CN103195614A

CN103195614A - 用于燃气发动机的闭环控制混合器

Info

Publication number: CN103195614A
Application number: CN2013100848726A
Authority: CN
Inventors: 蒙国宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-07-10

Abstract

一种用于燃气发动机的新型混合器，具备空燃比自动调节功能，保证燃气发动机的燃料经济性和排放性能时刻处于最佳状态，结构简单可靠，经济实用。

Description

用于燃气发动机的闭环控制混合器

背景技术

现有用于燃气发动机的传统混合器，可燃混合气浓度不会自动调节，空燃比很难准确稳定在最佳状态，燃气发动机的最佳燃料经济性和最佳排放性能无法得到保证，但是，由于这种燃料供给装置结构简单可靠，使用维护成本低，因此，在经济型燃气发动机领域得到广范应用；现有用于燃气发动机的燃气电子喷射系统，具备可燃混合气自动调节功能，空燃比能准确稳定在最佳状态，发动机的最佳燃料经济性和最佳排放性能得到了保证，但是，由于这种燃料供给系统结构复杂，使用维护成本高，因此，在经济型燃气发动机领域得到广范应用。

发明内容

本发明的目的是：通过简单的结构，实现混合器空燃比自动调节功能，使新一代混合器具备燃气电子喷射系统的准确精度，又保持传统混合器经济可靠的特点，解决经济型燃气发动机最佳燃料经济性和最佳排放性能无法得到保证的技术问题。

本发明由：混合器、电子控制器组成；混合器由混合器体、调节开关、恒压弹簧组成；混合器体为气缸状结构，混合器体上有方形空气输入口、方形燃气输入口和可燃混合气输出口，方形空气输入口与空气虑清器连接，方形燃气输入口与燃气输入管道连接，可燃混合气输出口与发动机进气道连接；混合器体上有空燃比调节旋扭，空燃比调节旋扭为圆形结构，一端与控制电机动力连接，另一端有偏芯定位销与调节开关的导向槽联运；调节开关为活塞状结构，安装在混合器体内，有方形空气输入口、方形燃气输入口分别与混合器体上的方形空气输入口、方形燃气输入口相对应，形成混合器的方形空气输入恒压阀门和方形燃气输入恒压阀门；调节开关上有导向槽与混合器体上的空燃比调节旋扭的偏芯定位销联动；调节开关顶面与大气连通；调节开关底部与恒压弹簧连接、与发动机进气道连通；电子控制器由氧传感器、控制器、控制电机组成；氧传感器安装在发动机排气道上；控制电机为直流减速电机，安装在混合器体上，输出动力与空燃比调节转扭连接；控制器由BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6、BG7、BG8、BG9、BG10、BG11和R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7组成；BG1为耗尽型场效应管，栅极与氧传感器连接，源极与地连接，漏极通过R1与正电源连接；BG2为PNP三极管，基极与BG1漏极连接，发射极通过R2与正电源连接、通过R3与地连接；BG4为NPN三极管；基极与BG1漏极连接，发射极通过R5与正电源连接、通过R4与地连接；BG3为NPN三极管，基极与BG2集电极连接，发射极与地连接，集电极通过BG7与控制电机左接线端子连接；BG5为NPN三极管，基极与BG4集电极连接，集电极与正电源连接，发射极通过BG6与控制电机左接线端子连接；BG8为PNP三极管，基极通过R6与BG3集电极连接，发射极与正电源连接，BG9为NPN三极管，基极与BG8集电极连接，集电极与正电源连接，发射极与控制电机右接线端子连接；BG10为NPN三极管，基极通过R7与BG5的发射极连接，集电极与控制电机右接线端子连接；BG11为NPN三极管，基极与BG10发射极连接，发射极与地连接，集电极与控制电机右接线端子连接。

与传统混合器对比，本发明的可燃混合气浓度具备自动调节功能，保证了燃气发动机的燃耗和排放任何工况都处于最佳状态；与现有的燃气电子喷射系统对比，本发明不但具备同等的空燃比自动控制精度，而且保留传统混合器经济可靠的特点，能解决经济型燃气发动机燃耗和排放性能不稳定的技术问题。

附图说明

附图1为本发明混合器的原理结构示意图。

附图2为本发明电子控制器的原理结构示意图。

具体实施方式

本发明由：混合器(附图1)、电子控制器(附图2)组成；混合器由混合器体1、调节开关2、恒压弹簧3组成；混合器体上有方形空气输入口4、方形燃气输入口5和可燃混合气输出口8，方形空气输入口4与空气虑清器连接，方形燃气输入口5与燃气输入管道连接，可燃混合气输出口8与发动机进气道连接；混合器体上有空燃比调节旋扭11，空燃比调节旋扭11为圆形结构，一端与控制电机12动力连接，另一端有偏芯定位销9与调节开关的导向槽10连动；调节开关2为活塞状结构，安装在混合器体1内，调节开关上有方形空气输入口6、方形燃气输入口7分别与混合器体上的方形空气输入口4、方形燃气输入口5相对应，形成混合器的空气输入恒压阀门和燃气输入恒压阀门；调节开关2顶面与大气连通，底部与恒压弹簧连接、与发动机进气道连通；电子控制器由氧传感器、控制器、控制电机组成；氧传感器安装在发动机排气道上；控制电机安装在混合器体1上；控制器由BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6、BG7、BG8、BG9、BG10、BG11和R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7组成；BG1为耗尽型场效应管，栅极与氧传感器13连接，源极与地连接，漏极通过R1与正电源连接；BG2为PNP三极管，基极与BG1漏极连接，发射极通过R2与正电源连接、通过R3与地连接；BG3为NPN三极管，基极与BG2集电极连接，发射极与地连接，集电极通过BG7与控制电机12左接线端子连接；BG4为NPN三极管，基极与BG1漏极连接，发射极通过R5与正电源连接，通过R4与地连接；BG5为NPN三极管，基极与BG4集电极连接，集电极与正电源连接，发射极通过BG6与控制电机12左接线端子连接；BG8为PNP三极管，基极通过R6与BG3集电极连接，发射极与正电源连接；BG9为NPN三极管，基极与BG8集电极连接，集电极与正电源连接，发射极与控制电机12右接线端子连接；BG10为NPN三极管，基极通过R7与BG5发射极连接，集电极与控制电机12右接线端子连接；BG11为NPN三极管，基极与BG10发射极连接，发射极与地连接，集电极与控制电机12右接线端子连接。

静态时，混合器的调节开关2在恒压弹簧3的弹力作用下处于上止点位置，调节开关的空气输入口6、燃气输入口7与混合器体的空气输入4、燃气输入口5在垂直方向完全错开，混合器的空气输入恒压阀门和燃气输入恒压阀门处于关闭状态；发动机工作时，进气真空度使用调节开关2下部气压力下降，调节开关顶面与下部之间产生压力差，该压力差在调节开关2上产生作用力，当该作用力大于恒压弹簧3的弹力时，调节开关2向下直线运动，空气恒压阀门与燃气恒压阀门同步打开，由于空气阀门与燃气阀门是方形结构，它们垂直方向边长相等，随调节开关直线运动同步变化，所以，在两个阀门边长同步改变的过程中，它们之间的面积比例始终保持不变，调节开关2直线运动，可燃混合气的空燃比就不会改变；混合器空气阀门与燃气阀门的开度随发动机工况同步变化，混合器具备输入压降恒定功能，目的是降低空气燃气输入压力变化对可燃混合器浓度的影响，解决类似文丘里混合器输出可燃混合气浓度随发动机工况明显变化的技术问题，为精确控制空燃比打下基础，改变恒压弹簧力可改变混合器的输入压降，混合器的输入压降过小会减弱混合器对空气燃气输入压力变化的适应能力，混合器的输入压降过大会影响发动机的最大输出功率，一般情况下，混合器的输入压降设定在3KPa左右较为合理；发动机工作后，由于某种因素造成可燃混合气过稀时，氧传感器输出电压低于0.45V，BG1漏极电压降低使BG2导通，BG3跟随饱和导通，饱和电流通过BG7使控制电机12左接线端子与地接通，同时R6通过电源负极向BG8提供正向偏流使BG8道通，BG9跟随饱和道通，BG9把控制电机12右接线端子与正电源接通，结果使控制电机12右接线端子与正电源连接，左接线端子与负电源连接，控制电机12得到正向工作电源正向运转，带动空燃比调节旋扭11正转，偏芯定位销9带动调节开关2顺时针方向角度转动，减小空气阀门与燃气阀门水平方向边长的比例，改变混合器空气阀门与燃气阀门的面积比例，减小可燃混合气的空燃比，使可燃混合气变浓；在BG2道通期间，R4、R5分压使BG4处于截止状态，BG5也因为没有正向偏流处于截止状态，电源正极无法通过BG5与控制电机12左接线端子连通，由于BG5截止，BG10和BG11也因没有得到正偏电流而截止，电源负极无法通过BG11加到控制电机12右接线端子上；当混合气浓度处于合理范围时，氧传感器输出电压在0.45V～0.6V之间，在此阶段，R2、R3分压使BG2处于截止状态，R4、R5分压使BG4处于截止状态，BG5、BG10、BG11跟随BG4处于截止状态，BG3、BG8、BG9跟随BG2处于截止状态，控制电机12左右两端接线端子处于悬空状态；当某种因素造成可燃混合气过浓时氧传感器输出电压超过0.6V，BG1漏极电压升高使BG2反偏加深、BG4正偏导通，BG5饱和道通，正电源通过BG6与控制电机12左接线端子连通，同时正电源经BG5、R7向BG10提供正偏电流，使BG10道通，BG11跟随道通，负电源通过BG11与控制电机12右接线端子连接，控制电机12得到反向工作电源而反向运转，带动空燃比调节旋扭11角度转动，偏芯定位销9带动调节开关2逆时针方向角度转动，增大空气阀门与燃气阀门水平方向边长的比例，改变混合器空气阀门与燃气阀门的面积比例，加大可燃混合气的空燃比，使可燃混合气变稀，直至合理状态，达到空燃比闭环自动控制目的，保证可燃混合气的空燃比时刻处于最佳状态；控制器中，BG6、BG7的主要作用是在BG2、BG4同时处于截止状态时，阻止正电源通过BG8、BG6、BG7、BG10、BG11、电源负极形成回路使BG8、BG9、BG10、BG11导通，保证BG2、BG3、BG8、BG9工作时，BG11处于截止状态。

