[发明专利]辛烷值发动机进气的非连续加热系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种辛烷值发动机进气的非连续加热系统及方法。

背景技术

发动机进气系统中空气或混合气的流量不是恒定的。只有在吸气冲程中才有进气流量，而且进气流量随着曲轴相位的改变而改变。为了降低进气温度波动量，理想的加热方式是：加热器仅在吸气冲程中对流动的空气或混合气进行加热，其他时间不加热加热器中滞留的气体。这要求采用和进气流量对应的间歇性的加热方式。但是，由于加热器本身具有一定的热惯性，很难完全实行上述理想加热方式。

汽油辛烷值是表示汽油抵抗爆震能力的一项重要的技术指标。目前国际上公认的标准测试仪器是ASTM-CFR试验机，使用的测试方法是发动机法。发动机法对进气温度精度及稳定性有较高的要求，不仅要求一个工作循环的平均进气温度具有较高精度，而且要求在一个吸气冲程中进气温度的波动量要小。目前辛烷值发动机大多采用电加热的方法加热进入进气通道的空气或混合气，上述方法将进入汽缸的气体作为流量恒定的加热对象进行温度控制，在一个调节周期（调节周期一般远大于发动机工作循环周期）内，加热器的加热功率保持不变。这种方法一般能使一个工作循环的平均进气温度达到试验标准规定的进气温度控制精度，但是，对于四冲程发动机来说，进气流量实际上是脉动的，只有在吸气冲程时进气通道中才有气体流量。在稳态加热过程中，其中在吸气冲程时，流动的空气或混合气带走的电热丝热量大于电热丝的发热量，使电热丝温度下降，同时，加热器出口处的气体温度有所下降；在其他冲程，一方面电热丝继续发热，另一方面空气或混合气滞留在加热器内，电热丝和气体温度持续上升，到下一个吸气冲程开始，空气或混合气以较高的温度进入汽缸。这样，在一个吸气冲程中，瞬时进气温度由高变低，温度波动在所难免。辛烷值发动机是单缸发动机，而且工作时转速低（600rpm或900rpm），出现瞬时进气温度波动的现象更加突出。在某些情况下，温度波动量可高达几十摄氏度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种辛烷值发动机进气的非连续加热系统及方法，利用间歇性加热的方法，降低进气温度波动量。

为达到上述目的，本发明的构思是：

鉴于发动机的进气流量是间歇性的，本发明控制加热器间歇性发热：空气或混合气流动时，发热；不流动时，停止发热。考虑到加热器本身具有的热惯性，在设计温度控制系统时，应使得电热丝电功率相位超前于进气流量的相位。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种辛烷值发动机进气的非连续加热系统，包括温控器和加热器，在所述温控器和加热器之间加入功率开关控制器，使得温控器输出的加热功率通过功率开关控制器输入到加热器。

一种辛烷值发动机进气的非连续加热方法，所述功率开关控制器由曲轴相位信号确定吸气冲程活塞上止点位置时刻及下止点位置时刻，功率开关控制器在吸气冲程活塞上止点前一个角度，即开启提前角是开启，在吸气冲程活塞下止点前一个角度，即关闭提前角时关闭；最佳开启提前角和关闭提前角与加热系统物理参数有关。

所述曲轴相位信号由以下两种方式之一获得：

1）采用曲轴位置传感器检测到压缩冲程活塞上止点位置，并结合发动机工作循环周期，确定吸气冲程活塞上止点位置时刻及下止点位置时刻；

2）来自点火信号：单缸汽油机的点火信号出现在作功冲程上止点前一个角度，即点火提前角，结合发动机工作循环周期和点火提前角，确定吸气冲程活塞上止点位置时刻及下止点位置时刻。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：

1）采用间歇性加热方式，加热器仅对流动的混合气进行加热。

2）可明显降低一个吸气冲程内的混合气进气温度波动量，稳定辛烷值发动机的工况；

3）能有效抑制由于瞬时局部混合气温度过高而可能出现的爆燃现象；

4）可提高辛烷值发动机稳定工作的混合气进气温度范围。

附图说明

图1 是本发明的进气温度控制原理图。

图2 是本发明的瞬时加热功率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。

如图1所示，一种辛烷值发动机进气的非连续加热系统，包括温控器和加热器，在所述温控器和加热器之间加入功率开关控制器，使得温控器输出的加热功率通过功率开关控制器输入到加热器。