CN113586276B - 一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法 - Google Patents

一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明设计了一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法，具体涉及一种转子发动机缸盖对置喷射及复合进气策略控制方法。本发明在转子发动机前后缸盖分别加装第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)，以转速传感器(19)输出信号为控制依据，利用对置喷射的方式解决了直喷转子发动机的湿壁问题，并通过周边进气和双端面进气相结合的复合进气方式提高充量系数，减少燃烧室尾部未燃区，实现高动力输出、低油耗转子发动机的应用。

Description

一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法
技术领域
本发明设计了一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法，具体涉及一种转子发动机缸盖对置喷射及复合进气策略控制方法，属于内燃机领域。
背景技术
与传统内燃机相比，转子发动机结构简单，主要通过三角转子旋转运动来控制燃烧和排放过程。近年来，转子发动机作为动力装置被应用到汽车、航空、军事等领域。与此同时，伴随着增程器电动汽车研发热潮，转子发动机作为增程器具有体积小、重量轻等优势，再次成为行业关注的热点。
转子发动机由于狭长的燃烧室结构导致燃烧室尾部存在大面积的未燃区，而传统直接喷射策略又导致燃烧室湿壁现象频发，这些问题导致转子发动机的研发始终受到动力性和燃油经济性的困扰。基于转子发动机特殊的燃烧室结构和进排气方式，采用缸盖对置喷射的方式不仅可以发挥直喷策略的优势减少燃烧室尾部未燃区，还可以有效降低缸内燃料湿壁程度。同时转子发动机存在周边进气和端面进气两种进气方式，通过结合两种进气方式采用复合进气的控制方法可以有效提高充量系数，从而改善燃烧过程，提高转子发动机性能。
本发明基于缸盖对置喷射控制和复合进气控制策略提出一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法。该控制方法以转子发动机转速信号为控制依据，利用对置喷射的方式解决了现有直喷技术导致的湿壁问题，有效减少燃烧室尾部未燃区面积，并通过周边进气和双端面进气相结合的复合进气方式提高充量系数，在改善转子发动机动力性的同时提高了燃油经济性。
发明内容
为了改善转子发动机不完全燃烧和解决直接喷射存在的湿壁问题，本申请提供了一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法，具体涉及一种转子发动机缸盖对置喷射及复合进气策略控制方法，包括：汽油油箱1、汽油滤清器2、油泵3、总汽油流量控制器4、周边汽油流量控制器5、周边喷油器6、第一缸盖喷油器7、第二缸盖喷油器8；周边进气管路P1,其上依次有周边空气滤清器9、周边节气门10、周边空气流量计11；第一缸盖进气管路P2，其上依次有第一缸盖空气滤清器12、第一缸盖节气门13、第一缸盖空气流量计14；第二缸盖进气管路P3，其上依次有第二缸盖空气滤清器15、第二缸盖节气门16、第二缸盖空气流量计17；排气道P4；火花塞18；转速传感器19；电控单元ECU20；
所述电控单元ECU20与周边喷油器6相连接并通过周边喷油器喷射信号a控制周边喷油器6开闭；
所述电控单元ECU20与周边汽油流量控制器5相连接并接收周边汽油流量信号b；
所述电控单元ECU20与总汽油流量控制器4相连接并接收总汽油流量信号c；
所述电控单元ECU20与第一缸盖喷油器7相连接并通过第一喷油器喷射信号d控制第一缸盖喷油器7开闭；
所述电控单元ECU20与火花塞18相连接并通过火花塞点火信号e控制火花塞点火正时；
所述电控单元ECU20与周边节气门10相连接并通过周边节气门开度信号f控制周边节气门10开启幅度；
所述电控单元ECU20与周边空气流量计11相连接并接收周边进气流量信号g；
所述电控单元ECU20与转速传感器19相连接并接收转速信号h；
所述电控单元ECU20与第一缸盖节气门13相连接并通过第一缸盖节气门开度信号i控制第一缸盖节气门13开启幅度；
所述电控单元ECU20与第一缸盖空气流量计14相连接并接收第一缸盖进气流量信号j；
所述电控单元ECU20与第二缸盖节气门16相连接并通过第二缸盖节气门开度信号k控制第二缸盖节气门16开启幅度；
所述电控单元ECU20与第二缸盖空气流量计17相连接并接收第二缸盖进气流量信号l；
所述电控单元ECU20与第二缸盖喷油器8相连接并通过第二缸盖喷油器喷射信号m控制第二缸盖喷油器8开闭。
缸盖对置喷射转子发动机包括以下控制过程：
转子发动机电控单元ECU(20)接收转速传感器(19)的转速n信号：
当n＜3000rpm时，此时为低转速阶段，采用周边进气道进气和周边喷射模式；具体的，当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f控制周边节气门(10)开启，并通过周边喷油器喷射信号a控制周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽，火花塞(18)由电控单元ECU(20)控制点火，实现转子发动机启动；启动后电控单元ECU(20)继续经由转速传感器(19)接收转速信号h，根据具体的转速调节周边节气门(10)开度和周边喷油器(6)的喷油量。
当3000rpm≤n＜6000rpm时，此时为中速转速，采用周边进气以及周边和双端盖复合喷射模式，当转速达到3000rpm，电控单元ECU(20)输出周边喷油器喷射信号a锁定周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽；随着转速的升高，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f增大周边节气门(10)开度，并通过周边进气流量信号g获得周边进气道进气流量，此时电控单元ECU(20)根据周边进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m控制第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)喷油，并保证第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷射正时和喷射脉宽完全一致。
