一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法

技术领域

本发明发动机燃烧技术领域，具体为一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法。

背景技术

现有的汽车通常采用柴油发动机、汽油发动机或混合动力发动机，其中，混合动力发动机具有高效节能、可靠性高的优点，具有良好的应用前景。但现有的混合动力发动机中混合气与助燃空气进入气缸的时间不同，导致混合气与助燃空气混合不均匀，在着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程无法控制最佳时间点，在燃烧过程中能量损耗严重，因此柴油发动机的细颗粒物及氮氧化物的排放率较高，造成的污染较为严重。

为此，我们提出了一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法对混合动力发动机的燃烧过程进行最佳控制，以达到低碳节能环保的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，对发动机正常燃烧过程的着火延迟期、明显燃烧期、后燃期中的着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程进行控制，包括以下步骤：

S1、根据发动机的当前运行状态，将发动机的燃烧模式切换到混合气燃烧模式；

S2、对输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气进行预先加热，加热后喷入发动机的气缸内；

S3、由气体浓度传感器检测出经进气管喷入气缸内的混合气中汽油的浓度，测定气缸内的混合气过量空气系数；

S4、由缸压传感器测定发动机气缸内的缸内压力信号、由曲轴转角检测传感器与曲轴位置检测传感器测定发动机气缸内的角域转速与位置信号；

S5、通过上一步骤测定的参数，确定混合气燃烧模式的燃烧室的压缩比以及点火时间，并对点火时间进行最佳控制缩短着火延迟期长度；

S6、通过利用主动轮廓算法对火焰传播速度以及火焰前锋面积进行提取测定，对明显燃烧期的时间进行主动控制；

S7、等待后燃期结束后，完成对混合动力发动机低碳化燃烧过程。

进一步优化本技术方案，所述S2中，对输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气进行预先加热时，通过使用陶瓷PTC加热片，并控制陶瓷PTC加热片的加热功率来控制输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气的温度维持在预设的加热温度范围内。

进一步优化本技术方案，所述S3中，通过控制混合气中汽油以及助燃空气的喷入量，将测定的混合气过量空气系数α需要维持在0.8-0.9。

进一步优化本技术方案，所述的主动控制方法的全程控制状态下，采用燃烧分析仪对混合动力发动机的异常状况进行分析报警，混合动力发动机的异常状况包括缸内压力信号异常、气缸内的角域转速与位置信号异常以及燃烧室发生爆震异常。

进一步优化本技术方案，所述S5中，着火延迟期长度的计算公式如下所示：

其中，φ为曲轴旋转角度，φ

进一步优化本技术方案，所述S5中，对点火时间进行控制时，为了克服着火延迟期，点火需要提前，算出从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角，该曲轴转角对应的时间点即为最佳的点火时间。

进一步优化本技术方案，所述S6中，所述的燃烧速度的计算公式如下所示：

其中，ρ

进一步优化本技术方案，所述S7中，由于后燃期不能绝对消除，通过对着火延迟期、明显燃烧期进行调整控制，使得后燃期的时间减少。

与现有技术相比，本发明提供了一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，具备以下有益效果：

该混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，通过对发动机正常燃烧过程的着火延迟期、明显燃烧期、后燃期中的着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程进行控制，算出从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角，该曲轴转角对应的时间点对应的最佳的点火时间以及将燃烧速度维持在50-80m/s从而实现对明显燃烧期的时间控制，实现混合动力发动机的燃烧过程低碳化。

附图说明

图1为本发明提出的一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，对发动机正常燃烧过程的着火延迟期、明显燃烧期、后燃期中的着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程进行控制，包括以下步骤：

S1、根据发动机的当前运行状态，将发动机的燃烧模式切换到混合气燃烧模式，其中混合气为氢氧混合气，混合气需要外加制氢制氧装置，氢氧混合气在下面论述中简称混合气；

S2、对输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气进行预先加热，加热后喷入发动机的气缸内；

S3、由气体浓度传感器检测出经进气管喷入气缸内的混合气中汽油的浓度，测定气缸内的混合气过量空气系数；

S4、由缸压传感器测定发动机气缸内的缸内压力信号、由曲轴转角检测传感器与曲轴位置检测传感器测定发动机气缸内的角域转速与位置信号；

S5、通过上一步骤测定的参数，确定混合气燃烧模式的燃烧室的压缩比以及点火时间，并对点火时间进行最佳控制缩短着火延迟期长度；

S6、通过利用主动轮廓算法对火焰传播速度以及火焰前锋面积进行提取测定，对明显燃烧期的时间进行主动控制；

S7、等待后燃期结束后，完成对混合动力发动机低碳化燃烧过程。

具体的，所述S2中，对输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气进行预先加热时，通过使用陶瓷PTC加热片，并控制陶瓷PTC加热片的加热功率来控制输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气的温度维持在预设的加热温度范围内。

