一種無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002] 離屯、累在是人類使用最廣泛的一種機械，在航空航天、軍事作戰(zhàn)、航海工程、石化 及給排水等各個方面都有很廣泛的應(yīng)用。離屯、累一般由柴油發(fā)動機提供動力。離屯、累是利 用葉輪旋轉(zhuǎn)而使得水發(fā)生離屯、運動來工作的，其工作原理為：當液體通過葉輪進入殼體W 后，由于蝸形殼體的流道逐漸擴大，液體的流速逐漸隨著降小，部分動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，于 是液體W較高的壓強排出殼體，與此同時葉輪中屯、由于液體甩出而形成真空，而液面處的 壓強比進口高，于是液體在大氣壓下連續(xù)不斷進入葉輪，再不斷地排出。
[0003] 普通離屯、累，若吸入液面在葉輪之下，啟動時應(yīng)該預(yù)先灌水，很不方便。同時，為了 在累內(nèi)存住液體，吸入管進口需要預(yù)先安裝底閥，累在工作時底閥造成很大的水力損失。
[0004] 高原情況下，大氣壓力減小，然而離屯、累的進口壓力減小容易導致累的汽蝕現(xiàn)象 發(fā)生，對累造成損傷。所W高原工況對離屯、累的運行要求很苛刻，能在高原實現(xiàn)離屯、累不汽 蝕是保證離屯、累能長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。
[0005] 轉(zhuǎn)速是離屯、累的核屯、工作參數(shù)。累在每一個工況下運行時，柴油發(fā)動機都會有一 個轉(zhuǎn)速與之相匹配，只要轉(zhuǎn)速確定，離屯、累的其他工作參數(shù)就會確定，運樣離屯、累可W更高 效的工作。但是當外負載發(fā)生變化時，柴油發(fā)動機的輸出扭矩會發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速也相應(yīng)地發(fā) 生變化，會引起柴油發(fā)動機出現(xiàn)失速、悶車和耗油增加的情況，并且柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速直接 決定著離屯、累能否在要求的轉(zhuǎn)速點正常工作。因此，保持柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性是非常 重要的。當工況發(fā)生變化，需要改變系統(tǒng)工作性能參數(shù)時，就需要改變其工作轉(zhuǎn)速，然而普 通柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速出廠前是設(shè)定好的，依靠調(diào)節(jié)油口開度調(diào)節(jié)柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速，有=個 標定轉(zhuǎn)速，啟動怠速、額定工作轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速，它的轉(zhuǎn)速變化是跳躍式的，中間狀態(tài)不穩(wěn) 定，對設(shè)備的沖擊較大，但是運個調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定且無法精確的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速變化，除了運=個 工作轉(zhuǎn)速外無法控制其他轉(zhuǎn)速，也不能實現(xiàn)無級調(diào)速，因而為了保證離屯、累的多工況運行， 就必須設(shè)計柴油發(fā)動機無級自由調(diào)速模塊，運也是需要攻克的難點及關(guān)鍵點。
[0006] 參見圖2,柴油發(fā)動機原有調(diào)速原理是根據(jù)調(diào)速手柄位置不同來調(diào)節(jié)調(diào)速彈黃回 復力的大小并有不同的飛鍵離屯、力與其達到平衡的原理實現(xiàn)控制轉(zhuǎn)速;當調(diào)速手柄往調(diào)速 彈黃預(yù)緊力加大方向轉(zhuǎn)動時，齒條往大油量方向移動，油量增加，轉(zhuǎn)速上升，飛鍵的離屯、力 隨之增加，當離屯、力與調(diào)速彈黃拉力平衡時，柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標轉(zhuǎn)速，當調(diào)速彈黃 預(yù)緊力變小時，柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降可在目標轉(zhuǎn)速附近，離屯、力與調(diào)速彈黃拉力平衡;從而 達到調(diào)速的目的。
[0007] 停油電磁鐵有兩個位置，吸合和自由狀態(tài)，當通電時，電磁鐵吸合，電磁鐵導桿與 停車手柄脫離，不影響調(diào)速器的工作，當斷電時，電磁鐵導桿在其內(nèi)部彈黃力作用下伸出， 作用在停車手柄上，將停車手柄推到停車位置，即可使油累斷油，柴油發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)。
