一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法
专利汇可以提供一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种双模式直喷 汽油 机的全工况 空燃比 控制方法，该方法在不同的燃烧模式下采用不同的空燃比控制燃烧：在点火模式下，空燃比为理论空燃比以使用三效催化转化器降低排放；在压燃模式下采用节气 门 全开的稀燃以提高燃油经济性；在两种燃烧模式过渡区域内，节气门开度保持不变，点火模式的空燃比略高于理论空燃比，配合喷油策略实现分层稀燃，压燃模式的混合气浓于同等节气门开度下的点火模式，空燃比接近理论空燃比。采用这种空燃比控制方法，能够结合两种燃烧模式各自的优点，避免不足，在全工况范围内实现稳定的燃烧，尤其对于模式过渡过程，能够简化控制策略，提高平顺性，避免该过程中容易出现的 爆震 及失火等不正常的燃烧现象发生。，下面是一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法专利的具体信息内容。
1.一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法，其特征在于该方法包括如下部分：
1)压燃模式下的空燃比：
a.在压燃模式下，节气门全开，空燃比由负荷大小以及缸内截获废气量的多少决定， 过量空气系数φa在1.5～3之间变化；
b.压燃模式向点燃模式转换时，将节气门开度关闭到5～8％，混合气变浓，过量空 气系数φa为0.9～1.3；
2)点燃模式下的空燃比：
a.在点燃模式下，节气门部分或全部开启，开启度由负荷决定，过量空气系数φa始终 保持为0.95～1.0；
b.点燃模式向压燃模式转换时，节气门开度为5～8％，过量空气系数φa为1.5～2.0； 喷油采用两段喷射，采用稀燃模式：进气行程一次喷油，喷油角为50～150℃A ATDC，喷油 量为循环供油量的60％～80％；压缩行程二次喷油，喷油角为200～300℃A ATDC，喷油量 为循环喷油量的20％～40％。
技术领域
本发明涉及一种控制均质压燃和火花点火两种模式的直喷汽油机全工况空燃比的控制方 法，特别涉及在均质压燃区域和火花点火区域以及两种燃烧模式切换区域的空燃比控制策略， 属于汽车发动机、内燃机燃烧技术领域。
背景技术
通常来讲，为了减小泵气损失，压燃模式燃烧在节气门全开状态下进行，空燃比略高于 理论空燃比，随负荷的变化发生变化，过量空气系数φa在1.3到3之间波动。在点燃模式下， 为了利用三效催化转化器，空燃比通常控制在理论空燃比，过量空气系数保持在φa＝1。在部 分负荷时，节气门处于部分开启位置。
另外，在压燃模式下，为了提高缸内混合气温度，采用负阀重叠的配气相位，气门开启 持续期短，气门升程小，能够形成大量的内部废气再循环。在点燃模式下，气门配气相位为 普通的正气门重叠角配气相位。
因此，在压燃和点燃两种燃烧模式间进行切换时，需要改变节气门位置和配气相位。由 于点燃模式的配气相位有较长的持续期和较大的升程，因此进气量较大。在负荷保持不变， 也就是喷油量不变时切换燃烧模式，一旦将配气相位切换为点燃模式的配气相位，进气量将 会减小，导致过量空气系数φa小于1，使燃烧受到冲击。因此在模式切换时，还需要辅助以 节气门位置的变化来提高切换过程的平顺性。而空燃比的控制在切换过程中是一个关键的控 制参数。
对于缸内直喷汽油机，由于可以通过调整喷油策略实现理论空燃比燃烧或者稀燃，为模 式切换提供了一种可能的解决方案。但是目前关于该领域的研究结果还不多见。
发明内容
本发明的技术方案如下：
一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法，其特征在于该方法包括如下部分：
1)压燃模式下的空燃比：
a.在压燃模式下，节气门全开，空燃比由负荷大小以及缸内截获废气量的多少决 定，过量空气系数φa在1.5～3之间变化；
b.压燃模式向点燃模式转换时，关闭节气门到5～8％，混合气变浓，过量空气系 数φa为0.9～1.3；
2)点燃模式下的空燃比：
a.在点燃模式下，节气门部分或全部开启，开启度由负荷决定，过量空气系数φa始 终保持为0.95～1.0；
