專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種汽油機(jī)混合燃燒模式的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：汽車(chē)已日益成為大眾化的代步工具，而在汽車(chē)消費(fèi)中，尾氣排放及能源節(jié)約也越來(lái)越成為消費(fèi)者關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著三效催化劑技術(shù)的成熟，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)很好地解決了尾氣排放的問(wèn)題。但與柴油車(chē)比較，目前汽油車(chē)的油耗仍要高大約30%。其主要原因之一是汽油機(jī)的負(fù)荷釆用進(jìn)氣量調(diào)節(jié)，在中小負(fù)荷時(shí)因節(jié)氣門(mén)開(kāi)度小造成泵氣損失大。為了解決汽油機(jī)中小負(fù)荷油耗差的問(wèn)題，需要減少泵氣損失、實(shí)現(xiàn)高效燃燒、產(chǎn)生當(dāng)量空燃比排氣氛圍，確保三效催化劑對(duì)有害排放物高效轉(zhuǎn)換。均質(zhì)混合氣壓縮著火(HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI)燃燒方式可以取消節(jié)氣門(mén)，使汽油機(jī)熱效率顯著改善，達(dá)到普通柴油機(jī)的水平，同時(shí)NOx的排放比普通汽油機(jī)降低95%以上，是目前國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。但目前要在汽油機(jī)上實(shí)現(xiàn)該種燃燒方式的方法是釆用進(jìn)氣加熱[JohnE.Dec,MagnusSj6berg.AParametricStudyofHCCICombustion-theSourcesofEmissionsatLowLoadsandtheEffectsofGDIFuelInjection.SAE2003-01-0752]或內(nèi)部廢氣再循環(huán)(ExhaustGasRecycle,EGR)技術(shù)[WangZhi,WangJianxing,ShuaiShijin,TianGuohong.ExperimentalandcomputationalstudiesongasolineHCCIcombustioncontrolusinginjectionstrategies.Journalofengineeringforgasturbinesandpower-TransactionsoftheASME.Jul2007,129(3):870-876]。而釆用進(jìn)氣加熱對(duì)于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)不實(shí)用，釆用內(nèi)部EGR又必須釆用復(fù)雜的全可變配氣相位(VariableValveTiming,VVT)技術(shù)，成本太高；同時(shí)，因HCCI高負(fù)荷時(shí)容易爆震，必須切換到火花點(diǎn)火(SparkIgnition,SI)燃燒模式下工作，這種燃燒模式的切換又增加了車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中汽油機(jī)實(shí)現(xiàn)HCCI存在的上述問(wèn)題。(二)技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提出一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括多個(gè)氣缸，還包括模式控制裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小，改變內(nèi)部廢氣再循環(huán)EGR閥的開(kāi)閉狀態(tài)，控制所述氣缸分別以單純火花點(diǎn)火SI模式工作或HCCI/SI混合模式工作；設(shè)有所述EGR閩的排氣導(dǎo)流裝置，在所述氣缸以混合燃燒模式工作時(shí)，根據(jù)發(fā)火順序?qū)I模式工作氣缸的部分排氣引入其他氣缸，使所述其他氣缸實(shí)現(xiàn)以HCCI模式工作。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，還包括尾氣處理裝置，利用三效催化劑對(duì)當(dāng)量空燃比尾氣進(jìn)行處理。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，所述氣缸為四個(gè)，則所述模式控制裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小到大控制燃燒模式依次為一缸SI、一缸SI+—缸HCCI、兩缸SI、兩缸SI+兩缸HCCI、四fcSI。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，設(shè)所述四個(gè)氣缸采用I-III-IV-II的發(fā)火順序，則所述排氣導(dǎo)流裝置將I缸及IV缸的排氣分流導(dǎo)入II缸及III缸。本發(fā)明的技術(shù)方案還提出一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法，包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小控制汽油機(jī)的氣缸分別以單純SI模式或HCCI/SI混合模式工作；在所述氣缸以HCCI/SI混合模式工作時(shí)，將以SI模式工作的氣缸的部分排氣引入其他氣缸，使所述其他氣缸實(shí)現(xiàn)HCCI模式工作。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法中，之后還包括利用三效催化劑對(duì)尾氣進(jìn)行處理。