[发明专利]HCCI发动机缸内NOX检测与标定试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机缸内燃烧分析、排放检测与标定，属燃烧学与发动机性能标定研究领域范畴，特别涉及一种HCCI发动机缸内NO_X检测与标定试验系统。

背景技术

HCCI发动机是以往复活塞式汽油机为基础的一种新型燃烧模式，其向气缸里面注入混合非常均匀的空气和燃料混合气，通过活塞压缩混合气使之温度升高至一定程度自行燃烧的方式来做功。

传统发动机NO_X排放检测手段成本高，响应速度慢，无法在发动机缸内进行瞬态NO_X产量检测。

发明内容

本发明基于离子电流理论在发动机领域的应用，基于燃料燃烧过程中的基本电离反应，通过特定电场使电离离子形成移动，从而检测到相应的离子电流信号。将传统点燃式发动机中的火花塞接入离子电流采集电路，并配以相应的高压隔离装置，信号采集装置与信号处理装置，安装在HCCI发动机动力系统中。

本发明所要解决的技术问题是要提供一种能够实现了发动机瞬态NO_X排放检测的HCCI发动机缸内NO_X检测与标定试验系统。

为了解决以上的技术问题，本发明提出一种HCCI发动机缸内NO_X检测与标定试验系统，主要包括：偏置电压电源、离子电流采集电路、高压隔离硅堆、可调分压电阻、载流电阻、信号输出处理模块、离子电流-NO_X特征信号转换模块、后处理系统传统NO_X流量传感器、电子控制单元。一偏置电压电源加载于发动机火花塞两极板之间，负极板与高压隔离电路和及电容连接，高压隔离电路又与一可调分压电阻一端连接，可调分压电阻的另一端与载流电阻连接，载流电阻的两端电压与信号输出处理模块连接，信号输出处理模块与离子电流-NO_X特征信号转换模块连接，离子电流-NO_X特征信号转换模块又与电子控制单元、后处理系统传统NO_X流量传感器连接，采集发动机缸内离子电流信号，将该电流信号转换成电压信号，经信号输出处理模块滤波和最值提取处理，得到离子电流特征信号，输入至离子电流-NO_X特征信号转换模块，经翻转、放大和平移转换成预测NO_X排放特征信号，实现对该工况下NO_X排放的标定，其离子电流信号处理参数作为该工况下NO_X排放的标定数据，用于基于离子电流技术的实车或发动机的NO_X排放检测。

所述离子电流信号处理参数为滤波截止频率、放大系数和平移系数。

所述偏置电压电源采用车载12V直流电源。

所述高压隔离电路为高压硅堆和高压电阻并联电路。

所述高压硅堆为硅堆型号2CL2FK，反向击穿电压为40kV，将其与10M高压电阻并联，防止点火系统点火线圈放电瞬间所产生的高压损害离子电流检测电路。

电压电源加载于发动机火花塞两极板间，提供燃烧离子产物定向移动的电场。当发动机运行到压缩冲程上止点附近，缸内燃烧激发大量的自由离子，火花塞两极板间的离子在偏置电压的作用下产生定向移动，从而在回路中形成电流。高压隔离硅堆用于隔离SI点火过程可能对离子电流电路产生的电压冲击。载流电阻将较微弱的离子电流信号放大成电压信号，输入到信号输出处理模块。该模块对采集到的电压信号，即离子电流原始信号进行低通滤波与最值提取处理，得到离子电流特征信号。离子电流-NO_X信号转换模块将离子电流特征信号与实测NO_X排放特征信号进行比对，通过翻转、放大、平移操作将离子电流特征信号转变为预测NO_X排放特征信号。在标定试验中，若预测NO_X信号与实测NO_X排放特征信号满足一定的相关性要求，其离子电流信号处理参数，滤波截止频率、放大系数、平移系数即将作为该工况下NO_X排放的标定数据，保存在电子控制单元中，用于基于离子电流技术的实车或发动机的NO_X排放检测；若未达到相应相关性要求，则可调整分压及信号处理参数重新进行标定。

本发明的优越功效在于：

1.利用离子电流信号及简易的离子电流信号采集装置，实现了缸内NO_X产量检测，成本低，响应速度快，可适应HCCI发动机工作过程中对瞬态工况的判断和检测；