[發明專利]一種發動機動態停缸重整控制方法及其控制系統

有效

• 申請號: 201811191535.6
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109252968B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 陳韜;謝輝;馮譯方
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D13/06
• 分類號: F02D13/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

本發明公開了一種發動機動態停缸重整燃燒控制方法，以控制同一氣缸內完成燃料的混合重整和燃料燃燒。其中，通過可變氣門機構控制模塊調節進、排氣門相位、升程，以控制缸內廢氣量與廢氣溫度；通過噴油點火控制模塊控制缸內噴射預噴燃油的噴射時刻、噴射次數和噴射量，以及控制點火時刻；停缸重整的全過程以排氣門關閉為開始時刻，以進氣門開啟為結束時刻。應用該方法，可以優化稀釋燃燒過程，提高發動機運行穩定性和經濟性。本發明還公開了一種實現該方法的控制系統，包括發動機管理模塊、燃燒信息采集分析模塊、可變氣門機構控制模塊、噴油點火控制模塊；該控制系統通過信號的實時采集、傳輸、計算、反饋，完成動態停缸重整閉環反饋控制。

技術領域

本發明涉及發動機燃燒過程控制方法和控制系統，尤其涉及一種發動機動態停缸重整控制方法及其控制系統。

背景技術

現在，汽油機高稀釋低溫燃燒已成為內燃機領域的研究熱點。而在諸多高稀釋低溫燃燒方法之中，均質壓燃(HCCI)燃燒技術，也稱可控自燃(CAI)燃燒技術，由于其經濟性和排放性上的優勢，成為了當今較主流的高稀釋低溫燃燒方式；但是，其存在負荷范圍過窄、燃燒過程缺乏有效控制等問題，從而影響了提高發動機運行穩定性和經濟性。

為了解決上述問題，學術界提出了以可控自燃結合火花點火燃燒的火花點火-可控自燃混合燃燒(Spark Ignition-Controlled Auto-Ignition Hybrid Combustion,SCHC)技術。即通過點火，引燃缸內小部分混合氣，提高缸內熱氛圍，從而使末端混合氣自燃。但是該燃燒方式在中、高負荷工況下存在燃燒不穩定現象，包括燃燒失穩、缸內平均有效壓力(IMEP)循環變動增大導致做功過程波動較大等。其主要原因是受到了缸內稀釋工質的影響。稀釋工質的種類包括缸內殘余的廢氣、重吸的廢氣和過量空氣等，主要起到填充缸內容積，以及稀釋缸內物質、使缸內空燃比大于理論空燃比、實現稀薄燃燒的作用，其中殘留或重吸的廢氣還可以提升缸內溫度。但稀釋工質的存在會抑制混合燃燒前期火核的形成和火焰傳播過程，導致中、高負荷工況下缸內燃燒出現不穩定，并對下個循環留在缸內的廢氣的組分和溫度產生影響，進而影響后續循環的缸內燃燒過程，從而出現循環性的燃燒變動。這種燃燒不穩定的現象通常出現在稀釋工質較多的工況，大量的稀釋工質會導致火焰傳播和自燃過程受到抑制，產生不符合工況要求的燃燒不穩定現象。雖然殘余廢氣會存留一些未燃碳氫物質，可以起到對著火和燃燒的促進作用，但和其稀釋作用比，這種助燃的效果不明顯，且受到運行工況的影響；助燃效果也不穩定。在小負荷工況下，為了優化熱效率，提升缸內活性燃料的數量是必要手段。當活性燃料的數量和其對燃燒穩定性的作用之間產生矛盾時，需要進一步優化控制燃燒過程的手段。

在此背景下，提高缸內燃料活性是改善稀釋燃燒穩定性和可靠性的一種有效方式，但是現有技術多是通過使用多種特性不同的燃料進行混合，或者采用外部設備或者氣缸對燃料進行重整，從而實現燃料活性改變過程。前者實際應用價值不高，后者需要固定停止某工作缸工作。這會帶來平衡性惡化以及磨損老化不一致等問題。急需要一種發動機動態停缸重整控制方法和系統，來提高發動機氣缸內的燃料活性，優化和控制燃燒過程，以改進燃燒穩定性和經濟性。

發明內容

本發明的目的，是為了克服發動機在稀釋條件下著火和燃燒存在困難，以及燃燒不穩定問題，提供一種在同一氣缸內完成的發動機動態停缸重整控制方法及其控制系統，來提高發動機氣缸內的燃料活性，優化和控制燃燒過程，以改進燃燒穩定性和經濟性。

本發明為實現上述目的，采取以下技術方案：

一種發動機動態停缸重整燃燒控制方法，用以實現同一氣缸內的動態停缸燃料重整控制過程和燃料燃燒控制過程，過程如下：

以燃燒上止點為0°CA，由發動機燃燒信息及狀態參數調節排氣門相位和升程，使排氣門在180～540°CA之間范圍內關閉；