CN1587663A - 微电脑控制油水在线混合系统 - Google Patents
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Abstract
一种微电脑控制油水在线混合系统，属于发动机和燃烧器的节能和防污染领域。该系统主要包括一个供油系、供水系和微电脑控制系。通过在柴油发动机上安装转速传感器、齿条位置传感器，随车采集发动机的实时转速信号和负荷信号，送入微电脑控制中心ECU，由ECU控制高频电磁喷水阀的开度，以实现喷水量的调节。油水混合器结构简单、加工方便，便于对现有柴油机进行改装。由于该系统采用微电脑控制中心以实现最佳喷水量的精确控制，并能够根据负荷的变化而自动调节，同时实现了降低发动机排放和节省燃油的双重效果。
Description
技术领域
一种随发动机实时工况变化而自动调节的微电脑控制油水在线混合系统，属于发动机和燃烧器的节能和防污染技术。
背景技术
柴油机作为一种最为普遍的动力装置，广泛的应用在工农业生产的各个领域。为了满足当前日益严格的排放法规，缓解日趋紧张的能源危机，国内外众多研究人员一直在致力于研究柴油机的节能和降低排放问题。柴油机掺水燃烧就是其中的一个重要方向。实践证明，通过向柴油机中掺加适量的水，能够达到同时降低排放和油耗的双重效果。关于柴油机掺水燃烧的技术，可以采用多种不同的掺水方式，主要包括配置乳化油技术，缸内直接喷水技术，进气道加湿技术以及低压油管加水技术等等，这些切实有效的加水方法都能够不同程度的降低排放和燃油消耗，而每一种方法又都有其各自的缺点：采用机外合成乳化油技术时，乳化油不稳定，长期放置容易分层，而且昂贵的乳化剂也使乳化油的推广受到了经济上的限制；采用缸内直接喷水技术，要求在气缸上外加一个加水喷射器，对原有机器的改动很大，喷射器以及发动机的改造成本太高，不易推广；采用进气道加水技术时，油水的恰当比例又很难控制，固定的掺水率可能在某一工况下是有效果的，但在发动机工况变化的情况下，很难保证总是恰当有效，甚至导致燃烧恶化。因此，以往的发动机掺水燃烧方法都存在着很多不足之处，使这项技术的推广以及现实生产力的转化受到了很大的限制。
发明内容
针对上述现有技术所存在的不足，本发明提供一种微电脑控制油水在线混合系统，该系统能够根据发动机实时工况的变化，自动调节最佳掺水率，使发动机在各个工况下，都能实现最佳油水比例的掺水燃烧，而且，不必添加任何乳化剂，达到降低排放和节省燃油消耗的双重效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微电脑控制油水在线混合系统，它主要包括一个供油系和一个供水系，供油系由油箱、油滤器、高压油泵和喷油器组成，供水系由水箱、自吸式水泵、水滤器和压力调节阀组成。它还包括一个装有电磁喷水阀的油水混合器和一个微电脑控制系，微电脑控制系由控制中心ECU、转速传感器和齿条位置传感器组成，并且电磁喷水阀、转速传感器和齿条位置传感器与控制中心ECU成电气连接。上述的油水混合器上设有一个进油孔、一个安装电磁喷水阀的进水孔和一个油水出口，内腔设有细化隔板和设在细化隔板上的透水孔。
上述技术方案的指导思想是：通过在柴油发动机上安装转速传感器、齿条位置传感器，随车采集发动机的实时转速信号和负荷信号，将原始信号经整形，滤波，放大处理后，送入微电脑控制中心ECU，经ECU分析判断此时的柴油机工况，然后再根据事先试验测得的此工况下的最佳油水比率，由ECU控制高频电磁喷水阀的开度，以实现喷水量的调节。当实时工况变化时，ECU可以根据输入信号的变化而自动控制恰当的喷水量输出。将这些适量的水喷入与低压油管相连接的油水混合器中，在油水混合器中，水流经过网状细化隔板上的透水孔，分散成极细小的水珠，随油流动并均匀混合在一起，最后油水混合物进入气缸参与燃烧。
本发明的有益效果是：由于该系统采用微电脑控制中心以实现最佳喷水量的精确控制，并能够根据负荷的变化而自动调节，另外，油水混合器结构简单、加工方便，并能达到油水简易混合的目的。因此，对现有柴油机进行改装十分简便，还可以根据发动机实际工况的变化，由微电脑自动控制精确调节最佳油水比率，实现同时降低发动机排放和节省燃油的双重效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是微电脑控制油水在线混合系统原理图。
图2是油水混合器的纵剖面构造图。
图3是控制系统电气原理图。
