一种具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种柴油发动机燃烧控制系统，具体涉及一种具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统。


背景技术：

2.柴油发动机的喷油参数是燃烧控制的主要参数，它直接影响柴油发动机的燃烧效率、功率、油耗和污染物排放。现有柴油发动机普遍根据曲柄角度控制喷油时刻，在同一工况下，喷油提前角较大时，喷油时气缸内的温度和压力较低，滞燃期内的平均压力和平均温度降低，使滞燃期延长。滞燃期愈长，则在滞燃期内积累的可燃混合气量和参加预混燃烧的燃料量愈多，这些可燃混合气在急燃期内几乎一起燃烧，从而使急燃期内的燃烧加速度和放热加速度变大，导致缸内最高燃烧压力增大，严重时产生爆震现象，气缸体、气缸盖受到的机械负荷增加，活塞、连杆受到燃气燃烧的冲击加大，这可能会导致连杆、活塞环、缸盖螺栓断裂。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统，该系统能够准确对燃油喷射进行控制。
4.为达到上述目的，本发明所述的具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统包括光纤压力脉动传感器、柴油发动机、光源与光信号调理模块、数据采集分析器、气缸压力监测处理中心、反馈控制单元及柴油发动机燃油控制阀；
5.光纤压力脉动传感器的入口与柴油发动机中气缸的测压口相连通，光纤压力脉动传感器的输出端和光源与光信号调理模块的输入端相连接，光源与光信号调理模块的输出端与数据采集分析器的输入端相连接，数据采集分析器的输出端与气缸压力监测处理中心的输入端相连接，气缸压力监测处理中心的输出端经反馈控制单元与柴油发动机燃油控制阀的控制端相连接。
6.所述光纤压力脉动传感器包括第一光纤探头、第二光纤探头、第三光纤探头、传感器上盖、上隔热层、传感器下盖、下隔热层及透过膜；
7.传感器上盖的底部与传感器下盖的顶部之间设置有上隔热层，传感器下盖的底部设置有下隔热层，传感器下盖的底部设置有测压腔，其中，测压腔内设置有第一金属感受膜片、第二金属感受膜片及第三金属感受膜片，其中，第一金属感受膜片与测压腔的一侧壁之间形成第一真空隔热腔，第二金属感受膜片与测压腔的顶部之间形成第二真空隔热腔，第三金属感受膜片与测压腔的另一侧壁之间形成第三真空隔热腔，第一光纤探头穿过传感器上盖及上隔热层后穿过传感器下盖的侧壁插入于第一真空隔热腔内，且正对第一金属感受膜片；第二光纤探头穿过传感器上盖后插入于第二真空隔热腔内，且正对第二金属感受膜片；第三光纤探头穿过传感器上盖及上隔热层后穿过传感器下盖的侧壁插入于第三真空隔热腔内，且正对第三金属感受膜片；
8.第一光纤探头、第二光纤探头及第三光纤探头和光源与光信号调理模块相连接，测压腔的底部开口处设置有透过膜，其中，所述透过膜上设置有若干引气孔，测压腔通过所述引气孔与柴油发动机的测压口相连通。
9.第一光纤探头、第二光纤探头及第三光纤探头经光纤束和光源与光信号调理模块相连接。
10.各引气孔均匀分布。
11.还包括安装螺母；安装螺母套接于传感器上盖、上隔热层及传感器下盖的外围。
12.传感器上盖、上隔热层、传感器下盖及下隔热层之间通过扩散焊连接。
13.传感器上盖、上隔热层、传感器下盖及下隔热层的轴线重合。
14.传感器上盖的外径为12mm，长度为15mm；
15.上隔热层的外径为12mm，厚度为2mm；
16.测压腔的长度为6mm，宽为2mm，高度为2mm；
17.下隔热层的外径为12mm，厚为5mm；
18.第一光纤探头、第二光纤探头及第三光纤探头的直径均为1mm；
19.第一金属感受膜片、第二金属感受膜片及第三金属感受膜片的边长均为3mm，厚为1mm；
20.引气孔的孔径为0.5mm。
21.本发明具有以下有益效果：
22.本发明所述的具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统在具体操作时，通过光纤压力脉动传感器测量气缸内高温烟气的实时压力，气缸压力监测处理中心根据所述实时压力生成柴油发动机燃油控制阀开度调节指令，然后将所述柴油发动机燃油控制阀开度调节指令发送给反馈控制单元，反馈控制单元根据所述柴油发动机燃油控制阀开度调节指令控制柴油发动机燃油控制阀的开度，以实时调节进入柴油发动机的燃料量，使得所述实时压力在预设范围内，以确保柴油发动机燃烧稳定，解决发动机爆震燃烧故障，同时有利于降低柴油发动机的污染物排放，提升发动机的燃烧效率、稳定性及可靠性，进而提升柴油发动机的运行安全性。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为本发明中光纤压力脉动传感器的结构示意图。
