專利名稱：內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，尤指一種用于內(nèi)燃機領(lǐng)域的裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機作為一種熱功轉(zhuǎn)化的熱力機械，其工作特性、經(jīng)濟性和環(huán)保性主要取決于它的結(jié)構(gòu)設(shè)計、燃燒系統(tǒng)和循環(huán)工質(zhì)三個要素之間的匹配關(guān)系，以及該三要素在熱功轉(zhuǎn)化過程中所發(fā)揮的作用。長期以來，人們在內(nèi)燃機的研究方面著重針對這些要素進行了深入細致的研究，取得了大量的成果。內(nèi)燃機增壓是完善內(nèi)燃機循環(huán)工質(zhì)的一個重要手段。內(nèi)燃機通過其增壓系統(tǒng)，提高了進入氣缸的空氣壓力，進氣更為充分，實現(xiàn)內(nèi)燃機具有更高的升功率和燃燒效率。
現(xiàn)今，隨著對升功率和燃油經(jīng)濟性的追求，內(nèi)燃機增設(shè)增壓系統(tǒng)已經(jīng)非常普遍。特別是環(huán)境保護法規(guī)對內(nèi)燃機有害排放物的限制愈來愈嚴格，進一步推動了增壓內(nèi)燃機在各國的發(fā)展。
內(nèi)燃機增壓具有升功率和燃油經(jīng)濟性顯著提高，有害排放物大幅降低的優(yōu)越性。但是，內(nèi)燃機在增設(shè)增壓系統(tǒng)后，也帶來了一些不利的因素。如內(nèi)燃機的加速性降低，排氣流道阻塞和進氣滯后等。內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)的進氣滯后主要由兩個方面引起第一進氣管系統(tǒng)容積。尤其對定壓增壓系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)容積遠大于脈沖或非增壓系統(tǒng)的容積；第二增壓器轉(zhuǎn)子機械慣性。轉(zhuǎn)子慣性的存在，將造成內(nèi)燃機的進氣響應滯后于內(nèi)燃機的供油。內(nèi)燃機功率愈大，這種滯后性就愈嚴重。
內(nèi)燃機進氣的滯后性，將嚴重影響內(nèi)燃機的加速性，造成其變工況時大量冒黑煙，油耗升高和缸內(nèi)積碳等現(xiàn)象。嚴重時會造成內(nèi)燃機的整機性能下降和可靠性降低。研究如何在保證內(nèi)燃機增壓優(yōu)越性的同時，彌補或消除因增壓造成的內(nèi)燃機進氣滯后，解決增壓內(nèi)燃機加速響應慢和變工況時冒黑煙嚴重的現(xiàn)象，是當前內(nèi)燃機領(lǐng)域急需解決的實際問題，也是各國環(huán)保法規(guī)嚴格控制的方面。
內(nèi)燃機在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和軍事等領(lǐng)域的廣泛應用，以及其保有量的不斷增加，隨著國際石油資源的日漸緊張，地球生態(tài)環(huán)保和城市空氣污染問題的日益突出，加之當前內(nèi)燃機在排放、油耗、噪音和可靠性等方面存在的現(xiàn)實問題，這些都對內(nèi)燃機將來的應用和發(fā)展帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。對此，目前主要工業(yè)發(fā)達國家均已實現(xiàn)內(nèi)燃機的增壓改型，我國已制定規(guī)劃，柴油機將全面實行增壓機型，汽油機逐步向增壓型發(fā)展。
但是，突變負載時內(nèi)燃機冒黑煙嚴重的問題，一直是困擾人們的難題。各國對此也一直不斷地進行研究，采取了許多相應措施和辦法。歸納起來，目前所采用的主要方法為(1)非增壓改增壓。將原本非增壓機型內(nèi)燃機通過加裝增壓系統(tǒng)，變?yōu)樵鰤簷C型，提高了內(nèi)燃機的進氣空氣量。該方法可改善內(nèi)燃機在高負荷工作區(qū)域的燃燒性能，但存在增壓器轉(zhuǎn)子機械慣性對進氣滯后的影響。
