一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法与流程

本发明属于发动机燃烧控制领域，具体涉及一种使用汽油类燃料的直喷压燃的燃烧控制方法。

背景技术：

混合动力汽车由于同时装备发动机和电机两套动力系统，可以减少发动机运行范围，保证发动机工作在最优工况范围内，能够降低油耗。目前主流混合动力发动机采用点燃式汽油发动机，但受爆震限制，发动机压缩比不高，直接影响热效率的提高。而汽油直喷压燃发动机是一种新型内燃机，由于采用压燃模式，可以显著改善汽油机热效率，达到甚至超过柴油机水平。此外发动机可以匹配不同辛烷值汽油类燃料，由于汽油类燃料的滞燃期较长，能够使油气得到充分混合，通过控制放热速率，可以同时大幅减少NOx和碳烟排放^[1-5]。采用低辛烷值燃料(RON在70和85之间)的压燃模式具有一些优势:发动机和柴油机一样高效，后处理系统复杂度降低，同时可以简化炼油工艺，缓解重油和轻油之间的需求不平衡^[6]。

目前汽油直喷压燃发动机中高负荷热效率高，其最优油耗区域恰好位于混合动力发动机常用工况区域，适合用于混合动力系统。由于混合动力车对发动机的需求与传统车不同，因此如果用于混合动力，汽油直喷压燃发动机的燃烧控制方法也应重新调整^[7-12]。

参考文献

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技术实现要素：

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法，通过在混合动力发动机常用工况范围内采用合理的喷射、进气策略，使汽油直喷压燃发动机能够在混合动力需求的工况内正常工作，兼顾输出功率、油耗、燃烧噪声等要求。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法，在发动机转速1300～4000r/min、负荷为最高负荷的30～80％的区域采用多次喷射策略，具体喷射策略为在压缩上止点前20到100度CA之内采用单次或两次喷射，然后在压缩上止点前-10到30度CA之内采用单次喷射。

优选地，进气压力为0.1～0.25MPa，过量空气系数为1～2.5。

当发动机转速增加，燃料和空气的混合时间缩短，为了获得浓度合适的混合气，需要调整喷射时刻、EGR率、过量空气系数等。

进一步地，在发动机转速1300～2400r/min区域，在压缩上止点前20到100度CA之内采用单次或两次喷射，然后在压缩上止点后-5到10度CA之内采用单次喷射。

在发动机转速1300～2400r/min区域，所述燃烧控制方法在压缩上止点前20到100度CA之内喷入20～50％的燃料，在压缩上止点后-5到10度CA之内喷入50～80％的燃料。

其中，EGR率控制在0～40％。

在发动机转速2400～4000r/min区域，在压缩上止点前30到100度之内采用单次或两次喷射，然后在压缩上止点前0到30度之内采用单次喷射。

在发动机转速2400～4000r/min区域，所述燃烧控制方法在压缩上止点前30到100度CA之内喷入20～50％的燃料，其余的燃料在压缩上止点前0到30度CA之内喷入。

其中，EGR率控制在0～50％，过量空气系数为1～2。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提出的喷油控制方法，针对发动机转速1300～4000r/min的混合动力汽车，采用多次喷射策略，可以实现汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机所有工况点的正常运行。

2)采用本发明的控制方法，适用于低辛烷值汽油，可以实现汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机的高效、低排放。

附图说明

图1为汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机运行工况示意图。

图2为实施例1发动机燃烧缸内压力和瞬时放热率测试结果。

图3为实施例2发动机燃烧缸内压力和瞬时放热率测试结果。

图中，曲线1为缸内压力，曲线2为瞬时放热率。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中，测量尾气的仪器为奥地利AVL公司生产的CEB2型尾气分析仪。电控高压共轨系统的控制软件购自易控汽车电子有限公司，燃油喷射系统硬件由美国德尔福公司生产。

EGR率为二氧化碳法计算。

实施例1

使用辛烷值为74的汽油作为燃料，不添加抗爆剂。实施例用发动机参数为：气缸缸径83.1mm，行程92mm，连杆长度145.8mm，压缩比16.7。

电控高压共轨系统控制操作。在图I中的II区域(转速1300～2400r/min、负荷为最高负荷的30～80％)，采用多次喷射策略，具体喷射策略为在压缩上止点前20到100度CA之内采用单次喷射，喷入40％的燃料，在压缩上止点附近实现第一阶段放热，然后在压缩上止点后-5到10度CA之内采用单次喷射，喷入60％的燃料，实现第二阶段放热。喷射压力为90MPa。EGR率为20％，进气压力为0.15MPa，过量空气系数为1.8。

在图1中的III区域(转速2400～4000r/min、负荷为最高负荷的30～80％)，采用多次喷射策略，具体喷射策略为在压缩上止点前30到100度之内采用单次喷射，喷入50％的燃料；然后在压缩上止点前0到30度之内采用单次喷射，喷入50％的燃料。喷射压力为90MPa。EGR率为30％，进气压力为0.19MPa，过量空气系数为1.7。

经测算，发动机的循环热效率达41.9％，NOx排放195ppm，发动机燃烧缸内压力和瞬时放热率测试结果见图2。图2中，曲线1为缸内压力，曲线2为瞬时放热率。由曲线2可知，燃烧为典型的两阶段放热，且两次放热时间错开，没有重叠。由曲线1可知，压力曲线有两次明显的上升过程，分别对应两次放热过程。压力曲线光滑无剧烈抖动，表明并未发生爆震。

实施例2

使用辛烷值为92的汽油作为燃料，不添加抗爆剂。实施例用发动机参数为：气缸缸径83.1mm，行程92mm，连杆长度145.8mm，压缩比16.7。

电控高压共轨系统控制操作。在发动机转速1300～2400r/min、负荷为最高负荷的30～80％，采用多次喷射策略，具体喷射策略为在压缩上止点前20到100度CA之内采用单次喷射，喷入20％的燃料，然后在压缩上止点后-5到10度CA之内采用单次喷射，喷入80％的燃料，实现单阶段放热。喷射压力为90MPa。EGR率为30％，进气压力为0.15MPa，过量空气系数为1.9。

经测算，发动机的循环热效率达43.7％，NOx排放303ppm，发动机燃烧缸内压力和瞬时放热率图如图3。图3中，曲线1为缸内压力，曲线2为瞬时放热率。由曲线2可知，由于该实施例采用的燃料辛烷值较高，着火性较差，第一次喷射的燃料并未压缩着火，而是在第二次喷射完成后，进行单阶段放热，放热速率较快。由曲线1可知，缸内压力在压缩上止点后有一次明显的上升的过程，但压力曲线光滑无抖动，表明并未发生爆震。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。