二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法及其系统。该控制方法的步骤为：获取二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据；将采集的二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据进行故障诊断，运行复合喷射模式，确认二冲程航空活塞发动机工作工况以及适合当前工况的缸内直喷和进气道喷射喷油比例，并根据缸内直喷和进气道喷射喷油比例计算出两种喷油方式实际喷油脉宽，输出燃油喷射驱动信号，完成喷射控制；运行故障复合喷射模式，上传故障信息，切换至备用执行器模式，完成喷射控制。本发明专利技术控制方法能够实现二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射系统中缸内直喷与进气道喷射独立工作，两种燃油喷射方式互为冗余备份，保证发动机系统安全。保证发动机系统安全。保证发动机系统安全。

【技术实现步骤摘要】
二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法及其系统


[0001]本专利技术涉及一种二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法及其系统。

技术介绍

[0002]目前，二冲程航空活塞发动机具有较高的升功率，在中低空无人机等航空飞行器上有着非常广泛的应用。其中燃油喷射系统负责活塞发动机工作过程中的供油，是发动机中最重要的系统之一。在现有技术中，二冲程航空活塞发动机燃油喷射技术主要包括进气道喷射和缸内直喷两种。这两种燃油喷射技术均存在一定的优势和弊端。
[0003]进气道喷射技术状态下，燃油喷射到进气道内，随进气进入曲轴箱，在曲轴箱内混合形成均质混合气，之后进入缸内燃烧。由于二冲程发动机换气过程存在进气口与排气口同时打开的扫气窗口期，在进气道喷射技术状态下，发动机喷油中20％左右燃油随扫气直接进入排气，并未参与缸内燃烧做功。因此，采用进气道喷射技术状态的二冲程航空活塞发动机具有油耗较高的问题。缸内直喷技术状态下，燃油直接喷射到燃烧室内参与燃烧，减少了扫气过程油耗损失。因此，采用缸内直喷技术的二冲程发动机油耗性能较为优异。但是，由于二冲程发动机压缩过程较短，在高转速、高负荷的工况下，喷入缸内的燃油与进气混合不充分，发动机出现容易出现燃烧不稳定情况，影响发动机功率输出。为解决二冲程航空活塞发动机在进气道喷射状态下的油耗问题和在直喷工作状态下大功率输出不稳定问题。

