CN104005862B - 内燃机的控制方法、系统及车辆 - Google Patents
内燃机的控制方法、系统及车辆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104005862B CN104005862B CN201410240346.9A CN201410240346A CN104005862B CN 104005862 B CN104005862 B CN 104005862B CN 201410240346 A CN201410240346 A CN 201410240346A CN 104005862 B CN104005862 B CN 104005862B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- gasoline
- stroke
- diesel oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims abstract description 90
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 81
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 11
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 23
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 14
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 6
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010727 cylinder oil Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- -1 wherein Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
本发明提出一种内燃机的控制方法,内燃机的每个工作循环包括:进气、压缩、膨胀、再压缩、再膨胀和排气冲程,该方法包括:汽油分层稀薄燃烧阶段:在进气、压缩和膨胀冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射汽油,以使内燃机利用汽油进行做功,其中,汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间;柴油压燃阶段:利用汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在再压缩、再膨胀和排气冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射柴油,以使内燃机利用柴油进行做功。根据本发明实施例的方法可提高车辆的燃油经济性,并可有效降低车辆的尾气污染物的排放量。本发明还提出了一种内燃机的控制系统及车辆。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种内燃机的控制方法、系统及车辆。
背景技术
内燃机(如发动机)作为如汽车、飞机等的动力源起到至关重要的作用。内燃机工作时会消耗不可再生能源如石油,并产生尾气污染,随着全球气候的日益变暖,诸如CO2的排放问题成为全球人类关注的焦点。因此,如何降低能耗并且减少尾气污染显得尤为重要。
对于传统的四冲程发动机而言,热效率偏低,例如有30%的废气能量浪费,并且产生大量的尾气污染物。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种内燃机的控制方法。该方法可提高车辆的燃油经济性,并可有效降低车辆的尾气污染物的排放量。
本发明的另一个目的在于提出一种内燃机的控制系统。
本发明的再一个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的,本发明的第一方面的实施例公开了一种内燃机的控制方法,所述内燃机的每个工作循环包括:进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程,所述方法包括以下步骤:汽油分层稀薄燃烧阶段:在所述进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射汽油,以使所述内燃机利用所述汽油进行做功,其中,所述汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,所述第一阈值小于所述第二阈值;柴油压燃阶段:利用所述汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在所述再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射柴油,以使所述内燃机利用所述柴油进行做功。
根据本发明实施例的内燃机的控制方法,采用汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃的两段燃烧模式,在汽油分层稀薄燃烧阶段,能够降低发动机的泵气损失,提高发动机的压缩比及燃烧产物的比热比,提高热效率,在柴油压燃阶段,通过对柴油喷射次数及喷油相位的控制,可以在膨胀冲程及再压缩冲程中进行多次或单次喷射燃油。通过两段燃烧,最终保持混合物的空燃比在理论空燃比附近,能够解决汽油分层稀薄燃烧时发动机产生过高NOx(氮氧化物)的问题,发动机在一个工作循环中做两次功,提高了功率密度,并且在提高功率密度的同时,降低了发动机的怠速转速及输出同等功率下的发动机转速,从而降低了发动机摩擦,提高了燃油经济性。
另外,根据本发明上述实施例的内燃机的控制方法还可以具有如下附加的技术特征:
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷小于第一预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用柴油预喷和主喷模式,其中,第一次喷射汽油相位SOI=(250°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位EOI=(40°,55°)CA BTDC,点火角=(25°,40°),第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=3:2,临近火花塞的λ大于1;柴油预喷相位EOI1=(2000°,250°)CA ATDC,柴油主喷相位EOI2=(340°,350°)CA ATDC,柴油主喷量:柴油预喷量=2:1。
