CN105781769B - 间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置及控制方法，具体内容涉及转子内燃机喷油与进气控制。该装置在保留汽油转子机本体全部零件的基础上增加了一个燃烧电控单元、一个油门踏板位置传感器及一个电子节气门。燃烧电控单元可根据踏板位置在低负荷时自动控制喷油器实现循环间隔喷油，并自动增加节气门开度以保证缸内混合气充分燃烧、输出转矩不低于循环连续喷射的汽油转子机，并通过增加节气门开度降低泵气损失，大幅减少了汽油转子机油耗。

Description

间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置及方法
技术领域
本发明提供一种间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置及方法，具体内容涉及转子内燃机喷油与进气控制。
背景技术
与往复式活塞内燃机相比，转子内燃机具有结构简单、功率密度大及维修简单等优势。由于转子内燃机不存在曲柄连杆机构，因此转子内燃机不会由于活塞运动而出现往复式内燃机普遍存在的往复惯性力，运行过程更加平稳。在燃烧过程中，转子在转子机壳体内做旋转运动，转子每转一周输出轴旋转三周，所以转子机更适合在高转速条件下运行。因此，在要求动力装置具有转速高、体积小、质量低及功率大的条件下，转子内燃机能够得到较为普遍的应用。
低负荷条件下较高的油耗是制约转子机广泛应用的问题之一。目前的汽油转子机运行时输出轴每转一圈完成一个循环，在每个循环中汽油喷射一次，即汽油在转子机运行过程中每循环连续喷射。受燃料自身理化特性所限，汽油的预混燃烧过程需要通过节气门来控制进气量，通过在不同节气门开度及进气量条件下配合调整汽油喷射量来控制内燃机总体输出转矩，并保证可燃混合气在理论过量空气系统附近燃烧。低负荷条件下，由于内燃机所需输出的转矩较低，因而节气门开度在低负荷下往往很小，这就导致了低负荷时内燃机的泵气损失增加。低负荷时较小的节气门开度是导致转子内燃机低负荷时泵气损失大，并进而由于泵气损失增加而导致高油耗的关键原因。因此，提高低负荷时节气门开度，减小低负荷时泵气是降低汽油转子机油耗的重要方法。
发明内容
针对汽油转子部分负荷条件下节气门开度小、泵气损失高的问题，本发明提供一种间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置及方法。本发明通过在低负荷条件下每隔一个循环喷射一次汽油实现间隔喷油。在间隔喷油条件下，通过加大喷油时每个做功循环的喷油量来保证汽油转子机输出转矩与连续喷油条件下的输出转矩相同，并通过加大间隔喷油条件下的节气门开度来保证做工循环所需的空气供给并大幅减少泵气损失，通过低负荷时有效降低泵气损失来减小汽油转子机的油耗。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的装置,在保留原机自带的排气道1、曲轴2、汽油转子机本体3、转子4、输出轴5、汽油箱6、汽油滤清器7、汽油泵8、汽油喷嘴9、进气道11、油门踏板14及原机电控单元13的基础上，增加了一个燃烧电控单元12、电子节气门10及油门踏板位置传感器15；
所述的燃烧电控单元12与油门踏板位置传感器15相连接，获得油门踏板位置信号a；
所述的燃烧电控单元12与原机电控单元13连接，获得原机喷油脉宽信号b；
所述的燃烧电控单元12与电子节气门10相连接并通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度；
所述的燃烧电控单元12与汽油喷嘴9相连接并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的开闭；
所述的油门踏板传感器15与油门踏板14同轴连接。
本发明中间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失装置的控制方法如下：
(1)燃烧电控单元12在内燃机运行时通过与油门踏板传感器15通讯获得油门踏板位置信号a；
(2)当燃烧电控单元12根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置大于踏板最大位置的50％时，燃烧电控单元12判定汽油转子机采用循环连续喷油方式运行，燃烧电控单元12通过与原机电控单元13通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的开闭时刻与原机相同，燃烧电控单元12通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度，使电子节气门10的开度Q为(90*P)°，此时汽油转子机的喷油与节气门控制方式与原机相同，发动机每循环连续燃烧、做功；
其中，Q为节气门开度，变化范围为大于等于0°小于等于90°；
P定义为：
P＝(m/n)*100％ (公式1)