b.点燃模式向压燃模式转换时，节气门开度为5～8％，过量空气系数φa为1.5～ 2.0；喷油采用两段喷射，采用稀燃模式：进气行程一次喷油，喷油角为50～150℃A ATDC， 喷油量为循环供油量的60％～80％；压缩行程二次喷油，喷油角为200～300℃A ATDC，喷 油量为循环喷油量的20％～40％。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明通过在不同的区域选择不 同的空燃比，能够兼顾两种燃烧模式的优点，同时满足降低油耗、限制排放和足够的功率输 出的要求，避免各自的不足；对于模式切换过程，采用本发明的空燃比控制策略，能够避免 节气门变换对切换过程的干扰，简化控制策略，在很大程度上提高模式切换过程的平顺性， 避免该过程中容易出现的爆震及失火等不正常的燃烧现象发生。
附图说明
图1为双模式发动机全工况空燃比控制方法示意图。
具体实施方式
1)压燃模式下的空燃比：
a.在压燃模式下，节气门全开，空燃比由负荷大小以及缸内截获废气量的多少决 定(也就是喷油量的多少)，混合气浓度稀于理论空燃比，过量空气系数φa在1.5～3之间变 化；
b.压燃模式向点燃模式转换时，关闭节气门到5～8％，使混合气变浓，空燃比数 值变小，过量空气系数φa为0.9～1.3；
2)点燃模式下的空燃比：
a.在点燃模式下，节气门部分或全部开启，开启度由负荷决定，过量空气系数φa始 终保持为0.95～1.0。即正常的点燃模式下，节气门部分开启，开度随负荷不同而变化，空 燃比控制在理论空燃比，过量空气系数φa等于1，以更好的利用三效催化转化器，降低排放。 在大负荷状态下，为了提高输出，空燃比略浓于理论空燃比，过量空气系数φa为0.95～1之 间。
b.点燃模式向压燃模式转换时，节气门开度为5～8％，过量空气系数φa为1.5～2.0； 喷油采用两段喷射，采用稀燃模式：进气行程一次喷油，喷油角为50～150℃A ATDC，喷油 量为循环供油量的60％～80％；压缩行程二次喷油，喷油角为200～300℃A ATDC，喷油量为 循环喷油量的20％～40％。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的说明。
图1为双模式发动机全工况空燃比控制方法示意图，图1中所示为整个工况的空燃比， 一共包括5个区域的内容。图中I所示为点燃模式高负荷区域，为保证输出，该区域过量空 气系数φa为0.95到1，略浓于理论空燃比，节气门全开；II区域为点燃模式区，该区域为了 保证好的排放性能，过量空气系数φa保持为1，节气门随负荷变化；图中所标III区域点燃 和压燃过渡区域，两种燃烧模式都可能存在，节气门开度在两种燃烧模式下都为5～8％，处 于点燃模式时，过量空气系数φa约为1.5～2.0，处于压燃模式时，过量空气系数φa约为0.9～ 1.3；图中标注的IV区域为压燃模式区，空燃比随负荷变化，过量空气系数φa约为1.5～3， 节气门处于全开位置；图中标准的V区为怠速点燃区，过量空气系数φa为1，节气门全关。
采用上述空燃比控制方法，具体的控制手段如下：
a.压燃模式下，即图中的IV区域，节气门全开，配气相位采用负阀重叠配气相位。空 燃比根据负荷的不同有所变化，过量空气系数φa在1.5到3之间波动。
b.点燃模式下，即图中的II区域，节气门部分开启，开启度和负荷水平相关，配气相位 为普通正气门重叠配气相位。空燃比保持在理论空燃比，可以使用三效催化转化器。
c.点燃模式高负荷下，即图中的I区域，节气门位置为全开，配气相位为普通正气门重 叠相位，空燃比为理论空燃比或略微浓于理论空燃比以保证功率输出，可以使用三效催化转 化器。
d.模式转换时，无论压燃还是点燃模式都采用相同的节气门开度，开度为5～8％。在点 燃模式下，过量空气系数φa为1.5～2，喷油采用两段喷射，进气行程一次喷油，喷油角为50～ 150℃A ATDC，喷油量为循环供油量的60％～80％，压缩行程二次喷油，喷油角为200～300 ℃A ATDC，喷油量为循环喷油量的20％～40％；在压燃模式下，由于采用负阀重叠的配气相 位，进气量减少，过量空气系数φa为0.9～1.3左右。在这个区域内，节气门保持开度不变。
实施例：
在一台气缸直径95毫米，压缩比13，锥角为30°的高压漩流伞喷汽油电控喷油器的两 气门发动机上，在两种模式下都进行了正常的运行，并成功进行了两种模式间的转换。
试验证明，通过在不同的燃烧模式下采用不同的空燃比策略，可以有效发挥各自的优点。 点燃模式下采用理论空燃比，可以有效使用三效催化转化器，降低排放，而压燃模式的NOx 排放很低，同样可以采用三效催化转化器降低HC和CO排放，使整机的后处理装置成本被有 效的控制。在切换过程中，虽然点燃模式下有稀燃状态，因为时间很短，NOx的排放不会造 成太大的影响。
在模式切换时，采用该空燃比控制策略，有效的将配气相位和节气门位置这两个控制参 数进行解耦，无需同步调整，大幅度降低了控制难度，提高了切换过程的平顺程度。
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