专利名称：一种燃油喷射系统及具有该系统的斯特林发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发动机技术领域，特别涉及一种发动机的燃油喷射系统及使用该系统的 斯特林发动机。
背景技术：
斯特林发动机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，有别于依靠燃料在发动机 内部燃烧获得动力的内燃机。斯特林发动机使用气体作为工质，燃料在气缸外的燃烧室内连 续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换，加热器使气体受热膨胀、 遇冷压縮而产生动力推动活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。 由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运 行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可 燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到
70(TC，设备即可做功运行，环境温度越低，做功能力越强，外燃机最大的优点是出力和效 率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。但是，斯特林发动机还有许多问题要解 决，例如制造成本较高，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题，功率调节 控制系统较复杂，机器较为笨重。
在燃烧柴油等液体燃料的斯特林发动机中，改变斯特林发动机的运行参数，如工质的循 环压力或燃油流量等均可改变斯特林发动机的输出功率。现有的改变燃油流量的方法主要有
两种
1) 高压油泵以固定转速向蓄压器提供固定流量的燃油，蓄压器中装有一与油箱连通的 溢流阀，通过控制溢流阀的开度将多余的燃油溢出流回油箱来控制蓄压器内的燃油压力，其 缺点主要是油泵的供油量恒定，但在蓄压器的压力超过设定值时，部分高压燃油会通过溢 流阀泄走，浪费油泵的能量；
2) 高压油泵以某一固定转速向蓄压器内供油，其通过控制系统的设定值来调节油量控 制装置中油泵齿条的位移以控制油泵泵入蓄压器的油量，但其缺点是齿条的调整精度不足 ，难以精确控制进入蓄压器内燃油的量，造成蓄压器内燃油压力波动过大，发动机的输出功 率不稳定
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种通过控制高压油泵转速来改变燃油 供油量的燃油喷射系统，该燃油喷射系统具有油量控制方便、准确等特点。
本实用新型的技术方案是 一种燃油喷射系统，包括串接在油路中的高压油泵、蓄压器 及喷油器，该系统还包括
一流量传感器，其串接在蓄压器与喷油器连接的油路中用于测量喷油器的燃油流量；
一伺服电机，其与高压油泵传动连接以驱动高压油泵工作；
一电机驱动模块，其通过一伺服驱动器以控制伺服电机的转速；
一电控单元，其输入端连接流量传感器用以获得流量传感器的流量信号，其输出端连接 电机驱动模块用以输出电机控制指令；所述电控单元将流量信号处理后与作为反馈控制用参 照量的流量设定值进行对比，若两者相差超过设定的控制量时，则电控单元发出调整控制指 令，通过电机驱动模块调整伺服电机转速，将喷油器的燃油流量的偏差量限制在设定的范围 内。
所述电控单元上还连接有电机转速控制旋扭，该转速控制旋钮向电控单元提供一个电机 转速设定信号作为与流量传感器的流量信号进行对比的流量设定值，使高压油泵的喷油量连 续可调。
所述高压油泵上安装有供油调节阀，该供油调节阀通过电控单元控制该高压油泵在启动 时进入该油泵中的低压油量。
所述蓄压器上安装有压力变送器，该压力变送器与电控单元连接以监测蓄压器内燃油的 压力及压力波动情况，作为判断系统工作状况的一个参数。
同时，本实用新型还提供了一种使用上述燃油喷射系统的斯特林发动机，为实现该目的 ，其技术方案为 一种斯特林发动机，包括发动机的燃油喷射系统，所述的燃油喷射系统包 括串接在油路中的高压油泵、蓄压器及喷油器，该系统还包括
一流量传感器，其串接在蓄压器与喷油器连接的油路中用于测量喷油器的燃油流量；
一伺服电机，其与高压油泵传动连接以驱动高压油泵工作；
一电机驱动模块，其通过一伺服驱动器以控制伺服电机的转速；
一电控单元，其输入端连接流量传感器用以获得流量传感器的流量信号，其输出端连接 电机驱动模块用以输出电机控制指令；所述电控单元将流量信号处理后与作为反馈控制用参 照量的流量设定值进行对比，若两者相差超过设定的控制量时，则电控单元发出调整控制指 令，通过电机驱动模块调整伺服电机转速，将喷油器的燃油流量的偏差量限制在设定的范围 内。所述电控单元上还连接有电机转速控制旋扭，该转速控制旋钮向电控单元提供一个电机 转速设定信号作为与流量传感器的流量信号进行对比的流量设定值，使高压油泵的工作转速 连续可调。
所述高压油泵上安装有供油调节阀，该供油调节阀通过电控单元控制该高压油泵在启动 时进入该油泵中的低压油量。
所述蓄压器上安装有压力变送器，该压力变送器与电控单元连接以监测蓄压器内燃油的 压力及压力波动情况，作为判断系统工作状况的一个参数。
本实用新型中高压油泵通过伺服电机驱动，采用流量传感器检测喷油器的实际喷油量， 通过电控单元控制伺服电机的转速来将燃油的流量波动控制在一定的范围内，燃油的流量控 制准确、方便、响应速度快，使斯特林发动机的输出功率控制十分稳定；高压油泵上安装的 供油调节阀可以在系统启动时，通过供油调节驱动模块在电控单元低电平信号的控制下先打 开，阀内的旁通通路连通将油路旁通以减小启动阻力矩，保证高压油泵启动顺利，当高压油 泵稳定在工作转速后，通过供油调节驱动模块在电控单元高电平信号的控制下向供油调节阀 提供工作电流，阀内的旁通通路关闭而通往油泵柱塞工作腔的油路开启，泵油开始向蓄压器 供油。
图l为本实用新型燃油喷射控制系统的框图。
具体实施方式
6如图1所示，本实用新型的斯特林发动机燃油喷射控制系统主要包括串接在油路管道中 的一用以将低压油路D的燃油加压以提供高压燃油的高压油泵1，该高压油泵l通过一伺服电 机5驱动， 一与高压油泵1连接用以存储高压油泵泵出的燃油的蓄压器2，以及连接在蓄压器2 的输出油路中用以将蓄压器2内的高压燃油喷射至发动机燃烧室R中的喷油器3，该喷油器3为 开式喷油器，在蓄压器2与喷油器3连接的油路中串接有一用于测量喷油器的燃油流量的流量 传感器4，该流量传感器4的流量传感信号连接在一电控单元10上。该电控单元10的输入端连 接流量传感器4用以将流量传感器4的信号处理后与作为反馈控制用参照量的流量设定值进行 对比，在高压油泵l的柱塞工作腔容积保持不变且进油压力恒定的前提下，转速增加，则单 位时间向蓄压器所供的燃油增多，蓄压器内燃油压力升高，喷油量增加；转速降低，则单位 时间向蓄压器所供的燃油减少，蓄压器内燃油压力降低，喷油量减少；当流入蓄压器的油量 和流出蓄压器的油量相等时，蓄压器内的压力保持稳定。若两者相差超过设定的控制量时， 则电控单元10发出调整控制指令，通过电机驱动模块11控制伺服电机5的伺服驱动器6来调整 伺服电机5转速，将流量的偏差量限制在设定的范围内。
在电控单元l O上还连接有电机转速控制旋扭8 ，该电机转速控制旋扭8向电控单元l O提供 一个电机转速设定信号，以便使高压油泵的工作转速连续可调。
在高压油泵1上还安装有一个供油调节阀13，该供油调节阀13可以控制高压油泵1在启动 时进入该油泵中的低压油量。供油调节驱动模块12在收到电控单元10的低电平信号时，供油 调节阀13因没有电流通过而处于常开状态，高压油泵l内的低压油都经供油调节阀13旁通流 走而不向柱塞工作腔供油，此时高压油泵l空转而不向蓄压器供油，从而使高压油泵l所需的 驱动力矩最小。因此在系统启动时，先不给供油调节阀13通电，以减小启动阻力矩，保证高 压油泵l启动顺利。当高压油泵l稳定在工作转速后，供油调节驱动模块12在电控单元10高电 平信号的控制下向供油调节阀13提供工作电流，阀内的旁通通路关闭而通往高压油泵l柱塞 工作腔的油路开启，泵油开始向蓄压器供油。
蓄压器2上安装有压力变送器13，该压力变送器13与电控单元10连接以监测蓄压器2内燃 油的压力及压力波动情况，作为判断系统工作状况的一个参数。
权利要求1.一种燃油喷射系统，包括串接在油路中的高压油泵、蓄压器及喷油器，其特征在于，该系统还包括一流量传感器，其串接在蓄压器与喷油器连接的油路中用于测量喷油器的燃油流量；一伺服电机，其与高压油泵传动连接以驱动高压油泵工作；一电机驱动模块，其通过一伺服驱动器以控制伺服电机的转速；一电控单元，其输入端连接流量传感器用以获得流量传感器的流量信号，其输出端连接电机驱动模块用以输出电机控制指令；所述电控单元将流量信号处理后与作为反馈控制用参照量的流量设定值进行对比，若两者相差超过设定的控制量时，则电控单元发出调整控制指令，通过电机驱动模块调整伺服电机转速，将喷油器的燃油流量的偏差量限制在设定的范围内。
2 根据权利要求l所述的燃油喷射系统，其特征在于，所述电控单元 上还连接有电机转速控制旋扭，该转速控制旋钮向电控单元提供一个电机转速设定信号作为 与流量传感器的流量信号进行对比的流量设定值，使高压油泵的喷油量连续可调。
3 根据权利要求l所述的燃油喷射系统，其特征在于，所述高压油泵 上安装有供油调节阀，该供油调节阀通过电控单元控制该高压油泵在启动时进入该油泵中的 低压油量。
4 根据权利要求l所述的燃油喷射系统，其特征在于，所述蓄压器上 安装有压力变送器，该压力变送器与电控单元连接以监测蓄压器内燃油的压力及压力波动情 况，作为判断系统工作状况的一个参数。
5 一种斯特林发动机，包括发动机的燃油喷射系统，所述的燃油喷 射系统包括串接在油路中的高压油泵、蓄压器及喷油器，其特征在于，该系统还包括一流量传感器，其串接在蓄压器与喷油器连接的油路中用于测量喷油器的燃油流量； 一伺服电机，其与高压油泵传动连接以驱动高压油泵工作； 一电机驱动模块，其通过一伺服驱动器以控制伺服电机的转速；一电控单元，其输入端连接流量传感器用以获得流量传感器的流量信号，其输出端连 接电机驱动模块用以输出电机控制指令；所述电控单元将流量信号处理后与作为反馈控制用 参照量的流量设定值进行对比，若两者相差超过设定的控制量时，则电控单元发出调整控制 指令，通过电机驱动模块调整伺服电机转速，将喷油器的燃油流量的偏差量限制在设定的范 围内。
6.根据权利要求5所述的斯特林发动机，其特征在于，所述电控单元 上还连接有电机转速控制旋扭，该转速控制旋钮向电控单元提供一个电机转速设定信号作为 与流量传感器的流量信号进行对比的流量设定值，使高压油泵的工作转速连续可调。
7.根据权利要求5所述的斯特林发动机，其特征在于，所述高压油泵 上安装有供油调节阀，该供油调节阀通过电控单元控制该高压油泵在启动时进入该油泵中的 低压油量。
8.根据权利要求5所述的斯特林发动机，其特征在于，所述蓄压器上 安装有压力变送器，该压力变送器与电控单元连接以监测蓄压器内燃油的压力及压力波动情 况，作为判断系统工作状况的一个参数。
专利摘要本实用新型公开了一种燃油喷射系统以及使用该系统的斯特林发动机，该燃油喷射系统主要包括高压油泵、蓄压器、喷油器、流量传感器、伺服电机、电机驱动模块和电控单元，电控单元的输入端连接流量传感器用以将流量传感器的信号处理后与作为反馈控制用参照量的流量设定值进行对比，若两者相差超过设定的控制量时，则电控单元发出调整控制指令，通过电机驱动模块调整伺服电机转速，将喷油器的燃油流量的偏差量控制在设定的范围内。本实用新型的燃油喷射系统具有燃油的流量控制准确、方便和响应速度快的特点，使斯特林发动机的输出功率控制十分稳定。
文档编号F02G1/053GK201428539SQ20092030587
公开日2010年3月24日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者刘建新, 健 吴, 宗永平, 斌 徐, 民 李, 杜慧勇, 坤 王, 王站成 申请人:河南科技大学