[发明专利]发动机进气温度与湿度协同控制方法

说明书

本发明公开了发动机进气温度与湿度协同控制方法，包括以下步骤：在发动机的进气管路上安装温度、湿度传感器、热交换器与喷水系统；系统运行开始时，电子控制单元接收发动机输出的发动机负荷信号，并根据判定结果输出控制目标对进气温湿度进行调节。本方法在进气温度动态控制的基础上引入湿度控制，可大幅度降低氮氧化物排放。

技术领域

本发明涉及一种用于发动机全负荷工况下的进气温度与湿度协同控制方法。

背景技术

内燃机作为一种高效率的动力机械，被广泛应用于汽车、农机、国防、工业机械等各个领域。其中汽车产业发展迅速，2016年全国机动车保有量达到2.95亿辆，在国民经济产业中占有重要地位。内燃机具有污染物排放较高的特点，全国机动车排放污染物中，氮氧化物(NOx)排放约为577.8万吨，颗粒物(PM)排放约为53.4万吨，是大气污染的主要来源之一。针对内燃机车排放问题，世界各地都有相应的排放法规对其进行约束，日趋严格的排放法规推动着内燃机的发展。在不牺牲油耗和可靠性的基础上降低内燃机尾气排放一直是高校和科研机构的研究热点。

进气温度与湿度对汽车发动机性能和排放影响很大：高的进气温度会使发动机充量密度下降，引起参与燃烧的空气减少，导致发动机功率下降，油耗增加，同时过高的进气温度会引起汽油机爆震倾向；而湿度的变化对发动机氮氧化物的排放有很大影响，有文献表明，含湿量为20g/kg时，发动机氮氧化物排放会较原机降低30％左右。而汽车发动机工作环境的复杂多变，这个特点大大增加了研发清洁发动机的工作量，以北京、上海、广州等地为例，北京冬季大气压102kPa，室外温度-12℃，含湿量0.6g/kg，夏季大气压99.8kPa，室外温度33.2℃，含湿量19.0g/kg；上海冬季大气压102.5kPa，室外温度-4℃，含湿量2.04g/kg，夏季大气压100.5kPa，室外温度34.0℃，含湿量21.7g/kg；广州冬季大气压101.9kPa，室外温度5℃，含湿量3.83g/kg，夏季大气压100.4kPa，室外温度33.5℃，含湿量21.10g/kg。不同时间不同地点的温度湿度与大气压差异巨大，所以发动机研发者需要在各种极端大气环境下进行试验，确保发动机在各种环境都能满足排放法规的同时保持较好的性能，这就大大增加了研发者的工作量，消耗了大量的人力物力。

目前发动机已有技术多侧重于对进气温度进行动态调节，并未考虑湿度，进气温度和湿度协同控制更是鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机进气温度与湿度协同控制方法，采用本方法可以在多变的大气环境下得到最优的发动机进气温度和湿度，可大幅度降低氮氧化物排放、成本较低。

本发明的技术方案是：

发动机进气温度与湿度协同控制方法，包括以下步骤：

步骤一、在发动机的进气管路上安装温度、湿度传感器、热交换器与喷水系统，所述的喷水系统包括喷水器，所述的喷水器的出口设置在进气管路内，所述的喷水器的入口与增压泵出口相连，所述的增压泵入口与水箱出口相连；

步骤二、系统运行开始时，电子控制单元接收发动机输出的发动机负荷信号，并进行判定，若发动机负荷大于最大负荷的50％，则判定为大负荷，否则判定为小负荷；

步骤三、在大负荷时，控制目标输出为低温度高湿度；小负荷时，控制目标输出为高温度低湿度；

步骤四、电子控制单元将接收的温度、湿度传感器输出的实际进气温度与设定值比较，若实际进气温度大于设定值，则向热交换器输出控制信号对进气进行冷却，否则进行加热；

步骤五、电子控制单元将接收的温度、湿度传感器输出的实际进气湿度与设定值比较，若实际进气湿度大于设定值，则向增压泵输出控制信号减少喷水量，否则增加喷水量；

步骤六、对温度和湿度进行调节后，将实际温度和湿度与设定值对比，若都等于设定值，则维持稳态，否则重新返回步骤四对温度和湿度进行调节。