本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)燃燒控制領(lǐng)域，具體涉及一種使用汽油類燃料的直噴壓燃的燃燒控制方法。

背景技術(shù)：

混合動力汽車由于同時裝備發(fā)動機(jī)和電機(jī)兩套動力系統(tǒng)，可以減少發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍，保證發(fā)動機(jī)工作在最優(yōu)工況范圍內(nèi)，能夠降低油耗。目前主流混合動力發(fā)動機(jī)采用點(diǎn)燃式汽油發(fā)動機(jī)，但受爆震限制，發(fā)動機(jī)壓縮比不高，直接影響熱效率的提高。而汽油直噴壓燃發(fā)動機(jī)是一種新型內(nèi)燃機(jī)，由于采用壓燃模式，可以顯著改善汽油機(jī)熱效率，達(dá)到甚至超過柴油機(jī)水平。此外發(fā)動機(jī)可以匹配不同辛烷值汽油類燃料，由于汽油類燃料的滯燃期較長，能夠使油氣得到充分混合，通過控制放熱速率，可以同時大幅減少NOx和碳煙排放^[1-5]。采用低辛烷值燃料(RON在70和85之間)的壓燃模式具有一些優(yōu)勢:發(fā)動機(jī)和柴油機(jī)一樣高效，后處理系統(tǒng)復(fù)雜度降低，同時可以簡化煉油工藝，緩解重油和輕油之間的需求不平衡^[6]。

目前汽油直噴壓燃發(fā)動機(jī)中高負(fù)荷熱效率高，其最優(yōu)油耗區(qū)域恰好位于混合動力發(fā)動機(jī)常用工況區(qū)域，適合用于混合動力系統(tǒng)。由于混合動力車對發(fā)動機(jī)的需求與傳統(tǒng)車不同，因此如果用于混合動力，汽油直噴壓燃發(fā)動機(jī)的燃燒控制方法也應(yīng)重新調(diào)整^[7-12]。

參考文獻(xiàn)

[1]Hanson,R.；Splitter,D.；Reitz,R.Operating a Heavy-Duty Direct-Injection Compression-Ignition Engine with Gasoline for Low Emissions.SAE 2009-01-1442.

[2]Sellnau,M.；Sinnamon,J.；Hoyer,K.；Husted,H.Gasoline Direct Injection Compression Ignition(GDCI)-Diesel-like Efficiency with Low CO2Emissions.SAE 2011-01-1386.

[3]Sellnau,M.；Sinnamon,J.；Hoyer,K.；Husted,H.Full-Time Gasoline Direct-Injection Compression Ignition(GDCI)for High Efficiency and Low NOx and PM.SAE 2012-01-0384.

[4]Sellnau,M.；Sinnamon,J.；Hoyer,K.；Kim,J.；Cavotta,M.；Husted,H.Part-Load Operation of Gasoline Direct-Injection Compression Ignition(GDCI)Engine.SAE 2013-01-0272.

[5]Chang,J.；Kalghatgi,G.；Amer,A.；Adomeit,P.；Rohs,H.；Heuser,B.Vehicle Demonstration of Naphtha Fuel Achieving Both High Efficiency and Drivability with EURO6Engine-Out NOx emission.SAE 2013-01-0267

[6]Chang,J.；Viollet,Y；Amer,A.；Kalghatgi,G.Fuel Economy Potential of Partially Premixed Compression Ignition(PPCI)Combustion with Naphtha Fuel.SAE 2013-01-2701.

[7]Sellnau,M.；Foster,M.；Hoyer,K.；Moore,W.；Sinnamon,J.；Husted,H.Development of a Gasoline Direct Injection Compression Ignition(GDCI)Engine SAE 2014-01-1300.

[8]Viollet,Y；Chang,J.；Kalghatgi,G.Compression Ratio and Derived Cetane Number Effects on Gasoline Compression Ignition Engine Running with Naphtha Fuels.SAE 2014-01-1301.

