[发明专利]缸内直喷增压发动机超级爆震的抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种缸内直喷增压发动机超级爆震的抑制方法。

背景技术

直喷增压小排量(Downsizing)发动机相对于传统发动机具有大幅度节能减排潜力，在近十年中得到了长足的发展，正在成为发动机的主要节能途径。但应用增压小排量技术，发动机在低速大负荷情况下容易发生一种对发动机危害极大的、至今尚未充分理解的非正常燃烧现象——超级爆震，大众汽车公司称之为Super Knock(参考文献1)，AVL公司称之为Mega Knock(参考文献2)，IFP研究员称之为pre-ignition(参考文献3)　。这种新的爆震模式极具破坏性，瞬时缸内压力甚至超过200bar，已成为发动机提高功率密度的主要障碍。世界各国正在积极开展超级爆震研究，但其产生机理和控制策略目前尚不明确。已有的研究表明，超级爆震主要有以下的特征：(1)在火花点火之前发生早燃；(2)在火焰传播之后出现巨幅压力振荡；(3)一般和正常燃烧循环交替出现；(4)随机发生，自行消失。

国内关于超级爆震的抑制方法的研究主要在2011年以后。奇瑞公司(2011-)　，清华大学(2011-)，上海汽车公司(2012-)等陆续开展过超级爆震影响因素及控制方法研究，采用的方法主要是加浓和改变可变气门正时系统(VVT)。国外各大汽车公司及研究机构(大众汽车公司，GM，KIT，西南研究院，NGK，IFP)采用的策略主要有加浓、扫气、冷却EGR、分层混合气(压缩冲程第二次喷射)。上述控制方法中，加浓、扫气容易导致发动机油耗、CO排放的增加，EGR系统装置复杂、成本增加，分层混合气容易造成炭烟排放和排温的升高。

参考文献：

1、Jürgen Willand,Marc Daniel,Emanuela,Bernhard Geringer,Peter Hofmann,Markus Kieberger.Limits on Downsizing in Spark Ignition Engines due to Pre-ignition.MTZ05I2009Volume70:56-61.

2、Winklhofer E，Hirsch A，Kapus P，et al.TC GDI engines at very high power density-irregular combustion and thermal risk[C].SAE Paper2009-24-0056.

3、Jean-Marc Zaccardi,Laurent Duval and Alexandre Pagot.Development of Specific Tools for Analysis and Quantification of Pre-ignition in a Boosted SI Engine.SAE2009-01-1795.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是抑制缸内直喷增压发动机超级爆震的发生，同时优化发动机的油耗、排放和排气温度性能。

为此目的，本发明的实施例提出了一种缸内直喷增压发动机超级爆震的抑制方法，其特征在于：　在所述发动机的进气行程期间进行两次喷射。

在上述方法中，第一次喷射开始时刻处于所述进气行程的中期，所述第一次喷射开始时刻的范围是60°CA ATDC～120°CA ATDC，并且所述第一次喷射的喷射燃油比例为50%～80%。

在上述方法中，第二次喷射结束时刻处于所述进气行程的晚期，所述第二次喷射结束时刻的范围是150°CA ATDC～180°CA ATDC，并且所述第二次喷射的喷射燃油比例为50%～20%。

在上述方法中，在所述两次喷射之后，所述发动机的气缸内的整体燃空当量比为1.1～1。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示例性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1a示出了根据本发明实施例的缸内直喷增压发动机燃烧系统进气行程中期第一次喷射的示意图；

图1b示出了根据本发明实施例的缸内直喷增压发动机燃烧系统进气行程末期第二次喷射的示意图；

图2示出了缸内直喷增压发动机超级爆震试验系统的示意图；

图3示出了现有技术中进气行程单次喷射策略下连续循环的缸压的曲线图；以及

图4示出了单次喷射和不同两次喷射策略下超级爆震次数、排温和油耗的曲线图。

具体实施方式