CN106762294B - 一种灵活控制发动机燃烧模式的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灵活控制发动机燃烧模式的方法，电子控制单元分别读取发动机转速信号及油门位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷；当判断结果为小负荷工况，控制柴油喷油器早喷，在缸内形成PCCI燃烧模式；中等负荷工况时，控制柴油喷油器进行两次提前喷油，并执行高压EGR循环，形成HP‑EHPCC燃烧模式；中高负荷工况时，控制柴油喷油器进行两次提前喷油，并执行低压EGR循环，形成LP‑EHPCC燃烧模式；高负荷工况时，控制柴油喷油器进行一次延迟喷油，并执行低压EGR循环，形成LP‑LHPCC燃烧模式。通过不同工况下不同燃烧模式的组合，来实现宽负载范围内的高效率清洁燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机，尤其涉及一种汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的灵活控制发动机燃烧模式的方法。
背景技术
能源大量消耗造成了环境污染和全球气候变化等一系列严重的问题，特别是在城市地区，发动机排放的多种空气污染物(例如：PM和NOx)对人体健康和环境带来诸多的负面影响。2012年中期，中国的汽车保有量已增至1.14亿。无论是从空气污染还是能源危机来考虑，关于环境、气候和能源问题，中国正在面临比其他国家更严峻的考验。随着世界排放法规的不断加强，减少污染物排放量也成为一个重要问题。因此，内燃机面临着巨大的挑战。
为实现内燃机的高效率和清洁燃烧，许多先进的燃烧概念已被开发，在提高热效率同时，降低NOx和碳烟排放。如均质压燃(HCCI)，预混合压缩点火(PCCI)，以及预混合分层充量压燃(PSCCI)。然而，这些新的燃烧模式由于在小负荷燃烧不稳定，在高负荷时燃烧速率又太快，所以被限制在很窄的负载范围内。
图1为已有的汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的结构，包括气缸4、空气管理系统和喷油策略控制系统，所述的空气管理包括进气总管和排气总管，在所述的进气总管上沿进气流方向依次安装有空气滤清器9、压气机10、节流阀15以及进气中冷器16，所述的进气总管的出口与多根进气歧管2的入口相连通，在所述的排气总管上安装有涡轮机8，所述的排气总管与发动机的排气口相连通，所述的涡轮机8和压气机10通过转轴相连，高压级废气再循环回路的进气端与位于排气总管的进气口端和涡轮机8之间的排气总管相连通，高 压级废气再循环回路的出气端与位于节流阀15和进气中冷器16之间的进气总管相连通，沿气流方向在高压级废气再循环回路12上依次安装有高压废气中冷器11和高压废气再循环阀14；低压级废气再循环回路的进气端与位于涡轮机8之后的排气总管5相连通，低压级废气再循环回路6的出气端与位于空气滤清器9和压气机10之间的进气总管相连通，低压废气再循环回路6上安装有低压废气再循环阀7；所述的喷油策略控制系统包括安装在每个气缸上的柴油喷油器3，以及安装在每一根进气歧管2上的气道汽油喷射器1，电子控制单元ECU通过向柴油喷油器3和气道汽油喷射器1发送控制信号，按照发动机不同运转工况的需求调整喷油时刻。
近来，Inagaki等人通过汽油气道喷射和早期柴油直喷的预混合压燃燃烧(PCI)模式，通过延迟燃料喷射，来灵活控制缸内燃料活性分层和浓度分层，从而实现高效清洁燃烧，但是研究中并未考虑废气再循环(EGR)。此外汽油的自燃性差，在冷起动和低负荷运行时，双燃料高预混合压燃燃烧策略燃烧效率低，甚至发动机会出现燃烧不稳定性等问题，且废气温度过低，HC/CO的后处理也十分困难的。因此，根据不同的工况条件的燃烧模式的有效优化对于柴油发动机的高效率和清洁燃烧很重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现了宽负载范围内的高效率清洁燃烧，在改善燃油消耗率的同时，保持了超低氮氧化物和碳烟排放的灵活控制发动机燃烧模式的方法。
本发明的灵活控制发动机燃烧模式的方法，包括以下步骤：
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷。
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况，电子控制单元控制安装在进气歧管上的 气道汽油喷射器关闭，控制安装在低压废气再循环回路上的低压废气再循环阀和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀关闭，空气经空气滤清器后，经过压气机压缩，再经过节流阀、进气中冷器以及进气歧管进入气缸，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧，电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器的喷油时刻为压缩上止点前10-20度曲轴转角；
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀打开、低压废气再循环阀关闭，空气经空气滤清器后，经过压气机压缩，再经过节流阀，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路上的高压废气中冷器和高压废气再循环阀的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器冷却，然后在进气歧管与气道汽油喷射器喷射的汽油混合进入气缸，再与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中电子控制单元将废气再循环率控制在23％-28％之间并控制柴油喷油器进行两次喷油，柴油喷油器的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两次喷油的喷油量之和的质量比为65％-75％；
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀关闭、低压废气再循环阀打开，空气经空气滤清器后与从排气总管流入低压废气再循环回路并经过低压废气再循环回路上的废气再循环阀流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机压缩，再经过节流阀和进气中冷器，在进气歧管与喷射的汽油混合后进入气缸，在气缸中与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器进行两次喷油，柴油喷油器的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两 次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％；
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀关闭、低压废气再循环阀打开，空气经空气滤清器后与从排气总管流入低压废气再循环回路并经过低压废气再循环回路上的废气再循环阀流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机压缩，再经过节流阀和进气中冷器，在进气歧管与喷射的汽油混合进入气缸，在气缸中与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前15-25度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％。
与现有技术相比，本发明具有以下三方面优势：
第一，通过不同工况下不同燃烧模式的组合，可实现宽的负载范围内高效率清洁燃烧，在改善燃油消耗率的同时，保持了超低氮氧化物和碳烟排放。
第二，通过不同工况下高压EGR和低压EGR的选择，达到最佳控制模式。在中等负荷时，选择高压EGR循环，使得部分高压废气反向，缸内可表现出相对强的热释放率，有利于提高燃烧效率和改善燃油经济性。在中高或高负荷时，选择低压EGR循环，来提供较高的EGR率，以保证较高的增压压力和进气压力，并且可以有效的降低缸内的最高温度，控制缸内燃烧。
