專利名稱：柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)， 進(jìn)一步涉及一種柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置與方法。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)因其良好的經(jīng)濟(jì)性及可靠性，不僅在載重車、城市公交車上大量應(yīng)用，甚至在轎車中也越來越廣泛地應(yīng)用。但是，柴油機(jī)固有的微粒PM和氮氧化合物NOx排放比較高，且這兩種排放物存在著此長彼消的折中關(guān)系。隨著人們對環(huán)境的要求越來越高，法規(guī)日趨嚴(yán)格，PM和NOx排放成為制約柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵。現(xiàn)有技術(shù)解決這一矛盾的方法有(一)在柴油機(jī)上采用高壓共軌技術(shù)結(jié)合廢氣后處理等多種高新技術(shù)，但這一做法技術(shù)難度大，工藝復(fù)雜；(二)采用超低硫柴油；(三)柴油中添加甲醇或者乙醇等含氧、高汽化潛熱的燃料實現(xiàn)混合燃燒，以減少NO5^P PM排放；但這一做法柴油與醇混合后容易分層，摻混比例小，而且燃料在低溫下難以著火，柴油機(jī)冷啟動困難。甲醇作為一種替代燃料，來源廣泛，價格低廉，含氧，燃燒范圍寬且燃燒速度快，燃燒后污染物排放少，是清潔高效的石油替代燃料。甲醇在柴油機(jī)上最有前途的應(yīng)用方式就是柴油/甲醇組合燃燒，即通過進(jìn)氣道噴入甲醇與進(jìn)氣形成均質(zhì)混合氣，進(jìn)入汽缸后由缸內(nèi)直噴柴油引燃，實現(xiàn)準(zhǔn)均質(zhì)的壓燃燃燒模式。專用的電控單元根據(jù)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等信號監(jiān)控發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并控制甲醇的噴射時間和噴射量，在保證動力性的情況下，使得經(jīng)濟(jì)性和排放性較原機(jī)都大大改善。市場上仍有相當(dāng)數(shù)量的柴油機(jī)，其供油高壓油泵是直列機(jī)械泵，供油量都是靠機(jī)械轉(zhuǎn)軸控制，不能夠提供為實現(xiàn)組合燃燒需求的發(fā)動機(jī)油門開度即負(fù)荷信號。而組合燃燒系統(tǒng)判斷發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及噴醇過程都是依靠電控單元，其只會感應(yīng)電信號，故需研制監(jiān)控油門位置開度(機(jī)械泵轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動量)及變化的信號系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了一種直列泵柴油機(jī)上柴油機(jī)油門信號采集裝置與方法。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，所述柴油機(jī)的油門大小通過直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21控制，在直列油泵外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸末端有一油門搖臂8，油門搖臂一端與機(jī)械轉(zhuǎn)軸固定，另一端與油門拉桿9固定；在機(jī)械轉(zhuǎn)軸附近有2個螺孔，其中I個在轉(zhuǎn)軸上部且垂直向下，定義為第一螺孔6-1 ;另外I個在轉(zhuǎn)軸右側(cè)且水平向右，定義為第二螺孔13_1 ；還包括“L”型支架，通過第一螺孔和第二螺孔實現(xiàn)與直列油泵固定；支架搖臂7，在直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸與“L”型支架之間，且與油門搖臂相同，圍繞同一根軸心線擺動，與油門搖臂的擺動完全同步；傳感轉(zhuǎn)軸14，與支架搖臂固定連接，且與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸具有相同的軸心線；角位移傳感器4，與傳感轉(zhuǎn)軸連接，用來測量傳感轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度量。所述“L”型支架的實現(xiàn)方式之一由第一支架I和第二支架2十字交叉連接而成，所述交叉部位均為可調(diào)節(jié)位移量的通槽，固定螺栓穿過兩個槽孔十字交叉形成的通孔中，實現(xiàn)對二者的固定。作為優(yōu)選方案，所述支架搖臂7與油門搖臂8完全平行，二者通過螺栓10綁定。