[9]Tetsu Y.；Shouji A.；Koichi N.；Takashi K.；Isao T.Economy with Superior Thermal Efficient Combustion(ESTEC).SAE 2014-01-1192.

[10]Akiyuki Y.；Masaki U.；Osamu W.；Naohiro I.Development of New Gasoline Engine for ACCORD Plug-in Hybrid.SAE 2013-01-1738

[11]NobukiK.；Kiyoshi N.；Toshihiro K.；Takasuke S.；Mamoru T.Development of New 1.8-Liter Engine for Hybrid Vehicles.SAE 2009-01-1061.

[12]Dipl.-Ing. Seibel.；Prof.Dr.-Ing.Stefan Pischinger.；Dipl.-Ing.Paul von Dincklage.Optimized Layout of Gasoline Engines for Hybrid Powertrains.SAE2008-28-0024.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種汽油類燃料直噴壓燃混合動力發(fā)動機(jī)燃燒控制方法，通過在混合動力發(fā)動機(jī)常用工況范圍內(nèi)采用合理的噴射、進(jìn)氣策略，使汽油直噴壓燃發(fā)動機(jī)能夠在混合動力需求的工況內(nèi)正常工作，兼顧輸出功率、油耗、燃燒噪聲等要求。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：

一種汽油類燃料直噴壓燃混合動力發(fā)動機(jī)燃燒控制方法，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1300～4000r/min、負(fù)荷為最高負(fù)荷的30～80％的區(qū)域采用多次噴射策略，具體噴射策略為在壓縮上止點(diǎn)前20到100度CA之內(nèi)采用單次或兩次噴射，然后在壓縮上止點(diǎn)前-10到30度CA之內(nèi)采用單次噴射。

優(yōu)選地，進(jìn)氣壓力為0.1～0.25MPa，過量空氣系數(shù)為1～2.5。

當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加，燃料和空氣的混合時間縮短，為了獲得濃度合適的混合氣，需要調(diào)整噴射時刻、EGR率、過量空氣系數(shù)等。

進(jìn)一步地，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1300～2400r/min區(qū)域，在壓縮上止點(diǎn)前20到100度CA之內(nèi)采用單次或兩次噴射，然后在壓縮上止點(diǎn)后-5到10度CA之內(nèi)采用單次噴射。

在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1300～2400r/min區(qū)域，所述燃燒控制方法在壓縮上止點(diǎn)前20到100度CA之內(nèi)噴入20～50％的燃料，在壓縮上止點(diǎn)后-5到10度CA之內(nèi)噴入50～80％的燃料。

其中，EGR率控制在0～40％。

在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2400～4000r/min區(qū)域，在壓縮上止點(diǎn)前30到100度之內(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。

在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2400～4000r/min區(qū)域，所述燃燒控制方法在壓縮上止點(diǎn)前30到100度CA之內(nèi)噴入20～50％的燃料，其余的燃料在壓縮上止點(diǎn)前0到30度CA之內(nèi)噴入。

其中，EGR率控制在0～50％，過量空氣系數(shù)為1～2。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明提出的噴油控制方法，針對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1300～4000r/min的混合動力汽車，采用多次噴射策略，可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃混合動力發(fā)動機(jī)所有工況點(diǎn)的正常運(yùn)行。

2)采用本發(fā)明的控制方法，適用于低辛烷值汽油，可以實(shí)現(xiàn)汽油類燃料直噴壓燃混合動力發(fā)動機(jī)的高效、低排放。

附圖說明

圖1為汽油類燃料直噴壓燃混合動力發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況示意圖。

圖2為實(shí)施例1發(fā)動機(jī)燃燒缸內(nèi)壓力和瞬時放熱率測試結(jié)果。

圖3為實(shí)施例2發(fā)動機(jī)燃燒缸內(nèi)壓力和瞬時放熱率測試結(jié)果。

圖中，曲線1為缸內(nèi)壓力，曲線2為瞬時放熱率。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例中，測量尾氣的儀器為奧地利AVL公司生產(chǎn)的CEB2型尾氣分析儀。電控高壓共軌系統(tǒng)的控制軟件購自易控汽車電子有限公司，燃油噴射系統(tǒng)硬件由美國德爾福公司生產(chǎn)。

