一种船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统及方法与流程

1.本发明涉及柴油机供油量和共轨压力智能调节技术领域，具体为一种船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统及方法。


背景技术：

2.高压共轨喷油系统采用多个电磁阀协同控制方法实现对供油、轨压和喷射的调节，在工作中存在电、磁、机、液多物理场耦合作用对系统动态特性直接或间接的影响，因此目前在动态供油过程中，如何进一步改善高压油泵对循环供油量的调节性能，同时，在动态喷射过程中，如何进一步提高对循环喷油量，尤其是对小喷油量和多次喷射过程循环喷油量精确、稳定的控制，已成为当前高压共轨喷油技术研究中亟需解决的技术难题，也是我国当前高压共轨喷油技术研究面临的重大挑战。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种共轨压力智能调节系统的高轨压调节响应速度快，减少压力波动和供油滞后，实时调节柴油的喷油压力和喷油量，进而使船用柴油机的工作效率总是维持最优水平的船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统,包括共轨压力智能调节系统本体，所述共轨压力智能调节系统本体上设有共轨管，共轨管的一侧等间距设有电控单体泵，电控单体泵与共轨管之间采用油管进行连接，所述共轨管的另一侧设有供油管，供油管的中央以及两端与共轨管连通，共轨管的另一侧中央设有高压油泵，高压油泵的另一连接端设有ecu单元；
5.所述ecu单元上设有单片机，单片机的左侧连接端设有电源，单片机的上方连接端设有显示模块，单片机的下方连接端设有数据收发模块，所述数据收发模块的另一连接端设有a\d转换器，a\d转换器的另一连接端设有信号放大电路，所述信号放大电路的一连接端设有信号对比模块，号放大电路的另一连接端设有压力监测传感模块、轨压信号传感器，所述轨压信号传感器的一连接端设有定位模块；
6.所述单片机的另一连接端设有信号电路，信号电路的另一连接端设有驱动电路，所述驱动电路的另一连接端设有容器压力控制系统，容器压力控制系统的另一连接端设有压力分配模块。
7.优选的，所述共轨管为圆柱管，共轨管的中央以及两端均设有压力监测传感器，所述压力监测传感器与ecu单元配合连接。
8.优选的，所述容器压力控制系统的一端设有pid输入端口，pid输入端口的一端设有压力输出模块，pid输入端口与压力输出模块之间的一个节点与压力数值变化监测器连接，压力数值变化监测器的另一连接端设有压力微调阀，所述压力微调阀的另一连接端与pid输入端口的一连接端连接，所述容器压力控制系统上采用增量式pid进行计算：
[0009][0010]
其中：u(k)：当前时刻的控制量
[0011]
kc：放大倍数，对应控制参数“p”[0012]
td：微分常数，对应控制参数“d”[0013]
e(k)：当前时刻的给定量和检测量的偏差
[0014]
e(k-2)：两个时刻前的给定量和检测量的偏差
[0015]
u(k-1)：上一时刻的控制量
[0016]
ti：积分常数，对应控制参数“i”[0017]
t：控制周期
[0018]
e(k-1)：上一时刻的给定量和检测量的偏差。
[0019]
优选的，所述信号放大电路(13)上设有运算放大器lm，运算放大器lm上的同相输出端设有10k电阻r1，电阻r1的另一连接端设有1uf电容c1,1uf电容c1的另一连接端接入5v电压，所述运算放大器lm上的反相输入端设有10k电阻r2，10k电阻r2的另一连接端连接vdd端，所述10k电阻r2与运算放大器lm上的反相输入端之间的一个节点设有10k电阻r3，10k电阻r3的另一连接端接地，所述10k电阻r2与运算放大器lm上的反相输入端之间的另一个节点设有1uf电容c2，所述10k电阻r1与运算放大器lm上的同相输出端之间的节点与100k电阻r4，100k电阻r4的另一连接端与运算放大器lm的输出端连接，运算放大器lm的输出端设有1uf电容c3，1uf电容c3的另一连接端设有0.11uf电容c4，所述运算放大器lm的正电源端与vdd端连接，运算放大器lm的负电源端接地。
