一种混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统

本技术涉及混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，属于内燃机燃烧与排放。

背景技术：

1、目前，以内燃机为动力的车辆市场占有率较大，低碳内燃机需求强烈。要实现45％的有效热效率，高增压和高压缩比是必然的技术。混动专用汽油机有电机助力，对动力性要求降低，因此混动专用汽油机可以采用更高压缩比提高热效率。目前,比亚迪、广汽、吉利、东风等企业都开发出了峰值有效热效率超过41％的混动专用汽油机，正在朝45％有效热效率目标迈进。

2、然而，高增压高压缩比汽油机的设计在高负荷下依然存在爆震现象，阻碍热效率的提高。缸内直接喷水技术被证明能够有效的抑制爆震。然而，大量的液态水直接喷入缸内，无法完全蒸发，存在腐蚀缸壁和机油乳化的风险。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种混动专用高压缩比汽油机爆震控制系统，解决高增压高压缩比汽油机在高负荷下存在的爆震问题。

2、实现上述目的，本实用新型采用如下方案来实现：

3、一种混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，包括供油系统s2、进气系统s3、数据采集与控制系统s4；其特征在于，还包括水蒸气供给系统s5和供水系统s1双喷射系统；根据爆震强度大小抑制爆震，当属于轻度爆震时，利用水蒸气供给系统s5较大的比热容抑制爆震，当属于中度及以上爆震时，由供水系统s1介入液态喷水，通过调节水蒸气和液态水的喷水策略和点火时刻，拓宽运行范围，降低排放，提高热效率；

4、其中，所述水蒸气供给系统s5，包括依次连接的u型管式换热器、电磁阀、压力传感器、水蒸气喷射器；所述供水系统s1包括水箱和水泵，供水管路上依次设有水流量传感器、高压水轨和喷水器。所述u型管式换热器与排气歧管相连，利用尾气余热将液态水转化为水蒸气，通过水蒸气喷射器直接喷入缸内。

5、进一步，所述供油系统s2包括油箱和油泵，供油管路上依次连接的高压油轨、油流量传感器和喷油器；所述进气系统s3包括空气流量计和空气滤清器；

6、所述数据采集与控制系统s4内嵌ecu，ecu分别与供油系统s2、进气系统s3、供水系统s1和水蒸气供给系统s5上的传感器、流量计有信号传递。

7、进一步，所述数据采集与控制系统s4中的ecu与空气流量计、缸压传感器、曲轴位置传感器、氧传感器、喷油器、喷水器、火花塞、转速传感器、油流量传感器和水流量传感器有信号传递；其中，ecu分别与转速传感器和曲轴位置传感器连接，确定汽油机转速和压缩上止点位置，为控制喷油时刻和喷水时刻提供数据参考。

8、进一步，所述数据采集与控制系统s4中的ecu与油耗仪、燃烧分析仪、排放柜、lambda分析仪、测功机和排气背压阀有信号传递。

9、进一步，所述ecu根据曲轴位置信号调节喷水器的喷水时刻与喷油脉宽；ecu采集缸压传感器的信号，根据滤波后压力震荡峰值判断爆震是否发生，并且确定爆震强度；

10、ecu根据发动机状态，调整水泵18的供水压力，以调节喷水器的喷水压力；

11、ecu通过曲轴位置信号、转速信号和爆震强度调节火花塞的点火时刻；

12、ecu通过缸压信号判断爆震的强弱，进而控制电磁阀的打开和关闭。

13、相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

14、1、本实用新型通过配备供水系统和水蒸气供给系统，根据爆震强度大小抑制爆震，当属于轻度爆震的时候，只利用水蒸气较大的比热容可以抑制爆震，当属于中度及以上爆震时，介入液态喷水。通过调节水蒸气和液态水的喷水策略和点火时刻，拓宽运行范围，降低排放，提高热效率。采用水蒸气或液态水直接喷入缸内的双喷射系统，降低缸内温度，抑制爆震，控制燃烧相位，以提高其热效率。研究表明，水的冷却作用和水蒸气高比热容是抑制爆震的主要物理因素。因此，水和水蒸气直接喷入不仅抑制发动机爆震，减少传热损失，控制燃烧相位，提高热效率，而且可以在一定程度上降低机油乳化和缸壁腐蚀的风险。

15、2、本实用新型采用缸内喷水技术根据爆震强度灵活控制水蒸气和液态水的喷射时刻和喷水脉宽，消除缸内爆震现象，控制燃烧相位，使高压缩比高增压汽油机在高效率区间运行；另一方面，将尾气的余热回收利用，加热液态水，有效降低能源浪费和燃油消耗。

技术特征：

1.一种混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，包括供油系统s2、进气系统s3、数据采集与控制系统s4；其特征在于，还包括水蒸气供给系统s5和供水系统s1双喷射系统；根据爆震强度大小抑制爆震，当属于轻度爆震时，利用水蒸气供给系统s5较大的比热容抑制爆震，当属于中度及以上爆震时，由供水系统s1介入液态喷水，通过调节水蒸气和液态水的喷水策略和点火时刻，拓宽运行范围，降低排放，提高热效率；

2.根据权利要求1所述混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，其特征在于，所述供油系统s2包括油箱（2）和油泵（17），供油管路上依次连接的高压油轨（3）、油流量传感器（25）和喷油器（19）；所述进气系统s3包括空气流量计（1）和空气滤清器（24）；

3.根据权利要求2所述混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，其特征在于，所述数据采集与控制系统s4中的ecu与空气流量计（1）、缸压传感器（8）、曲轴位置传感器（22）、氧传感器（7）、喷油器（19）、喷水器（20）、火花塞（21）、转速传感器（23）、油流量传感器（25）和水流量传感器（26）有信号传递；其中，ecu分别与转速传感器（23）和曲轴位置传感器（22）连接，确定汽油机转速和压缩上止点位置，为控制喷油时刻和喷水时刻提供数据参考。

4.根据权利要求2所述混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，其特征在于，所述数据采集与控制系统s4中ecu与油耗仪（11）、燃烧分析仪（10）、排放柜（15）、lambda分析仪（9）、测功机（12）和排气背压阀（13）有信号传递。

5.根据权利要求2所述混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，其特征在于，所述ecu根据曲轴位置信号调节喷水器（20）的喷水时刻与喷油脉宽；ecu采集缸压传感器（8）的信号，根据滤波后压力震荡峰值判断爆震是否发生，并且确定爆震强度；

6.根据权利要求2所述混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，其特征在于，所述u型管式换热器与排气歧管相连，利用尾气余热将液态水转化为水蒸气，通过水蒸气喷射器直接喷入缸内。

技术总结本技术提供一种混动专用高压缩比喷水汽油机爆震控制系统，包括供油系统S2、进气系统S3、数据采集与控制系统S4；还包括水蒸气供给系统S5和供水系统S1双喷射系统；根据爆震强度大小抑制爆震，当属于轻度爆震时，利用水蒸气供给系统S5较大的比热容抑制爆震，当属于中度及以上爆震时，由供水系统S1介入液态喷水，采用水蒸气或液态水直接喷入缸内的双喷射系统，通过调节水蒸气和液态水的喷水策略和点火时刻，降低缸内温度，抑制爆震，拓宽运行范围，降低排放，提高热效率。技术研发人员：郑朝蕾,刘作文,饶顺露受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：20230928技术公布日：2024/6/11