具有气门系统的二冲程发动机以及用于控制发动机的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有气门系统的二冲程发动机，其在曲轴每次旋转期间产生动力。本发明专利技术的二冲程发动机包括：气门系统，其打开和关闭进气门和排气门；以及涡轮增压器。在涡轮增压器中，在曲轴旋转一次期间，进气门和排气门分别打开和关闭一次，并且气门系统配置为使用进气压力和排气压力之间的差来控制涡轮增压器。因此，当前进气达到目标进气。

【技术实现步骤摘要】
具有气门系统的二冲程发动机以及用于控制发动机的方法
本专利技术涉及一种具有气门系统的二冲程发动机以及用于控制发动机的方法。
技术介绍
本节中的陈述仅提供与本专利技术有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。通常，四冲程发动机是通过在活塞的两次上下运动期间执行一个进气-压缩-膨胀-排气循环来产生动力的内燃机。四冲程发动机具有以下优点：由于发动机的每个循环彼此完全分开，因此燃烧稳定，由于进气循环中的冷却作用，所以每个零件中任何一个的热负荷小，以及由于进气循环周期足够长所以容积效率高。然而，我们发现在四冲程发动机中，由于在两次曲轴旋转期间执行一次爆炸循环，所以旋转力的波动很大。由于四冲程发动机的空气排量大于相同输出的二冲程发动机的空气排量，因此增加了四冲程发动机的尺寸和重量。此外，与二冲程发动机相比，由于四冲程发动机中的循环次数增加，因此发动机的摩擦、排气和冷却损失增加。在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此它可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术涉及一种具有气门系统的二冲程发动机，其配置为在每个曲轴旋转期间产生动力根据本专利技术的一方面，一种具有气门系统的二冲程发动机包括：凸轮轴，其与曲轴一起旋转；气门系统，其配置为根据凸轮轴的旋转来打开或关闭进气门和排气门；涡轮增压器，其压缩空气并将压缩的空气供应到气缸中；以及控制器，其使用进气压力和排气压力之间的差来控制涡轮增压器的操作，以使得当前进气达到目标进气。此外，在一次曲轴旋转期间，进气门和排气门可分别打开和关闭一次。曲轴和凸轮轴可以1比1(1：1)的旋转比旋转。安装到曲轴的曲柄链轮的轮齿和安装到凸轮轴的凸轮链轮的轮齿可形成为具有彼此对应的尺寸和形状。曲轴和凸轮轴可以2比1(2：1)的旋转比旋转，并且设置在凸轮轴上的凸轮可设置有两个对称布置的凸轮凸角(camlobes)。根据本专利技术的另一方面，控制器包括：计算单元，其基于反映车辆行驶状况的因素来计算发动机需求扭矩，计算用于产生发动机需求扭矩所需的目标进气，并计算与目标进气相对应的目标进气/排气压力差值；输入单元，其接收进气歧管的当前进气压力和排气歧管的当前排气压力；比较确定单元，其将作为当前进气压力和当前排气压力之间的差值的当前进气/排气压力差值与目标进气/排气压力差值进行比较；以及输出单元，当目标进气/排气压力差值高于当前进气/排气压力差值时，控制涡轮增压器的转速以增大转速，并且当目标进气/排气压力差值等于或小于当前进气/排气压力差值时，控制涡轮增压器的转速以减小转速。输入单元可接收进气门关闭正时的进气压力作为当前进气压力，并接收排气门关闭正时的排气压力作为当前排气压力。根据本专利技术的另一方面，可确定进气门和排气门的气门正时，以便在第一循环和第二循环期间进行进气-压缩-膨胀-排气的循环，根据曲轴的旋转，在第一循环中，活塞从下止点移动到上止点，在第二循环中，活塞从上止点移动到下止点。控制器可在活塞从上止点(thetopdeadcenter)向下移动到下止点的过程中控制排气门打开，并当活塞靠近下止点时，在排气压力等于或小于参考值时控制排气门关闭。此外，控制器可控制进气门打开，并在活塞经过下止点后关闭。根据本专利技术的另一方面，二冲程发动机可进一步包括：可变气门装置，其控制进气门和排气门的气门正时。此外，控制器可确定发动机是否爆震，并且控制器控制可变气门装置的操作，使得可变气门装置可控制进气门的关闭正时。根据本专利技术的另一方面，二冲程发动机可进一步包括：机动化装置，其包括电动机、发电机和逆变器，以便与发动机的驱动力一起产生电驱动力。根据本专利技术的另一方面，进气门和排气门可设置在气缸的上部，并可由凸轮控制。一种用于控制本专利技术的具有气门系统的二冲程发动机的方法可配置为使得控制器利用进气压力和排气压力之间的差来控制涡轮增压器的操作，以使得当前进气达到目标进气。该方法可进一步包括以下步骤：根据反映车辆行驶状态的因素计算发动机需求扭矩；在当前发动机扭矩小于发动机需求扭矩时，计算产生发动机需求扭矩所需的目标进气；计算与目标进气相对应的目标进气/排气压力差值；通过接收进气歧管的当前进气压力和排气歧管的当前排气压力来计算当前进气/排气压力差值；以及当目标进气/排气压力差值高于当前进气/排气压力差值时，控制涡轮增压器的转速以增大转速，而当目标进气/排气压力差值等于或小于当前进气/排气压力差值时，控制涡轮增压器的转速以降低转速。如上所述，本专利技术的二冲程发动机在曲轴旋转一次期间执行一次爆炸循环，因此与相同输出的四冲程发动机相比，发动机的空气排量减小，并且可减小发动机的尺寸和重量。此外，与四冲程发动机中的循环次数相比，由于二冲程发动机中的循环次数减少，因此二冲程发动机的摩擦、排气和冷却损失减小，从而提高了燃料效率。此外，由于使用了传统的四冲程发动机来实现二冲程发动机，因此不需要为二冲程发动机单独设置生产线，从而降低了产品成本。此外，当将二冲程发动机应用于混合动力车辆时，由于随着发动机体积的减小，可增加机动化装置(电动机-逆变器-发电机)的体积，因此可提高混合动力车辆的效率。通过将当前进气/排气压力差值与目标进气/排气压力差值进行比较以改变涡轮增压器的转速，可根据发动机所需的发动机负荷控制流入气缸的进气，以具有稳定的燃烧性能。通过本文提供的说明，其它适用领域将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例仅用于示例目的，并不用于限制本专利技术的范围。附图说明为了可以很好地理解本专利技术，现在将参考附图并通过示例的方式描述本专利技术的各种形式，其中：图1是示出根据本专利技术的形式的二冲程发动机的示例的视图；图2是示出根据本专利技术的形式的安装有涡轮增压器的二冲程发动机的结构，并示出测量进气压力和排气压力的部分的视图；图3是示出根据本专利技术的形式的二冲程发动机的气门正时的示例的视图；图4是根据本专利技术的形式的二冲程发动机的P-V图；图5是示出根据本专利技术的形式的根据发动机操作条件来控制涡轮增压器的控制器的系统的框图；图6是示出根据本专利技术的形式的根据二冲程发动机操作条件来控制涡轮增压器的控制过程的流程图；图7是示出根据本专利技术的形式的二冲程发动机中的涡轮增压器的控制状态，并示出根据气门正时的气门升程和燃烧器的压力的曲线图；以及图8是示出可应用根据本专利技术形式的二冲程发动机的混合动力系统的框图。本文描述的附图仅出于说明的目的，而非旨在以任何方式限制本专利技术的范围。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，而非旨在限制本专利技术、应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。参照图1和图2，适用于本专利技术的发动机具有如下结构。发动机系统配置为使得曲轴1安装到曲轴链轮3上，凸轮轴5安装到凸轮链轮7上，并且正时带或链条依次放置在曲轴链轮3和凸轮链轮7上，以使得凸轮轴5随着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有气门系统的二冲程发动机，所述二冲程发动机包括：/n凸轮轴，其与曲轴一起旋转；/n气门系统，其配置为根据所述凸轮轴的旋转来打开或关闭进气门和排气门；/n涡轮增压器，其压缩空气并将压缩的空气供应到气缸中；以及/n控制器，其使用进气压力和排气压力之间的差来控制所述涡轮增压器的操作，以使得当前进气达到目标进气，/n其中，在所述曲轴旋转一次期间，所述进气门和所述排气门分别打开和关闭一次。/n

