一种喷油方法技术

本发明专利技术涉及一种喷油方法，在发动机处于低负荷时，每个工作循环进行单次喷射，并在排气上止点之前完成喷油；在发动机处于中负荷时，每个工作循环进行两次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油；在发动机处于高负荷时，每个工作循环进行三次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油。本发明专利技术利用发动机排气行程缸内的温度高于发动机进气行程的优势，将部分喷油过程控制在排气行程后期；一方面，最大化利用缸内残余气体温度加速燃油蒸发，降低喷雾贯穿距，从而降低缸套湿壁；另一方面利用排气行程后期缸套温度高的有利条件加速气缸壁面上油膜的蒸发。因此，本发明专利技术可以大幅度改善极寒环境下直喷发动机机油稀释和机油液面上升问题。

【技术实现步骤摘要】
一种喷油方法
本专利技术涉及汽车发动机，具体涉及一种喷油方法。
技术介绍
缸内直喷(GDI)是提高汽油机燃油经济性、动力性的重要手段，但是，缸内直喷发动机存在液态燃油直接碰撞气缸套，在缸套上形成液态油膜，这部分液态油膜在活塞运动过程中会被活塞环刮入油底壳，导致机油液面上升，机油运动粘度下降，机油的使用性能被破坏，发动机高速运动部件润滑油膜的建立受到影响，造成发动机整体可靠性的降低。缸内直喷发动机油液面上升的原因主要有：燃烧室形状不合理，喷油控制方法(包括喷油压力/喷油时刻/喷油比例)不合理导致油束雾化不良、贯穿距过大，活塞气环与气缸配合不合理、气缸壁面与液态燃油温度低不易于蒸发、油气分离器以及曲轴箱通风系统设计不合理。对于增压直喷发动机(喷油量较大)，缸套油膜量更高，机油液面上升的风险更大。研究表明，在环境温度极低的情况下，机油液面上升问题更加突出，因为壁面油膜的蒸发速度与气缸壁的金属温度和燃油温度紧密相关，一般情况下，通过优化发动机热管理系统将燃烧室壁面温度控制在合适范围内有利于壁面油膜的蒸发。但是，在环境温度极低(-30℃)的情况下，发动机热管理系统无法将燃烧室壁面温度控制在利于燃油蒸发的范围内，导致缸套上已经形成的油膜无法快速蒸发，机油液面上升问题很难得到控制。现有技术大部分将喷油过程控制在发动机进气及压缩行程，此类喷油策略在极寒条件下机油液面上升风险较大，主要是因为：首先，极寒条件下(-30℃)下的燃油箱温度与环境温度基本一致，而供油系统对燃油加热效果甚微，导致进入燃烧室内油束的温度接近环境温度，低温下燃油液滴蒸发、破碎、雾化困难导致油束贯穿距增大，增加了油束撞击气缸壁面形成油膜的风险；其次，极寒条件下发动机冷启动困难，ECU(ElectronicControlUnit)采取加浓混合气的策略实现发动机快速启动，喷油量增大进一步加剧了缸套油膜的形成；而且，当发动机处于极寒工作条件时，冷却系统升温慢，发动机水温一直维持在较低范围，导致壁面温度低，不利于气缸套上油膜的蒸发。因此，基于现有技术无法有效控制极寒环境下发动机的机油液面上升问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种喷油方法，以缓解极寒条件下增压直喷发动机机油液面上升的问题。本专利技术所述的一种喷油方法，在发动机处于低负荷时，每个工作循环进行单次喷射，并在排气上止点之前完成喷油；在发动机处于中负荷时，每个工作循环进行两次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油；在发动机处于高负荷时，每个工作循环进行三次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油。进一步，在发动机处于中负荷时，在压缩行程后期开始第二次喷射。进一步，在发动机处于中负荷时，第二次喷射的喷油量不大于总喷油量的40％，第一次喷射的喷油量和第二次喷射的喷油量之和为总喷油量。进一步，在发动机处于高负荷时，第二次喷射始点在进气上止点后30-50度曲轴转角处。进一步，在发动机处于高负荷时，在压缩行程后期开始第三次喷射。进一步，在发动机处于高负荷时，第三次喷射的喷油量不大于总喷油量的40％，第一次喷射的喷油量、第二次喷射的喷油量以及第三次喷射的喷油量之和为总喷油量。进一步，在发动机处于高负荷时，第二次喷射的喷油量占剩余喷油量的40％-50％，剩余喷油量为总喷油量减去第一次喷射的喷油量。进一步，在发动机处于低负荷时，在排气行程后期开始单次喷射；在发动机处于中负荷时，在排气行程后期开始第一次喷射在发动机处于高负荷时，在排气行程后期开始第一次喷射。进一步，在发动机处于低负荷时，发动机转速区间为800r/min-3000r/min，发动机负荷区间为0bar-4bar；在发动机处于中负荷时，发动机转速区间为800r/min-3000r/min，发动机负荷区间为3bar-10bar；在发动机处于高负荷时，发动机转速区间为800r/min-3000r/min，发动机负荷区间为≥9bar。