一種微波激發(fā)hcci發(fā)動機點火控制裝置及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置及控制方法，屬于內燃機技術領域；控制裝置包括：重復脈沖電源，微波源，微波分配器，波導裝置和微波塞；重復脈沖電源連接發(fā)動機控制單元和微波源，微波源依次連接微波分配器，波導裝置和微波塞，微波塞設置在缸蓋上。點火控制方法為：進氣初期，噴油器向燃燒室噴入燃油形成均質混合氣；發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源發(fā)出脈沖電能，通過微波源轉化為微波脈沖；微波分配器將微波脈沖通過波導裝置傳遞給微波塞；微波脈沖通過微波塞直接傳輸?shù)叫枰c火氣缸的燃燒室內，激發(fā)點火。優(yōu)點在于：有效解決了HCCI發(fā)動機點火控制困難的問題，加快混合氣的燃燒速度，有利于提高發(fā)動機的熱效率。
【專利說明】
一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置及控制方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及內燃機技術領域，特別是涉及一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]當前，隨著汽車數(shù)量的迅速增長，帶來的資源與環(huán)境問題也越來越嚴重。
[0003]傳統(tǒng)汽車中，汽油機的熱效率僅有30%，在中小負荷下的效率更低，且具有較高的碳氫和CO排放。柴油機雖然熱效率高，但是燃油噴入氣缸，造成缸內混合不均勻，造成較高的NOX和顆粒物排放。所以從上世紀末以來，新的燃燒模式HCCI (Homogeneous ChargeCompress1n Ignit1n，均質充量壓燃)發(fā)動機得到了廣泛研究。
[0004]HCCI發(fā)動機燃油與空氣均勻混合，排放較好，而且采用壓燃方式，壓縮比較高，有助于提高熱效率，同時，HCCI發(fā)動機燃燒迅速，增加了燃燒的等容度。雖然HCCI發(fā)動機有巨大的節(jié)能減排潛力，但是也存在著諸多問題:HCCI發(fā)動機沒有直接的控制燃燒時刻的方式，一旦進氣達到燃料的引燃溫度，燃料便開始燃燒，燃燒始點將依賴于進氣初始溫度和壓力、發(fā)動機的壓縮比、活塞速度及燃燒室的熱傳遞。所以，燃燒相位難以控制，是當前HCCI存在最大冋題。
[0005]目前HCCI發(fā)動機的點火控制方式，主要有使用直接進氣加熱、高壓縮比、使用更易自燃著火的燃料、外部殘余廢氣循環(huán)(EGR)或內部EGR。這些改變燃燒邊界的技術能在一定范圍內實現(xiàn)HCCI發(fā)動機的點火，但是，外界環(huán)境及工況的改變使得燃燒相位難以控制，標定各個環(huán)境和各個工況下的HCCI控制策略將是非常費時費力的工作，這限制了HCCI發(fā)動機的應用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明針對當前HCCI發(fā)動機點火控制復雜和可靠性低的問題，提供了一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置及控制方法，采用微波輻射空間點火的方式控制HCCI發(fā)動機點火，從而引燃HCCI發(fā)動機的混合氣，大大簡化HCCI發(fā)動機的燃燒控制。
[0007]—種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置，通過將微波引入到燃燒室，激發(fā)引燃燃燒室中的混合氣，實現(xiàn)快速燃燒;具體包括:重復脈沖電源，微波源，微波分配器，波導裝置和微波塞。
[0008]重復脈沖電源同時連接發(fā)動機控制單元和微波源，微波源連接微波分配器，微波分配器連接波導裝置，波導裝置連接微波塞，微波塞設置在缸蓋上。
[0009]發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源，重復脈沖電源輸出微波源所需的脈沖電能，并驅動微波源產生微波脈沖，微波分配器接到發(fā)動機控制單元的指令后，將微波脈沖經過波導裝置傳輸給微波塞，準確無誤地傳輸?shù)叫枰c火的氣缸內。
[0010]一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，具體步驟如下:
[0011]步驟一、將微波源通過微波分配器和波導裝置連接微波塞，微波塞安裝在氣缸蓋上；
[0012]步驟二、在進氣行程初期，噴油器向燃燒室噴入定量燃油，燃油在燃燒室里蒸發(fā)形成均質混合氣；
[0013]步驟三、發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源，重復脈沖電源發(fā)出脈沖電能；
[0014]步驟四、脈沖電能通過微波源轉化為微波脈沖；
[0015]步驟五、微波分配器接受發(fā)動機控制單元發(fā)出的指令，將微波脈沖通過波導裝置傳遞給微波塞；
[0016]步驟六、微波脈沖通過微波塞直接傳輸?shù)叫枰c火氣缸的燃燒室內，激發(fā)點火。
[0017]氣缸內的氣體能量變大，溫度升高，活性分子增加，微波脈沖傳入相應氣缸，擊穿混合氣并激發(fā)點火。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0019]I)、一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置，有效的解決了HCCI發(fā)動機點火控制困難的問題。
[0020]2)、一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，該HCCI控制點火的方式對發(fā)動機改動小，容易實現(xiàn)，成本低。
[0021 ] 3)、一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，該點火方式能加快混合氣的燃燒速度，有利于提尚發(fā)動機的熱效率。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置連接示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法流程圖。
[0025]1-活塞，2-氣缸，3-缸蓋，4-進氣門，5-排氣門，6_進氣道，7_排氣道，8_微波塞，9_噴油器；
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步詳細描述。
[0027]以下實施例說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028]本發(fā)明一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置，主要用于HCCI汽油機的點火控制中，在均質壓燃汽油機上布置一套微波點火系統(tǒng)，如圖1所示:包括重復脈沖電源，微波源，微波分配器，波導裝置和微波塞。
[0029]重復脈沖電源同時連接發(fā)動機控制單元和微波源，微波源連接微波分配器，微波分配器連接波導裝置，波導裝置連接微波塞，微波塞設置在缸蓋上。
[0030]重復脈沖電源利用發(fā)動機現(xiàn)有的高壓產生線路改裝而成，根據(jù)發(fā)動機控制單元的指令在合適的時候輸出微波源所需的脈沖電能，脈沖電能通過微波源轉化為微波脈沖。
[0031]微波分配器接受發(fā)動機控制單元發(fā)出的指令，在合適的時間將微波通過波導裝置傳遞給微波塞，通過微波塞將微波脈沖準確無誤地傳輸?shù)侥硞€需要點火氣缸的燃燒室中，激發(fā)引燃燃燒室中的混合氣:當某氣缸需要點火時，該氣缸的微波通道被微波分配器打開，微波脈沖全部傳輸?shù)皆摎飧住?br>[0032]本發(fā)明以應用在車輛上的微波空間點火系統(tǒng)為例，提供的微波觸發(fā)HCCI燃燒的發(fā)動機燃燒系統(tǒng)如圖2所示，燃燒室為由活塞I，氣缸2，缸蓋3，進氣門4，排氣門5組成的腔體。氣體從進氣道6進入燃燒室，燃燒后的廢氣從排氣道7排出燃燒室。微波塞8設置在缸蓋3上，同時，噴油器9也設置在缸蓋上，偏向進氣門一側。同時，為了實現(xiàn)HCCI發(fā)動機的燃燒速度可控，通過引入外部廢氣循環(huán)來降低最大燃燒速度。
[0033]微波觸發(fā)HCCI燃燒的過程如下:在進氣行程初期，噴油器9噴入一定量燃油，燃油在燃燒室里蒸發(fā)形成均質混合氣；當發(fā)動機曲軸傳感器檢測到發(fā)動機相位，活塞I壓縮到上止點時，發(fā)動機控制單元控制重復脈沖電源激發(fā)產生高功率脈沖電能，轉化為微波脈沖，微波分配器控制將微波脈沖引入需要點火的氣缸2的燃燒室中，迅速在空間中實現(xiàn)多點同時點火，混合氣快速燃燒。
