用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法与流程

1.本发明涉及内燃机气门机构控制的技术领域，特别涉及用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法。


背景技术：

2.内燃机等发动机燃烧系统的工作过程中，需要对气道和燃烧室进行合理的工作流程控制，使得通过气道进入到燃烧室的空气能够与雾化状态的汽油进行充分的混合，保证燃烧室内部的充分燃烧。为了最大限度地提高燃烧室内部的燃烧效率，需要在燃烧机的气门机构处于不同气门升程阶段适应性增大其对应的流量系数和滚流比，其中该流量系数是指进入到燃烧室的空气的冲量的表征值，该滚流比是指雾化状态的汽油的湍流动能的表征值。而流量系数和滚流比的调整可根据气门机构的气门升程曲线的曲线形状变更来实现，但是目前并未存在通过改变气门升程曲线的曲线形状来改善内燃机的工作效率的相关方案。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的缺陷，本发明提供用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其通过对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断气门机构和曲轴机构工作状态正常与否，以及内燃机的气道当前畅通与否；当内燃机进入正常运行阶段，周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据，以此生成气门机构当前的气门升程曲线；将当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线进行比对，以此在内燃机当前整体工作状态不正常时，调整处于不同曲轴转角区间时，气门机构的气门升程值，从而将气门升程曲线变换为具有“凸”型的曲线状，这样在小气门升程阶段使得燃烧室实现最大滚流比，在中高气门升程阶段使得燃烧室实现最大流量系数，从而最大限度改善内燃机的工作效率。
4.本发明提供用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其包括如下步骤：
5.步骤s1，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断所述气门机构和所述曲轴机构的工作状态正常与否；当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，采集所述内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断所述内燃机的气道当前是否处于畅通状态；
6.步骤s2，当所述内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示所述内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集所述气门机构的气门升程数据和所述曲轴机构的曲轴转角数据；根据所述气门升程数据和所述曲轴转角数据，生成所述气门机构当前的气门升程曲线；
7.步骤s3，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息；并根据所述差异信息，判断所述内燃机当前整体的工作状态正常与否；
8.步骤s4，若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当所述曲轴机构处于不同
曲轴转角区间时，调整所述气门机构的气门升程值，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。
9.进一步，在所述步骤s1中，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断所述气门机构和所述曲轴机构的工作状态正常与否具体包括：
10.当内燃机启动并进入预热阶段时，采集内燃机的气门机构的凸轮旋转角速度数据和内燃机的曲轴机构的曲轴旋转角速度数据；
11.对所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；
12.若所述凸轮对应的瞬时旋转角速度值满足第一预设旋转角速度分布条件，则判断所述气门机构的工作状态正常；否则，判断所述气门机构的工作状态异常；
13.若所述曲轴对应的瞬时旋转角速度值满足第二预设旋转角速度分布条件，则判断所述曲轴机构的工作状态正常；否则，判断所述曲轴机构的工作状态异常。
14.进一步，在所述步骤s1中，对所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值具体包括：
15.步骤s101，利用下面公式(1)，根据所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，
[0016][0017]
在上述公式(1)中，g
m_i
(a)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；g
z_i
(a)所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；t表示系统采集周期；ω
m_i
(a
×
t)表示所述凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
m_i
[(a-1)
×
t]表示所述凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
(a
×
t)表示所述曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
[(a-1)
×
t]表示所述曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；n(i)表示在第i个不同旋转角度区间内采集到的角速度的总个数；
[0018]
步骤s102，利用下面公式(2)，根据所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的角加速度权重值得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及所述曲轴机构的曲轴
