[發明專利]利用可變氣門實時控制缸內直噴汽油機當量燃燒的方法

在審

• 申請號: 201910082130.7
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109578154A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 堯命發;李臨蓬;馬俊生;鄭尊清;王滸
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D41/14;F02D13/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種利用可變氣門實時控制缸內直噴汽油機當量燃燒的方法：ECU根據汽油機各個傳感器信息，獲得此時汽油機運行狀態，計算得到此時所需噴油脈寬，信號發送給噴油器，噴油器根據噴油脈寬向缸內噴出燃料；ECU根據汽油機此時運行狀態，讀取燃燒空燃比map，獲得此時汽油機缸內燃燒需要保持的燃燒空燃比；氧傳感器實時檢測排氣中氧氣濃度，通過信號線傳遞給ECU，ECU計算出缸內燃燒空燃比；ECU將缸內燃燒空燃比與map中對應空燃比進行比較，ECU向氣門驅動機構發出相應信號調節進氣門關閉時刻，控制缸內燃燒空燃比。本發明通過負反饋調節控制進氣門的關閉時刻來控制缸內的新鮮充量，實現當量燃燒。

技術領域

本發明涉及內燃機領域，更具體的說，是涉及一種利用可變氣門實時控制缸內直噴汽油機當量燃燒的方法。

背景技術

早期的汽油機采用氣道噴射，形成當量均質混合氣再進入缸內。但是，氣道噴射會在進氣口形成油膜，由于油膜的蒸發導致油量控制延遲和計量偏差，冷機啟動時燃油蒸發困難，造成不穩定燃燒，顯著加大汽油機的未燃HC排放水平。此外，氣道噴射的汽油機是“量調節”來控制負荷大小，即通過控制均質混合氣進入缸內的量來控制負荷的大小，這樣勢必會造成節流損失。隨著發動機零部件制造技術的迅速提高，精度高、響應快的電控汽油直噴系統使得缸內直噴技術得到快速的發展。缸內直噴汽油機動機在中、小負荷時采用分層充氣工作模式，通過控制噴入氣缸的油量來控制發動機的負荷，不采用節氣門可以降低泵氣損失，從而提高發動機的燃油經濟性，比氣道噴射汽油機節油20％-30％，同時快速的響應能力能更精確的控制燃燒過程從而具有良好的動力性能。

雖然缸內直噴發動機具有諸多優點，但是其本身也有一些問題，亟待解決。混合氣分層稀燃是缸內直噴發動機的燃燒方式。在分層混合過程中，混合氣的濃度是非均勻的，因此會在某些區域存在濃度比較大的混合氣，而在這些區域站，局部燃燒會導致溫度較高，從而導致NOx排放較多。另外由于缸內直噴發動機壓縮比大，放熱速率快，也會引起NOx排放升高。原本用于解決化學當量比燃燒的汽油機的三效催化轉化器，在缸內直噴汽油機稀燃模式下，轉化效率不高，無法滿足嚴格的排放法規，因此缸內直噴稀薄燃燒的排放問題成為一個難題。

隨著排放法規的不斷加嚴，鑒于稀燃催化劑技術不成熟導致采用缸內直噴分層混合氣稀薄燃燒的汽油機的NOx排放無法滿足近年來嚴格的排放法規，2005年以后采用化學當量比以及均質混合氣(均質當量比)燃燒模式的GDI發動機逐漸成為主流。缸內直噴化學當量比燃燒發動機所有工況下都在進氣沖程早噴，以形成均質混合氣，并保持在化學計量比條件下工作，以適應三效催化劑的要求。缸內直噴化學當量比燃燒的汽油機雖然實現了負荷的質調節，即通過控制噴油量來調節負荷，但是為了采用三效催化轉化器滿足排放法規的要求，還是需要電子節氣門等進氣節流裝置控制進氣流量實現化學當量比燃燒，因此不可避免存在節流損失，降低發動機的燃油經濟性。本發明的主要目的就是提出一種新的方法，控制缸內的當量燃燒同時，取消電子節氣門等進氣節流裝置，從而提高汽油機的燃油經濟性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，解決以上提出的缸內直噴式汽油機的缺點，提出一種利用可變氣門實時控制缸內直噴汽油機當量燃燒的方法，通過負反饋調節控制進氣門的關閉時刻來控制缸內的新鮮充量，實現當量燃燒。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明利用可變氣門實時控制缸內直噴汽油機當量燃燒的方法，包括以下步驟：

第一步：ECU根據汽油機各個傳感器獲取的信息，獲得此時汽油機的運行狀態，計算得到此時所需的噴油脈寬，將信號發送給噴油器，噴油器根據噴油脈寬向缸內噴出燃料；

第二步：ECU根據汽油機此時的運行狀態，讀取燃燒空燃比map，獲得此時汽油機缸內燃燒需要保持的燃燒空燃比；

第三步：氧傳感器實時檢測排氣中的氧氣濃度，將氧濃度信號通過信號線傳遞給ECU，ECU計算出缸內燃燒空燃比；