[0034]一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，如圖3所示，具體步驟如下:
[0035]步驟一、將微波源通過微波分配器和波導裝置連接微波塞，微波塞安裝在氣缸蓋上；
[0036]步驟二、在進氣行程初期，噴油器向燃燒室噴入定量燃油，燃油在燃燒室里蒸發(fā)形成均質混合氣；
[0037]步驟三、發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源，重復脈沖電源發(fā)出脈沖電能；
[0038]重復脈沖電源根據(jù)發(fā)動機控制單元的指令，當發(fā)動機曲軸傳感器檢測到發(fā)動機相位，活塞壓縮到上止點時，重復脈沖電源激發(fā)產生高功率脈沖，輸出微波源所需的脈沖電會K;
[0039]步驟四、脈沖電能通過微波源轉化為微波脈沖；
[0040]步驟五、微波分配器接受發(fā)動機控制單元發(fā)出的指令，將微波脈沖通過波導裝置傳遞給微波塞；
[0041]步驟六、微波脈沖通過微波塞直接傳輸?shù)叫枰c火氣缸的燃燒室內，激發(fā)點火；
[0042]當氣缸內的氣體獲得較大能量，溫度升高，活性分子增加，微波能量傳入相應氣缸，擊穿混合氣并激發(fā)點火。
[0043]本發(fā)明的微波控制HCCI燃燒的方法，在壓縮行程末端，引入高能微波脈沖到燃燒室，加熱和激發(fā)燃燒室中混合氣，短時間讓整個燃燒室的氣體接近或達到自燃條件，實現(xiàn)混合氣的快速燃燒，不需要常規(guī)的HCCI發(fā)動機復雜的而且不可靠的燃燒控制方式，實現(xiàn)了HCCI汽油機燃燒相位可靠的控制，克服了當前均質壓燃汽油機點火控制難的問題，有效的解決了 HCCI汽油機的技術瓶頸。
【主權項】
1.一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置，其特征在于，包括:重復脈沖電源，微波源，微波分配器，波導裝置和微波塞； 重復脈沖電源同時連接發(fā)動機控制單元和微波源，微波源連接微波分配器，微波分配器連接波導裝置，波導裝置連接微波塞，微波塞設置在缸蓋上； 發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源，重復脈沖電源輸出微波源所需的脈沖電能，并通過微波源產生微波脈沖，微波分配器接到發(fā)動機控制單元的指令后，將微波脈沖經過波導裝置傳輸給微波塞，準確無誤地傳輸?shù)叫枰c火的氣缸內，通過將微波脈沖引入到燃燒室，激發(fā)引燃燃燒室中的混合氣，實現(xiàn)快速燃燒。2.如權利要求1所述的一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置，其特征在于，所述的重復脈沖電源利用發(fā)動機現(xiàn)有的高壓產生線路改裝而成。3.應用如權利要求1所述的一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制裝置的微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一、將微波源通過微波分配器和波導裝置連接微波塞，微波塞安裝在氣缸蓋上； 步驟二、在進氣行程初期，噴油器向燃燒室噴入定量燃油，燃油在燃燒室里蒸發(fā)形成均質混合氣； 步驟三、發(fā)動機控制單元發(fā)出指令給重復脈沖電源，重復脈沖電源發(fā)出脈沖電能； 步驟四、脈沖電能通過微波源轉化為微波脈沖； 步驟五、微波分配器接受發(fā)動機控制單元發(fā)出的指令，將微波脈沖通過波導裝置傳遞給微波塞； 步驟六、微波脈沖通過微波塞直接傳輸?shù)叫枰c火氣缸的燃燒室內，激發(fā)點火。4.如權利要求3所述的一種微波激發(fā)HCCI發(fā)動機點火控制方法，其特征在于，所述的步驟六中:微波脈沖傳輸?shù)侥硞€需要點火氣缸的燃燒室中，激發(fā)引燃燃燒室中的混合氣:當某氣缸需要點火時，該氣缸的微波通道被微波分配器打開，微波脈沖全部傳輸?shù)皆摎飧住?br>【文檔編號】F02P23/04GK105822484SQ201610245110
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】楊世春, 徐健, 鄧成, 楊海圣
【申請人】北京航空航天大學