【技术特征摘要】
20190411 KR 10-2019-00427041.一种具有气门系统的二冲程发动机，所述二冲程发动机包括：
凸轮轴，其与曲轴一起旋转；
气门系统，其配置为根据所述凸轮轴的旋转来打开或关闭进气门和排气门；
涡轮增压器，其压缩空气并将压缩的空气供应到气缸中；以及
控制器，其使用进气压力和排气压力之间的差来控制所述涡轮增压器的操作，以使得当前进气达到目标进气，
其中，在所述曲轴旋转一次期间，所述进气门和所述排气门分别打开和关闭一次。


2.如权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述曲轴和所述凸轮轴以1比1的旋转比旋转。


3.如权利要求2所述的二冲程发动机，其特征在于，安装到所述曲轴的曲柄链轮的轮齿和安装到所述凸轮轴的凸轮链轮的轮齿形成为具有彼此对应的尺寸和形状。


4.如权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述曲轴和所述凸轮轴以2比1的旋转比旋转，并且设置在所述凸轮轴上的凸轮设置有两个对称布置的凸轮凸角。


5.如权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，所述控制器包括：
计算单元，其基于反映车辆行驶状况的因素来计算发动机需求扭矩，在当前发动机扭矩小于所述发动机需求扭矩时，计算产生所述发动机需求扭矩所需的所述目标进气，并计算与所述目标进气相对应的目标进气/排气压力差值；
输入单元，其接收进气歧管的当前进气压力和排气歧管的当前排气压力；
比较确定单元，其将作为当前进气压力和当前排气压力之间的差值的当前进气/排气压力差值与所述目标进气/排气压力差值进行比较；以及
输出单元，当所述目标进气/排气压力差值高于所述当前进气/排气压力差值时，控制所述涡轮增压器的转速以增大转速，并且当所述目标进气/排气压力差值等于或小于所述当前进气/排气压力差值时，控制所述涡轮增压器的转速以减小转速。


6.如权利要求5所述的二冲程发动机，其特征在于，所述输入单元接收进气门关闭正时的进气压力作为所述当前进气压力，并接收排气门关闭正时的排气压力作为所述当前排气压力。


7.如权利要求1所述的二冲程发动机，其特征在于，确定所述进气门和所述排气门的气门正时，以便在第一循环和...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔命植，徐仁起，金宇泰，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR