专利名称：柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油/甲醇组合燃烧柴油机， 进一步涉及一种柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置与方法。
背景技术：
柴油机因其良好的经济性及可靠性，不仅在载重车、城市公交车上大量应用，甚至在轿车中也越来越广泛地应用。但是，柴油机固有的微粒PM和氮氧化合物NOx排放比较高，且这两种排放物存在着此长彼消的折中关系。随着人们对环境的要求越来越高，法规日趋严格，PM和NOx排放成为制约柴油机发展的关键。现有技术解决这一矛盾的方法有(一)在柴油机上采用高压共轨技术结合废气后处理等多种高新技术，但这一做法技术难度大，工艺复杂；(二)采用超低硫柴油；(三)柴油中添加甲醇或者乙醇等含氧、高汽化潜热的燃料实现混合燃烧，以减少NO5^P PM排放；但这一做法柴油与醇混合后容易分层，掺混比例小，而且燃料在低温下难以着火，柴油机冷启动困难。甲醇作为一种替代燃料，来源广泛，价格低廉，含氧，燃烧范围宽且燃烧速度快，燃烧后污染物排放少，是清洁高效的石油替代燃料。甲醇在柴油机上最有前途的应用方式就是柴油/甲醇组合燃烧，即通过进气道喷入甲醇与进气形成均质混合气，进入汽缸后由缸内直喷柴油引燃，实现准均质的压燃燃烧模式。专用的电控单元根据转速、负荷等信号监控发动机的运行状态并控制甲醇的喷射时间和喷射量，在保证动力性的情况下，使得经济性和排放性较原机都大大改善。市场上仍有相当数量的柴油机，其供油高压油泵是直列机械泵，供油量都是靠机械转轴控制，不能够提供为实现组合燃烧需求的发动机油门开度即负荷信号。而组合燃烧系统判断发动机的运行状态及喷醇过程都是依靠电控单元，其只会感应电信号，故需研制监控油门位置开度(机械泵转轴转动量)及变化的信号系统。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种直列泵柴油机上柴油机油门信号采集装置与方法。本发明通过如下技术方案实现柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，所述柴油机的油门大小通过直列油泵的机械转轴21控制，在直列油泵外部的机械转轴末端有一油门摇臂8，油门摇臂一端与机械转轴固定，另一端与油门拉杆9固定；在机械转轴附近有2个螺孔，其中I个在转轴上部且垂直向下，定义为第一螺孔6-1 ;另外I个在转轴右侧且水平向右，定义为第二螺孔13_1 ；还包括“L”型支架，通过第一螺孔和第二螺孔实现与直列油泵固定；支架摇臂7，在直列油泵机械转轴与“L”型支架之间，且与油门摇臂相同，围绕同一根轴心线摆动，与油门摇臂的摆动完全同步；传感转轴14，与支架摇臂固定连接，且与直列油泵的机械转轴具有相同的轴心线；角位移传感器4，与传感转轴连接，用来测量传感转轴的旋转角度量。所述“L”型支架的实现方式之一由第一支架I和第二支架2十字交叉连接而成，所述交叉部位均为可调节位移量的通槽，固定螺栓穿过两个槽孔十字交叉形成的通孔中，实现对二者的固定。作为优选方案，所述支架摇臂7与油门摇臂8完全平行，二者通过螺栓10绑定。作为进一步优选方案，还包括一个止推架12，位于直列油泵机械转轴21和“L”型支架之间，传感转轴14两端分别架在止推架12和“L”型支架之间。柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集方法，通过设置一个与油门摇臂8完全平行的支架摇臂7，支架摇臂一端与油门摇臂固定，另一端带动一根传感转轴14旋转，所述传感转轴与直列油泵的机械转轴21具有相同的轴心线；油门摇臂8带动支架摇臂7作同步摆动，支架摇臂带动传感转轴14旋转,实现传感转轴14与直列油泵机械转轴21的同·步旋转，通过位移传感器4检测传感转轴14的角度位移，实现对直列油泵的机械转轴21角度位移的监测，进而实现对柴油机柴油喷射量的监测。本发明实现了对传统直列泵柴油机油门位置采集装置与方法，实现了对传统机械式柴油机柴油喷射量的实时监测，为柴油/甲醇复合燃烧燃料的精确控制提供了可能，使甲醇与柴油进行气态混合燃烧，不但保证了柴油机压燃方式起到的良好性能，而且能够显著减少柴油机的PM和NOx排放。