[0020]
优选的，所述信号电路上设有4.7k电阻r5、4.7k电阻r5，4.7k电阻r5的一端与vcc端连接，20k电阻r6的一端与扬声器连接，所述4.7k电阻r5与4.7k电阻r5之间的节点与104uf电容c5的一端连接，104uf电容c5的另一连接端与三极管npn2的基极连接，104uf电容c5的一连接端与三极管npn1的集电极连接，三极管npn1的发射极接地，所述三极管npn1的基极与扬声器的一端连接，所述104uf电容c5与三极管npn2之间的节点与1.5k电阻r7的一端连接，1.5k电阻r7的一连接端与104uf电容c6的一端连接，所述1.5k电阻r7与104uf电容c6之间的节点与三极管npn2的集电极连接，三极管npn2的发射极接地，所述104uf电容c6的一端与二极管led1的正极连接，二极管led1的负极与三极管npn2的发射极连接，所述104uf电容c6与二极管led1之间的节点与二极管led2的负极连接，二极管led2的正极与三极管npn3的基极连接，三极管npn3的发射极接地，三极管npn3的集电极设有1.5k电阻r10，1.5k电阻r10的一连接端与470电阻r11的一端连接，470电阻r11的另一连接端与发光二极管的负极连接，发光二极管的正极与1.5k电阻r10、三极管npn3之间的节点连接。
[0021]
优选的，所述驱动电路上设有10k电阻r13，10k电阻r13的一端与三极管npn6的基极连接，三极管npn6的发射极与三极管pnp5的集电极连接，三极管pnp5的发射极与三极管npn4的发射极连接，所述三极管npn4的集电极与33k电阻r12的一端连接，33k电阻r12的另一连接端与三极管npn6的集电极连接，所述三极管npn6的一侧设有33k电阻r14，33k电阻r14的另一端接地。
[0022]
优选的，所述高压油泵上设有压力控制阀以及液压油调控器。
[0023]
优选的，一种船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统的调节方法包括以下步
骤：
[0024]
a、ecu单元上的压力监测传感模块、轨压信号传感器对共轨管上的压力变化进行实时的监测，并将采集的数据信号输送至信号放大电路进行放大，放大后的信号通过a\d转换器进行数据转换后输送至数据收发模块；
[0025]
b、a\d转换器转换后的数据输送至单片机，单片机通过计算后将做出调整的数据输送至信号电路，信号电路将数据信号处理后输送至驱动电路，驱动电路根据接收的信号发出驱动的电信号至容器压力控制系统；
[0026]
c、容器压力控制系统有数据采集卡经a\d转换成数字信号，输入计算机的单片机后将计算的数值与设定的数值进行对比，压力分配模块对每一个电控单体泵的压力对供油量和共轨压力进行实时校准调节，保证供油量和共轨压力的调节精度。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028]
(1)共轨管为圆柱管，共轨管的中央以及两端均设有压力监测传感器，压力监测传感器与ecu单元配合连接,通过三个压力监测传感器同时对共轨管内部的压力变化进行监测，提高了对共轨管内部压力监测的精度；
[0029]
(2)压力监测传感模块与轨压信号传感器对共轨管内部的压力变化进行实时的监测，并将监测的压力变化数值转换成电信号后信号对比模块与设定的压力数值进行比对，从而对共轨管内部的压力进行及时的调整，保证设备压力的精确、及时的调控；
[0030]
(3)该供油量和共轨压力智能调节系统的高轨压调节响应速度快，减少压力波动和供油滞后，实时调节柴油的喷油压力和喷油量，进而使船用柴油机的工作效率总是维持最优水平。
附图说明
[0031]
图1为本发明共轨压力智能调节系统本体结构示意图；
[0032]