(2)提高增壓壓比。通過在增壓配機時，選用稍小一檔增壓器，同時在增壓器渦殼處增設(shè)排氣放氣閥，在兼顧內(nèi)燃機的全工況特性的條件下，可進一步提高內(nèi)燃機的進氣壓力。該方法可適當改善內(nèi)燃機的進氣響應，但仍存在增壓器轉(zhuǎn)子機械慣性對進氣滯后的影響。
(3)增壓中冷。通過在增壓器出口和內(nèi)燃機進口之間加裝空—空中冷或水—空中冷器，對內(nèi)燃機進氣進行冷卻，可有效提高進入缸內(nèi)的空氣量，改善燃燒，彌補因空氣不足產(chǎn)生的燃燒不完全和冒黑煙現(xiàn)象。
(4)增壓器轉(zhuǎn)子噴空氣。該方法是在增壓器壓氣端布置電磁閥噴嘴，在內(nèi)燃機突變工況時，該電磁閥開啟，高壓空氣經(jīng)電磁閥吹動增壓器轉(zhuǎn)子迅速旋轉(zhuǎn)，以期迅速提高內(nèi)燃機的進氣壓力，消除進氣滯后現(xiàn)象。增壓器轉(zhuǎn)子噴空氣，可迅速啟動轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，但仍無法完全消除轉(zhuǎn)子的機械性對進氣滯后的影響，也不可避免增壓系統(tǒng)容積對進氣滯后的影響。
(5)脈沖增壓系統(tǒng)。該增壓系統(tǒng)的容積較小，可最大限度地利用內(nèi)燃機的排氣功能，提高增壓器轉(zhuǎn)子的響應速度，但該系統(tǒng)的使用受到內(nèi)燃機氣缸數(shù)的限制較大。對于大功率內(nèi)燃機而言，其增壓器的轉(zhuǎn)子慣性大，該系統(tǒng)很難從根本上改善因進氣滯后造成的內(nèi)燃機冒黑煙現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本實用新型的主要目的旨在提供一種既能實時逐缸補充進氣的裝置，即可進行實時檢測與控制的電控裝置，又能實現(xiàn)增壓或非增壓型內(nèi)燃機具有更低的排放和燃油消耗率，更強的加速動力性，并能消除突變工況時冒黑煙現(xiàn)象的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置。
本實用新型要解決的技術(shù)問題是主要解決控制對內(nèi)燃機缸內(nèi)進氣量的補充，解決電控裝置的實時檢測與控制問題，要解決變工況時供氣滯后造成的冒黑煙及加速動力性問題，要求在增設(shè)該系統(tǒng)時無需對內(nèi)燃機的原機結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)作任何變動，以及根據(jù)內(nèi)燃機負荷、轉(zhuǎn)速變化和加速工況等進行自動調(diào)整補氣量和補氣正時，要使內(nèi)燃機在排放、油耗、功率和加速性等指標方面保持綜合最優(yōu)等有關(guān)技術(shù)問題。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置包括內(nèi)燃機裝置、增壓系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源等，在內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)中設(shè)置電子補氣控制系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)由AECU電控儀及其接口、電控電磁閥、調(diào)壓閥、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和角速度傳感器及空氣儲氣筒組成電控裝置，其中，電控電磁閥與氣缸數(shù)相同。
