CN108167084A - 一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，能够解决旋转活塞发动机的起动、喷油、点火控制等问题。包括：采集发动机运行时所需的控制参数并发送给ECU，ECU将控制参数信号转化为采样值；根据所述采样值判断发动机处于何种状态，并对该状态下的轨压、喷油量、喷油正时、电加热塞进行控制；将所判断的状态所对应的控制策略发送给执行器，以驱动执行器工作。

Description

一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法

技术领域

本发明属于涡轮增压技术领域，涉及一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法。

背景技术

旋转活塞发动机采用柴油等重油为燃料，具有功重比高、燃料广、油耗低、振动噪音小以及成本低等诸多优点，是取代传统活塞发动机、转子发动机以及800kW以下涡轴发动机的一种创新型发动机，未来应用潜力巨大。本发动机因其诸多的优点，可以广泛应用于军民两用市场。在军用市场，旋转活塞发动机可以应用于舰载无人机、直升机、高空长航时无人机、舰船及坦克辅机发电、陆航直升机机载移动电源等。在民用领域，本发动机可以应用于移动电站、通航动力等。由于在航空重油发动机方面西方对我国实施技术封锁，目前国内军用无人机的内燃机动力均采用汽油机，无法实现舰载需求，我国因缺少重油燃料活塞动力系统，导致舰载无人机发展缓慢，采用柴油等重油燃料的旋转活塞发动机填补该动力系统领域的技术空白。

本旋转活塞发动机具有两个十字型转子，每个转子带4个托板(活塞)，两个托板之间形成一组气缸，总计八组工作气缸。旋转活塞发动机每个工作气缸随输出轴旋转一圈经历两个循环，每个循环包含四个冲程(进气-压缩-做功-排气)。预先混合的燃油混合气由进气管进入气缸，压缩后经过预燃室电加热塞加热控制，混合气再到燃烧室经过压缩燃烧膨胀，推动活塞旋转做功，之后废气经由排气管排出。每个工作气缸转一圈对外做功2次，共8组气缸，发动机输出轴旋转一圈，对外做功16次。本发动机采用高压共轨电喷系统，喷油器的最大喷油时间为2.4ms。

在转速和负荷低于一定值的时候燃油由电加热塞点燃实现燃烧控制，转速和负荷高于一定值时，依靠缸内高温和压缩压燃燃油做功，过渡段既有部分点燃也有部分压燃。目前现有重油燃烧控制方式分为压燃式和点燃式，点燃式存在热效率低、燃油消耗率高、爆震、起动困难、可靠性等问题，压燃式需发动机有较大的压缩比(15～22)，功重比低。本发动机压缩比12，无法实现完全压燃，目前适用于本新型发动机的电喷控制仍属空白。

发明内容

本发明提供一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，能够解决旋转活塞发动机的起动、喷油、点火控制等问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，包括：

采集发动机运行时所需的控制参数并发送给ECU，ECU根据控制参数判断发动机处于何种状态，并对该状态下的轨压、喷油量、喷油正时、电加热塞进行控制，其控制策略如下：

当发动机转速>起动工况开始临界转速时，进入起动工况，对电加热塞、起动轨压、起动喷油量、喷油正时进行控制，对滑油供油量进行控制，此时发动机为点燃燃烧；

当发动机转速>起动完成临界转速，且油门踏板位置<设定值时，进入怠速工况，对怠速工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为点燃燃烧与压燃燃烧的过渡工况；

当发动机转速>起动完成临界转速，且油门踏板位置>设定值时，进入正常行车工况，对正常行车工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为压燃燃烧；

当发动机转速>最高转速时，进入飞车保护工况；

将所判断的状态所对应的控制策略发送给执行器，以驱动执行器工作。

本发明的有益效果：

本发明根据发动机的相关参数的变化实时进行轨压、喷油正时、喷油量和电加热塞的控制和修正，实现了点燃与压燃相结合的控制方式，较好的解决了旋转活塞小压缩比条件下的起动、喷油等控制问题。

