CN109973234A - 无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，包括发动机缸体、曲轴箱、节气门总成、喷油嘴、微型高压油泵、传感器、电子点火器、电控单元、节气门和油门舵机；本发明是一套专为无人机使用的二冲程汽油发动机专门设计开发的，采用微电脑电子控制的燃油缸内喷射系统，用节气门替换膜片式化油器，采用燃油进气道喷射方式，根据发动机的实时工况，控制燃油精确的喷射到曲轴箱内，提高燃油效率、降低油耗并提高发动机工作的稳定性和可靠性。电控单元(ECU)配有环境压力传感器，可以实时采集大气压力的变化，计算出发动机工作时的海拔高度自动修正燃油喷射量，使发动机在高海拔环境下也能稳定工作。

Description

无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机
技术领域
本发明是一套专为无人机使用的二冲程汽油发动机专门设计开发的，采用微电脑电子控制的燃油缸内喷射系统。
背景技术
目前多数以燃油发动机为动力的无人机，多采用二冲程往复式活塞发动机。但是，普遍使用的二冲程往复式活塞汽油发动机燃油的供给方式绝大多数采用的是膜片式化油器。它对发动机的重要作用可以称之为发动机的“心脏”。但在实际使用中往往化油器故障率很高。原因有以下两点：
(1)由于无人机发动机的所有工作特性均与化油器相关，如加速、过渡、油耗等等。因此膜片式化油器在实际工作时，往往因气候条件、海拔高度、工作持续时间等影响，使得发动机工况时常不稳定。
(2)相关零部件的质量问题，使化油器使用寿命大大缩短。如清洁度的降低，增大化油器零部件的腐蚀和磨损等等。
膜片式二冲程汽油发动机化油器，比较常见的几种故障现象有：起动困难、怠速不稳、过渡不良、动力不足、漏油、油耗高等。使用膜片式化油器的发动机的故障率占了70％。
对于无人机来说，发动机的故障是致命的，稍有故障，导致的结果就是坠机。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，包括发动机缸体、曲轴箱、节气门总成、喷油嘴、微型高压油泵、传感器、电子点火器、电控单元、节气门和油门舵机，缸体、曲轴箱、节气门总成、喷油嘴和燃油油泵依次相连组成供油系统的闭合回路，电子点火器与缸体相连，油门舵机分别与节气门和喷油嘴电连接，所述传感器包括霍尔传感器，燃油通过油泵泵入喷油嘴，发动机启动时，由传感器将发动机的启动信号传送给电控单元和电子点火器，同时传送给无人机飞行控制系统；电控单元在采集发动机启动时给出的各个传感器的不同数据的同时，接收到无人机飞控系统给出的油门信号，经过运算，给出油泵的供油信号和节气门的开启角度信号，通过油门舵机控制节气门的打开角度以及喷油嘴的开关频率；
油泵接收到电控单元给出的供油信号后，计算出供油压力和供油量，给喷油嘴供油，喷油嘴依据电控单元给出的开关频率信号向曲轴箱喷油；油门舵机同时依据电控单元给出的节气门的开启角度信号，控制节气门的开启角度；
节气门的开启角度信号同时又通过电控单元反馈给油泵调整喷油压力和喷油量；发动机通过节气门的开启角度和油泵调整喷油压力和喷油量来控制发动机的转速，发动机通过转速变化改变螺旋桨拉力，控制无人机的飞行姿态和速度。
优选地，电喷系统中集成了发动机温度传感器、空气温度传感器和进气流量传感器，电控单元会根据环境温度和发动机当前的工作温度、进气流量来实时修正喷油量，保证各个工况下的稳定运行。
优选地，电控单元配有环境压力传感器，可以实时采集大气压力的变化，计算出发动机工作时的海拔高度自动修正燃油喷射量，使发动机在高海拔环境下也能稳定工作。
本发明是一套专为无人机使用的二冲程汽油发动机专门设计开发的，采用微电脑电子控制的燃油缸内喷射系统。是针对目前商用无人机使用的往复式活塞汽油发动机的膜片式化油器存在的起动困难、怠速不稳、过渡不良、动力不足、漏油、油耗高等弊病，研制开发的电控燃油喷射系统。
用节气门替换膜片式化油器，采用燃油进气道喷射方式，根据发动机的实时工况，控制燃油精确的喷射到曲轴箱内，提高燃油效率、降低油耗并提高发动机工作的稳定性和可靠性。
电喷系统中集成了发动机温度传感器、空气温度传感器和进气流量传感器，电控单元(ECU)会根据环境温度和发动机当前的工作温度、进气流量来实时修正喷油量，保证各个工况下的稳定运行。
电控单元(ECU)配有环境压力传感器，可以实时采集大气压力的变化，计算出发动机工作时的海拔高度自动修正燃油喷射量，使发动机在高海拔环境下也能稳定工作。
附图说明
图1为本发明一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机的结构示意图。
图2为沿着图1中A-A线的剖示图；
