HCCI汽油机的控制策略

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1、HCCI汽油机的控制策略来源：《汽车与配件》发布时间：2012-09-06分享到：新浪微博腾讯微博"瓣网开心网搜狐微博网易微博I汽油机受控口点燃，乂名均质充量■压缩点燃、HCCI(HomogenuosChargeCompession-Ignition),与传统的时汽油机燃烧方法相用比明显地提高了效g率，相应地减少了R

2、cO2排放，NO2和■颗粒物排放也达到■了最低水平。公总司对这-燃烧方法■做了很釦

3、开究工作，在此基础上对采川HCCI燃烧系统的汽油机在整个工况区域内瞬态运行过程中的控制和调节策略进行了开发工作，并作了台架试验，

4、这些成果值得国内发动机研发人员参考。采川汽汕机受控自点燃的动因在排放法规十分严厉，同时还要求严格限制油耗的背景下，人们对汽油机受控自点燃,即HCCI燃烧方法期望很高。在这种燃烧方法中，燃油蒸汽和空气的混合气用空气和/或废气强烈地稀释，然后在气缸内压缩直至发生自点燃。燃烧是以体积反应的方式进行的，就是说，在整个燃烧室的空间内同时点燃，不存在形成紊流的火焰前锋，也没有扩散燃烧。对HCCI这种燃烧方法进行的热力学分析表明HCCI具有下列优点：取消了节气，低温条件下的迅速放热带來了热力学优点。这些优点导致其热力学过程接近于理想的等容过

5、程,进而提高了热效率。因为自点燃及随后的燃烧是在各个地点同时发生的，这种燃烧与外源点火时的火焰传播比较起來，它不依赖于局部的边界条件，所以各个工作循环Z间出现的波动较小。受控自点燃保留了经典的三效催化转化器，既不需要进行额外的尾气后处理，同时还能提高效率。这种基本上采用稀薄燃烧的低温放热过程与传统的火花点燃工作方式相比，因其在HC排放变化不大、CO排放有所减少的情况下大幅降低了NOx排放而显得引人注目。山于整个HCCI系统(由HCCI燃烧方法和尾气后处理系统组成)对于不同燃料如乙醇的兼容性，得以成功地将这些燃料以很高的效率转换

6、成为功，而不存在山系统带來的限制。此外，还能够识别燃油晶质和环境条件，并通过调节而对其影响加以补偿。图1装备2.0L发动机的中级轿车上互相构成竞争的燃烧方法的节油潜力比较对于中高级轿车来说，只要英工况落在新欧洲行驶循环(NEDC)中城市行驶部分的工况区域之内，便町使用HCCI燃烧方法，与进气口喷射、不具备可变控制系统的汽汕机相比，节汕潜力町达14%左右。在个别的HCCI运行工况点可达到30%以上的节能效果。所以,HCCI的节油潜力接近H喷分层充量的稀薄燃烧(DIstrat)和增压与缩小排量的直喷理论当量燃烧(DIt/c)这两种

7、很有前途的燃烧方法和系统，远远高于采川均质充量的汽汕直喷发动机(DIhom)见图lo相比之卜SHCCI的节汕潜力虽然比DIstrat和DIt/c略有逊色，可是能沿用三效催化转化器，而门这个节油潜力数据是在没有增压的情况下取得的。HCCI只能川于冇限的工况范围。尽管冇许许多多种手段口J用于扩大其适用的工况范围，但受控口点燃运行模式述是不能覆盖整个工况范围。因此，在实际的汽车运行过程中，必须在任何悄况下都能够从受控自点燃运行模式切换到传统的外源点火运行模式。由于这一限制,对发动机产生了一项耍求，即必须在同一台发动机上实现两种不同的

8、燃烧方法。为了实现这一冃标，必须采取折衷，例如在压缩比方面。为了避免因其燃烧时间非常短暂、并且燃烧起点提前而引起过高的机械负荷，必须采用稀薄混合气，或者采川很高的EGR率。这两项措施最终都会影响喷汕量。因而，允许实施受控自点燃的负荷上限受制于所能达到的充气程度，只有足够的充气才能满足在过量空气系数或者残余废气量方面的规定。负荷下限取决于能够引入白点燃的最长点火延迟时间。此外，HCCI还要求精确地控制燃烧发生的位置，因为HCCI放热迅速，这使得放热重心位置和效率Z间存在密切的关系。图3示出了根据大量试验数据得出的平均指示压力与放

9、热重心位置Z间的紧密关系。放热重心位置过于推迟，会导致明显的效率下降，极端情况下甚至会导致燃烧中断。HCCI的控制策略空气系统的控制策略HCCI空气系统的控制以利3迄3.153.13.0532.952.92.852881012转速为2000r/minx平均指示压力为3bar的HCCI模式下…■246放热直心位置MFB50%(曲紬转角度数］用可变气门定时实施的内部排气再循环为主，同吋结合使用外部排气再循环。可变气门定时提供了对温度曲线和混合气属性施加影响的可能性。采用负的气门叠开角和让残余废气滞留在燃烧室内，nJ'达到最高的混合

10、气温度。这时,排气门在排气上止点之前很远便已关闭，以致大量的残余废气留存在气缸内，这些残余废气将受到压缩。为了最大限度地回收压缩功，并避免流动损失，进气图2HCCI燃烧方法中平均指示压力NMEP与放热重心位置MFB50%的相关性门直到过了排气上止点，当在进气管和气缸Z间重新达