一种空气控制方法与流程

1.本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种空气控制方法。


背景技术：

2.船用发动机一般采用压缩空气的方式进行起动。其中，小缸径的发动机会采用电动马达，带动固定在飞轮上的齿圈进行转动，从而起动柴油机；而大缸径的发动机由于马达功率不足，一般采用缸内起动，也即每缸设置一个缸盖起动阀，凸轮轴末端连接一个空气分配器，通过空气分配器将低压空气按照发火顺序依次通过相应缸盖起动阀送入气缸，以推动活塞运动完成起动。
3.大缸径的发动机增压器惯性较大，低速时响应慢，需要补气措施，以保证补气速度。经发明人研究发现，目前发动机只能实现缸内起动进气控制，无法在运行过程中对缸内补气进行控制。


技术实现要素：

4.对此，本技术提供一种空气控制方法，以解决相关方案只能控制发动机缸内进气，无法在运行过程中控制发动机缸内补气的问题。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.本技术第一方面公开了一种空气控制方法，应用于发动机系统中的控制器，所述发动机系统中的空气分配器分别通过起动进气支路和补气进气支路连接至主气道；所述起动进气支路包括起动减压阀和起动电磁阀；所述补气进气支路包括：补气减压阀和补气电磁阀；所述方法包括：
7.分别确定出发动机是否满足起动条件或缸内补气条件；
8.若所述发动机满足所述起动条件，则控制所述起动电磁阀打开；
9.若所述发动机满足所述缸内补气条件，则控制所述补气电磁阀打开。
10.可选地，上述的空气控制方法中，在控制所述起动电磁阀打开之后，还包括：
11.按照预设起动进气相位，控制所述发动机系统中目标缸盖空气阀打开，以使所述空气分配器通过所述目标缸盖空气阀为气缸送气。
12.可选地，上述的空气控制方法中，所述预设起动进气相位为预设做功冲程时段。
13.可选地，上述的空气控制方法中，在控制所述补气电磁阀打开之后，还包括：
14.按照预设补气相位，控制所述发动机中的目标缸盖空气阀打开，以使所述空气分配器通过所述目标缸盖空气阀为气缸送气。
15.可选地，上述的空气控制方法中，所述预设补气相位为预设进气冲程时段。
16.可选地，上述的空气控制方法中，所述起动进气支路还包括：起动压力测试阀，用于测试所述起动减压阀输出的空气压力，所述方法在控制所述起动电磁阀打开之前，还包括：
17.获取所述起动压力测试阀测得的进气空气压力值；
18.判断所述进气空气压力值是否满足预设进气压力要求；
19.若判断出所述进气空气压力值未满足所述预设进气压力要求，则发出告警，所述告警用于提示用户起动气压异常；
20.若判断出所述进气空气压力值满足所述预设进气压力要求，则执行所述控制所述起动电磁阀打开的步骤。
21.可选地，上述的空气控制方法中，所述补气进气支路还包括：补气压力测试阀，用于测试所述补气减压阀输出的空气压力；所述方法在控制所述补气电磁阀打开之前，还包括：
22.获取所述补气压力测试阀测得的补气空气压力值；
23.判断所述补气空气压力值是否满足预设补气压力要求；
24.若判断出所述补气空气压力值未满足所述预设补气压力要求，则发出告警，所述告警用于提示用户补气气压异常；
25.若判断出所述补气空气压力值满足所述预设补气压力要求，则执行控制所述补气电磁阀打开的步骤。
26.可选地，上述的空气控制方法中，在控制所述起动电磁阀打开之后，还包括：
27.判断所述发动机的转速是否达到预设发火转速；
28.若判断出所述发动机的转速达到所述预设发火转速，则判定所述发动机成功起动；
29.若判断出所述发动机的转速未达到所述预设发火转速，则发出告警，所述告警用于提示用户发动机起动异常。
30.可选地，上述的空气控制方法中，所述发动机满足所述起动条件包括：所述发动机由静止状态向起动状态切换，且所述主气道的气压大于预设进气气压值。
31.可选地，上述的空气控制方法中，所述发动机满足所述缸内补气条件包括：处于运行状态下的所述发动机的负荷突增，且所述主气道的气压大于预设补气气压值。