图中1、发动机缸体，2、曲轴箱，3、节气门总成，4、喷油嘴，5、微型高压油泵，6、霍尔传感器，7、电子点火器，8、电控单元，9、节气门，10、油门舵机。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明公开了一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机。
(1)电控燃油喷射系统概述；
电控燃油喷射系统，是由传感器测量吸入发动机的空气量，再把适量的汽油采取高压喷射的方式供给发动机。把控制空气和汽油混合比的计算机控制过程称为电子控制燃油喷射。这种供油方式与传统化油器有着根本区别。
电子控制燃油喷射系统与膜片式化油器供给混合方式相比有以下优点：
(1)采用电控技术，减少了排气污染，降低了发动机的燃油消耗，可以满足更严格的排放法规要求。
(2)电控单元(ECU)对节气门的变化反应迅速，使发动机的操纵性能和加速性能改善，并且能保持良好的动力性能指标；允许发动机采用更高的压缩比，提高了发动机的热效率，可以减少发动机的爆震倾向。
(3)电喷(EFI)系统的适应性较强，对于不同的型号的发动机只需改变电控单元(ECU)芯片中的“脉谱图”，而同一种油泵、喷嘴、电控单元(ECU)等能够被使用在许多不同规格型号的产品中，便于形成系列产品。
(4)发动机性能调整方便。
电喷需要专用设备读取电控单元(ECU)编码，通过专用设备精确调整设定的电喷喷油量精确省油、雾化好、燃烧好、动力强排放好、适应性好，海拔升高能自动降低喷油量点火时间，有高可靠性，维护周期长。
无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，通过缸体1、曲轴箱2、节气门总成3、喷油嘴4和燃油油泵5组成供油系统的闭合回路。燃油通过油泵5泵入喷油嘴4。发动机启动时，由霍尔传感器6和其它传感器将发动机的启动信号传送给电控单元8和电子点火器7，同时传送给无人机飞行控制系统。
电控单元8在采集发动机启动时给出的各个传感器的不同数据的同时，接收到无人机飞控系统给出的油门信号，经过运算，给出油泵5的供油信号和节气门9的开启角度信号，通过油门舵机10控制节气门9的打开角度以及喷油嘴4的开关频率。
油泵5接收到电控单元8给出的供油信号后，计算出供油压力和供油量，给喷油嘴4供油，喷油嘴4依据电控单元8给出的开关频率信号向曲轴箱2喷油。油门舵机10同时依据电控单元8给出的节气门9的开启角度信号，控制节气门9的开启角度。
节气门9的开启角度信号同时又通过电控单元8反馈给油泵5调整喷油压力和喷油量。发动机通过节气门9的开启角度和油泵5调整喷油压力和喷油量来控制发动机的转速，发动机通过转速变化改变螺旋桨拉力，控制无人机的飞行姿态和速度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，其特征在于，包括发动机缸体、曲轴箱、节气门总成、喷油嘴、微型高压油泵、传感器、电子点火器、电控单元、节气门和油门舵机，缸体、曲轴箱、节气门总成、喷油嘴和燃油油泵依次相连组成供油系统的闭合回路，电子点火器与缸体相连，油门舵机分别与节气门和喷油嘴电连接，所述传感器包括霍尔传感器，燃油通过油泵泵入喷油嘴，发动机启动时，由传感器将发动机的启动信号传送给电控单元和电子点火器，同时传送给无人机飞行控制系统；电控单元在采集发动机启动时给出的各个传感器的不同数据的同时，接收到无人机飞控系统给出的油门信号，经过运算，给出油泵的供油信号和节气门的开启角度信号，通过油门舵机控制节气门的打开角度以及喷油嘴的开关频率；
油泵接收到电控单元给出的供油信号后，计算出供油压力和供油量，给喷油嘴供油，喷油嘴依据电控单元给出的开关频率信号向曲轴箱喷油；油门舵机同时依据电控单元给出的节气门的开启角度信号，控制节气门的开启角度；
节气门的开启角度信号同时又通过电控单元反馈给油泵调整喷油压力和喷油量；发动机通过节气门的开启角度和油泵调整喷油压力和喷油量来控制发动机的转速，发动机通过转速变化改变螺旋桨拉力，控制无人机的飞行姿态和速度。
2.根据权利要求1所述的一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，其特征在于：电喷系统中集成了发动机温度传感器、空气温度传感器和进气流量传感器，电控单元会根据环境温度和发动机当前的工作温度、进气流量来实时修正喷油量，保证各个工况下的稳定运行。
3.根据权利要求1所述的一种无人机用电控燃油喷射二冲程汽油发动机，其特征在于：电控单元配有环境压力传感器，可以实时采集大气压力的变化，计算出发动机工作时的海拔高度自动修正燃油喷射量，使发动机在高海拔环境下也能稳定工作。
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