CN104791111A - 一种燃气发动机的进气调节系统 - Google Patents

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徐文杰
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明公开了一种燃气发动机的进气调节系统，包括空气进气管、燃气发动机调速器和PLC控制器，空气进气管在径向用金属板分隔成腔体一和腔体二，腔体一和腔体二分别设有空气阀门一和空气阀门二；空气阀门一与燃气发动机调速器相连接；空气阀门二与PLC控制器连接；PLC控制器连接有转速测量仪和温度传感器；转速测量仪设在燃气发动机飞轮的侧面；温度传感器设在燃气发动机排气管内壁。该发明提供的一种燃气发动机的进气调节系统，能实现燃气发动机空燃比的精准调节，提高燃气发动机工作效率，进而增加单位燃气的输出功率，且更安全。

Description

一种燃气发动机的进气调节系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种燃气发动机的进气调节系统。
背景技术
发动机是一种成熟的产生动力的机械装置，人们用的比较多的是包括汽油机和柴油机的内燃机，但是在环境污染日趋严重的今天，人们开始更多的使用其它类型的发动机，如燃气发动机，燃气发动机可使用天然气、液化石油气等，碳排放则大大减少。
燃气发动机燃烧的气体是空气和燃气的混合气体，混合的比例（简称空燃比）对燃气发动机的性能有比较大的影响，而且混合气体量在不同转速和不同输出功率的情况下是不同，也就需要空气进气量可调，而且需要配合燃气的量同步调节。
现在国家大力推广的生物质发电，需要使用燃气发动机来发电，其燃气的类型为包括氢气（H2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、多碳烃（CnHm）等多种可燃成分混合的燃气。
生物质发电的燃气发动机的空燃比主要采用两种方式调节：一是利用燃气发动机调速器同时（联动）调节燃气进气阀和空气进气阀的进气量；二是使用旋转式微调套管手动调节，即在燃气发动机空气进气管上开孔，外面套上用薄钢板卷成的套管，套管上有一个和进气管相对应的孔。通过手动旋转外面的套管改变对应进气管上孔的大小来调节进气量，从而实现空燃比的调节。
但是这种手动调节的方式有很大的局限性。一是手动旋转调节空燃比精确性差，导致燃气发动机工作效率低，总的输出功率小；二是燃气发动机在满负荷运行时由于进气量大、阀门内外有较大的压差、导致套在外面转动调节圈被死死吸住，转动困难，操作人员调整需要双手才能转动，这时正好面对进气口，万一此时燃气发动机回火，对人体伤害的比较大，有比较大的安全隐患。
因此，设计一种新的进气阀控制系统，能实现燃气发动机空燃比的精准调节，提高燃气发动机工作效率，进而增加单位燃气的输出功率，且更安全，是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：目前的进气阀调节系统，存在调节空燃比精确性差，导致燃气发动机工作效率低，总的输出功率小的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，包括空气进气管、燃气发动机调速器和PLC控制器，所述空气进气管在径向用金属板分隔成腔体一和腔体二，所述腔体一和腔体二分别设有空气阀门一和空气阀门二；所述空气阀门一与所述燃气发动机调速器相连接；所述空气阀门二与所述PLC控制器连接；所述PLC控制器连接有转速测量仪和温度传感器；所述转速测量仪设在燃气发动机飞轮的侧面；所述温度传感器设在燃气发动机排气管内壁。
优选的，所述燃气发动机调速器设有执行电机一，所述执行电机一连接有拉杆一，所述拉杆一连接到所述空气阀门一。
优选的，所述PLC控制器连接有伺服电机，所述伺服电机连接有拉杆二，所述拉杆二连接到所述空气阀门二。
优选的，所述燃气发动机调速器还设有执行电机二，所述执行电机二连接有拉杆三，所述拉杆三连接到所述燃气发动机的燃气进气阀。
优选的，所述金属板的材质为碳素钢。
优选的，所述空气进气管的外端设有空气滤清器。
优选的，所述PLC控制器连接有空气流量计，所述空气流量计设在所述空气进气管的空气阀门一里面。
优选的，所述转速测量仪为一种光电测速仪。
优选的，所述温度传感器为一种热电偶。
通过上述技术方案，本发明将燃气发动机的空气进气管用金属板分隔成2个腔体，并在两个腔体分别设置空气阀门一和空气阀门二，其中空气阀门一与燃气发动机调速器相连接，空气阀门二与PLC控制器连接，也就是空气阀门一的进气量由燃气发动机调速器控制；燃气发动机调速器是根据燃气发动机需要的转速和功率同时调节空气阀门一的空气进气量和燃气阀的燃气进气量，而空气阀门二的空气进气量由PLC控制器控制，PLC控制器通过转速测量仪和温度传感器实时采集燃气发动机的转速和排气温度等数据，然后对空气阀门二的空气进气量进行微调。其有益效果是：能实现燃气发动机空燃比的精准调节，提高燃气发动机工作效率，进而增加单位燃气的输出功率，且更安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的一种燃气发动机的进气调节系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的一种燃气发动机的空气进气管的示意图；
图3为图2的俯视的示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.空气进气管  11.金属板  12.腔体一  121.空气阀门一13.腔体二  131.空气阀门二  14.空气滤清器  2.燃气发动机调速器  3.PLC控制器  31.转速测量仪  32.温度传感器33.空气流量计  34.伺服电机  4.燃气发动机  51.执行电机一  52.拉杆一  6.拉杆二  71.执行电机二  72.拉杆三8.燃气进气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的原理是：将燃气发动机的空气进气管用金属板分隔成2个腔体，并在两个腔体分别设置空气阀门一和空气阀门二，其中空气阀门一与燃气发动机调速器相连接，空气阀门二与PLC控制器连接，也就是空气阀门一的进气量由燃气发动机调速器控制；燃气发动机调速器是根据燃气发动机需要的转速和功率同时调节空气阀门一的空气进气量和燃气阀的燃气进气量，而空气阀门二的空气进气量由PLC控制器控制，PLC控制器通过转速测量仪和温度传感器实时采集燃气发动机的转速和排气温度等数据，然后对空气阀门二的空气进气量进行微调。
实施例：
如图1、图2和图3所示，一种燃气发动机4的进气调节系统，包括空气进气管1、燃气发动机调速器2和PLC控制器3，所述空气进气管1在径向用金属板11分隔成腔体一12和腔体二13，所述腔体一和腔体二分别设有空气阀门一121和空气阀门二131；所述空气阀门一121与所述燃气发动机调速器2相连接；所述空气阀门二131与所述PLC控制器3连接；所述PLC控制器3连接有转速测量仪31和温度传感器32；所述转速测量仪31设在燃气发动机飞轮的侧面；所述温度传感器32设在燃气发动机排气管内壁。
燃气发动机调速器2是根据燃气发动机4需要的转速和功率同时调节空气阀门一121的空气进气量和燃气阀的燃气进气量，而空气阀门二131的空气进气量由PLC控制器3控制，PLC控制器3通过转速测量仪31和温度传感器32实时采集燃气发动机4的转速和排气温度等数据，然后对空气阀门二131的空气进气量进行微调。
本实施例中，燃气发动机调速器是通过执行电机一51和拉杆一52来控制空气阀门一121的进气量，也就是当需要转速大、输出功率高时，燃气发动机调速器2会发出指令，让执行电机一51带动拉杆一52，将空气阀门一121开大一些，进气量更大一些。当然在这同时，燃气发动机调速器2还会通过执行电机二71和拉杆三72，调大燃气进气阀8的燃气进气量。这样空气进气量和燃气进气量是同步增加的，保证空燃比。
本实施例中，PLC控制器通过伺服电机34和拉杆二6控制空气阀门二131的空气进气量。PLC控制器3会分析转速测量仪31和温度传感器32中采集到的转速和排气温度等数据，然后根据分析结果微调空气阀门二131的空气进气量。
由于伺服电机是精密控制中常用的电机，控制速度、位置非常准确。在自动控制系统中，用作执行元件，具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。相比普通电机而言，其基本能做到说停就停，说走就走，反应很快，基本没有惯性，也不需要考虑起步时转速误差。相比步进电机，它不存在失步现象。所以用伺服电机来微调空气阀门二131的空气进气量，结果是非常精确的。
本实施例中，金属板11的材质为碳素钢。由于空气进气管的温度并不高，所以普通的碳素钢材就能满足要求。
本实施例中，空气进气管1的外端设有空气滤清器14，这样进入燃气发动机4的空气比较干净，不会有影响燃气发动机4的杂质和大的灰尘。
本实施例中，PLC控制器3连接有空气流量计33，空气流量计33设在空气进气管的空气阀门一里面，也就是实时采集进入到燃气发动机4的进气量，可以进一步控制空气进气量，也可以作为微调空气阀门二131的辅助方法。
本实施例中，转速测量仪31为一种光电测速仪，燃气发动机飞轮的端面装有感光零件，光电测速仪在燃气发动机飞轮的侧面，当燃气发动机飞轮的转动时，光电传感器会感知到其端面的感光零件，也就能测知飞轮的转速。本领域的普通技术人员可以理解，转速测量仪有很多种，只要能达到测量转速的作用，都是可以的，在此不作限定。
本实施例中，温度传感器32为一种热电偶，热电偶是常见的接触式的温度传感器，将热电偶32设在燃气发动机排气管内壁，就能实时测出发动机的排气温度。本领域的技术人员可以理解，其它的温度传感器，包括非接触式的，都是可以的。
在上述实施例中，本发明将燃气发动机的空气进气管用金属板分隔成2个腔体，并在两个腔体分别设置空气阀门一和空气阀门二，其中空气阀门一与燃气发动机调速器相连接，空气阀门二与PLC控制器连接，也就是空气阀门一的进气量由燃气发动机调速器控制；燃气发动机调速器是根据燃气发动机需要的转速和功率同时调节空气阀门一的空气进气量和燃气阀的燃气进气量，而空气阀门二的空气进气量由PLC控制器控制，PLC控制器通过转速测量仪和温度传感器实时采集燃气发动机的转速和排气温度等数据，然后对空气阀门二的空气进气量进行微调。其有益效果是：能实现燃气发动机空燃比的精准调节，提高燃气发动机工作效率，进而增加单位燃气的输出功率，且更安全。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，包括空气进气管、燃气发动机调速器和PLC控制器，所述空气进气管在径向用金属板分隔成腔体一和腔体二，所述腔体一和腔体二分别设有空气阀门一和空气阀门二；所述空气阀门一与所述燃气发动机调速器相连接；所述空气阀门二与所述PLC控制器连接；所述PLC控制器连接有转速测量仪和温度传感器；所述转速测量仪设在燃气发动机飞轮的侧面；所述温度传感器设在燃气发动机排气管内壁。
2.根据权利要求1所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述燃气发动机调速器设有执行电机一，所述执行电机一连接有拉杆一，所述拉杆一连接到所述空气阀门一。
3.根据权利要求1所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述PLC控制器连接有伺服电机，所述伺服电机连接有拉杆二，所述拉杆二连接到所述空气阀门二。
4.根据权利要求2所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述燃气发动机调速器还设有执行电机二，所述执行电机二连接有拉杆三，所述拉杆三连接到所述燃气发动机的燃气进气阀。
5.根据权利要求3或4所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述金属板的材质为碳素钢。
6.根据权利要求5所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述空气进气管的外端设有空气滤清器。
7.根据权利要求1所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述PLC控制器连接有空气流量计，所述空气流量计设在所述空气进气管的空气阀门一里面。
8.根据权利要求1所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述转速测量仪为一种光电测速仪。
9.根据权利要求1所述的一种燃气发动机的进气调节系统，其特征在于，所述温度传感器为一种热电偶。
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