[發(fā)明專利]一種基于動態(tài)缸壓確定發(fā)動機(jī)氣門開啟關(guān)閉時刻的方法

有效

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• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107131060B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉福水;史中杰;黎一鍇;康寧;楊子明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: F02D13/02
• 分類號: F02D13/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;李愛英

本發(fā)明提供一種基于動態(tài)缸壓確定發(fā)動機(jī)氣門開啟關(guān)閉時刻的方法，在發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運行過程中測量發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力，然后通過缸壓波動判斷氣門的關(guān)閉時刻，和現(xiàn)有方案相比，本發(fā)明在氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)正常運行的過程中測量氣門的開啟關(guān)閉時刻，可以充分考慮運動零部件的變形和慣性作用以及發(fā)動機(jī)溫度對氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)的加熱膨脹作用，得到的氣門開啟關(guān)閉時刻更為精確有效，具有顯著的進(jìn)步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種基于動態(tài)缸壓判定發(fā)動機(jī)氣門開啟時刻的方法。

背景技術(shù)

截至目前為止，發(fā)動機(jī)仍然是最有效的動力機(jī)械之一，尤其是在車用動力領(lǐng)域，幾乎占據(jù)了全部份額。發(fā)動機(jī)中燃料和空氣燃燒反應(yīng)放出熱量，通過熱功轉(zhuǎn)化從而輸出我們需要的機(jī)械能。在此過程中，燃料的供應(yīng)量可以人為調(diào)節(jié)，但是每次燃燒反應(yīng)所需的空氣不能人為地任意增加。所以對于車用發(fā)動機(jī)來說，循環(huán)進(jìn)氣量是制約功率提高的關(guān)鍵因素之一。

循環(huán)進(jìn)氣量的提高又取決于氣門正時。目前，關(guān)于發(fā)動機(jī)氣門開啟關(guān)閉時刻的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較成熟。國外的各大高校和研究機(jī)構(gòu)以及國內(nèi)的高校如天津大學(xué)、北京理工大學(xué)理工大學(xué)等已經(jīng)提出發(fā)動機(jī)氣門開啟關(guān)閉時刻的優(yōu)化設(shè)計設(shè)計方法。但是，由于配氣機(jī)構(gòu)慣性作用以及零部件的熱脹冷縮效應(yīng)，在發(fā)動機(jī)機(jī)實際運轉(zhuǎn)中氣門的確切開啟時刻卻難以確定。

目前確定發(fā)動機(jī)氣門實際開啟關(guān)閉時刻的方法主要有一種是：在發(fā)動機(jī)飛輪上安裝分度盤，分度盤上的0點對應(yīng)發(fā)動機(jī)活塞的上止點，打開發(fā)動機(jī)的氣門室蓋，轉(zhuǎn)動發(fā)動機(jī)，觀察(或者通過儀器測量)氣門開始移動時以及停止移動時分度盤的刻度值，以此得到發(fā)動機(jī)氣門的開啟關(guān)閉時刻。這種方法由于是在發(fā)動機(jī)靜態(tài)條件下測量氣門開啟關(guān)閉時刻，主要有以下缺點：

1.忽略了發(fā)動機(jī)高速運轉(zhuǎn)過程中氣門等運動零件的慣性作用；

2.忽略了發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)過程中氣門等零部件受熱膨脹伸長現(xiàn)象；

3.使用分度盤需要確定發(fā)動機(jī)的上止點，實際測量過程中發(fā)動機(jī)上止點難以確定。

鑒于以上原因，這種方法測量的氣門開啟關(guān)閉時刻誤差極大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種根據(jù)發(fā)動機(jī)氣缸缸內(nèi)壓力確定氣門實際開啟時刻的新方法，在發(fā)動機(jī)穩(wěn)定運行過程中測量發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力，然后通過缸壓波動判斷氣門的關(guān)閉時刻，可以較好的解決現(xiàn)有測量方法存在的問題，得到的氣門開啟關(guān)閉時刻更為精確有效。

一種基于動態(tài)缸壓確定發(fā)動機(jī)氣門開啟關(guān)閉時刻的方法，包括以下步驟：

步驟1：控制發(fā)動機(jī)(2)的噴油量為零，并用測功機(jī)(3)驅(qū)動發(fā)動機(jī)(2)轉(zhuǎn)動；測量發(fā)動機(jī)(2)的缸內(nèi)壓力，并根據(jù)缸內(nèi)壓力得到發(fā)動機(jī)(2)的壓縮上止點；

步驟2：控制測功機(jī)(3)停止工作，發(fā)動機(jī)(2)也停止轉(zhuǎn)動；然后控制發(fā)動機(jī)(2)開始噴油并再次啟動發(fā)動機(jī)(2)，待發(fā)動機(jī)(2)正常運轉(zhuǎn)后，測量發(fā)動機(jī)(2)的缸內(nèi)壓力和發(fā)動機(jī)(2)的曲軸轉(zhuǎn)角，其中壓縮上止點作為曲軸轉(zhuǎn)角的參考零點；基于參考零點，根據(jù)本步驟中發(fā)動機(jī)(2)的缸內(nèi)壓力和曲軸轉(zhuǎn)角得到發(fā)動機(jī)(2)正常運轉(zhuǎn)時的缸內(nèi)壓力曲線以及缸內(nèi)壓力關(guān)于發(fā)動機(jī)(2)缸內(nèi)容積的曲線；

步驟3：對步驟2中得到的缸內(nèi)壓力曲線做移動平均處理，得到順滑后的缸內(nèi)壓力曲線；

步驟4：用步驟2中的缸內(nèi)壓力曲線減去步驟3中順滑后的缸內(nèi)壓力曲線，得到二者的壓力差曲線；其中，壓力差曲線中進(jìn)氣沖程期間的波動最大點對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為排氣門關(guān)閉時刻，壓縮沖程期間的波動最大點對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為進(jìn)氣門關(guān)閉時刻；

步驟5：根據(jù)步驟4得到的進(jìn)氣門關(guān)閉時刻，在發(fā)動機(jī)(2)進(jìn)氣門的理論升程曲線上找到氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)在進(jìn)氣門關(guān)閉時刻對應(yīng)的壓縮量，則在發(fā)動機(jī)(2)進(jìn)氣門理論升程曲線上與此壓縮量高度相同的點對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為進(jìn)氣門的開啟時刻；