該電子補氣控制系統(tǒng)以內(nèi)燃機裝置為基礎(chǔ)，通過增設(shè)上述部件構(gòu)成整個實時控制補氣系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)相對于內(nèi)燃機而言，是相對獨立的控制系統(tǒng)。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，其內(nèi)燃機氣缸一側(cè)設(shè)有進氣管，另一側(cè)設(shè)有排氣管，其上部中間安裝固定有噴油嘴，在噴油嘴的兩側(cè)分別安裝有進氣閥，空氣儲氣筒通過補氣支管連接到電控電磁閥的上部，電控儀的一側(cè)分別與第一輸入信號和第二輸入信號的導線相連接，電控儀的下部通過控制導線連接到電控電磁閥的一側(cè)，電控電磁閥的下部與噴氣嘴相連接，電控電磁閥設(shè)置在內(nèi)燃機進氣管的一側(cè)，通過連接管路與進氣管接通，補氣口為發(fā)動機進氣管處，接近氣缸進氣口，電控電磁閥噴入內(nèi)燃機氣缸內(nèi)，噴氣嘴噴入發(fā)動機進氣管內(nèi)。
該電控裝置的控制模式采用增量式直接數(shù)字控制PID，可有效提高控制的穩(wěn)定性和保證控制精度，微處理器是AECU電控儀的核心部件。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置的AECU電控儀安裝在電控裝置的顯示板上，由單片計算機、控制單元及其接口等模塊組成，其中所述的單片計算機由中央處理器CPU、I/O接口、定時/計數(shù)器、串行/并行接口、A/D和D/A器件等各個功能部件組成，進行實時檢測與控制。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置的中央處理器CPU一側(cè)輸入端包括第一路由角速度傳感器的輸出端和脈沖整形器的輸入端相連接，脈沖整形器的輸出端和中央處理器CPU一側(cè)的一輸入端相連接；第二路由轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端和電壓放大器的輸入端相連接，電壓放大器的輸出端和脈沖整形器的輸入端相連接，脈沖整形器的輸出端和中央處理器CPU一側(cè)的另一輸入端相連接；第三路由蓄電瓶的輸出端和開關(guān)電源的輸入端相連接，開關(guān)電源與電源工作狀態(tài)指示模塊相互并接后，其輸出端分別與中央處理器CPU一側(cè)的5V、12V及24V輸入端相連接；中央處理器CPU的另一側(cè)輸出端包括第一路由中央處理器CPU的輸出端與電子開關(guān)的輸入端相連接，電子開關(guān)的輸出端與功率輸出的輸入端相連接，功率輸出的輸出端與電控泵的輸入端相連接，電控泵的輸出端與油泵工作狀態(tài)指示模塊的輸入端相連接；第二路至第五路分別為由中央處理器CPU的輸出端與電子開關(guān)的輸入端相連接，電子開關(guān)的輸出端與功率輸出的輸入端相連接，功率輸出的輸出端與電控電磁閥的輸入端相連接，各電控電磁閥的輸出端分別與噴嘴工作狀態(tài)指示的輸入端相連接，其輸出端分別與氣缸的輸入端相連接；中央處理器CPU上部的輸出端分別與故障報警模塊及轉(zhuǎn)速顯示電路模塊的輸入端相連接。
本實用新型根據(jù)目前內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)特點和工作特性，通過研制一套電子補氣控制系統(tǒng)，通過感知內(nèi)燃機的運行工作狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速、供油泵齒條或油門控制手柄位置和氣門正時等信號，利用噴氣電磁閥和設(shè)置在內(nèi)燃機進氣道中的噴氣嘴，實時控制往各氣缸噴射一定量的空氣量，以彌補因進氣滯后而造成的缸內(nèi)進氣量的缺乏；本實用新型利用電控裝置實時控制內(nèi)燃機的補氣定時，并利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速和油泵齒條轉(zhuǎn)角信號，控制電控電磁閥的工作。
電子補氣控制系統(tǒng)是根據(jù)內(nèi)燃機工況的變化，在一定的時間內(nèi)向氣缸內(nèi)噴入相應的補氣量，是內(nèi)燃機始終保持最佳的氣-油比。