技术实现思路

[0004][0005]本专利技术公开了一种二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法及系统，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法，该控制方法具体包括以下步骤：
[0007]S1)获取二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据；
[0008]S2)将采集的二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据进行故障诊断，如果存在故障则执行S4，如果不存在故障执行S3)；
[0009]S3)运行复合喷射模式，确认二冲程航空活塞发动机工作工况以及适合当前工况的缸内直喷和进气道喷射喷油比例，并根据缸内直喷和进气道喷射喷油比例计算出两种喷油方式实际喷油脉宽，输出燃油喷射驱动信号，完成喷射控制；
[0010]S4)运行故障复合喷射模式，上传故障信息，切换至备用执行器模式，完成喷射控制。
[0011]进一步，所述状态数据包括：发动机转速、节气门开度、空燃比、直喷喷油压力、进气道喷油压力和增压压力。
[0012]进一步，所述S2)的具体步骤为：
[0013]S2.1)若采集状态信息值超过传感器正常采集限值，判断传感器故障，将相应传感
器故障信号上传至上位机，并将故障传感器采集信号值设置为该信号预设值；
[0014]S2.2)通过执行器系统故障诊断算法诊断执行器，若执行器故障，则执行S4)，若执行器状态正常，则执行S3)。
[0015]进一步，所述S3)的具体步骤为：
[0016]S3.1)进入运行复合喷射模式，根据采集的发动机转速与节气门开度进行判断发动机当前的工作工况；
[0017]S3.2)根据发动机当前的工作工况，选择适合当前工作工况缸内直喷和进气道喷射喷油比例；
[0018]S3.3)根据缸内直喷和进气道喷射喷油比例，计算得到燃油复合喷射比例，进而得到进气道喷油基础脉宽；
[0019]根据缸内直喷、进气道喷射喷油比例和发动机转速，计算得到目标空燃比，进而得到直喷喷油基础脉宽；
[0020]S3.4)根据进气道喷油基础脉宽和直喷喷油基础脉宽，计算得到实际进气道喷油脉宽和直喷喷油脉宽。
[0021]进一步，所述S3.1)中的工况判断条件具体为：
[0022]当采集的发动机转速小于发动机转速巡航档阈值或节气门开度小于节气门开度巡航档阈值时，发动机位于巡航档工况；
[0023]当采集的发动机转速大于发动机转速大车档阈值并且节气门开度大于节气门开度大车档阈值，发动机位于大车档工况；
[0024]在巡航档与大车档之间为过渡状态工况。
[0025]进一步，所述S3.3)的具体步骤为：
[0026]S3.31)根据节气门开度和发动机转速查表计算进气道喷油基础脉宽；
[0027]S3.2)再根据发动机转速与节气门开度查表计算得到直喷基础脉宽闭环控制前馈值，
[0028]S3.3)根据目标空燃比与实际采集空燃比差值，通过PID算法，得到直喷喷油脉宽修正量，最终结合直喷喷油脉宽前馈值与修正量，得到缸内直喷的喷油基础脉宽。
[0029]进一步，所述S3.3)中还包括如下步骤具体为：
[0030]S3.331)若转速或增压压力波动幅值大于相应阈值，判定发动机处于动态工作工况；若转速或增压压力波动幅值大于相应阈值，判定发动机处于稳态工况；
[0031]S3.332)根据转速与增压压力波动方向与波动值计算发动机动态修正系数值，其中转速和增压压力波动为正向时，动态修正系数值大于1，转速和增压压力波动为负向时，动态修正系数值小于1。
[0032]进一步，所述S3.4)的具体步骤为：
[0033]S3.41)先以进气道喷油基础脉宽与进气道喷油比例相乘，直喷喷油基础脉宽与直喷喷油比例相乘或以进气道喷油基础脉宽与进气道喷射比例相乘，得到实际进气道喷油脉宽；
[0034]S3.42)再以直喷基础脉宽与直喷喷射比例和发动机动态修正系数相乘，得到实际直喷喷油脉宽。
[0035]S3.43)按照得到进气道喷油脉宽和实际直喷喷油脉宽生成控制指令，完成控制。
[0036]本专利技术的另一目的是提供有一种实现上述控制方法的二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制系统，该控制系统包括：
[0037]数据采集单元，用于实时采集发动机及燃油系统状态数据；
[0038]发动机控制单元，用于根据发动机实时工作的状态数据判断发动机所处工况和燃油复合喷射系统工作状态，通过分析发动机工作工况，确定适合当前工况的缸内直喷与进气道喷射喷油比例，计算出两种喷油方式实际喷油脉宽，并输出燃油喷射驱动信号；
[0039]执行单元：用于接收发动机控制单元的驱动信号，并在其控制下实现缸内直喷喷油与进气道喷射喷油的结合。
[0040]本专利技术相比现有技术具有如下优点：
[0041]1.本专利技术中的控制方法结合航空活塞发动机燃油复合喷射系统能够满足发动机不同工况的性能需求，可实现巡航工况的低油耗性能和大车工况的高功率输出；
[0042]2.本专利技术中的控制方法可改善发动机的瞬态响应能力，提升发动机的动力性能；
[0043]3.本专利技术中的控制方法可精确控制缸内直喷与进气道喷射燃油比例，有效控制缸内燃烧过程，提高发动机工作稳定性，并降低发动机油耗；
[0044]4.本专利技术中的控制方法可实现二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射系统中缸内直喷与进气道喷射独立工作，两种燃油喷射方式互为冗余备份，保证发动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二冲程航空活塞发动机燃油复合喷射控制方法，其特征在于，所述控制方法具体包括以下步骤：S1)获取二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据；S2)将根据采集的二冲程航空活塞发动机实时工作的状态数据进行故障诊断，如果存在故障则执行S4)，如果不存在故障执行S3)；S3)运行复合喷射模式，确认二冲程航空活塞发动机工作工况以及适合当前工况的缸内直喷和进气道喷射喷油比例，并根据缸内直喷和进气道喷射喷油比例计算出两种喷油方式实际喷油脉宽，输出燃油喷射驱动信号，完成喷射控制；S4)运行故障复合喷射模式，上传故障信息，并切换至备用执行器模式，完成喷射控制。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述状态数据包括：发动机转速、节气门开度、空燃比、直喷喷油压力、进气道喷油压力和增压压力。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述S2)的具体步骤为：S2.1)若采集状态信息值超过传感器正常采集限值，判断传感器故障，将相应传感器故障信号上传至上位机，并将故障传感器采集信号值设置为该信号预设值；S2.2)通过空燃比、直喷喷油压力、进气道喷油压力值处于执行器正常传感器采集范围内，如果是，则执行器正常；否则执行器故障。4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述S3)的具体步骤为：S3.1)进入运行复合喷射模式，根据采集的发动机转速和节气门开度对发动机的工作工况进行判断，确认发动机当前的工作工况；S3.2)根据发动机当前的工作工况，选择适合当前工作工况的缸内直喷和进气道喷射喷油比例；S3.3)根据缸内直喷和进气道喷射喷油比例，计算得到燃油复合喷射比例，进而得到进气道喷油基础脉宽；同时根据缸内直喷、进气道喷射喷油比例和发动机转速，计算得到目标空燃比，进而得到直喷喷油基础脉宽；S3.4)根据进气道喷油基础脉宽和直喷喷油基础脉宽，计算得到实际进气道喷油脉宽和直喷喷油脉宽。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述S3.1)中的发动机转速和节气门开度的判断具体为：当采集的发动机转速小于发动机转速巡航档阈值并且节气门开度小于节气门开度巡航档阈值时，则发动机位于巡航档工况；当采集的发动机转速大于发动机转速大车档阈值并且节气门开度大于节气门开度大车档阈值，则发动机位于大车档工况；当采集的发动机转速大于发动机转速巡航档阈值并且节气门开度大于节气门开度巡航档阈值时，且采集的发动机转速小于发动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永胜，张禄兴，廉静，高自强，姜楠，梅杰，
申请(专利权)人：航天时代飞鸿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：