基於發動機可控排氣背壓閥cai燃燒的實現方法
2023-05-09 00:08:01
專利名稱：基於發動機可控排氣背壓閥cai燃燒的實現方法
技術領域：
本發明屬於發動機的技術領域，具體涉及一種通過改變VVT的變化角度、排氣背壓和壓縮比，控制發動機氣缸內的混合氣熱狀態，從而實現CAI燃燒的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法。
背景技術：
汽油機可控自燃(Controlled Auto Ignition, CAI)是通過壓縮空氣、燃料(包括再循環的廢氣)的混合物直到著火的一種新的燃燒方式，其實質是柴油機和汽油機兩種燃燒方式的綜合，屬於對燃燒方式的改進，具有很高的理論研究價值，是近年來的研究熱點，也是一種日趨成熟的燃燒方式。目前，國內外實現CAI燃燒的主要方法有直接進氣加熱、採用高壓縮比、使用更容易自燃著火的燃料、利用內部殘餘廢氣加熱等，而內部廢氣再循環(EGR)策略被認為是四衝程汽油機上實現CAI燃燒的最為可行的方法之一。內部廢氣再循環控制汽油機CAI燃燒過程的基本思想是通過改變氣門定時捕捉一部分熱殘餘廢氣在缸內，用其加熱進氣，完成壓縮自燃著火。根據氣門控制策略以及廢氣供給方式的不同，內部廢氣再循環的實現CAI燃燒的方法主要有兩種一種是廢氣在壓縮策略，另一種是廢氣重吸策略。廢氣再壓縮策略是利用負的氣門重疊角(排氣門早關和進氣門晚開)，將上個循環熱的殘餘廢氣留在缸內以加熱冷的新鮮充量，使混合氣在壓縮上止點附近達到自燃著火溫度，實現CAI燃燒。廢氣重吸策略是將排出去的廢氣再重新吸入缸內，主要有兩種實現方法一種是在進氣過程中打開排氣門，將排出去的廢氣重新吸入缸內；另一種是進氣門在排氣過程中打開，一部分廢氣進入進氣道，在進氣過程中再吸入缸內。針對內部廢氣再循環(i-EGR)的控制策略，長安汽車公司現有直噴發動機技術平臺中VVT採用進、排氣門正重疊角度的氣門控制策略，但其內部EGR率最大為四％，不能滿足實現CAI燃燒所需要的40%左右最低內部EGR率的要求，無法實現CAI燃燒。另外，對於 ICCS發動機來說，通過增大進排氣門的重疊角度，雖然可以獲得一定量的內部殘餘廢氣，但受凸輪型線及VVT變化角度的限制(30°CA的VVT相位調整範圍)，單純依靠進排氣門相位的變化，還不能獲得足夠比例的內部殘餘廢氣，因而無法達到實現CAI燃燒所需的條件。
發明內容
本發明為解決現有技術中存在的技術問題而提供一種通過改變VVT的變化角度、 排氣背壓和壓縮比，控制發動機氣缸內的混合氣體熱狀態，從而實現CAI燃燒的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法。本發明為解決現有技術中存在的技術問題所採取的技術方案是
本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法，包括以下步驟增大壓縮比至11-15，以促進CAI燃燒的實現；增大發動機進氣門和排氣門之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至40-60° CA ；將發動機上一工作循環內燃燒產生的部分廢氣重新吸入到發動機的氣缸內；通過可控背壓閥改變發動機的排氣背壓，控制發動機內部殘留的廢氣量； 向發動機的氣缸內噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成可燃混合氣體；活塞壓縮氣缸內的混合氣體，可燃混合氣在壓縮上止點前達到自燃溫度形成CAI燃燒，並推動活塞運動向外做功；排氣門打開，氣缸向外排出廢氣，發動機進入下一工作循環。本發明還可以採用如下技術措施
增大進排氣門的重疊角，實現缸內殘餘廢氣的復吸，在發動機負荷一定的情況下，通過對排氣背壓和VVT相位的協同控制，以實現對CAI燃燒的相位控制。本發明具有的優點和積極效果是
本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法中，採用50°CA變化的VVT， 充分滿足CAI燃燒所需的內部殘餘廢氣條件，同時提高發動機的排氣背壓，將內部殘餘廢氣強制駐留於缸內，可以直接控制內部殘餘廢氣量，進而控制CAI燃燒的負荷，通過復吸入氣缸內的廢氣加熱缸內的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來的直接好處是可以提高發動機的燃油經濟性，同時，採用大的壓縮比，可以進一步提高壓縮上止點前可燃混合氣的溫度，有利於CAI燃燒的實現。另外，利用EGR策略也降低廢氣中的氧化氮(NOx)的排出量。
