一种微波激发hcci发动机点火控制装置及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种微波激发HCCI发动机点火控制装置及控制方法，属于内燃机技术领域；控制装置包括：重复脉冲电源，微波源，微波分配器，波导装置和微波塞；重复脉冲电源连接发动机控制单元和微波源，微波源依次连接微波分配器，波导装置和微波塞，微波塞设置在缸盖上。点火控制方法为：进气初期，喷油器向燃烧室喷入燃油形成均质混合气；发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源发出脉冲电能，通过微波源转化为微波脉冲；微波分配器将微波脉冲通过波导装置传递给微波塞；微波脉冲通过微波塞直接传输到需要点火气缸的燃烧室内，激发点火。优点在于：有效解决了HCCI发动机点火控制困难的问题，加快混合气的燃烧速度，有利于提高发动机的热效率。
【专利说明】
一种微波激发HCCI发动机点火控制装置及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种微波激发HCCI发动机点火控制装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]当前，随着汽车数量的迅速增长，带来的资源与环境问题也越来越严重。
[0003]传统汽车中，汽油机的热效率仅有30%，在中小负荷下的效率更低，且具有较高的碳氢和CO排放。柴油机虽然热效率高，但是燃油喷入气缸，造成缸内混合不均匀，造成较高的NOX和颗粒物排放。所以从上世纪末以来，新的燃烧模式HCCI (Homogeneous ChargeCompress1n Ignit1n，均质充量压燃)发动机得到了广泛研究。
[0004]HCCI发动机燃油与空气均匀混合，排放较好，而且采用压燃方式，压缩比较高，有助于提高热效率，同时，HCCI发动机燃烧迅速，增加了燃烧的等容度。虽然HCCI发动机有巨大的节能减排潜力，但是也存在着诸多问题:HCCI发动机没有直接的控制燃烧时刻的方式，一旦进气达到燃料的引燃温度，燃料便开始燃烧，燃烧始点将依赖于进气初始温度和压力、发动机的压缩比、活塞速度及燃烧室的热传递。所以，燃烧相位难以控制，是当前HCCI存在最大冋题。
[0005]目前HCCI发动机的点火控制方式，主要有使用直接进气加热、高压缩比、使用更易自燃着火的燃料、外部残余废气循环(EGR)或内部EGR。这些改变燃烧边界的技术能在一定范围内实现HCCI发动机的点火，但是，外界环境及工况的改变使得燃烧相位难以控制，标定各个环境和各个工况下的HCCI控制策略将是非常费时费力的工作，这限制了HCCI发动机的应用。
【发明内容】
[0006]本发明针对当前HCCI发动机点火控制复杂和可靠性低的问题，提供了一种微波激发HCCI发动机点火控制装置及控制方法，采用微波辐射空间点火的方式控制HCCI发动机点火，从而引燃HCCI发动机的混合气，大大简化HCCI发动机的燃烧控制。
[0007]—种微波激发HCCI发动机点火控制装置，通过将微波引入到燃烧室，激发引燃燃烧室中的混合气，实现快速燃烧;具体包括:重复脉冲电源，微波源，微波分配器，波导装置和微波塞。
[0008]重复脉冲电源同时连接发动机控制单元和微波源，微波源连接微波分配器，微波分配器连接波导装置，波导装置连接微波塞，微波塞设置在缸盖上。
[0009]发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源，重复脉冲电源输出微波源所需的脉冲电能，并驱动微波源产生微波脉冲，微波分配器接到发动机控制单元的指令后，将微波脉冲经过波导装置传输给微波塞，准确无误地传输到需要点火的气缸内。
[0010]一种微波激发HCCI发动机点火控制方法，具体步骤如下:
[0011]步骤一、将微波源通过微波分配器和波导装置连接微波塞，微波塞安装在气缸盖上；
[0012]步骤二、在进气行程初期，喷油器向燃烧室喷入定量燃油，燃油在燃烧室里蒸发形成均质混合气；
[0013]步骤三、发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源，重复脉冲电源发出脉冲电能；
[0014]步骤四、脉冲电能通过微波源转化为微波脉冲；
[0015]步骤五、微波分配器接受发动机控制单元发出的指令，将微波脉冲通过波导装置传递给微波塞；
[0016]步骤六、微波脉冲通过微波塞直接传输到需要点火气缸的燃烧室内，激发点火。
[0017]气缸内的气体能量变大，温度升高，活性分子增加，微波脉冲传入相应气缸，击穿混合气并激发点火。
[0018]本发明的优点是:
[0019]I)、一种微波激发HCCI发动机点火控制装置，有效的解决了HCCI发动机点火控制困难的问题。
[0020]2)、一种微波激发HCCI发动机点火控制方法，该HCCI控制点火的方式对发动机改动小，容易实现，成本低。
[0021 ] 3)、一种微波激发HCCI发动机点火控制方法，该点火方式能加快混合气的燃烧速度，有利于提尚发动机的热效率。
【附图说明】
[0022]图1是本发明微波激发HCCI发动机点火控制装置连接示意图；
[0023]图2是本发明微波激发HCCI发动机点火控制装置示意图；
[0024]图3是本发明微波激发HCCI发动机点火控制方法流程图。
[0025]1-活塞，2-气缸，3-缸盖，4-进气门，5-排气门，6_进气道，7_排气道，8_微波塞，9_喷油器；
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】做进一步详细描述。
