專利名稱：一種燃油噴射系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種外燃的閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，有別于依靠燃料在發(fā)動(dòng)機(jī) 內(nèi)部燃燒獲得動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用氣體作為工質(zhì)，燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連 續(xù)燃燒，通過(guò)加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換，加熱器使氣體受熱膨脹、 遇冷壓縮而產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復(fù)地進(jìn)行這樣的循環(huán)過(guò)程。 由于外燃機(jī)避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了高效率、低噪音、低污染和低運(yùn) 行成本。外燃機(jī)可以燃燒各種可燃?xì)怏w，如天然氣、沼氣、石油氣、氫氣、煤氣等，也可 燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽(yáng)能等。只要熱腔達(dá)到
70(TC，設(shè)備即可做功運(yùn)行，環(huán)境溫度越低，做功能力越強(qiáng)，外燃機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是出力和效 率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區(qū)使用。但是，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還有許多問(wèn)題要解 決，例如制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)較難，密封件的可靠性和壽命還存在問(wèn)題，功率調(diào)節(jié) 控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較為笨重。
在燃燒柴油等液體燃料的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，改變斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，如工質(zhì)的循 環(huán)壓力或燃油流量等均可改變斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率?，F(xiàn)有的改變?nèi)加土髁康姆椒ㄖ饕?br> 兩種
1) 高壓油泵以固定轉(zhuǎn)速向蓄壓器提供固定流量的燃油，蓄壓器中裝有一與油箱連通的 溢流閥，通過(guò)控制溢流閥的開(kāi)度將多余的燃油溢出流回油箱來(lái)控制蓄壓器內(nèi)的燃油壓力，其 缺點(diǎn)主要是油泵的供油量恒定，但在蓄壓器的壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，部分高壓燃油會(huì)通過(guò)溢 流閥泄走，浪費(fèi)油泵的能量；
2) 高壓油泵以某一固定轉(zhuǎn)速向蓄壓器內(nèi)供油，其通過(guò)控制系統(tǒng)的設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)油量控 制裝置中油泵齒條的位移以控制油泵泵入蓄壓器的油量，但其缺點(diǎn)是齒條的調(diào)整精度不足 ，難以精確控制進(jìn)入蓄壓器內(nèi)燃油的量，造成蓄壓器內(nèi)燃油壓力波動(dòng)過(guò)大，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功 率不穩(wěn)定
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過(guò)控制高壓油泵轉(zhuǎn)速來(lái)改變?nèi)加?供油量的燃油噴射系統(tǒng)，該燃油噴射系統(tǒng)具有油量控制方便、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種燃油噴射系統(tǒng)，包括串接在油路中的高壓油泵、蓄壓器 及噴油器，該系統(tǒng)還包括
一流量傳感器，其串接在蓄壓器與噴油器連接的油路中用于測(cè)量噴油器的燃油流量；
一伺服電機(jī)，其與高壓油泵傳動(dòng)連接以驅(qū)動(dòng)高壓油泵工作；
一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其通過(guò)一伺服驅(qū)動(dòng)器以控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
一電控單元，其輸入端連接流量傳感器用以獲得流量傳感器的流量信號(hào)，其輸出端連接 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用以輸出電機(jī)控制指令；所述電控單元將流量信號(hào)處理后與作為反饋控制用參 照量的流量設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)，則電控單元發(fā)出調(diào)整控制指 令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，將噴油器的燃油流量的偏差量限制在設(shè)定的范圍 內(nèi)。
所述電控單元上還連接有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭，該轉(zhuǎn)速控制旋鈕向電控單元提供一個(gè)電機(jī) 轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)作為與流量傳感器的流量信號(hào)進(jìn)行對(duì)比的流量設(shè)定值，使高壓油泵的噴油量連 續(xù)可調(diào)。
所述高壓油泵上安裝有供油調(diào)節(jié)閥，該供油調(diào)節(jié)閥通過(guò)電控單元控制該高壓油泵在啟動(dòng) 時(shí)進(jìn)入該油泵中的低壓油量。
所述蓄壓器上安裝有壓力變送器，該壓力變送器與電控單元連接以監(jiān)測(cè)蓄壓器內(nèi)燃油的 壓力及壓力波動(dòng)情況，作為判斷系統(tǒng)工作狀況的一個(gè)參數(shù)。
同時(shí)，本實(shí)用新型還提供了一種使用上述燃油噴射系統(tǒng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，為實(shí)現(xiàn)該目的 ，其技術(shù)方案為 一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)，所述的燃油噴射系統(tǒng)包 括串接在油路中的高壓油泵、蓄壓器及噴油器，該系統(tǒng)還包括
一流量傳感器，其串接在蓄壓器與噴油器連接的油路中用于測(cè)量噴油器的燃油流量；
一伺服電機(jī)，其與高壓油泵傳動(dòng)連接以驅(qū)動(dòng)高壓油泵工作；
一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其通過(guò)一伺服驅(qū)動(dòng)器以控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
