【摘要】：以SI-CAI混合燃燒為代表的汽油機高稀釋低溫燃燒其著火、燃燒過程對邊界條件極其敏感,其在多缸機上的應(yīng)用極易產(chǎn)生顯著的缸間差異,進(jìn)而限制了其工程應(yīng)用。本文通過系統(tǒng)研究主要發(fā)動機運行控制參數(shù)對分層火焰引燃(SFI)燃燒多缸平衡控制的調(diào)控能力,并提出相應(yīng)的控制策略,為低溫燃燒多缸汽油機缸間不平衡問題的解決探索可工程實施的手段。本文首先搭建了基于Autobox控制和基于Labview數(shù)據(jù)采集的裝有雙VVT、外部EGR和PFI/GDI雙噴射系統(tǒng)的高稀釋低溫燃燒四缸汽油機研究平臺。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)研究了PFI/DI噴射控制策略結(jié)合點火策略對SFI燃燒的過程控制規(guī)律,探究直噴時刻、直噴比例和點火時刻等參數(shù)調(diào)控SFI燃燒的能力,確定上述參數(shù)用于調(diào)控缸間差異的潛力。結(jié)果表明:直噴時刻雖具備分缸控制能力,但其對燃燒的影響過于復(fù)雜,并不是分缸CA50控制的最佳選擇。直噴比例的增大能夠顯著降低燃燒的最大壓力升高率,但會對IMEP產(chǎn)生惡化,而對燃燒相位影響較小。相比均質(zhì)混合燃燒,SFI燃燒拓寬了CA50控制窗口,提高了點火時刻對燃燒的可控性,有利于點火時刻對CA50的分缸控制。同時在保證經(jīng)濟性的提前下,SFI燃燒可以實現(xiàn)較好的燃燒穩(wěn)定性和較低壓力升高率水平。最后,基于PFI/GDI噴射控制和點火控制調(diào)控SFI燃燒過程的結(jié)果,提出了多缸IMEP和CA50平衡的控制策略。為了抑制多缸間IMEP差異,提出了PFI/GDI噴油比例和分缸Lambda的協(xié)同控制策略。發(fā)動機臺架實驗表明,在1500r/min3bar工況下,該策略將IMEP缸間循環(huán)變動從6.3%降低到了2.4%。為改善CA50的缸間差異,提出了分缸點火配合IVC、eEGR控制的CA50中位值平衡策略。發(fā)動機臺架實驗表明,在1500r/min-3.5bar工況下該策略可以在快速有效的實現(xiàn)CA50平衡的同時,防止點火控制作用的飽和。在1500r/min-4.7bar工況下,通過分缸CA50、IMEP聯(lián)合平衡驗證表明其可提高各缸燃燒穩(wěn)定性,將缸間IMEP循環(huán)變動從6%減小到了4%。綜上所述,對于采用PFI/GDI雙噴射系統(tǒng)實現(xiàn)的SFI燃燒多缸發(fā)動機,通過噴油量、噴油比例、點火時刻,并配合雙VVT、EGR,可以有效抑制由于對邊界條件敏感所帶來的多缸之間的IMEP和CA50差異,同時有利于改善發(fā)動機連續(xù)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
[Abstract]:The ignition of gasoline engine with high dilution and low temperature, represented by SI-CAI hybrid combustion, is very sensitive to boundary conditions, and its application on multi-cylinder machine is easy to produce significant differences between cylinders, which limits its engineering application. This paper systematically studies the control ability of main engine operation control parameters on multi-cylinder balance control of stratified flame ignition (SFI) combustion, and puts forward the corresponding control strategy. In order to solve the problem of imbalance between cylinders of low temperature combustion multi-cylinder gasoline engine, an engineering method is explored. In this paper, the research platform of high dilution and low temperature combustion four-cylinder gasoline engine with double VVT, external EGR and PFI/GDI dual injection system based on Autobox control and Labview data acquisition is first built. On this basis, the PFI/DI injection control strategy combined with ignition strategy is studied systematically to control the process of SFI combustion, and the ability of direct injection time, direct injection ratio and ignition time to control SFI combustion is explored. Determine the potential of the above parameters to regulate the differences between cylinders. The results show that the effect of direct injection on combustion is too complicated and is not the best choice for CA50 control. The increase of direct injection ratio can significantly reduce the maximum pressure rise rate of combustion, but it will worsen the IMEP, but have little effect on the combustion phase. Compared with homogeneous mixed combustion, SFI combustion broadens the CA50 control window, improves the controllability of ignition time to the combustion, and is beneficial to the split cylinder control of CA50 at ignition time. At the same time, SFI combustion can achieve better combustion stability and lower pressure rise rate under the condition of economic advance. Finally, based on the results of PFI/GDI injection control and ignition control to control the SFI combustion process, a multi-cylinder IMEP and CA50 balance control strategy is proposed. In order to reduce the difference of IMEP between multiple cylinders, a cooperative control strategy of PFI/GDI injection ratio and cylinder separation Lambda is proposed. The engine bench test shows that the IMEP inter-cylinder cycle variation is reduced from 6.3% to 2.4% under 1500r/min3bar conditions. In order to improve the difference between cylinders of CA50, a neutral balance strategy of CA50 based on cylinder ignition and IVC,eEGR control is proposed. The engine bench test shows that the strategy can realize the CA50 balance quickly and effectively under the 1500r/min-3.5bar condition and prevent the ignition control from saturation at the same time. Under the condition of 1500r/min-4.7bar, the combined CA50,IMEP balance verification shows that it can improve the combustion stability of each cylinder and reduce the IMEP cycle variation between cylinders from 6% to 4%. To sum up, for the SFI combustion multi-cylinder engine realized by PFI/GDI dual injection system, the fuel injection rate, fuel injection ratio, ignition time, and double VVT,EGR, are used in the combustion of the multi-cylinder engine by means of fuel injection rate, fuel injection ratio, ignition time. The difference between IMEP and CA50 caused by sensitivity to boundary conditions can be effectively suppressed, and the stability of engine continuous operation can be improved at the same time.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK411

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本文編號：2374842