[發(fā)明專利]HCCI汽油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和燃燒模式連續(xù)平滑調(diào)節(jié)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110260237.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102305141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝輝;陳韜;李樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D43/00
• 分類號(hào): F02D43/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制方法，尤其涉及一種HCCI汽油發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和燃燒模式連續(xù)平滑調(diào)節(jié)的方法。

背景技術(shù)

汽油機(jī)均質(zhì)壓燃燃燒技術(shù)是新一代發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒理念的代表，是為了解決5～20年后更嚴(yán)苛法規(guī)要求而開(kāi)發(fā)新型燃燒技術(shù)，但是目前HCCI燃燒技術(shù)還存在一些問(wèn)題需要攻克，其一就是其運(yùn)行范圍有限不足以覆蓋車(chē)用汽油機(jī)的常用工況范圍。限制HCCI燃燒上負(fù)荷邊界拓展的主要問(wèn)題就是由燃燒速度過(guò)快造成的爆震現(xiàn)象。造成這一現(xiàn)象的主要原因就是缸內(nèi)用于稀釋燃燒過(guò)程的殘余廢氣數(shù)量不足。殘余廢氣在HCCI燃燒中起到了三個(gè)作用。一是，填充缸內(nèi)容積。HCCI燃燒中通過(guò)調(diào)整缸內(nèi)的殘余廢氣率來(lái)控制新鮮充量的數(shù)量，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。因此，越大的負(fù)荷，缸內(nèi)殘余廢氣越小。二是，用作缸內(nèi)放熱過(guò)程的稀釋劑。由于汽油機(jī)均質(zhì)特性，一旦發(fā)生壓燃，缸內(nèi)會(huì)形成多個(gè)著火核心。此時(shí)需要稀釋劑來(lái)控制放熱速度，避免爆震等不正常的燃燒現(xiàn)象。相應(yīng)地，稀釋工質(zhì)越少，對(duì)燃燒放熱的抑制作用越弱，對(duì)控制放熱速度不利。三是，上循環(huán)經(jīng)過(guò)燃燒殘留下來(lái)的廢氣具有較高的溫度，HCCI燃燒利用殘余廢氣的能量加熱新鮮空氣，以使缸內(nèi)條件在燃燒上止點(diǎn)附近時(shí)滿足自燃著火的需要。當(dāng)HCCI燃燒達(dá)到上負(fù)荷邊界，缸內(nèi)殘余廢氣的溫度也達(dá)到最高，極易引起自燃現(xiàn)象。所以，在均質(zhì)壓燃燃燒的上負(fù)荷邊界上，由于用于稀釋的廢氣數(shù)量的減少，缸內(nèi)稀釋工質(zhì)已經(jīng)不足以控制HCCI燃燒的放熱速度，從而造成了汽油機(jī)均質(zhì)壓燃燃燒運(yùn)行范圍存在上負(fù)荷邊界。造成這一問(wèn)題的根源是內(nèi)部廢氣在HCCI燃燒控制中同時(shí)扮演了多個(gè)角色，因而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，不同的角色之間的矛盾會(huì)變得尖銳。目前，為了在實(shí)際中應(yīng)用，在汽油機(jī)均質(zhì)壓燃燃燒所能覆蓋的負(fù)荷范圍外，采用傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火燃燒方式(SI)的方法被認(rèn)為最行之有效的方法。

因此，在汽油機(jī)均質(zhì)壓燃燃燒領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容就是如何實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃燃燒模式到傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火燃燒模式之間的轉(zhuǎn)換。

目前，各個(gè)研究單位針對(duì)該問(wèn)題，在各自的技術(shù)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出了不同的控制策略和方法，但是這些技術(shù)采用的都是燃燒模式瞬時(shí)切換的階躍性控制。主要包括：

公開(kāi)號(hào)為CN102094720A，其公開(kāi)日為2011年6月15日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種HCCI模式轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)和方法，其包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度來(lái)確定多個(gè)燃燒模式閥值的閥值確定模塊。控制模塊還包括轉(zhuǎn)變模塊，其比較發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和多個(gè)燃燒模式閥值，并響應(yīng)于比較發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和多個(gè)燃燒模式閥值來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式。

公開(kāi)號(hào)為CN101922374A，其公開(kāi)日為2010年12月22日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI與SI模式間過(guò)渡切換的系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)和方法，其包括均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)模式控制模塊，該模塊使發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI模式下工作。該控制系統(tǒng)還包括差值模塊，該模塊確定期望轉(zhuǎn)矩量與火花點(diǎn)火(SI)閾值之間的實(shí)際差值。當(dāng)該實(shí)際差值在閾值帶以上時(shí)，SI模式控制模塊使發(fā)動(dòng)機(jī)在SI狀態(tài)下工作。當(dāng)該實(shí)際差值在轉(zhuǎn)矩閾值帶范圍之內(nèi)時(shí)，HCCI模式控制模塊使發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI模式下工作預(yù)定時(shí)間。當(dāng)該實(shí)際差值在轉(zhuǎn)矩閾值帶以下時(shí)，HCCI模式控制模塊使發(fā)動(dòng)機(jī)在HCCI模式下工作。

公開(kāi)號(hào)為CN101532445，其公開(kāi)日為2009年9月16日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種HCCI/SI燃燒轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)和方法包括在火花點(diǎn)火模式中控制發(fā)動(dòng)機(jī)的火花點(diǎn)火(SI)控制模塊，在火花點(diǎn)火模式之后在HCCI模式中控制發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)-均質(zhì)充氣壓縮(HCCI)模塊，和在預(yù)-HCCI模式之后在HCCI模式中控制發(fā)動(dòng)機(jī)的HCCI模塊。SI模塊在HCCI模式之后在SI模式中控制發(fā)動(dòng)機(jī)。

公開(kāi)號(hào)為CN101454552，其公開(kāi)日為2009年6月10日的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于在受控的自動(dòng)點(diǎn)火和火花點(diǎn)火燃燒模式中的一種模式下操作多氣缸直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作和操作者的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)操作高于預(yù)定閾值時(shí)，對(duì)部分氣缸的燃料輸送被選擇性地?zé)o效而來(lái)自未被停用氣缸的轉(zhuǎn)矩輸出被選擇性地增加以達(dá)到操作者的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求。確定發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷需求超過(guò)了處于化學(xué)計(jì)量的HCCI模式下的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作能力的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)被選擇性地在非節(jié)流的火花點(diǎn)火模式下操作并有至少一個(gè)氣缸未被提供燃料而來(lái)自其余氣缸的轉(zhuǎn)矩輸出被選擇性地增加。