32.基于上述本发明提供的空气控制方法，应用于发动机系统中的控制器，该发动机系统中的空气分配器分别通过起动进气支路和补气进气支路连接至主气道；起动进气支路包括起动减压阀和起动电磁阀；补气进气支路包括补气减压阀和补气电磁阀，该方法在分别确定出发动机是否满足起动条件或缸内补气条件之后，若满足起动条件，则控制起动电磁阀打开；若满足缸内补气条件，则控制补气电磁阀打开，利用发动机缸内起动进气和补气不同且互补交叉的特点，通过设置控制程序和增加可控电磁阀，同时实现起动补气和缸内补气功能，解决了相关方案只能控制发动机缸内进气，无法在运行过程中控制发动机缸内补气的问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
34.图1为本技术实施例提供的一种发动机系统的局部结构图；
35.图2为本技术实施例提供的一种空气控制方法的流程图；
36.图3为本技术实施例提供的一种起动-补气相位示意图；
37.图4至图7为本技术实施例提供的四种空气控制方法的流程图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.本技术提供一种空气控制方法，以解决相关方案只能控制发动机缸内进气，无法在运行过程中控制发动机缸内补气的问题。
40.该空气控制方法可以应用于发动机系统中的控制器，如图1所示，该发动机系统中的空气分配器可分别通过起动进气支路和补气进气支路连接至主气道(图中的高压压缩空气气道)。起动进气支路可以包括起动减压阀(图中的减压阀1)和起动电磁阀，主气道内的高压空气通过起动减压阀减压之后，可通过起动电磁阀进入空气分配器。补气进气支路可以包括补气减压阀(图中的减压阀2)和补气电磁阀，主气道内的高压空气通过补气减压阀减压之后，可通过补气电磁阀进入空气分配器。
41.需要说明的是，发动系统中的控制器可以是ecu(electronic control unit，电子控制单元)，也可以是其他具有系统控制功能的器件，本技术对其不作具体限定，只要能实现如下实施例提供的控制方法的器件，均在本技术的保护范围内。
42.请参见图2，该空气控制方法可以包括如下步骤：
43.s100、分别确定出发动机是否满足起动条件或缸内补气条件。
44.实际应用中，发动机满足起动条件可以是：发动机由静止状态向起动状态切换，且主气道的气压大于预设进气气压值。其中，预设进气气压值的具体取值可视发动机具体选型和用户需求确定，例如，若发动机为大型船用发动机，则该预设进气气压值可以为30bar、25bar、20bar等等。
45.需要说明的是，设置主气道的气压大于预设进气压力值的目的在于使得主气道气压同时兼有紧急停车功能，避免主气道气压不足导致紧急情况无法停车情况的出现。当然，主气道的气压大于预设进气气压值也可以在移动程度上排除压力低，造成无法起动的故障。
46.实际应用中，发动机满足缸内补气条件可以是：处于运行状态下的发动机的负荷突增，且主气道的气压大于预设补气气压值。
47.需要说明的是，发动机负荷突增可以是：发动机的负荷在单位时间内的上升率超过预设值。其中，预设值的具体取值可视具体应用环境和用户需求确定，本技术不作具体限定，均在本技术的保护范围内。
48.假设发动机为船用发动机，则在其起动后合排的时候以及控制系统判定发动机的负载在一定时间内突然增加的时候，此时增压器反应迟滞，进气量不足，造成动力不足且冒黑烟，可视为满足缸内补气条件。
49.需要说明的是，起动条件原理类似，预设补气气压值的具体取值也可以根据发动
机的具体选型和用户需求确定。若假设发动机为大型船用发动机，则可以将预设补气气压值设置为20bar，当然，并不仅限于此，还可以根据具体应用环境和用户需求确定，均属于本技术的保护范围。
50.还需要说明的是，设置主气道的气压大于预设补气气压值的目的在于使得主气道气压同时兼有紧急停车功能，避免主气道气压不足导致紧急情况无法停车情况的出现。当然，主气道的气压大于预设补气气压值也可以在移动程度上排除压力低，造成无法补气的故障。
51.s102、若发动机满足起动条件，则控制起动电磁阀打开。
