专利名称：基于发动机可控排气背压阀cai燃烧的实现方法
技术领域：
本发明属于发动机的技术领域，具体涉及一种通过改变VVT的变化角度、排气背压和压缩比，控制发动机气缸内的混合气热状态，从而实现CAI燃烧的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法。
背景技术：
汽油机可控自燃(Controlled Auto Ignition, CAI)是通过压缩空气、燃料(包括再循环的废气)的混合物直到着火的一种新的燃烧方式，其实质是柴油机和汽油机两种燃烧方式的综合，属于对燃烧方式的改进，具有很高的理论研究价值，是近年来的研究热点，也是一种日趋成熟的燃烧方式。目前，国内外实现CAI燃烧的主要方法有直接进气加热、采用高压缩比、使用更容易自燃着火的燃料、利用内部残余废气加热等，而内部废气再循环(EGR)策略被认为是四冲程汽油机上实现CAI燃烧的最为可行的方法之一。内部废气再循环控制汽油机CAI燃烧过程的基本思想是通过改变气门定时捕捉一部分热残余废气在缸内，用其加热进气，完成压缩自燃着火。根据气门控制策略以及废气供给方式的不同，内部废气再循环的实现CAI燃烧的方法主要有两种一种是废气在压缩策略，另一种是废气重吸策略。废气再压缩策略是利用负的气门重叠角(排气门早关和进气门晚开)，将上个循环热的残余废气留在缸内以加热冷的新鲜充量，使混合气在压缩上止点附近达到自燃着火温度，实现CAI燃烧。废气重吸策略是将排出去的废气再重新吸入缸内，主要有两种实现方法一种是在进气过程中打开排气门，将排出去的废气重新吸入缸内；另一种是进气门在排气过程中打开，一部分废气进入进气道，在进气过程中再吸入缸内。针对内部废气再循环(i-EGR)的控制策略，长安汽车公司现有直喷发动机技术平台中VVT采用进、排气门正重叠角度的气门控制策略，但其内部EGR率最大为四％，不能满足实现CAI燃烧所需要的40%左右最低内部EGR率的要求，无法实现CAI燃烧。另外，对于 ICCS发动机来说，通过增大进排气门的重叠角度，虽然可以获得一定量的内部残余废气，但受凸轮型线及VVT变化角度的限制(30°CA的VVT相位调整范围)，单纯依靠进排气门相位的变化，还不能获得足够比例的内部残余废气，因而无法达到实现CAI燃烧所需的条件。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的技术问题而提供一种通过改变VVT的变化角度、 排气背压和压缩比，控制发动机气缸内的混合气体热状态，从而实现CAI燃烧的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法。本发明为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法，包括以下步骤增大压缩比至11-15，以促进CAI燃烧的实现；增大发动机进气门和排气门之间的重叠角，将VVT的变化角度增大至40-60° CA ；将发动机上一工作循环内燃烧产生的部分废气重新吸入到发动机的气缸内；通过可控背压阀改变发动机的排气背压，控制发动机内部残留的废气量； 向发动机的气缸内喷入燃油，与吸入的空气和废气形成可燃混合气体；活塞压缩气缸内的混合气体，可燃混合气在压缩上止点前达到自燃温度形成CAI燃烧，并推动活塞运动向外做功；排气门打开，气缸向外排出废气，发动机进入下一工作循环。本发明还可以采用如下技术措施
增大进排气门的重叠角，实现缸内残余废气的复吸，在发动机负荷一定的情况下，通过对排气背压和VVT相位的协同控制，以实现对CAI燃烧的相位控制。本发明具有的优点和积极效果是
本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法中，采用50°CA变化的VVT， 充分满足CAI燃烧所需的内部残余废气条件，同时提高发动机的排气背压，将内部残余废气强制驻留于缸内，可以直接控制内部残余废气量，进而控制CAI燃烧的负荷，通过复吸入气缸内的废气加热缸内的混合气体，提高混合气体温度。提高压缩比带来的直接好处是可以提高发动机的燃油经济性，同时，采用大的压缩比，可以进一步提高压缩上止点前可燃混合气的温度，有利于CAI燃烧的实现。另外，利用EGR策略也降低废气中的氧化氮(NOx)的排出量。