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第一预设负荷且小于第二预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用一次柴油喷射模式,其中,所述第二预设负荷大于所述第一预设负荷,其中,第一次喷射汽油相位SOI1=(300°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位SOI2=(200°,150°)CA BTDC,第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=1:2,临近火花塞的λ=20;柴油喷射相位喷油相位EOI=(320°,340°)CA ATDC。
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第二预设负荷的工况时,采用多次喷射方式进行柴油压燃或汽油点燃,其中,当进行柴油压燃时,主喷喷油相位SOI晚于或等于第二次压缩上止点前30度,主喷喷油相位EOI早于或等于第二次压缩上止点后20度,当进行汽油点燃时,所述λ≤1,且在所述再压缩冲程时进行点火,其中,所述第三预设负荷大于所述第二预设负荷。
在一些示例中,所述第一阈值为25,所述第二阈值为40。
本发明第二方面的实施例公开了一种内燃机的控制系统,所述内燃机的每个工作循环包括:进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程,所述系统包括:汽油分层稀薄燃烧控制模块,用于在所述进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射汽油,以使所述内燃机利用所述汽油进行做功,其中,所述汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,所述第一阈值小于所述第二阈值;柴油压燃控制模块,用于利用所述汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在所述再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射柴油,以使所述内燃机利用所述柴油进行做功。
根据本发明实施例的内燃机的控制系统,采用汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃的两段燃烧模式,在汽油分层稀薄燃烧阶段,能够降低发动机的泵气损失,提高发动机的压缩比及燃烧产物的比热比,提高热效率,在柴油压燃阶段,通过对柴油喷射次数及喷油相位的控制,可以在膨胀冲程及再压缩冲程中进行多次或单次喷射燃油。通过两段燃烧,最终保持混合物的空燃比在理论空燃比附近,能够解决汽油分层稀薄燃烧时发动机产生过高NOx的问题,发动机在一个工作循环中做两次功,提高了功率密度,并且在提高功率密度的同时,降低了发动机的怠速转速及输出同等功率下的发动机转速,从而降低了发动机摩擦,提高了燃油经济性。
另外,根据本发明上述实施例的内燃机的控制系统还可以具有如下附加的技术特征:
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷小于第一预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧控制模块采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃控制模块采用柴油预喷和主喷模式,其中,第一次喷射汽油相位SOI=(250°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位EOI=(40°,55°)CA BTDC,点火角=(25°,40°),第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=3:2,临近火花塞的λ大于1;柴油预喷相位EOI1=(2000°,250°)CA ATDC,柴油主喷相位EOI2=(340°,350°)CA ATDC,柴油主喷量:柴油预喷量=2:1。
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第一预设负荷且小于第二预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧控制模块采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃控制模块采用一次柴油喷射模式,其中,所述第二预设负荷大于所述第一预设负荷,其中,第一次喷射汽油相位SOI1=(300°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位SOI2=(200°,150°)CA BTDC,第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=1:2,临近火花塞的λ=20;柴油喷射相位喷油相位EOI=(320°,340°)CA ATDC。
在一些示例中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第二预设负荷的工况时,所述柴油压燃控制模块采用多次喷射方式进行柴油压燃或所述汽油分层稀薄燃烧控制模块采用多次喷射方式进行汽油点燃,其中,当进行柴油压燃时,主喷喷油相位SOI晚于或等于第二次压缩上止点前30度,主喷喷油相位EOI早于或等于第二次压缩上止点后20度,当进行汽油点燃时,所述λ≤1,且在所述再压缩冲程时进行点火,其中,所述第三预设负荷大于所述第二预设负荷。
本发明第三方面的实施例公开了一种车辆,包括:内燃机;和如上述实施例所述的内燃机的控制系统。该车辆可提高燃油经济性,并可有效降低尾气污染物的排放量。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明一个实施例的内燃机的控制方法中内燃机的一个工作循环的工作原理图;
