CN104500247A - 直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，包括：在发动机处于低负荷时，在压缩上止点前10到40度曲轴转角CA之内单次喷射；在发动机处于中负荷和低速高负荷时，第一阶段在压缩上止点前20到120度CA之内单次或两次喷射；第二阶段在压缩上止点后-5到10度CA之内单次喷射；在发动机处于高速高负荷时，在压缩上止点前30到150度CA之内单次或两次喷射，然后在压缩上止点前0到30度之内单次喷射，形成缸内分层混合气。本发明所述的方法可以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的全工况平面正常运行，减少对EGR使用的依赖。

Description

直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机、内燃机燃烧技术领域，具体涉及一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法。
背景技术
汽油直喷压燃发动机是一种新型内燃机，可以使用不同辛烷值汽油类燃料，能够显著改善汽油机热效率，达到甚至超过柴油机水平。同时由于汽油类燃料的较长滞燃期，能够使油气得到充分混合，大幅减少NOx和碳烟排放。近三年来已经成为国际上的研究热点。
目前汽油直喷压燃发动机均采用PPCI(Partially PremixedCompression Ignition，部分预混压燃)模式，即在着火前完成所有喷油。但是这种燃烧方式负荷范围较窄，高负荷由于放热迅速，导致压力升高率高，燃烧噪声大，并且难以满足瞬态工况的要求。为了降低NOx排放，必须采用高比例EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)，这给发动机实际应用带来很大障碍。
因此，亟需提供一种燃烧控制方法，使得减少对EGR使用的依赖或降低EGR的使用比例。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的全工况平面正常运行，减少对EGR使用的依赖。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，包括：
在发动机处于低负荷时，采用单次喷射PPCI模式，在压缩上止点前10到40度曲轴转角CA之内单次喷射，喷入100％的燃料，喷射压力在60MPa以下；
在发动机处于中负荷和低速高负荷时，采用多段预混压燃MPCI模式，第一阶段，在压缩上止点前20到120度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在20MPa以上；第二阶段，在压缩上止点后-5到10度CA之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，喷射压力在20MPa以上；
在发动机处于高速高负荷时，采用多次喷射PPCI模式，在压缩上止点前30到150度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在15MPa以上，然后在压缩上止点前0到30度之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，形成缸内分层混合气，喷射压力在15MPa以上。
其中，在发动机处于低负荷且采用单次喷射PPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过10％，过量空气系数大于2。
其中，在发动机处于中负荷和低速高负荷且采用多段预混压燃MPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过40％，过量空气系数为1～2.5。
其中，在发动机处于高速高负荷且采用多次喷射PPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过45％，过量空气系数为1～2。
通过以上描述可知，本发明所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，可以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的全工况平面正常运行，减少对EGR使用的依赖。
另外，本发明所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法还可以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的高效、低排放。
另外，本发明所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法主要对喷油策略和进气策略进行优化，无需对发动机进排气***进行大幅改造，成本低，产业化前景好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了汽油类燃料直喷压燃发动机工况平面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，该方法包括：
在发动机处于低负荷时，采用单次喷射PPCI模式，在压缩上止点前10到40度CA(Crank Angle，曲轴转角)之内单次喷射，喷入100％的燃料，喷射压力在60MPa以下；
在发动机处于中负荷和低速高负荷时，采用MPCI(MultiplePremixed Compression Ignition，多段预混压燃)模式，第一阶段，在压缩上止点前20到120度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在20MPa以上；第二阶段，在压缩上止点后-5到10度CA之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，喷射压力在20MPa以上；
在发动机处于高速高负荷时，采用多次喷射PPCI模式，在压缩上止点前30到150度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在15MPa以上，然后在压缩上止点前0到30度之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，形成缸内分层混合气，喷射压力在15MPa以上。
本发明实施例所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，可以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的全工况平面正常运行，减少对EGR使用的依赖。
另外，本发明实施例所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法还可以实现汽油类燃料直喷压燃发动机的高效、低排放。
另外，本发明实施例所述的直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法主要对喷油策略和进气策略进行优化，无需对发动机进排气***进行大幅改造，成本低，产业化前景好。
本发明实施例将汽油类燃料直喷压燃发动机全工况平面分为3个区域。图1为工况平面示意图。图中横轴R代表发动机转速，纵轴L代表发动机负荷，I为低负荷区域，图中II为中负荷及中低转速高负荷区域，图中III为高转速高负荷区域。其中全工况平面燃烧控制方法具体为：
a.在低负荷时，即图中的I区域，采用接近压缩上止点的单次喷射策略，实现单次喷射PPCI模式，具体喷射时刻在压缩上止点前10到40度曲轴转角CA之间，喷射压力在60MPa以下。同时根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，EGR率不超过10％，过量空气系数大于2。
b.在中负荷和低速高负荷时，即图中的II区域，采用多次喷射策略，实现多段预混压燃MPCI模式，具体喷射时刻为压缩上止点前20到120度CA之内采用单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，保证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30％～60％的燃料，保证实现第二阶段放热。喷射压力在20MPa以上。同时根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，EGR率不超过40％，过量空气系数为1～2.5。
其中，MPCI模式的显著特征是采用一种在压缩上止点附近按照“喷油-燃烧-喷油-燃烧”的顺序方式组织燃烧，不同于PPCI模式“喷油-喷油-燃烧”的燃烧组织方式。理论上，MPCI模式可以重复“喷油-燃烧”组合多次，但为了确保每次喷油之后的燃烧接近预混燃烧，每组的喷油和燃烧过程应尽可能分开，因此实际应用中“喷油-燃烧”组合不超过三次。MPCI模式的特点在于，通过多次喷油直接控制混合气体形成(预混合气)和燃烧放热过程(多段燃烧)，从而实现缸内压力升高过程和污染物生成过程的解耦。也就是说，可以通过调节喷油次数，喷油时刻，喷油间隔以及喷油比例等参数而有效控制大负荷时的压力升高率和燃烧噪声，即控制放热过程；而NOX等污染物的排放则可以通过喷油控制策略对每一次预混合燃烧过程进行合理组织而使其降到很低的水平。
c.在高速高负荷时，即图中的III区域，采用多次喷射策略，实现多次喷射PPCI模式，具体喷射时刻为压缩上止点前30到150度CA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，形成缸内分层混合气。喷射压力在15MPa以上。同时根据工况选择增压比和中高比例冷却EGR，EGR率不超过45％，过量空气系数为1～2。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法，其特征在于，包括：
在发动机处于低负荷时，采用单次喷射PPCI模式，在压缩上止点前10到40度曲轴转角CA之内单次喷射，喷入100％的燃料，喷射压力在60MPa以下；
在发动机处于中负荷和低速高负荷时，采用多段预混压燃MPCI模式，第一阶段，在压缩上止点前20到120度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在20MPa以上；第二阶段，在压缩上止点后-5到10度CA之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，喷射压力在20MPa以上；
在发动机处于高速高负荷时，采用多次喷射PPCI模式，在压缩上止点前30到150度CA之内单次或两次喷射，喷入40％～70％的燃料，喷射压力在15MPa以上，然后在压缩上止点前0到30度之内单次喷射，喷入30％～60％的燃料，形成缸内分层混合气，喷射压力在15MPa以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发动机处于低负荷且采用单次喷射PPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过10％，过量空气系数大于2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发动机处于中负荷和低速高负荷且采用多段预混压燃MPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过40％，过量空气系数为1～2.5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在发动机处于高速高负荷且采用多次喷射PPCI模式时，根据工况选择增压比和不同比例冷却EGR，其EGR率不超过45％，过量空气系数为1～2。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105201670A (zh) * 2015-09-08 2015-12-30 清华大学 增压直喷发动机超级爆震的抑制方法及装置
CN106499538A (zh) * 2016-11-01 2017-03-15 清华大学 一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法
WO2018059485A1 (zh) * 2016-09-30 2018-04-05 广州汽车集团股份有限公司 汽油发动机过量空气系数燃烧控制方法及燃烧控制***
CN108708795A (zh) * 2018-05-15 2018-10-26 北汽福田汽车股份有限公司 控制汽油机的方法、装置和车辆
CN113700569A (zh) * 2021-07-27 2021-11-26 东风汽车集团股份有限公司 直喷发动机的喷油控制方法、装置、电子设备和存储介质
CN114412652A (zh) * 2022-03-29 2022-04-29 潍柴动力股份有限公司 一种发动机燃烧***控制方法及发动机燃烧***
CN116398311A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 潍柴动力股份有限公司 多策略燃料喷射方法、装置、设备和汽车

