[發(fā)明專利]辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410249376.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104047767B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李寶福;陳靜浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): F02M31/13
• 分類號(hào): F02M31/13;F02M31/135;F02D41/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中空氣或混合氣的流量不是恒定的。只有在吸氣沖程中才有進(jìn)氣流量，而且進(jìn)氣流量隨著曲軸相位的改變而改變。為了降低進(jìn)氣溫度波動(dòng)量，理想的加熱方式是：加熱器僅在吸氣沖程中對(duì)流動(dòng)的空氣或混合氣進(jìn)行加熱，其他時(shí)間不加熱加熱器中滯留的氣體。這要求采用和進(jìn)氣流量對(duì)應(yīng)的間歇性的加熱方式。但是，由于加熱器本身具有一定的熱慣性，很難完全實(shí)行上述理想加熱方式。

汽油辛烷值是表示汽油抵抗爆震能力的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。目前國(guó)際上公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試儀器是ASTM-CFR試驗(yàn)機(jī)，使用的測(cè)試方法是發(fā)動(dòng)機(jī)法。發(fā)動(dòng)機(jī)法對(duì)進(jìn)氣溫度精度及穩(wěn)定性有較高的要求，不僅要求一個(gè)工作循環(huán)的平均進(jìn)氣溫度具有較高精度，而且要求在一個(gè)吸氣沖程中進(jìn)氣溫度的波動(dòng)量要小。目前辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用電加熱的方法加熱進(jìn)入進(jìn)氣通道的空氣或混合氣，上述方法將進(jìn)入汽缸的氣體作為流量恒定的加熱對(duì)象進(jìn)行溫度控制，在一個(gè)調(diào)節(jié)周期（調(diào)節(jié)周期一般遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)周期）內(nèi)，加熱器的加熱功率保持不變。這種方法一般能使一個(gè)工作循環(huán)的平均進(jìn)氣溫度達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的進(jìn)氣溫度控制精度，但是，對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣流量實(shí)際上是脈動(dòng)的，只有在吸氣沖程時(shí)進(jìn)氣通道中才有氣體流量。在穩(wěn)態(tài)加熱過(guò)程中，其中在吸氣沖程時(shí)，流動(dòng)的空氣或混合氣帶走的電熱絲熱量大于電熱絲的發(fā)熱量，使電熱絲溫度下降，同時(shí)，加熱器出口處的氣體溫度有所下降；在其他沖程，一方面電熱絲繼續(xù)發(fā)熱，另一方面空氣或混合氣滯留在加熱器內(nèi)，電熱絲和氣體溫度持續(xù)上升，到下一個(gè)吸氣沖程開(kāi)始，空氣或混合氣以較高的溫度進(jìn)入汽缸。這樣，在一個(gè)吸氣沖程中，瞬時(shí)進(jìn)氣溫度由高變低，溫度波動(dòng)在所難免。辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，而且工作時(shí)轉(zhuǎn)速低（600rpm或900rpm），出現(xiàn)瞬時(shí)進(jìn)氣溫度波動(dòng)的現(xiàn)象更加突出。在某些情況下，溫度波動(dòng)量可高達(dá)幾十?dāng)z氏度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱系統(tǒng)及方法，利用間歇性加熱的方法，降低進(jìn)氣溫度波動(dòng)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：

鑒于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量是間歇性的，本發(fā)明控制加熱器間歇性發(fā)熱：空氣或混合氣流動(dòng)時(shí)，發(fā)熱；不流動(dòng)時(shí)，停止發(fā)熱。考慮到加熱器本身具有的熱慣性，在設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使得電熱絲電功率相位超前于進(jìn)氣流量的相位。

根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱系統(tǒng)，包括溫控器和加熱器，在所述溫控器和加熱器之間加入功率開(kāi)關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過(guò)功率開(kāi)關(guān)控制器輸入到加熱器。

一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱方法，所述功率開(kāi)關(guān)控制器由曲軸相位信號(hào)確定吸氣沖程活塞上止點(diǎn)位置時(shí)刻及下止點(diǎn)位置時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)控制器在吸氣沖程活塞上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即開(kāi)啟提前角是開(kāi)啟，在吸氣沖程活塞下止點(diǎn)前一個(gè)角度，即關(guān)閉提前角時(shí)關(guān)閉；最佳開(kāi)啟提前角和關(guān)閉提前角與加熱系統(tǒng)物理參數(shù)有關(guān)。

所述曲軸相位信號(hào)由以下兩種方式之一獲得：

1）采用曲軸位置傳感器檢測(cè)到壓縮沖程活塞上止點(diǎn)位置，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)周期，確定吸氣沖程活塞上止點(diǎn)位置時(shí)刻及下止點(diǎn)位置時(shí)刻；

2）來(lái)自點(diǎn)火信號(hào)：?jiǎn)胃灼蜋C(jī)的點(diǎn)火信號(hào)出現(xiàn)在作功沖程上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即點(diǎn)火提前角，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)周期和點(diǎn)火提前角，確定吸氣沖程活塞上止點(diǎn)位置時(shí)刻及下止點(diǎn)位置時(shí)刻。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn)：

1）采用間歇性加熱方式，加熱器僅對(duì)流動(dòng)的混合氣進(jìn)行加熱。

2）可明顯降低一個(gè)吸氣沖程內(nèi)的混合氣進(jìn)氣溫度波動(dòng)量，穩(wěn)定辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)的工況；

3）能有效抑制由于瞬時(shí)局部混合氣溫度過(guò)高而可能出現(xiàn)的爆燃現(xiàn)象；

4）可提高辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的混合氣進(jìn)氣溫度范圍。

附圖說(shuō)明

圖1?是本發(fā)明的進(jìn)氣溫度控制原理圖。

圖2?是本發(fā)明的瞬時(shí)加熱功率曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱系統(tǒng)，包括溫控器和加熱器，在所述溫控器和加熱器之間加入功率開(kāi)關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過(guò)功率開(kāi)關(guān)控制器輸入到加熱器。