[发明专利]一种基于离子电流与缸内喷水的HCCI发动机燃烧循环波动闭环控制系统

说明书

本发明公开了一种基于离子电流与缸内喷水的HCCI发动机燃烧循环波动闭环控制系统，包括保温水箱、进出水管、流量控制阀、温度传感器、高压水泵、高压水轨、高压水喷嘴、机体、离子电流探针、离子电流信号处理模块和控制器；本发明提出的一种基于离子电流与缸内喷水的HCCI发动机燃烧循环波动闭环控制系统，能够实现HCCI发动机燃烧循环波动的高效闭环控制，进一步优化HCCI发动机热效率，为HCCI发动机产业化应用奠定基础，具有重大的应用价值。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种基于离子电流与缸内喷水的HCCI发动机燃烧循环波动闭环控制系统。

背景技术

均质压燃(HomogeneousChargeCompressionIgnition,HCCI)技术将均质混合气与压缩多点自燃着火相结合，将常规汽油机与柴油机的工作模式相结合，扬长避短，能够大幅度提高发动机热效率、降低燃油消耗率及改善尾气排放，是未来发动机可持续发展的重点技术方向。虽然HCCI技术具有如上所述的诸多优势，但受限于其由化学动力学驱动的工作原理，其燃烧稳定性，尤其是在小负荷与大负荷工况的燃烧稳定性控制存在困难，严重制约了HCCI技术在当前汽车产业中的广泛应用。目前，可以通过采用深度混合动力系统与HCCI发动机相结合，使用电机辅助HCCI发动机工作，将其工况维持在较为稳定的中负荷区域，但该方案的应用成本很高，需要包括电机、电池、电机与电池管理系统在内的多个复杂且昂贵的子系统相互配合；另一方面，该方案对于采用发动机作为单一动力源的汽车无能为力，也一定程度上限制了HCCI技术的进一步推广。

因此，针对当前HCCI发动机在工作过程中存在的燃烧稳定性劣化问题，现有技术中需要进一步开发优化性能更高、响应速度更快、控制精度更高、适用范围更广的缸内燃烧循环波动闭环控制系统，为HCCI发动机的产业化提供解决方案。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于离子电流与缸内喷水的HCCI发动机燃烧循环波动闭环控制系统，包括保温水箱、进出水管、流量控制阀、温度传感器、高压水泵、高压水轨、高压水喷嘴、机体、离子电流探针、离子电流信号处理模块和控制器。

所述进出水管安装在保温水箱上。所述保温水箱内设有换热器。

所述流量控制阀安装在进出水管上，所述流量控制阀与控制器电连接。

所述温度传感器采集保温水箱内的水箱温度数据，并将数据信号通过CAN通讯协议输入至控制器。所述控制器接收测量水箱温度数据，并与目标水箱温度进行比较。当测量水箱温度小于目标水箱温度时，控制器调整输出信号占空比，并配合不同的比例系数、积分系数和差分系数，向流量控制阀输出电信号控制指令，控制流量控制阀全开，热水进入保温水箱，通过保温水箱内部的换热器将测量水箱温度加热至目标水箱温度。当测量水箱温度高于目标水箱温度时，控制器调整输出信号占空比，并配合不同的比例系数、积分系数和差分系数，向流量控制阀输出电信号控制指令，控制流量控制阀关闭，切断进入保温水箱的热水。

所述高压水泵通过高压管连接保温水箱。所述高压水泵与控制器电连接。

所述高压水轨通过高压管连接高压水泵。所述高压水轨上设有轨压传感器。

所述高压水喷嘴安装在机体内，所述高压水喷嘴通过高压管连接高压水轨。所述高压水喷嘴与控制器电连接。

所述高压水泵将保温水箱中的水加压后输送并储存在高压水轨中，所述高压水轨上的轨压传感器测量出高压水轨的压力，并将当前轨压值数据信号通过CAN通讯输入至控制器。所述控制器接收该数据信号，并与目标轨压值进行比较。当目标轨压值低于当前轨压值时，控制器向高压水泵输出控制指令，切断高压水泵的出口流量来降低当前轨压值使其向目标轨压值靠近。当目标轨压值高于当前轨压值时，控制器向高压水泵输出控制指令，增加高压水泵的出口流量来提高当前轨压值使其达到目标轨压值。