25.其中，1为光纤压力脉动传感器、2为光源与光信号调理模块、3为数据采集分析器、4为气缸压力监测处理中心、5为反馈控制单元、6为光纤束、7为柴油发动机、8为第一光纤探头、9为第二光纤探头、10为第三光纤探头、11为传感器上盖、12为上隔热层、13为传感器下盖、14为下隔热层、15为第三真空隔热腔、16为第三金属感受膜片、17为第一真空隔热腔、18为测压腔、19为透过膜、20为第一金属感受膜片、21为第二金属感受膜片、22为第二真空隔热腔、23为安装螺母。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
28.参考图1，本发明所述的具有三重冗余功能的柴油发动机燃烧控制系统包括光纤压力脉动传感器1、柴油发动机7、光源与光信号调理模块2、光纤束6、数据采集分析器3、气缸压力监测处理中心4、反馈控制单元5及柴油发动机燃油控制阀；
29.光纤压力脉动传感器1的入口与柴油发动机7中气缸的测压口相连通，光纤压力脉动传感器1的输出端经光纤束6和光源与光信号调理模块2的输入端相连接，光源与光信号调理模块2的输出端与数据采集分析器3的输入端相连接，数据采集分析器3的输出端与气缸压力监测处理中心4的输入端相连接，气缸压力监测处理中心4的输出端经反馈控制单元5与柴油发动机燃油控制阀的控制端相连接；
30.参考图2，所述光纤压力脉动传感器1包括第一光纤探头8、第二光纤探头9、第三光纤探头10、传感器上盖11、上隔热层12、传感器下盖13、下隔热层14、透过膜19及安装螺母23；
31.传感器上盖11的底部与传感器下盖13的顶部之间设置有上隔热层12，传感器下盖13的底部设置有下隔热层14，传感器下盖13的底部设置有测压腔18，其中，测压腔18内设置有第一金属感受膜片20、第二金属感受膜片21及第三金属感受膜片16，其中，第一金属感受膜片20与测压腔18的一侧壁之间形成第一真空隔热腔17，第二金属感受膜片21与测压腔18的顶部之间形成第二真空隔热腔22，第三金属感受膜片16与测压腔18的另一侧壁之间形成第三真空隔热腔15，第一光纤探头8穿过传感器上盖11及上隔热层12后穿过传感器下盖13的侧壁插入于第一真空隔热腔17内，且正对第一金属感受膜片20，第二光纤探头9穿过传感器上盖11后插入于第二真空隔热腔22内，且正对第二金属感受膜片21，第三光纤探头10穿过传感器上盖11及上隔热层12后穿过传感器下盖13的侧壁插入于第三真空隔热腔15内，且正对第三金属感受膜片16。
32.第一光纤探头8、第二光纤探头9及第三光纤探头10经光纤束6和光源与光信号调理模块2相连接，测压腔18的底部开口处设置有透过膜19，其中，所述透过膜19上设置有若干引气孔，测压腔18通过所述引气孔与柴油发动机7的测压口相连通。
33.传感器上盖11的外径为12mm，长度为15mm，上隔热层12的外径为12mm，厚度为2mm，上隔热层12上中心方形孔的边长度2mm，上隔热层12的外径为12mm，测压腔18的长度为6mm，宽为2mm，高度为2mm，下隔热层14的外径为12mm，厚为5mm，下隔热层14上中心方形孔的边长2mm；第一光纤探头8、第二光纤探头9及第三光纤探头10的直径均为1mm；第一金属感受膜片20、第二金属感受膜片21及第三金属感受膜片16的边长均为3mm，厚为1mm；引气孔的孔径为
0.5mm。
34.传感器上盖11、上隔热层12、传感器下盖13及下隔热层14的轴线重合，传感器上盖11、上隔热层12、传感器下盖13及下隔热层14之间通过扩散焊连接。安装螺母23套接于传感器上盖11、上隔热层12及传感器下盖13的外围。
35.本发明的工作过程为：
36.柴油发动机7中气缸内的高温烟气经引气孔进入测压腔18，第一金属感受膜片20、第二金属感受膜片21及第三金属感受膜片16在被测工质压力的作用下产生形变，光源与光信号调理模块2发射测量光束，并分别通过第一光纤探头8、第二光纤探头9、第三光纤探头10传递至第一金属感受膜片20、第二金属感受膜片21及第三金属感受膜片16，经第一金属感受膜片20、第二金属感受膜片21及第三金属感受膜片16反射后又分别经第一光纤探头8、第二光纤探头9、第三光纤探头10返回光源与光信号调理模块2，光源与光信号调理模块2将三个方向的反射光转换为电压信号；
37.数据采集分析器3根据气缸压力监测处理中心4设置的采样频率实时采集光源与光信号调理模块2输出的电压信号，并将所述电压信号输出到气缸压力监测处理中心4中；
38.气缸压力监测处理中心4将所述电压信号转换成实时压力，气缸压力监测处理中心4根据所述实时压力生成柴油发动机燃油控制阀开度调节指令，然后将所述柴油发动机燃油控制阀开度调节指令发送给反馈控制单元5，反馈控制单元5根据所述柴油发动机燃油控制阀开度调节指令控制柴油发动机燃油控制阀的开度，以实时调节进入柴油发动机7的燃料量，使得所述实时压力在预设范围内，以确保柴油发动机7燃烧稳定，降低污染物排放，提高发动机的经济性和安全性。
39.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。