CN203515817U - 点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置 - Google Patents

Abstract

点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，燃料流量控制装置根据加速踏板的位置变化控制输出的燃料量，节气装置中的电控装置根据燃料量和已设定的空燃比通过节气门开度控制混合气量，燃料和空气在混合器中混合，由节气装置控制进入气缸的混合气量；气缸进行工作，空气在废气涡轮增压器中压缩，再经中冷器冷却，输入混合器；本实用新型的既能保证点燃式内燃机有较高的空燃比，也不用事先对内燃机不同的转速、不同的节气门开度寻求最佳的喷油量，既保证了在各种内燃机转速下进行准确地、连续和及时的调节到合适的混合器浓度，节约了燃料，使内燃机输出功率最大，又能确保稀薄燃烧中烃类和一氧化碳都能充分燃烧，减少了对环境的污染。

Description

点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置

技术领域

本实用新型涉及点燃式内燃机技术领域，特别涉及点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置。

背景技术

传统的汽车发动机燃油喷射电子控制系统由各种传感器与控制开关、电子控制单元ECU和执行器等部分组成，进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制，节气门开度不同，空气进量就不同，进气歧管内的真空度也不同，在同一转速下，进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系，进气管压力传感器将进气歧管内的真空度的变化转变为电信号的变化并传送给电脑，电脑根据进气歧管内真空度的大小计算出发动机的进气量，再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机的转速，根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量，而各缸喷油（燃料配）量的控制是通过控制每次的喷油持续的时间来实现。当踩下加速踏板时，进入气缸的空气量迅速增加，发动机控制模块根据节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器和曲轴位置传感器所提供的信号计算出此时的供油（燃料配）量。但是，实际运行情况是十分复杂的，由于发动机在不同工作情况下运转时，对混合气浓度的要求不同，特别在一些特殊工作情况下（如起动、加速和减速等），对空气和燃料的混合气浓度有着特殊的要求，在这些特殊的工作情况下，由于转速的波动大，空气流量传感器所测得的信号有很大的误差，因此很难根据汽车不同工作情况对喷油量相应地做出精确而及时的调整。

另外，在发动机运转时，电脑主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量，同时还要参考节气门开度、发动机水温、进气温度、海拔高度及怠速工况、全负荷工况等运转参数来修正喷油量，以提高控制精度。由于要考虑的运转参数很多，无法在发动机的每个运转瞬时都能准确和连续地计算出喷油量的大小，因此应用范围受到限制并且缺乏精确性，汽车发动机很难经济地运行经济性下，从而导致传统的电控汽油机喷油量增大、有害排放量增加。目前尽管将节气门的机械控制变成由ECU气量来改变空燃比，可有效提高发动机的燃料利用，但由于运行工况变化复杂，还不能在所有工作情况下达到理想的要求。

传统的进气调节提高内燃机性能的基本原理是根据进气量控制喷油量来实现空燃比的调节。由于节气门由司机通过加速踏板直接控制。在节气门位置和转速一定时，内燃机的最大输出功率对应的混合气是偏浓的，从而导致传统的电控汽油机喷油量增大、有害排放量增加。为了提高内燃机的动力性、经济性和排放性能，将单缸化油器发动机改装为进气管喷射式发动机，开发出电子节气门机构，传统的做法是，对选定的实验工况，首先采用定进气量法调整，即在保持发动机转速一定的情况下，分别将节气门开度进行由小到大的调节，然后测量发动机的各种性能参数，对于此转速下的某个节气门开度调节喷油量，得到不同浓度的混合气，记录下这个试验点的数据，比较该转速和该节气门开度下的各个喷油量点测得的功率，找出功率最大的喷油量点，将喷油量固定在这一点，然后再调节气门开度，增加进气量，记录下此时不同的节气门开度的点的试验数据，从而能够得到新的功率最大点，利用这种方法，将得到发动机在不同转速下、节气门不同开度下输出功率最大值所对应的喷油量，作为电脑控制的依据。但是，实际运行情况是十分复杂的，由于路面情况差异大，发动机转速不同，司机的习惯也不同，发动机在不同工况下运转时，对混合气浓度的要求不同因素，所以很难将所有的运行工况都进行预先设定作为电脑控制的依据，也无法使汽车在不同工况对喷油量相应地做出精确、连续和及时的调整。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，既能够保证点燃式内燃机有较高的空燃比，节约了燃料，又确保稀薄燃烧中烃类和一氧化碳都能充分燃烧，减少了对环境的污染，具有结构简单、高效节能、绿色环保的特点。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，包括加速踏板1、燃料流量控制装置2、混合器3和节气装置4，所述加速踏板1与燃料流量控制装置2通过电信号连接或通过机械拉线连接，燃料流量控制装置2的输出端与混合器3的输入端连接，混合器3的另一输入端与第一进气口8连接，混合器3的输出端与节气装置4的输入端连接,节气装置4的输出端与点燃式内燃机的气缸5连接；所述废气涡轮增压器6的第二进气口10与气缸5的第一出气口9连接，废气涡轮增压器6的第三出气口11通过中冷器7与混合器3的第四进气口12连接；气缸5排出的废气通过第一出气口9和第二进气口10进入废气涡轮增压器6进行压缩，压缩后的废气通过第二出气口13排入大气中,新鲜空气通过第三进气口14进入废气涡轮增压器6进行压缩，压缩后的空气通过废气涡轮增压器6的第三出气口11进入中冷器7中进行冷却，冷却后通过第四进气口12进入混合器3。