图2为本发明ecu单元结构示意图；
[0033]
图3为本发明容器压力控制系统示意图；
[0034]
图4为本发明信号放大电路示意图；
[0035]
图5为本发明信号电路示意图；
[0036]
图6为本发明驱动电路示意图。
[0037]
图中：1、共轨压力智能调节系统本体；2、共轨管；3、压力监测传感器；4、供油管；5、高压油泵；6、ecu单元；7、电控单体泵；8、单片机；9、显示模块；10、电源；11、数据收发模块；12、a\d转换器；13、信号放大电路；14、信号比对模块；15、压力监测传感模块；16、轨压信号传感器；17、定位模块；18、信号电路；19、驱动电路；20、容器压力控制系统；21、压力分配模块；22、pid输入端口；23、压力输出模块；24、压力数值变化监测器；25、压力微调阀。
具体实施方式
[0038]
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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
[0039]
请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案：一种船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统,包括共轨压力智能调节系统本体1，其特征在于：所述共轨压力智能调节系统本体1上设有共轨管2，共轨管2为圆柱管，共轨管2的中央以及两端均设有压力监测传感器3，压力监测传感器3与ecu单元6配合连接,通过三个压力监测传感器3同时对共轨管2内部的压力变化进行监测，提高了对共轨管2内部压力监测的精度，共轨管2的一侧等间距设有电控单体泵7，高压油泵7上设有压力控制阀以及液压油调控器。
[0040]
电控单体泵7与共轨管2之间采用油管进行连接，共轨管2的另一侧设有供油管4，供油管4的中央以及两端与共轨管2连通，共轨管2的另一侧中央设有高压油泵5，高压油泵5的另一连接端设有ecu单元6。
[0041]
ecu单元6上设有单片机8，单片机8的左侧连接端设有电源10，单片机8的上方连接端设有显示模块9，单片机8的下方连接端设有数据收发模块11，数据收发模块11的另一连接端设有a\d转换器12，a\d转换器12的另一连接端设有信号放大电路13，信号放大电路13上设有运算放大器lm，运算放大器lm上的同相输出端设有10k电阻r1，电阻r1的另一连接端设有1uf电容c1,1uf电容c1的另一连接端接入5v电压，运算放大器lm上的反相输入端设有10k电阻r2，10k电阻r2的另一连接端连接vdd端，10k电阻r2与运算放大器lm上的反相输入端之间的一个节点设有10k电阻r3，10k电阻r3的另一连接端接地，10k电阻r2与运算放大器lm上的反相输入端之间的另一个节点设有1uf电容c2，10k电阻r1与运算放大器lm上的同相输出端之间的节点与100k电阻r4，100k电阻r4的另一连接端与运算放大器lm的输出端连接，运算放大器lm的输出端设有1uf电容c3，1uf电容c3的另一连接端设有0.11uf电容c4，运算放大器lm的正电源端与vdd端连接，运算放大器lm的负电源端接地，信号放大电路13通过将检测到的压力变化的数据信号转换成电信号后进行信号的放大处理，信号通过放大的比例后进行对比，能够更好、更快、更加准确的得到压力数值的变化。
[0042]
信号放大电路13的一连接端设有信号对比模块14，号放大电路13的另一连接端设有压力监测传感模块15、轨压信号传感器16，轨压信号传感器16的一连接端设有定位模块17，压力监测传感模块15与轨压信号传感器16对共轨管2内部的压力变化进行实时的监测，并将监测的压力变化数值转换成电信号后信号对比模块14与设定的压力数值进行比对，从而对共轨管2内部的压力进行及时的调整，保证设备压力的精确、及时的调控。
[0043]