公式1中，m为通过油门踏板位置信号a获得的油门踏板14当前位置，n为油门踏板14的最大位置；
(3)当燃烧电控单元12根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置小于等于踏板最大位置的50％时燃烧电控单元12判定汽油转子机采用循环间隔喷油方式运行，燃烧电控单元12通过与原机电控单元13通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽，使汽油喷嘴9在循环间隔喷油模式下工作，循环间隔喷油模式下，汽油喷嘴9如果在当前循环喷油则在下一循环不喷油，如果当前循环不喷油则在下一循环喷油，在喷油循环中燃烧电控单元12通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽增加为原机喷射脉宽的两倍，在不喷油的循环中燃烧电控单元12通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽为零，燃烧电控单元12同时通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度，使电子节气门10的实际开度Q控制为(2*90*P)°，此时汽油转子机以循环间隔方式喷油，在喷油循环中汽油的实际循环喷射脉宽增加为原机循环喷射脉宽的两倍，节气门实际开度增加为原机节气门开度的两倍，发动机以循环间隔方式做功、燃烧，即如果在本循环燃烧、做功则在下一循环停止燃烧、做功，如果在本循环不燃烧、做功则在下一循环燃烧、做功。
本发明的有益效果是：针对目前汽油转子机低负荷时节气门开度小导致泵气损失高与油耗高的问题，本发明通过在低负荷采用循环间隔喷油及增加节气门开度的策略实现汽油转子机部分负荷条件下的大节气门运行，通过加大燃烧循环的喷射脉宽保证在循环间隔喷射条件下内燃机转矩输出与原机循环连续喷射条件下的转矩输出不低于原机，从而实现了汽油转子机在低负荷时的小泵气损失、高效运行。
附图说明
图1本发明的结构和工作原理图
图中：1气道；2曲轴；3汽油转子机本体；4转子；5输出轴；6汽油箱；7汽油滤清器；8汽油泵；9汽油喷嘴；10电子节气门；11进气道；12燃烧电控单元；13原机电控单元；14油门踏板；15油门踏板位置传感器；
a.油门踏板位置信号；b.原机喷油脉宽信号；c.节气门开度信号；d.实际喷油脉宽信号。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本实施例中的间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失装置，在保留原机自带的排气道1、曲轴2、汽油转子机本体3、转子4、输出轴5、汽油箱6、汽油滤清器7、汽油泵8、汽油喷嘴9、进气道11、油门踏板14及原机电控单元13的基础上，增加了一个燃烧电控单元12、电子节气门10及油门踏板位置传感器15；
所述的燃烧电控单元12与油门踏板位置传感器15相连接，获得油门踏板位置信号a；
所述的燃烧电控单元12与原机电控单元13连接，获得原机喷油脉宽信号b；
所述的燃烧电控单元12与电子节气门10相连接并通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度；
所述的燃烧电控单元12与汽油喷嘴9相连接并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的开闭；
所述的油门踏板传感器15与油门踏板14同轴连接。
本发明中一种间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失装置的控制方法如下：
(1)燃烧电控单元12在内燃机运行时通过与油门踏板传感器15通讯获得油门踏板位置信号a；
(2)当燃烧电控单元12根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置大于踏板最大位置的50％时，燃烧电控单元12判定汽油转子机采用循环连续喷油方式运行，燃烧电控单元12通过与原机电控单元13通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的开闭时刻与原机相同，燃烧电控单元12通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度，使电子节气门10的开度Q为(90*P)°，此时汽油转子机的喷油与节气门控制方式与原机相同，发动机每循环连续燃烧、做功；
其中，Q为节气门开度，变化范围为大于等于0°小于等于90°；
P定义为：
P＝(m/n)*100％ (公式1)
公式1中，m为通过油门踏板位置信号a获得的油门踏板14当前位置，n为油门踏板14的最大位置；
