[发明专利]一种改善柴油机低温燃烧碳烟排放和燃油经济性方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种降低柴油机低温燃烧过程碳烟排放、提高低温燃烧燃油经济性的方法。

背景技术

柴油机以其高扭矩、低油耗的特点广泛应用于城市公共交通、物流运输、工程机械等领域。但是由于柴油机扩散燃烧的本质特征造成缸内存在明显的局部混合气过浓区和高温区，使得柴油机具有较高的碳烟和氮氧化物排放。而且，柴油机的碳烟和氮氧化物排放的控制策略是相互矛盾的，即降低碳烟排放的措施往往会导致氮氧化物排放升高，因此在控制柴油机碳烟和氮氧化物排放时，总是力图找寻一个可以使碳烟和氮氧化物排放折衷的控制策略，即所谓的折衷关系。

近十年来，柴油机低温燃烧作为一种新型燃烧模式，突破了传统柴油机扩散燃烧概念，在实现柴油机高效清洁燃烧方面展现出巨大潜力，成为国际内燃机燃烧科学与技术研究的前沿和热点。柴油机低温燃烧通过采用大比例废气再循环策略，有效延长燃烧滞燃期并降低燃烧温度，从而改变缸内燃烧反应过程的混合气浓度和温度发展历程，避开NO_x和碳烟生成区域，实现对有害排放产物的控制，摆脱了柴油机传统燃烧中NO_x与碳烟的折衷关系，认为是满足未来柴油机严格排放法规的主要燃烧模式。

柴油机低温燃烧过程大比例EGR使NO_x排放接近于零，但EGR对碳烟排放影响较复杂：低比例EGR使碳烟排放相当或略有升高；EGR提高到一定比例时，碳烟排放迅速升高，出现碳烟峰值区域；EGR率进一步提高后，碳烟排放开始明显降低，甚至达到零碳烟排放。可见，柴油机低温燃烧低碳烟和低NO_x排放局限于特定的EGR比率下，而且研究也表明低温燃烧过程的碳烟排放对EGR率变化很敏感，在高比例EGR区域（约50%），EGR率细小的变化有可能导致碳烟排放的急剧增加，显著增大了燃烧控制的难度。此外，在高比例EGR区域，尽管碳烟和氮氧化物排放都接近为零，但燃油经济性显著恶化，生成大量HC和CO。因此，柴油机低温燃烧面临的问题主要是以下2个方面：1）在降低NO_x和碳烟排放的同时，如何保持高热效率和低HC、CO排放；2）如何降低低温燃烧过程对EGR的敏感性、提高柴油机低温燃烧过程的可控性。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供可以有效降低低温燃烧过程对EGR率变化的敏感性，改善柴油机低温燃烧过程的可控性，最终获得高效清洁柴油机低温燃烧过程的一种改善柴油机低温燃烧碳烟排放和燃油经济性方法。

本发明的一种改善柴油机低温燃烧碳烟排放和燃油经济性方法，它包括以下步骤：

(1)控制单元分别读取安装在发动机曲轴上的传感器的转速信号、安装在油门踏板上的传感器的发动机负荷信号并根据所述的转速信号和发动机负荷信号判断发动机运行的负荷和转速工况；

(2)如果步骤(1)中的判断结果为中低负荷工况，进气条件控制器根据读取的进气温度传感器的进气温度参数输出控制信号，控制方法如下：减小高压级和低压级废气再循环回路中的高压级和低压级废气再循环冷却器开度以及进气总管上第一第二级中冷器的开度；同时电子控制单元控制喷雾锥角为140度的小喷射锥角喷油器的喷油时刻为上止点前0-10度曲轴转角；

(3)如果步骤(1)中的判断结果为大负荷工况，进气条件控制器根据读取的进气温度参数输出控制信号，控制方法如下：增大高压级和低压级废气再循环回路中的高压级和低压级废气再循环冷却器开度以及进气总管上第一、第二级中冷器的开度；同时电子控制单元控制小喷射锥角喷油器的第一次喷油时刻为上止点前10-20度曲轴转角，第二次喷油时刻为上止点后0-26度曲轴转角；