2016年第6期
国外内燃机
【意】F.T.ScafatiF.PirozziS.CannavacciuoloL.AlloccaA.Montanaro
S
摘要：汽油直接喷射无节流稀气分层燃烧能降低发动机的有害排放，并明显提高燃油经济性。然而，采用汽油分层燃烧会导致诸如循环变化率大和颗粒物排放增加等问题。应用多次喷射策略可以缓解这些问题，但这需要采取小油量喷射方式，从而会使传统电磁阀喷油器在弹跳式喷油模式下工作，这时线图通电时间与喷油量之间呈现出高度非线性关系。介绍1种可以控制小油量喷射的闭环控制系统。这种控制系统基于线图断电阶段电压控制信号的1种特殊特性。根据这一特性，可以计算出喷油器针阀的关闭时间，进而计算出实际喷油量。试验结果表明，通过对弹跳式喷油的合理控制，提出的控制系统有潜力提高汽油直接喷射电磁阅喷油器最小油量的喷射能力。
关键词：汽油直接喷射多次喷射实时控制弹跳式喷油
0前言
未来的排放法规要求开发效率更高的汽油机，以大幅降低有害排放、燃油消耗和二氧化碳（CO）排放。汽油直接喷射无节流稀气分层燃烧可以取得的最大优势是降低油耗。在这种模式下，燃油在压缩行程的后期喷射门，能使超稀薄混合气稳定燃烧然而，采用汽油分层燃烧会导致一些问题。特别是由于燃烧过程中氧含量过剩，因而会导致氮氧化物（NO）排放水平比进气道喷射发动机或均质充气直接喷射发动机的高。同时，混合气混合时间短和燃油喷束撞壁会导致循环变化率大和颗粒物排放增加。另一方面，考虑到欧6排放法规要求降低发动机的颗粒物排放，汽油直接喷射发动机要减少排气中的颗粒物也是1个关键的问题。
采用多次喷射，将总喷油量分成几次较小油量
（较短喷油持续时闻）喷射，是减轻汽油直接喷射分层燃烧产生上述向题和减少喷油束撞壁的1种有效方法。这种方法首先可以降低喷油束在燃烧内的贯穿距，因此能减少湿壁效应和颗粒物排放。再者，采用多次喷射策略可以使达到50%已燃质量首分数(MBF50)的时间推迟，使其接近热力学的最佳状态2。这就能使燃烧峰值温度降低，从而减少NO 排放。
然而，用传统汽油直接喷射电磁阀喷油器来实
现多次喷油并不是件容易的事。实际上，小油量喷射的管理会使汽油直接喷射电磁阀喷油器处于弹跳式喷油的万南。弹跳式喷油的特性是小喷射脉
冲宽度，会在针阀达到最大升程前就被切断喷油脉冲。在弹跳喷油期间，电控信号与喷油量之间呈现非线性关系，针阀运动不稳定，燃油供给量不能以最优的精度进行控制。
本文介绍1种能控制小油量喷射和增加汽油直接喷射电磁阀喷油器的最小油量喷射能力的闭环控制系统，以将它延用到多次喷射策略中。基于喷油器电流信号的特征，提出的控制结构是通过计算针阀的关闭时刻来提供实际喷油量的实时信息。然后，可以将实际喷油量数据与目标值进行比较，进而
调整电控信号的喷油脉冲宽度。 1试验装置
使用1款BoSch公司的汽油直接喷射（GDI）多
孔电磁阀喷油器进行了试验。利用1款配装专用图形用户界面的智能动力装置（STMicroelectronics L9781)驱动喷油器，它可以对喷油器的控制电流进行编程和选择需要的线圈通电时间。用于驱动喷油器的电流形态。包括1种12A的吸合电流和2种保持电流，第一种保持电流为5A，第二种保持电流为2.5A。
在电驱动期间，L9781评定板上的几个具体试验点能获得3种不同的线圈电压信号：（1）高端电压信号：它是高端L9781MOSFTETs的电源电压；（2）低端电压信号：它是低端L9781MOSFTET的放电电压：（3）电压差信号：它是高电压与低电压信号的差值，是实际的线圈电压控制信号。
利用按Bosch公司长管原理工作的AVL燃油