[发明专利]一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法

说明书

本发明提供了一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法，步骤如下：步骤一、不改变发动机其他参数，仅增大发动机活塞行程，通过仿真获取不同几何压缩比发动机的有效热效率；根据活塞最大平均速度和最大转速，计算确定发动机几何压缩比；步骤二、通过仿真获取几何压缩比为的发动机在所有工况下的最大爆发压力，确定最低有效压缩比，进而确定有效压缩比的调节范围；步骤三、确定各个工况下，有效压缩比的控制方法；本方法在不改变几何压缩比的条件下，通过控制不同工况下的进气门关闭时刻，实现全工况有效压缩比的可变控制；在保证全工况下稳定运行的同时，提高了中小负荷工况下的热效率，有效地改善燃油经济性。

技术领域

本发明属于内燃机控制技术领域，涉及一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法，具体涉及一种基于有效热效率的质调节式发动机在全工况下的有效压缩比的控制方法。

背景技术

对于四冲程发动机，提高压缩比是提高其热效率的重要途径。现代高压直喷柴油发动机的几何压缩比一般高达14～22，目的是为了保证燃料喷入气缸内时，即使是在冷态下也能使气缸内的空气温度升高到足以使燃料自行燃烧的程度。对于质调节式发动机，在确定其几何压缩比时，主要考虑全负荷工况下的最大爆发压力和冷启动性，在保证全负荷工况稳定运行的前提下，适当提高发动机的几何压缩比，可以有效改善发动机的经济性和动力性。

对于车用柴油发动机，其工况变化范围广，传统的压缩比控制方法，是以保证发动机全负荷工况下的稳定运行为前提，几何压缩比受到全负荷工况下最大爆发压力的限制，保证了全负荷工况下的动力性，牺牲了常用的中小负荷工况下的动力性和经济性，使得中小负荷下的循环热效率较低。随着汽车低碳化的发展，一种以提高常用工况热效率为目标的压缩比控制方法是很有必要的。

发明内容

为了有效改善质调节式发动机在中小负荷工况下热效率偏低的问题，本发明提供了一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于有效热效率的质调节式发动机的压缩比控制方法，具体步骤如下：

步骤一、不改变发动机其他参数，仅增大发动机活塞冲程以增大发动机几何压缩比，通过模型仿真获取不同几何压缩比发动机的有效热效率；根据活塞最大平均速度c_m和最大转速n_max，计算确定发动机几何压缩比ε_g，具体过程为：

a.利用GT-POWER软件建立发动机模型，发动机模型中的对象包括环境压力、进排气门长度、进排气门管径、进排气门开闭时刻、进排气门升程曲线、喷油系统模型、燃烧模型、发动机缸数、冲程、缸径、几何压缩比；

b.通过发动机模型仿真，获取不同几何压缩比的发动机在1000转每分钟且25％负荷工况下的有效热效率，将最高有效热效率对应的几何压缩比记为ε_imax；

c.根据活塞最大平均速度c_m和最大转速n_max可以确定发动机冲程S，利用公式计算最大几何压缩比ε_gmax；其中V_a为燃烧室容积，π为圆周率，D为气缸直径；

d.如果最大几何压缩比ε_gmax≤ε_imax，则几何压缩比ε_g＝ε_gmax；如果最大几何压缩比ε_gmax＞ε_imax，则几何压缩比ε_g＝ε_imax；

步骤二、通过发动机模型仿真获取几何压缩比为ε_g的发动机在所有工况下的最大爆发压力P_max，确定最低有效压缩比ε_emin，进而确定所有工况的有效压缩比ε_e的调节范围；有效压缩比的定义为：指进气门关闭瞬间的气缸容积与活塞处于上止点时的气缸容积之比；具体过程为：