本发明设定最高转速，在发送机有飞车风险时进行保护。

由于转速达到起动工况开始临界转速才会稳定运行，因此本发明选取发动机转速作为判断起动工况开始于起动准备工况，防止控制的误操作。

附图说明

图1为本发明电喷控制方法框图；

图2为本发明对轨压的控制流程示意图；

图3为本发明对喷油量的控制流程示意图；

图4为本发明对喷油正时的控制流程示意图；

图5为本发明对起动喷油量的控制流程示意图；

图6为本发明对怠速工况下的喷油量控制流程示意图；

图7为本发明电喷控制方法具体实施流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步介绍。

如图1所示，一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，包括输入信号模块、电子控制单元ECU及执行器，其中：

步骤一：输入信号模块采集发动机运行时所需的控制参数，并将采集的信号发送给ECU；

步骤二：ECU将输入信号模块发送的信号转化为采样值；

步骤三：根据步骤二得到的采样值判断发动机处于何种状态，并对该状态下的轨压、喷油量、喷油正时、电加热塞进行控制，其控制策略如图7所示：

当发动机转速>起动工况开始临界转速(600r/min)时，进入起动工况，对电加热塞、起动轨压、起动喷油量、喷油正时进行控制，对滑油供油量进行控制，此时发动机为点燃燃烧；

当发动机转速>起动完成临界转速(1000r/min)，且油门踏板位置<设定值(8％)时，进入怠速工况，对怠速工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为点燃燃烧与压燃燃烧的过渡工况；

当发动机转速>起动完成临界转速(1000r/min)，且油门踏板位置>设定值(8％)时，进入正常行车工况，对正常行车工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为压燃燃烧；

当发动机转速>最高转速(3500r/min)时，进入飞车保护工况；

步骤四：将步骤三所判断的状态所对应的控制策略发送给执行器，以驱动执行器工作。

所述控制参数包括：发动机转速、发动机踏板位置、进气温度、进气压力、机油温度、机油压力、排气温度、排气压力、冷却水温度、共轨压力、电源电压。

对电加热塞控制采用以下策略：

发动机起动前首先给加热塞通电，控制电加热塞到1300℃，发动机在起动工况条件下对电加热塞进行控制持续该温度，发动机在怠速工况条件下电加热塞控制在另一温度范围(900℃～1100℃)，发动机正常行车工况条件下电加热塞维持在800℃条件下。

如图2所示，对轨压的控制采用以下策略：

首先根据实时转速和喷油量查询目标喷油压力，获得共轨压力目标初值，同时根据进气压力、进气温度、冷却水温得到轨压的修正值，从而获得共轨压力给定值；然后通过共轨传感器实时采集的共轨器实际轨压值与所述共轨压力给定值进行比较，经过PID运算得出调压阀占空比，再根据喷油量决定的前馈修正值得出最终调压阀占空比，并将该最终调压阀占空比发送给高压燃油泵调节阀，通过高压燃油泵调节阀控制升高压力或降低压力，完成最佳喷油压力控制。

如图3所示，对喷油量的控制采用以下策略：

首先根据发动机工况信息，即油门位置和转速，确定目标喷油量基本值，结合进气温度、机油压力和冷却水温对目标喷油量基本值进行修正，得到的结果与当前转速下的最大喷油量作比较，较小的值即为最终喷油量，然后根据最终喷油量和当前的共轨压力，得到喷油脉宽，即喷射脉冲持续时间，输出喷油脉宽至喷油器电磁阀完成喷油量控制。

如图4所示，对喷油正时的控制采用以下策略：

首先根据最终喷油量和转速，确定喷油正时基本值，结合进气温度、进气压力和冷却水温对该喷油正时基本值进行修正，得到的结果即为最终喷油正时；然后根据发动机当前的瞬时转速将最终喷油正时转换成整数个曲轴齿和延时时间，从而触发喷油脉冲的输出，完成喷油正时控制。

