本发明专利技术提出了一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机及其控制方法，具体涉及一种基于往复式发动机气门机构实现缸内直喷气体燃料的二冲程发动机及其控制方法。本发明专利技术将气门机构与燃气供应管路相结合，仅通过气门组的运动便实现了气体燃料的缸内直喷。相比现有燃气喷嘴，本装置不用考虑喷嘴润滑和冷却等问题，解决了现有气体燃料难以缸内直喷的问题，并且本装置中气门机构运行过程中仅通过机械运动控制，具有良好的可靠性和耐久性。同时，本发明专利技术提供的一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机的控制方法，确保了整机的稳定运行。确保了整机的稳定运行。确保了整机的稳定运行。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机及其控制方法
[0001]本专利技术提出了一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机及其控制方法，具体涉及一种基于往复式发动机气门机构实现缸内直喷气体燃料的二冲程发动机及其控制方法，属于内燃机领域。
技术介绍
[0002]为了早日实现碳中和目标，我国在众多领域致力于节能减排技术的发展。在汽车领域，新能源电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车的发展在一定程度上减少了环境污染，但是在动力、续航能力和可靠性等方面以上多种类型的汽车相比往复式内燃机汽车仍存在较大差距。现如今可燃清洁气体燃料在发动机上的应用可以在发挥内燃机优势的基础上实现节能减排，具有良好的发展前景。然而，不同于传统液态化石燃料，气体燃料采用进气道喷射方式会影响充气效率并造成回火等问题。气体燃料采用缸内直喷的方式可以有效解决上述相关问题，但是由于目前气体燃料缸内直喷喷嘴难以解决密封、冷却和耐久性等问题，导致现有缸内直喷气体燃料发动机发展缓慢。
[0003]基于气体燃料缸内直喷发动机所面临的上述问题，本专利技术基于四冲程往复式内燃机的气门机构和二冲程往复式内燃机，提出了一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机及其控制方法。本专利技术通过将气门机构与燃气供应管路相结合实现了气体燃料的缸内直喷，解决了现有气体燃料难以缸内直喷的问题。本装置中气门机构运行过程中不用考虑燃气喷嘴润滑和冷却等问题，仅通过气门组的机械运动便可实现燃气喷射控制，具有良好的可靠性和耐久性。
技术实现思路
[0004]一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机，包括：燃气进气管路P1，其上依次有燃气瓶1、减压阀2、燃气流量传感器3、阻燃阀4；气门组机构：气门5、摇臂6、凸轮7、气门弹簧8；空气进气管路P2，其上依次有空气滤清器11、进气流量传感器12、进气压力传感器13、单向阀14；排气管路P3上安装有氧浓度传感器10；火花塞9、转速传感器15、扫气隔板16、曲轴位置传感器17、电控单元ECU18；
[0005]该装置中气门组机构通过凸轮7带动摇臂6运动，摇臂6压缩气门弹簧8控制气门5向下运动开启燃气喷射口，发动机缸盖上燃气喷射口直径与气门5底部直径相等，具体直径根据不同的发动机具体型号确定，保证气门5回到原位置处可以完全封闭燃气喷射口；
[0006]所述电控单元ECU18接收曲轴位置信号a、燃气流量信号b、转速信号c、进气流量信号d、进气压力信号e、排气氧浓度信号f，发出火花塞点火信号g；
[0007]该装置在运行过程中新鲜空气由空气进气管路P2依次经过空气滤清器11、进气流量传感器12、进气压力传感器13、单向阀14进入到曲轴箱内，单向阀14控制新鲜空气只能单向经进气管路P2进入曲轴箱，不能反向流出，在发动机活塞下行过程中，曲轴箱内的气体经曲轴箱体与扫气隔板16所构成的扫气口进入燃烧室，电控单元ECU18通过曲轴位置传感器
17输出的曲轴位置信号d确定曲轴位置，曲轴通过发动机正时皮带驱动凸轮轴转动，凸轮7的凸起位置带动摇臂6运动，摇臂6压缩气门弹簧8控制气门5向下运动开启燃气喷射口，气体燃料经燃气瓶1、减压阀2、燃气流量传感器3、阻燃阀4后通过燃气喷射口进入燃烧室，实现气体燃料直接喷射，随着凸轮7凸起位置转过摇臂6，气门弹簧8带动摇臂6复位，进而使气门5落座发动机缸盖，气门5底部直径与发动机缸盖上燃气喷射口直径相等，保证气门5回到原位置处可以完全封闭燃气喷射口，结束气体燃料喷射；电控单元ECU18通过进气流量信号d和进气压力信号e判断发动机运行负荷，通过接收转速传感器15输出的转速信号c确定发动机运行转速，从而确定发动机的具体运行工况，由此电控单元ECU18确定火花塞9的点火正时并发出火花塞9点火信号g引燃缸内混合气；燃烧后的废气经排气管路P3排出燃烧室，电控单元ECU18通过接收排气管路上氧浓度传感器10输出的氧浓度信号f，调节下一循环缸内过量空气系数，实现基于气门机构的燃气缸内直喷发动机运行控制，在发动机运行过程中调节缸内过量空气系数始终为1，保证转子发动机稳定运行。
