缸内直喷汽油机si-hcci-si燃烧模式切换地研究

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1、万方数据万方数据·230·内燃机学报第25卷第3期使HcCI燃烧的控制成为可能‘2-3]。在HcCI模式和sI燃烧模式的切换中，目前可能的控制手段包括改变压缩比和改变EGR率两种方法。nAT和LUND技术大学合作，在SAAB的可变压缩比样机上进行了模式切换的初步研究，发现压缩比的改变持续时间较长，中间过程无法控制，切换过程平顺性和迅速性受到很大影响H】，在发动机剧烈变化的工况下不能适用，而且可变压缩比技术本身也不完备，实用化前景不明。而采用外部EGR的方法，也存在响应过慢，散热过大的缺点，因此目前所使用的方法都为改变配气相位而获得内部EGR

2、。AVL公司在CSI缸内直喷样机上通过排气门二次开启引起废气回吸形成内部EGR从而实现了HcCI燃烧【5_]，但是由于排气热量损失和换气损失较大，燃油消耗率改善有限。从sI和HCCI模式的切换来看，切换过程HC排放有所上升，表明燃烧状况受到影响，转距输出也有一定的波动，空燃比配合在切换过程中并不完美。同时，实现排气门二次开启的电液耦合装置价格昂贵，难于量产。ktus和MIT等研究单位在电液耦合气门(AVT)系统或电磁气门(EMV)等各种FvVT系统中也成功地通过形成负阀重叠实现了SI和HCCI模式间的切换07川j。由于采用进气道喷油，燃油混

3、合气形成有一定滞后，造成切换过程稳定性受到一定影响。MIT在切换过程的喷油策略上采取了通过增减油量的方法给予一定的补偿，具有较好的效果，ktus也通过取消节气门，并将配气策略的切换分成多步逐渐完成，能够补偿混合气浓度变化的延迟，大幅度提高了切换过程的燃烧稳定性，但是最大的障碍仍然在于AⅥ。或EMV系统价格极其昂贵，实用化前景困难。基于以上背景，本文提出了分段切换的控制策略，避免了切换过程中节气门和配气机构的改变对进气影响的相互耦合，并设计了错位双凸轮机构，实现了在一个发动机循环内进排气配气相位同时大幅度改变，配合汽油缸内直喷技术，从而实现了

4、SL／HcCI燃烧模式间顺利平稳切换。1HCCI／SI模式切换基本思路1．1分步切换的燃烧控制基本思路HcCL／SI之间切换的主要难点之一在于切换过程中难于精确控制燃油和空气的比例。通常来讲，为了减小泵气损失，HCCI燃烧在节气门全开(w0T)状态下进行。在SI燃烧模式下，即使采用分层混合气提高空燃比界限，在小负荷下也必须关闭节气门才能正常着火。因此，在HccL／sI模式切换过程中，必须考虑节气门的配合动作。燃烧模式切换的另外一个难点是配气相位的切换。为了获得较高的压缩终点温度，HcCI燃烧必须获得大量内部EGR。达到该目的可以采取多种方法

5、，目前运用较为普遍的是使用负阀重叠(NegativeValveO—ved印，NVO)配气相位或进、排气门二次开启等。但无论采用任何方法，配气相位都不同于sI燃烧所需要的普通配气相位。模式切换时必须同时切换配气相位。并且为了保证切换过程的平稳迅速，配气相位的切换过程也必须迅速可靠。采用缸内直喷技术，可以在切换过程中对油量精确控制，但是由于气体运动本身具有一定的延迟性，加上节气门无法在一到两个工作循环内响应，模式切换过程难以对气流运动进行精确控制。基于此，设计出分步切换的基本思路，即将节气门动作和配气相位动作分离开，以略牺牲短时间内燃油经济性和

6、排放性能为代价换取平稳的切换过程，过程如图1所示。1WoT＼P(yr：2％～5％NVoPvo图1sI／Hca分步切换思路ng．1SI／HCCIsteppedswitchst髓te留根据该思路，由HccI燃烧稳的切换过程，过程如图1所示。，WoT一‘＼NVo．P(yr：2％～5％Pvo图1sI／Hca分步切换思路ng．1SI／HCCIsteppedswitchst髓te留根据该思路，由HccI燃烧向sI燃烧切换时，首先关闭节气门至SI燃烧所需的部分节气门开度(P砒Opened而mme，POT)，然后配气相位由HCCI燃烧的NVO相位切换至正阀

7、重叠(P0sitiveValveOve、d印，PVO)。同样由sI燃烧切换至HCCI燃烧时，首先切换配气相位至NVo相位，然后打开节气门至wOT。采取这样的措施能够有效避免节气门和配气相位对气流影响的耦合，大幅度降低控制难度。1．2错位双凸轮配气系统设计的基本思路万方数据200r7年5月田国弘等：缸内直喷汽油机SI—HccI-sI燃烧模式切换的研究缸盖主油道中建立机油压力使可变升程液压顶柱锁定，此时点燃模式进气凸轮驱动进气门，点燃模式排气凸轮驱动排气门，即实现一个循环内切换至火花点火燃烧模式所需的配气相位；当需要配气相位切换时，使电磁阀的油

8、路与油底壳连通，缸盖主油道中的机油压力被释放，可变升程液压挺柱解除锁定，此时压燃模式进气凸轮驱动进气门，压燃模式排气凸轮驱动排气门，即实现一个工作循环内的火花点火燃烧模式向压燃着