单片机8的另一连接端设有信号电路18，信号电路18上设有4.7k电阻r5、4.7k电阻r5，4.7k电阻r5的一端与vcc端连接，20k电阻r6的一端与扬声器连接，4.7k电阻r5与4.7k电阻r5之间的节点与104uf电容c5的一端连接，104uf电容c5的另一连接端与三极管npn2的基极连接，104uf电容c5的一连接端与三极管npn1的集电极连接，三极管npn1的发射极接地，三极管npn1的基极与扬声器的一端连接，104uf电容c5与三极管npn2之间的节点与1.5k电阻r7的一端连接，1.5k电阻r7的一连接端与104uf电容c6的一端连接，1.5k电阻r7与104uf电容c6之间的节点与三极管npn2的集电极连接，三极管npn2的发射极接地，104uf电容c6的一端与二极管led1的正极连接，二极管led1的负极与三极管npn2的发射极连接，104uf电容c6与二极管led1之间的节点与二极管led2的负极连接，二极管led2的正极与三极管npn3的基极连接，三极管npn3的发射极接地，三极管npn3的集电极设有1.5k电阻r10，1.5k电阻r10的一连接端与470电阻r11的一端连接，470电阻r11的另一连接端与发光二极管的负极连接，发光二极管的正极与1.5k电阻r10、三极管npn3之间的节点连接。
[0044]
信号电路18的另一连接端设有驱动电路19，驱动电路19上设有10k电阻r13，10k电阻r13的一端与三极管npn6的基极连接，三极管npn6的发射极与三极管pnp5的集电极连接，三极管pnp5的发射极与三极管npn4的发射极连接，三极管npn4的集电极与33k电阻r12的一端连接，33k电阻r12的另一连接端与三极管npn6的集电极连接，三极管npn6的一侧设有33k电阻r14，33k电阻r14的另一端接地，驱动电路19的另一连接端设有容器压力控制系统20，容器压力控制系统20的另一连接端设有压力分配模块21。
[0045]
容器压力控制系统20的一端设有pid输入端口22，pid输入端口22的一端设有压力输出模块23，pid输入端口22与压力输出模块23之间的一个节点与压力数值变化监测器24连接，压力数值变化监测器24的另一连接端设有压力微调阀25，压力微调阀25的另一连接端与pid输入端口22的一连接端连接，容器压力控制系统20上采用增量式pid进行计算：
[0046][0047]
其中：u(k)：当前时刻的控制量
[0048]
kc：放大倍数，对应控制参数“p”[0049]
td：微分常数，对应控制参数“d”[0050]
e(k)：当前时刻的给定量和检测量的偏差
[0051]
e(k-2)：两个时刻前的给定量和检测量的偏差
[0052]
u(k-1)：上一时刻的控制量
[0053]
ti：积分常数，对应控制参数“i”[0054]
t：控制周期
[0055]
e(k-1)：上一时刻的给定量和检测量的偏差。
[0056]
船用柴油机供油量和共轨压力智能调节系统的调节方法包括以下步骤：ecu单元6上的压力监测传感模块15、轨压信号传感器16对共轨管2上的压力变化进行实时的监测，并将采集的数据信号输送至信号放大电路13进行放大，放大后的信号通过a\d转换器12进行数据转换后输送至数据收发模块11。
[0057]
a\d转换器12转换后的数据输送至单片机8，单片机8通过计算后将做出调整的数据输送至信号电路18，信号电路18将数据信号处理后输送至驱动电路19，驱动电路19根据接收的信号发出驱动的电信号至容器压力控制系统20。
[0058]
容器压力控制系统20由数据采集卡经a\d转换成数字信号，输入计算机的单片机8后将计算的数值与设定的数值进行对比，压力分配模块21对每一个电控单体泵7的压力对供油量和共轨压力进行实时校准调节，保证供油量和共轨压力的调节精度。
[0059]
该供油量和共轨压力智能调节系统的高轨压调节响应速度快，减少压力波动和供油滞后，实时调节柴油的喷油压力和喷油量，进而使船用柴油机的工作效率总是维持最优水平。
[0060]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。