[发明专利]一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制均质压燃和火花点火两种模式的直喷汽油机全工况空燃比的控制方法，特别涉及在均质压燃区域和火花点火区域以及两种燃烧模式切换区域的空燃比控制策略，属于汽车发动机、内燃机燃烧技术领域。

背景技术

均质混合气压缩着火(HCCI)燃烧方式可以使汽油机的燃烧热效率显著改善，达到普通柴油机的水平，同时NOx的排放比普通汽油机降低95％以上，是目前国际上的研究热点。但是这种燃烧方式负荷范围较小，虽然能够满足日常中低速巡航和大部分城市工况的要求，但不能满足加速、高速巡航等高功率输出要求，因此必须和普通火花点火(SI)燃烧模式混合使用。

通常来讲，为了减小泵气损失，压燃模式燃烧在节气门全开状态下进行，空燃比略高于理论空燃比，随负荷的变化发生变化，过量空气系数φ_a在1.3到3之间波动。在点燃模式下，为了利用三效催化转化器，空燃比通常控制在理论空燃比，过量空气系数保持在φ_a＝1。在部分负荷时，节气门处于部分开启位置。

另外，在压燃模式下，为了提高缸内混合气温度，采用负阀重叠的配气相位，气门开启持续期短，气门升程小，能够形成大量的内部废气再循环。在点燃模式下，气门配气相位为普通的正气门重叠角配气相位。

因此，在压燃和点燃两种燃烧模式间进行切换时，需要改变节气门位置和配气相位。由于点燃模式的配气相位有较长的持续期和较大的升程，因此进气量较大。在负荷保持不变，也就是喷油量不变时切换燃烧模式，一旦将配气相位切换为点燃模式的配气相位，进气量将会减小，导致过量空气系数φ_a小于1，使燃烧受到冲击。因此在模式切换时，还需要辅助以节气门位置的变化来提高切换过程的平顺性。而空燃比的控制在切换过程中是一个关键的控制参数。

对于缸内直喷汽油机，由于可以通过调整喷油策略实现理论空燃比燃烧或者稀燃，为模式切换提供了一种可能的解决方案。但是目前关于该领域的研究结果还不多见。

发明内容

本发明的目的是提出一种在双模式直喷汽油机上全工况平面的空燃比控制策略，通过在不同的区域选择不同的空燃比，兼顾排放、油耗和输出功率多方面的要求，同时特别考虑了两种不同燃烧模式切换时的空燃比策略。

本发明的技术方案如下：

一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法，其特征在于该方法包括如下部分：

1)压燃模式下的空燃比：

a.在压燃模式下，节气门全开，空燃比由负荷大小以及缸内截获废气量的多少决定，过量空气系数φ_a在1.5～3之间变化；

b.压燃模式向点燃模式转换时，关闭节气门到5～8％，混合气变浓，过量空气系数φ_a为0.9～1.3；

2)点燃模式下的空燃比：

a.在点燃模式下，节气门部分或全部开启，开启度由负荷决定，过量空气系数φ_a始终保持为0.95～1.0；

b.点燃模式向压燃模式转换时，节气门开度为5～8％，过量空气系数φ_a为1.5～2.0；喷油采用两段喷射，采用稀燃模式：进气行程一次喷油，喷油角为50～150℃A ATDC，喷油量为循环供油量的60％～80％；压缩行程二次喷油，喷油角为200～300℃A ATDC，喷油量为循环喷油量的20％～40％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明通过在不同的区域选择不同的空燃比，能够兼顾两种燃烧模式的优点，同时满足降低油耗、限制排放和足够的功率输出的要求，避免各自的不足；对于模式切换过程，采用本发明的空燃比控制策略，能够避免节气门变换对切换过程的干扰，简化控制策略，在很大程度上提高模式切换过程的平顺性，避免该过程中容易出现的爆震及失火等不正常的燃烧现象发生。

附图说明

图1为双模式发动机全工况空燃比控制方法示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法，具体的控制手段如下：

1)压燃模式下的空燃比：

a.在压燃模式下，节气门全开，空燃比由负荷大小以及缸内截获废气量的多少决定(也就是喷油量的多少)，混合气浓度稀于理论空燃比，过量空气系数φ_a在1.5～3之间变化；

b.压燃模式向点燃模式转换时，关闭节气门到5～8％，使混合气变浓，空燃比数值变小，过量空气系数φ_a为0.9～1.3；

2)点燃模式下的空燃比：