CN114109637B

CN114109637B - 一种柴油机的燃烧控制方法、装置和柴油机

Info

Publication number: CN114109637B
Application number: CN202210106780.2A
Authority: CN
Inventors: 孙楠楠; 蔡志勇; 冯艺; 李万里; 周鹏; 王志坚; 郭圣刚
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: CN114109637A

Abstract

本发明公开了一种柴油机的燃烧控制方法、装置和柴油机，该方法应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，该方法包括：在进入主燃料喷射阶段时，根据缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线；控制喷油器按照喷射规律曲线将燃料喷射至气缸内，以驱动活塞做功；其中，第一次主燃料喷射的第一次喷射时长和第一最高喷射压力是根据预设需求爆发压力确定的，第二次主燃料喷射是在第一次主燃料喷射的喷射压力由第一最高喷射压力降低至预设最低喷射压力时启动的，预设最低喷射压力不为零，从而可有效降低缸套处的温度，进一步提高了柴油机的可靠性。

Description

一种柴油机的燃烧控制方法、装置和柴油机

技术领域

本申请涉及发动机技术领域，更具体地，涉及一种柴油机的燃烧控制方法、装置和柴油机。

背景技术

随着发动机功率的日益提升，发动机热负荷同样也大幅度提升，尤其是随着压缩比的提高，而最高爆发压力受限于结构强度不能达到高压缩比所需的水平，需要滞后提前角降低爆发压力，且由于NOx排放要求，一些机型需要推迟提前角降低NOx排放，这些均会导致喷油结束时刻滞后，缸套附近的可燃混合气增加，缸套长期承受高温载荷，会对材料的机械性能和抗变形能力产生极大的影响，从而产生热疲劳直接影响发动机性能。

发动机气缸套作为发动机气缸的重要组成部分，在高温、高压、交变载荷和腐蚀的情况下工作，其结果造成气缸套磨损变形，影响发动机的动力性、经济性和使用寿命。认真分析缸套磨损变形的原因，对于提高发动机的使用经济性有十分重要的意义。在其长期工作过程中，可燃混合气在缸套附近膨胀、燃烧，对缸套会产生巨大的压力和热方面的冲击，因此造成不可避免的磨损。

因此，如何进一步提高柴油机的可靠性，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明公开了一种柴油机的燃烧控制方法，用以解决现有技术中柴油机容易出现缸套处温度过高，造成可靠性低的技术问题。

该方法应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，包括：

在进入主燃料喷射阶段时，根据所述缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线；

控制所述喷油器按照所述喷射规律曲线将燃料喷射至所述气缸内，以驱动所述活塞做功；

其中，第一次主燃料喷射的喷射参数包括第一次喷射时长和第一最高喷射压力，所述第一次喷射时长和所述第一最高喷射压力是根据所述预设需求爆发压力确定的，第二次主燃料喷射是在第一次主燃料喷射的喷射压力由所述第一最高喷射压力降低至预设最低喷射压力时启动的，所述预设最低喷射压力不为零。

在本申请一些实施例中，所述燃烧参数包括燃烧温度，根据缸套处的燃烧参数确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线，具体为：

根据所述燃烧温度确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻；

根据所述预设需求爆发压力、第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻和第二次主燃料喷射的结束时刻确定所述喷射规律曲线。

在本申请一些实施例中，根据所述燃烧温度确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻，具体为：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

根据查询结果确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻；

其中，所述预设对应关系表是根据不同燃烧温度和第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻的对应关系确定的。

在本申请一些实施例中，第一次主燃料喷射的喷射压力比满足所述预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至所述预设最低喷射压力。

在本申请一些实施例中，所述第一最高喷射压力大于第二次主燃料喷射的第二最高喷射压力。

相应的，本发明还提出了一种柴油机的燃烧控制装置，应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，所述装置包括：