图2是根据本发明一个实施例的内燃机的控制方法的流程图;以及
图3是根据本发明一个实施例的内燃机的控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的内燃机的控制方法、系统及车辆。
在本发明的描述中,术语内燃机指双燃料发动机,例如汽油预混柴油引燃发动机,该内燃机以汽油和柴油作为燃料。该内燃机为六冲程内燃机,如图1所示,为本发明实施例中的内燃机的一个工作循环的工作原理图。由图1可知,内燃机的每个工作循环包括以下六个冲程,即:进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程。
如图2所示,根据本发明一个实施例的内燃机的控制方法,包括:汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃两个阶段,即内燃机的每个工作循环包括两段燃烧,第一段为汽油分层稀薄燃烧,第二段为柴油压燃。
其中,在汽油分层稀薄燃烧阶段,包括:在进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射汽油,以使内燃机利用汽油进行做功,其中,汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,第一阈值小于所述第二阈值。在本发明的一个实施例中,第一阈值为但不限于25,第二阈值为但不限于40。
具体地说,包括:步骤S201,即在汽油分层稀薄燃烧的第一阶段,对汽油与空气混合物的空燃比要求:25<空燃比<40。采用分层稀薄燃烧,没有泵气损失(即节气门可保持100%开度),可采用高压缩比的活塞,为了提高热效率,采用比常规的发动机更高的压缩比,例如压缩比大于11,应用米勒循环的工作原理,控制进排气门的开启和关闭时刻,增大膨胀比,汽油分层稀薄燃烧的产物比热比高,能够提高热效率。
步骤S202,即在柴油压燃的第二阶段,利用汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射柴油,以使内燃机利用柴油进行做功。
具体地说,第二段喷射柴油的原理如下,在汽油分层稀薄燃烧的第一阶段完成后的再压缩冲程中,对废气(即汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气)进行压缩,可产生高温高压的压缩气体,压缩压力可达到60bar以上,如果在第二阶段喷射汽油,喷射背压很大,燃油喷射锥角很小,且燃油喷射的贯穿距变小,导致无法喷射精确的喷油量,第一阶段进行汽油喷射压力无法与第二阶段汽油喷射压力相匹配,即第二段喷射的喷油压力与第一段的喷油压力不能在发动机运行的一个工作循环中进行有效的调节。且在高喷射背压下,汽油无法散开,燃油与空气无法进行均匀混合,导致无法燃烧。因此,本发明实施例的方法在第二阶段采用柴油压燃,可采用高压共轨的柴油喷射方式,通过在第二阶段喷射高压柴油,由于柴油喷射压力高、喷油锥角大,能够解决第二阶段汽油喷射无法散开、燃油雾化差的问题。并能够有效解决发动机在两个阶段的燃料燃烧对喷油压力的需求。
在第二阶段喷射柴油,利用第一阶段高温废气能够加快柴油分子与汽缸内空气的混合,增大燃烧速率。通过充分利用第一阶段产生的废气的能量,可解决柴油发动机低温启动慢或无法启动问题。
本发明实施例的方法通过在第一阶段采用汽油分层稀燃(即汽油分层稀薄燃烧阶段)和在第二阶段采用柴油压燃,使得发动机在一个工作循环中做功两次,极大地提高了发动机的功率密度,通过充分利用第一阶段产生的废气的能量,使第二阶段柴油压燃可充分燃烧,提高了发动机的热效率。
需要说明的是,在第一阶段进行汽油分层稀薄燃烧和第二阶段进行柴油压燃,要求最终混合气的空燃比不大于均质混合气空燃比。
当然,发动机处于不同工况时,汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃两个阶段喷射汽油和喷射柴油的次数等存在差异。
例如:当内燃机处于转速小于第一预设转速(通常意义上的中低转速)且负荷小于第一预设负荷(通常意义上的低负荷)的工况时,汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,柴油压燃阶段采用柴油预喷和主喷模式,其中,第一次喷射汽油相位SOI=(250°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位EOI=(40°,55°)CA BTDC,点火角=(25°,40°),第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=3:2,临近火花塞的λ大于1,满足混合气能够稳定燃烧;柴油预喷相位EOI1=(2000°,250°)CA ATDC,柴油主喷相位EOI2=(340°,350°)CA ATDC,柴油主喷量:柴油预喷量=2:1,即第一次为预喷,第二次为主喷,且要求第二次喷射量:第一次喷射量=2:1。第一次喷射主要利用缸内温度对柴油进行裂解,同时降低了缸内温度,第二次喷射不能超出规定的喷油相位,否则导致压缩负功增大。
也就是说,发动机在中低转速、低负荷工况时,对第一阶段汽油分层稀薄燃烧的空燃比存在要求,具体地,为满足发动机在中低转速、低负荷对燃油经济性的要求,需要:25<空燃比<40,这样,可充分利用分层稀薄燃烧降油耗的潜力,当混合气空燃比>40后,会使发动机功率输出降低、缸内循环变动迅速增大,燃油耗急剧增加。
此外,当内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于第一预设负荷且小于第二预设负荷(通常意义上的中等负荷)的工况时,汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,柴油压燃阶段采用一次柴油喷射模式,其中,第二预设负荷大于第一预设负荷,其中,第一次喷射汽油相位SOI1=(300°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位SOI2=(200°,150°)CA BTDC,第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=1:2,临近火花塞的λ=20;柴油喷射相位喷油相位EOI=(320°,340°)CA ATDC。为完成向大负荷工况的过度,同时由于新鲜充量的减少,柴油可只喷射一次。