完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，
[0019][0020]
在上述公式(2)中，em(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；ez(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；
[0021]
步骤s103，利用下面公式(3)，根据所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，
[0022][0023]
在上述公式(3)中，wm(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；wz(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；θm(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值；θz(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值。
[0024]
进一步，在所述步骤s1中，当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，采集所述内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断所述内燃机的气道当前是否处于畅通状态具体包括：
[0025]
当所述气门机构或所述曲轴机构处于异常工作状态时，则指示所述内燃机停止工作；
[0026]
当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，则采集所述内燃机在预设时间段内的实时流量系数数据和实时滚流比数据；根据所述实时流量系数数据和所述实时滚流比数据，得到所述预设时间段内的平均流量系数值和平均滚流比值；
[0027]
若所述平均流量系数值不位于预设流量系数范围内和所述平均滚流比值不位于预设滚流比范围内，则判断所述内燃机的气道当前处于畅通状态；否则，判断所述内燃机的气道当前不处于畅通状态。
[0028]
进一步，在所述步骤s2中，当所述内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示所述内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集所述气门机构的气门升程数据和所述曲轴机构的曲轴转角数据具体包括：
[0029]
当所述内燃机的气道当前不处于畅通状态，则指示所述内燃机停止工作；
[0030]
当所述内燃机的气道当前处于畅通状态，则指示所述内燃机从预热阶段切换至正常运行阶段，并通过安装在所述气门机构的气门动作幅度传感器和安装在所述曲轴机构的曲轴转动传感器分别周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据。
[0031]
进一步，在所述步骤s2中，根据所述气门升程数据和所述曲轴转角数据，生成所述气门机构当前的气门升程曲线具体包括：
[0032]
以所述气门升程数据和所述曲轴转角数据中每个数据值的采集时间为关联，构建关于所述气门升程数据和所述曲轴转角数据进行数据值一一对应关系，再根据所述数据值一一对应关系，生成关于所述气门机构当前的气门升程曲线。
[0033]
进一步，在所述步骤s3中，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息具体包括：
[0034]
根据气门升程值的大小，分别将当前的气门升程曲线和预期气门升程曲线划分为小气门升程阶段子曲线和中高气门升程阶段子曲线；
[0035]
确定当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线之间的滚流比差异信息；
[0036]
确定当前的气门升程曲线的中高气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的中高气门升程阶段曲线之间的流量系数差异信息。
[0037]
进一步，在所述步骤s3中，根据所述差异信息，判断所述内燃机当前整体的工作状态正常与否具体包括：
[0038]
若所述滚流比差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比，则判断所述内燃机当前整体的工作状态不正常；
[0039]
或者，
[0040]
若所述流量系数差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数，则判断所述内燃机当前整体的工作状态不正常。
[0041]
进一步，在所述步骤s4中，若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当所述曲轴机构处于不同曲轴转角区间时，调整所述气门机构的气门升程值，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状具体包括：
[0042]
若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当曲轴转角处于[320
°
，350
°
)的区间，则指示气门升程保持在2.7mm；当曲轴转角处于[350
°
，510
°
)的区间，则指示气门升程先从2.7mm线性增大到9.3mm后，再保持在9.3mm；当曲轴转角处于[510
°
，560
°
]的区间，则指示气门升程减小并保持在2.7mm，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。
[0043]
相比于现有技术，该用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法通过对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断气门机构和曲轴机构工作状态正常与否，以及内燃机的气道当前畅通与否；当内燃机进入正常运行阶段，周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据，以此生成气门机构当前的气门升程曲线；将当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线进行比对，以此在内燃机当前整体工作状态不正常时，调整处于不同曲轴转角区间时，气门机构的气门升程值，从而将气门升程曲线变换为具有“凸”型的曲线状，这样在小气门升程阶段使得燃烧室实现最大滚流比，在中高气门升程阶段使得燃烧室实现最大流量系数，从而最大限度改善内燃机的工作效率。