本實用新型的工作原理當內(nèi)燃機在突變負荷，造成瞬態(tài)缸內(nèi)缺氧時，可進行實時地逐缸進氣，其補氣的氣源來自該系統(tǒng)中的空氣儲氣筒，高壓氣體通過補氣支管至電控電磁閥，電控電磁閥的啟、閉由電控儀控制，電控儀根據(jù)齒條轉(zhuǎn)角信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號發(fā)出控制信號，當控制線處于高電平時，電控電磁閥開啟，高壓氣體經(jīng)電控電磁閥被噴入內(nèi)燃機氣缸和噴氣嘴被噴入發(fā)動機進氣管內(nèi)，實施對發(fā)動機的瞬態(tài)補氣，補氣量和電控電磁閥的開啟時刻，由AECU電控儀根據(jù)內(nèi)燃機的實時工況，通過控制程序進行控制。
補氣正時由凸輪軸信號為基準，在進氣閥開啟時刻，電控電磁閥接通，補氣量通過進氣管進入內(nèi)燃機氣缸。
電控電磁閥設(shè)置在接近內(nèi)燃機的進氣管處，通過連接管路與進氣道接通，噴入內(nèi)燃機氣缸的補氣量僅與電控電磁閥開啟的持續(xù)期有關(guān)，電控電磁閥的啟、閉正時由AECU電控儀輸出的電脈沖信號進行控制，電脈沖信號的長短和正時周期，則主要根據(jù)內(nèi)燃機的工況來確定；檢測參數(shù)可主要由發(fā)動機轉(zhuǎn)速和供油泵齒條轉(zhuǎn)角加速度傳感器采集，然后在AECU電控儀中由控制程序進行處理，一般當發(fā)動機處于突變加載時刻，齒條轉(zhuǎn)交信號發(fā)生突變，電控儀根據(jù)此時感受到的信號，發(fā)出開啟電控電磁閥的指令。
本實用新型的有益效果是常規(guī)的內(nèi)燃機通過配置AECU控制系統(tǒng)后，均可形成帶有電子補氣控制系統(tǒng)的內(nèi)燃機。該系統(tǒng)在配置中，無需對內(nèi)燃機的原機結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)作任何變更，因此，即適用于在用機型的加裝，也適用于主機廠的配備。該技術(shù)可有效改善內(nèi)燃機的加速性和冒黑煙現(xiàn)象，對減少機動車輛的有害物排放，改善城市空氣環(huán)境，提高車船裝置的動力性和軍用動力裝置的隱蔽性，均具有重要的現(xiàn)實意義。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
附


圖1是本實用新型電子補氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型電控裝置模塊的方框示意圖；附圖3是本實用新型電子補氣控制系統(tǒng)的程序流程圖；附圖中符號說明:
1-空氣儲氣筒； 41-中央處理器CPU；
2-AECU電控儀； 42-電子開關(guān)；3-噴氣嘴； 43-功率輸出；4-進氣管； 44-電控泵；5-內(nèi)燃機氣缸； 45-氣缸；6-電控電磁閥； 46-噴嘴工作狀態(tài)指示；7-噴油嘴； 50-開始；8-進氣閥； 51-初始化；9-補氣支管；52-采集程序；10-排氣管； 53-采集到了嗎？21-控制導線； 54-處理程序；22-第一輸入信號； 55-N＞100？23-第二輸入信號； 56-定量補氣S秒；31-角速度傳感器； 57-輸入程序；32-脈沖整形器； 58-K＞45°；33-轉(zhuǎn)速傳感器； 59-開閥；34-電壓放大器； 60-調(diào)噴射程序；35-開關(guān)電源； 61-噴射完；36-蓄電瓶； 62-關(guān)閥；37-電源工作狀態(tài)指示；38-故障報警；39-轉(zhuǎn)速顯示電路；40-油泵工作狀態(tài)指示；具體實施方式
請參閱附
圖1、2所示，本實用新型包括內(nèi)燃機裝置、增壓系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源等部件，在內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)中設(shè)置電子補氣控制系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)由AECU(AirElectronic Control Unit)電控儀2及其接口、電控電磁閥6、調(diào)壓閥、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器33和角速度傳感器31及空氣儲氣筒1組成電控裝置，其中，電控電磁閥與氣缸數(shù)相同。