本发明在混合器的基础上增加了结构极为简单的电子控制器，使混合器产生精确的空燃比自动控制功能，具备燃气电子喷射系统的主要优点，电子控制器的主要成本是氧传感器13(100元～200元/个)，其次是直流控制电机12(50元/个)，再次是控制电路附图2(20元/个)，电子控制器的总成本在200元/套左右，与现有的燃气电子喷射系统(几千元/套)比较，经济效益一目了然。

Claims

1.一种用于燃气发动机的新型混合器，其特征在于由：混合器、电子控制器组成；混合器由混合器体、调节开关、恒压弹簧组成；混合器体为气缸状结构，混合器体上有方形空气输入口、方形燃气输入口和可燃混合气输出口，方形空气输入口与空气虑清器连接，方形燃气输入口与燃气输入管道连接，可燃混合气输出口与发动机进气道连接；混合器体上有空燃比调节旋扭，空燃比调节旋扭为圆形结构，一端与控制电机动力连接，另一端有偏芯定位销与调节开关的导向槽联运；调节开关为活塞状结构，安装在混合器体内，有方形空气输入口、方形燃气输入口分别与混合器体上的方形空气输入口、方形燃气输入口相对应，形成混合器的方形空气输入恒压阀门和方形燃气输入恒压阀门；调节开关上有导向槽与混合器体上的空燃比调节旋扭的偏芯定位销联动；调节开关顶面与大气连通；调节开关底部与恒压弹簧连接、与发动机进气道连通；电子控制器由氧传感器、控制器、控制电机组成；氧传感器安装在发动机排气道上；控制电机为直流减速电机，安装在混合器体上，输出动力与空燃比调节转扭连接；控制器由BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6、BG7、BG8、BG9、BG10、BG11和R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7组成；BG1为耗尽型场效应管，栅极与氧传感器连接，源极与地连接，漏极通过R1与正电源连接；BG2为PNP三极管，基极与BG1漏极连接，发射极通过R2与正电源连接、通过R3与地连接；BG4为NPN三极管；基极与BG1漏极连接，发射极通过R5与正电源连接、通过R4与地连接；BG3为NPN三极管，基极与BG2集电极连接，发射极与地连接，集电极通过BG7与控制电机左接线端子连接；BG5为NPN三极管，基极与BG4集电极连接，集电极与正电源连接，发射极通过BG6与控制电机左接线端子连接；BG8为PNP三极管，基极通过R6与BG3集电极连接，发射极与正电源连接，BG9为NPN三极管，基极与BG8集电极连接，集电极与正电源连接，发射极与控制电机右接线端子连接；BG10为NPN三极管，基极通过R7与BG5的发射极连接，集电极与控制电机右接线端子连接；BG11为NPN三极管，基极与BG10发射极连接，发射极与地连接，集电极与控制电机右接线端子连接。