图I代表直列油泵的结构示意图。图中，6-1代表第一螺孔，13-1代表第二螺孔，8代表油门摇臂，9代表油门拉杆，10-1代表摇臂连接螺孔。图2代表实施例中柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置装配后的机构示意主视图。图中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架铰接螺栓，4代表角位移传感器，5代表角位移传感器、第二支架和止推架之间的连接螺栓，6代表对应于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架摇臂，8代表油门摇臂，9代表油门拉杆10代表摇臂连接螺栓，11代表直列油泵。图3代表图2的俯视图。图中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架铰接螺栓，4代表角位移传感器，5代表角位移传感器、第一支架和止推架之间的连接螺栓，6代表对应于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架摇臂，8代表油门摇臂，9代表油门拉杆10代表摇臂连接螺栓，11代表直列油泵，12代表止推架，13代表对应于第二螺孔的第二螺栓。图4代表图2的左视图。图中，I代表第二支架，2代表第一支架，3代表支架铰接螺栓，4代表角位移传感器，6代表对应于第一螺孔的第一螺栓，7代表支架摇臂，8代表油门摇臂，9代表油门拉杆10代表摇臂连接螺栓，11代表直列油泵，12代表止推架，13代表对应于第二螺孔的第二螺栓，14代表传感转轴，21代表直列油泵的机械转轴。图5代表实施例中第一支架立体结构示意图。2-1代表与第一螺孔6连接的通槽，2-2代表与第二支架连接的通槽。图6代表实施例中第二支架立体结构示意图。1-1代表与第一螺孔6-1、第一螺栓6配合的螺孔，1-2、1-4代表与止推架12固定的螺孔，1-3代表第二支架上供传感转轴通过的通孔，1-5代表与第一支架连接的通槽。
图7代表实施例中支架摇臂7和传感主轴14连接后的结构示意图。图中14-1代表传感主轴架在止推架12通孔12-1中的部分，14-2代表传感主轴架在第二支架通孔1-3的部分；7_1代表支架摇臂螺孔，与摇臂连接螺栓10固定配合使用。图8代表实施例中止推架12结构示意图。12-1代表与传感主轴14_1配合的通孔，12-2、12-3分别代表与5-1、5-2配合的螺孔。图9为角位移传感器示意图。
具体实施例方式对照图1-9说明本发明的实施方式。柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，所述柴油机的油门大小通过直列油泵的机械转轴21控制，在直列油泵外部的机械转轴末端有一油门摇臂8，油门摇臂 一端与机械转轴固定，另一端与油门拉杆9固定；在机械转轴附近有2个螺孔，其中I个在转轴上部且垂直向下，定义为第一螺孔6-1 ;另外I个在转轴右侧且水平向右，定义为第二螺孔13_1 ；还包括“L”型支架，通过第一螺孔和第二螺孔实现与直列油泵固定；所述“L”型支架的实现方式由第一支架2和第二支架I十字交叉连接而成，所述交叉部位均为可调节位移量的通槽，支架铰接螺栓3穿过两个槽孔2-2、1-5十字交叉形成的通孔中，实现对二者的固定。一个止推架12，位于直列油泵机械转轴21和第二支架之间，传感转轴14两端分别架在止推架12的通孔12-1和第二支架支架通孔1-3之间。支架摇臂7，在直列油泵机械转轴与第二支架之间，且与油门摇臂相同，围绕同一根轴心线摆动，与油门摇臂的摆动完全同步；传感转轴14，与支架摇臂固定连接，且与直列油泵的机械转轴具有相同的轴心线；角位移传感器4，与传感转轴连接，用来测量传感转轴的旋转角度量。所述支架摇臂7与油门摇臂8完全平行，二者通过螺栓10绑定。柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集方法，通过设置一个与油门摇臂8完全平行的支架摇臂7，支架摇臂一端与油门摇臂固定，另一端带动一根传感转轴14旋转，所述传感转轴与直列油泵的机械转轴21具有相同的轴心线；油门摇臂8带动支架摇臂7作同步摆动，支架摇臂带动传感转轴14旋转,实现传感转轴14与直列油泵机械转轴21的同步旋转，通过位移传感器4检测传感转轴14的角度位移，实现对直列油泵的机械转轴21角度位移的监测，进而实现对柴油机柴油喷射量的监测。在中国重汽斯太尔车辆上的WD615柴油机的油泵上面安装该油门信号监控系统。合理调节第一支架2的位置使第二支架I和直列油泵11能良好接触，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。随后第二支架I上面装上支架摇臂7，支架摇臂的中心转轴外侧安装上角位移传感器4，调整好传感器的起点为零电阻处然后用螺栓固定好。支架摇臂7与油门摇臂8上方用摇臂连接螺栓10连接，分别用双螺母固定。然后把柴油/甲醇组合燃烧系统的电控单元的5V电压通向传感器，且把传感器的信号线与电控单元的油门端接好。