本专利技术利用发动机排气行程缸内的温度高于发动机进气行程的优势，将部分喷油过程控制在排气行程后期；一方面，最大化利用缸内残余气体温度加速燃油蒸发，降低喷雾贯穿距，从而降低缸套湿壁；另一方面利用排气行程后期缸套温度高的有利条件加速气缸壁面上油膜的蒸发。因此，本专利技术可以大幅度改善极寒环境下直喷发动机机油稀释和机油液面上升问题。并且低温环境舱试验结果表明(7个循环的试验结束后，机油液面只上涨了1mm)此喷油方法针对当发动机处于极寒工作条件下控制机油液面具有显著效果。附图说明图1为本专利技术的工况区域图；图2为本专利技术的喷油方法的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1和图2所示，本专利技术提出了一种喷油方法，用于缓解极寒条件下增压直喷发动机机油液面上升的问题，具体如下：如图1所示，当发动机的工况处于区域A时，发动机运转在低负荷区域，极寒条件下(-30℃)下的燃油箱温度与环境温度基本一致，而供油系统对燃油加热效果甚微，导致进入燃烧室内油束的温度接近环境温度，而当发动机处于该区域时燃油温度更低，因此发动机工作在区域A范围内时每个工作循环进行单次喷射，并在排气上止点(CA＝360deg.)之前完成喷油；通过最大化利用发动机燃烧后缸内工质的温度大幅度雾化液态燃油，达到尽可能严格控制油束贯穿距的目的，从而确保液态燃油在碰撞缸套壁面之前已大部分雾化完成，降低油束运动至缸套壁面形成缸套油膜的概率，缸内残余工质的温度也可加速缸套油膜的蒸发。当发动机工作在区域A范围内时，发动机的喷油量较小，喷油结束角控制在排气上止点之前，仿真结果缸套湿壁率为0.04％，原喷油策略下的缸套湿壁率为2.2％，从仿真结果来看，缸内残余的排气温度可将缸套湿壁降低98％，低温环境舱试验结果也表明(7个循环的试验结束后，机油液面只上涨了1mm)此举措可使该区域的机油液面处于较低水平。如图1所示，当发动机的工况处于区域B时，发动机运转在中负荷区域，此区域发动机喷油量随着负荷的增大而增加，极寒条件(-30℃)下时，为了能最大化利用缸内残余温度雾化燃油，期望在排气上止点前完成全部喷射，但是当发动机处于区域B时喷油量较区域A大，无法在排气上止点前完成全部喷射，所以每个工作循环需要进行两次喷射。发动机的工况处于区域B时，第一次喷射的喷油量可根据在排气上止点前完成喷射的喷油脉宽来计算，优选方法为(喷油起始角-360deg)*喷油速率，也即是第一次喷射结束角在排气上止点之前的前提下尽量多喷油，就能够更有利于燃油的雾化蒸发，大幅度降低机油液面上涨的风险，但也需通过仿真扫描喷油起始角，通过仿真结果碳氢溢出率以及火花塞的湿壁率可确定合适的喷油起始角，以防止大量燃油随废气进入排气系统造成三元催化器温度过高的风险。发动机的工况处于区域B时，第二次喷射的燃油是因为无法在排气上止点前喷完的燃油，此部分燃油不能通过缸内残余温度来雾化蒸发，如前所述，极寒条件下进入缸内的燃油温度与环境温度基本一致，并且进气行程时气缸内的温度也较低，燃油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷油方法，其特征在于：/n在发动机处于低负荷时，每个工作循环进行单次喷射，并在排气上止点之前完成喷油；/n在发动机处于中负荷时，每个工作循环进行两次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油；/n在发动机处于高负荷时，每个工作循环进行三次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油。/n

【技术特征摘要】
1.一种喷油方法，其特征在于：
在发动机处于低负荷时，每个工作循环进行单次喷射，并在排气上止点之前完成喷油；
在发动机处于中负荷时，每个工作循环进行两次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油；
在发动机处于高负荷时，每个工作循环进行三次喷射，第一次喷射在排气上止点之前完成喷油。


2.根据权利要求1所述的喷油方法，其特征在于：在发动机处于中负荷时，在压缩行程后期开始第二次喷射。


3.根据权利要求1所述的喷油方法，其特征在于：在发动机处于中负荷时，第二次喷射的喷油量不大于总喷油量的40％，第一次喷射的喷油量和第二次喷射的喷油量之和为总喷油量。


4.根据权利要求1所述的喷油方法，其特征在于：在发动机处于高负荷时，第二次喷射始点在进气上止点后30-50度曲轴转角处。


5.根据权利要求1所述的喷油方法，其特征在于：在发动机处于高负荷时，在压缩行程后期开始第三次喷射。


6.根据权利要求1所述的喷油方法，其特征在于：在发动机处于高负...

【专利技术属性】
技术研发人员：向璐，沈惠贤，蒲运平，郑建军，曾庆强，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50