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法中，設(shè)所述氣缸為四個(gè)，則所述根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷控制氣缸工作模式具體為，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小到大控制燃燒模式依次為一缸SI、一釭SI+—缸HCCI、兩缸SI、兩缸SI+兩缸HCCI、四缸SI。上述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法中，設(shè)所述四個(gè)氣缸釆用i-ni-iv-n的發(fā)火順序，則所述將以si模式工作的氣缸的部分排氣引入其他氣缸具體為，將I缸及IV缸的排氣分流通過(guò)EGR閥導(dǎo)入II缸及III缸。(三)有益效果本發(fā)明技術(shù)方案的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及方法，在現(xiàn)有汽油機(jī)上無(wú)需釆用可變配氣相位技術(shù)，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)中小負(fù)荷下的燃油消耗率接近柴油機(jī)水平。圖l為本發(fā)明汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖2為典型的SI/HCCI混合燃燒模式的配氣相位示意圖3為圖1所示實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)熱力系統(tǒng)示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例的燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施例流程圖。具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)熱力系統(tǒng)示意圖，包括節(jié)氣門(mén)1、穩(wěn)壓腔2、進(jìn)氣歧管3、氣缸4、EGR管路5、EGR閥6、排氣歧管7。在中小負(fù)荷時(shí)，部分氣缸釆用SI燃燒模式大負(fù)荷高效工作，將SI燃燒氣缸的部分高溫廢氣作為外部EGR引入另一氣缸的進(jìn)氣系統(tǒng)，使得此氣缸實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒模式高效工作，保證總體上是當(dāng)量比可燃混合氣。圖2為目前出現(xiàn)的典型的SI/HCCI混合燃燒模式的配氣相位示意圖，一般SI/HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)需要釆用復(fù)雜的可變配氣相位技術(shù)，大負(fù)荷釆用大氣門(mén)升程實(shí)現(xiàn)SI燃燒，小負(fù)荷切換到小氣門(mén)升程實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒，這樣的SI/HCCI混合燃燒模式發(fā)動(dòng)機(jī)成本高，控制難度大。圖3為實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)熱力系統(tǒng)示意圖，發(fā)動(dòng)機(jī)特征為2缸四沖程自然吸氣。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，在一氣缸直徑為95亳米的雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，燃燒室形狀為一深I(lǐng)O亳米、徑深比為4的圓簡(jiǎn)形凹坑；用錐角為60°的高壓漩流傘噴汽油電控噴油器。主要試驗(yàn)條件見(jiàn)下表。l缸工作在當(dāng)量空燃比下；將1缸部分排氣導(dǎo)入到2缸進(jìn)氣道口形成外部熱EGR,與2缸新鮮空氣混合，并被加熱，2缸實(shí)現(xiàn)當(dāng)量空燃比下的HCCI。具體實(shí)施工況例如下表l所示。節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，l缸為SI理論空燃比工作，1缸排氣50。/。EGR分流入2缸進(jìn)氣道口(EGR溫度可達(dá)600。C)，與2缸進(jìn)入的50%新鮮空氣(進(jìn)氣溫度20。C)摻混后進(jìn)氣為300。C。為保證2缸在理論空燃比下工作，則2缸噴油量為l缸噴油量的1/2。雖然由于引入l缸排氣使得NOx在2缸排氣管中依然大量存在(約1000ppm)，但總的排氣空燃比仍然為1，使得三效催化劑高效工作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，雙缸汽油機(jī)釆用本方法后，發(fā)動(dòng)機(jī)在1800rpm，5bar平均有效壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，油耗達(dá)240g/kW.h,同時(shí)三效催化劑后的NOx排放小于50ppm。<table>complextableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施例如圖5所示，包括以下步驟5501、檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大??；5502、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小的檢測(cè)結(jié)果，控制氣缸的工作模式；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小的不同情況，可控制氣缸工作在單純SI模式或HCCI/SI混合模式。