CN106321254B - 低速机排气能量分级装置及其控制方法 - Google Patents

低速机排气能量分级装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供低速机排气能量分级装置及其控制方法，包括基座，基座上分别设置总排气口、高温排气口、低温排气口，基座里通过轴承安装切换轴，切换轴的上端部通过联轴器连接电机，切换轴的下端部连接分离阀，分离阀随切换轴的转动而转动，电机转动到0相位时，高温排气口与总排气口导通，同时低温排气口与总排气口隔开，电机转动到180相位时，低温排气口与总排气口导通，同时高温排气口与总排气口隔开，总排气口连通发动机的排气阀。本发明结合仿真得到的步进电机的控制脉谱图，通过控制电机的转动来控制执行机构中轴的相位，控制执行机构中高温排气口和低温排气口的切换，实现废气能量的分级，从而提高废气的利用价值。

Description

低速机排气能量分级装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种发动机排气装置及其控制方法，具体地说是低速发动机排气装置及其控制方法。
背景技术
在二冲程低速发动机排气阀开启初期从缸内排出的废气温度高，流量大，废气之中可利用能量充足，此时排出的废气进入高温废气回收腔，与涡轮相连实现增压后，经过空冷后进入扫气箱，高温高能量的废气分离后可以有效提高压气机的工作效率，实现高增压；在排气阀接近关闭期间，从缸内排出的直流扫气空气温度较低，流量小，此时分离出的废气不经过涡轮，直接空冷后接入扫气箱。根据排气阀开启持续期不同阶段排气的温度变化将排气能量分级后，在不影响缸内充量情况下，可以有效利用废气能量，提高废气能量利用率，为后续能量利用提供条件。
发明内容
本发明的目的在于提供可以将发动机尾气按照能量不同进行分离的低速机排气能量分级装置及其控制方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明低速机排气能量分级装置，其特征是：包括基座，基座上分别设置总排气口、高温排气口、低温排气口，基座里通过轴承安装切换轴，切换轴的上端部通过联轴器连接电机，切换轴的下端部连接分离阀，分离阀随切换轴的转动而转动，电机转动到0相位时，高温排气口与总排气口导通，同时低温排气口与总排气口隔开，电机转动到180相位时，低温排气口与总排气口导通，同时高温排气口与总排气口隔开，总排气口连通发动机的排气阀。
本发明低速机排气能量分级装置还可以包括：
1、分离阀为半圆锥形的薄板。
2、高温排气口与低温排气口为圆形排气口，高温排气口、低温排气口以及总排气口的面积相等。
本发明低速机排气能量分级装置控制方法，其特征是：采用如权利要求1所述的低速机排气能量分级装置；当发动机启动的时候，开始定时t1，此时高温排气口连通总排气口，低温排气口与总排气口隔开，电机的相位为0；发动机运行，ECU采集曲轴传感器、凸轮轴传感器、节气门传感器的信号，得到当前发动机的转速以及喷油量，待发动机排气阀打开以后，电机处于相位为0的状态，分离阀与低温排气口隔开，此时发动机的高温排气口与总排气口连通，发动机进入高温排气阶段；当高温排气结束的时候，定时时间t结束，电机切换到相位为180的位置，分离阀将高温排气口与总排气口隔开，开始定时t1，低温排气口与总排气口连通，发动机排出低温气体；当发动机排气阀关闭，定时时间t1结束的时候，电机带动切换轴转动，待分离阀挡住低温排气口，即电机相位为0的时候，电机停止转动，等待排气阀下一次开启。
本发明的优势在于：本发明的分离阀是一个半圆锥面，当切换轴带动分离阀转动的时候可以实现高低温排气口的切换。本发明所涉及的基座上包含有总排气口以及高低温排气口，同时在基座上含有螺栓孔，可以与发动机相连接。结合仿真得到的步进电机的控制脉谱图，通过控制电机的转动来控制执行机构中轴的相位，控制执行机构中高温排气口和低温排气口的切换，实现废气能量的分级，从而提高废气的利用价值。
附图说明
图1为本发明的***总体方案；
图2为高低温排气划分图；
图3为高温排气阶段，执行机构相位为0的状态图；
图4为低温排气阶段，执行机构相位为180的状态图；
图5为本发明的流程图；
图6为电子控制***的定时原理图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-6，本发明能量分级装置包括基座1、垫片2、螺钉3、密封圈4、切换轴5、轴承端盖6、轴承7、分离阀8、连接螺栓9、低温排气口10、总排气口11、高温排气口12。
基座1上包含高温排气口12，低温排气口10以及总排气口11。其中高温排气口12与低温排气口10为圆形排气口且其直径相等，在基座左右两侧对称分布。高温排气口12与低温排气口10的面积与总排气口的面积相等。在基座上还分布有4个连接螺栓，用来连接基座与发动机原排气口。
分离阀8是一个半圆锥形的薄板，当其转动到相位为0的时候，对准高温排气口，此时高温排气口导通。当其转动到相位为180的时候，对准低温排气口，此时低温排气口导通。分离阀8固定在切换轴5的末端，随切换轴5的转动而转动。
如图1所示为整个***的工作原理图，在曲轴上安装有曲轴传感器，在凸轮轴上安装有凸轮轴传感器，在曲轴皮带旁安装有节气门传感器。单片机通过采集这三个传感器的信号，判断当前工况下的电机控制参数。将仿真得到的电机控制参数提前存入单片机中。
利用螺栓9将该执行器固定在发动机原排气口上，执行机构的左右排气口分别连接到对应的高温或者低温排气管道，将联轴两端分别连接电机和切换轴5，轴承6选用角接触球轴承或者圆锥滚子轴承，且轴承成对面对面安装。
根据对发动机缸内燃烧过程的分析可知，在排气阀打开初期，排出的废气温度高，流量大，其高低温排气阶段大致如图2所示。电子控制单元的程序流程如图5所示，流程图中的定时时间与气阀动作如图6所示。
当发动机启动的时候，***复位，***开始定时t1，此时高温排气口12打开，低温排气口10关闭，切换轴5的相位为0；***开始运行的时候，首先三个传感器的数据发送到ECU进行处理，ECU经过对传感器信号的处理得到当前发动机的转速以及喷油量，待发动机排气阀打开以后，电机处于相位为0的状态，分离阀挡住低温排气口，此时发动机的高温排气口处于开启状态，发动机进入高温排气阶段，如图3所示；当高温排气结束的时候，定时时间t结束，发动机需要立即进行低温排气，此时电机带动联轴器快速转动至切换轴相位为180的位置，分离阀挡住高温排气口，***开始定时t1，如图4所示，发动机的低温排气口处于开启状态，发动机排出低温气体。当发动机排气阀关闭以后，定时时间t1结束的时候，电机通过联轴器带动切换轴转动，待分离阀挡住低温排气口，即电机相位为0的时候，电机停止转动，等待排气阀下一次开启。

