GDI汽油机直接起动过程实现的研究

【摘要】随着汽车保有量的逐年增加，能源与环境问题日益突出，在城市道路中，经常会出现等待红绿灯的情况，而车辆往往保持怠速，这样既浪费了燃油又增加了排放污染物。而节能减排是人们目前关注的焦点，所以等灯怠速时，停机熄火可以有效减少燃油消耗和污染物的排放。停机熄火后如果频繁地利用起动电机起动会降低起动电机的使用寿命，还会影响驾车舒适性。本文基于以上问题提出了GDI汽油机直接起动方法。GDI汽油机可以直接向缸内喷油点火，为直接喷油起动提供了良好的载体。利用GDI这一特性，本文主要研究反转直接起动模式和正传直接起动模式的实现。反转直接起动模式是指首先向处在压缩行程的气缸（压缩缸）内喷射适量燃油，之后点燃并释放出燃烧能，使发动机发生轻微反转。当发动机反转时处于膨胀行程的气缸（膨胀缸）将被压缩，向该缸内喷油和点火后，驱动曲轴正转，点燃膨胀缸内可燃混合气所获的膨胀功需要推动其活塞转过360°CA。正转直接起动模式是指首先向处于膨胀行程的气缸（膨胀缸）内喷射适量燃油，之后点燃并释放出燃烧能，使发动机转动，当发动机转过一定角度后向处于压缩行程的气缸（压缩缸）喷油，之后在压缩缸活塞到达的上止点附近时点燃缸内混合气，推动压缩缸活塞再转过180°CA。而不同的初始边界条件和控制参数对两种直接起动模式的影响非常明显，本文通过试验研究了不同的初始边界条件和控制参数对两种起动模式实现的影响。本文的主要研究工作及结论如下：1.反转直接起动模式（1）控制参数对反转直接起动模式具有显著影响，随着初始边界条件的改变，与之相匹配的优化控制参数也有所改变。（2）压缩缸活塞初始位置过大和过小都不利于反转直接起动模式的实现。活塞初始位置在-60–70°CAATDC之间时，有利于反转直接起动模式的实现和起动响应性的提高。（3）提高喷射压力，并采用与之相匹配的优化控制参数后，有利于反转直接起动模式的实现和起动能耗的降低。冷却水温在70°C和80°C时，发动机可以获得更好的转动特性。（4）当冷却水温为80°C，喷射压力大于0.5MPa时，压缩缸活塞初始位置在-50–85°CAATDC范围内均可实现反转直接起动模式；当喷射压力为0.8MPa，冷却水温在60-90°C之间变化时，压缩缸活塞初始位置在-50–85°CAATDC范围内也可成功实现反转直接起动模式。反转直接起动模式能够在较宽范围的初始边界条件和控制参数下实现，具有较大的应用前景。2.正转直接起动模式（1）膨胀缸控制参数对发动机转速的影响规律在不同膨胀缸活塞初始位置下基本是一样的，膨胀缸活塞初始位置对优化的控制参数影响很小。而对于压缩缸的控制参数的影响，结论相同。（2）冷却水温的变化引起相应优化的控制参数的变化。当冷却水温较低时，优化的过量空气系数呈现减小趋势，而点火时刻在较大的温度范围内没有太大变化，当温度降到50℃时优化的膨胀缸点火时刻需要延长到了784ms。当冷却水温在70℃和80℃时，发动机能够获得更好的转动特性。（3）膨胀缸活塞初始位置过大和过小都不利于正转直接起动模式的实现。当冷却水温在50-70℃范围内，正转直接起动模式可实现的活塞位置范围为80-110°CAATDC，冷却水温升高后，范围逐渐变窄。正转直接起动模式也具有较大的应用前景。
【作者】李冰；
【导师】洪伟；
【作者基本信息】吉林大学，动力机械及工程，2014，硕士
【关键词】GDI汽油机；直接起动；边界条件；控制参数；

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