一种发动机控制系统及发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机控制技术领域，尤其涉及一种发动机控制系统及发动机。


背景技术：

2.在电喷发动机工作过程中，通常需要通过各种传感器检测排气系统中的氧含量、进气系统中的气压等参数，然后将检测到的氧含量、进气压力等参数发送给发动机ecu，ecu根据接收到的相关参数信息对喷油器等部件的工作参数进行调整，从而对发动机的工作参数进行动态调整，使发动机在尾气排放、动力性和经济性各方面尽可能地工作在最佳状态。
3.但是，现有的电喷发动机通常只安装有一组检测进排气系统中的排气氧含量、进气气压等参数的传感器，对于多缸发动机，各个缸的工作参数会有差异，因此通过一组传感器检测到的相关参数对发动机各个缸的喷油器等部件的工作参数进行调整，会导致对各个缸的控制不够精准；且当传感器损坏时，则无法对进排气系统进行很好的监测，从而可能导致发动机无法正常工作。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种发动机控制系统及发动机，通过与发动机气缸一一对应设置的数据采集单元采集对应气缸的相关数据，能够对发动机每个气缸的工作参数进行更加精确的调整，同时能够有效避免因一组数据采集单元的失效而导致整个发动机无法正常工作。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供一种发动机控制系统，所述发动机包括至少两个气缸，所述发动机控制系统包括：
6.发动机控制单元和与所述气缸一一对应设置的至少两组数据采集单元，所述数据采集单元分别与所述发动机控制单元通信连接；其中，
7.所述数据采集单元，用于采集对应的所述气缸的单独的进气通道内的进气数据和/或对应的所述气缸的单独的排气通道内的排气数据，并将采集的数据发送至所述发动机控制单元；
8.所述发动机控制单元，用于接收所述数据采集单元发送的数据，并响应于所接收的数据来调整所述发动机的工作参数。
9.优选地，所述数据采集单元包括进气压力传感器和氧传感器，所述进气压力传感器和所述氧传感器分别与所述发动机控制单元通信连接，其中，
10.所述进气压力传感器，用于采集对应的所述气缸的单独的进气通道内的进气压力数据；
11.所述氧传感器，用于采集对应的所述气缸的单独的排气通道内的废气中的氧气含量数据。
12.优选地，所述进气压力传感器安装于对应的所述气缸的进气歧管中靠近所述气缸的进气门的位置；
13.所述氧传感器安装于对应的所述气缸的排气通道中靠近所述气缸的排气门的位置。
14.优选地，所述发动机控制系统还包括缸头温度传感器、进气温度传感器、大气压力传感器和转速传感器之一或任意组合，所述缸头温度传感器、进气温度传感器、大气压力传感器和转速传感器分别与所述发动机控制单元通信连接，其中，
15.所述缸头温度传感器，用于检测发动机的缸头温度信息，并将检测到的缸头温度信息转化为电信号发送至所述发动机控制单元；
16.所述进气温度传感器，用于检测发动机的进气通道中的进气温度信息，并将检测到的进气温度信息转化为电信号发送至所述发动机控制单元；
17.所述大气压力传感器，用于检测发动机的工作环境中的大气压力信息，并将检测到的大气压力信息转化为电信号发送至所述发动机控制单元；
18.所述转速传感器，用于检测发动机的转速信息，并将检测到的转速信息转化为电信号发送至所述发动机控制单元。
19.根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供一种发动机，所述发动机包括至少两个气缸，所述发动机安装有本实用新型的上述第一个方面所述的发动机控制系统。
20.优选地，所述发动机为四冲程双缸水平对置活塞发动机。
21.优选地，所述发动机的两个缸的排气通道分别独立设置。
22.由上述方案可知，本实用新型提供了一种发动机控制系统及发动机，能够通过与发动机气缸一一对应设置的数据采集单元采集对应气缸的进气数据和/或排气数据，对发动机每个气缸的工作参数进行更加精确的调整，同时当单个气缸对应的数据采集单元失效时，发动机控制单元可以将其他能够正常采集数据的数据采集单元的数据用于数据采集单元失效的气缸并对其工作参数进行调整，从而有效避免因一组数据采集单元的失效而导致整个发动机无法正常工作的情况，有效提高多缸电喷发动机的工作效率和适用范围。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
25.图1是本实用新型提供的一种优选实施方式中发动机控制系统的原理框架图；