[000引因此，柴油發(fā)動機原有的調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定且無法精確的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速變化，不能實現(xiàn) 無級調(diào)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明目的是提供一種無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機，可滿足所配合使用的離屯、累實 現(xiàn)恒轉(zhuǎn)速、恒壓力、恒流量=種工作模式的要求。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0011] -種無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機，包柴油發(fā)動機、控制系統(tǒng);所述柴油發(fā)動機包括油 累；其特殊之處是，所述控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)速傳感器、可編程控制器、電子調(diào)速器和油口執(zhí)行 器;所述油口執(zhí)行器為柴油發(fā)動機的機械調(diào)速器，并且，所述機械調(diào)速器的調(diào)速手柄位于額 定轉(zhuǎn)速位置且固定不動，所述機械調(diào)速器的斷油電磁閥為比例式電磁閥，所述機械調(diào)速器 的停車手柄位于停車位置時所述電子調(diào)速器恰好位于零位;所述轉(zhuǎn)速傳感器從柴油發(fā)動機 采集轉(zhuǎn)速信號并送入可編程控制器;所述可編程控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速信號輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號； 所述電子調(diào)速器將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號成比例的電流信號并送入油口執(zhí) 行器的比例式電磁閥。
[0012] 上述控制系統(tǒng)還包括入口壓力變送器、出口壓力變送器、1#過濾出口壓力變送器、 2#過濾出口壓力變送器、1#流量計和2#流量計;所述入口壓力變送器和出口壓力變送器分 別安裝在離屯、累的入水口處和出水口處;所述1#過濾出口壓力變送器、1#流量計、2#過濾出 口壓力變送器和2#流量計分別安裝在柴油機的1#過濾器和2#過濾器的出口處;所述入口壓 力變送器、出口壓力變送器、1#過濾出口壓力變送器、2#過濾出口壓力變送器、1#流量計和 2#流量計輸出的壓力信號和流量信號分別送入可編程控制器。
[0013] 上述可編程控制器可根據(jù)轉(zhuǎn)速信號通過PID控制算法輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號；
[0014] 上述可編程控制器還可根據(jù)轉(zhuǎn)速信號、壓力信號和流量信號通過PID控制算法分 別輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號、壓力調(diào)節(jié)信號和流量調(diào)節(jié)信號；
[0015] 所述PID控制算法表達式為：
[0017] 式中:MV是輸出值;Kp是比例增益;E(t)是偏差值;PV是現(xiàn)憶值;SV是目標值;Kd是微 分增益;PWt)S是PV(t)的微分值;Ki是積分增益；巧/) 是E(t)的積分值。
[001引本發(fā)明的優(yōu)點：
[0019] 1、本發(fā)明無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機，可帶動離屯、累，用來輸送水或者油等介質(zhì)，不 受電力、高原工況等限制，可W廣泛用于軍事作戰(zhàn)、野外活動等，大大提高了野外活動的機 動性。
[0020] 2、本發(fā)明無級自由調(diào)速柴油發(fā)動機采用了電子油口驅(qū)動機構(gòu)，由于驅(qū)動機構(gòu)由電 信號控制，控制信號可W由手動旋鈕或者觸摸屏轉(zhuǎn)速設(shè)定兩種方式輸入，輸入的控制信號 使驅(qū)動機構(gòu)運動，使得柴油發(fā)動機油口開度發(fā)生變化，從而通過控制柴油發(fā)動機燃油輸送 油量控制控制柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使其能夠在怠速與最高轉(zhuǎn)速之間無級調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)恒壓供 油。