第三，通过控制不同的柴油喷油时刻，来灵活控制燃料的浓度分层和活性分层，实现汽油进气口喷射和柴油直喷的双燃料高预混压燃策略在不同工况下都能保证较高的燃烧效率及较低的氮氧化物和碳烟排放。
附图说明
图1为已有的汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的结构示意图；
图2为本发明的灵活控制发动机燃烧模式控制方法的控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
本发明的灵活控制发动机燃烧模式的方法，通过不同工况下不同燃烧模式的组合，来实现宽负载范围内的高效率清洁燃烧。在改善燃油消耗率的同时，保持超低氮氧化物和碳烟排放。
本发明的灵活控制发动机燃烧模式的方法，包括以下步骤：
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷。
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况(发动机运行的负荷平均有效压力(BMEP)<0.5MPa)，电子控制单元控制安装在进气歧管2上的气道汽油喷射器1关闭，控制安装在低压废气再循环回路6上的低压废气再循环阀7和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀14关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15、进气中冷器16以及进气歧管2进入气缸4，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧——PCCI燃烧模式。电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器3的喷油时刻为压缩上止点前10-20度曲轴转角。预混合压燃燃烧，通过预混合形成稀薄气，高压缩比、多点自燃的方式达到降低氮氧化物排放、提高燃烧效率及改善燃油消耗率。低负荷时为了保证正常燃烧，不进行EGR循环。
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况(BMEP：0.5～0.85MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14打开、低压废气再循环阀7关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路12上的高压废气中冷器11和高压废气再循环阀14的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器16冷却，然后在进气歧管2与气道汽油喷射器1喷射 的汽油混合进入气缸4，再与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——HP-EHPCC燃烧模式。在此过程中电子控制单元将废气再循环率(式中，ma为新鲜进气的质量,me为循环废气的质量)控制在23％-28％之间并控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为65％-75％。提前喷油和二次喷射柴油及高度预混的汽油，使得缸内燃烧效率大大提高，可使氮氧化物的排放极低及碳烟的排放接近于零。带有高压EGR的高预混合压燃燃烧，在中等负荷时，能使燃油消耗率降低5％。
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况(BMEP：0.85～1.05MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器9后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合后进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——LP-EHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％。提前喷油和二次喷射柴油及高度预混的汽油，使得缸内燃烧效率大大提高，在降低油耗的同时，可使氮氧化物的排放极低及碳烟的排放接近于零。但在中高负荷工况下若继续采用高压EGR循环，EGR率将会受到限制，因此在中高负荷采用低压废气再循环回路，来提供较高的EGR率，以保证较高的增压压力和进气压力，以及可以有效的降低缸内的最高温度，控制缸内燃烧。
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧——LP-LHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前15-25度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％。带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧，低压废气再循环可保证高的废气再循环率和提高进气压力，以及在高负荷扩展时有利于控制燃烧相位。在高负荷工况下，为了抑制急剧上升的压力上升率，需要延迟喷油。在双燃料燃烧模式下，柴油延迟喷射可以更有效控制燃烧相位。柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧可表现出两阶段的放热，分阶段放热能有效延长燃烧持续时间和抑制缸内最大压力升高率。实施例1
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷。
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况(发动机运行的负荷平均有效压力(BMEP)<0.5MPa)，电子控制单元控制安装在进气歧管2上的气道汽油喷射器1关闭，控制安装在低压废气再循环回路6上的低压废气再循环阀7和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀14关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15、进气中冷器16以及进气歧管2进入气缸4，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧——PCCI燃烧模式。电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器3的喷油时刻为压缩上止点前10-15度曲轴转角。
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况(BMEP：0.5～0.85MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14打开、低压废气再循环阀7关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路12上的高压废气中冷器11和高压废气再循环阀14的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器16冷却，然后在进气歧管2与气道汽油喷射器1喷射的汽油混合进入气缸4，再与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——HP-EHPCC燃烧模式。在此过程中电子控制单元将废气再循环率控制在23％-25％之间并控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-64度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-48度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为65％-70％。
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况(BMEP：0.85～1.05MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器9后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合后进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——LP-EHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-42％之间并且控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-64度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-50度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-79％。
