[发明专利]柴油机变涡流进气控制方法和装置

说明书

本发明涉及柴油机进气涡流控制及其装置。

柴油机在吸气冲程中，进气涡流对柴油机性能具有重要的影响。涡流强度是依赖于发动机的转速，另外，不同的负荷也要求不同的涡流强度与之匹配，因而普通的进气系统就难以适应发动机变工况的要求。近年来在寻求变涡流的进气方式中，出现的形式有导气屏气门方式，双层气道方式以及副气道控制方式。所谓副气道控制方式，就是在缸盖上除了原有的强涡流主气道外，另外设置了控制涡流的小进气通道，称为副气道，使其以一定的角度与主气道相连，改变副气道的开度，就可以改变进气涡流强度的大小。在副气道控制方式中与本发明相近的检索到有刊登在“SAE”第4部96卷4846～4856页上871618    Hiroshi    Takahashi，Toshio    ishida，and    Kasoru    sato所著“变涡流系统柴油机的性能改善”，以及95卷4781～4792页上861185    T.Shimada，K.Sakai，and    S.kurihara所著的“变涡流进气系统及其对柴油机性能和排放的影响”两篇，都属于将柴油机的工况和进气涡流分成几个区域，柴油机在该区域范围内都控制在同一进气涡流比;若工况变化在另一个区域，则所控制的进气涡流比在另一个数值。虽然也是变涡流，对发动机性能有所改善，但还是不够精确，因而在某些情况下就不够合理。

本发明的目的是提供一种更为合理的柴油机变涡流进气控制方法及装置，从而在变工况运行时的各种情况下都使其进气涡流强度的匹配处于最佳状态。

本发明所提供的变涡流进气控制方法是先将所使用的柴油机通过实验得出在不同负荷和转速下最佳涡流强度，即副气道的开度换成步进电机的步进数，列表存入单片机的程序表中。采集的柴油机转速，负荷信号经单片机进行计算，得出步进电机的步进数，再由8098的三个高速输出口HSO，O，HSO，1，HSO，2按一定的时序输出脉冲，经驱动电路驱动步进电机带动控制阀，使副气道按设定的最佳开度打开，从而获得最佳涡流强度。本发明的特征是所说的单片机进行计算，是指查表和按插值公式y= (y₂-y₁)/(x₂-X₁) ·x+y₁计算。本发明所使用的单片机为8098单片机。式中X为采集的柴油机的转速，y为转速x所对应的最佳副气道开度（即步进电机步进数），X₁为列在程序表中最接近X值且小于X值的转速，X₂为列在程序表中最接近X值，且大于X值的转速，y₁为转速X₁对应的步进电机步进数，y₂为转速X₂对应的步进电机步进数。

图1为柴油机变涡流进气控制系统示意图。

图中1-柴油机，2-步进电机，3-驱动电路，4-光电编码器，5-喷油泵，6-位置传感器，7-8098单片机芯片，8-74LS373锁存器，9-EPROM存贮器，10-阀体，11-主气道，12-副气道，HSI，1-高速输入接口HSO，0～HSO，2-高速输出接口，V_SS-数字电路地（OV）

V_CC-主电源，P_2，2-I/O接口，

ACH₄-A/D转换器的一个模拟输入口，P₃-8位双向I/O口，P₄-8位双向I/O口。

如图所示，在柴油机1的主气道11旁设置了副气道12。并以一定的角度与主气道相连，在副气道入口处，设有步进电机2控制阀体10，光电编码器4和位置传感器6分别采集转速和负荷信号经高速输入接口HSI，1和A/D转换输入口ACH₄输入8098单片机，然后用查表插值公式计算步进电机的步进数，并由三个高速输出接口HSO，0，HSO，1和HSO，2按一定时序输出所需的脉冲，经驱动电路3控制步进电机2，带动阀体10移到最佳开启位置，使进气涡流最佳。

另外为了提高执行机构的反应速度，可采用电磁阀、气动元件等控制副气道开度。

表a为1100柴油机实验测得在几种情况下的最佳步进数。表中将柴油机的负荷分为100%，90%，75%，50%和25%，其转速分为每分钟960，1200，1440，1680，1920，2160和2400转，其每种状况的最佳步进数列于表中。

表b为1100柴油机转速的十六进制表。