CN109611193A - 一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，所述控制方法将采集到的环境压力信号、环境温度信号、发动机转速信号和节气门位置信号反馈给废气涡轮控制器，通过旁通阀执行机构舵机控制旁通量，灵活调节涡轮增压器入口的压力及流量，控制增压度，进而使该增压发动机适用于不同海拔。

Description

一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法
技术领域
本发明属于中小型中低速无人机动力系统技术领域，具体涉及一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法。
背景技术
活塞式二冲程涡轮增压发动机在工程机械领域、船舶领域及航空领域已经有应用，而小型无人机采用二冲程活塞式涡轮增压发动机的案例很少，且难度较大。目前有针对航空活塞涡轮增压发动机的应用集中以四冲程发动机为主，兼顾有增压器本体的设计、增压器控制装置及方法；另外涉及二冲程涡轮增压发动机的专利主要集中在船舶领域，以大型二冲程柴油机为主。缺少带有涡轮增压器的小型二冲程活塞汽油发动机控制方法方面的专利。
针对国内小型无人机高海拔工作的需求，在《一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机》专利的基础上，提出本发明：应用于小型固定翼无人机的一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，所述控制方法将采集到的环境压力信号、环境温度信号、发动机转速信号和节气门位置信号反馈给废气涡轮控制器，通过旁通阀执行机构舵机控制旁通量，灵活调节涡轮增压器入口的压力及流量，控制增压度，进而使该增压发动机适用于不同海拔；
进一步地，所述控制方法包括：
步骤1、输入风门开度给定；
步骤2、通过发动机控制器控制点火和喷油量并监测缸温排温信号；
步骤3、输出发动机转速，并根据不同海拔下标定的map进行对标和功率恢复；
步骤4、判断步骤3中是否满足转速要求，如果满足，则输出风门对应目标转速，如果不是，进行步骤5；
步骤5、通过TCU控制放气阀舵机；
步骤6、通过TCU判断海拔高度；
步骤7、调整放气阀开度，进而影响稳压腔压力；
步骤8、将转速信号、节气门开度信号、共享信号反馈给TCU，同时对发动机控制器进行点火和喷油量和控制，重复步骤2；
进一步地，所述步骤3中不同海拔下标定的map中的对标内容包括风门和转速；
进一步地，所述步骤6中判断海拔高度的方法为通过环境压力信号和环境温度信号进行判定；
进一步地，所述步骤7中通过TCU调整放气阀开度，根据步骤3中结果，如果转速偏高，则增大放气阀开度，如果转速偏低，则减小放气阀开度，逐步调整和功率恢复，直到满足转速要求；
进一步地，所述步骤7中通过放气阀开度影响稳压腔压力，并将进气稳压腔温度信号和进气稳压腔压力信号进行修正参数，修正完成后将节气门开度信号、转速信号和共享信号发送给发动机控制器和TCU；
进一步地，所述步骤8中共享信号为由发动机控制器直接提供的气压、温度、高度以及节气门开度信号；
本发明的有益效果如下：
1、本发明可以应用于无人机平台的小型航空活塞二冲程增压发动机的高空功率恢复的控制策略；
2、将采集到的环境压力信号、环境温度信号、发动机转速信号、节气门位置信号等信号反馈给废气涡轮控制器，通过旁通阀执行机构舵机控制旁通量，进而在不同海拔下实现增压系统的控制；
3、通过控制增压系统，可灵活调节涡轮增压器入口的压力及流量，控制增压度，进而使该增压发动机使用于不同海拔。
附图说明
图1是本发明航空活塞二冲程增压发动机控制系统原理图；
图2是本发明航空活塞二冲程增压发动机信号采集布局图；
图3是本发明航空活塞二冲程增压发动机增压系统控制方法图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
如图1-图3所示，本发明提供一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，其控制系统原理如图1所示，其控制系统由废气涡轮增压控制器（TCU）10,（以下简称增压器控制器）、发动机控制器（ECU）9、排气传感器1、缸温传感器2、转速传感器3、节气门位置传感器4、进气稳压腔绝对压力传感器6、进气稳压腔温度传感器5、环境压力传感器7和环境温度传感器8组成。增压发动机的控制主要通过废气涡轮增压控制器（TCU）10和发动机控制器（ECU）9来执行，另废气涡轮增压控制器（TCU）10和发动机控制器（ECU）9各自采集的数据信号进行实时共享，保证航空活塞二冲程增压发动机处于稳定工作状态。