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开， 控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧——LP-LHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-42％之间并且控制柴油喷油器3进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前15-20度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-78％。
经检验：应用本发明所述控制方法，能实现宽负载范围内的高效率清洁燃烧。在改善燃油消耗率的同时，并保持超低氮氧化物和碳烟排放。提前喷油和二次喷射柴油及高度预混的汽油，使得缸内燃烧效率大大提高，可使氮氧化物的排放极低及碳烟的排放接近于零。高压EGR循环，使得部分高压废气反向，缸内可表现出相对强的热释放率，有利于提高燃烧效率和改善燃油经济性。带有高压EGR的高预混合压燃燃烧，在中等负荷时，能使燃油消耗率降低5％。高负荷时，柴油延迟喷射可以更有效控制燃烧相位，柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧可表现出两阶段的放热，分阶段放热能有效延长燃烧持续时间和抑制缸内最大压力升高率；低压EGR可保证高的EGR率和提高进气压力，以及在高负荷扩展时有利于控制燃烧相位。
实施例2
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷。
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况(发动机运行的负荷平均有效压力(BMEP)<0.5MPa)，电子控制单元控制安装在进气歧管2上的气道汽油喷射器1关闭，控制安装在低压废气再循环回路6上的低压废气再循环阀7和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀14关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15、进气中冷器16以及进气歧管2进入气缸4，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧——PCCI燃烧模式。电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器3的喷油时刻为压缩上止点前15-20度曲轴转角。
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况(BMEP：0.5～0.85MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14打开、低压废气再循环阀7关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路12上的高压废气中冷器11和高压废气再循环阀14的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器16冷却，然后在进气歧管2与气道汽油喷射器1喷射的汽油混合进入气缸4，再与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——HP-EHPCC燃烧模式。在此过程中电子控制单元将废气再循环率控制在24％-26％之间并控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前62-65度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前48-50度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为68％-72％。
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况(BMEP：0.85～1.05MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器9后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合后进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——LP-EHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在42％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩 上止点前63-65度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前48-52度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为79％-82％。
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧——LP-LHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在42％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前18-24度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为78％-80％。
经检验：应用本发明所述控制方法，能实现宽负载范围内的高效率清洁燃烧。在改善燃油消耗率的同时，并保持超低氮氧化物和碳烟排放。提前喷油和二次喷射柴油及高度预混的汽油，使得缸内燃烧效率大大提高，可使氮氧化物的排放极低及碳烟的排放接近于零。高压EGR循环，使得部分高压废气反向，缸内可表现出相对强的热释放率，有利于提高燃烧效率和改善燃油经济性。带有高压EGR的高预混合压燃燃烧，在中等负荷时，能使燃油消耗率降低5％。高负荷时，柴油延迟喷射可以更有效控制燃烧相位，柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧可表现出两阶段的放热，分阶段放热能有效延长燃烧持续时间和抑制缸内最大压力升高率；低压EGR可保证高的EGR率和提高进气压力，以及在高负荷扩展时有利于控制燃烧相位。
实施例3
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的 负荷。
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况(发动机运行的负荷平均有效压力(BMEP)<0.5MPa)，电子控制单元控制安装在进气歧管2上的气道汽油喷射器1关闭，控制安装在低压废气再循环回路6上的低压废气再循环阀7和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀14关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15、进气中冷器16以及进气歧管2进入气缸4，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧——PCCI燃烧模式。电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器3的喷油时刻为压缩上止点前12-16度曲轴转角。