图中：1、高压油泵，2、齿条位置传感器，3、油箱，4、7、10、手动阀门，5、油滤器，6、水箱，8、自吸式水泵，9、压力调节阀，11、水滤器，12、电磁喷水阀，13、蓄电池，14、油水混合器，15、控制中心ECU，16、转速传感器，17、喷油器，18、进油孔，19、透水孔，20、细化隔板，21、进水孔，22、油水出口。D01、D50-稳压二极管，C01、C02、C10、C11、C20、C40、C81-电容，E01、E10、E20-电解电容，R10、R21、R22、R23、R40、R41、R42、R81-电阻，P20、P22、P50-可调电阻，Y10-晶振，Q40、TIP122-三极管，KEY-按键。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，微电脑控制油水在线混合系统主要包括一个供油系、一个供水系和一个微电脑控制系。供油系由油箱(3)、油滤器(5)、高压油泵(1)和喷油器(17)组；供水系由水箱(6)、自吸式水泵(8)、水滤器(11)和压力调节阀(9)组成；微电脑控制系由控制中心ECU(15)、转速传感器(16)和齿条位置传感器(2)组成。水箱(6)中的水，经自吸式水泵(8)抽取并提高压力，再经压力调节阀(9)稳压，使水具有恒定的压力，经水滤器(11)滤出杂质后接入电磁喷水阀(12)，油箱(3)中的柴油经油滤器(5)后，与电磁喷水阀(12)中喷出来的水在油水混合器(14)中混合，混合后的油水混合物经高压油泵(1)加压后由喷油器(17)喷入气缸燃烧。转速传感器(16)和齿条位置传感器(2)随车采集发动机的转速信号和油门位置信号即负荷信号，并将随车工况信号送入控制中心ECU(15)，经整形、滤波、放大处理后，由ECU根据工况下的信号、供水分析处理得到最佳喷水率，控制电磁喷水阀(12)的开度，以实现最佳喷水量的控制输出。
在图2所示的实施例中，柴油经进油孔(18)直接喷入油水混合器(14)内，水经安装在进水孔(21)内的电磁喷水阀(12)倾斜喷入油水混合器(14)内，水束和油流在混合器中撞击，再经两层细化隔板(20)细化，细化隔板上设有直径为1mm的微小透水孔(19)，当混合物流经两层隔板时，自然分散成细小流束，然后经油水出口(22)流出混合器，为使流束阻力不至于过高而阻碍流动，隔板上的小孔要足够多(≥100个)，并且两层隔板之间要有一定间距(≥20mm)。
在图3所示的实施例中，JP00部分为电源转换电路，+12V直流电源经LM7805后转换为+5V稳压电源，其中，二极管整形，电容滤波；JP20部分为油门齿条位置传感器信号处理电路，其中，传感器的电压信号接入JP20，经LM324N调零，得到0-+5V的电压信号，输入到单片机的ADC7转换接口；JP40部分为转速信号处理电路，霍尔式磁电转速传感器的脉冲信号，经JP40进入，经阻容滤波后，使三极管导通，转速脉冲信号进入单片机的INTO口；JP50部分为喷水电磁阀输出控制电路，由单片机的OC1A口输出控制信号，高电平导通三极管，使得信号进入JP50后的电磁阀；U10部分为AVR单片机(AT90S8535)，AVR单片机，可以自动进行AD转换，无需外加转换器件，另外，可以控制PWM脉宽调制输出，AVR单片机通过控制PWM的占空比，来调节电磁阀的开启时间，从而调节电磁阀喷水量的大小。
AT90S8535单片机是整个控制部分的处理器。油门位置传感器(2)信号接入JP20接口，经LM324N放大，再经R21、E20阻容滤波后进入单片机A/D转换口ADC7。转速传感器(16)的脉冲信号接入JP40接口，经R42、C40阻容滤波，再经三极管Q40开关导通后进入单片机的外中断口INT0。单片机将输入信号分析处理后，将控制信号送OC1A输出，由JP50接口接喷水电磁阀(12)，通过控制其开启时间来控制喷水量，最终实现输出控制。
Claims (2)
1.一种微电脑控制油水在线混合系统，它主要包括一个供油系和一个供水系，供油系由油箱(3)、油滤器(5)、高压油泵(1)和喷油器(19)组成，供水系由水箱(6)、自吸式水泵(8)、水滤器(11)和压力调节阀(9)组成，其特征是：它还包括一个装有电磁喷水阀(12)的油水混合器(14)和一个微电脑控制系，微电脑控制系由控制中心ECU(15)、转速传感器(16)和齿条位置传感器(2)组成，并且电磁喷水阀(12)、转速传感器(16)和齿条位置传感器(2)与控制中心ECU(15)成电气连接。
2.据权利要求1所述的微电脑控制油水在线混合系统，其特征是：上述的油水混合器(14)上设有一个进油孔(18)、一个安装电磁喷水阀(12)的进水孔(21)和一个油水出口(22)，内腔设有细化隔板(20)和设在细化隔板(20)上的透水孔(19)。
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