CN109441647A - 柴油机闭缸循环系统 - Google Patents

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许宇豪
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Abstract

本发明公开了一种柴油机闭缸循环系统，包含有柴油发动机控制模块、与所述柴油发动机控制模块通过传感器信号连接的配气模块和供油模块；通过ECM电子控制来取代机械式凸轮轴系统及其传动机构控制喷油口和喷气口的开闭，来停止这一气缸的做功，从而使其他几个气缸工作在较高负荷率的状态下，使主机的燃油消耗率的排放性能变好，达到提高然后消耗率的排放性能、实现对气缸的正时精准控制和提高主机的利用率的目的。

Description

柴油机闭缸循环系统
技术领域
本发明涉及柴油机生产应用领域，具体涉及柴油机闭缸循环系统。
背景技术
根据柴油机的特性表明，当主机负荷率较低时，燃油利用率低；当主机负荷率较高时（约为80%到90%），燃油利用率较高,而且排放性能变好。我们在选用船舶发动机的时候，往往需要选择功率高的主机，才能保证船舶的快速性，而在大部分日常使用的情况下，为了考虑经济性，会采用长行程和降低螺旋桨转速来有效提高螺旋桨的效率，船舶主机的负荷率往往达不到那么高。如何从有限考虑经济型的情况如何使主机满足使用需要是亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了柴油机闭缸循环系统，以达到提高然后消耗率的排放性能、实现对气缸的正时精准控制和提高主机的利用率的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种柴油机闭缸循环系统，包含有柴油发动机控制模块、与所述柴油发动机控制模块通过传感器信号连接的配气模块和供油模块；
所述柴油发动机控制模块用于接受和处理传感器传输的数据，并进行存储、计算和分析处理，并根据结果将输出的执行指令反馈到各个执行单元中；
所述配气模块包含有设置在气路上的进排气阀和安全气阀，所述进排气阀根据传感器检测的信号和柴油发动机控制模块输出的指令来执行；
所述供油模块包含有油路上的电磁阀和主动泄压阀，所述电磁阀和主动泄压阀的开启状态由柴油发动机控制模块根据传感器传输的数据分析后发出的指令执行。
作为优选的，所述柴油发动机控制模块通过信号输入输出回路连接有如下传感器：曲轴位置传感器、压力传感器、气缸温度传感器、主机转速传感器和氧传感器，
所述曲轴位置传感器用于确定曲轴的位置，以确定基本点火时刻；
在进排气歧管内的压力传感器用于检测排量变化导致的歧管压力的变化，还用于检测泵气损失是否发生共用，在油路上的压力传感器用于监测油轨压力的变化，进而控制主动安全阀的开关状态；气缸上的压力传感器为了避免产生泵气损失；
所述气缸温度传感器用于检测气缸温度的变化；
所述主机转速传感器用于检测发动机的转速；
所述氧传感器用于检测发动机内氧气的含量。
作为优选的，所述信号输入输出回路还连接有放大电路以保证系统的准确性和可靠性。
本发明具有如下优点：
本发明提供的柴油机闭缸循环系统通过ECM电子控制来取代机械式凸轮轴系统及其传动机构控制喷油口和喷气口的开闭，来停止这一气缸的做功，从而使其他几个气缸工作在较高负荷率的状态下，使主机的燃油消耗率的排放性能变好，达到提高然后消耗率的排放性能、实现对气缸的正时精准控制和提高主机的利用率的目的。
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。
图1为本发明实施例公开的柴油机闭缸循环系统的系统框图。
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。
本发明提供了柴油机闭缸循环系统，其工作原理是通过ECM电子控制来取代机械式凸轮轴系统及其传动机构控制喷油口和喷气口的开闭，来停止这一气缸的做功，从而使其他几个气缸工作在较高负荷率的状态下，使主机的燃油消耗率的排放性能变好，达到提高然后消耗率的排放性能、实现对气缸的正时精准控制和提高主机的利用率的目的。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种柴油机闭缸循环系统，包含有柴油发动机控制模块1（ECM电控模块）、与所述柴油发动机控制模块通过传感器信号连接的配气模块3和供油模块4，所述CEM电控模块通过信号输入输出回路与传感器连接，且信号输入输出回路上还连接有反打电路，以保证心痛的准确性和可靠性；
所述柴油发动机控制模块用于接受和处理传感器传输的数据，并进行存储、计算和分析处理，并根据结果将输出的执行指令反馈到各个执行单元中；
