[发明专利]一种多缸空气动力发动机总成的停缸控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机控制策略，具体而言，涉及一种以压缩空气作为动力的V型多缸空气动力发动机总成的停缸控制方法。

背景技术

发动机被广泛应用于各行各业中，在现代交通运输工具比如汽车、轮船等中，一般采用以燃油作为动力源的活塞式内燃发动机。这种采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得，石油资源的日益紧缺使得燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制。因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源，或者尽可能地减少燃油消耗、降低排放成为发动机发展中急需解决的问题，以压缩空气作为动力源的空气动力发动机正好满足了这种要求。

最早研究压缩空气动力发动机的为法国MDI公司的设计师Guy Negre，他于2002年推出了第一款纯空气动力的经济型家用桥车。关于压缩空气发动机的研究可见FR2731472A1、US6311486B1、US20070101712A1等。

FR2731472A1公开了一种可在燃料供应和压缩空气供应两种模式下工作的发动机，在高速公路上采用普通燃料如汽油或柴油，在低速特别是市区和市郊，将压缩空气(或其他任何非污染的压缩气体)注入燃烧室。这种发动机虽然部分地降低了燃料消耗，由于仍然采用了燃油工作模式，排放问题依然未能解决。

为了进一步减轻污染，US6311486B1公开了一种纯空气动力发动机，这种类型的发动机采用了三个独立的室：吸气-压缩室、膨胀排气室和恒定容积燃烧室，并且吸气-压缩室通过阀连接到恒定容积燃烧室，恒定容积燃烧室通过阀连接到膨胀排气室。这种发动机的问题之一是压缩气体从吸气-压缩室到膨胀排气室经历的时间较长，获得驱动活塞做功的动力源气体时间较长，同时，从膨胀排气室排出的高压气体未能得到使用，这就限制了这类发动机的工作效率及单次充气持续工作时间。

国内对压缩空气发动机的研究起步较晚，目前的研究多属于理论探讨和概念设计阶段，均未能解决压缩空气的排放(通常具有较高的压力，比如30bar左右)以及高压压缩空气的控制和分配问题，离压缩空气发动机的产品化过程还有很长的路要走。

本申请的申请人在其专利文献CN101413403 A(其同族国际申请为WO2010051668 A1)中公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动机总成，该发动机包括储气罐、空气分配器、发动机本体、联动器、离合器、自动变速器、差速器以及置于排气室内的叶轮发电机。这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了“零排放”，并且重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是基于传统的四冲程发动机，曲轴每旋转720度，活塞做功一次。而作为动力源的高压空气可以在进入气缸内时即可推动活塞做功，而后排放，即压缩空气发动机的冲程实际为进气-膨胀冲程和排放冲程。显然，专利文献CN101413403 A所公开的这种四冲程压缩空气发动机大大浪费了有效的做功冲程，限制了发动机的效率。并且这种发动机的尾气未能很好地循环利用起来，需要足够大的储气罐储备高压空气才能工作足够长的时间。

基于专利申请CN101413403 A所存在的问题，本申请的申请人在其申请号为201110331809.9 的中国申请中公开了一种具有尾气回收回路的压缩空气发动机总成 ，该发动机包括气缸、缸盖系统、进气管路、排气管路、活塞、连杆、曲轴、排气凸轮轴、进气凸轮轴、前齿轮箱系统和后齿轮箱。这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了“零排放”，并且循环利用废气进行做功，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是直列多缸发动机，控制器中的每个控制器气门孔中只安装一个控制器气门，在发动机总体长度一定的情况下，限制了气缸的缸数，因而限制了发动机的总输出功率。显然，201110331809.9 号申请所公开的这种直列多缸空气动力发动机总输出功率不高，发动机的构型仍然值得探索。

在本申请的申请人已经提交的“一种V型多缸空气动力发动机”的基础上，延伸研究该发动机的其他控制策略是必要的。可知的是，在燃油发动机领域内，部分缸停缸断油功能是提高整车燃油经济性的有效技术措施之一，当发动机处于部分负荷工况下采用部分气缸停缸的技术，使未停缸的气缸负荷增加，避免气缸在低负荷下工作，使整机的效率得到提高。从而提高整车的燃油经济性。但是现有技术中并没有对空气动力发动机的停缸控制技术，能否将相应的控制策略应用在以空气动力为能量来源的发动机上需要进一步的探讨。