該電子補氣控制系統(tǒng)以內(nèi)燃機裝置為基礎(chǔ)，通過增設(shè)上述部件構(gòu)成整個實時控制補氣系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)相對于內(nèi)燃機而言，是相對獨立的控制系統(tǒng)。因此，增設(shè)該系統(tǒng)時無需對內(nèi)燃機的原機結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)作任何變動。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，其內(nèi)燃機氣缸5一側(cè)設(shè)有進氣管4，另一側(cè)設(shè)有排氣管10，其上部中間安裝固定有噴油嘴7，在噴油嘴7的兩側(cè)分別安裝有進氣閥8，空氣儲氣筒1通過補氣支管連接到電控電磁閥6的上部，AECU電控儀2的一側(cè)分別與第一輸入信號22和第二輸入信號23的導線相連接，AECU電控儀2的下部通過控制導線21連接到電控電磁閥6的一側(cè)，電控電磁閥6的下部與噴氣嘴3相連接，電控電磁閥6設(shè)置在內(nèi)燃機進氣管4的一側(cè)，通過連接管路與進氣管4接通，補氣口為發(fā)動機進氣管4處，接近氣缸進氣口，電控電磁閥6噴入內(nèi)燃機氣缸5內(nèi)，噴氣嘴3噴入發(fā)動機進氣管4內(nèi)。
內(nèi)燃機是一種高速、高振動裝置，工作中伴隨有高壓和高溫負荷的交變力，工作特性復雜，范圍寬廣；因此，該電控裝置的控制模式采用增量式直接數(shù)字控制PID，這可有效提高控制的穩(wěn)定性和保證控制精度，微處理器是AECU電控儀2的核心部件，它是在一塊大規(guī)模集成電路芯片上集成了中央處理器CPU41等各個功能部件，從而構(gòu)成一個單片計算機，進行實時檢測與控制，具有體積小、功能強的特點。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置的AECU電控儀2安裝在電控裝置的顯示板上，由單片計算機、控制單元及其接口等模塊組成，其中所述的單片計算機由中央處理器CPU41、I/O接口、定時/計數(shù)器、串行/并行接口、A/D和D/A器件等各個功能部件組成，進行實時檢測與控制。
在內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)中，可采用16位INTEL8098微處理器，或目前常用的8位AT89C52微處理器，這類芯片均具有強大的控制功能和數(shù)據(jù)的高速處理性能。
請參閱附圖2所示，為電控裝置主控制板電原理圖和電控裝置顯示板電原理圖，其中顯示板所需的+5V單一電源是通過主控板供給；顯示板僅在裝配調(diào)試和現(xiàn)場服務時，根據(jù)發(fā)動機當時工作條件需調(diào)整控制參數(shù)時使用。
所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置的中央處理器CPU41一側(cè)輸入端包括第一路由角速度傳感器31的輸出端和脈沖整形器32的輸入端相連接，脈沖整形器32的輸出端和中央處理器CPU41一側(cè)的一輸入端相連接；第二路由轉(zhuǎn)速傳感器33的輸出端和電壓放大器34的輸入端相連接，電壓放大器34的輸出端和脈沖整形器32的輸入端相連接，脈沖整形器32的輸出端和中央處理器CPU41一側(cè)的另一輸入端相連接；第三路由蓄電瓶36的輸出端和開關(guān)電源35的輸入端相連接，開關(guān)電源35與電源工作狀態(tài)指示37模塊相互并接后，其輸出端分別與中央處理器CPU一側(cè)的5V、12V及24V輸入端相連接；中央處