26.图2是本实用新型提供的一种优选实施方式中四冲程双缸水平对置活塞发动机的立体结构示意图；
27.图3是图2中的四冲程双缸水平对置活塞发动机的剖视结构示意图；
28.图4是图2中的四冲程双缸水平对置活塞发动机的局部结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅
用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
30.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.如图1所示，本实施例提供了一种发动机控制系统，发动机包括至少两个气缸，该发动机控制系统包括发动机控制单元100和与气缸一一对应设置的至少两组数据采集单元200，数据采集单元200分别与发动机控制单元100通信连接；其中，数据采集单元200，用于采集对应的气缸的单独的进气通道内的进气数据和/或对应的气缸的单独的排气通道内的排气数据，并将采集的数据发送至发动机控制单元100；发动机控制单元100，用于接收数据采集单元200发送的数据，并响应于所接收的数据来调整发动机的工作参数。
36.由于现有的多缸电喷发动机通常只安装有一组检测进排气系统中的排气氧含量、进气气压等参数的传感器，即在节气门后进气歧管前的进气总管上安装进气压力传感器201检测所有气缸的进气压力，在排气总管上安装氧传感器202来检测素有气缸排出的燃料燃烧后的废气中的氧含量，并根据检测到的进气压力数据和氧含量数据对所有气缸的进气量、喷油器的燃料喷射量、喷油正时等发动机的关键工作参数进行控制。对于多缸发动机，由于各个缸的工作参数会有差异，因此通过一组传感器检测到的相关参数对发动机各个缸的喷油器等部件的工作参数进行调整，会导致对各个缸的控制不够精准；且当唯一的一组传感器损坏时，则无法对进排气系统进行很好的监测，从而可能导致发动机无法正常工作。
37.鉴于此，本实用新型提供的发动机控制系统，通过与发动机气缸一一对应设置的数据采集单元200采集对应气缸的进气数据和/或排气数据，即控制系统中，数据采集单元200的数量与发动机的气缸数量相同，发动机的每个气缸均分别对应一组数据采集单元
200，每个气缸对应的数据采集单元200只采集其对应气缸的进气数据和/或排气数据，且在正常情况下，单个数据采集单元200采集到的数据仅用于控制调整该气缸的工作参数，被调整的工作参数可以是气缸的进气量、喷油器的燃料喷射量、喷油正时等发动机的关键工作参数，对发动机每个气缸的工作参数进行更加精确的调整，从而实现单独调整发动机的各个气缸的空燃比，进而使得发动机在尾气排放、动力性和经济性各方面尽可能地工作在最佳状态。当单个气缸对应的数据采集单元200损坏失效时，发动机控制单元100可以将其他能够正常采集数据的数据采集单元200的数据用于数据采集单元200失效的气缸并对其工作参数进行调整，从而有效避免因一组数据采集单元200的失效而导致整个发动机无法正常工作的情况，有效提高多缸电喷发动机的工作效率和适用范围。
38.具体地，在本实施例中，进气数据至少包括进气压力，排气数据至少包括废气中的氧气含量。
39.具体地，在本实施例中，发动机控制单元100可以是发动机的ecu模块，通过发动机的ecu模块接收各数据采集单元200采集的数据，对发动机的工作参数进行调整。
40.在一个实施例中，数据采集单元200包括进气压力传感器201和氧传感器202，进气压力传感器201和氧传感器202分别与发动机控制单元100通信连接，其中，进气压力传感器201，用于采集对应的气缸的单独的进气通道内(即该进气通道仅给该气缸提供空气)的进气压力数据；氧传感器202，用于采集对应的气缸的单独的排气通道内(即该排气通道仅有该气缸产生的燃料燃烧废气通过)的废气中的氧气含量数据。通过进气压力传感器201和氧传感器202分别检测单个对应气缸的进排气系统中的关键数据(即进气压力数据和氧气含量数据)并发送给与传感器通信的发动机控制单元100，从而便于发动机控制单元100了解该气缸的进排气关键数据，以便根据检测到的数据对对应气缸的关键工作参数(如喷油器的燃料喷射量)进行调整，进而使该气缸内空气和可燃燃料之间的比例(即空燃比)达到最优，从而保证发动机在尾气排放、动力性和经济性各方面尽可能地工作在最佳状态。