圖1是本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法的過程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的說明。圖1是本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法的過程示意圖。如圖1所示，本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法，包括以下步驟發動機的進氣門打開，向發動機中吸入空氣；增大發動機進氣門和排氣門之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至50° CA ；將發動機上一工作流程內燃燒產生的部分廢氣復吸入到發動機的氣缸內；通過可控背壓閥改變發動機的排氣背壓，控制發動機內部殘留的廢氣量；向發動機的氣缸內噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成混合氣體；活塞壓縮氣缸內的混合氣體，提高發動機的壓縮比至13 ；氣缸內的燃料混合氣體被壓縮至自燃點形成 CAI燃燒，推動活塞運動，發動機向外做功；排氣門打開，氣缸向外排出廢氣，同時發動機進入下一工作流程。為避免爆震現象以及防止燃燒溫度升高也會導致NOx排放過高，發動機可在中低負荷使用CAI燃燒模式，而在大負荷或過低負荷時轉入傳統火花點火燃燒或柴油機燃燒模式。增大進排氣門的重疊角，實現缸內殘餘廢氣的復吸，在發動機負荷一定的情況下， 通過對排氣背壓和VVT相位的協同控制，以實現對CAI燃燒的相位控制。本發明的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法中，採用50°CA變化的 VVT，充分滿足CAI燃燒所需的內部殘餘廢氣條件，同時提高發動機的排氣背壓，將內部殘餘廢氣強制駐留於缸內，可以直接控制內部殘餘廢氣量，進而控制CAI燃燒的負荷，通過復吸入氣缸內的廢氣加熱缸內的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來的直接好處是可以提高發動機的燃油經濟性，同時，採用大的壓縮比，可以進一步提高壓縮上止點前可燃混合氣的溫度，有利於CAI燃燒的實現。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制， 雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然而，並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當然會利用揭示的技術內容作出些許更動或修飾，成為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法，包括以下步驟增大壓縮比至11-15，以促進CAI燃燒的實現；增大發動機進氣門和排氣門之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至40-60° CA ；將發動機上一工作循環內燃燒產生的部分廢氣重新吸入到發動機的氣缸內；通過可控背壓閥改變發動機的排氣背壓，控制發動機內部殘留的廢氣量；向發動機的氣缸內噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成可燃混合氣體；活塞壓縮氣缸內的混合氣體，可燃混合氣在壓縮上止點前達到自燃溫度形成CAI燃燒，並推動活塞運動向外做功；排氣門打開，氣缸向外排出廢氣，發動機進入下一工作循環。
2.根據權利要求1所述的基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法，其特徵在於增大進排氣門的重疊角，實現缸內殘餘廢氣的復吸，在發動機負荷一定的情況下，通過對排氣背壓和VVT相位的協同控制，以實現對CAI燃燒的相位控制。
全文摘要
一種基於發動機可控排氣背壓閥CAI燃燒的實現方法，採用50oCA變化的VVT，充分滿足CAI燃燒所需的內部殘餘廢氣條件，同時提高發動機的排氣背壓，將內部殘餘廢氣強制駐留於缸內，可以直接控制內部殘餘廢氣量，進而控制CAI燃燒的負荷，通過廢氣重吸加熱缸內的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來的直接好處是可以提高發動機的燃油經濟性，同時，採用大的壓縮比，可以進一步提高壓縮上止點前可燃混合氣的溫度，有利於CAI燃燒的實現。另外，利用EGR策略也降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。
文檔編號F02D43/00GK102213134SQ20111015569
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者於勇, 侯聖智, 劉斌, 張巍, 胡春明, 董亮亮, 詹樟松 申請人:天津大學, 重慶長安汽車股份有限公司