[0044]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变
得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0045]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0046]
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]
图1为本发明提供的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法的流程示意图。
[0048]
图2为本发明提供的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法中传统气门升程曲线与“凸”型状的气门升程曲线之间的对比示意图。
具体实施方式
[0049]
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作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。
[0050]
参阅图1，为本发明实施例提供的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法的流程示意图。该用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法包括如下步骤：
[0051]
步骤s1，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断该气门机构和该曲轴机构的工作状态正常与否；当该气门机构和该曲轴机构均处于正常工作状态时，采集该内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断该内燃机的气道当前是否处于畅通状态；
[0052]
步骤s2，当该内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示该内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集该气门机构的气门升程数据和该曲轴机构的曲轴转角数据；根据该气门升程数据和该曲轴转角数据，生成该气门机构当前的气门升程曲线；
[0053]
步骤s3，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息；并根据该差异信息，判断该内燃机当前整体的工作状态正常与否；
[0054]
步骤s4，若该内燃机当前整体的工作状态不正常，则当该曲轴机构处于不同曲轴转角区间时，调整该气门机构的气门升程值，从而使该气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。
[0055]
上述技术方案的有益效果为：该用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法通过对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断气门机构和曲轴机构工作状态正常与否，以及内燃机的气道当前畅通与否；当内燃机进入正常运行阶段，周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据，以此生成气门机构当前的气门升程曲线；将当前的气门升程曲
线与期望气门升程曲线进行比对，以此在内燃机当前整体工作状态不正常时，调整处于不同曲轴转角区间时，气门机构的气门升程值，从而将气门升程曲线变换为具有“凸”型的曲线状，这样在小气门升程阶段使得燃烧室实现最大滚流比，在中高气门升程阶段使得燃烧室实现最大流量系数，从而最大限度改善内燃机的工作效率。
[0056]
优选地，在该步骤s1中，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断该气门机构和该曲轴机构的工作状态正常与否具体包括：
[0057]
当内燃机启动并进入预热阶段时，采集内燃机的气门机构的凸轮旋转角速度数据和内燃机的曲轴机构的曲轴旋转角速度数据；
[0058]
对该凸轮旋转角速度数据和该曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；
[0059]
若该凸轮对应的瞬时旋转角速度值满足第一预设旋转角速度分布条件，则判断该气门机构的工作状态正常；否则，判断该气门机构的工作状态异常；
[0060]
若该曲轴对应的瞬时旋转角速度值满足第二预设旋转角速度分布条件，则判断该曲轴机构的工作状态正常；否则，判断该曲轴机构的工作状态异常。
[0061]
上述技术方案的有益效果为：当内燃机启动后，其首先会进入到相应的预热阶段，在该预热阶段中，内燃机的气门机构和曲轴机构也会相应进入到工作状态，此时通过预先安装在气门机构和曲轴机构的凸轮转动传感器和曲轴转动传感器分别采集气门机构的凸轮旋转角速度数据和内燃机的曲轴机构的曲轴旋转角速度数据，接着将采集得到的凸轮旋转角速度数据和曲轴旋转角速度数据进行分析处理，确定得到凸轮和曲轴各自的瞬时旋转角速度值，这样能够对凸轮和曲轴在完整旋转一周过程中处于不同旋转角度区间对应的旋转角速度分布情况，从而对凸轮和曲轴进行全面的旋转快慢分析。此外，第一预设旋转角速度分布条件是指凸轮在完整旋转一周过程中处于不同旋转角度位置处对应的旋转角速度范围，第二预设旋转角速度分布条件是指曲轴在完整旋转一周过程中处于不同旋转角度位置处对应的旋转角速度范围；当凸轮在不同旋转角度区间对应的瞬时旋转角速度值与第一预设旋转角速度分布条件中限定的旋转角速度范围相匹配，则判断该气门机构的工作状态正常；当曲轴在不同旋转角度区间对应的瞬时旋转角速度值与第二预设旋转角速度分布条件中限定的旋转角速度范围相匹配，则判断该曲轴机构的工作状态正常，这样能够对气门机构和曲轴机构的旋转状态进行快速的工作状态判断。
[0062]
优选地，在该步骤s1中，对该凸轮旋转角速度数据和该曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值具体包括：
[0063]
步骤s101，利用下面公式(1)，根据该凸轮旋转角速度数据和该曲轴旋转角速度数据得到该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，
[0064][0065]
在上述公式(1)中，g
m_i
(a)表示该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；g
z_i
(a)该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；t表示系统采集周期；ω
m_i
(a
×
t)表示该凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
m_i
[(a-1)
×
t]表示该凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
(a
×
t)表示该曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
[(a-1)
×
t]表示该曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；n(i)表示在第i个不同旋转角度区间内采集到的角速度的总个数；
[0066]
步骤s102，利用下面公式(2)，根据该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的角加速度权重值得到该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，
[0067][0068]
在上述公式(2)中，em(i)表示该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；ez(i)表示该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；
[0069]
步骤s103，利用下面公式(3)，根据该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值得到该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，
[0070][0071]
在上述公式(3)中，wm(i)表示该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；wz(i)表示该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；θm(i)表示该气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值；θz(i)表示该曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值。
[0072]
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)，根据凸轮旋转角速度数据和曲轴旋转角速度数据得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，从而将每个采集点采集的角速度转变为角加速度从而知晓其角速度的变化率情况，然后再根据变化率的情况得到相应的权重，保证后续求取瞬时角速度时的准确性；然后利用上述公式(2)，根据气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的角加速度权重值得到气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，从而将每个采集点的角速度转变为角加速度并且根据每个采集点的权重得到整个旋转角度区间的加权平均角加速度值，使得计算的结果更加合理并且更加符合实际情况；最后利用上述公式(3)，根据气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值得到气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，从而根据角加速度和角度两方面结合来得到瞬时旋转角速度，从而即可避免单独一个采集点的波动造成瞬时旋转角速度的不准确，同时又能多方面反映每个采集点的角速度情况。
[0073]
优选地，在该步骤s1中，当该气门机构和该曲轴机构均处于正常工作状态时，采集该内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断该内燃机的气道当前是否处于畅通状态具体包括：
[0074]
当该气门机构或该曲轴机构处于异常工作状态时，则指示该内燃机停止工作；
[0075]
当该气门机构和该曲轴机构均处于正常工作状态时，则采集该内燃机在预设时间段内的实时流量系数数据和实时滚流比数据；根据该实时流量系数数据和该实时滚流比数据，得到该预设时间段内的平均流量系数值和平均滚流比值；
[0076]
若该平均流量系数值不位于预设流量系数范围内和该平均滚流比值不位于预设滚流比范围内，则判断该内燃机的气道当前处于畅通状态；否则，判断该内燃机的气道当前不处于畅通状态。
[0077]
上述技术方案的有益效果为：由于流量系数和滚流比都是用于衡量燃烧室内部可燃混合气体的热力学状态的，并且内燃机的气道时用于向内燃机的燃烧室输入空气进行辅助燃烧，当气道堵塞不畅通时，其向燃烧室输入的空气量也会相应变小，此时燃烧室内部的流量系数和滚流比也会发生变化。通过上述方式，根据预设时间段内的平均流量系数值和平均滚流比值与预设流量系数范围和预设滚流比范围之间的关系，能够反向推断出内燃机的气道当前畅通与否，从而保证内燃机气道进行空气输送的可靠性。
[0078]
优选地，在该步骤s2中，当该内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示该内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集该气门机构的气门升程数据和该曲轴机构的曲轴转角数据具体包括：
[0079]
当该内燃机的气道当前不处于畅通状态，则指示该内燃机停止工作；
[0080]