所述配气模块包含有设置在气路上的进排气阀31和安全气阀32，所述进排气阀根据传感器检测的信号和柴油发动机控制模块输出的指令来执行；
所述供油模块包含有油路上的电磁阀41和主动泄压阀42，所述电磁阀和主动泄压阀的开启状态由柴油发动机控制模块根据传感器传输的数据分析后发出的指令执行。
信号输入输出回路包含有输入回路和输出回路，输入回路用于传感器检测的模拟信号传输至ECM电控模块，输出回路用于ECM电控模块发出的执行指令传输至执行元件。
其中传感器包括：曲轴位置传感器21、压力传感器22、气缸温度传感器23、主机转速传感器24和氧传感器25，
所述曲轴位置传感器用于确定曲轴的位置，以确定基本点火时刻；
在进排气歧管内的压力传感器用于检测排量变化导致的歧管压力的变化，还用于检测泵气损失是否发生共用，在油路上的压力传感器用于监测油轨压力的变化，进而控制主动安全阀的开关状态；气缸上的压力传感器为了避免产生泵气损失；
所述气缸温度传感器用于检测气缸温度的变化；
所述主机转速传感器用于检测发动机的转速；
所述氧传感器用于检测发动机内氧气的含量。
本发明的具体使用步骤如下：再如图1所示，ECM控制最主要的是对配气机构：包括进排气阀，安全气阀。共轨供油系统：包括电磁阀和主动泄压阀的控制，还要控制包括冷却液系统在内的辅助系统保证主机平稳工作。在整个发动机工作循环里，这部分所控制的工作状态的定义包括，停车，启动，闭缸状态（特殊的直列4缸），正常工作状态（6缸全部做功）这几个状态，对于停车和启动这两个状态我们不再赘述，这里主要介绍闭缸和正常工作状态的控制策略和思想：
当一个主机工作循环开始时，先判断主机处于闭缸工作状态还是正常6缸工作状态：
1.如果处于6缸正常工作状态，ECM通过分析主机转速传感器和气缸温度传感器的信息分析主机负荷率和燃油燃烧率是否低于经济工作的阀值，如果达到条件则在下一循环开始闭缸循环的气缸发火顺序，若未达到则继续正常工作结束这一循环。
2.如果处于闭缸工作状态，ECM通过分析主机转速传感器和气缸温度传感器的信息分析主机负荷率和燃油燃烧率判断是否达到仍旧需要继续闭缸的阀值，达到则继续闭缸工作步骤，若不满足则在下一循环采用6缸同时做功的发火顺序。
具体的闭缸工作方案如下：
主机负载传感器将信号反馈给主控单元ECM，ECM对照ROM里的主机工作规律map和时间计算出适合闭缸的时间点，将模拟信号传给配气机构和供油机构截断喷油器管路里的电磁阀，开启喷油器管路安全阀里的主动泄压阀，控制气阀以及喷油管关闭，实现断气断油，此时开始闭缸循环，闭缸后的主机的一个工作循环分为三步：
第一步：一号四号两缸停止工作 二三五六缸按照2-5-6-3的发火顺序进行工作。
第二步：二号五号两缸停止工作，一三四六缸按照1-4-6-3发火的顺序工作。
第三步：三号六号两缸停止工作，其余气缸的发火顺序是1-4-5-2。
整个过程中，在触发轮加上一圈很薄的补偿轮，让它一直通过霍尔元件的感应区，给霍尔元件一个永久但很小的电压，以这个电压为起算点，来消除电路的零位飘移带来的影响。
整个过程中，电控气缸气阀的工作原理如下：气缸的工作状态是根据曲轴位置传感器和气缸压力传感器来判断的。气缸气阀的开启和关闭的命令是根据曲轴转角和气缸气阀可变开启时间经电控模块计算确定的，当接收到开启的命令时，伺服油阀在电磁阀的控制下启动，伺服油从伺服油缸进入液压系统的执行油缸推动气缸气阀开启；当接收到关闭命令时，伺服油阀反向导通，液压油从执行油缸泄放至伺服油缸，气缸气阀关闭，从而实现气缸气阀的电控。
整个过程中，供油系统由一级油轨（箱），二级高压油轨以及两级油轨之间的压力泵，二级油轨于喷油器连接的燃油分配器（泵），喷油器管路主动泄压阀（电磁阀），喷油器管路被动泄压阀（溢流阀）以及喷油器组成。其工作过程如下：首先压力泵将一级油轨里的燃油导入二级油轨中，而二级油轨中的燃油分配器再将高压燃油输送到喷油器管路（喷油器管路根据缸数来确定，互相独立）中去，主机的主控单元ECM根据传感器给的主机工作状态信息（模拟信号）向喷油器管路中的电磁阀发送信号，使其根据喷油时机进行开启或者关闭，喷油器中的高压燃油克服喷油器口的弹簧预紧力从而开启喷油，收到喷油结束后的指令电磁阀关闭，喷油器管路内的高压力燃油通过安全阀回流至一级油轨，其余的喷油器按发火顺序依次工作，完成一个工作周期。实现了主机供油系统的电控。
通过以上的方式，本发明所提供的柴油机闭缸循环系统，通过ECM电子控制来取代机械式凸轮轴系统及其传动机构控制喷油口和喷气口的开闭，来停止这一气缸的做功，从而使其他几个气缸工作在较高负荷率的状态下，使主机的燃油消耗率的排放性能变好，达到提高然后消耗率的排放性能、实现对气缸的正时精准控制和提高主机的利用率的目的。
以上所述的仅是本发明所公开的……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 (3)

