荷時(shí)，即圖中的I區(qū)域，采用接近壓縮上止點(diǎn)的單次噴射策略，實(shí)現(xiàn)單次噴射PPCI模式，具體噴射時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)前10到40度曲軸轉(zhuǎn)角CA之間，噴射壓力在60MPa以下。同時(shí)根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，EGR率不超過10%，過量空氣系數(shù)大于2。
[0029]b.在中負(fù)荷和低速高負(fù)荷時(shí)，即圖中的II區(qū)域，采用多次噴射策略，實(shí)現(xiàn)多段預(yù)混壓燃MPCI模式，具體噴射時(shí)刻為壓縮上止點(diǎn)前20到120度CA之內(nèi)采用單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，保證在壓縮上止點(diǎn)附近實(shí)現(xiàn)第一階段放熱，然后在壓縮上止點(diǎn)后_5到10度CA之內(nèi)采用單次噴射，噴入30%?60%的燃料，保證實(shí)現(xiàn)第二階段放熱。噴射壓力在20MPa以上。同時(shí)根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，EGR率不超過40%，過量空氣系數(shù)為1?2.5。
[0030]其中，MPCI模式的顯著特征是采用一種在壓縮上止點(diǎn)附近按照“噴油-燃燒-噴油-燃燒”的順序方式組織燃燒，不同于PPCI模式“噴油-噴油-燃燒”的燃燒組織方式。理論上，MPCI模式可以重復(fù)“噴油-燃燒”組合多次，但為了確保每次噴油之后的燃燒接近預(yù)混燃燒，每組的噴油和燃燒過程應(yīng)盡可能分開，因此實(shí)際應(yīng)用中“噴油-燃燒”組合不超過三次。MPCI模式的特點(diǎn)在于，通過多次噴油直接控制混合氣體形成(預(yù)混合氣)和燃燒放熱過程(多段燃燒)，從而實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)壓力升高過程和污染物生成過程的解耦。也就是說，可以通過調(diào)節(jié)噴油次數(shù)，噴油時(shí)刻，噴油間隔以及噴油比例等參數(shù)而有效控制大負(fù)荷時(shí)的壓力升高率和燃燒噪聲，即控制放熱過程；而NOx等污染物的排放則可以通過噴油控制策略對每一次預(yù)混合燃燒過程進(jìn)行合理組織而使其降到很低的水平。
[0031]c.在高速高負(fù)荷時(shí)，即圖中的III區(qū)域，采用多次噴射策略，實(shí)現(xiàn)多次噴射PPCI模式，具體噴射時(shí)刻為壓縮上止點(diǎn)前30到150度CA之內(nèi)采用單次或兩次噴射，然后在壓縮上止點(diǎn)前0到30度之內(nèi)采用單次噴射，形成缸內(nèi)分層混合氣。噴射壓力在15MPa以上。同時(shí)根據(jù)工況選擇增壓比和中高比例冷卻EGR，EGR率不超過45%，過量空氣系數(shù)為1?2。
[0032]以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)全工況平面燃燒控制方法，其特征在于，包括: 在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷時(shí)，采用單次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前10到40度曲軸轉(zhuǎn)角CA之內(nèi)單次噴射，噴入100%的燃料，噴射壓力在60MPa以下； 在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷時(shí)，采用多段預(yù)混壓燃MPCI模式，第一階段，在壓縮上止點(diǎn)前20到120度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40%?70%的燃料，噴射壓力在20MPa以上；第二階段，在壓縮上止點(diǎn)后-5到10度CA之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，噴射壓力在20MPa以上； 在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷時(shí)，采用多次噴射PPCI模式，在壓縮上止點(diǎn)前30到150度CA之內(nèi)單次或兩次噴射，噴入40 %?70 %的燃料，噴射壓力在15MPa以上，然后在壓縮上止點(diǎn)前O到30度之內(nèi)單次噴射，噴入30%?60%的燃料，形成缸內(nèi)分層混合氣，噴射壓力在15MPa以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷且采用單次噴射PPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過10%，過量空氣系數(shù)大于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于中負(fù)荷和低速高負(fù)荷且采用多段預(yù)混壓燃MPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過40%，過量空氣系數(shù)為I?2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速高負(fù)荷且采用多次噴射PPCI模式時(shí)，根據(jù)工況選擇增壓比和不同比例冷卻EGR，其EGR率不超過45%，過量空氣系數(shù)為I?2。
【文檔編號(hào)】F02D41/30GK104500247SQ201410742566
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】王志, 王步宇, 帥石金, 王建昕 申請人:清華大學(xué)