所述燃料流量控制装置2包括燃料喷射控制器或流量控制器，所述燃料喷射控制器根据加速踏板1的位置变化控制喷出的燃料量；所述流量控制器根据加速踏板1的位置变化控制燃料的通流面积，从而控制流入混合器3的燃料量。

所述混合器3将燃料流量控制装置2输入的燃油、第一进气口8输入的空气和第四进气口12输入的压缩冷却空气混合，成为混合气。

所述节气装置4包括电控装置15和节气门16，所述电控装置15根据输入混合器3的燃油量和已设定的空燃比，通过改变节气门16的开度调节混合气总量来控制通过第一进气口8和第四进气口12输入混合器3的空气进气量，所述节气门16的开度控制通过节气装置4进入气缸5的混合气量，实现对内燃机转速的调节。

所述节气门16处于完全开启状态时，点燃式内燃机采用自由进气模式，由气缸5的真空度控制输入的混合气量。

本实用新型的工作原理为：

点燃式内燃机在不同工作情况时，踩下或放开加速踏板1，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量。燃料流量控制装置2中的燃料喷射控制器根据加速踏板1的位置变化控制喷出的燃油量；燃料流量控制装置2中的流量控制器根据加速踏板1的位置变化控制燃料的通流面积，从而控制流入到混合器3中的燃料量。ECU根据点燃式内燃机的气缸5中的传感器测量空燃比，利用测得的空燃比计算出实际需要的空燃比，并将实际需要的空燃比传输并设定给节气装置4中的电控装置15，电控装置15根据设定的空燃比以及混合器3中的燃料量，通过节气门16的开度，控制进入气缸5的混合气量，从而控制点燃式内燃机的转速。

当踩下加速踏板1时，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃油料增大，节气装置4中的电控装置15根据燃料量和已设定的空燃比，通过增大节气门16的开度增加混合气量，使得经第一进气口8和第四进气口12进入混合器3的空气量随之增加，输入混合器3中的燃料和空气混合后，输入点燃式内燃机的气缸5，使点燃式内燃机气缸5中的空燃比到达已设定的空燃比，同时转速增加；相反的，当松开加速踏板1时，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量减小，节气装置4中的电控装置15根据燃料量和已设定的空燃比，通过减少节气门16的开度来减少混合气量，使控制经第一进气口8和第四进气口12进入混合器3的空气量相应减少，输入混合器3中的燃料和空气混合后，输入点燃式内燃机的气缸5，使点燃式内燃机气缸5中的空燃比到达已设定的空燃比，同时转速降低。

点燃式内燃机工作时，从气缸5排出的废气通过第一出气口9排出，然后通过第二进气口10进入废气涡轮增压器6，利用气缸5排出的废气压力推动废气涡轮增压器6工作，进行压缩空气，然后废气经第二出气口13排入大气中；同时，新鲜空气通过第三进气口14进入废气涡轮增压器6，空气经过压缩后压力提高，被压缩的空气从第三出气口11经过中冷器7冷却，然后通过第四进气口12输入至混合器3中，提高了混合器3中的压力。

