[发明专利]气动发动机电控球阀配气机构

说明书

技术领域

本发明涉及气动发动机配气机构。

背景技术

活塞式空气动力发动机(简称活塞式气动发动机)是一种以压缩空气为动力的新 型发动机。由于活塞式气动发动机在运转时需要间歇向气缸内注入高压气体对气动发动机 进排气的快速、有效控制成为了保障其动力输出的重要环节。现有技术中因为蝶阀的旋转 部件质量较轻，容易实现较高转速，因此被普遍选用于气动发动机的配气机构，但由于气动 发动机工作压力较高，蝶阀在此工作压力下难于实现可靠密封，因此限制了气动发动机的 使用，球阀虽然气密性更好，但在由于其难于满足现有技术中对气动发动机的转速要求，因 此一般被认为不适用于气动发动机的配气机构，如果通过克服球阀的上述固有缺陷使之能 够应用于气动发动机配气机构从而整体性提高配气机构的可靠性及使用寿命，成为现有技 术中亟待解决的问题。

发明内容

为解决技术问题，提供一种应用球阀的气动发动机配气机构，本发明在普通机械 球阀的基础上，应用万向节联轴器将球阀的转动轴与变频调速电动机的输出轴相连，从而 实现用电动机驱动球阀的转动。并应用发动机电控单元(ECU)对发动机曲轴位置、转速传感 器及压力传感器的信息进行分析并依据分析结果对发出指令对变频调速电机进行控制。该 机构在电控单元(ECU)精确的控制下能够使空气动力发动机在全工况范围内达到最佳配 气，进而保证其高效运转。

本发明提供了气动发动机电控球阀配气机构，包括稳压箱和电控单元(ECU)和传 感器组，所述稳压箱通过安装有控制阀的管道与气动发动机的气缸相连通，其特征是所述 控制阀为球阀，所述配气机构还包括由电控单元控制的变频电机，变频电机的输出轴采用 万向节连轴器与球阀的阀杆末端连接，所述传感器组包括分别与电控单元相连接的压力传 感器、曲轴转速传感器和曲轴位置传感器，所述压力传感器安装在稳压箱上。

所述的于气动发动机电控球阀配气机构，其特征在于所述气动发动机的排量≤ 1.0L，所述稳压箱中压缩气体压力为3-5MPa，球阀的流通面积与气动发动机的气缸截面积 之比为0.2～0.25。

本发明还提供了用于所述气动发动机电控球阀配气机构的控制方法，其特征在于 采用电控单元将控制变频电机的转速≤2000r/min。

发明人经过在先理论研究，确定气动发动机的最佳工况范围，即在转速≤2000r/ min，排量≤1.0L时能够有较高的工作效率，并通过进一步研究确定了气动发动机的压缩比 范围及稳压箱进气压力等参数，在此研究的基础上提供了一种用于气动发动机的电控球阀 配气机构，采用球阀代替了蝶阀作为控制阀，并采用变频电机与万向节连轴器对球阀进行 控制，气动发动机的电控单元可以根据稳压箱中气体压力及曲轴的速度、位置信息及时调 整发动机的转速，基于发明人的在先理论研究，通过优化气动发动机的最佳工况范围，克服 了现有几种配气机构须要选用蝶阀的偏见，采用了以球阀为控制阀的配气机构，增加了整 个配气机构的使用寿命和可靠性。并且利用优化的气动发动机参数可以更好的提高发动机 的整体运行效率。

附图说明

图1是气动发动机电控球阀配气机构及控制系统部件及其控制线路连接示意图。

图中

1、球阀，2、万向联轴器，3、变频电机，4、电控单元(ECU)，5、曲轴位置传感器，6、曲 轴转速传感器，7、气动发动机，8、稳压箱，9、压力传感器

具体实施方式

本发明提供了一种用于气动发动机的电控球阀配气机构，包括稳压箱8、电控单元 4(ECU)和传感器组，所述稳压箱通过安装有控制阀的管道与气动发动机7的气缸相连通，所 述控制阀为球阀1，所述配气机构还包括由电控单元控制的变频电机3，变频电机的输出轴 采用万向节连轴器2与球阀的阀杆末端连接；

所述传感器组包括以导线分别与电控单元相连接的压力传感器9、曲轴转速传感 器6和曲轴位置传感器5。压力传感器安装在稳压箱上。

本发明提供的配气机构的工作原理如下

1)当气动发动机开始启动时使电控单元电路系统处于通电状态，将曲轴位置传感 器检测曲轴的实时位置信息、曲轴转速传感器检测曲轴的实时转速信息和压力传感器检测 的进气压力信息传输给电控单元。

2)随后电控单元根据曲轴的实时转速和发动机需要的负荷，发出调速指令驱动变 频电机按给定的转速旋转，来控制球阀接通气路的持续时间。