[0027]以下实施例说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028]本发明一种微波激发HCCI发动机点火控制装置，主要用于HCCI汽油机的点火控制中，在均质压燃汽油机上布置一套微波点火系统，如图1所示:包括重复脉冲电源，微波源，微波分配器，波导装置和微波塞。
[0029]重复脉冲电源同时连接发动机控制单元和微波源，微波源连接微波分配器，微波分配器连接波导装置，波导装置连接微波塞，微波塞设置在缸盖上。
[0030]重复脉冲电源利用发动机现有的高压产生线路改装而成，根据发动机控制单元的指令在合适的时候输出微波源所需的脉冲电能，脉冲电能通过微波源转化为微波脉冲。
[0031]微波分配器接受发动机控制单元发出的指令，在合适的时间将微波通过波导装置传递给微波塞，通过微波塞将微波脉冲准确无误地传输到某个需要点火气缸的燃烧室中，激发引燃燃烧室中的混合气:当某气缸需要点火时，该气缸的微波通道被微波分配器打开，微波脉冲全部传输到该气缸。
[0032]本发明以应用在车辆上的微波空间点火系统为例，提供的微波触发HCCI燃烧的发动机燃烧系统如图2所示，燃烧室为由活塞I，气缸2，缸盖3，进气门4，排气门5组成的腔体。气体从进气道6进入燃烧室，燃烧后的废气从排气道7排出燃烧室。微波塞8设置在缸盖3上，同时，喷油器9也设置在缸盖上，偏向进气门一侧。同时，为了实现HCCI发动机的燃烧速度可控，通过引入外部废气循环来降低最大燃烧速度。
[0033]微波触发HCCI燃烧的过程如下:在进气行程初期，喷油器9喷入一定量燃油，燃油在燃烧室里蒸发形成均质混合气；当发动机曲轴传感器检测到发动机相位，活塞I压缩到上止点时，发动机控制单元控制重复脉冲电源激发产生高功率脉冲电能，转化为微波脉冲，微波分配器控制将微波脉冲引入需要点火的气缸2的燃烧室中，迅速在空间中实现多点同时点火，混合气快速燃烧。
[0034]一种微波激发HCCI发动机点火控制方法，如图3所示，具体步骤如下:
[0035]步骤一、将微波源通过微波分配器和波导装置连接微波塞，微波塞安装在气缸盖上；
[0036]步骤二、在进气行程初期，喷油器向燃烧室喷入定量燃油，燃油在燃烧室里蒸发形成均质混合气；
[0037]步骤三、发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源，重复脉冲电源发出脉冲电能；
[0038]重复脉冲电源根据发动机控制单元的指令，当发动机曲轴传感器检测到发动机相位，活塞压缩到上止点时，重复脉冲电源激发产生高功率脉冲，输出微波源所需的脉冲电會K;
[0039]步骤四、脉冲电能通过微波源转化为微波脉冲；
[0040]步骤五、微波分配器接受发动机控制单元发出的指令，将微波脉冲通过波导装置传递给微波塞；
[0041]步骤六、微波脉冲通过微波塞直接传输到需要点火气缸的燃烧室内，激发点火；
[0042]当气缸内的气体获得较大能量，温度升高，活性分子增加，微波能量传入相应气缸，击穿混合气并激发点火。
[0043]本发明的微波控制HCCI燃烧的方法，在压缩行程末端，引入高能微波脉冲到燃烧室，加热和激发燃烧室中混合气，短时间让整个燃烧室的气体接近或达到自燃条件，实现混合气的快速燃烧，不需要常规的HCCI发动机复杂的而且不可靠的燃烧控制方式，实现了HCCI汽油机燃烧相位可靠的控制，克服了当前均质压燃汽油机点火控制难的问题，有效的解决了 HCCI汽油机的技术瓶颈。
【主权项】
1.一种微波激发HCCI发动机点火控制装置，其特征在于，包括:重复脉冲电源，微波源，微波分配器，波导装置和微波塞； 重复脉冲电源同时连接发动机控制单元和微波源，微波源连接微波分配器，微波分配器连接波导装置，波导装置连接微波塞，微波塞设置在缸盖上； 发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源，重复脉冲电源输出微波源所需的脉冲电能，并通过微波源产生微波脉冲，微波分配器接到发动机控制单元的指令后，将微波脉冲经过波导装置传输给微波塞，准确无误地传输到需要点火的气缸内，通过将微波脉冲引入到燃烧室，激发引燃燃烧室中的混合气，实现快速燃烧。2.如权利要求1所述的一种微波激发HCCI发动机点火控制装置，其特征在于，所述的重复脉冲电源利用发动机现有的高压产生线路改装而成。3.应用如权利要求1所述的一种微波激发HCCI发动机点火控制装置的微波激发HCCI发动机点火控制方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤一、将微波源通过微波分配器和波导装置连接微波塞，微波塞安装在气缸盖上； 步骤二、在进气行程初期，喷油器向燃烧室喷入定量燃油，燃油在燃烧室里蒸发形成均质混合气； 步骤三、发动机控制单元发出指令给重复脉冲电源，重复脉冲电源发出脉冲电能； 步骤四、脉冲电能通过微波源转化为微波脉冲； 步骤五、微波分配器接受发动机控制单元发出的指令，将微波脉冲通过波导装置传递给微波塞； 步骤六、微波脉冲通过微波塞直接传输到需要点火气缸的燃烧室内，激发点火。4.如权利要求3所述的一种微波激发HCCI发动机点火控制方法，其特征在于，所述的步骤六中:微波脉冲传输到某个需要点火气缸的燃烧室中，激发引燃燃烧室中的混合气:当某气缸需要点火时，该气缸的微波通道被微波分配器打开，微波脉冲全部传输到该气缸。
【文档编号】F02P23/04GK105822484SQ201610245110
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】杨世春, 徐健, 邓成, 杨海圣
【申请人】北京航空航天大学