[發明專利]增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法及裝置

在審

• 申請號: 201510568160.0
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105201670A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 王志;劉輝;王步宇;王建昕;帥石金
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02D41/30
• 分類號: F02D41/30
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及內燃機技術領域，具體涉及一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法及裝置。

背景技術

汽車產業為我國重要的戰略性支柱產業，其動力廣泛地依靠發動機來支撐。增壓直噴輕量化小排量發動機(Downsizing)相比于傳統的自然吸氣發動機而言具備大幅節能減排的潛力，日益成為發動機發展的主流方向之一。但應用增加直噴輕量化技術，發動機會在低速大負荷情況下發生一種對發動機危害極大的非正常燃燒現象——超級爆震，成為了該技術路線遇到的核心障礙。大眾汽車公司稱之為Unwantedpre-ignition，AVL公司稱之為MegaKnock，IFP研究員稱之為pre-ignition，Shell公司稱之為Super-Knock，清華大學稱之為Deto-knock。這種新的爆震模式能在連續幾個發動機循環內對發動機產生致命的損壞，世界各大研究機構正在積極開展其機理探索和抑制措施研究。

2011年以后國內的奇瑞公司，清華大學，上汽集團等機構陸續開展抑制超級爆震的方法，主要的解決方案是采用加濃混合氣和掃氣。同期，國際各大研究機構提出了加濃混合氣、分層混合氣、冷卻EGR和掃氣等抑制超級爆震的控制策略，主要代表公司有大眾汽車公司、GM、KIT、西南研究院、NGK、IFP等。但是上述控制方法會導致發動機或油耗偏高，或排放惡化，或裝置復雜等一系列問題。因此，尋找一種有效抑制超級爆震的同時又能保證發動機動力性、經濟性和排放特性的低成本方法成為目前重要的研究方向。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法及裝置，能夠抑制增壓直噴發動機超級爆震的發生，同時優化發動機的油耗和排放性能。

為此目的，一方面，本發明提出一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法，在大負荷工況下，在發動機的壓縮沖程期間進行兩次燃料噴射，實現順序空間分區壓燃的燃燒模式。

優選地，第一次噴射開始時刻處于所述壓縮沖程的中期，所述第一次噴射開始時刻的范圍是-120℃AATDC～-60℃AATDC。

優選地，在發動機的活塞鄰近壓縮上止點位置時進行第二次噴射，所述第二次噴射開始時刻的范圍是-30℃AATDC～10℃AATDC。

優選地，所述第一次噴射的噴射燃油比例為40％～60％。

優選地，所述第二次噴射的噴射燃油比例為60％～40％。

優選地，在所述兩次噴射之后，所述發動機的氣缸內的整體燃空當量比為1。

優選地，所述燃料為汽油或者含氧混合燃料。

另一方面，本發明提出一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制裝置，在發動機大負荷工況下，該裝置在發動機的壓縮沖程期間通過向發動機的噴油器發送第一指令由所述噴油器根據所述第一指令進行燃料噴射，通過向所述噴油器發送第二指令由所述噴油器根據所述第二指令進行燃料噴射。

清華大學的研究結果表明，超級爆震起爆點多發生在末端混合氣區域，原因是末端混合氣處于高溫高壓狀態，其中已產生大量活性基，如出現熱點很容易產生爆轟，故本發明實施例所述的增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法及裝置，在增壓直噴輕量化小排量發動機上，采用壓縮沖程兩次噴射燃料，實現順序空間分區壓燃的燃燒模式，由于該順序空間分區壓燃的燃燒模式，可消除末端混合氣自燃的可能性，從而有效地切斷爆轟波的傳播途徑，實現抑制超級爆震的目標，同時保證發動機的動力性和經濟性，另外，整個燃燒室內總體保持理論空燃比，進而可使用三效催化劑(TWC,ThreeWayCatalyst)有效地降低排放，滿足排放法規，此外，本燃燒模式使用的燃料不僅僅可以是汽油，還可以是醇類、醚類和脂類等含氧燃料或者其它混合燃料，具備廣泛的適應性，該燃燒模式無需對發動機做任何更改，且能在抑制超級爆震的同時保證發動機的動力性、經濟性和排放性，成本低，油品適應性強，對我國現有發動機產品技術升級提供有力支持，產業化前景好。

附圖說明

圖1為本發明一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法的第一次噴射示意圖；

圖2為本發明一種增壓直噴發動機超級爆震的抑制方法的第二次噴射示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。