理器CPU41的另一側(cè)輸出端包括第一路由中央處理器CPU41的輸出端與電子開關(guān)42的輸入端相連接，電子開關(guān)42的輸出端與功率輸出43的輸入端相連接，功率輸出43的輸出端與電控泵44的輸入端相連接，電控泵44的輸出端與油泵工作狀態(tài)指示40模塊的輸入端相連接；第二路至第五路分別為由中央處理器CPU41的輸出端與電子開關(guān)42的輸入端相連接，電子開關(guān)42的輸出端與功率輸出43的輸入端相連接，功率輸出43的輸出端與電控電磁閥6的輸入端相連接，各電控電磁閥6的輸出端分別與噴嘴工作狀態(tài)指示46的輸入端相連接，其輸出端分別與氣缸45的輸入端相連接；中央處理器CPU41上部的輸出端分別與故障報警38模塊及轉(zhuǎn)速顯示電路39模塊的輸入端相連接。
本實用新型根據(jù)目前內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)特點和工作特性，通過研制一套電子補氣控制系統(tǒng)，通過感知內(nèi)燃機的運行工作狀態(tài)，如轉(zhuǎn)速、供油泵齒條或油門控制手柄位置和氣門正時等信號，利用噴氣電磁閥和設(shè)置在內(nèi)燃機進氣道中的噴氣嘴3，實時控制往各氣缸噴射一定量的空氣量，以彌補因進氣滯后而造成的缸內(nèi)進氣量的缺乏。
電子補氣控制系統(tǒng)是根據(jù)內(nèi)燃機工況的變化，在一定的時間內(nèi)向氣缸內(nèi)噴入相應的補氣量，使內(nèi)燃機始終保持最佳的氣-油比；因此，內(nèi)燃機通過配置該電子補氣控制系統(tǒng)，在運用最優(yōu)化控制模型條件下，可實現(xiàn)增壓或非增壓型內(nèi)燃機具有更低的排放和燃油消耗率，更強的加速動力性，消除冒黑煙現(xiàn)象。
本實用新型的工作原理當內(nèi)燃機在突變負荷，造成瞬態(tài)缸內(nèi)缺氧時，可進行實時地逐缸進氣，其補氣的氣源來自該系統(tǒng)中的空氣儲氣筒1，高壓氣體通過補氣支管至電控電磁閥6，電控電磁閥6的啟、閉由AECU電控儀2控制，AECU電控儀2根據(jù)齒條轉(zhuǎn)角信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號發(fā)出控制信號，當控制線處于高電平時，電控電磁閥6開啟，高壓氣體經(jīng)電控電磁閥6被噴入內(nèi)燃機氣缸5和噴氣嘴3被噴入發(fā)動機進氣管4內(nèi)，實施對發(fā)動機的瞬態(tài)補氣，補氣量和電控電磁閥6的開啟時刻，由AECU電控儀2根據(jù)內(nèi)燃機的實時工況，通過控制程序進行控制。
補氣正時由凸輪軸信號為基準，在進氣閥開啟時刻，電控電磁閥6接通，補氣量通過進氣管4進入內(nèi)燃機氣缸5。
電控電磁閥6設(shè)置在接近內(nèi)燃機的進氣管4處，通過連接管路與進氣道接通，噴入內(nèi)燃機氣缸5的補氣量僅與電控電磁閥6開啟的持續(xù)期有關(guān)，電控電磁閥6的啟、閉正時由AECU電控儀2輸出的電脈沖信號進行控制，電脈沖信號的長短和正時周期，則主要根據(jù)內(nèi)燃機的工況來確定；檢測參數(shù)可主要由發(fā)動機轉(zhuǎn)速和供油泵齒條轉(zhuǎn)角加速度傳感器采集，然后在AECU電控儀2中由控制程序進行處理，一般當發(fā)動機處于突變加載時刻，齒條轉(zhuǎn)交信號發(fā)生突變，AECU電控儀2根據(jù)此時感受到的信號，發(fā)出開啟電控電磁閥6的指令。
內(nèi)燃機電子補氣控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成，硬件部分上面已闡述了，控制軟件則主要是根據(jù)內(nèi)燃機類型和功率大小而編制的實時電控電磁閥6控制程序，控制軟件被存儲在AECU電控儀2的存儲芯片中，以支持AECU電控儀2對內(nèi)燃機工作狀態(tài)和電控電磁閥6進行實時監(jiān)測和控制。