当组合燃烧系统运行时，电控单元给传感器提供5V的电压，通过测量传感器信号线处的电压值就知道了油门的开度，从而准确反映出柴油机的负荷。为电控单元喷射甲醇提供有力的参数，使得甲醇能够准确的喷入进气管与进气均匀混合后进入气缸，然后由柴油引燃，实现柴油/甲醇组合燃烧。安装油门信号监控系统的斯太尔柴油/甲醇组合燃烧车辆在道路上面运行，新安装的信号系统没有对油门造成干涉，油门运转灵活，经测量可以把油门从零负荷到满开度准确的显示出来，且输出信号稳定没有跳动。该组合燃料车辆在上海与江苏省江阴市高速公路上面运行时候，可以实现甲醇对柴油29. 2%的替代率，动力性十足，且只用I. 73L甲醇就可以替代IL柴油，整体经济性提高了 6. 67%，且完全缓解了原机加速冒黑烟的状况。车辆实现了较好的经济性、动力性和排放性，是节能减排的有力武器。在不同道路运行时，油门的跳动误差小于O. 5%，可以为柴油/甲醇组合燃烧车辆提供稳定的油门信号。·
权利要求
1.柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置， 所述柴油机的油门大小通过直列油泵的机械转轴(21)控制，在直列油泵(11)外部的机械转轴末端有一油门摇臂(8),油门摇臂一端与机械转轴固定,另一端与油门拉杆(9)固定；在机械转轴附近有2个螺孔，其中I个在转轴上部且垂直向下，定义为第一螺孔(6-1)；另外I个在转轴右侧且水平向右，定义为第二螺孔(13-1)； 其特征在于，还包括 “L”型支架，通过第一螺孔和第二螺孔实现与直列油泵固定； 支架摇臂(7)，在直列油泵机械转轴与“ L”型支架之间，且与油门摇臂相同，围绕同一根轴心线摆动，与油门摇臂的摆动完全同步； 传感转轴(14)，与支架摇臂固定连接，且与直列油泵的机械转轴具有相同的轴心线； 角位移传感器(4)，与传感转轴连接，用来测量传感转轴的旋转角度量。
2.根据权利要求I所述柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，其特征在于，所述“L”型支架由第二支架(I)和第一支架(2)十字交叉连接而成，所述交叉部位均为可调节位移量的通槽，固定螺栓穿过两个通槽十字交叉形成的通孔中，实现对二者的固定。
3.根据权利要求2所述柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，其特征在于，所述第一支加(2)为直角“L”型，两条直角边上分别开有通槽(2-1、2-2)。
4.根据权利要求I所述柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，其特征在于，所述支架摇臂(7)与油门摇臂(8)完全平行，二者通过摇臂连接螺栓(10)绑定。
5.根据权利要求I所述柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置，其特征在于，还包括一个止推架(12)，位于直列油泵机械转轴(21)和“L”型支架之间，传感转轴(14)两端分别架在止推架(12)和“L”型支架之间。
6.柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集方法，其特征在于，通过设置ー个与油门摇臂(8)完全平行的支架摇臂(7)，支架摇臂一端与油门摇臂固定，另一端带动ー根传感转轴(14)旋转，所述传感转轴与直列油泵的机械转轴(21)具有相同的轴心线；油门摇臂(8)带动支架摇臂(7)作同步摆动,支架摇臂带动传感转轴(14)旋转,实现传感转轴(14)与直列油泵机械转轴(21)的同步旋转，通过角位移传感器(4)检测传感转轴(14)的角度位移，实现对直列油泵的机械转轴(21)角度位移的监测，进而实现对柴油机柴油喷射量的监測。
全文摘要
本发明涉及一种柴油/甲醇组合燃烧柴油机，进一步涉及一种柴油/甲醇组合燃烧柴油机油门位置信号采集装置与方法。包括“L”型支架，支架摇臂7，传感转轴14，角位移传感器4。本发明实现了对传统直列泵柴油机油门位置采集装置与方法，实现了对传统机械式柴油机柴油喷射量的实时监测，为柴油/甲醇复合燃烧燃料的精确控制提供了可能，使甲醇与柴油进行气态混合燃烧，不但保证了柴油机压燃方式起到的良好性能，而且能够显著减少柴油机的PM和NOX排放。
文档编号F02D11/04GK102953850SQ20121044271
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者姚安仁, 刘军恒, 魏立江, 姚春德 申请人:天津大学