為了使柴油發(fā)動機在任意轉(zhuǎn)速能夠穩(wěn)定運行，本發(fā)明控制系統(tǒng)的電子調(diào)速器為內(nèi)環(huán)控 審IJ，內(nèi)環(huán)控制又分為電流控制環(huán)和轉(zhuǎn)速控制環(huán)，可對轉(zhuǎn)速粗調(diào)，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)； 車載控制器為外環(huán)控制，可對轉(zhuǎn)速細調(diào)，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值上。因此，在每個工況下無論 負載怎樣變化，都能保證柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速恒定，可W使柴油發(fā)動機穩(wěn)定運行在1100~ 3600轉(zhuǎn)/分的任何一個轉(zhuǎn)速點上，運樣就實現(xiàn)了柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速準確、穩(wěn)定、連續(xù)的無級 調(diào)速功能，解決了柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速跳躍式變化、中間狀態(tài)不穩(wěn)定的，對設(shè)備沖擊較大的問 題。該系統(tǒng)可W實現(xiàn)，
[0021] 3、由于離屯、累的一個額定工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)該累組的一組額定工作壓力和流量。本發(fā) 明在電子無級調(diào)速的基礎(chǔ)上，采用了 =閉環(huán)恒轉(zhuǎn)速控制方案，由轉(zhuǎn)速傳感器、可編程控制 器、電子調(diào)速器、油口執(zhí)行器等組成，通過精準的連續(xù)的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速W及壓力傳感器和流量傳 感器的反饋信號，實現(xiàn)了累組的恒轉(zhuǎn)速、恒壓力和恒流量=種工況穩(wěn)定工作模式，擴寬了累 組的工作范圍和工作狀態(tài)。
[0022] 4、本發(fā)明柴油發(fā)動機所配合的離屯、累采用自吸離屯、累結(jié)構(gòu)，殼體設(shè)計有S型的進 水彎管，同時設(shè)計有儲液室。運樣就可W在本次輸送完介質(zhì)W后可W在累中儲藏一部分介 質(zhì)，使得下次啟動時無需倒灌，無需底閥，更加快速的吸上介質(zhì)，經(jīng)短時間累的運轉(zhuǎn)就可W 吸上液體正常工作，實現(xiàn)累組的自吸要求，增加野外活動的便捷性。殼體還設(shè)計有氣液分離 室和液體回流孔，在累啟動W后，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)作用，吸入管路的空氣和液體充分混合， 并被排到氣液分離室，氣液分離室上部的氣體排出，下部的液體通過回流孔重新回到葉輪， 和吸入管路的氣體混合，直到把吸入管路和累中的氣體完全排出完成自吸，正常工作。
[0023] 5、本發(fā)明可監(jiān)測柴油發(fā)動機工作（如機油壓力、機油溫度、柴油發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速、 供油油箱油位、累組出入口壓力、累組工作流量)及系統(tǒng)工作(如儲液罐介質(zhì)儲量、過濾器工 作狀態(tài)、介質(zhì)使用量等)參數(shù)性能。對系統(tǒng)中柴油發(fā)動機超速、飛車、機油欠缺、機油溫度過 高、儲罐液位過高/低、過濾器堵塞等故障報警和保護，并將各類控制參數(shù)、報警信號通過總 線輸出，W便于中央控制室遠傳集中控制。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明柴油發(fā)動機及相應(yīng)的離屯、累的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是現(xiàn)有柴油發(fā)動機機械式油口控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明柴油發(fā)動機的無級自由調(diào)速式油口控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明柴油發(fā)動機的無級電子調(diào)速系統(tǒng)原理框圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明柴油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)原理；
[0029] 圖6是本發(fā)明柴油發(fā)動機的控制系統(tǒng)流程圖。
[0030] 其中：1-自吸離屯、累，100-入水口，1