CN103527250A

CN103527250A - 空气动力发动机的启动控制装置和启动控制方法

Info

Publication number: CN103527250A
Application number: CN201210228304.4A
Authority: CN
Inventors: 周登荣; 周剑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明涉及一种空气动力发动机的启动控制方法，发动机启动时，该方法执行如下步骤：(a)检测当前曲轴角度；(b)判断当前曲轴角度是否处于适合启动的第一曲轴角度范围内；(c)如果当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，则直接进行启动动作；(d)如果当前曲轴角度未处于适合启动的第一曲轴角度范围内，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作；(e)再次检测当前曲轴角度，然后依次重复执行步骤(b)(c)(d)(e)。本发明还涉及一种空气动力发动机的启动控制装置。本发明可提高空气动力发动机的启动性能，并提高气动车辆驾乘人员的满意度。

Description

空气动力发动机的启动控制装置和启动控制方法

技术领域

本发明涉及空气动力发动机，更具体地说，涉及空气动力发动机的启动控制装置和启动控制方法。

背景技术

发动机被广泛应用于各行各业中，在现代交通运输工具比如汽车、轮船等中，一般采用以燃油作为动力源的活塞式内燃发动机。这种采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得，石油资源的日益紧缺使得燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制。因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源，或者尽可能地减少燃油消耗、降低排放成为发动机发展中急需解决的问题，以压缩空气作为动力源的空气动力发动机正好满足了这种要求。

最早研究压缩空气动力发动机的为法国MDI公司的设计师Guy Negre，他于2002年推出了第一款纯空气动力的经济型家用桥车。关于压缩空气发动机的研究可见FR2731472A1、US6311486B1、US20070101712A1等。

FR2731472A1公开了一种可在燃料供应和压缩空气供应两种模式下工作的发动机，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特别是市区和市郊，将压缩空气(或其他任何非污染的压缩气体)注入燃烧室。这种发动机虽然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放问题依然未能解决。

中国专利CN201193582Y公开了一种气动发动机起动机，该气动发动机具有气动马达，安装气动发动机起动机的车辆可以不必配备大容量蓄电池，可以降低车辆运行成本，同时也便于车辆维护。该专利文件记载了气动马达的安装和连接结构，但是，该专利文件没有考虑到气缸内的活塞处于某些位置时气动发动机不易起动的问题，例如活塞处于上死点前某些角度甚至处于下死点附近时发动机不易起动，甚至会发生起动失败的问题。这影响了气动发动机的工作效率，当气动发动机装载在车辆上时，更是会降低驾乘人员的满意度。

基于上述问题，本发明提供了一种空气动力发动机的启动控制装置和启动控制方法，旨在提高气动发动机的启动性能，并提高气动车辆驾乘人员的满意度。

发明内容

相当于本发明原始要求范围内的某些实施例作如下概括。这些实施例并非限制所请求保护的发明范围，而是试图提供本发明的多种可能形式的简要概括。实际上，本发明可包括类似于或不同于下面提出的实施例的不同形式。

根据本发明的一个方面，提供了一种空气动力发动机的启动控制方法。在发动机启动时，该启动控制方法执行如下步骤：

(a)检测当前曲轴角度；

(b)判断当前曲轴角度是否处于适合启动的第一曲轴角度范围内；

(c)如果当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，则直接进行启动动作；

(d)如果当前曲轴角度未处于适合启动的第一曲轴角度范围内，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作；

(e)再次检测当前曲轴角度，然后依次重复执行步骤(b)(c)(d)(e)。

通过该方法，可以在发动机启动时确保曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，从而提高气动发动机的启动性能，并提高气动车辆驾乘人员的满意度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种空气动力发动机的启动控制装置。该启动控制装置包括：

曲轴角度检测单元，用于检测当前曲轴角度；

喷射单元，用于向气缸内喷射气体；

电控单元，该电控单元接受曲轴角度检测单元的检测信号，根据该检测信号判断当前曲轴角度是否处于适合启动的第一曲轴角度范围内；如果当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，则允许进行启动动作；如果当前曲轴角度未处于适合启动的第一曲轴角度范围内，则电控单元向喷射单元发出指令，使喷射单元喷射预定量的气体，将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内。

通过该装置，可以在发动机启动时确保曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，从而提高气动发动机的启动性能，并提高气动车辆驾乘人员的满意度。

根据本发明的再一个方面，进一步提供了一种空气动力发动机的启动控制方法。在每次发动机停止后，该启动控制方法执行如下步骤：

(a)检测当前曲轴角度；

(c)如果当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，则结束本方法；

(e)再次检测当前曲轴角度，然后依次重复执行步骤(b)(c)(d)(e)，直至检测到的当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内。

通过该方法，可以在发动机每次停机后都确保使曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，从而有利于下一次的发动机启动，从而提高气动发动机的启动性能，并提高气动车辆驾乘人员的满意度。

上述的发动机启动控制方法和装置，还具有如下构型：

优选地，所述适合启动的第一曲轴角度范围是上死点后10-40度。

优选地，所述适合启动的第一曲轴角度范围是上死点后20-30度。

优选地，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作包括利用电动机驱动曲轴。

优选地，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作包括利用发动机气体喷射单元向气缸内喷射气体驱动曲轴。