一電控單元，其輸入端連接流量傳感器用以獲得流量傳感器的流量信號(hào)，其輸出端連接 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用以輸出電機(jī)控制指令；所述電控單元將流量信號(hào)處理后與作為反饋控制用參 照量的流量設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)，則電控單元發(fā)出調(diào)整控制指 令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，將噴油器的燃油流量的偏差量限制在設(shè)定的范圍 內(nèi)。所述電控單元上還連接有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭，該轉(zhuǎn)速控制旋鈕向電控單元提供一個(gè)電機(jī) 轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)作為與流量傳感器的流量信號(hào)進(jìn)行對(duì)比的流量設(shè)定值，使高壓油泵的工作轉(zhuǎn)速 連續(xù)可調(diào)。
所述高壓油泵上安裝有供油調(diào)節(jié)閥，該供油調(diào)節(jié)閥通過(guò)電控單元控制該高壓油泵在啟動(dòng) 時(shí)進(jìn)入該油泵中的低壓油量。
所述蓄壓器上安裝有壓力變送器，該壓力變送器與電控單元連接以監(jiān)測(cè)蓄壓器內(nèi)燃油的 壓力及壓力波動(dòng)情況，作為判斷系統(tǒng)工作狀況的一個(gè)參數(shù)。
本實(shí)用新型中高壓油泵通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用流量傳感器檢測(cè)噴油器的實(shí)際噴油量， 通過(guò)電控單元控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)將燃油的流量波動(dòng)控制在一定的范圍內(nèi)，燃油的流量控 制準(zhǔn)確、方便、響應(yīng)速度快，使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率控制十分穩(wěn)定；高壓油泵上安裝的 供油調(diào)節(jié)閥可以在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)供油調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊在電控單元低電平信號(hào)的控制下先打 開(kāi)，閥內(nèi)的旁通通路連通將油路旁通以減小啟動(dòng)阻力矩，保證高壓油泵啟動(dòng)順利，當(dāng)高壓油 泵穩(wěn)定在工作轉(zhuǎn)速后，通過(guò)供油調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊在電控單元高電平信號(hào)的控制下向供油調(diào)節(jié)閥 提供工作電流，閥內(nèi)的旁通通路關(guān)閉而通往油泵柱塞工作腔的油路開(kāi)啟，泵油開(kāi)始向蓄壓器 供油。


圖l為本實(shí)用新型燃油噴射控制系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施方式

6如圖1所示，本實(shí)用新型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射控制系統(tǒng)主要包括串接在油路管道中 的一用以將低壓油路D的燃油加壓以提供高壓燃油的高壓油泵1，該高壓油泵l通過(guò)一伺服電 機(jī)5驅(qū)動(dòng)， 一與高壓油泵1連接用以存儲(chǔ)高壓油泵泵出的燃油的蓄壓器2，以及連接在蓄壓器2 的輸出油路中用以將蓄壓器2內(nèi)的高壓燃油噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室R中的噴油器3，該噴油器3為 開(kāi)式噴油器，在蓄壓器2與噴油器3連接的油路中串接有一用于測(cè)量噴油器的燃油流量的流量 傳感器4，該流量傳感器4的流量傳感信號(hào)連接在一電控單元10上。該電控單元10的輸入端連 接流量傳感器4用以將流量傳感器4的信號(hào)處理后與作為反饋控制用參照量的流量設(shè)定值進(jìn)行 對(duì)比，在高壓油泵l的柱塞工作腔容積保持不變且進(jìn)油壓力恒定的前提下，轉(zhuǎn)速增加，則單 位時(shí)間向蓄壓器所供的燃油增多，蓄壓器內(nèi)燃油壓力升高，噴油量增加；轉(zhuǎn)速降低，則單位 時(shí)間向蓄壓器所供的燃油減少，蓄壓器內(nèi)燃油壓力降低，噴油量減少；當(dāng)流入蓄壓器的油量 和流出蓄壓器的油量相等時(shí)，蓄壓器內(nèi)的壓力保持穩(wěn)定。若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)， 則電控單元10發(fā)出調(diào)整控制指令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊11控制伺服電機(jī)5的伺服驅(qū)動(dòng)器6來(lái)調(diào)整 伺服電機(jī)5轉(zhuǎn)速，將流量的偏差量限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。
在電控單元l O上還連接有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭8 ，該電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭8向電控單元l O提供 一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)，以便使高壓油泵的工作轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。
在高壓油泵1上還安裝有一個(gè)供油調(diào)節(jié)閥13，該供油調(diào)節(jié)閥13可以控制高壓油泵1在啟動(dòng) 時(shí)進(jìn)入該油泵中的低壓油量。供油調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊12在收到電控單元10的低電平信號(hào)時(shí)，供油 調(diào)節(jié)閥13因沒(méi)有電流通過(guò)而處于常開(kāi)狀態(tài)，高壓油泵l內(nèi)的低壓油都經(jīng)供油調(diào)節(jié)閥13旁通流 走而不向柱塞工作腔供油，此時(shí)高壓油泵l空轉(zhuǎn)而不向蓄壓器供油，從而使高壓油泵l所需的 驅(qū)動(dòng)力矩最小。因此在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先不給供油調(diào)節(jié)閥13通電，以減小啟動(dòng)阻力矩，保證高 壓油泵l啟動(dòng)順利。當(dāng)高壓油泵l穩(wěn)定在工作轉(zhuǎn)速后，供油調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊12在電控單元10高電 平信號(hào)的控制下向供油調(diào)節(jié)閥13提供工作電流，閥內(nèi)的旁通通路關(guān)閉而通往高壓油泵l柱塞 工作腔的油路開(kāi)啟，泵油開(kāi)始向蓄壓器供油。