作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括一個止推架12，位于直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸21和“L”型支架之間，傳感轉(zhuǎn)軸14兩端分別架在止推架12和“L”型支架之間。柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集方法，通過設(shè)置一個與油門搖臂8完全平行的支架搖臂7，支架搖臂一端與油門搖臂固定，另一端帶動一根傳感轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)，所述傳感轉(zhuǎn)軸與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21具有相同的軸心線；油門搖臂8帶動支架搖臂7作同步擺動，支架搖臂帶動傳感轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)傳感轉(zhuǎn)軸14與直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸21的同·步旋轉(zhuǎn)，通過位移傳感器4檢測傳感轉(zhuǎn)軸14的角度位移，實現(xiàn)對直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21角度位移的監(jiān)測，進(jìn)而實現(xiàn)對柴油機(jī)柴油噴射量的監(jiān)測。本發(fā)明實現(xiàn)了對傳統(tǒng)直列泵柴油機(jī)油門位置采集裝置與方法，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)機(jī)械式柴油機(jī)柴油噴射量的實時監(jiān)測，為柴油/甲醇復(fù)合燃燒燃料的精確控制提供了可能，使甲醇與柴油進(jìn)行氣態(tài)混合燃燒，不但保證了柴油機(jī)壓燃方式起到的良好性能，而且能夠顯著減少柴油機(jī)的PM和NOx排放。


圖I代表直列油泵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，6-1代表第一螺孔，13-1代表第二螺孔，8代表油門搖臂，9代表油門拉桿，10-1代表搖臂連接螺孔。圖2代表實施例中柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置裝配后的機(jī)構(gòu)示意主視圖。圖中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架鉸接螺栓，4代表角位移傳感器，5代表角位移傳感器、第二支架和止推架之間的連接螺栓，6代表對應(yīng)于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架搖臂，8代表油門搖臂，9代表油門拉桿10代表搖臂連接螺栓，11代表直列油泵。圖3代表圖2的俯視圖。圖中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架鉸接螺栓，4代表角位移傳感器，5代表角位移傳感器、第一支架和止推架之間的連接螺栓，6代表對應(yīng)于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架搖臂，8代表油門搖臂，9代表油門拉桿10代表搖臂連接螺栓，11代表直列油泵，12代表止推架，13代表對應(yīng)于第二螺孔的第二螺栓。圖4代表圖2的左視圖。圖中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架鉸接螺栓，4代表角位移傳感器，6代表對應(yīng)于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架搖臂，8代表油門搖臂，9代表油門拉桿10代表搖臂連接螺栓，11代表直列油泵，12代表止推架，13代表對應(yīng)于第二螺孔的第二螺栓，14代表傳感轉(zhuǎn)軸，21代表直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸。圖5代表實施例中第一支架立體結(jié)構(gòu)示意圖。2-1代表與第一螺孔6連接的通槽，2-2代表與第二支架連接的通槽。圖6代表實施例中第二支架立體結(jié)構(gòu)示意圖。1-1代表與第一螺孔6-1、第一螺栓6配合的螺孔，1-2、1-4代表與止推架12固定的螺孔，1-3代表第二支架上供傳感轉(zhuǎn)軸通過的通孔，1-5代表與第一支架連接的通槽。
圖7代表實施例中支架搖臂7和傳感主軸14連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中14-1代表傳感主軸架在止推架12通孔12-1中的部分，14-2代表傳感主軸架在第二支架通孔1-3的部分；7_1代表支架搖臂螺孔，與搖臂連接螺栓10固定配合使用。圖8代表實施例中止推架12結(jié)構(gòu)示意圖。12-1代表與傳感主軸14_1配合的通孔，12-2、12-3分別代表與5-1、5-2配合的螺孔。圖9為角位移傳感器示意圖。