当6000rpm≤n＜9000rpm时，此时为高速转速，采用周边和端面复合进气以及周边和端面复合喷射控制策略，当转速达到6000rpm，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f锁定周边节气门(10)开启幅度，并通过电控单元ECU(20)输出第一缸盖节气门开度信号i和第二缸盖节气门开度信号k控制第一缸盖节气门(13)和第二缸盖节气门(16)开启；随着转速的升高，电控单元ECU(20)接收第一缸盖进气流量信号j和第二缸盖进气流量信号l，此时电控单元ECU(20)根据双端面进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m增加第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷油量。
当n≥9000rpm时，此时转速过高，为保证安全性，电控单元ECU(20)停止发出周边喷油器喷射信号a、第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m，切断汽油燃料供应使转子发动机停止运行。
在转子发动机运行的整个过程中，始终保持当量比φ＝1，当量比φ为燃料完全燃烧所需空气量与实际供给空气量之比。
本发明的有益效果主要是：本发明通过在转子发动机前后缸盖分别加装第一缸盖喷油器和第二缸盖喷油器，利用对置喷射的方式解决了直喷转子发动机的湿壁问题，减少燃烧室尾部未燃区，并通过周边进气和双端面进气相结合的复合进气方式提高充量系数，在提高转子发动机动力性的同时降低油耗。
附图说明
图1.本发明的正视结构工作原理图；
图2.本发明的侧视结构工作原理图；
图中：1.汽油油箱，2.汽油滤清器，3.油泵，4.总汽油流量控制器，5.周边汽油流量控制器，6.周边喷油器，7.第一缸盖喷油器，8.第二缸盖喷油器，P1.周边进气管路，9.周边空气滤清器，10.周边节气门，11.周边空气流量计，P2.第一缸盖进气管路，12.第一缸盖空气滤清器，13.第一缸盖节气门，14.第一缸盖空气流量计，P3.第二缸盖进气管路，15.第二缸盖空气滤清器，16.第二缸盖节气门，17.第二缸盖空气流量计，P4.排气道，18.火花塞，19.转速传感器，20.电控单元ECU；
a.周边喷油器喷射信号，b.周边汽油流量信号，c.总汽油流量信号，d.第一缸盖喷油器喷射信号，e.火花塞点火信号，f.周边节气门开度信号，g.周边进气流量信号，h.转速信号，i.第一缸盖节气门开度信号，j.第一缸盖进气流量信号，k.第二缸盖节气门开度信号，l.第二缸盖进气流量信号，m.第二缸盖喷油器喷射信号。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明：
转子发动机电控单元ECU(20)接收转速传感器(19)的转速n信号：
当n＜3000rpm时，此时为低转速阶段，采用周边进气道进气和周边喷射模式；具体的，当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f控制周边节气门(10)开启，并通过周边喷油器喷射信号a控制周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽，火花塞(18)由电控单元ECU(20)控制点火，实现转子发动机启动；启动后电控单元ECU(20)继续经由转速传感器(19)接收转速信号h，根据具体的转速调节周边节气门(10)开度和周边喷油器(6)的喷油量。
当3000rpm≤n＜6000rpm时，此时为中速转速，采用周边进气以及周边和双端盖复合喷射模式，当转速达到3000rpm，电控单元ECU(20)输出周边喷油器喷射信号a锁定周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽；随着转速的升高，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f增大周边节气门(10)开度，并通过周边进气流量信号g获得周边进气道进气流量，此时电控单元ECU(20)根据周边进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m控制第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)喷油，并保证第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷射正时和喷射脉宽完全一致。
当6000rpm≤n＜9000rpm时，此时为高速转速，采用周边和端面复合进气以及周边和端面复合喷射控制策略，当转速达到6000rpm，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f锁定周边节气门(10)开启幅度，并通过电控单元ECU(20)输出第一缸盖节气门开度信号i和第二缸盖节气门开度信号k控制第一缸盖节气门(13)和第二缸盖节气门(16)开启；随着转速的升高，电控单元ECU(20)接收第一缸盖进气流量信号j和第二缸盖进气流量信号l，此时电控单元ECU(20)根据双端面进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m增加第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷油量。
当n≥9000rpm时，此时转速过高，为保证安全性，电控单元ECU(20)停止发出周边喷油器喷射信号a、第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m，切断汽油燃料供应使转子发动机停止运行。
在转子发动机运行的整个过程中，始终保持当量比φ＝1，当量比φ为燃料完全燃烧所需空气量与实际供给空气量之比。

