[發明專利]柴油機減缸控制負荷方法

有效

• 申請號: 201210279345.6
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102817722A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳國金;劉婷婷;劉忠民;彭章明;朱澤飛;元廣杰;蘇少輝;龔友平
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F02D17/02
• 分類號: F02D17/02;F02D13/06;F02D41/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于機電一體化技術領域，涉及一種利用柴油機停缸方法減少功率輸出，以適應工作機械負荷的方法。

背景技術

降低燃油消耗率是低速柴油機設計研究的重要任務之一。雖然低速柴油機最低油耗率達到160～170g/kWh,熱效率已接近50%，但隨著轉速和負荷改變，其效率迅速下降，油耗上升。因此，將柴油機保持在最低油耗區域工作可以有效提高燃油經濟性。

為使低速柴油機在中低負荷下仍然保持在最低油耗點工作，采用“減缸”法控制柴油機輸出功率，以適應工作機械的負荷匹配。當柴油機需要在中低負荷工作時，將其中一缸或幾缸斷油，排氣門保持常開，柴油機由另外幾缸工作驅動，轉速保持在最低油耗點不變。采用“減缸”法控制柴油機功率輸出，工作缸可以保持最佳燃燒狀態，柴油機整機油耗接近最低油耗，從而提高了中低負荷下的運行經濟性。減缸控制負荷方法的關鍵是如何確定哪幾缸斷油。斷油缸選擇不對，反而使柴油機受力平衡破壞，振動增大，而且還會影響工作缸的燃燒情況。本發明從柴油機動態測試出發，結合柴油機動力學模型，確定哪幾缸斷油。這樣，不僅提高了中低負荷下柴油機運行的經濟性，而且不影響柴油機的受力和振動狀態。

發明內容

本發明提供的柴油機減缸控制負荷方法，是從柴油機動態測試出發，結合柴油機動力學模型，確定哪幾缸斷油；是利用柴油機停缸方法減少功率輸出，以適應工作機械負荷的技術。

本發明所采取的技術方案為：

在柴油機自由端安裝測速光電編碼器，在柴油機負載端安裝一對扭振光電編碼器，在柴油機機身的氣缸爆壓產生點附近安裝雙向加速度傳感器。

所述的測速光電編碼器用于檢測柴油機的轉速；所述的一對扭振光電編碼器用來檢測轉角差，根據轉角差就可以求出柴油機軸系的扭振；所述的雙向加速度傳感器用來檢測柴油機機身在垂直方向和側向的振動。

按次序逐個停缸，記錄扭振及振動數據，按照扭振比值與振動比值的和為最小的原則，確定在部分負載下的停缸號，作為柴油機在運行時減缸控制負荷的依據。

所述的扭振比值是光電編碼器檢測得到的扭振與額定扭振的比值；所述的振動比值是雙向加速度傳感器測得的振動與額定振動的比值；雙向加速度傳感器測得的振動為垂直方向振動與側向的振動平方和開根。

本發明的有益效果：采用“減缸”法控制柴油機功率輸出，工作缸可以保持最佳燃燒狀態，柴油機整機油耗接近最低油耗，從而提高了中低負荷下的運行經濟性。本發明提供的柴油機減缸控制負荷方法，既能提高柴油機在中低負荷下的運行經濟性，又能控制柴油機的振動。因此，具有明顯的經濟、社會和環境效益。

附圖說明

圖1為本發明減缸控制負荷試驗系統結構圖。

圖2為本發明減缸控制負荷試驗流程圖。

圖3為本發明減缸控制負荷實際操作系統結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步描述。

如圖1所示，減缸控制負荷系統由柴油機1、工作機械2、測速光電編碼器3、扭矩光電編碼器4、5、加速度傳感器6、配氣機構7、噴射機構8、控制系統9組成。測速光電編碼器3安裝在柴油機的自由端，編碼盤的圓周方向不均勻布置了714個孔，其中在下止點左右每隔1°打孔，其余每隔0.5°打孔。下止點附近的7個孔用于確定下止點位置。同時，該光電編碼器用來檢測柴油機的轉速。扭矩光電編碼器4、5用于檢測柴油機的扭矩。其工作原理是，根據扭矩光電編碼器4和5之間的軸徑和間距，當檢測出光電編碼器4和5之間的轉角差時，就可以計算出柴油機的扭矩。在柴油機機身的氣缸爆發壓力產生處安裝加速度傳感器6，每一缸安裝一個，用來檢測柴油機的振動信號。配氣機構7的氣門開啟與關閉由液壓油缸控制。噴射機構8的油量調節通過步進電機直接驅動齒輪與噴油泵柱塞上的齒條副、轉動柱塞而實現的?？刂葡到y9用于下止點位置、柴油機轉速和扭矩、機身振動、軸系扭振等信號的采集與處理，控制配氣機構7和噴射機構8實施逐缸“停缸”操作，通過CAN總線電路與主控系統通信。

圖2是減缸控制負荷試驗流程。首先設定N（柴油機缸數），本實施例例中柴油機缸數為4，將柴油機調整在額定工況下運行，檢測轉速n_額、各缸機身振動值???????????????????????????????????????????????、軸系扭振值。接著分三種情況“減缸”，①每次停一缸、②每次停二缸、③每次停三缸。對每種“減缸”情況，先控制停缸的氣門開啟、油量調為0，然后檢測轉速n、各缸機身振動值、軸系扭振值，再按下式計算綜合振動量：?