本发明航空活塞二冲程增压发动机信号采集布局如图2所示。各传感器采集位置包括以下：节气门位置传感器1、转速信号采集点2、缸温传感器安装位置3、进气温度、进气压力采集点4和排温传感器安装位置5组成。
本发明航空活塞二冲程增压发动机增压系统控制方法如图3所示。
本发明航空活塞二冲程增压发动机增压系统控制方法为：首先输入发动机风门开度给定1，发动机控制器（ECU）2根据风门开度给定1的大小来控制点火和喷油量3的执行，使发动机输出一定的发动机转速4，通过与不同海拔下标定的map(风门、转速)11进行对标，是否满足转速要求5，如果不满足则通过增压器控制器（TCU）6来调节放气阀7或8的开度，如果转速偏高，则增大放气阀开度，如果转速偏低，则减小放气阀开度，通过逐步调整和功率恢复，直到满足转速要求，进而影响稳压腔的进气稳压腔压力信号和温度信号9，进而改变发动机转速，直到输出转速达到风门对应目标转速12。另外，除了发动机转速信号影响增压器控制器（TCU）6对放气阀开度的调节外，还与节气门开度信号14和环境压力温度信号10有关。如果满足达到风门对应目标转速12。最终通过发动机控制器（ECU） 和增压器控制器（TCU）完成对增压发动机在不同海拔下的控制。
本发明相比现有技术具有如下优点：
（1）应用于无人机平台的小型航空活塞二冲程增压发动机的高空功率恢复的控制策略；
（2）本发明提出一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，将采集到的环境压力信号、环境温度信号、发动机转速信号、节气门位置信号等信号反馈给废气涡轮控制器，通过旁通阀执行机构舵机控制旁通量，进而在不同海拔下实现增压系统的控制；
（3）本发明提出一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，通过控制增压系统，可灵活调节涡轮增压器入口的压力及流量，控制增压度，进而使该增压发动机使用于不同海拔。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型航空活塞二冲程涡轮增压发动机控制方法，其特征在于，所述控制方法将采集到的环境压力信号、环境温度信号、发动机转速信号和节气门位置信号反馈给废气涡轮控制器，通过旁通阀执行机构舵机控制旁通量，灵活调节涡轮增压器入口的压力及流量，控制增压度，进而使该增压发动机适用于不同海拔。
2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
步骤1、输入风门开度给定；
步骤2、通过发动机控制器控制点火和喷油量并监测缸温排温信号；
步骤3、输出发动机转速，并根据不同海拔下标定的map进行对标和功率恢复；
步骤4、判断步骤3中是否满足转速要求，如果满足，则输出风门对应目标转速，如果不是，进行步骤5；
步骤5、通过TCU控制放气阀舵机；
步骤6、通过TCU判断海拔高度；
步骤7、调整放气阀开度，进而影响稳压腔压力；
步骤8、将转速信号、节气门开度信号、共享信号反馈给TCU，同时对发动机控制器进行点火和喷油量和控制，重复步骤2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中不同海拔下标定的map中对标的内容包括风门和转速。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤6中判断海拔高度的方法为通过环境压力信号和环境温度信号进行判定。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤7中通过TCU调整放气阀开度，根据步骤3中结果，如果转速偏高，则增大放气阀开度，如果转速偏低，则减小放气阀开度，逐步调整和功率恢复，直到满足转速要求。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤7中通过放气阀开度影响稳压腔压力，并将进气稳压腔温度信号和进气稳压腔压力信号进行修正参数，修正完成后将节气门开度信号、转速信号和共享信号发送给发动机控制器和TCU。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤8中共享信号为由发动机控制器直接提供的气压、温度、高度以及节气门开度信号。
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