蓄壓器2上安裝有壓力變送器13，該壓力變送器13與電控單元10連接以監(jiān)測(cè)蓄壓器2內(nèi)燃 油的壓力及壓力波動(dòng)情況，作為判斷系統(tǒng)工作狀況的一個(gè)參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種燃油噴射系統(tǒng)，包括串接在油路中的高壓油泵、蓄壓器及噴油器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一流量傳感器，其串接在蓄壓器與噴油器連接的油路中用于測(cè)量噴油器的燃油流量；一伺服電機(jī)，其與高壓油泵傳動(dòng)連接以驅(qū)動(dòng)高壓油泵工作；一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其通過(guò)一伺服驅(qū)動(dòng)器以控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速；一電控單元，其輸入端連接流量傳感器用以獲得流量傳感器的流量信號(hào)，其輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用以輸出電機(jī)控制指令；所述電控單元將流量信號(hào)處理后與作為反饋控制用參照量的流量設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)，則電控單元發(fā)出調(diào)整控制指令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，將噴油器的燃油流量的偏差量限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃油噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述電控單元 上還連接有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭，該轉(zhuǎn)速控制旋鈕向電控單元提供一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)作為 與流量傳感器的流量信號(hào)進(jìn)行對(duì)比的流量設(shè)定值，使高壓油泵的噴油量連續(xù)可調(diào)。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃油噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓油泵 上安裝有供油調(diào)節(jié)閥，該供油調(diào)節(jié)閥通過(guò)電控單元控制該高壓油泵在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入該油泵中的 低壓油量。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃油噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄壓器上 安裝有壓力變送器，該壓力變送器與電控單元連接以監(jiān)測(cè)蓄壓器內(nèi)燃油的壓力及壓力波動(dòng)情 況，作為判斷系統(tǒng)工作狀況的一個(gè)參數(shù)。
5 一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)，所述的燃油噴 射系統(tǒng)包括串接在油路中的高壓油泵、蓄壓器及噴油器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括一流量傳感器，其串接在蓄壓器與噴油器連接的油路中用于測(cè)量噴油器的燃油流量； 一伺服電機(jī)，其與高壓油泵傳動(dòng)連接以驅(qū)動(dòng)高壓油泵工作； 一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其通過(guò)一伺服驅(qū)動(dòng)器以控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速；一電控單元，其輸入端連接流量傳感器用以獲得流量傳感器的流量信號(hào)，其輸出端連 接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊用以輸出電機(jī)控制指令；所述電控單元將流量信號(hào)處理后與作為反饋控制用 參照量的流量設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)，則電控單元發(fā)出調(diào)整控制 指令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，將噴油器的燃油流量的偏差量限制在設(shè)定的范 圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電控單元 上還連接有電機(jī)轉(zhuǎn)速控制旋扭，該轉(zhuǎn)速控制旋鈕向電控單元提供一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)作為 與流量傳感器的流量信號(hào)進(jìn)行對(duì)比的流量設(shè)定值，使高壓油泵的工作轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述高壓油泵 上安裝有供油調(diào)節(jié)閥，該供油調(diào)節(jié)閥通過(guò)電控單元控制該高壓油泵在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入該油泵中的 低壓油量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述蓄壓器上 安裝有壓力變送器，該壓力變送器與電控單元連接以監(jiān)測(cè)蓄壓器內(nèi)燃油的壓力及壓力波動(dòng)情 況，作為判斷系統(tǒng)工作狀況的一個(gè)參數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種燃油噴射系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，該燃油噴射系統(tǒng)主要包括高壓油泵、蓄壓器、噴油器、流量傳感器、伺服電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電控單元，電控單元的輸入端連接流量傳感器用以將流量傳感器的信號(hào)處理后與作為反饋控制用參照量的流量設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，若兩者相差超過(guò)設(shè)定的控制量時(shí)，則電控單元發(fā)出調(diào)整控制指令，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，將噴油器的燃油流量的偏差量控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的燃油噴射系統(tǒng)具有燃油的流量控制準(zhǔn)確、方便和響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率控制十分穩(wěn)定。
文檔編號(hào)F02G1/053GK201428539SQ20092030587
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者劉建新, 健 吳, 宗永平, 斌 徐, 民 李, 杜慧勇, 坤 王, 王站成 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)