(3)当燃烧电控单元12根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置小于等于踏板最大位置的50％时燃烧电控单元12判定汽油转子机采用循环间隔喷油方式运行，燃烧电控单元12通过与原机电控单元13通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽，使汽油喷嘴9在循环间隔喷油模式下工作，循环间隔喷油模式下，汽油喷嘴9如果在当前循环喷油则在下一循环不喷油，如果当前循环不喷油则在下一循环喷油，在喷油循环中燃烧电控单元12通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽增加为原机喷射脉宽的两倍，在不喷油的循环中燃烧电控单元12通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴9的实际喷射脉宽为零，燃烧电控单元12同时通过发出节气门开度信号c控制电子节气门10的开度，使电子节气门10的实际开度Q控制为(2*90*P)°，此时汽油转子机以循环间隔方式喷油，在喷油循环中汽油的实际循环喷射脉宽增加为原机循环喷射脉宽的两倍，节气门实际开度增加为原机节气门开度的两倍，发动机以循环间隔方式做功、燃烧，即如果在本循环燃烧、做功则在下一循环停止燃烧、做功，如果在本循环不燃烧、做功则在下一循环燃烧、做功。
在发动机实验台架上以一台160cc汽油转子机为例对上述装置及方法的实际效果进行了验证，实验结果表明，在所进行的汽油机3000rpm试验中，采用上述策略可以在发动机负荷率小于等于50％条件下的循环间隔喷油与大节气门运行，在3000rpm条件下，所选取的10％、20％、30％、40％及50％五种负荷率条件下，采用上述装置与方法的汽油转子机比油耗率平均降低32.7g/kW.h。

Claims (1)

1.间隔喷油实现汽油转子机低泵气损失的方法,所应用装置包括排气道、曲轴、汽油转子机本体、转子、输出轴、汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、汽油喷嘴、进气道、油门踏板及原机电控单元，其特征在于：增加了一个燃烧电控单元、电子节气门及油门踏板位置传感器；
所述的燃烧电控单元与油门踏板位置传感器相连接，获得油门踏板位置信号a；
所述的燃烧电控单元与原机电控单元连接，获得原机喷油脉宽信号b；
所述的燃烧电控单元与电子节气门相连接并通过发出节气门开度信号c控制电子节气门的开度；
所述的燃烧电控单元与汽油喷嘴相连接并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴的开闭；
所述的油门踏板位置传感器与油门踏板同轴连接；
方法包括以下步骤：
1)燃烧电控单元在转子运行时通过与油门踏板位置传感器通讯获得油门踏板位置信号a；
2)当燃烧电控单元根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置大于踏板最大位置的50％时，燃烧电控单元判定汽油转子机采用循环连续喷油方式运行，燃烧电控单元通过与原机电控单元通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴的开闭时刻与原机相同，燃烧电控单元通过发出节气门开度信号c控制电子节气门的开度，使电子节气门的开度Q为(90*P)°，此时汽油转子机的喷油与节气门控制方式与原机相同，发动机每循环连续燃烧、做功；
其中，Q为节气门开度，变化范围为大于等于0°小于等于90°；
P定义为：
P＝(m/n)*100％ (公式1)
公式1中，m为通过油门踏板位置信号a获得的油门踏板当前位置，n为油门踏板的最大位置；
3)当燃烧电控单元根据油门踏板位置信号a检测到油门踏板位置小于等于踏板最大位置的50％时燃烧电控单元判定汽油转子机采用循环间隔喷油方式运行，燃烧电控单元通过与原机电控单元通讯获得原机喷油脉宽信号b并通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴的实际喷射脉宽，使汽油喷嘴在循环间隔喷油模式下工作，循环间隔喷油模式下，汽油喷嘴如果在当前循环喷油则在下一循环不喷油，如果当前循环不喷油则在下一循环喷油，在喷油循环中燃烧电控单元通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴的实际喷射脉宽增加为原机喷射脉宽的两倍，在不喷油的循环中燃烧电控单元通过发出实际喷油脉宽信号d控制汽油喷嘴的实际喷射脉宽为零，燃烧电控单元同时通过发出节气门开度信号c控制电子节气门开度，使电子节气门的实际开度Q控制为(2*90*P)°，此时汽油转子机以循环间隔方式喷油，在喷油循环中汽油的实际循环喷射脉宽增加为原机循环喷射脉宽的两倍，节气门实际开度增加为原机节气门开度的两倍，发动机以循环间隔方式做功、燃烧，即如果在本循环燃烧、做功则在下一循环停止燃烧、做功；如果在本循环不燃烧、做功则在下一循环燃烧、做功。
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