也就是说,发动机在中低转速、中等负荷工况时,要求λ=20,随着发动机负荷的提高,发动机的爆燃倾向较大,为发动机负荷的过度提供条件。
再如:当内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于第二预设负荷(通常意义上的大负荷)的工况时,采用多次喷射方式进行柴油压燃或汽油点燃,其中,当进行柴油压燃时,主喷喷油相位SOI晚于或等于第二次压缩上止点前30度,主喷喷油相位EOI早于或等于第二次压缩上止点后20度,当进行汽油点燃时,所述λ≤1,且在再压缩冲程时进行点火,其中,第三预设负荷大于所述第二预设负荷。
也就是说,在发动机中低转速、大负荷工况时,可只进行柴油压燃或汽油点燃,便可满足发动机对扭矩输出的需求。当然,可进行多次喷射。例如:若进行柴油压燃,要求发动机主喷喷油相位SOI不得早于第二次压缩上止点前30度,EOI不得晚于第二次压缩上止点后20度。如果进行汽油点燃,要求混合气λ≤1,且只能在第二个压缩冲程附近进行点火。
在上述描述中,术语比热比:内燃机等熵指数、SOI:喷油开始时刻、EOI:喷油结束时刻、BTDC:压缩上止点前、ATDC:压缩上止点后、喷油背压:喷射燃油时刻的缸内压力、稀薄燃烧:燃料与空气的混合气的空燃比大于理论空燃比的燃烧、泵气损失:发动机在进气过程中,进气管中的压力小于大气压力所带来的节流损失、贯穿距:燃油喷射时,喷油油滴距喷嘴的距离。
根据本发明实施例的内燃机的控制方法,采用汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃的两段燃烧模式,在汽油分层稀薄燃烧阶段,能够降低发动机的泵气损失,提高发动机的压缩比及燃烧产物的比热比,提高热效率,在柴油压燃阶段,通过对柴油喷射次数及喷油相位的控制,可以在膨胀冲程及再压缩冲程中进行多次或单次喷射燃油。通过两段燃烧,最终保持混合物的空燃比在理论空燃比附近,能够解决汽油分层稀薄燃烧时发动机产生过高NOx的问题,发动机在一个工作循环中做两次功,提高了功率密度,并且在提高功率密度的同时,降低了发动机的怠速转速及输出同等功率下的发动机转速,从而降低了发动机摩擦,提高了燃油经济性。
如图3所示,根据发明一个实施例的内燃机的控制系统300,包括:汽油分层稀薄燃烧控制模块310和柴油压燃控制模块320。
其中,汽油分层稀薄燃烧控制模块310用于在进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射汽油,以使内燃机利用汽油进行做功,其中,汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,第一阈值小于第二阈值。柴油压燃控制模块320用于利用汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向内燃机的汽缸内喷射柴油,以使内燃机利用柴油进行做功。
作为一个具体的例子,当内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷小于第一预设负荷的工况时,汽油分层稀薄燃烧控制模块310采用二次喷射汽油模式,柴油压燃控制模块320采用柴油预喷和主喷模式,其中,第一次喷射汽油相位SOI=(250°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位EOI=(40°,55°)CA BTDC,点火角=(25°,40°),第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=3:2,临近火花塞的λ大于1;柴油预喷相位EOI1=(2000°,250°)CAATDC,柴油主喷相位EOI2=(340°,350°)CA ATDC,柴油主喷量:柴油预喷量=2:1。
此外,当内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于第一预设负荷且小于第二预设负荷的工况时,汽油分层稀薄燃烧控制模块310采用二次喷射汽油模式,柴油压燃控制模块320采用一次柴油喷射模式,其中,第二预设负荷大于所述第一预设负荷,其中,第一次喷射汽油相位SOI1=(300°,350°)CA BTDC,第二次喷射汽油相位SOI2=(200°,150°)CABTDC,第一次喷射汽油量:第二次喷射汽油量=1:2,临近火花塞的λ=20;柴油喷射相位喷油相位EOI=(320°,340°)CA ATDC。
再如,当内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于第二预设负荷的工况时,柴油压燃控制模块320采用多次喷射方式进行柴油压燃或汽油分层稀薄燃烧控制模块310采用多次喷射方式进行汽油点燃,其中,当进行柴油压燃时,主喷喷油相位SOI晚于或等于第二次压缩上止点前30度,主喷喷油相位EOI早于或等于第二次压缩上止点后20度,当进行汽油点燃时,λ≤1,且在再压缩冲程时进行点火,其中,第三预设负荷大于第二预设负荷。
根据本发明实施例的内燃机的控制系统,采用汽油分层稀薄燃烧和柴油压燃的两段燃烧模式,在汽油分层稀薄燃烧阶段,能够降低发动机的泵气损失,提高发动机的压缩比及燃烧产物的比热比,提高热效率,在柴油压燃阶段,通过对柴油喷射次数及喷油相位的控制,可以在膨胀冲程及再压缩冲程中进行多次或单次喷射燃油。通过两段燃烧,最终保持混合物的空燃比在理论空燃比附近,能够解决汽油分层稀薄燃烧时发动机产生过高NOx的问题,发动机在一个工作循环中做两次功,提高了功率密度,并且在提高功率密度的同时,降低了发动机的怠速转速及输出同等功率下的发动机转速,从而降低了发动机摩擦,提高了燃油经济性。
可以理解的是,本发明实施例的系统的具体实现方式与方法部分的具体实现方式类似,系统部分的具体实现请参见方法部分的描述,为了减少冗余,次数不做赘述。
本发明的进一步实施例提供了一种车辆,包括:内燃机和上述实施例所述的内燃机的控制系统。该车辆可提高燃油经济性,并可有效降低尾气污染物的排放量。
另外,根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域技术人员而言都是已知的,为了减少冗余,此处不做赘述。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同限定。
Claims (4)
