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
【專利摘要】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。本系統(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關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過功率開關(guān)控制器輸入到加熱器。本方法為所述功率開關(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，功率開關(guān)控制器在吸氣沖程活塞上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即開啟提前角是開啟，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)。
【專利說明】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

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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。
[0003]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)來說，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】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，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。
[0005]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?？紤]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。
[0006]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關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過功率開關(guān)控制器輸入到加熱器。
[0007]—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，功率開關(guān)控制器在吸氣沖程活塞上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即開啟提前角是開啟，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；最佳開啟提如角和關(guān)閉提如角與加熱系統(tǒng)物理參數(shù)有關(guān)。
[0008]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)來自點(diǎn)火信號(hào):單缸汽油機(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。
[0009]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):
I)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。
[0010]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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的進(jìn)氣溫度控制原理圖。
[0012]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】
[0013]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0014]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關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過功率開關(guān)控制器輸入到加熱器。
[0015]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，功率開關(guān)控制器在吸氣沖程活塞上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即開啟提前角是開啟，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；最佳開啟提如角和關(guān)閉提如角與加熱系統(tǒng)物理參數(shù)有關(guān)。
[0016]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)來自點(diǎn)火信號(hào):單缸汽油機(jī)的點(diǎn)火信號(hào)出現(xiàn)在做功沖程上止點(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。
[0017]本發(fā)明的工作過程闡述如下
加熱器的瞬時(shí)電功率曲線如圖2所示，在排氣沖程活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，進(jìn)氣門尚未開啟，提前接通加熱器電源，預(yù)熱電熱絲。進(jìn)氣門開啟后，進(jìn)氣流量從零開始增大，氣溫隨著上升。隨著流量的進(jìn)一步增大，空氣或混合氣帶走的熱量增大，電熱絲表面溫度開始下降，進(jìn)氣溫度也開始下降。在進(jìn)氣接近結(jié)束時(shí)，流量變小，切斷加熱器電源，利用電熱絲的余熱加熱，使電熱絲溫度繼續(xù)下降。當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)閉后，電熱絲溫度接近滯留在加熱器內(nèi)的氣體溫度，削弱對(duì)這些氣體的加熱能力。采用合適的開啟提前角和關(guān)閉提前角可使進(jìn)氣溫度精力從吸氣開始時(shí)刻的低溫、走高、再回落的歷程，呈現(xiàn)“倒V”形的溫度波動(dòng)曲線，可顯著降低溫度波動(dòng)量。
【權(quán)利要求】
1.一種辛烷值發(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，其特征在于，在所述溫控器和加熱器之間加入功率開關(guān)控制器，使得溫控器輸出的加熱功率通過功率開關(guān)控制器輸入到加熱器。
2.一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱方法，其特征在于，所述功率開關(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，功率開關(guān)控制器在吸氣沖程活塞上止點(diǎn)前一個(gè)角度，即開啟提前角是開啟，在吸氣沖程活塞下止點(diǎn)前一個(gè)角度，即關(guān)閉提如角時(shí)關(guān)閉；最佳開啟提如角和關(guān)閉提如角與加熱系統(tǒng)物理參數(shù)有關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種辛烷值發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的非連續(xù)加熱方法，其特征在于，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)來自點(diǎn)火信號(hào):單缸汽油機(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。
【文檔編號(hào)】F02D41/00GK104047767SQ201410249376
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李寶福, 陳靜浩 申請(qǐng)人:上海大學(xué)