本实用新型所述燃油包括汽油、天然气等本领域常用燃料。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出一种点燃式内燃机稀薄燃烧燃料主动、空气随动混合气浓度控制配气装置技术，既能保证内燃机有较高的空燃比，也不用事先对内燃机不同的转速、不同的节气门开度寻求最佳的喷油量，既保证了在各种内燃机转速下进行准确地、连续和及时的调节到合适的混合器浓度，节约了燃料，使内燃机输出功率最大，又能确保稀薄燃烧中烃类和一氧化碳都能充分燃烧，减少了对环境的污染。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见附图，点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，包括加速踏板1、燃料流量控制装置2、混合器3和节气装置4，所述加速踏板1与燃料流量控制装置2通过电信号连接或通过机械拉线连接，燃料流量控制装置2的输出端与混合器3的输入端连接，混合器3的另一输入端与第一进气口8连接，混合器3的输出端与节气装置4的输入端连接,节气装置4的输出端与点燃式内燃机的气缸5连接；所述燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量。

所述点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置还包括废气涡轮增压器6和中冷器7，所述废气涡轮增压器6的第二进气口10与气缸5的第一出气口9连接，废气涡轮增压器6的第三出气口11通过中冷器7与混合器3的第四进气口12连接；气缸5排出的废气通过第一出气口9和第二进气口10进入废气涡轮增压器6进行压缩，压缩后的废气通过第二出气口13排入大气中,新鲜空气通过第三进气口14进入废气涡轮增压器6进行压缩，压缩后的空气通过废气涡轮增压器6的第三出气口11进入中冷器7中进行冷却，冷却后通过第四进气口12进入混合器3。

所述燃料流量控制装置2包括燃料喷射控制器或流量控制器，所述燃料喷射控制器根据加速踏板1的位置变化控制喷出的燃料量；所述流量控制器根据加速踏板1的位置变化控制燃料的通流面积，从而控制流入混合器3的燃料量。

所述混合器3将燃料流量控制装置2输入的燃油、第一进气口8输入的空气和第四进气口12输入的压缩冷却空气混合，成为混合气。

所述节气装置4包括电控装置15和节气门16，所述电控装置15根据输入混合器3的燃油量和已设定的空燃比，通过改变节气门16的开度调节混合气总量来控制通过第一进气口8和第四进气口12输入混合器3的空气进气量，所述节气门16的开度控制通过节气装置4进入气缸5的混合气量，实现对内燃机转速的调节。

所述节气门16处于完全开启状态时，点燃式内燃机采用自由进气模式，由气缸5的真空度控制输入的混合气量。

实施例一

点燃式内燃机在不同工作情况时，踩下或放开加速踏板1，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量。燃料流量控制装置2中的燃料喷射控制器根据加速踏板1的位置变化控制喷出的燃料量；燃料流量控制装置2中的流量控制器根据加速踏板1的位置变化控制燃料的通流面积，从而控制流入到混合器3中的燃油量。ECU根据点燃式内燃机传感器测量的进气量，利用设定的空燃比和已知的燃料量计算出实际需要的混合气量，并换算为节气门的开度传输给节气装置4中的电控装置15，电控装置15根据实际需要的混合气量控制节气门16的开度，控制进入气缸5的混合气量，从而控制点燃式内燃机的转速。

当踩下加速踏板1时，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量增大，节气装置4中的电控装置15根据燃料量和已设定的空燃比，增大节气门16的开度，使混合气量增加，从而使经第一进气口8和第四进气口12进入混合器3的空气量随之增加，输入混合器3中的燃料和空气混合后，输入点燃式内燃机的气缸5，使点燃式内燃机气缸5中的空燃比到达已设定的空燃比，同时转速增加；相反的，当松开加速踏板1时，燃料流量控制装置2根据加速踏板1的位置变化控制输入混合器3的燃料量减小，节气装置4中的电控装置15根据燃料量和已设定的空燃比，减少了节气门16的开度，使经第一进气口8和第四进气口12进入混合器3的空气量相应减少，输入混合器3中的燃料和空气混合后，输入点燃式内燃机的气缸5，使点燃式内燃机气缸5中的空燃比到达已设定的空燃比，降低了转速。节气门16的开度控制进入气缸5的混合气量大小，从而控制点燃式内燃机的转速。

点燃式内燃机工作时，从气缸5排出的废气通过第一出气口9排出，然后通过第二进气口10进入废气涡轮增压器6，利用气缸5排出的废气压力推动废气涡轮增压器6工作，进行压缩空气，然后废气经第二出气口13排入大气中；同时，新鲜空气通过第三进气口14进入废气涡轮增压器6，空气经过压缩后压力提高，被压缩的空气从第三出气口11经过中冷器7冷却，然后通过第四进气口12输入至混合器3中，提高了混合器3中的压力。