[0008]本专利技术的有益效果主要是：本专利技术基于四冲程往复式内燃机的气门机构和二冲程往复式内燃机，提出了一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机及其控制方法。本专利技术通过将气门机构与燃气供应管路相结合实现了气体燃料的缸内直喷，解决了现有气体燃料难以缸内直喷的问题。本装置中气门机构运行过程中不用考虑燃气喷嘴润滑和冷却等问题，在缸盖上布置燃气通道，通过气门组的机械运动实现燃气喷射及控制，具有良好的可靠性和耐久性。同时，本专利技术通过电控单元的控制实现了基于气门机构的燃气缸内直喷发动机的稳定运行，有助于早日实现气体燃料缸内直喷发动机的广泛应用。
附图说明
[0009]图1.本专利技术工作原理图
[0010]图中：1、燃气瓶，2、减压阀，3、燃气流量传感器，4、阻燃阀，5、气门，6、摇臂，7、凸轮，8、气门弹簧，9、，10、，11、空气滤清器，12、进气流量传感器，13、进气压力传感器，14、单向阀，15、转速传感器，16、扫气隔板，17、曲轴位置传感器，18、电控单元ECU；
[0011]a、曲轴位置信号，b、燃气流量信号，c、转速信号，d、进气流量信号，e、进气压力信号，f、排气氧浓度信号，g、发出火花塞点火信号。
具体实施方式
[0012]下面结合附图和具体实施方式对于本专利技术做进一步的说明：
[0013]该装置中气门组机构通过凸轮7带动摇臂6运动，摇臂6压缩气门弹簧8控制气门5向下运动开启燃气喷射口，气门5底部直径与发动机缸盖上燃气喷射口直径相等，保证气门5回到原位置处可以完全封闭燃气喷射口；
[0014]该装置在运行过程中新鲜空气由空气进气管路P2依次经过空气滤清器11、进气流量传感器12、进气压力传感器13、单向阀14进入到曲轴箱内，单向阀14控制新鲜空气只能单向经进气管路P2进入曲轴箱，不能反向流出，在发动机活塞下行过程中，曲轴箱内的气体经曲轴箱体与扫气隔板16所构成的扫气口进入燃烧室，电控单元ECU18通过曲轴位置传感器17输出的曲轴位置信号d确定曲轴位置，曲轴通过发动机正时皮带驱动凸轮轴转动，凸轮7的凸起位置带动摇臂6运动，摇臂6压缩气门弹簧8控制气门5向下运动开启燃气喷射口，气
体燃料经燃气瓶1、减压阀2、燃气流量传感器3、阻燃阀4后通过燃气喷射口进入燃烧室，实现气体燃料直接喷射，随着凸轮7凸起位置转过摇臂6，气门弹簧8带动摇臂6复位，进而使气门5落座发动机缸盖，气门5底部直径与发动机缸盖上燃气喷射口直径相等，保证气门5回到原位置处可以完全封闭燃气喷射口，结束气体燃料喷射；电控单元ECU18通过进气流量信号d和进气压力信号e判断发动机运行负荷，通过接收转速传感器15输出的转速信号c确定发动机运行转速，从而确定发动机的具体运行工况，由此电控单元ECU18确定火花塞9的点火正时并发出火花塞9点火信号g引燃缸内混合气；燃烧后的废气经排气管路P3排出燃烧室，电控单元ECU18通过接收排气管路上氧浓度传感器10输出的氧浓度信号f，调本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机，其特征在于包括：燃气进气管路P1，其上依次有燃气瓶(1)、减压阀(2)、燃气流量传感器(3)、阻燃阀(4)；气门组机构：气门(5)、摇臂(6)、凸轮(7)、气门弹簧(8)；空气进气管路P2，其上依次有空气滤清器(11)、进气流量传感器(12)、进气压力传感器(13)、单向阀(14)；排气管路P3上安装有氧浓度传感器(10)、火花塞(9)、转速传感器(15)、扫气隔板(16)、曲轴位置传感器(17)、电控单元ECU(18)；该装置中气门组机构通过凸轮(7)带动摇臂(6)运动，摇臂(6)压缩气门弹簧(8)控制气门(5)向下运动开启燃气喷射口，气门(5)底部直径与发动机缸盖上燃气喷射口直径相等，保证气门(5)回到原位置处可以完全封闭燃气喷射口；所述电控单元ECU(18)与曲轴位置传感器(17)相连接并获得曲轴位置信号a；所述电控单元ECU(18)与燃气流量传感器(3)相连接并获得燃气流量信号b；所述电控单元ECU(18)与转速传感器(15)相连接并获得转速信号c；所述电控单元ECU(18)与进气流量传感器(12)相连接并获得进气流量信号d；所述电控单元ECU(18)与进气压力传感器(13)相连接并获得进气压力信号e；所述电控单元ECU(18)与氧浓度传感器(10)相连接并获得排气氧浓度信号f；所述电控单元ECU(18)与火花塞(9)相连接并通过火花塞点火信号g控制火花塞点火正时。2.控制如权利要求1所述的一种基于气门机构的燃气缸内直喷发动机的方法，其特征在于：在运行过程中新鲜空气由空气进气管路P2依次经过空气滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪常伟，常珂，汪硕峰，杨金鑫，辛固，王怀宇，吴事凡，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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