EGR率為二氧化碳法計算。

實(shí)施例1

使用辛烷值為74的汽油作為燃料，不添加抗爆劑。實(shí)施例用發(fā)動機(jī)參數(shù)為：氣缸缸徑83.1mm，行程92mm，連桿長度145.8mm，壓縮比16.7。

電控高壓共軌系統(tǒng)控制操作。在圖I中的II區(qū)域(轉(zhuǎn)速1300～2400r/min、負(fù)荷為最高負(fù)荷的30～80％)，采用多次噴射策略，具體噴射策略為在壓縮上止點(diǎn)前20到100度CA之內(nèi)采用單次噴射，噴入40％的燃料，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60％的燃料，實(shí)現(xiàn)第二階段放熱。噴射壓力為90MPa。EGR率為20％，進(jìn)氣壓力為0.15MPa，過量空氣系數(shù)為1.8。

在圖1中的III區(qū)域(轉(zhuǎn)速2400～4000r/min、負(fù)荷為最高負(fù)荷的30～80％)，采用多次噴射策略，具體噴射策略為在壓縮上止點(diǎn)前30到100度之內(nèi)采用單次噴射，噴入50％的燃料；然后在壓縮上止點(diǎn)前0到30度之內(nèi)采用單次噴射，噴入50％的燃料。噴射壓力為90MPa。EGR率為30％，進(jìn)氣壓力為0.19MPa，過量空氣系數(shù)為1.7。

經(jīng)測算，發(fā)動機(jī)的循環(huán)熱效率達(dá)41.9％，NOx排放195ppm，發(fā)動機(jī)燃燒缸內(nèi)壓力和瞬時放熱率測試結(jié)果見圖2。圖2中，曲線1為缸內(nèi)壓力，曲線2為瞬時放熱率。由曲線2可知，燃燒為典型的兩階段放熱，且兩次放熱時間錯開，沒有重疊。由曲線1可知，壓力曲線有兩次明顯的上升過程，分別對應(yīng)兩次放熱過程。壓力曲線光滑無劇烈抖動，表明并未發(fā)生爆震。

實(shí)施例2

使用辛烷值為92的汽油作為燃料，不添加抗爆劑。實(shí)施例用發(fā)動機(jī)參數(shù)為：氣缸缸徑83.1mm，行程92mm，連桿長度145.8mm，壓縮比16.7。

電控高壓共軌系統(tǒng)控制操作。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1300～2400r/min、負(fù)荷為最高負(fù)荷的30～80％，采用多次噴射策略，具體噴射策略為在壓縮上止點(diǎn)前20到100度CA之內(nèi)采用單次噴射，噴入20％的燃料，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80％的燃料，實(shí)現(xiàn)單階段放熱。噴射壓力為90MPa。EGR率為30％，進(jìn)氣壓力為0.15MPa，過量空氣系數(shù)為1.9。

經(jīng)測算，發(fā)動機(jī)的循環(huán)熱效率達(dá)43.7％，NOx排放303ppm，發(fā)動機(jī)燃燒缸內(nèi)壓力和瞬時放熱率圖如圖3。圖3中，曲線1為缸內(nèi)壓力，曲線2為瞬時放熱率。由曲線2可知，由于該實(shí)施例采用的燃料辛烷值較高，著火性較差，第一次噴射的燃料并未壓縮著火，而是在第二次噴射完成后，進(jìn)行單階段放熱，放熱速率較快。由曲線1可知，缸內(nèi)壓力在壓縮上止點(diǎn)后有一次明顯的上升的過程，但壓力曲線光滑無抖動，表明并未發(fā)生爆震。

以上的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。