实施例二

当节气门16完全开启时，点燃式内燃机采用自由进气模式，由气缸5的真空度控制输入的混合气量。当踩下加速踏板1时，一个工作周期中，当点燃式内燃机的活塞运动到一定位置、压缩比达到确定值时，火花塞开始首次点火。通过燃料流量控制装置2进入气缸5的燃料量增大，点燃式内燃机的转速提高，这时气缸5中的真空度增大，节气门16完全打开，伴随着通过第一进气口8和第四进气口12进入混合器3的空气量增加。当节气门16完全开启时，进入气缸5的混合气量一方面依靠气缸5中产生的真空度控制，另一方面依靠废气涡轮增压器6产生的压力控制，而气缸5中的真空度又取决于燃料流量控制装置2的燃料量，燃料流量控制装置2主动进入气缸的燃料量越大，气缸中产生的真空度越大，废气涡轮增压器6的压力越大，进入气缸5中的空气量越大，进入气缸5中的燃料和空气就达到一定的平衡，点燃式内燃机的工作温度也越稳定。本实用新型所述燃油包括汽油、天然气等本领域常用燃料。

由于采用了内燃机主动输入燃油，而自由随动输入空气，使得空气和燃油的浓度更稀，从而可获得更高的压缩比。在天然气内燃机中，压缩比可达13以上。

此种调节方式其反映速度快，且空气量的调节连续，这样既做到了气缸完全是自由进气，又能是气和燃料维持一个合适的浓度，点燃式内燃机在旋转的任何瞬时均在合适的浓度下燃烧，达到了经济运转。

但本实用新型并不局限上述所列举的具体实施方式，本领域的技术人员可以根据本实用新型工作原理和上面给出的具体实施方式，可以做出各种等同的修改、等同的替换、部件增减和重新组合，从而构成更多新的实施方式。

Claims (5)

1.点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，其特征在于：包括加速踏板（1）、燃料流量控制装置（2）、混合器（3）和节气装置（4），所述加速踏板（1）与燃料流量控制装置（2）通过电信号连接或通过机械拉线连接，燃料流量控制装置（2）的输出端与混合器（3）的输入端连接，混合器（3）的另一输入端与第一进气口（8）连接，混合器（3）的输出端与节气装置（4）的输入端连接,节气装置（4）的输出端与点燃式内燃机的气缸（5）连接；所述气缸（5）的第一出气口（9）与废气涡轮增压器（6）的第二进气口（10）连接，废气涡轮增压器（6）的第三出气口（11）通过中冷器（7）与混合器（3）的第四进气口（12）连接；气缸（5）排出的废气通过第一出气口（9）和第二进气口（10）进入废气涡轮增压器（6）进行压缩，压缩后的废气通过第二出气口（13）排入大气中,新鲜空气通过第三进气口（14）进入废气涡轮增压器（6）进行压缩，压缩后的空气通过废气涡轮增压器（6）的第三出气口（11）进入中冷器（7）中进行冷却，冷却后通过第四进气口（12）进入混合器（3）。 

2.根据权利要求1所述的点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，其特征在于：所述燃料流量控制装置（2）包括燃料喷射控制器或流量控制器，所述燃料喷射控制器根据加速踏板（1）的位置变化控制喷出的燃料量；所述流量控制器根据加速踏板（1）的位置变化控制燃料的通流面积，从而控制流入混合器（3）的燃料量。 

3.根据权利要求1所述的点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气 控制装置，其特征在于：所述混合器（3）将燃料流量控制装置（2）输入的燃油、第一进气口（8）输入的空气和第四进气口（12）输入的压缩冷却空气混合，成为混合气。 

4.根据权利要求1所述的点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，其特征在于：所述节气装置（4）包括电控装置（15）和节气门（16），所述电控装置（15）根据输入混合器（3）的燃油量和已设定的空燃比，通过改变节气门（16）的开度调节混合气总量来控制通过第一进气口（8）和第四进气口（12）输入混合器（3）的空气进气量，所述节气门（16）的开度控制通过节气装置（4）进入气缸（5）的混合气量，实现对内燃机转速的调节。 

5.根据权利要求4所述的点燃式内燃机稀薄燃烧空气随动配气控制装置，其特征在于：所述节气门（16）处于完全开启状态时，点燃式内燃机采用自由进气模式，由气缸（5）的真空度控制输入的混合气量。 

Images