优选地，向气缸内喷射气体的量根据当前曲轴角度确定。

优选地，向气缸内喷射气体的量通过查询预先确定的“当前曲轴角度-喷射量”图表而获得。

优选地，根据发动机温度修正所述向气缸内喷射气体的量。

优选地，当发动机处于暖机状态时向气缸内喷射气体的量小于当发动机处于冷机状态时向气缸内喷射气体的量。

优选地，所述空气动力发动机为单缸或多缸发动机。

附图说明

现在将描述根据本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：

图1是本发明空气动力发动机的启动控制装置的组成框图。

图2是反映当前曲轴角度与预喷射量关系的映射图表。

图3是反映发动机温度修正喷射量的映射表。

图4是本发明空气动力发动机的启动控制方法流程图。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

图1是本发明空气动力发动机的启动控制装置的组成框图。如图1所示，该启动控制装置包括例如是曲轴角度传感器3的曲轴角度检测单元、用于向气缸内喷射气体的喷射单元5和电控单元2。曲轴角度传感器3和发动机温度传感器4分别设置在空气动力发动机1上。曲轴角度传感器3和发动机温度传感器4的检测信号分别输入电控单元(ECU)2，电控单元2根据这些输入信号得出合适的喷射量，该喷射量是指喷射一次性少量气体使得活塞移动到适于启动的预定位置范围（活塞的预定位置范围对应着曲轴的预定角度范围）所需的喷射量，也叫做预喷射量。电控单元向喷射单元5发出指令信号，控制喷射单元5的喷射量。

图2是反映当前曲轴角度与预喷射量关系的映射图表。启动时如果活塞刚过上死点效果最好，该情况下的启动成功率高、能耗小。如果活塞处于适合直接启动的第一角度范围内时（例如上死点后10-40度，优选为上死点后20-30度），可直接进行启动。如果活塞没有处于适合直接启动的第一角度范围内时，则应当将曲轴先驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内。驱动力的来源可以是电动机带动曲轴转动一个角度，也可以是空气动力发动机的气体喷射器喷射一次性少量气体驱动活塞运动进而带动曲轴转动一个角度。可提前通过试验确定在一个确定的曲轴角度下，需要喷射多少的气体量，才能驱使曲轴角度处于适合启动的曲轴角度范围。由图2可见，适合直接启动的曲轴角度范围是上死点后10-40度，优选为上死点后20-30度，在该角度范围内，不需要预先驱动曲轴转动，便可直接启动发动机。而在该角度范围外，均需喷射一定量的气体，驱动活塞运动进而带动曲轴转动一个角度，使得曲轴转动到适合启动的曲轴角度范围内并停止，从而有利于发动机的启动。

图3是反映发动机温度修正喷射量的映射表。发动机温度的高低对应着润滑程度的高低，冷机状态下润滑情况较差，对于基本喷射量应当进行一个增大的修正，修正后的喷射量才能将曲轴驱动到预定的角度范围。暖机状态下润滑情况较好，对于基本喷射量应当进行一个减小的修正，修正后的喷射量也足以将曲轴驱动到预定的角度范围。

图4是本发明空气动力发动机的启动控制方法流程图。本发明空气动力发动机的启动控制方法包括，在步骤S1，检测当前曲轴角度，在步骤S2，判断当前曲轴角度是否处于适合启动的第一曲轴角度范围内，适合启动的第一曲轴角度范围优选为上死点后10-40度，更优选为上死点后20-30度，在这些优选的曲轴角度范围内，活塞刚刚过上死点一个适当的角度，此时只需要最小的启动动力就能成功启动发动机，在所述的第一曲轴角度范围内启动发动机所耗费的启动能量最小，发动机启动成功率也最高。在步骤S3，当曲轴角度正好处于第一曲轴角度范围内时，可直接进行启动动作。在步骤S4，当曲轴角度没有处于适合启动的第一曲轴角度范围内时，将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内；进行该驱动的动力来源包括，电动机驱动曲轴转动一个角度，或者，空气动力发动机向气缸内喷射一次性少量气体驱动曲轴转动一个角度。本发明可应用于单缸发动机或多缸发动机。

本发明的启动控制方法可应用在启动时，即，在发动机启动前检测当前曲轴角度，确保当前曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内。本发明的启动控制方法也可应用在每次停机后，即，每次发动机停机后，检测停机后的曲轴角度，确保该曲轴角度处于适合启动的第一曲轴角度范围内，从而有利于下一次的发动机启动。

本说明书详细地公开了本发明，包括最佳模式，并且也能使本领域的任何人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何引入的方法。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims

1.一种空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，发动机启动时，执行如下步骤：

(a)检测当前曲轴角度；

(e)再次检测当前曲轴角度，

然后依次重复执行步骤(b)(c)(d)(e)。

2.如权利要求1所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，所述适合启动的第一曲轴角度范围是上死点后10-40度。

3.如权利要求1所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，所述适合启动的第一曲轴角度范围是上死点后20-30度。

4.如权利要求1所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作包括利用电动机驱动曲轴。

5.如权利要求1所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，执行将曲轴驱动到适合启动的第一曲轴角度范围内的驱动动作包括利用发动机气体喷射单元向气缸内喷射气体驱动曲轴。

6.如权利要求5所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，向气缸内喷射气体的量根据当前曲轴角度确定。

7.如权利要求5所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，向气缸内喷射气体的量通过查询预先确定的“当前曲轴角度-喷射量”图表而获得。

8.如权利要求6-7中任一项所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，还包括根据发动机温度修正所述向气缸内喷射气体的量。

9.如权利要求8所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，当发动机处于暖机状态时向气缸内喷射气体的量小于当发动机处于冷机状态时向气缸内喷射气体的量。

10.如权利要求1所述的空气动力发动机的启动控制方法，其特征在于，所述空气动力发动机为单缸发动机。