1.一种内燃机的控制方法,其特征在于,所述内燃机的每个工作循环包括:进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程,所述方法包括以下步骤:
汽油分层稀薄燃烧阶段:在所述进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射汽油,以使所述内燃机利用所述汽油进行做功,其中,所述汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,所述第一阈值小于所述第二阈值;
柴油压燃阶段:利用所述汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在所述再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射柴油,以使所述内燃机利用所述柴油进行做功,其中,
当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷小于第一预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用柴油预喷和主喷模式;当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第一预设负荷且小于第二预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用一次柴油喷射模式,其中,所述第二预设负荷大于所述第一预设负荷;当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第二预设负荷的工况时,采用多次喷射方式进行柴油压燃和汽油点燃。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一阈值为25,所述第二阈值为40。
3.一种内燃机的控制系统,其特征在于,所述内燃机的每个工作循环包括:进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程,所述系统包括:
汽油分层稀薄燃烧控制模块,用于在所述进气冲程、压缩冲程和膨胀冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射汽油,以使所述内燃机利用所述汽油进行做功,其中,所述汽油与空气混合物的空燃比位于第一阈值和第二阈值之间,所述第一阈值小于所述第二阈值;
柴油压燃控制模块,用于利用所述汽油分层稀薄燃烧阶段时汽油燃烧后废气的热量在所述再压缩冲程、再膨胀冲程和排气冲程过程,向所述内燃机的汽缸内喷射柴油,以使所述内燃机利用所述柴油进行做功,其中,当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷小于第一预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用柴油预喷和主喷模式;当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第一预设负荷且小于第二预设负荷的工况时,所述汽油分层稀薄燃烧阶段内采用二次喷射汽油模式,所述柴油压燃阶段采用一次柴油喷射模式,其中,所述第二预设负荷大于所述第一预设负荷;当所述内燃机处于转速小于第一预设转速且负荷大于所述第二预设负荷的工况时,采用多次喷射方式进行柴油压燃和汽油点燃。
4.一种车辆,其特征在于,包括:
内燃机;和
如权利要求3所述的内燃机的控制系统。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410240346.9A CN104005862B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 内燃机的控制方法、系统及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410240346.9A CN104005862B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 内燃机的控制方法、系统及车辆 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104005862A CN104005862A (zh) | 2014-08-27 |
CN104005862B true CN104005862B (zh) | 2017-11-14 |
Family
ID=51366712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410240346.9A Active CN104005862B (zh) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 内燃机的控制方法、系统及车辆 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104005862B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104533643B (zh) * | 2014-12-19 | 2017-02-01 | 河南柴油机重工有限责任公司 | 燃气发动机稀薄燃烧控制方法及控制系统 |
CN104612846A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-05-13 | 长城汽车股份有限公司 | 双燃料发动机的喷油方法、系统和具有该系统的汽车 |
CN106150737B (zh) * | 2015-04-28 | 2019-08-16 | 长城汽车股份有限公司 | 一种多次喷射油量补偿方法及装置 |
CN106930852B (zh) * | 2015-12-29 | 2021-07-20 | 长城汽车股份有限公司 | 多冲程循环双燃料发动机的控制方法、系统及车辆 |
WO2017152997A1 (en) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Volvo Truck Corporation | A method for operating an internal combustion piston engine |
CN115030831B (zh) * | 2021-03-03 | 2023-10-03 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 发动机的控制方法、计算机可读存储介质以及车辆 |
CN114294109A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-08 | 杨伟 | 一种七冲程内燃机缸结构及其控制方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4134492B2 (ja) * | 2000-06-08 | 2008-08-20 | 三菱自動車工業株式会社 | 筒内噴射型内燃機関 |
AT5937U1 (de) * | 2001-12-27 | 2003-01-27 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine |
DE112009004268T5 (de) * | 2008-12-22 | 2012-11-29 | Caterpillar Inc. | Motorsteuersystem, welches einen mager verbrennenden6-takt-zyklus ausführt |
CN102155311A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-08-17 | 华北水利水电学院 | 六冲程内燃机二次燃烧工作方法 |
CN102678363B (zh) * | 2012-05-31 | 2015-05-27 | 长城汽车股份有限公司 | 汽油预混、柴油引燃发动机及其控制方法 |
-
2014
- 2014-05-30 CN CN201410240346.9A patent/CN104005862B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104005862A (zh) | 2014-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104005862B (zh) | 内燃机的控制方法、系统及车辆 | |
Mohammadi et al. | Performance and combustion characteristics of a direct injection SI hydrogen engine | |
CN102080598B (zh) | 一种采用二甲醚和高辛烷值燃料内燃机的控制方法 | |
CA2799952C (en) | Mid-cycle fuel injection strategies | |
KR101704064B1 (ko) | 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템 | |
CN104712445B (zh) | 单燃料压燃与点燃混合的燃烧控制方法及内燃机 | |
Zheng et al. | Energy efficiency improvement strategies for a diesel engine in low‐temperature combustion | |
US20150114342A1 (en) | Spark-ignition direct-injection engine | |
US20140102406A1 (en) | Engine combustion control via fuel reactivity stratification | |
CN106499531A (zh) | 一种双喷嘴气/液双燃料缸内直喷内燃机及控制方法 | |
CN1512049A (zh) | 内燃机及其控制装置 | |
JP2009138718A (ja) | 対向ピストン型2サイクルエンジン | |
Elkelawy et al. | A Critical Review of the Performance, Combustion, and Emissions Characteristics of PCCI Engine Controlled by Injection Strategy and Fuel Properties | |
US8505513B2 (en) | Fuel injection method for a direct-injection auto-ignition internal-combustion engine | |
CN104454190A (zh) | 一种缸内直喷双气体燃料点燃式燃烧及控制装置 | |
CN108167084A (zh) | 一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法 | |
Taritaš et al. | The effect of operating parameters on dual fuel engine performance and emissions–an overview | |
KR101807042B1 (ko) | 가솔린-디젤 혼합 연소 엔진의 제어 장치 및 방법 | |
Boretti et al. | Computational analysis of the lean-burn direct-injection jet ignition hydrogen engine | |
CN103867322A (zh) | 汽车及内燃机的一种控制方法 | |
CN203463217U (zh) | 一种汽油预混、柴油引燃发动机的冷起动系统 | |
Huang et al. | Study on cycle-by-cycle variations of combustion in a natural-gas direct-injection engine | |
CN105888814A (zh) | 爆气冲压均质压燃发动机 | |
CN204299708U (zh) | 一种缸内直喷双气体燃料点燃式燃烧及控制装置 | |
CN101929364B (zh) | 当量比缸内直喷汽油机抗爆震压缩着火的扩散燃烧方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |