CN102383956B - 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 - Google Patents
进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102383956B CN102383956B CN 201110198436 CN201110198436A CN102383956B CN 102383956 B CN102383956 B CN 102383956B CN 201110198436 CN201110198436 CN 201110198436 CN 201110198436 A CN201110198436 A CN 201110198436A CN 102383956 B CN102383956 B CN 102383956B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- engine
- kerosene
- stroke
- oil
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 36
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 abstract 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，属于二冲程发动机领域。该发动机包括发动机机体、喷油器、煤油供油系统及电控系统，喷油器安装在发动机进气道的节气门体与簧片阀之间，电控系统是由传感器单元和电控单元组成，用于控制喷油器和供油系统中的电动燃油泵，以实现对发动机喷油过程的控制。本发明是在现有二冲程汽油发动机的基础上加以改进，提高了煤油燃油的喷射雾化效果，提高了发动机的使用安全性，并降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种二冲程发动机，尤其涉及一种进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，属于二冲程发动机领域。
背景技术
二冲程发动机由于没有复杂的气门结构，所以结构简单、成本低、重量轻，同时在相同排量下，其输出的功率接近四冲程发动机的两倍，因此二冲程发动机的功重比较高。在航空领域中，低速飞机至今仍然以活塞式发动机驱动螺旋桨作为动力，这就要求发动机有很高的功重比，所以在航空活塞发动机领域，火花点火二冲程发动机受到青睐。
目前，国内外绝大多数火花点燃的二冲程发动机均以汽油为燃料。然而汽油的闪点在零度以下，这就意味着在常温下只要遇明火就会着火，这是个严重的安全隐患，同时汽油的挥发性强，会给运输和使用造成许多不便。尤其是在航空领域，对燃油的使用安全性要求较高，因此迫切需要寻找安全可靠的燃料来替换汽油燃料。与汽油相比，煤油的粘度大、闪点高、挥发性弱、不易着火、能量密度高，其在能量密度、储运及安全等方面具有许多优势。此外煤油的价格也比汽油低，因此，研究火花点燃的二冲程煤油发动机具有重要的应用价值和社会效益。
目前，国内对二冲程煤油发动机的研究主要是在已有二冲程汽油发动机上改烧煤油。实践证明，以煤油为燃料而按汽油机方式运行的往复活塞式发动机可以工作得较好。然而，由于煤油的运动粘度是汽油的两到三倍，这就意味着其流动阻力大，从而煤油的雾化效果要比汽油差很多，这是目前汽油机改烧煤油时需要着重解决的一个关键问题。
发明内容
本发明的目的是：在现有二冲程汽油发动机的基础上进行改进，提出一种对煤油燃料雾化效果好的进气道电控喷射二冲程煤油发动机。
该发动机的结构包括二冲程发动机机体、喷油器、煤油供油系统和电控系统，所述煤油供油系统是由电动燃油泵、压力调节器、滤清器通过相应管路连接构成，电控系统用于控制喷油器和电动燃油泵，以实现对发动机喷油过程的控制，喷油器安装在发动机进气道的节气门体与簧片阀之间。
所述电控系统是由传感器单元和电控单元组成。
所述煤油供油系统的油轨中的油压大于4bar压力。
所述传感器单元包括节气门位置传感器、曲轴位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器及缸体温度传感器。
所述曲轴位置传感器是由一个分度盘和两个光电对管组成，在分度盘的径向方向开有60个等间距的梯形槽，其中1个为深槽，其余59个为浅槽，在安装时深槽与发动机曲轴的上止点位置对应。
技术效果：
本发明提高了二冲程发动机对煤油燃料的雾化效果，从而提高了二冲程煤油发动机的工作性能。相比二冲程汽油发动机而言，本发明提高了发动机的使用安全性，大大降低了使用成本，尤其在航空领域具有重要的应用价值和良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标号名称：1、曲轴位置传感器；2、曲轴；3、二冲程发动机机体；4、电控单元(ECU)；5、节气门位置传感器；6、缸体温度传感器；7、进气压力传感器；8、进气温度传感器；9、节气门体；10、滤清器；11、15为供油管路；12、压力调节器；13、回油管路；14、电动燃油泵；16、油箱；17、喷油器；18、簧片阀。
图2为电控系统的结构框图。
图3为电控系统主程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明是在现有二冲程汽油发动机的基础上加以改进完成的，其结构如图1所示，包括二冲程发动机机体3、喷油器17、煤油供油系统及电控系统。
发动机机体3完全保留原型机的构造，为两缸直列二冲程风冷发动机，采用簧片阀进气方式。发动机的每个气缸各有一个独立的进气道，在各进气道的节气门体与簧片阀之间均安装一个喷油器，发动机采用进气道电控多点顺序喷射。
煤油供油系统与普通汽油供油系统基本相同，是由电动燃油泵14、压力调节器12、滤清器10通过供油管路11、15和回油管路13连接构成，电动燃油泵14设置于油箱16内。为了提高煤油的喷射雾化效果，需要适当增大压力调节器12中弹簧的预紧力，使油轨中的燃油压力提高到4bar压力以上。
电控系统用于控制喷油器17和电动燃油泵14，电控系统是由传感器单元和电控单元4(ECU)组成，电控系统的结构如图2所示。传感器单元包括节气门位置传感器5、曲轴位置传感器1、进气压力传感器7、进气温度传感器8及缸体温度传感器6，其中较重要的是决定发动机工况的曲轴位置传感器1和节气门位置传感器5，两者决定了发动机相应工况下的基本喷油量和喷油时刻等重要参数。ECU的硬件结构主要包括传感器信号调理电路、微控制器、执行器驱动电路以及CAN通信电路，微控制器采用MC9S12DP512系列微控制器。ECU的软件程序主要包括主程序、中断服务程序和任务服务程序。主程序用于初始化系统，判断工况以及计算当前工况的喷油数据等，主程序流程如图3所示；中断服务程序包括AD中断程序、曲轴位置信号捕捉中断程序和CAN接收中断程序，AD中断程序用于完成模拟量信号AD转换，曲轴位置信号捕捉中断程序用于确定曲轴位置并控制相应喷油器喷油，CAN接收中断程序用于接收上位机发送来的指令等对实时性要求较高的任务；任务服务程序完成对实时性要求不高的计算任务，用于被主程序和中断服务程序调用。ECU支持与上位机的CAN通信，上位机可以实时监控发动机的运行状态。
曲轴位置传感器1是由一个分度盘和两个光电对管组成，分度盘的径向方向开有60个等间距的梯形槽，其中1个为深槽，其余59个为浅槽，安装时深槽与发动机曲轴2的上止点位置对应。两个光电对管分别安装在分度盘的径向方向，其中1号光电对管用于感应深槽，当深槽转到该对管位置时，该光电对管上产生曲轴上止点信号；2号光电对管用于感应浅槽，当曲轴转过一转时，该光电对管上产生60个等间距的曲轴角度脉冲信号，每个脉冲信号对应6度曲轴角度，这样通过计量脉冲信号的个数，即可得到当前的曲轴角度。
节气门位置传感器5安装在节气门体9上的节气门轴的一端，其工作原理与滑动电阻器相同，其作用是检测节气门开度和加减速信号，通过ECU对节气门开度信号进行处理，即可判定加减速信号和负荷大小。
缸体温度可用于指示发动机的工作温度，对应不同的发动机温度范围，ECU应对发动机的工作特性进行相应修正和补偿。进气温度会影响进气密度，所以会影响进气质量，从而影响所需的燃油量，故需要根据进气温度对喷油量进行进一步的修正补偿。由于海拔高度的不同，进气压力也会发生变化，从而影响发动机的进气量，进而影响发动机的工作性能。根据喷油器的工作过程可知，当喷油脉冲到来时，要经过一定时间后针阀才能达到最大行程，而脉冲结束后，也要经过一定时间后才落座，这两段时间之和称为喷油器的无效喷射时间。无效喷射时间随蓄电池电压的变化而变化，在蓄电池电压高时，线圈驱动电流增大，针阀上升迅速，无效喷射时间减少，从而喷射量增大。因此，必须对蓄电池电压进行监控，确保在蓄电池电压波动的情况下相同的喷射脉宽对应相同的燃油喷射量。
各传感器的采集信号经过ECU的信号调理电路调理后输入到微控制器中，微控制器按照设定的软件程序运行。ECU采用基于插值算法的喷油控制策略，根据节气门开度信号和当前转速得到当前的基本喷油脉宽。节气门开度坐标的单位定义为将节气门从0到100％的开度范围平均分为250等份，每一份为一个坐标单位。ECU对传感器信号进行分析判断，得出发动机当前的工作工况以及相应的工况修正系数，并根据工况的不同以及进气温度、缸体温度、进气压力、蓄电池电压等运行参数对基本喷油量进行修正，从而得到最终的喷油脉宽。涉及的工况主要有起动工况、怠速工况、加/减速工况、稳定工况和限速断油等。各工况下喷油脉宽的计算公式为：
Tp＝Tb(1+Kas)+Tat+Tbt+Tap+Tbv
式中：Tp为最终喷油脉宽；Tb为基本喷油脉宽；Kas为工况修正系数；Tat为进气温度修正脉宽；Tbt为缸体温度修正脉宽；Tap为进气压力修正脉宽；Tbv为蓄电池电压对应的修正脉宽。由上式可知，最终喷油脉宽由三部分组成：第一部分是基本喷油脉宽，该部分是通过理论计算和标定试验综合得到的；第二部分是由进气温度、进气压力、缸体温度和蓄电池电压得到的喷油修正量；第三部分是与发动机运行工况相关的喷油修正量。需要说明的是，基本喷油脉宽、工况修正系数以及各传感器信号修正脉宽的具体数值与发动机有关，需要通过标定试验进行标定。
电控系统是一个实时性很强的控制系统，发动机涉及的工作状态时刻都可能存在变化，对于发动机控制策略的实施和调整都必须要适应发动机工作状态变化的实时性。这里采用“前景/后景”的软件结构能较好地满足电控系统的实时性要求。“前景/后景”的设计思想是将实时性要求高的处理过程作为“前景(即中断服务程序)”，它们会立即得到MCU的响应，而前台程序执行所需要的各种参数的计算以及其它实时性要求不高的部分，则放在“后景(即主程序)”中进行。
基于上述设计思路，下面再进一步对ECU的软件程序进行说明。
主程序的主要功能是建立工作环境、系统的初始化和进入主循环部分。系统的初始化包括系统时钟的设置、实时中断和其它中断的设置、各模块和I/O口的功能设置、控制基本参数的赋初值和开中断等。当开中断后，所有已经设置好的中断功能都会开始工作。在主循环中，主要是重复执行任务服务函数程序，任务服务程序完成对实时性要求不高的计算任务，用于被主程序和中断服务程序调用，具体包括采集计算子程序、二维插值控制算法子程序、转速周期频率计算子程序、滤波程序、各种修正公式计算子程序、各种输入信号AD转换值和显示值的转换子程序、节气门变化率计算子程序等。
电控单元要控制各缸喷油器在适当的时刻喷油，这对实时性的要求较高，因此将控制喷油器喷油的任务放在曲轴角度信号的输入捕捉中断服务函数中完成。当发动机1号缸到达上止点时，上述1号光电对管会产生一个脉冲信号，ECU捕捉到该信号后进入上止点信号输入捕捉中断服务程序，在该程序中ECU将曲轴角度信号脉冲捕捉的计数值清零。当曲轴再转过6度，即分度盘转过一个齿后，2号光电对管上产生一个脉冲信号，ECU捕捉到该信号后进入曲轴角度信号输入捕捉中断服务程序，对曲轴角度信号脉冲捕捉的计数值加1。之后曲轴每转过6度，计数值就加1，当计数值为23，即曲轴转过138度时，在中断程序中控制2号缸喷油器喷油(此时2号缸的喷油时刻为该缸上止点前42度，这里只是为了方便说明，实际喷油时刻因工况的不同而不同)。然后当计数值为53，即曲轴相对1号缸上止点转过318度时，在中断程序中控制1号缸喷油器喷油。
Claims (5)
1.一种进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，包括二冲程发动机机体（3）、喷油器（17）及煤油供油系统，所述煤油供油系统是由电动燃油泵（14）、压力调节器（12）、滤清器（10）通过相应管路连接构成，其特征在于：
还包括用于控制喷油器（17）和电动燃油泵（14）的电控系统，喷油器（17）安装在发动机进气道的节气门体（9）与簧片阀（18）之间，所述煤油供油系统的油轨中的油压大于4bar压力。
2.根据权利要求1所述的进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，其特征在于：所述电控系统是由传感器单元和电控单元（4）组成。
3.根据权利要求2所述的进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，其特征在于：所述传感器单元包括节气门位置传感器（5）、曲轴位置传感器（1）、进气压力传感器（7）、进气温度传感器（8）及缸体温度传感器（6）。
4.根据权利要求3所述的进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，其特征在于：所述曲轴位置传感器（1）是由一个分度盘和两个光电对管组成。
5.根据权利要求4所述的进气道电控喷射的二冲程煤油发动机，其特征在于：所述分度盘的径向方向开有60个等间距的梯形槽，其中1个为深槽，其余59个为浅槽，在安装时深槽与发动机曲轴（2）的上止点位置对应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110198436 CN102383956B (zh) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110198436 CN102383956B (zh) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102383956A CN102383956A (zh) | 2012-03-21 |
| CN102383956B true CN102383956B (zh) | 2013-10-23 |
Family
ID=45823710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110198436 Active CN102383956B (zh) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102383956B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102980787B (zh) * | 2012-12-26 | 2015-09-30 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 用于水性检测的取样吸放定位装置 |
| CN108252809B (zh) * | 2017-12-27 | 2020-07-24 | 深圳常锋信息技术有限公司 | 一种动力控制系统及飞行器 |
| CN112963255B (zh) * | 2021-03-11 | 2023-02-24 | 西华大学 | 可拆卸二冲程航空发动机活性燃料辅助起动系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2272949Y (zh) * | 1996-07-22 | 1998-01-21 | 刘治利 | 一种新型二冲程汽油发动机 |
| CN202187830U (zh) * | 2011-07-15 | 2012-04-11 | 南京航空航天大学 | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008012536B4 (de) * | 2008-03-04 | 2020-07-30 | Andreas Stihl Ag & Co. Kg | Verfahren zum Betrieb eines Zweitaktmotors |
-
2011
- 2011-07-15 CN CN 201110198436 patent/CN102383956B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2272949Y (zh) * | 1996-07-22 | 1998-01-21 | 刘治利 | 一种新型二冲程汽油发动机 |
| CN202187830U (zh) * | 2011-07-15 | 2012-04-11 | 南京航空航天大学 | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102383956A (zh) | 2012-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105114193B (zh) | 一种甲醇/柴油双燃料柴油机燃油供给方法 | |
| CN102678363B (zh) | 汽油预混、柴油引燃发动机及其控制方法 | |
| CN101424224A (zh) | 电控天然气发动机工作系统及其控制方法 | |
| CN102619635B (zh) | 一种共轨喷油器在车喷油量控制自学习方法 | |
| CN109736937A (zh) | 一种双火花塞混合燃料转子机及其控制方法 | |
| CN102383956B (zh) | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 | |
| CN110848066A (zh) | 一种点燃式二冲程重油活塞发动机 | |
| CN104929767A (zh) | 一种电控直喷多燃料两冲程发动机 | |
| Bromberg et al. | Optimized PFI+ DI operation for minimizing DI gasoline engine particulates | |
| CN202187830U (zh) | 进气道电控喷射的二冲程煤油发动机 | |
| CN204716409U (zh) | 船用高压共轨柴油机电控系统 | |
| US20070028899A1 (en) | Fuel injection unit | |
| CN201810390U (zh) | 一种柴油机 | |
| CN204877672U (zh) | 一种电控直喷多燃料两冲程发动机 | |
| CN103047059A (zh) | 发动机电控燃油喷射系统 | |
| AU2006277823B2 (en) | Fuel injection unit | |
| CN104047750A (zh) | 内燃机燃油喷射量监控方法 | |
| CN203098109U (zh) | 发动机电控燃油喷射系统 | |
| CN202926477U (zh) | 汽油和天然气双燃料6缸发动机 | |
| CN103821627A (zh) | 一种新型摩托车发动机电控燃油喷射系统 | |
| CN102322360B (zh) | 一种缸内直喷汽油机及其控制方法 | |
| CN201310412Y (zh) | 电控天然气发动机工作系统及其ecu | |
| CN104389675A (zh) | 多燃料航空重油发动机复合环量旋流扫气系统及控制方法 | |
| KR100903032B1 (ko) | 자석간극 조절식 내연기관용 출력증강 및 연료절감장치 | |
| CN201165901Y (zh) | 一种柴油机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120321 Assignee: Nanjing Jincheng Machinery Co.,Ltd. Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Contract record no.: X2020980000587 Denomination of invention: Air inlet electric control spraying two-stroke kerosene engine Granted publication date: 20131023 License type: Exclusive License Record date: 20200311 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |