[发明专利]一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法。

背景技术

缸内直喷汽油机通过控制喷油时刻可以形成均质或分层的混合气。目前已经应用的汽油缸内直喷技术的燃烧方法主要分为两种，即分层稀薄燃烧和均质当量比燃烧。第一代GDI采用分层稀薄燃烧的燃烧方法，主要以20世纪九十年代三菱、丰田和日产等公司为代表，利用缸内燃油喷射形成非均质的分层混合气，保证点火瞬时在火花塞周围形成易于着火的浓混合气，而燃烧室其余区域为稀混合气，但整体上为过量空气系数远大于1的稀薄燃烧。但由于分层稀燃GDI发动机无法使用三效催化剂，而稀燃催化剂开发的难度和成本又很高，因此随着排放法规的不断加严该燃烧方法受到限制。

第二代GDI采用均质当量比的燃烧方法，通过进气冲程中缸内早喷燃料形成均质混合气后火花点火，保持在化学计量比下工作，这样可以采用成熟的三效催化剂技术从而有效控制发动机排放。

但第二代GDI由于采用了当量比均质混合气点燃燃烧模式，所以在低速大负荷工况下容易爆震。其爆震的机理如图1所示(图中，11为喷油器，12为火花塞，13为进气，14为排气，15为化学计量比均质混合气，16为末端混合气自燃)，在低速大负荷工况，末端当量比混合气受压缩和热辐射，容易自燃产生爆震。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法，以克服现有技术中由于采用当量比均质混合气点燃燃烧模式，而造成传统汽油机在低速大负荷工况下容易爆震的缺陷。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法，所述方法包括以下步骤：在进气过程中进行第一次燃料喷射，在压缩上止点时形成均质稀薄混合气；在压缩过程中进行第二次或多次燃料喷射，在压缩过程中进行第二次或多次燃料喷射之后，缸内混合气整体处于化学计量比，而在火花塞周围形成浓混合气区域、燃烧室周边形成稀混合气区域；火花塞点火，使所述燃料进行燃烧。

其中，所述稀薄混合气的燃空当量比λ＞1。

其中，所述稀薄混合气的燃空当量比λ的范围为1.2～2.0。

其中，所述浓混合气的燃空当量比λ＜1。

其中，所述浓混合气的燃空当量比λ的范围为0.7～0.9。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

采用本发明时，汽油分层当量比混合气燃烧产生的有害排放物，可以使用传统汽油机三效催化剂有效地控制，解决了第一代GDI分层稀薄燃烧方法稀燃催化剂开发难度大、成本高，排放不易控制的问题。同时，分层当量比的燃烧方法可以带来比第二代GDI均质当量比燃烧方法更高的燃油经济性，而且可以抑制爆震的产生。

附图说明

图1是现有技术的一种汽油机爆震发生的机理示意图；

图2是本发明实施例的一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧方法的流程图；

图3是本发明实施例的一种汽油直喷式发动机分层当量比燃烧系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例的一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤s201，在进气过程中进行第一次燃料喷射，在压缩上止点时形成均质稀薄混合气。所述稀薄混合气的燃空当量比λ＞1，其范围可以为1.2～2.0。

步骤s202，在压缩过程中进行第二次或多次燃料喷射，在火花塞周围形成浓混合气区域。所述浓混合气的燃空当量比λ＜1，其范围可以为0.7～0.9。此时，缸内混合气整体处于化学计量比。

步骤s203，火花塞点火，使所述燃料进行燃烧。