具體實施例方式對照圖1-9說明本發(fā)明的實施方式。柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，所述柴油機(jī)的油門大小通過直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21控制，在直列油泵外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸末端有一油門搖臂8，油門搖臂 一端與機(jī)械轉(zhuǎn)軸固定，另一端與油門拉桿9固定；在機(jī)械轉(zhuǎn)軸附近有2個螺孔，其中I個在轉(zhuǎn)軸上部且垂直向下，定義為第一螺孔6-1 ;另外I個在轉(zhuǎn)軸右側(cè)且水平向右，定義為第二螺孔13_1 ；還包括“L”型支架，通過第一螺孔和第二螺孔實現(xiàn)與直列油泵固定；所述“L”型支架的實現(xiàn)方式由第一支架2和第二支架I十字交叉連接而成，所述交叉部位均為可調(diào)節(jié)位移量的通槽，支架鉸接螺栓3穿過兩個槽孔2-2、1-5十字交叉形成的通孔中，實現(xiàn)對二者的固定。一個止推架12，位于直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸21和第二支架之間，傳感轉(zhuǎn)軸14兩端分別架在止推架12的通孔12-1和第二支架支架通孔1-3之間。支架搖臂7，在直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸與第二支架之間，且與油門搖臂相同，圍繞同一根軸心線擺動，與油門搖臂的擺動完全同步；傳感轉(zhuǎn)軸14，與支架搖臂固定連接，且與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸具有相同的軸心線；角位移傳感器4，與傳感轉(zhuǎn)軸連接，用來測量傳感轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度量。所述支架搖臂7與油門搖臂8完全平行，二者通過螺栓10綁定。柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集方法，通過設(shè)置一個與油門搖臂8完全平行的支架搖臂7，支架搖臂一端與油門搖臂固定，另一端帶動一根傳感轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)，所述傳感轉(zhuǎn)軸與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21具有相同的軸心線；油門搖臂8帶動支架搖臂7作同步擺動，支架搖臂帶動傳感轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)傳感轉(zhuǎn)軸14與直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸21的同步旋轉(zhuǎn)，通過位移傳感器4檢測傳感轉(zhuǎn)軸14的角度位移，實現(xiàn)對直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸21角度位移的監(jiān)測，進(jìn)而實現(xiàn)對柴油機(jī)柴油噴射量的監(jiān)測。在中國重汽斯太爾車輛上的WD615柴油機(jī)的油泵上面安裝該油門信號監(jiān)控系統(tǒng)。合理調(diào)節(jié)第一支架2的位置使第二支架I和直列油泵11能良好接觸，然后用第一螺栓6、第二螺栓13把第一支加和第二支架固定在直列油泵上。隨后第二支架I上面裝上支架搖臂7，支架搖臂的中心轉(zhuǎn)軸外側(cè)安裝上角位移傳感器4，調(diào)整好傳感器的起點為零電阻處然后用螺栓固定好。支架搖臂7與油門搖臂8上方用搖臂連接螺栓10連接，分別用雙螺母固定。然后把柴油/甲醇組合燃燒系統(tǒng)的電控單元的5V電壓通向傳感器，且把傳感器的信號線與電控單元的油門端接好。當(dāng)組合燃燒系統(tǒng)運(yùn)行時，電控單元給傳感器提供5V的電壓，通過測量傳感器信號線處的電壓值就知道了油門的開度，從而準(zhǔn)確反映出柴油機(jī)的負(fù)荷。為電控單元噴射甲醇提供有力的參數(shù)，使得甲醇能夠準(zhǔn)確的噴入進(jìn)氣管與進(jìn)氣均勻混合后進(jìn)入氣缸，然后由柴油引燃，實現(xiàn)柴油/甲醇組合燃燒。安裝油門信號監(jiān)控系統(tǒng)的斯太爾柴油/甲醇組合燃燒車輛在道路上面運(yùn)行，新安裝的信號系統(tǒng)沒有對油門造成干涉，油門運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，經(jīng)測量可以把油門從零負(fù)荷到滿開度準(zhǔn)確的顯示出來，且輸出信號穩(wěn)定沒有跳動。該組合燃料車輛在上海與江蘇省江陰市高速公路上面運(yùn)行時候，可以實現(xiàn)甲醇對柴油29. 2%的替代率，動力性十足，且只用I. 73L甲醇就可以替代IL柴油，整體經(jīng)濟(jì)性提高了 6. 67%，且完全緩解了原機(jī)加速冒黑煙的狀況。車輛實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)性、動力性和排放性，是節(jié)能減排的有力武器。在不同道路運(yùn)行時，油門的跳動誤差小于O. 5%，可以為柴油/甲醇組合燃燒車輛提供穩(wěn)定的油門信號。·