52.实际应用中，若发动机满足起动条件，则说明发动机的主气道的气压大于预设进气气压值，可以控制起动电磁阀打开，将经过起动减压器减压后的空气送入空气分配器中。
53.实际应用中，在控制起动电磁阀打开之后，该方法还可以包括步骤s200：
54.s200、按照预设起动进气相位，控制发动机系统中的目标缸盖空气阀打开，以使空气分配器通过目标缸盖空气阀为气缸送气。
55.需要说明的是，在缸内进气和缸内补气过程中，空气进入气缸顺序可按照发火顺序，但是空气进入气缸的相位不同。该预设进气相位可以是预设做功冲程时段。具体的，可如图3所示，为了保证较好的进气效果，该起动相位可以设置在做功冲程中。
56.结合图1，当发动机系统发出起动信号时，起动电磁阀打开，低压空气推动主起动阀打开，高压控制进入主气道中；同时，经起动减压阀减压的低压空气(一般为6-10bar)进入空气分配器中，空气分配器按照发火顺序和起动相位依次将空气分配器中的空气通入相应的缸盖空气阀中，主气道的高压空气按照缸盖空气阀打开顺序和时间依次进入气缸中，推动活塞运动，完成发动机的起动。
57.s104、若发动机满足缸内补气条件，则控制补气电磁阀打开。
58.实际应用中，若发动机满足缸内补气条件，则说明发动机的主气道的气压大于预设补气气压值，可以控制补气电磁阀打开，将经过补气减压阀减压后的空气送入空气分配器中。
59.实际应用中，在控制补气电磁阀打开之后，该方法还可以包括步骤s300：
60.s300、按照预设补气相位，控制发动机中的目标缸盖空气阀打开，以使空气分配器通过目标缸盖空气阀为气缸送气。
61.需要说明的是，在缸内进气和缸内补气过程中，空气进入气缸顺序可按照发火顺序，但是空气进入气缸的相位不同。该预设补气相位可以是预设进气冲程时段。
62.具体的，可如图3所示，为了保证较好的补气效果，该补气相位可以设置在进气冲程中(下止点前，排气门关闭后)，关闭位置可以设置在压缩冲程开始段(下止点后，进气门关闭前)。此时排气门刚关闭，缸内新鲜空气少，气压低，有利于补气阀开启，补气进入气缸中；在压缩冲程中后段，缸内空气压缩，气压大，如果此时补气阀继续开启，会造成空气倒灌。
63.结合图1，当发动机满足补气条件时，补气电磁阀打开，经过补气减压阀减压后的低压空气(一般为3-4bar)进入空气分配器内，缸盖空气阀部分打开，完成补气。
64.基于上述原理，本实施例提供的空气控制方法，可应用于发动机系统中的控制器，该发动机系统中的空气分配器分别通过起动进气支路和补气进气支路连接至主气道；起动
进气支路包括起动减压阀和起动电磁阀；补气进气支路包括补气减压阀和补气电磁阀，该方法在分别确定出发动机是否满足起动条件或缸内补气条件之后，若满足起动条件，则控制起动电磁阀打开；若满足缸内补气条件，则控制补气电磁阀打开，利用发动机缸内起动进气和补气不同且互补交叉的特点，通过设置控制程序和增加可控电磁阀，同时实现起动补气和缸内补气功能，解决了相关方案只能控制发动机缸内进气，无法在运行过程中控制发动机缸内补气的问题。
65.此外，仅通过在发动机系统中设置相应的进气支路即可实现缸内起动进气和补气，减少了零件个数，降低了发动机系统的设计和装配的工作量，实现了使用一套系统即可同时实现起动进气和缸内补气功能，集成度更高。并且，缸内起动进气和补气均是将控制直接喷入气缸，起动进气和补气更改迅速，提高了发动机的起动性能和突加负荷响应性能。
66.可选地，在本技术提供的另一实施例中，如图1所示，该起动进气支路还包括：起动压力测试阀(图中的压力测试阀1)，用于测试起动压力减压阀输出的空气压力，该空气控制方法在执行步骤s102中控制起动电磁阀打开之前，请参见图4，还可以包括步骤s400至s404。
67.s400、获取起动压力测试阀测得的进气空气压力值。
68.s402、判断进气空气压力值是否满足预设进气压力要求。
69.实际应用中，预设进气压力要求可视具体应用环境和用户需求确定。例如，当发动机为大型船用发动机时，起动压力减压阀需要将空气压力降低至6-10bar之间。
70.若判断出进气空气压力值未满足预设进气压力要求，则执行步骤s404。若判断出进气空气压力值满足预设进气压力要求，则执行控制起动电磁阀打开的步骤，也即执行步骤s102。