当该内燃机的气道当前处于畅通状态，则指示该内燃机从预热阶段切换至正常运行阶段，并通过安装在该气门机构的气门动作幅度传感器和安装在该曲轴机构的曲轴转动传感器分别周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据。
[0081]
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，在内燃机气道不畅通时，及时停止内燃机工作，避免内燃机后续发生不可逆的损坏；在内燃机气道畅通时，指示内燃机从预热阶段切换至正常运行阶段，这样能够保证内燃机持续向外界输出动力，此时通过气门动作幅度传感器和曲轴转动传感器分别采集气门升程数据和曲轴转角数据，能够实现对气门机构和曲轴机构的持续稳定监测；其中，该气门动作幅度传感器可为但不限于是安装在气门上的位移传感器，该曲轴转动传感器可为但不限于是安装在曲轴上的角速度传感器。
[0082]
优选地，在该步骤s2中，根据该气门升程数据和该曲轴转角数据，生成该气门机构当前的气门升程曲线具体包括：
[0083]
以该气门升程数据和该曲轴转角数据中每个数据值的采集时间为关联，构建关于该气门升程数据和该曲轴转角数据进行数据值一一对应关系，再根据该数据值一一对应关系，生成关于该气门机构当前的气门升程曲线。
[0084]
上述技术方案的有益效果为：由于气门升程数据和曲轴转角数据都是在预设时间段采集得到的，以同一采集时刻点作为关联，将同一采集时刻点采集得到的气门升程数据值和曲轴转角数据值进行对应，这样能够形成若干关于气门升程数据值和曲轴转角数据值的数据对，再根据若干数据对，在以曲轴转角为横坐标，气门升程为纵坐标的坐标系中的气门升程曲线。
[0085]
优选地，在该步骤s3中，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息具体包括：
[0086]
根据气门升程值的大小，分别将当前的气门升程曲线和预期气门升程曲线划分为小气门升程阶段子曲线和中高气门升程阶段子曲线；
[0087]
确定当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线之间的滚流比差异信息；
[0088]
确定当前的气门升程曲线的中高气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的中高气门升程阶段曲线之间的流量系数差异信息。
[0089]
上述技术方案的有益效果为：在实际工作中，可以设定以气门升程基准值，将气门升程值小于该气门升程基准值对应的曲线部分作为小气门升程阶段子曲线，将气门升程值大于或等于该气门升程基准值对应的曲线部分作为中高气门升程阶段子曲线，再结合相应热力学分析原理，分别确定当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线之间的滚流比差异信息，以及确定当前的气门升程曲线的中高气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的中高气门升程阶段曲线之间的流量系数差异信息，这样能够以期望气门升程曲线为标准，对当前的气门升程曲线进行量化识别判断；其中，期望气门升程曲线是预先设定的理想情况下的气门升程曲线。
[0090]
优选地，在该步骤s3中，根据该差异信息，判断该内燃机当前整体的工作状态正常与否具体包括：
[0091]
若该滚流比差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比，则判断该内燃机当前整体的
工作状态不正常；
[0092]
或者，
[0093]
若该流量系数差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数，则判断该内燃机当前整体的工作状态不正常。
[0094]
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，能够对内燃机当前整体的工作状态进行量化判断，便于准确判断内燃机当前工作状态的正常与否。
[0095]
优选地，在该步骤s4中，若该内燃机当前整体的工作状态不正常，则当该曲轴机构处于不同曲轴转角区间时，调整该气门机构的气门升程值，从而使该气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状具体包括：
[0096]
若该内燃机当前整体的工作状态不正常，则当曲轴转角处于[320
°
，350
°
)的区间，则指示气门升程保持在2.7mm；当曲轴转角处于[350
°
，510
°
)的区间，则指示气门升程先从2.7mm线性增大到9.3mm后，再保持在9.3mm；当曲轴转角处于[510
°
，560
°
]的区间，则指示气门升程减小并保持在2.7mm，从而使该气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。
[0097]
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，在内燃机当前整体的工作状态不正常时，当曲轴机构处于不同曲轴转角区间，以线性方式调整气门机构的气门升程值，这样能够在小气门升程阶段与燃烧室导气屏结合实现最大的滚流比，在中高气门升程阶段实现最大的流量系数，使用上述气门升程过程，可以最大限度地提高流量系数，并保持尽可能大的滚流比。
[0098]
参阅图2，为本发明提供的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法中传统气门升程曲线与“凸”型状的气门升程曲线之间的对比示意图。在图2中，横坐标是曲轴转角，纵坐标是气门升程；传统的气门升程曲线是先上升后下降的连续光滑曲线，其以细实线表示；而图中以粗实线表示的“凸”型状的气门升程曲线则为调整后的气门升程曲线。具体而言，曲轴转角处于[320
°
，350
°
)的区间，气门升程保持在2.0mm-3.0mm，优选为2.7mm，气门与燃烧室导气屏结合实现该区间范围内的最大滚流比；在曲轴转角处于[350
°
，510
°
)的区间，气门保持最大升程为9.0mm-10.0mm，优选为9.3mm，实现流量系数最大化，并且在该区间范围内，燃烧室的滚流比处在中高值出；在曲轴转角处于[510
°
，560
°
]的区间，气门升程下降并保持在2.0mm-3.0mm，优选为2.7mm，此时气门与燃烧室导气屏结合产生比较大的滚流比，并且在该区间范围内，流量系数与气门开启阶段相同；最后在曲轴转角为560
°
