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一种点燃式 发动机无节气门进气系统及动力控制方法

阅读：979发布：2021-01-04

专利汇可以提供一种点燃式发动机无节气门进气系统及动力控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种点燃式发动机无节气门进气系统，包括依次连通的进气管(2)、增压器 (4)、中冷器(7)、中冷器出气管(5)和发动机(1)，所述的增压器 (4)、中冷器(7)和发动机(1)均与电子控制单元 (9)连接，所述的进气管(2)与中冷器出气管(5)通过蝶阀 (6)连通，所述的电子控制单元(9)对蝶阀(6)进行开度控制。与现有技术相比，无需节气门，减少发动机泵气损失，降提高了发动机的经济性能。，下面是一种点燃式发动机无节气门进气系统及动力控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种点燃式发动机无节气门进气系统，包括依次连通的进气管(2)、增压器(4)、中冷器(7)、中冷器出气管(5)和发动机(1)，所述的增压器(4)、中冷器(7)和发动机(1)均与电子控制单元(9)连接，其特征在于，所述的进气管(2)与中冷器出气管(5)通过蝶阀(6)连通，所述的电子控制单元(9)对蝶阀(6)进行开度控制。
2.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机无节气门进气系统，其特征在于，所述的发动机(1)连通排气管(3)，排气管(3)和发动机(1)的出口之间设有废气旁通阀(8)。
3.根据权利要求1所述的一种点燃式发动机无节气门进气系统，其特征在于，所述的蝶阀(6)为电控蝶阀。
4.一种使用权利要求1所述的点燃式发动机无节气门进气系统的动力控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：得到工况和增压器(4)的工作状态；
步骤S2：判断工况，若扭矩需求低于限值，则电子控制单元(9)控制运行设定数量的汽缸，并基于增压器(4)的工作状态和需求进气量控制蝶阀(6)的开度；若扭矩需求不低于限值，则电子控制单元(9)控制运行所有的汽缸，并基于增压器(4)的工作状态和需求进气量控制蝶阀(6)的开度。
5.根据权利要求4所述的一种动力控制方法，其特征在于，所述的电子控制单元(9)通过PID闭环实现对蝶阀(6)的开度控制。
6.根据权利要求4所述的一种动力控制方法，其特征在于，所述的需求进气量为标定的进气量与进气量修正值之和。
7.根据权利要求6所述的一种动力控制方法，其特征在于，基于运行气汽缸的数量和油门踏板位置获得所述的进气量修正值。
8.根据权利要求4所述的一种动力控制方法，其特征在于，运行一定时间后，所述的电子控制单元(9)对运行的汽缸和未运行的汽缸进行轮换。

说明书全文

一种点燃式发动机无节气门进气系统及动力控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机电子控制领域，尤其是涉及一种点燃式发动机无节气门进气系统及动力控制方法。

背景技术

[0002] 点燃式发动机系统气体进入汽缸依次通过空滤器、增压器、中冷器、节气门和进气歧管，节气门可调节进气量大小，但是节气门带来发动机泵气损失，降低了发动机的经济性能。

[0003] 发动机进气系统实现无节气门有多种实现方式，目前可见的主要是通过气门正时、气门开启持续时间、气门升程的调整来实现进气量调整的。其对于发动机配气系统提出了较高的要求，带来成本的大幅升高。同时对于某些重型点燃式发动机，如商用车、发电机组等，通过对气门的调节来进行进气量调整较难实现。

[0004] 中国发明专利CN106194513A 说明书公开了一种无节气门控制的汽油发动机系统及控制方法，该方法主要通过外部中冷EGR和可变气门相位正时来代替汽油机节气门控制负荷的方法。中国发明专利CN104018961A说明书公开了一种增压发动机的进气管路系统，通过进气旁通阀，在小负荷下通过较短的旁通回路，降低了进气的流道长度，降低了流程阻力，但该旁通阀无法进行开度控制，在大负荷下该旁通阀关闭，同时该系统仍然存在节气门。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种点燃式发动机无节气门进气系统及动力控制方法。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种点燃式发动机无节气门进气系统，包括依次连通的进气管、增压器、中冷器、中冷器出气管和发动机，所述的增压器、中冷器和发动机均与电子控制单元连接，所述的进气管与中冷器出气管通过蝶阀连通，所述的电子控制单元对蝶阀进行开度控制。

[0008] 所述的发动机连通排气管，排气管和发动机的出口之间设有废气旁通阀。

[0009] 所述的蝶阀为电控蝶阀。

[0010] 一种使用所述的点燃式发动机无节气门进气系统的动力控制方法，该方法包括以下步骤：

[0011] 步骤S1：得到工况和增压器的工作状态；

[0012] 步骤S2：判断工况，若扭矩需求低于限值，则电子控制单元控制运行设定数量的汽缸，并基于增压器的工作状态和需求进气量控制蝶阀的开度；若扭矩需求不低于限值，则电子控制单元控制运行所有的汽缸，并基于增压器的工作状态和需求进气量控制蝶阀的开度。

[0013] 所述的电子控制单元通过PID闭环实现对蝶阀的开度控制。

[0014] 所述的需求进气量为标定的进气量与进气量修正值之和。

[0015] 基于运行汽缸的数量和油门踏板位置获得所述的进气量修正值。

[0016] 运行一定时间后，所述的电子控制单元对运行的汽缸和未运行的汽缸进行轮换。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0018] (1)进气管与中冷器出气管通过蝶阀连通，电子控制单元对蝶阀进行开度控制，从而实现对进气量的控制，无需节气门，减少发动机泵气损失，提高了发动机的经济性能。