以四缸汽油機(jī)的具體情況為例，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小到大的順序，可控制氣缸的工作模式依次為一缸SI、一缸SI+—缸HCCI、兩缸SI、兩釭SI+兩虹HCCI、四缸SI。5503、利用三效催化劑對(duì)尾氣進(jìn)行處理。三效催化劑不僅降低NOx，而且同時(shí)解決汽油機(jī)中三種主要有害排放物一一HC、CO、NOx。本發(fā)明中三效催化劑的重要作用類(lèi)似常規(guī)汽油機(jī)一一同時(shí)大幅降低汽油機(jī)中的這三種有害排放成分。因?yàn)楸景l(fā)明中汽油機(jī)釆用混合燃燒模式，三種排放成分同時(shí)存在，因此本發(fā)明汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法的實(shí)施例，可以產(chǎn)生當(dāng)量空燃比排氣氛圍，從而確保三效催化劑對(duì)三種有害排放物同時(shí)高效轉(zhuǎn)換。以上為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。權(quán)利要求1、一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括多個(gè)氣缸，其特征在于，還包括模式控制裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小，改變內(nèi)部廢氣再循環(huán)EGR閥的開(kāi)閉狀態(tài)，控制所述氣缸分別以單純火花點(diǎn)火SI模式工作或HCCI/SI混合模式工作；設(shè)有所述EGR閥的排氣導(dǎo)流裝置，在所述氣缸以混合燃燒模式工作時(shí)，根據(jù)發(fā)火順序?qū)I模式工作氣缸的部分排氣引入其他氣缸，使所述其他氣缸實(shí)現(xiàn)以HCCI模式工作。2、如權(quán)利要求l所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括尾氣處理裝置，利用三效催化劑對(duì)當(dāng)量空燃比尾氣進(jìn)行處理。3、如權(quán)利要求1或2所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣缸為四個(gè)，則所述模式控制裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小到大控制燃燒模式依次為一缸SI、一缸SI+—缸HCCI、兩缸SI、兩釭SI+兩feHCCI、四缸SI。4、如權(quán)利要求3所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)所述四個(gè)氣缸釆用i-in-iv-n的發(fā)火順序，則所述排氣導(dǎo)流裝置將I缸及IV缸的排氣分流導(dǎo)入II缸及III缸。5、一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小控制汽油機(jī)的氣缸分別以單純SI模式或HCCI/SI混合模式工作；在所述氣缸以HCCI/SI混合模式工作時(shí)，將以SI模式工作的氣缸的部分排氣引入其他氣缸，使所述其他氣缸實(shí)現(xiàn)HCCI模式工作。6、如權(quán)利要求5所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，之后還包括利用三效催化劑對(duì)尾氣進(jìn)行處理。7、如權(quán)利要求5或6所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，設(shè)所述氣缸為四個(gè)，則所述根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷控制氣缸工作模式具體為，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小到大控制燃燒模式依次為一釭SI、一釭SI+—釭HCCI、兩缸SI、兩釭SI+兩缸HCCI、四缸SI。8、如權(quán)利要求7所述的汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，設(shè)所述四個(gè)氣缸釆用i-ni-iv-n的發(fā)火順序，則所述將以si模式工作的氣缸的部分排氣引入其他氣缸具體為，將I缸及IV缸的排氣分流通過(guò)EGR閥導(dǎo)入II缸及III缸。全文摘要本發(fā)明涉及一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括多個(gè)氣缸，還包括模式控制裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小，改變內(nèi)部廢氣再循環(huán)EGR閥的開(kāi)閉狀態(tài)，控制氣缸分別以單純火花點(diǎn)火SI模式工作或HCCI/SI混合模式工作；設(shè)有EGR閥的排氣導(dǎo)流裝置，在氣缸以混合燃燒模式工作時(shí)，根據(jù)發(fā)火順序?qū)I模式工作氣缸的部分排氣引入其他氣缸，使其他氣缸實(shí)現(xiàn)以HCCI模式工作。本發(fā)明還涉及一種汽油機(jī)混合燃燒模式實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案，在現(xiàn)有汽油機(jī)上無(wú)需采用可變配氣相位技術(shù)，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)中小負(fù)荷下的燃油消耗率大幅度降低。文檔編號(hào)F02D43/00GK101344045SQ20081011796公開(kāi)日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月18日優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日發(fā)明者帥石金,志王,王建昕,陽(yáng)冬波申請(qǐng)人:清華大學(xué)