全可变气门机构动态调节特性对汽油HCCI运行的影响

利用GT-Power和Simulink搭建了进排气门升程相位全可变(4V)HCCI发动机仿真平台,其中包括单缸机模型、HCCI燃烧模型、4V型线生成器模型、4V机构执行器模型及发动机控制器模型．在此平台上分别研究了全可变气门的升程及相位的正向和反向动态调节特性对HCCI过渡运行的影响．仿真结果给出了HCCI过渡运行中相对于气门调节的时间滞后特性,为进一步的HCCI动态过程控制提供了基础数据．     

4VVAS双模式发动机SI-HCCI燃烧模式过渡研究

提出一种可以实现SI/HCCI双模式运行的汽油机方案.将自行设计和研制的基于进排气门升程和相位等4个变量连续可变的HCCI(Homogeneous Charge Compression Igniton)汽油机缸盖安装在单缸试验机上,建立了4VVAS-HCCI汽油机原理性样机平台.通过在该平台上的试验研究,探索了HCCI/SI两种燃烧模式过渡过程的动态控制策略.结果表明:配备4VVAS(4 Variable Valve Actuaion System)缸盖的发动机,可以根据工况需要运行于HCCI或SI(Spark Ignition)燃烧模式;通过4VVAS系统对内部残余废气快速有效管理,可以完成HCCI-SI动态平滑过渡;由于热惯性的存在,从SI向HCCI燃烧模式过渡难于从HCCI向SI过渡;对燃烧模式过渡过程的控制可以归结为对残余废气率的动态管理和对混合放热率型线的设计.     

基于振动信号及瞬时转速信号的HCCI燃烧模式辨识

HCCI汽油发动机一般采用组合燃烧控制策略,根据发动机工况不同,HCCI汽油机分别采用SI燃烧模式、SI-HCCI燃烧模式和HCCI燃烧模式.在这种控制方式下,燃烧模式的辨识具有非常重要的作用与意义.笔者在装有全可变气门系统的汽油HCCI发动机上,测取HCCI发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时转速信号,用时频分析方法从爆震传感器信号和瞬时转速信号中提取了特征量,分析了它们和HCCI汽油机燃烧模式之间的关系.通过辨识函数分析,基于爆震传感器信号特征量和瞬时转速信号特征量,建立了的HCCI燃烧模式辨识模型.分析表明,HCCI燃烧模式辨识模型能够较好地辨识出HCCI的燃烧模式,总体辨识成功率在75%左右.     

提高SI燃烧废气稀释极限

针对不同负荷之间,均质充量压燃着火和传统火花点燃两种燃烧模式的转换问题,在HCCI燃烧的边界外SI工况点上,通过内外部废气耦合控制燃烧结合气门参数调整的方法,在一台装有全可变气门机构的单缸进气道喷射实验发动机上,进行了拓展SI燃烧废气稀释极限的研究.目的是减少两种燃烧模式之间的热阶跃和稀释度阶跃,以实现无缝的负荷调节....     

多缸汽油HCCI发动机燃烧循环变动的研究

在均质混合气压燃(HCCI)发动机研发中多缸不均匀性是一个重要的问题.通过在缸内直喷汽油机(GDI)上采用两次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式,研究了汽油HCCI发动机在不同燃烧模式下的多缸燃烧循环波动特性.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,HCCI燃烧pi的缸内循环波动率小于2%,缸间循环波动率小于3%;HCCI发动机缸间循环波动主要受进气量的影响,与SI燃烧模式相比,采用稀燃模式的汽油HCCI燃烧缸间循环波动较小,HCCI燃烧的压力升高率和最高燃烧压力的循环波动率较小.     

不同燃烧模式的爆震特性及爆震强度评价方法

基于一台配备了全可变气门机构的单缸四冲程发动机开展了不同燃烧模式的燃烧和压力震荡特性研究,包括均质充量压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)、汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)、湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)和火花点火(spark ignition,SI)。研究结果表明:不同燃烧模式具有不同的统计学特征,其中HCCI、GCI和TJI的爆震强度分布较为集中,不易出现偶发的高爆震强度的燃烧循环;SI爆震的分布较为离散,通常具有较高的最大值和99%分位数,高爆震强度燃烧循环的偶发性较强;而低速早燃工况则是具有极高的爆震强度最大值和很低的99%分位数。此外,对于爆震工况的评价方面,对传统的算数平均值法和爆震循环占有率法进行了改进,提出了加权平均值法和破坏性循环均值法两种改进的爆震评价方法。二者在HCCI、GCI、TJI和SI爆震判定的准确性和适应性上相比改进前有了很大的提升;但对于低速早燃工况,破坏性循环均值法无法准确识别出其破坏性,加权平均值法具有非常好的准确性。     

火花点火对缸内直喷汽油机HCCI燃烧的影响

实现汽油机均质混合气压燃(HCCI)的难点是着火控制。在缸内直喷汽油机上实现了HCCI燃烧,研究了火花点火对HCCI燃烧特性的影响。结果表明,HCCI燃烧方式较火花点火(SI)火焰传播燃烧方式放热速率快,热效率高,NOx大幅度降低。在HCCI临界状态时,火花点火有助于提高燃烧稳定性,抑制失火和爆燃,降低循环波动;当火花点火时缸内温度远超过临界着火温度时,火花点火对HCCI燃烧影响不大。火花点火在SI／HCCI燃烧模式切换工况时,能提高瞬态过渡平顺性。     

全可变气门机构技术现状的分析与研究

全可变气门机构能实现发动机配气定时和气门升程的连续可变,是可变气门技术的发展趋势。本文主要分析了全可变气门技术的优越性,论述了当前应用全可变气门技术的典型机构,最后介绍了一种新型全可变液压气门机构。通过实验证明这种液压气门机构可通过改变泄油初始相位角实现进气门最大升程和进气迟闭角的连续可变。     

多缸HCCI汽油机SIAI/AI燃烧模式切换的试验

HCCI/SI复合燃烧模式是HCCI汽油发动机实用化的运行策略.但不同的空燃比和内部EGR率的需求给HCCI/SI模式切换带来了极大控制难度;同时由于HCCI负荷范围窄,使得燃烧模式切换频率过高,降低了发动机运行稳定性.在一台具备错位双凸轮机构的多缸汽油机上实现了火花点火激发混合气自燃着火(SIAI)燃烧方式,扩展了压燃模式下的负荷范围,研究了SIAI/SI燃烧模式的切换.结果表明,采用压缩冲程燃油喷射配合火花点火策略能够有效地避免燃烧模式切换中的失火现象,提高模式切换的稳定性;同时采用SIAI燃烧方式扩展内部EGR条件下的负荷范围,可以有效地减小模式切换频率.     

外部EGR和内部残余废气对汽油HCCI燃烧的耦合控制

基于可变气门机构的内部废气重压缩策略为HCCI燃烧模式的实现提供了有效的手段,但是对HCCI燃烧过程的控制也受到r很多限制,缺乏灵活性.引入外部废气再循环,利用外部废气对HCCI燃烧过程中缸内充量温度和成分的影响,可以有效地控制缸内的温度条件和热力过程,进而使发动机的燃烧过程得到优化.在确定的工况下,通过优化发动机的燃烧过程,可以降低发动机的机械负荷,减少燃油消耗率,并使HC和Nox放得到改善.