柴油低溫燃燒負(fù)荷拓展與模式切換技術(shù)研究.pdf

1、低溫燃燒（LTC）技術(shù)以其高效率和極低的NOx和煙度排放的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注。但是由于其運(yùn)行范圍主要集中在中低負(fù)荷，難以滿足發(fā)動機(jī)正常工作的負(fù)荷范圍需求。本文中采用負(fù)氣門重疊期噴油技術(shù)，并綜合應(yīng)用VVT及進(jìn)氣增壓等手段實(shí)現(xiàn)了低溫燃燒，研究了可變氣門正時、可變氣門升程、進(jìn)氣壓力等參數(shù)對低溫燃燒燃燒和排放的影響規(guī)律；并通過內(nèi)部EGR結(jié)合增壓、米勒循環(huán)等控制策略拓展了低溫燃燒的負(fù)荷范圍；最后提出了雙燃燒模式切換過程中采用噴油補(bǔ)償策略及EGR

2、控制策略改善切換的平順性，從而實(shí)現(xiàn)低溫燃燒發(fā)動機(jī)的全工況運(yùn)行。主要結(jié)論有：
　　首先通過一維仿真研究了進(jìn)氣參數(shù)及氣門正時對低溫燃燒的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，EGR及有效壓縮比（通過進(jìn)氣門關(guān)閉角IVC控制）是控制LTC燃燒相位的重要手段。合理控制EVC可以促進(jìn)燃油的蒸發(fā)、改善熱效率，而進(jìn)氣壓力Pin可以作為LTC燃燒過程中控制燃燒相位的另外一個關(guān)鍵參數(shù)。
　　設(shè)計并開發(fā)了全可變氣門機(jī)構(gòu)，通過試驗(yàn)和仿真研究了可變氣門正時及可變氣

3、門升程對低溫燃燒燃燒和排放的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，排氣門關(guān)閉角EVC及排氣門升程對內(nèi)部EGR率的影響較大，內(nèi)部EGR率有利于提高燃燒效率，降低煙度排放，但是會造成燃燒相位提前，NOx排放升高。通過控制進(jìn)氣門關(guān)閉角IVC可以降低有效壓縮比，推遲燃燒相位，但是進(jìn)氣充量減少使得NOx排放升高，因此在降低有效壓縮比的同時，需采用進(jìn)氣增壓來增加缸內(nèi)的新鮮充量。
　　內(nèi)部EGR結(jié)合增壓拓展低溫燃燒負(fù)荷的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用中等內(nèi)部EGR，有利

4、于拓展低溫燃燒的負(fù)荷下限和上限；提高進(jìn)氣壓力，不僅可以降低最大壓升率，拓展LTC燃燒負(fù)荷上限，同時可以增強(qiáng)低負(fù)荷時的燃燒穩(wěn)定性，減少失火。進(jìn)氣壓力較低時，負(fù)荷拓展過程中，NOx排放首先超過限制條件，過量空氣系數(shù)大于2.7時，NOx排放小于100ppm；進(jìn)氣壓力較高時，最大壓升率是負(fù)荷上限的主要限制條件。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，負(fù)氣門重疊期30 oCA，增壓壓力為0.18MPa時，LTC燃燒負(fù)荷上限較原機(jī)提高了68％。而采用進(jìn)氣門晚

5、關(guān)的LIVC米勒循環(huán)方案計算研究結(jié)果表明，通過優(yōu)化IVC結(jié)合增壓，發(fā)動機(jī)1500r/min時，最大IMEPg值可以提高到1.029MPa，較LTC原機(jī)負(fù)荷上限提高140%。
　　CI-LTC-CI模式切換規(guī)律的試驗(yàn)研究結(jié)果表明，CI-LTC模式直接切換IMEP會產(chǎn)生大的波動，因此需采用噴油補(bǔ)償策略改善IMEP的平順性。通過優(yōu)化，采用3個過渡循環(huán)和下凹2型油量補(bǔ)償速率曲線可以獲得最佳IMEP工作平順性。LTC與CI燃燒特點(diǎn)導(dǎo)致切換前