請參閱附圖3所示，AECU電控儀2控制軟件包括各種數(shù)據(jù)的采集、計算處理、輸入輸出控制、故障診斷和中斷服務等程序，單片機是該電子補氣控制系統(tǒng)的核心，由大規(guī)模集成電路組成，實現(xiàn)了該電控裝置的結(jié)構(gòu)簡單、可靠。
該電子控制補氣程序流程的具體步驟為步驟1開始50；
步驟2程序初始化51；步驟3調(diào)用轉(zhuǎn)速輸入信號采集程序52；步驟4采集到了嗎？53若采集到了，進入步驟5；若沒有采集到，則反饋到步驟4；步驟5調(diào)用轉(zhuǎn)速信號處理程序54；步驟6N＞100？55；若是的，則進入步驟7；步驟7定量補氣S秒56；步驟8調(diào)轉(zhuǎn)角突變信號采集輸入程序57；步驟9K＞45°58；若是的，則進入步驟10；若非，則轉(zhuǎn)入關(guān)閥62后，再反饋到步驟8；步驟10開閥59步驟11調(diào)噴射程序60；步驟12噴射完61后，再反饋到步驟8。
下面是實現(xiàn)本實用新型的方案之一內(nèi)燃機工作時，AECU電控儀2得電，此時檢測傳感器開始檢測內(nèi)燃機的工作狀態(tài)；當位置傳感器檢測到控制手柄移位時，表明內(nèi)燃機載荷發(fā)生變化，AECU電控儀2發(fā)出控制指令；電控電磁閥6最好按內(nèi)燃機的進氣正時順序執(zhí)行啟、閉動作；以便高壓氣體在電控電磁閥6的開啟持續(xù)期內(nèi)定時、定量地被噴入氣缸45，補足因進氣滯后造成是缸內(nèi)空氣量下降。
補氣量根據(jù)內(nèi)燃機的功率和實時的載荷來確定，一般講，噴油量愈多，補氣量也愈大；對補氣控制系統(tǒng)而言，一旦氣路通徑和氣體壓力確定之后，補氣量主要由電控電磁閥6的開啟持續(xù)期確定；開啟持續(xù)期愈長，噴入氣缸45的氣量也愈多。
內(nèi)燃機的補氣被限制在一定的時間內(nèi)，一般當內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定工況之后，或者增壓空氣壓比達到穩(wěn)定工況的壓比時，即可停止補氣。
本電子補氣控制系統(tǒng)主要控制對內(nèi)燃機缸內(nèi)進氣量的補充，尤其是針對解決變工況時供氣滯后造成的冒黑煙及加速動力性問題，具有顯著的效果性和實用性。該系統(tǒng)自成一體，與內(nèi)燃機自身的供油和進、排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相互獨立，互不干涉；通過對控制程序的設(shè)置，可在內(nèi)燃機啟動或停機等非穩(wěn)定的過渡工況時，不執(zhí)行補氣，避免氣瓶中氣量的過渡消耗。也可以根據(jù)內(nèi)燃機負荷、轉(zhuǎn)速變化和加速工況等進行自動調(diào)整補氣量和補氣正時，使內(nèi)燃機在排放、油耗、功率和加速性等指標方面保持綜合最優(yōu)。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，該裝置包括內(nèi)燃機裝置、增壓系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源，其特征在于在內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)中設(shè)置電子補氣控制系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)由AECU電控儀(2)及其接口、電控電磁閥(6)、調(diào)壓閥、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(33)和角速度傳感器(31)及空氣儲氣筒(1)組成電控裝置，其中電控裝置的內(nèi)燃機氣缸(5)一側(cè)設(shè)有進氣管(4)，另一側(cè)設(shè)有排氣管(10)，其上部中間安裝固定有噴油嘴(7)，在噴油嘴(7)的兩側(cè)分別安裝有進氣閥(8)，空氣儲氣筒(1)通過補氣支管(9)連接到電控電磁閥(6)的上部，AECU電控儀(2)的一側(cè)分別與第一輸入信號(22)和第二輸入信號(23