具体的，所述S3中，通过控制混合气中汽油以及助燃空气的喷入量，将测定的混合气过量空气系数α需要维持在0.8-0.9。

具体的，所述的主动控制方法的全程控制状态下，采用燃烧分析仪对混合动力发动机的异常状况进行分析报警，混合动力发动机的异常状况包括缸内压力信号异常、气缸内的角域转速与位置信号异常以及燃烧室发生爆震异常。

具体的，所述S5中，着火延迟期长度的计算公式如下所示：

其中，φ为曲轴旋转角度，φ

具体的，所述S5中，对点火时间进行控制时，为了克服着火延迟期，点火需要提前，算出从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角，该曲轴转角对应的时间点即为最佳的点火时间。

具体的，所述S6中，所述的燃烧速度的计算公式如下所示：

其中，ρ

具体的，所述S7中，由于后燃期不能绝对消除，通过对着火延迟期、明显燃烧期进行调整控制，使得后燃期的时间减少。

实施例二：

一种混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，对发动机正常燃烧过程的着火延迟期、明显燃烧期、后燃期中的着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程进行控制，包括以下步骤：

S1、根据发动机的当前运行状态，将发动机的燃烧模式切换到混合气燃烧模式；

S2、对输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气进行预先加热，通过使用陶瓷PTC加热片，并控制陶瓷PTC加热片的加热功率来控制输入到发动机混合气中汽油以及助燃空气的温度维持在预设的加热温度范围内，加热后喷入发动机的气缸内；

S3、由气体浓度传感器检测出经进气管喷入气缸内的混合气中汽油的浓度，测定气缸内的混合气过量空气系数，通过控制混合气中汽油以及助燃空气的喷入量，将测定的混合气过量空气系数α需要维持在0.85-0.88的最佳状态；

S4、由缸压传感器测定发动机气缸内的缸内压力信号、由曲轴转角检测传感器与曲轴位置检测传感器测定发动机气缸内的角域转速与位置信号；

S5、通过上一步骤测定的参数，确定混合气燃烧模式的燃烧室的压缩比以及点火时间，并对点火时间进行最佳控制缩短着火延迟期长度；

S6、通过利用主动轮廓算法对火焰传播速度以及火焰前锋面积进行提取测定，对明显燃烧期的时间进行主动控制；

S7、等待后燃期结束后，完成对混合动力发动机低碳化燃烧过程。

具体的，所述的主动控制方法的全程控制状态下，采用燃烧分析仪对混合动力发动机的异常状况进行分析报警，混合动力发动机的异常状况包括缸内压力信号异常、气缸内的角域转速与位置信号异常以及燃烧室发生爆震异常。

具体的，所述S5中，着火延迟期长度的计算公式如下所示：

其中，φ为曲轴旋转角度，φ

具体的，所述S5中，对点火时间进行控制时，为了克服着火延迟期，点火需要提前，算出从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角，该曲轴转角对应的时间点即为最佳的点火时间，同时曲轴旋转角度在上止点后15°曲轴转角之内。

具体的，所述S6中，所述的燃烧速度的计算公式如下所示：

其中，ρ

具体的，所述S7中，由于燃烧速度慢，燃烧放热因活塞下行不能利用，反而使排气温度升高，后燃期不能绝对消除，通过对着火延迟期、明显燃烧期进行调整控制，完善燃烧过程，使得后燃期的时间减少。

本发明的有益效果是：该混合动力发动机低碳化燃烧过程主动控制方法，通过对发动机正常燃烧过程的着火延迟期、明显燃烧期、后燃期中的着火延迟期以及明显燃烧期的两个燃烧过程进行控制，算出从火花塞跳火到上止点间的曲轴转角，该曲轴转角对应的时间点对应的最佳的点火时间以及将燃烧速度维持在50-80m/s从而实现对明显燃烧期的时间控制，实现混合动力发动机的燃烧过程低碳化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。