[发明专利]缸内燃烧温度定量控制的压燃式内燃机均质燃烧控制方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机燃烧控制领域，具体涉及一种定量控制发动机缸内燃烧温度的均质压缩着火燃烧控制方法。

背景技术

随着世界汽车保有量的不断增长，汽车排放的有害物质日益增多，随之带来的环境问题引起了人们越来越多的关注，各国相继出台了严格的排放法规，限制内燃机有害物质的排放。NOx（氮氧化物）和PM（微粒）是压燃式内燃机排放的主要有害物质，在传统燃烧模式下两种排放物存在相斥关系（trade-off），即降低其中一种排放物往往带来另一种排放物的升高，这成为柴油机排放控制的难点。

产生PM的重要条件是缺氧，在传统燃烧模式下虽然总体是富氧燃烧，但是由于油、气不能完全均匀混合，造成局部区域氧浓度的降低，从而导致PM的产生。如果采用预混合的方式制备均质混合气，使空气与燃料在燃烧之前充分混合，将有效降低PM排放。相关研究表明各发动机均存在最优空燃比(空气与燃料的质量比)，在该空燃比下发动机的经济性和排放均会取得令人满意的效果。

NOx产生的必要条件是：高温、富氧和滞留时间，三者缺一不可。EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)技术由于限制了NOx生成所需的高温、富氧条件，成为降低NOx的有效方法，目前国内外在增压柴油机上进行EGR有两种可行方案:外部EGR和内部EGR。内部EGR通过改变配气正时实现，由于废气未经冷却直接回流，因此引起混合气温度升高。外部EGR利用专门的管道将废气经由冷却器引入进气管，使废气与新鲜空气在进入气缸前充分混合，外部EGR可以有效降低燃烧温度。研究表明当燃烧温度小于2200K时，NOx排放会取得较为满意的效果。

发明内容

本发明解决的问题是:通过一种缸内燃烧温度定量控制的压燃式内燃机均质燃烧控制方法，在燃料均质压缩着火的同时实现缸内燃烧温度的定量控制，达到同时降低发动机NOx和PM排放的目的。

本发明采用的技术方案是：发动机电控单元控制喷油器向进气道内喷射燃料，新鲜空气与燃料在进气道内形成均质混合气。在小负荷工况下，进气量较少，发动机的压缩温度较低，为保证燃料能够顺利着火，采用内部EGR提高缸内温度；在中等负荷工况下，此时发动机缸内的压缩温度能够保证燃料的顺利着火，同时缸内的燃烧温度在不添加外部EGR的情况下便可以控制在2200K以内，因此不需要采取任何温度控制措施；在中大负荷工况，由于喷油量较多，放热量较大，致使燃烧温度较高，为将燃烧温度控制在2200K以内，加入外部EGR降低缸内燃烧温度；在大负荷工况，由于喷油量很大，放热量很高，即使EGR阀全开也难以保证燃烧温度低于2200K，这时增大节气门开度，增加缸内的新鲜进气量，利用外部EGR耦合增加进气量的方法，降低缸内的燃烧温度。

本发明由外部EGR阀1、过滤器2、EGR冷却器3、压气机4、涡轮机5、三通6、发动机排气总管7、可变配气正时机构8、喷油器9、发动机进气总管10、节气门11、进气中冷器12、发动机电控单元（ECU）13、油门踏板位置传感器14、起动开关15、发动机转速传感器16和发动机进气歧管17组成，其中发动机转速传感器16、起动开关15、油门踏板位置传感器14与发动机电控单元13连接，三通6的入口与发动机排气总管7连接，三通6的一出口与涡轮机5连接，三通6的另一出口与外部EGR阀1入口连接；外部EGR阀1出口经过滤器2和EGR冷却器3与压气机4的入口连接；压气机4的出口经进气中冷器12与发动机进气总管10连接，喷油器9插入发动机进气歧管17中，节气门11布置在发动机进气总管10的入口处。

一种缸内燃烧温度定量控制的压燃式内燃机均质燃烧控制方法通过下列步骤实现：

1.采集发动机转速传感器16、油门踏板位置14的信号，发送给发动机电控单元13；

2.发动机电控单元13确定功率需求，并查询控制MAP，确定该功率需求下发动机各缸所需的循环喷油量，然后向喷油器9发出脉冲信号，控制喷油参数（正时、压力、脉宽等），参考公式（1）确定；

3.发动机电控单元13根据目标空燃比，确定进气量，并向节气门11发出脉冲信号，控制节气门11开度，新鲜空气与燃料在进气道内预混合形成均质混合气，参考公式（2）确定；

4.发动机电控单元13判断各缸循环喷油量是否大于，若不大于，则调节配气正时，使排气门早关，增加气缸内的残余废气量，使缸内的残余废气的质量为；若喷油量大于，则转步骤5，参考公式（3）确定，参考公式（4）确定；