權(quán)利要求
1.柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置， 所述柴油機(jī)的油門大小通過直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸(21)控制，在直列油泵(11)外部的機(jī)械轉(zhuǎn)軸末端有一油門搖臂(8),油門搖臂一端與機(jī)械轉(zhuǎn)軸固定,另一端與油門拉桿(9)固定；在機(jī)械轉(zhuǎn)軸附近有2個螺孔，其中I個在轉(zhuǎn)軸上部且垂直向下，定義為第一螺孔(6-1)；另外I個在轉(zhuǎn)軸右側(cè)且水平向右，定義為第二螺孔(13-1)； 其特征在于，還包括 “L”型支架，通過第一螺孔和第二螺孔實現(xiàn)與直列油泵固定； 支架搖臂(7)，在直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸與“ L”型支架之間，且與油門搖臂相同，圍繞同一根軸心線擺動，與油門搖臂的擺動完全同步； 傳感轉(zhuǎn)軸(14)，與支架搖臂固定連接，且與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸具有相同的軸心線； 角位移傳感器(4)，與傳感轉(zhuǎn)軸連接，用來測量傳感轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，其特征在于，所述“L”型支架由第二支架(I)和第一支架(2)十字交叉連接而成，所述交叉部位均為可調(diào)節(jié)位移量的通槽，固定螺栓穿過兩個通槽十字交叉形成的通孔中，實現(xiàn)對二者的固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，其特征在于，所述第一支加(2)為直角“L”型，兩條直角邊上分別開有通槽(2-1、2-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，其特征在于，所述支架搖臂(7)與油門搖臂(8)完全平行，二者通過搖臂連接螺栓(10)綁定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置，其特征在于，還包括一個止推架(12)，位于直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸(21)和“L”型支架之間，傳感轉(zhuǎn)軸(14)兩端分別架在止推架(12)和“L”型支架之間。
6.柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集方法，其特征在于，通過設(shè)置ー個與油門搖臂(8)完全平行的支架搖臂(7)，支架搖臂一端與油門搖臂固定，另一端帶動ー根傳感轉(zhuǎn)軸(14)旋轉(zhuǎn)，所述傳感轉(zhuǎn)軸與直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸(21)具有相同的軸心線；油門搖臂(8)帶動支架搖臂(7)作同步擺動,支架搖臂帶動傳感轉(zhuǎn)軸(14)旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)傳感轉(zhuǎn)軸(14)與直列油泵機(jī)械轉(zhuǎn)軸(21)的同步旋轉(zhuǎn)，通過角位移傳感器(4)檢測傳感轉(zhuǎn)軸(14)的角度位移，實現(xiàn)對直列油泵的機(jī)械轉(zhuǎn)軸(21)角度位移的監(jiān)測，進(jìn)而實現(xiàn)對柴油機(jī)柴油噴射量的監(jiān)測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)，進(jìn)一步涉及一種柴油/甲醇組合燃燒柴油機(jī)油門位置信號采集裝置與方法。包括“L”型支架，支架搖臂7，傳感轉(zhuǎn)軸14，角位移傳感器4。本發(fā)明實現(xiàn)了對傳統(tǒng)直列泵柴油機(jī)油門位置采集裝置與方法，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)機(jī)械式柴油機(jī)柴油噴射量的實時監(jiān)測，為柴油/甲醇復(fù)合燃燒燃料的精確控制提供了可能，使甲醇與柴油進(jìn)行氣態(tài)混合燃燒，不但保證了柴油機(jī)壓燃方式起到的良好性能，而且能夠顯著減少柴油機(jī)的PM和NOX排放。
文檔編號F02D11/04GK102953850SQ20121044271
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者姚安仁, 劉軍恒, 魏立江, 姚春德 申請人:天津大學(xué)