如图5所示，对起动喷油量的控制采用以下策略：

根据冷却液温度传感器和燃油温度传感器反映的温度信号控制喷油器的喷油量，温度越低喷油量越大；温度越高喷油量越小。

如图6所示，对怠速工况下的喷油量控制采用以下策略：

比较目标转速和实际转速，采用PI算法控制喷油量，调节实际转速达到目标转速。

Claims (8)

1.一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，包括：

采集发动机运行时所需的控制参数并发送给ECU，ECU根据控制参数判断发动机处于何种状态，并对该状态下的轨压、喷油量、喷油正时、电加热塞进行控制，其控制策略如下：

当发动机转速>起动工况开始临界转速时，进入起动工况，对电加热塞、起动轨压、起动喷油量、喷油正时进行控制，对滑油供油量进行控制，此时发动机为点燃燃烧；

当发动机转速>起动完成临界转速，且油门踏板位置<设定值时，进入怠速工况，对怠速工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为点燃燃烧与压燃燃烧的过渡工况；

当发动机转速>起动完成临界转速，且油门踏板位置>设定值时，进入正常行车工况，对正常行车工况喷油量、轨压、喷油正时、电加热塞进行控制，此时发动机为压燃燃烧；

当发动机转速>最高转速时，进入飞车保护工况；

将所判断的状态所对应的控制策略发送给执行器，以驱动执行器工作。

2.如权利要求1所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，所述控制参数包括：发动机转速、发动机踏板位置、进气温度、进气压力、机油温度、机油压力、排气温度、排气压力、冷却水温度、共轨压力、电源电压。

3.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对电加热塞控制采用以下策略：

发动机起动前首先给加热塞通电，控制电加热塞到设定的温度，发动机在起动工况条件下对电加热塞进行控制持续该温度，发动机在怠速工况条件下电加热塞控制在另一温度，发动机正常行车工况条件下电加热塞维持在相对较低的温度条件下。

4.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对轨压的控制采用以下策略：

首先根据实时转速和喷油量查询目标喷油压力，获得共轨压力目标初值，同时根据进气压力、进气温度、冷却水温得到轨压的修正值，从而获得共轨压力给定值；然后通过共轨传感器实时采集的共轨器实际轨压值与所述共轨压力给定值进行比较，经过PID运算得出调压阀占空比，再根据喷油量决定的前馈修正值得出最终调压阀占空比，并将该最终调压阀占空比发送给高压燃油泵调节阀，通过高压燃油泵调节阀控制升高压力或降低压力，完成最佳喷油压力控制。

5.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对喷油量的控制采用以下策略：

首先根据发动机工况信息，即油门位置和转速，确定目标喷油量基本值，结合进气温度、机油压力和冷却水温对目标喷油量基本值进行修正，得到的结果与当前转速下的最大喷油量作比较，较小的值即为最终喷油量，然后根据最终喷油量和当前的共轨压力，得到喷油脉宽，即喷射脉冲持续时间，输出喷油脉宽至喷油器电磁阀完成喷油量控制。

6.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对喷油正时的控制采用以下策略：

首先根据最终喷油量和转速，确定喷油正时基本值，结合进气温度、进气压力和冷却水温对该喷油正时基本值进行修正，得到的结果即为最终喷油正时；然后根据发动机当前的瞬时转速将最终喷油正时转换成整数个曲轴齿和延时时间，从而触发喷油脉冲的输出，完成喷油正时控制。

7.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对起动喷油量的控制采用以下策略：

根据冷却液温度传感器和燃油温度传感器反映的温度信号控制喷油器的喷油量，温度越低喷油量越大；温度越高喷油量越小。

8.如权利要求1或2所述的一种点燃与压燃方式结合的旋转活塞发动机电喷控制方法，其特征在于，对怠速工况下的喷油量控制采用以下策略：

比较目标转速和实际转速，采用PI算法控制喷油量，调节实际转速达到目标转速。