[发明专利]一种活塞式电控配气气动发动机控制系统

说明书

一种活塞式电控配气气动发动机控制系统，由处理器、曲轴位置传感器、配气机构、功率驱动模块等硬件组成，采用电控配气机构来实现气动发动机在全工况下以最佳性能运行，搭建基于数字信号处理器(DSP)的电控配气气动发动机控制系统，使发动机处于二冲程工作制。该控制系统整体方案可行，配合软硬件设计，可以实现对气动发动机的良好控制。

技术领域

本发明涉及一种活塞式电控配气气动发动机控制系统，适用于机械领域。

背景技术

活塞式气动发动机利用高压压缩空气、液氮等储能介质膨胀推动气缸中的活塞运动，通过曲轴输出机械能。气动发动机有以下三个特点，第一，气动发动机的做功原理比较简单，机体内部没有高温燃烧的现象和大幅度的热力工况变化，有利于延长主要零部件的使用寿命；第二，气动发动机的做功介质为无机气体，可以实现污染物的零排放；第三，气动发动机介质具有低温特性，可以实现低温空调的功能，而不需要消耗额外的能量。

利用柴油机，将其凸轮轴时序改为气动发动机所需时序，可以将四冲程柴油机改为二冲程气动发动机。凸轮轴式气门参数都是固定的，通常只能在特定工况下才能发挥较好的性能。而采用电控配气控制系统的气动发动机，可以检测发动机工况，接收和处理传感器信号，并进行相应的逻辑判断，以此来控制气门的开通与关断，结构较为简单。

发明内容

本发明提出了一种活塞式电控配气气动发动机控制系统，采用电控配气机构来实现气动发动机在全工况下以最佳性能运行，搭建基于数字信号处理器(DSP)的电控配气气动发动机控制系统，使发动机处于二冲程工作制。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统由处理器、曲轴位置传感器、配气机构、功率驱动模块等硬件组成。

所述控制系统将某四冲程往复活塞式柴油机改成二冲程气动发动机，进气和膨胀同时进行，为做功冲程，另一冲程是排气冲程，将乏气排出气缸。

所述控制系统采用电控气门，拆除柴油发动机凸轮轴及其附属机械配气系统、燃油供给系统，去掉不必要的附件，以减小功率损耗，提高输出的机械效率。

所述信号采集模块通过绝对式编码器对曲轴位置信号进行采集，将位置信息返回给DSP，由DSP进行译码，进行逻辑判断和数值运算，得到气门的开通正时和关闭正时，从而有效、准确的控制气动发动机的运转。

本发明的有益效果是：该控制系统整体方案可行，配合软硬件设计，可以实现对气动发动机的良好控制。

附图说明

图1是本发明的活塞式电控配气气动发动机控制系统结构示意图。

图2是本发明的主循环程序框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，将某四冲程往复活塞式柴油机改成二冲程气动发动机，进气和膨胀同时进行，为做功冲程，另一冲程是排气冲程，将乏气排出气缸。采用电控气门，拆除柴油发动机凸轮轴及其附属机械配气系统、燃油供给系统，去掉不必要的附件，以减小功率损耗，提高输出的机械效率。新的配气机构由绝对光电编码器和电控气门组成，绝对光电编码器检测的曲轴位置信号反馈给DSP，通过DSP控制电控气门的通断，以适应发动机各种工况的变化，合理调节通气的脉宽。

曲轴位置传感器采用的是绝对式光电编码器。绝对式编码器是直接输出数字量的传感器，它是利用自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换的。其特点是：在曲轴的任意位置都可读出一个与位置相对应的二进制编码；它的抗干扰能力强，没用累积误差;断电后位置信息不会丢失，但分辨率是由二进制的位数决定的，根据不同的精度要求，可以选择不同的分辨率。