处，气门关闭，完成进气过程。此外，在粗实线表示的“凸”型状的气门升程曲线还存在一段倾斜线性上升的区段，通过上述区段能够避免内燃机的活塞与气门发生干涉，而该区段的倾斜角度需要根据气门升程和气门正时确定。
[0099]
从上述实施例的内容可知，该用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法通过对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断气门机构和曲轴机构工作状态正常与否，以及内燃机的气道当前畅通与否；当内燃机进入正常运行阶段，周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据，以此生成气门机构当前的气门升程曲线；将当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线进行比对，以此在内燃机当前整体工作状态不正常时，调整处于不同曲轴转角区间时，气门机构的气门升程值，从而将气门升程曲线变换为具有“凸”型的曲线
状，这样在小气门升程阶段使得燃烧室实现最大滚流比，在中高气门升程阶段使得燃烧室实现最大流量系数，从而最大限度改善内燃机的工作效率。
[0100]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤s1，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断所述气门机构和所述曲轴机构的工作状态正常与否；当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，采集所述内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断所述内燃机的气道当前是否处于畅通状态；步骤s2，当所述内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示所述内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集所述气门机构的气门升程数据和所述曲轴机构的曲轴转角数据；根据所述气门升程数据和所述曲轴转角数据，生成所述气门机构当前的气门升程曲线；步骤s3，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息；并根据所述差异信息，判断所述内燃机当前整体的工作状态正常与否；步骤s4，若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当所述曲轴机构处于不同曲轴转角区间时，调整所述气门机构的气门升程值，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。2.如权利要求1所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s1中，当内燃机启动时，对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断所述气门机构和所述曲轴机构的工作状态正常与否具体包括：当内燃机启动并进入预热阶段时，采集内燃机的气门机构的凸轮旋转角速度数据和内燃机的曲轴机构的曲轴旋转角速度数据；对所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；若所述凸轮对应的瞬时旋转角速度值满足第一预设旋转角速度分布条件，则判断所述气门机构的工作状态正常；否则，判断所述气门机构的工作状态异常；若所述曲轴对应的瞬时旋转角速度值满足第二预设旋转角速度分布条件，则判断所述曲轴机构的工作状态正常；否则，判断所述曲轴机构的工作状态异常。3.如权利要求2所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s1中，对所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据分别进行分析处理，得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值具体包括：步骤s101，利用下面公式(1)，根据所述凸轮旋转角速度数据和所述曲轴旋转角速度数据得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，
在上述公式(1)中，g
m_i
(a)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；g
z_i
(a)所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期内的角加速度权重值；t表示系统采集周期；ω
m_i
(a
×
t)表示所述凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
m_i
[(a-1)
×
t]表示所述凸轮旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
(a
×
t)表示所述曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a个系统采集周期采集到的角速度值；ω
z_i
[(a-1)
×
t]表示所述曲轴旋转角速度数据中关于第i个不同旋转角度区间内的第a-1个系统采集周期采集到的角速度值；n(i)表示在第i个不同旋转角度区间内采集到的角速度的总个数；步骤s102，利用下面公式(2)，根据所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内每个系统采集周期内的角加速度权重值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的角加速度权重值得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，在上述公式(2)中，e
m
(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；e
z