Claims (1)

1.一种缸盖对置喷射转子发动机控制方法，该方法所用装置包括：汽油油箱(1)、汽油滤清器(2)、油泵(3)、总汽油流量控制器(4)、周边汽油流量控制器(5)、周边喷油器(6)、第一缸盖喷油器(7)、第二缸盖喷油器(8)；周边进气管路(P1),其上依次有周边空气滤清器(9)、周边节气门(10)、周边空气流量计(11)；第一缸盖进气管路(P2)，其上依次有第一缸盖空气滤清器(12)、第一缸盖节气门(13)、第一缸盖空气流量计(14)；第二缸盖进气管路(P3)，其上依次有第二缸盖空气滤清器(15)、第二缸盖节气门(16)、第二缸盖空气流量计(17)；排气道(P4)；火花塞(18)；转速传感器(19)；电控单元ECU(20)；
电控单元ECU(20)接收周边汽油流量信号b、总汽油流量信号c、周边进气流量信号g、第一缸盖进气流量信号j、第二缸盖进气流量信号l、转速信号h，控制发出周边喷油器喷射信号a、第一缸盖喷油器喷射信号d、火花塞点火信号e、周边节气门开度信号f、第一缸盖节气门开度信号i、第二缸盖节气门开度信号k、第二缸盖喷油器喷射信号m；
其特征在于：
转子发动机电控单元ECU(20)接收转速传感器(19)的转速n信号：
当n＜3000rpm时，此时为低转速阶段，采用周边进气道进气和周边喷射模式；具体的，当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f控制周边节气门(10)开启，并通过周边喷油器喷射信号a控制周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽，火花塞(18)由电控单元ECU(20)控制点火，实现转子发动机启动；启动后电控单元ECU(20)继续经由转速传感器(19)接收转速信号h，根据具体的转速调节周边节气门(10)开度和周边喷油器(6)的喷油量；
当3000rpm≤n＜6000rpm时，此时为中速转速，采用周边进气以及周边和双端盖复合喷射模式，当转速达到3000rpm，电控单元ECU(20)输出周边喷油器喷射信号a锁定周边喷油器(6)的喷射正时与喷射脉宽；随着转速的升高，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f增大周边节气门(10)开度，并通过周边进气流量信号g获得周边进气道进气流量，此时电控单元ECU(20)根据周边进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m控制第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)喷油，并保证第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷射正时和喷射脉宽完全一致；
当6000rpm≤n＜9000rpm时，此时为高速转速，采用周边和端面复合进气以及周边和端面复合喷射控制策略，当转速达到6000rpm，电控单元ECU(20)输出周边节气门开度信号f锁定周边节气门(10)开启幅度，并通过电控单元ECU(20)输出第一缸盖节气门开度信号i和第二缸盖节气门开度信号k控制第一缸盖节气门(13)和第二缸盖节气门(16)开启；随着转速的升高，电控单元ECU(20)接收第一缸盖进气流量信号j和第二缸盖进气流量信号l，此时电控单元ECU(20)根据双端面进气道进气流量计算出所需增加的喷油量，通过第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m增加第一缸盖喷油器(7)和第二缸盖喷油器(8)的喷油量；
当n≥9000rpm时，此时转速过高，为保证安全性，电控单元ECU(20)停止发出周边喷油器喷射信号a、第一喷油器喷射信号d和第二缸盖喷油器喷射信号m，切断汽油燃料供应使转子发动机停止运行；
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