汽油機低溫高效燃燒中缸內(nèi)溫度-廢氣率耦合控制研究.pdf

1、汽油機低溫高效燃燒中缸內(nèi)溫度汽油機低溫高效燃燒中缸內(nèi)溫度廢氣率耦合控制研究廢氣率耦合控制研究StudyontheCouplingControlofIncylinderTemperatureExhaustgasRatioinaGasolineLowTemperatureHighEfficiencyCombustionEngine國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目“低溫燃燒新型的汽油機復(fù)合燃燒系統(tǒng)及相關(guān)基礎(chǔ)問題的研究”(2007CB210004)

2、資助一級學(xué)科：動力工程及工程熱物理學(xué)科專業(yè)：動力機械及工程研究生：陳韜指導(dǎo)教師：趙華教授謝輝教授天津大學(xué)機械學(xué)院二零一零年十二月摘要為了應(yīng)對能源和環(huán)境問題，按照“節(jié)約為本”的國家政策，對傳統(tǒng)汽油機進行技術(shù)升級，是當(dāng)前國情下的最佳選擇之一。以均質(zhì)充量壓燃著火（HCCI）燃燒為代表的汽油機低溫高效燃燒技術(shù)可以同時改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性和氮氧化物（NOX）排放，因而受到了廣泛的關(guān)注。目前，HCCI燃燒汽油機的負荷范圍還不足以滿足實際車用工況的

3、要求，這極大地限制HCCI燃燒技術(shù)實用化的步伐。因此，本文以汽油機HCCI燃燒中廢氣管理負荷的思想為出發(fā)點，通過全可變氣門技術(shù)和外部廢氣再循環(huán)技術(shù)相結(jié)合的方法，協(xié)同控制發(fā)動機缸內(nèi)的溫度和廢氣率，在全負荷范圍內(nèi)探索實現(xiàn)低溫高效燃燒的方法。本文在單缸原理性汽油HCCI樣機平臺上，通過實驗和仿真相結(jié)合的方法，研究靈活控制汽油機缸內(nèi)溫度廢氣率的策略。通過有效控制缸內(nèi)溫度和廢氣率，將HCCI燃燒模式拓展到小負荷和怠速工況，并在HCCI燃燒覆蓋的負

4、荷范圍外，實現(xiàn)混合燃燒和優(yōu)化的火花點火（SI）燃燒，從而在全負荷范圍內(nèi)實現(xiàn)汽油機低溫高效燃燒。針對小負荷時，缸內(nèi)廢氣率高和廢氣溫度低的問題，創(chuàng)新性地提出了利用氣門策略控制進氣前回流過程，實現(xiàn)燃燒室內(nèi)溫度和廢氣的空間解耦，進而拓展小負荷邊界的方法。利用該方法可以在小負荷實現(xiàn)穩(wěn)定的HCCI燃燒。在怠速工況可以較傳統(tǒng)SI燃燒節(jié)省10％以上的燃油，同時減少90％以上的NOX排放。由于HCCI燃燒發(fā)動機目前只能工作在中小負荷，本研究通過引入混合燃

5、燒和優(yōu)化SI燃燒的方式，拓展汽油發(fā)動機低溫高效燃燒覆蓋的負荷范圍。合理地控制缸內(nèi)溫度和廢氣率，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的混合燃燒，避免燃燒出現(xiàn)過大的循環(huán)變動?；旌先紵系蜏馗咝紵囊?，并可以覆蓋一定的負荷范圍。利用混合燃燒方式可以實現(xiàn)缸內(nèi)溫度廢氣率與負荷的協(xié)同連續(xù)調(diào)節(jié)，從而在控制策略層面上消除燃燒模式轉(zhuǎn)換的概念。利用內(nèi)外廢氣耦合控制，可以優(yōu)化SI燃燒，使發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性和NOX排放均得到改善。實現(xiàn)廢氣管理的汽油機低溫高效燃燒，需要對缸內(nèi)溫度