确定模块，用于在进入主燃料喷射阶段时，根据所述缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线；

喷射模块，用于控制所述喷油器按照所述喷射规律曲线将燃料喷射至所述气缸内，以驱动所述活塞做功；

在本申请一些实施例中，所述燃烧参数包括燃烧温度，所述确定模块具体用于：

在本申请一些实施例中，所述确定模块还具体用于：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

相应的，本发明还提出了一种柴油机，包括如上所述的柴油机的燃烧控制装置。

通过应用以上技术方案，在包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，在进入主燃料喷射阶段时，根据所述缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线；控制所述喷油器按照所述喷射规律曲线将燃料喷射至所述气缸内，以驱动所述活塞做功；其中，第一次主燃料喷射的喷射参数包括第一次喷射时长和第一最高喷射压力，所述第一次喷射时长和所述第一最高喷射压力是根据所述预设需求爆发压力确定的，第二次主燃料喷射是在第一次主燃料喷射的喷射压力由所述第一最高喷射压力降低至预设最低喷射压力时启动的，所述预设最低喷射压力不为零，从而可有效降低缸套处的温度，进一步提高了柴油机的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种柴油机的燃烧控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例中双主喷与单主喷的喷油规律对比示意图；

图3示出了本发明实施例提出的一种柴油机的燃烧控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本实施例中，柴油机的燃烧系统包括喷油器、气缸和活塞，气缸包括缸套，活塞、气缸和气缸盖等共同组成燃烧室，喷油器设置于气缸盖，燃料由喷油器通过两次主燃料喷射输送至气缸内，燃料在燃烧室内燃烧，活塞承受燃料作用力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴，以完成内燃机的工作过程。

内燃机在整个工作过程中，包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，曲轴带动活塞由上止点向下止点运动，进气门打开，燃料和空气的混合物被吸入气缸，当活塞到达下止点，进气冲程结束；在进气冲程结束后，活塞已经到达下止点，此时气缸内已充注燃料和空气的混合物；曲轴继续带动活塞由下止点向上止点运动，进气门和排气门均关闭，混合气被压缩，压力和温度升高，至活塞到达上止点，压缩冲程结束。活塞到达上止点前的某一刻，点火系统提供的高压电作用于火花塞，火花塞跳火，点燃气缸内的混合物，因为活塞的运行速度极快而迅速的越过上止点，同时混合物迅速燃烧膨胀做功，推动活塞下行，带动曲轴输出动力，到达下止点，做功冲程结束。做功冲程结束后，活塞到达下止点，曲轴带动活塞由下止点向上止点运动，此时排气门要打开，燃烧后的废气经排气门排出。排气结束，活塞处于上止点，开始下一个进气冲程。将完成进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程称为一个工作循环，完成这一个工作循环曲轴转两圈。

本申请实施例提供一种柴油机的燃烧控制方法，应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤S101，在进入主燃料喷射阶段时，根据所述缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线。

基于高压共轨技术的喷射可包括主燃料喷射（喷射80%以上的燃油）、主燃料喷射之前的预喷和/或主燃料喷射之后的后喷。本实施例中采用两次主燃料喷射，即第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射。

在进入主燃料喷射阶段时，根据缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力可确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线，第一次主燃料喷射的喷射参数包括第一次喷射时长和第一最高喷射压力，在该喷射规律曲线中，第一次主燃料喷射的第一次喷射时长和第一最高喷射压力是根据预设需求爆发压力确定的，第一次主燃料喷射的喷射压力从零升高至第一最高喷射压力后降低至预设最低喷射压力，然后启动第二次主燃料喷射，第二次主燃料喷射的喷射压力从预设最低喷射压力升高至第二最高喷射压力后降低至零，完成主燃料喷射阶段。

预设最低喷射压力不为零，即在两次主燃料喷射期间喷油器持续进行喷油。

举例来说，在本申请具体的应用场景中，如图2所示，t1是第一次主喷（即主燃料喷射）开始喷射的时刻，t2是两次主喷之间喷射速率最低对应的时刻（即第二次主喷的开始时刻），t3是第二次主喷结束时刻。p1是第一次主喷喷射速率最高时对应的喷射压力，p2是第二次主喷喷射速率最高时对应的喷射压力，t2-t1决定第一次主喷的喷油量，p1决定第一次主喷的卷吸强度，t3-t2决定第二次主喷的喷油量，p2决定第二次主喷的卷吸强度，p1与p2的联合作用会影响双主喷（即两次主燃料喷射）的卷吸叠加效果，t2-t1与p1的联合作用会决定系统工作的预设需求爆发压力p_max。

为了可靠的确定喷射规律曲线，在本申请一些实施例中，所述燃烧参数包括燃烧温度，根据缸套处的燃烧参数确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线，具体为：

本实施例中，缸套处的燃烧温度可基于温度传感器获取，先根据该燃烧温度确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻（即达到预设最低喷射压力的时刻）以及第二次主燃料喷射的结束时刻，然后根据预设需求爆发压力、第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻和第二次主燃料喷射的结束时刻可确定喷射规律曲线。