71.s404、发出告警，告警用于提示用户起动气压异常。
72.需要说明的是，当判断出进气空气压力值未满足预设进气压力要求时，可以说明起动气压出现异常，需发出告警信号，以提示用户。
73.可选地，在本技术提供的另一实施例中，如图1所示，该补气进气支路还包括：补气压力测试阀(图中的压力测试阀2)，用于测试补气压力减压阀输出的空气压力，该空气控制方法在执行步骤s104中控制补气电磁阀打开之前，请参见图5，还可以包括步骤s500至s504。
74.s500、获取补气压力测试阀测得的补气空气压力值。
75.s502、判断补气空气压力值是否满足预设补气压力要求。
76.实际应用中，预设补气气压要求也可视具体应用环境和用户需求确定。例如，当发动机为大型船用发动机时，补气压力减压阀需要将空气压力降低至3-4bar之间。
77.若判断出补气空气压力值未满足预设补气压力要求，则执行步骤s504；若判断出补气空气压力值满足预设补气压力要求，则执行控制补气电磁阀打开的步骤，也即执行步骤s104。
78.s504、发出告警，告警用于提示用户补气气压异常；
79.需要说明的是，当判断出补气空气压力值未满足预设补气压力要求，可以说明补气气压出现异常，需发出告警信号，以提示用户。
80.可选地，在本技术提供的另一实施例中，在执行步骤s102中控制起动电磁阀打开
之后，请参见图6，还可以包括步骤s600至s604：
81.s600、判断发动机的转速是否达到预设发火转速。
82.实际应用中，预设发火转速可视具体应用环境和用户需求确定，不同发动机对应预设发火转速不同，本技术对其不作具体限定，均属于本技术的保护范围。
83.若判断出发动机的转速达到预设发火转速，则执行步骤s602；若判断出发动机的转速未达到预设发火转速，则执行步骤s604。
84.s602、判定发动机成功起动。
85.实际应用中，若判断出发动机的转速达到预设发火转速，可以说明发动机起动成功。发动机起动成功之后，可以关闭起动电磁阀及主起动阀，主气路停气，缸盖空气阀关闭。
86.s604、发出告警，告警用于提示用户发动机起动异常。
87.实际应用中，若判断出发动机的转速未达到预设发火转速，可以说明发动机起动异常，需发出告警信息，以提示用户。
88.基于上述实施例提供的空气控制方法，结合图7，本发明的起动进气具体有如下实施过程：
89.1：当摁下发动机起动控件之后，首先判断是否起动发动机；若判断出起动发动机，则执行步骤2。
90.2：判断主气路气压是否满足要求；若判断出主气路气压满足要求则执行步骤3；若判断出主气路气压不满足要求则报警“主气路气压异常”。
91.3：判断起动气压是否满足要求；若判断出起动气压满足要求，则执行步骤4；若判断出起动气压不满足要求，则报警“起动气压异常”。
92.4：起动电磁阀打开。
93.5：发动机是否达到发火转速；若判断出发动机达到发火转速，则发动机起动成功；若判断出发动机未达到发火转速，则报警“发动机起动异常”。
94.本发明的缸内补气具体有如下实施过程：
95.a：判断是否达到补气条件；若判断出达到补气条件，则执行步骤b；若判断出未达到补气条件，则视为发动机补气功能尚未开启。
96.b：补气气压是否满足要求；若判断出补气气压满足要求，则执行步骤c；若判断出补气气压不满足要求，则报警“补气气压异常”。
97.c：补气电磁阀开启。
98.本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
99.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和
软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
100.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
101.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。