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况(BMEP：0.5～0.85MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14打开、低压废气再循环阀7关闭，空气经空气滤清器9后，经过压气机10压缩，再经过节流阀15，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路12上的高压废气中冷器11和高压废气再循环阀14的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器16冷却，然后在进气歧管2与气道汽油喷射器1喷射的汽油混合进入气缸4，再与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——HP-EHPCC燃烧模式。在此过程中电子控制单元将废气再循环率控制在25％-28％之间并控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前64-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前50-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为72％-75％。
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况(BMEP：0.85～1.05MPa)，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器9后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合后进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧——LP-EHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在43％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行两次喷油，柴油喷油器3的第一次喷油时刻为压缩上止点前64-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前50-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为80％-85％。
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器1打开，控制高压废气再循环阀14关闭、低压废气再循环阀7打开，空气经空气滤清器后与从排气总管5流入低压废气再循环回路6并经过低压废气再循环回路6上的废气再循环阀7流出的废气混合，混合后的废气一起经过压气机10压缩，再经过节流阀15和进气中冷器16，在进气歧管2与喷射的汽油混合进入气缸4，在气缸4中与柴油喷油器3直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧——LP-LHPCC燃烧模式。在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在42％-45％之间并且控制柴油喷油器3进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前23-25度曲轴转角，同时气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器1在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器3两次喷油的喷油量之和的质量比为80％-85％。
经检验：应用本发明所述控制方法，能实现宽负载范围内的高效率清洁燃烧。在改善燃油消耗率的同时，并保持超低氮氧化物和碳烟排放。提前喷油和二次喷射柴油及高度预混的汽油，使得缸内燃烧效率大大提高，可使氮氧化物的排放极低及碳烟的排放接近于零。高压EGR循环，使得部分高压废气反向，缸内可表现出相对强的热释放率，有利于提高燃烧效率和改善燃油经济性。带有高压EGR的高预混合压燃燃烧，在中等负荷时，能使燃油消耗率降低5％。高负荷时，柴油延迟喷射可以更有效控制燃烧相位，柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧可表现出两阶段的放热，分阶段放热能有效延长燃烧持续时间和抑制缸内最大压力升高率；低压EGR可保证高的EGR率和提高进气压力，以及在高负荷扩展时有利于控制燃烧相位。
Claims (1)
1.灵活控制发动机燃烧模式的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)电子控制单元分别读取安装在汽油进气道喷射、柴油缸内直喷的发动机的曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的负荷；
(2)如果步骤(1)中的判断结果为小负荷工况，电子控制单元控制安装在进气歧管上的气道汽油喷射器关闭，控制安装在低压废气再循环回路上的低压废气再循环阀和安装在高压废气再循环回路上的高压废气再循环阀关闭，空气经空气滤清器后，经过压气机压缩，再经过节流阀、进气中冷器以及进气歧管进入气缸，与缸内早期直喷的单一燃料柴油混合，在缸内形成预混合压燃燃烧，电子控制单元控制安装在每个气缸上的柴油喷油器的喷油时刻为压缩上止点前10-20度曲轴转角；
(3)如果步骤(1)中的判断结果为中等负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀打开、低压废气再循环阀关闭，空气经空气滤清器后，经过压气机压缩，再经过节流阀，与从发动机排气口排出并依次流经高压废气再循环回路上的高压废气中冷器和高压废气再循环阀的高压废气混合，混合后的气体一起经过进气中冷器冷却，然后在进气歧管与气道汽油喷射器喷射的汽油混合进入气缸，再与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有高压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中电子控制单元将废气再循环率控制在23％-28％之间并控制柴油喷油器进行两次喷油，柴油喷油器的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两次喷油的喷油量之和的质量比为65％-75％；
(4)如果步骤(1)中的判断结果为中高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀关闭、低压废气再循环阀打开，空气经空气滤清器后与从排气总管流入低压废气再循环回路并经过低压废气再循环回路上的废气再循环阀流出的废气混合，混合后的气体一起经过压气机压缩，再经过节流阀和进气中冷器，在进气歧管与喷射的汽油混合后进入气缸，在气缸中与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油提前喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器进行两次喷油，柴油喷油器的第一次喷油时刻为压缩上止点前60-68度曲轴转角，第二次喷油时刻为压缩上止点前45-55度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％；
(5)如果步骤(1)中的判断结果为高负荷工况，电子控制单元控制气道汽油喷射器打开，控制高压废气再循环阀关闭、低压废气再循环阀打开，空气经空气滤清器后与从排气总管流入低压废气再循环回路并经过低压废气再循环回路上的废气再循环阀流出的废气混合，混合后的气体一起经过压气机压缩，再经过节流阀和进气中冷器，在进气歧管与喷射的汽油混合进入气缸，在气缸中与柴油喷油器直喷的柴油在气缸内混合，形成带有低压废气再循环和柴油延迟喷射的高预混合压燃燃烧，在此过程中，通过电子控制单元将废气再循环率控制在40％-45％之间并且控制柴油喷油器进行一次延迟喷油，喷油时刻为压缩上止点前15-25度曲轴转角，同时气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量与气道汽油喷射器在进气行程喷射的汽油量和柴油喷油器两次喷油的喷油量之和的质量比为75％-85％。
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