图1是本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法的过程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。图1是本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法的过程示意图。如图1所示，本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法，包括以下步骤发动机的进气门打开，向发动机中吸入空气；增大发动机进气门和排气门之间的重叠角，将VVT的变化角度增大至50° CA ；将发动机上一工作流程内燃烧产生的部分废气复吸入到发动机的气缸内；通过可控背压阀改变发动机的排气背压，控制发动机内部残留的废气量；向发动机的气缸内喷入燃油，与吸入的空气和废气形成混合气体；活塞压缩气缸内的混合气体，提高发动机的压缩比至13 ；气缸内的燃料混合气体被压缩至自燃点形成 CAI燃烧，推动活塞运动，发动机向外做功；排气门打开，气缸向外排出废气，同时发动机进入下一工作流程。为避免爆震现象以及防止燃烧温度升高也会导致NOx排放过高，发动机可在中低负荷使用CAI燃烧模式，而在大负荷或过低负荷时转入传统火花点火燃烧或柴油机燃烧模式。增大进排气门的重叠角，实现缸内残余废气的复吸，在发动机负荷一定的情况下， 通过对排气背压和VVT相位的协同控制，以实现对CAI燃烧的相位控制。本发明的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法中，采用50°CA变化的 VVT，充分满足CAI燃烧所需的内部残余废气条件，同时提高发动机的排气背压，将内部残余废气强制驻留于缸内，可以直接控制内部残余废气量，进而控制CAI燃烧的负荷，通过复吸入气缸内的废气加热缸内的混合气体，提高混合气体温度。提高压缩比带来的直接好处是可以提高发动机的燃油经济性，同时，采用大的压缩比，可以进一步提高压缩上止点前可燃混合气的温度，有利于CAI燃烧的实现。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制， 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法，包括以下步骤增大压缩比至11-15，以促进CAI燃烧的实现；增大发动机进气门和排气门之间的重叠角，将VVT的变化角度增大至40-60° CA ；将发动机上一工作循环内燃烧产生的部分废气重新吸入到发动机的气缸内；通过可控背压阀改变发动机的排气背压，控制发动机内部残留的废气量；向发动机的气缸内喷入燃油，与吸入的空气和废气形成可燃混合气体；活塞压缩气缸内的混合气体，可燃混合气在压缩上止点前达到自燃温度形成CAI燃烧，并推动活塞运动向外做功；排气门打开，气缸向外排出废气，发动机进入下一工作循环。
2.根据权利要求1所述的基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法，其特征在于增大进排气门的重叠角，实现缸内残余废气的复吸，在发动机负荷一定的情况下，通过对排气背压和VVT相位的协同控制，以实现对CAI燃烧的相位控制。
全文摘要
一种基于发动机可控排气背压阀CAI燃烧的实现方法，采用50oCA变化的VVT，充分满足CAI燃烧所需的内部残余废气条件，同时提高发动机的排气背压，将内部残余废气强制驻留于缸内，可以直接控制内部残余废气量，进而控制CAI燃烧的负荷，通过废气重吸加热缸内的混合气体，提高混合气体温度。提高压缩比带来的直接好处是可以提高发动机的燃油经济性，同时，采用大的压缩比，可以进一步提高压缩上止点前可燃混合气的温度，有利于CAI燃烧的实现。另外，利用EGR策略也降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。
文档编号F02D43/00GK102213134SQ20111015569
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者于勇, 侯圣智, 刘斌, 张巍, 胡春明, 董亮亮, 詹樟松 申请人:天津大学, 重庆长安汽车股份有限公司