1.一种柴油机闭缸循环系统，其特征在于，包含有柴油发动机控制模块、与所述柴油发动机控制模块通过传感器信号连接的配气模块和供油模块；
所述柴油发动机控制模块用于接受和处理传感器传输的数据，并进行存储、计算和分析处理，并根据结果将输出的执行指令反馈到各个执行单元中；
所述配气模块包含有设置在气路上的进排气阀和安全气阀，所述进排气阀根据传感器检测的信号和柴油发动机控制模块输出的指令来执行；
所述供油模块包含有油路上的电磁阀和主动泄压阀，所述电磁阀和主动泄压阀的开启状态由柴油发动机控制模块根据传感器传输的数据分析后发出的指令执行。
2.根据权利要求1所述的柴油机闭缸循环系统，其特征在于，所述柴油发动机控制模块通过信号输入输出回路连接有如下传感器：曲轴位置传感器、压力传感器、气缸温度传感器、主机转速传感器和氧传感器，
所述曲轴位置传感器用于确定曲轴的位置，以确定基本点火时刻；
在进排气歧管内的压力传感器用于检测排量变化导致的 歧管压力的变化，还用于检测泵气损失是否发生共用，在油路上的压力传感器用于监测油轨压力的变化，进而控制主动安全阀的开关状态；气缸上的压力传感器为了避免产生泵气损失；
所述气缸温度传感器用于检测气缸温度的变化；
所述主机转速传感器用于检测发动机的转速；
所述氧传感器用于检测发动机内氧气的含量。
3.根据权利要求2所述的柴油机闭缸循环系统，其特征在于，所述信号输入输出回路还连接有放大电路以保证系统的准确性和可靠性。
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