[0019] (2)通过对发动机运行的汽缸数以及蝶阀的开度协同调节，可以在无节气门的条件下，满足发动机动力的控制需求，提升经济性。附图说明

[0020] 图1为本发明的无节气门系统结构示意图；

[0021] 图2为本发明的动力控制方法流程图；

[0022] 图3为本发明的动力控制策略示意图；

[0023] 附图标记：

[0024] 1为发动机；2为进气管；3为排气管；4为增压器；5为中冷器出气管；6为蝶阀；7为中冷器；8为废气旁通阀；9为电子控制单元。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0026] 实施例

[0027] 本实施例提供一种点燃式发动机无节气门进气系统，如图1所示，包括依次连通的进气管2、增压器4、中冷器7、中冷器出气管5和发动机1，增压器4、中冷器7和发动机1均与电子控制单元9(ECU)连接，进气管2与中冷器出气管5通过蝶阀6连通，用于连通进气管2与中冷器出气管5的管道称为旁通回路，蝶阀6为电控蝶阀，电子控制单元9对蝶阀6进行开度控制，发动机1连通排气管3，排气管3和发动机1的出口之间设有废气旁通阀8；进气管2与中冷器出气管5通过蝶阀6连通，电子控制单元9对蝶阀6进行开度控制，从而实现对进气量的控制，无需节气门，减少发动机泵气损失，降提高了发动机1的经济性能。

[0028] 本实施例同时提供一种使用点燃式发动机无节气门进气系统的动力控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

[0029] 步骤S1：得到工况和增压器4的工作状态；步骤S2：判断工况，若扭矩需求低于限值，则电子控制单元9控制运行设定数量的汽缸，并基于增压器4的工作状态和需求进气量控制蝶阀6的开度；若扭矩需求不低于限值，则电子控制单元9控制运行所有的汽缸，并基于增压器4的工作状态和需求进气量控制蝶阀6的开度；通过对发动机1的运行汽缸数以及蝶阀6的开度协同调节，可以在无节气门的条件下，满足发动机1的动力控制需求，提升经济性。

[0030] 具体而言，电子控制单元9通过PID闭环实现对蝶阀6的开度控制。

[0031] 需求进气量为标定的进气量与进气量修正值之和。

[0032] 进气量修正值根据运行汽缸的数量和油门踏板位置等，从相应的修正MAP中根据发动机转速和进气压力获取。

[0033] 优选地，运行一定时间后，电子控制单元9对运行的汽缸和未运行的汽缸进行轮换，以维持各缸缸温，保证发动机1的热负荷均匀性。

[0034] 动力控制方法可分为两部分：

[0035] (1)旁通回路控制

[0036] 当使用了旁通回路后，进气走向可分为两种情况：

[0037] 在增压器4不工作或发动机转速不高的情况下，气体没有增压，当旁通回路开启(即蝶阀6打开)时，一定比例的气体绕过增压器4，从旁通回路较短的通道直接通往中冷器出气管5，减小了气体流动的距离，降低了流程损失。

[0038] 当增压器4工作时，气体增压后的压力较高，此时旁通回路可以将增压后的部分气体重新引回进气管2，减少发动机1的实际进气量。

[0039] 通过控制蝶阀6的开度，可以控制旁通回路通过的气体量，从而实现发动机1实际进气量的控制。当发动机1负荷不高(即扭矩需求低于限值)时，电子控制单元9根据需求进气量和增压器4的工作状态，控制蝶阀6的开度，获取适合的进气量。当发动机1处于中高负荷区间(即扭矩需求不低于限值)时，蝶阀6逐渐关闭，获取较大的进气量。

[0040] (2)停缸控制

[0041] 在发动机1的动力需求较小的工况下，通过ECU控制部分汽缸的燃料供给，减少运行的汽缸数，并控制每个汽缸的运行状态，达到控制发动机1的扭矩输出的目的。以直列六缸发动机为例，当发动机1的扭矩需求不低于限值(如30％)时，发动机1的六缸全部正常运行。当发动机1的扭矩需求低于限值时，根据负荷的大小，控制实际运行的缸数(如30％～20％负荷五缸，20％～10％负荷四缸，10％～0％负荷三缸)。在工作缸数降低的情况下，结合进气量的控制，调整每缸工作点，使工作的汽缸在经济性较好的区域运行，达到控制负荷及提升经济性的目的。

[0042] 针对不同负荷进行不同的组合控制，组合控制策略如图3所示：

[0043] (1)小负荷工况

[0044] 小负荷工况下旁通回路控制和停缸控制同时使用，控制发动机1的动力输出。发动机1根据所需的动力输出大小，选择运行的汽缸数，确定运行汽缸数后，根据需求进气量以及增压器4的工作状态，控制蝶阀6的开度，从而调节所需动力输出。

[0045] (2)中高负荷工况

[0046] 此时发动机1的所有汽缸均参与工作，即不使用停缸控制，根据需求进气量需求以及增压器4的工作状态，控制蝶阀6的开度，对进气量进行控制，调节发动机1的动力输出。

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