41.在一个实施例中，进气压力传感器201安装于对应的气缸的进气歧管中靠近气缸的进气门的位置；氧传感器202安装于对应的气缸的排气通道中靠近气缸的排气门的位置。通过将进气压力传感器201安装在气缸的进气歧管中靠近气缸的进气门的位置，可以更准确地检测该气缸的进气压力，从而保证测得的进气压力数据能够更加精准，进而保证后续发动机工作参数调整的精确性；同样，通过将氧传感器202安装在气缸的排气通道中靠近气缸的排气门的位置，可以更准确地检测该气缸的排出的燃料燃烧产生的废气中的氧气含量，从而保证测得的氧气含量数据能够更加精准，进而保证后续发动机工作参数调整的精确性。
42.在一个实施例中，发动机控制系统还包括缸头温度传感器300、进气温度传感器400、大气压力传感器600和转速传感器500之一或任意组合，缸头温度传感器300、进气温度传感器400、大气压力传感器600和转速传感器500分别与发动机控制单元100通信连接，其中，缸头温度传感器300，用于检测发动机的缸头温度信息，并将检测到的缸头温度信息转化为电信号发送至发动机控制单元100；进气温度传感器400，用于检测发动机的进气通道中的进气温度信息，并将检测到的进气温度信息转化为电信号发送至发动机控制单元100；大气压力传感器600，用于检测发动机的工作环境中的大气压力信息，并将检测到的大气压力信息转化为电信号发送至发动机控制单元100；转速传感器500，用于检测发动机的转速
信息，并将检测到的转速信息转化为电信号发送至发动机控制单元100。分别通过缸头温度传感器300、进气温度传感器400、大气压力传感器600和转速传感器500检测发动机的缸头温度信息、进气通道中的进气温度信息、发动机工作环境中的大气压力信息和发动机的转速信息，使得发动机控制单元100能够根据这些信息进一步对发动机的喷油量等工作参数进行调整，从而进一步提高控制的精准性。具体地，在本实施例中，不同于数据采集单元200中各传感器的安装，缸头温度传感器300、进气温度传感器400、大气压力传感器600和转速传感器500均只有一组，发动机控制单元100基于一组缸头温度传感器300、进气温度传感器400、大气压力传感器600和转速传感器500检测到的数据，对整个发动机的各个气缸的工作参数进行进一步的微调，从而更好地实现发动机在尾气排放、动力性和经济性各方面尽可能地工作在最佳状态。
43.根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供一种发动机，该发动机包括至少两个气缸1，发动机安装有本实用新型的上述第一个方面的发动机控制系统。由于本实施例中的发动机安装有本实用新型的上述第一个方面所述的发动机控制系统，因此该发动机具有上述实施例中的发动机控制系统所具有的全部优点。
44.在一个实施例中，发动机为四冲程双缸水平对置活塞发动机，发动机的两个缸的排气通道10分别独立设置。
45.具体地，该四冲程双缸水平对置活塞发动机的结构如图2
‑
4所示，该发动机的两个气缸1水平对置设置，两个气缸1均设有独立的进气门2、排气门3、火花塞4以及喷油器5，两个气缸1内的活塞6分别通过连杆7活动连接于同一个曲轴8上以驱动曲轴8转动做功带动外接于曲轴8上的负载。该四冲程双缸水平对置活塞发动机的两个气缸1分别连接有独立的进气通道9和排气通道10，每个气缸1的进气通道9内分别设有一个进气压力传感器11检测该气缸1的进气压力，每个气缸1的排气通道10内分别设有一个氧传感器12检测该气缸1排出的废气中的氧气含量。这样，根据每个气缸1内各自进气压力传感器11和氧传感器12检测的数据能够更加精准地调整对应气缸1的喷油器5的燃料喷射量、火花塞4的点火正时等工作参数，保证发动机工作在最佳状态。当其中一个气缸1的进气压力传感器11和/或氧传感器12损坏，发动机控制单元(图中未示出，可以是发动机的ecu模块)可以将另一个气缸1的进气压力传感器11和/或氧传感器12检测到的数据调整损坏了进气压力传感器11和/或氧传感器12的那个气缸1的喷油器5、火花塞4等器件的工作参数，即将另一个气缸1的进气压力传感器11和/或氧传感器12检测到的数据同时调整两个气缸1的喷油器5、火花塞4等器件的工作参数，保证发动机继续正常工作。
46.该实施例中的四冲程双缸水平对置活塞发动机采用皮带驱动配气机构运行，具有重量轻、油耗低、噪音小、振动小、使用寿命长、排放好等优点，电喷系统可精确控制发动机各气缸1的喷油量多少，实现双闭环控制。该发动机适于航空使用，尤其适用于固定翼无人机动力系统。
47.本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当
理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。