[发明专利]基于缸内燃料双喷射的乘用车发动机排放控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及乘用车发动机，特别基于缸内燃料双喷射的乘用车发动机排放控制方法及装置。

背景技术

传统柴油机的燃烧过程属于扩散燃烧，由于柴油燃料特性及缸内温度、压力等条件决定，柴油喷射后到着火之前所经历的滞燃期很短，造成燃料与空气混合不充分，因此在燃烧室内产生了局部过浓的区域和局部高温的区域。这种高温区和局部过浓区的存在不可避免地会带来氮氧化物NO_X和碳烟的生成，并且这两种排放物之间存在一种此消彼长的trade-off关系。因此，如何改善NOx和碳烟之间的trade-off关系是柴油机满足严格排放法规的一个关键技术措施。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种基于缸内燃料双喷射的乘用车发动机排放控制方法，改善NOx和碳烟之间的trade-off关系，使柴油机排放满足严格的排放法规。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于缸内燃料双喷射，并借助于发动机电子控制单元ECU即Electronic Control Unit，实现，并包括以下步骤：

(1)发动机的ECU分别读取安装在发动机曲轴上的转速传感器给出的转速信号和安装在油门踏板上的传感器给出的发动机负荷信号，并根据上述发动机转速和负荷信号判断发动机运行在中低负荷、中高负荷还是大负荷工况；

(2)如果步骤(1)中的判断结果为中低负荷工况，则ECU根据已经标定过的一种高十六烷值、一种低十六烷值两种燃料的控制脉谱MAP，控制两种燃料较早喷射，使在燃烧开始前两种燃料都已与空气形成较为均匀的混合气，即燃烧过程为均质压燃燃烧过程；在中低负荷燃料早喷的情况下，两种燃料均采用单次喷射策略，且两种燃料的喷射时刻接近，由于两个喷射器安装呈一定的角度相对，其喷孔的轴线相交，因此从两个喷射器中喷出的燃料能够在燃烧室内形成碰撞，加速混合并且减少燃料的湿壁现象；随负荷增大，高十六烷值燃料的喷射量占总喷射量的比例逐渐减小，并逐渐引入一定的废气再循环EGR即Exhaust Gas Recirculation，以实现适应工况的低排放燃烧控制；

(3)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况，则发动机的ECU根据标定好的控制MAP，控制每种燃料的喷射时刻、喷射次数和喷射量，即对每种燃料都采用多次喷射的喷射策略，通过两种不同特性燃料多次喷射参数的优化组合控制，来实现缸内混合气浓度和燃料成分的可控分层分布，同时根据工况来控制EGR率，从而实现对缸内燃烧过程的合理组织，大大减少NOx和微粒等有害排放的生成，实现中高负荷工况高效、低排放的分层压燃燃烧过程；

(4)如果步骤(1)中的判断结果为大负荷工况，在燃烧方式上采用传统柴油机的燃烧方式，并采用两种燃料的灵活喷射，保证发动机功率输出的同时改善排放；

(5)不使用NOx后处理器和颗粒捕集器，只采用柴油机氧化催化剂Diesel Oxidation Catalyst后处理器，缩写DOC。

一种缸内燃料双喷射的乘用车发动机排放控制装置，基于缸内燃料双喷射对排放进行控制，发动机的缸盖上安装两个燃料喷射器，分别连接到两套独立的供油管路，用于喷射两种不同特性的燃料，两个燃料喷射器呈一定的角度相对安装，且其喷孔的轴线相交，两个燃料喷射器连接到一个ECU，ECU控制两个喷射器的喷射次数，每次喷射脉宽即喷射量和每次喷射时刻，同时接收转速和油门踏板信号，并根据上述信号判断发动机当前所处的运行工况。

本发明具备如下技术效果：

(1)在中低负荷工况下，采用单次喷射策略将燃油较早地喷入缸内，实现均质压燃燃烧方式，并引入一定量的EGR，实现高效、清洁的燃烧；

(2)在中高负荷工况下，对每种燃料都采用多次喷射的喷射策略，通过两种不同特性燃料多次喷射参数的优化组合控制，来实现缸内混合气浓度和燃料成分的可控分层分布，同时根据工况来控制EGR率，从而实现对缸内燃烧过程的合理组织，大大减少NOx和碳烟等有害排放的生成，实现中高负荷工况高效、低排放的分层压燃燃烧过程；

(3)虽然在大负荷工况下燃烧方式上采用传统柴油机的燃烧方式，但由于采用了两种燃料的灵活喷射，因此相对传统的单燃料柴油机，在混合气的组织和燃烧控制上也更为方便，可以改善发动机的排放；

(4)在不使用NOx后处理器和颗粒捕集器，只采用DOC后处理器条件下可以满足欧6以后排放法规的要求。

附图说明

图1控制结构示意图。图中，1喷油器1；2.喷油器2；3.缸盖；4.燃烧室；5.喷油器1轴线；6.喷油器2轴线；喷油器1喷孔轴线；8.喷油器2喷孔轴线。

图2控制原理框图。