Claims (4)

1.低速机排气能量分级装置，其特征是：包括基座，基座上分别设置总排气口、高温排气口、低温排气口，基座里通过轴承安装切换轴，切换轴的上端部通过联轴器连接电机，切换轴的下端部连接分离阀，分离阀随切换轴的转动而转动，高温排气口和低温排气口通过分离阀与总排气口隔开，电机转动到0相位时，高温排气口与总排气口导通，同时低温排气口与总排气口隔开，电机转动到180相位时，低温排气口与总排气口导通，同时高温排气口与总排气口隔开，总排气口连通发动机的排气阀。
2.根据权利要求1所述的低速机排气能量分级装置，其特征是：分离阀为半圆锥形的薄板。
3.根据权利要求1或2所述的低速机排气能量分级装置，其特征是：高温排气口与低温排气口为圆形排气口，高温排气口、低温排气口以及总排气口的面积相等。
4.低速机排气能量分级装置控制方法，其特征是：采用如权利要求1所述的低速机排气能量分级装置；当发动机启动的时候，开始定时t1，此时高温排气口连通总排气口，低温排气口与总排气口隔开，电机的相位为0；发动机运行，ECU采集曲轴传感器、凸轮轴传感器、节气门传感器的信号，得到当前发动机的转速以及喷油量，待发动机排气阀打开以后，电机处于相位为0的状态，分离阀将低温排气口与总排气口隔开，此时发动机的高温排气口与总排气口连通，发动机进入高温排气阶段；当高温排气结束的时候，定时时间t结束，电机切换到相位为180的位置，分离阀将高温排气口与总排气口隔开，开始定时t1，低温排气口与总排气口连通，发动机排出低温气体；当发动机排气阀关闭，定时时间t1结束的时候，电机带动切换轴转动，待分离阀挡住低温排气口，即电机相位为0的时候，电机停止转动，等待排气阀下一次开启。
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