本领域技术人员可根据需要获取缸套处的一个或多个燃烧温度，若为多个燃烧温度，可根据多个燃烧温度中的最大值或最小值或平均值确定两次主燃料喷射的开始时刻和结束时刻。

为了可靠的确定喷射规律曲线，在本申请一些实施例中，根据所述燃烧温度确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻，具体为：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

本实施例中，根据不同燃烧温度和第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻的对应关系预先建立对应关系表，根据燃烧温度查询预设对应关系表后可确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻。

步骤S102，控制所述喷油器按照所述喷射规律曲线将燃料喷射至所述气缸内，以驱动所述活塞做功。

为了进一步提高柴油机的可靠性，在本申请一些实施例中，第一次主燃料喷射的喷射压力比满足所述预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至所述预设最低喷射压力。

在本申请具体的应用场景中，如图2所示，第一次主燃料喷射的喷射压力在t2降低至预设最低喷射压力，比满足预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至预设最低喷射压力，从而可降低喷雾及混合气在缸内的整体运动距离，减少了缸套附近的可燃混合气，降低了缸套附近的温度。

为了进一步提高柴油机的可靠性，在本申请一些实施例中，第一最高喷射压力大于第二次主燃料喷射的第二最高喷射压力。

在本申请具体的应用场景中，如图2所示，p1是第一次主喷喷射速率最高时对应的喷射压力，p2是第二次主喷喷射速率最高时对应的喷射压力，p1＞p2。

本申请实施例通过采用双主喷的喷射方式，相应减少第一次主燃料喷射时间，缩短了喷雾及可燃混合气的运动距离，进而可改善缸内可燃混合气的分布，使得混合气相对于单主喷策略来说离缸套更远，油气混合更加充分，缸套温度降低，减少机油老化，缸套磨损等问题。同时根据缸套处的燃烧参数调整双主喷喷射间隔，在活塞上行及下行过程中通过与之匹配的燃烧室参数将油束末端碰壁反弹的速度场强化，加速燃油雾化提升后期燃烧速度，保证既定峰值爆压下定压加热最大化，进而可以在提高燃油经济性的同时提高可靠性。

本申请实施例还提出了一种柴油机的燃烧控制装置，应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，如图3所示，所述装置包括：

确定模块301，用于在进入主燃料喷射阶段时，根据所述缸套处的燃烧参数和预设需求爆发压力确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线；

喷射模块302，用于控制所述喷油器按照所述喷射规律曲线将燃料喷射至所述气缸内，以驱动所述活塞做功；

在本申请具体的应用场景中，所述燃烧参数包括燃烧温度，所述确定模块具体用于：

在本申请具体的应用场景中，所述确定模块还具体用于：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

在本申请具体的应用场景中，第一次主燃料喷射的喷射压力比满足所述预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至所述预设最低喷射压力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种柴油机的燃烧控制方法，其特征在于，应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，所述方法包括：

其中，第一次主燃料喷射的喷射参数包括第一次喷射时长和第一最高喷射压力，所述第一次喷射时长和所述第一最高喷射压力是根据所述预设需求爆发压力确定的，第二次主燃料喷射是在第一次主燃料喷射的喷射压力由所述第一最高喷射压力降低至预设最低喷射压力时启动的，所述预设最低喷射压力不为零；

其中，所述燃烧参数包括燃烧温度，根据缸套处的燃烧参数确定包括第一次主燃料喷射和第二次主燃料喷射的喷射规律曲线，具体为：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述燃烧温度确定第一次主燃料喷射的开始时刻、第二次主燃料喷射的开始时刻以及第二次主燃料喷射的结束时刻，具体为：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一次主燃料喷射的喷射压力比满足所述预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至所述预设最低喷射压力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一最高喷射压力大于第二次主燃料喷射的第二最高喷射压力。

5.一种柴油机的燃烧控制装置，其特征在于，应用于包括喷油器、气缸和活塞的燃烧系统中，所述气缸包括缸套，所述装置包括：

其中，所述燃烧参数包括燃烧温度，所述确定模块具体用于：

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块还具体用于：

根据所述燃烧温度查询预设对应关系表；

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一次主燃料喷射的喷射压力比满足所述预设需求爆发压力的单次主燃料喷射的喷射压力提前降低至所述预设最低喷射压力。

8.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求5-7任一项所述的柴油机的燃烧控制装置。