缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现

《缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、缸内直喷汽油机燃烧控制策略及实现缸内玄喷汽油机燃烧控制策略及实现摘要:木文介绍了基于两次燃油喷射的缸内肓喷汽油机的开发，着重介绍具屮的喷油电控系统。两次燃油喷射技术被用來控制混合气形成和燃烧，以降低燃烧系统设计的复杂程度。设计开发了控制两次喷油的时间及喷油量的电控系统，可以精确控制高压旋流喷嘴的喷雾。进行了改变喷油参数对发动机性能影响的试验，结果表明：第二次喷油时刻及一、二次喷汕量分配比例对发动机性能影响较为显著;在空燃比接近18时，发动机燃汕经济性较好。关键词：内燃机;缸内直喷;两次燃油喷射;燃烧控制;喷

2、油参数1概述为节能和减少CO2排放，采川分层稀薄燃烧技术的缸内直喷汽油机gasolinedirectinjection，简称GDI引起了广泛关注。与传统的进气道喷射式PFI汽油机相比，缸内直喷汽油机在改善燃油经济性方面具有明显的优势，而且动力性也可超过PH发动机。缸内岂喷汽汕机直接将燃汕喷射到气缸中，通过改变喷入气缸的汕量来控制发动机负荷这种质调节方式使得发动机在屮小负荷丁况时不需使用节气门来限制油量，大人减少了发动机在换气过程中的泵气损失。研究表明，一般部分负荷采用分层稀薄燃烧模式的GDI发动机在动力输出

3、比进气道喷射的汽油机增加将近10%的基础上，燃油经济性可改善25%左右。冃前国外开发较完善的GDI产品，均采用“远距离输送”方式，即火花塞布置离喷汕器较远，汕束直接喷向具有一定形状凹坑的活塞顶部，通过气流和燃烧室壁而的引导作川形成分层混合气。这种燃烧系统不仅耍利川进气滚流配合，并且需要采用优化设计的活塞顶曲面形状來实现合理的分层结构。作者设计的缸内直喷汽油机采用两次燃油喷射技术來控制缸内混合气的形成分层混合气。这种燃烧系统不仅要利用进气滚流配合，并月•需要采用优化设计的活塞顶曲面形状來实现合理分层结构。设计

4、的缸内直喷汽油机采用两次燃油喷射技术控制缸内混合气的形成和燃烧，以达到简化燃烧室设计的忖的。本文主要介绍燃烧控制策略及所用喷油电控系统，并对试验结果进行简要分析。2基丁•两次喷射的燃烧控制策略缸内两次燃油喷射是将每循环所需燃油分别在进气冲程和压缩冲程喷入气缸，比单一进气冲程较早喷射或压缩冲程较晚喷射能更好地实现不同工况下对混合气的要求，可简化燃烧室设计，减低対气流运动的耍求,且在工况过渡时能避免控制逻辑复朵的燃烧模式切换。如图1所示，燃烧室活塞顶部设计为圆柱形凹坑,采用双侧置式结构布置喷汕器和火花塞，通过精

5、确计算，设计火花塞间隙与喷油嘴间距，避免火花塞沾湿和积碳问题。利用两次燃油喷射系统，通过対两次喷油时刻及喷油脉宽的精确控制,在气缸内形成均质或分层稀薄混合气，以实现缸内直喷汽油机在各工况下对混介气的要求。中小负荷工况下，调节第一次喷油时刻控制喷油器在进气冲程进行喷油，由于采用高压旋流式喷嘴,燃油雾化较好，并且喷入时间较长，油雾在缸内气流运动作用下能更好的蒸发混合，形成均质稀薄的混介气。压缩冲程进行第二次喷油，燃油主要集中在浅圆柱形活塞凹坑内，在进气涡流作用下，运动至火花塞间隙处，形成较浓混合气,实现分层稀薄

6、燃烧。发动机在人负荷工况下时,通过增加第一次喷油量及减小第二次喷油量并调节喷油时刻，可在缸内形成较为均匀的混合气，实现均质燃烧。3两次喷油电控系统开发为实现发动机两次燃油喷射的要求，设计了一套基于两次喷射的喷油电控系统。所要控制的四个喷油参数分别是:第一次喷油时刻（距进气上止点角度）及喷油脉宽;第二次喷油时刻（距进气下止点角度）及喷油脉宽。电控系统硬件及软件设计介绍如下。3.1硬件设计喷油电控系统彼件主耍元件包括旋转编码器、喷油控制ECU、喷油驱动模块、喷油器、监控PC0图2为喷油电控系统构成示意图。（1）

7、旋转编码器:其连接轴与油泵轴相连，可产生三路脉冲信号。一-路为油泵轴旋转一周输出一个脉冲的同步信号（-与上止点位置恒差一固总角度，记为同步信号-与上1上点偏差），用來作为上止点基准信号。另两路为汕泵轴旋转一•周输出720个脉冲的转角信号，用來确定曲轴转角位置。（2）喷油控制ECU为系统的主要设计元件，包括CPU、A/D转换器、电压转化电路、整形电路、输入电路及输出电路，构成框图见图3。工作原理如下:输入电路用于将给定的喷油时刻和喷油量转换成电压值，输出至A/D转换器。A/D转换器中的4路用来接收第一次和第二

8、次喷汕时刻、喷汕脉宽转换成的电圧值，第5路接收同步信号与上止点偏差。CPU开启A/D转换器，将模拟量（电压值）处理成数字信号输入，同时同步信号和转角信号经整形电路处理为方波信号，输入CPU进行数据处理。CPU采用AT89C51微控制器，将输入的同步信号和转角信号与经处理给定输入量（喷油时刻和喷油脉宽）进行计算、比较，产生喷油信号并经输出电路转换成驱动模块所需信号驱动喷油器喷油。（3）喷油器及喷油驱动模块:喷油器采