)的導線相連接，AECU電控儀(2)的下部通過控制導線(21)連接到電控電磁閥(6)的一側(cè)，電控電磁閥(6)的下部與噴氣嘴(3)相連接，電控電磁閥(6)設(shè)置在內(nèi)燃機進氣管(4)的一側(cè)，通過連接管路與進氣管(4)接通，補氣口為發(fā)動機進氣管(4)處，電控電磁閥(6)噴入內(nèi)燃機氣缸(5)內(nèi)，噴氣嘴(3)噴入發(fā)動機進氣管(4)內(nèi)；AECU電控儀(2)安裝在電控裝置的顯示板上，由單片計算機、控制單元及其接口模塊組成，其中所述的單片計算機由中央處理器CPU(41)、I/O接口、定時/計數(shù)器、串行/并行接口、A/D和D/A器件組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，其特征在于所述的中央處理器CPU(41)一側(cè)輸入端包括第一路由角速度傳感器(31)的輸出端和脈沖整形器(32)的輸入端相連接，脈沖整形器(32)的輸出端和中央處理器CPU(41)一側(cè)的一輸入端相連接；第二路由轉(zhuǎn)速傳感器(33)的輸出端和電壓放大器(34)的輸入端相連接，電壓放大器(34)的輸出端和脈沖整形器(32)的輸入端相連接，脈沖整形器(32)的輸出端和中央處理器CPU(41)一側(cè)的另一輸入端相連接；第三路由蓄電瓶(36)的輸出端和開關(guān)電源(35)的輸入端相連接，開關(guān)電源(35)與電源工作狀態(tài)指示(37)模塊相互并接后，其輸出端分別與中央處理器CPU一側(cè)的5V、12V及24V輸入端相連接；中央處理器CPU(41)的另一側(cè)輸出端包括第一路由中央處理器CPU(41)的輸出端與電子開關(guān)(42)的輸入端相連接，電子開關(guān)(42)的輸出端與功率輸出(43)的輸入端相連接，功率輸出(43)的輸出端與電控泵(44)的輸入端相連接，電控泵(44)的輸出端與油泵工作狀態(tài)指示(40)模塊的輸入端相連接；第二路至第五路分別為由中央處理器CPU(41)的輸出端與電子開關(guān)(42)的輸入端相連接，電子開關(guān)(42)的輸出端與功率輸出(43)的輸入端相連接，功率輸出(43)的輸出端與電控電磁閥(6)的輸入端相連接，各電控電磁閥(6)的輸出端分別與噴嘴工作狀態(tài)指示(46)的輸入端相連接，其輸出端分別與氣缸(45)的輸入端相連接；中央處理器CPU(41)上部的輸出端分別與故障報警(38)模塊及轉(zhuǎn)速顯示電路(39)模塊的輸入端相連接。
專利摘要一種涉及內(nèi)燃機電子補氣系統(tǒng)及其電控裝置，尤指一種用于內(nèi)燃機領(lǐng)域的裝置。該裝置包括內(nèi)燃機裝置、增壓系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源等，在內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)中設(shè)置電子補氣控制系統(tǒng)，電子補氣控制系統(tǒng)由AECU電控儀及其接口、電控電磁閥、調(diào)壓閥、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和角速度傳感器及空氣儲氣筒組成電控裝置，主要解決控制對內(nèi)燃機缸內(nèi)進氣量的補充等問題。本實用新型的優(yōu)點適用于在用機型的加裝及主機廠的配備，無需對內(nèi)燃機的原機結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)作任何變更，該技術(shù)可有效改善內(nèi)燃機的加速性和冒黑煙現(xiàn)象，對減少機動車輛的有害物排放，改善城市空氣環(huán)境，提高車船裝置的動力性等具有重要的現(xiàn)實意義。
文檔編號F02D41/02GK2736549SQ200420082028
公開日2005年10月26日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者余琛 申請人:余琛