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004100566A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
EP1088979B1 (en) * 1999-09-30 2005-03-16 Mazda Motor Corporation A control system for a direct injection engine of spark ignition type
CN1730926A (zh) * 2005-08-18 2006-02-08 河北工业大学 气体燃料多点顺序喷射控制***
US20080196694A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Vijay Ramappan Multiple injection blend for direct injected engines
CN102588134A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 潍柴动力股份有限公司 一种柴油机喷油控制方法及应用该控制方法的电控柴油机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1088979B1 (en) * 1999-09-30 2005-03-16 Mazda Motor Corporation A control system for a direct injection engine of spark ignition type
JP2004100566A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
CN1730926A (zh) * 2005-08-18 2006-02-08 河北工业大学 气体燃料多点顺序喷射控制***
US20080196694A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Vijay Ramappan Multiple injection blend for direct injected engines
CN102588134A (zh) * 2012-03-08 2012-07-18 潍柴动力股份有限公司 一种柴油机喷油控制方法及应用该控制方法的电控柴油机

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105201670A (zh) * 2015-09-08 2015-12-30 清华大学 增压直喷发动机超级爆震的抑制方法及装置
WO2018059485A1 (zh) * 2016-09-30 2018-04-05 广州汽车集团股份有限公司 汽油发动机过量空气系数燃烧控制方法及燃烧控制***
CN106499538A (zh) * 2016-11-01 2017-03-15 清华大学 一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法
CN106499538B (zh) * 2016-11-01 2019-09-20 清华大学 一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法
CN108708795A (zh) * 2018-05-15 2018-10-26 北汽福田汽车股份有限公司 控制汽油机的方法、装置和车辆
CN113700569A (zh) * 2021-07-27 2021-11-26 东风汽车集团股份有限公司 直喷发动机的喷油控制方法、装置、电子设备和存储介质
CN114412652A (zh) * 2022-03-29 2022-04-29 潍柴动力股份有限公司 一种发动机燃烧***控制方法及发动机燃烧***
CN114412652B (zh) * 2022-03-29 2022-06-24 潍柴动力股份有限公司 一种发动机燃烧***控制方法及发动机燃烧***
CN116398311A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 潍柴动力股份有限公司 多策略燃料喷射方法、装置、设备和汽车
CN116398311B (zh) * 2023-06-07 2023-08-18 潍柴动力股份有限公司 多策略燃料喷射方法、装置、设备和汽车

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