(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值；步骤s103，利用下面公式(3)，根据所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的加权平均角加速度值得到所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，以及所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值，在上述公式(3)中，w
m
(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；w
z
(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内的瞬时旋转角速度值；θ
m
(i)表示所述气门机构的凸轮完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值；θ
z
(i)表示所述曲轴机构的曲轴完整旋转一周过程中在第i个不同旋转角度区间内旋转的角度值。
4.如权利要求2所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s1中，当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，采集所述内燃机的实时流量系数和实时滚流比，以此判断所述内燃机的气道当前是否处于畅通状态具体包括：当所述气门机构或所述曲轴机构处于异常工作状态时，则指示所述内燃机停止工作；当所述气门机构和所述曲轴机构均处于正常工作状态时，则采集所述内燃机在预设时间段内的实时流量系数数据和实时滚流比数据；根据所述实时流量系数数据和所述实时滚流比数据，得到所述预设时间段内的平均流量系数值和平均滚流比值；若所述平均流量系数值不位于预设流量系数范围内和所述平均滚流比值不位于预设滚流比范围内，则判断所述内燃机的气道当前处于畅通状态；否则，判断所述内燃机的气道当前不处于畅通状态。5.如权利要求4所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s2中，当所述内燃机的气道当前处于畅通状态时，指示所述内燃机进入正常运行阶段，并周期性采集所述气门机构的气门升程数据和所述曲轴机构的曲轴转角数据具体包括：当所述内燃机的气道当前不处于畅通状态，则指示所述内燃机停止工作；当所述内燃机的气道当前处于畅通状态，则指示所述内燃机从预热阶段切换至正常运行阶段，并通过安装在所述气门机构的气门动作幅度传感器和安装在所述曲轴机构的曲轴转动传感器分别周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据。6.如权利要求5所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s2中，根据所述气门升程数据和所述曲轴转角数据，生成所述气门机构当前的气门升程曲线具体包括：以所述气门升程数据和所述曲轴转角数据中每个数据值的采集时间为关联，构建关于所述气门升程数据和所述曲轴转角数据进行数据值一一对应关系，再根据所述数据值一一对应关系，生成关于所述气门机构当前的气门升程曲线。7.如权利要求6所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s3中，对当前的气门升程曲线进行分析处理，确定当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线之间的差异信息具体包括：根据气门升程值的大小，分别将当前的气门升程曲线和预期气门升程曲线划分为小气门升程阶段子曲线和中高气门升程阶段子曲线；确定当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线之间的滚流比差异信息；确定当前的气门升程曲线的中高气门升程阶段子曲线与期望气门升程曲线的中高气门升程阶段曲线之间的流量系数差异信息。8.如权利要求7所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特
征在于：在所述步骤s3中，根据所述差异信息，判断所述内燃机当前整体的工作状态正常与否具体包括：若所述滚流比差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的滚流比，则判断所述内燃机当前整体的工作状态不正常；或者，若所述流量系数差异信息表明当前的气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数小于期望气门升程曲线的小气门升程阶段子曲线的流量系数，则判断所述内燃机当前整体的工作状态不正常。9.如权利要求8所述的用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其特征在于：在所述步骤s4中，若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当所述曲轴机构处于不同曲轴转角区间时，调整所述气门机构的气门升程值，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状具体包括：若所述内燃机当前整体的工作状态不正常，则当曲轴转角处于[320
°
，350
°
)的区间，则指示气门升程保持在2.7mm；当曲轴转角处于[350
°
，510
°
)的区间，则指示气门升程先从2.7mm线性增大到9.3mm后，再保持在9.3mm；当曲轴转角处于[510
°
，560
°
]的区间，则指示气门升程减小并保持在2.7mm，从而使所述气门结构的气门升程曲线由连接光滑曲线状变换为具有“凸”型的曲线状。

技术总结
本发明提供了用于提高流量系数和滚流比的进气门升程曲线实施方法，其通过对内燃机的气门机构和曲轴机构进行检测，判断气门机构和曲轴机构工作状态正常与否，以及内燃机的气道当前畅通与否；当内燃机进入正常运行阶段，周期性采集气门升程数据和曲轴转角数据，以此生成气门机构当前的气门升程曲线；将当前的气门升程曲线与期望气门升程曲线进行比对，以此在内燃机当前整体工作状态不正常时，调整处于不同曲轴转角区间时，气门机构的气门升程值，从而将气门升程曲线变换为具有“凸”型的曲线状，这样在小气门升程阶段使得燃烧室实现最大滚流比，在中高气门升程阶段使得燃烧室实现最大流量系数，从而最大限度改善内燃机的工作效率。率。率。


技术研发人员：李伟 吴观
受保护的技术使用者：李斯特技术中心（上海）有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2023/5/31