一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置的製作方法
2023-06-11 14:26:56 1
專利名稱：一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機領域，具體的說是ー種內燃機點火或噴油時刻調節裝置。用以改變內燃機輸出機械能與餘熱的大小及其比例，使內燃機在冷熱電聯合供能系統能更靈活地適應用戶冷熱電負荷變化的需要。
背景技術：
在內燃機冷熱電聯供系統中，用內燃機輸出的機械能發電，利用排放煙氣、缸套冷卻水等餘熱來製冷和供熱，實現能量的綜合利用，達到更高能量利用率、更低能源成本以及更好的環保性能等供能多目標。但是，在大量工程應用中，存在冷熱電聯供系統的運行特性與實際負荷波動相悖的問題由於用戶負荷的不穩定性，特別是建築能源負荷通常與環境溫度有很大關係，不同 季節、月份，每天不同時段，冷熱電負荷大小都在變化，使聯供系統經常處於變エ況條件下，電熱比值變化很大；在以內燃機為原動カ的聯供系統中，冷熱電的比例受內燃機輸出的餘熱和機械能比例制約，目前內燃機運行中只調節油門，改變油門大小時，輸出的機械能、餘熱能量隨之變大變小，但其機械能和餘熱比值不能調節，不能滿足用戶電負荷與熱負荷比值變化大的實際需求，這已成為聯供系統推廣應用和改善其熱經濟性的難題。改變內燃機點火或噴油時刻可以改變其輸出的機械能和餘熱比值，但目前在用和在產的電子控制內燃機的點火或噴油時刻都由電控系統自動調節以曲軸位置信號為計算基準，根據採集到的進氣歧管真空、轉速、冷卻水溫等參數，中央控制單元ECU按機械能最大和環保最優控制點火或噴油時刻，為內部調節，沒有外部調節點火或噴油時刻的措施，不能由外部幹預調節機械能和餘熱能量大小及比例。中國專利200820056078. 5公開了ー種引擎點火系統角度增加提前裝置，其包括ー輸出曲軸位置訊號的信號產生裝置；ー讀取該曲軸位置訊號，並將該位置訊號提前及對引擎加減速所產生的周波周期間時間差進行增減處理的訊號調整電腦，該訊號調整電腦與該信號產生裝置連接；一執行上死點前點火角度増加提前控制的引擎電腦，該引擎電腦與該訊號調整電腦連接。該裝置用外部電腦控制，只能用於曲軸位置信號獨立的系統，適用範圍有限。目前，絕大多數內燃機曲軸位置信號取自曲軸轉速傳感器，轉速和曲軸位置信號混在一起，不能採用該裝置調節內燃機點火時刻。目前，對於轉速和曲軸位置信號混在一起的內燃機，還未見有關外部調節點火或噴油時刻的文獻報導，也未見調節內燃機輸出機械能和餘熱能量比例的文獻報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種組成合理，易於實現，工作可靠，調節靈活的內燃機點火或噴油時刻調節裝置。本發明解決上述技術問題採用的技術方案是一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其特徵是其包括一轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，並削波降幅；一鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，將轉速和曲軸基準位置信號延遲一定時間，並輸出給內燃機中央控制單元(ECU);—時鐘信號發生器模塊，產生同頻率的兩個交替時鐘信號，控制鬥鏈式信號延遲模塊中MOS管的通斷，通過改變時鐘信號的頻率，調節延遲時間的大小。本發明所述轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊由R1、R2、R3和VD1、VD2、VD3、VD4及Cl組成，其中Rl和VDl、VD2、VD3、VD4組成削波電路，將轉速和曲軸基準位置信號幅值限定在I. 4V以下，經RC濾波器輸出。本發明所述鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)是ー種具有模擬移位寄存器功能的電荷轉移器件，它的基本結構是在矽片上用MOSエ藝做成一系列並排的電容，相鄰電容之間通過MOS場效應電晶體進行耦合，這些MOS管起著開關和緩衝的作用。這些電子開關在外加時鐘信號的作用下，分兩組不斷地接通與斷開，電容交替充電與放電，輸入信號隨著時鐘信號控制節拍逐漸向下ー級電容轉移，送往輸出端，從而獲得了時間的延遲。BBD級數越多，延遲時 間越長，延遲時間長短還與時鐘信號頻率成反比。本發明所述時鐘信號發生器模塊，由時鐘發生器集成電路和RC振蕩電路組成，它產生同頻率的兩個交替時鐘信號CPl、CP2，改變其阻容振蕩電路的電容和電阻值，即可改變時鐘頻率，控制信號延遲時間長短。本發明工作原理是轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊與曲軸轉速傳感器連接，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，經削波限幅後，輸出至鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，信號由BBD延遲一定時間，送至內燃機中央控制單元(E⑶)，中央控制単元以延遲的曲軸位置信號為計算基準，控制點火或噴油時刻，使點火或噴油時刻得以延遲；調節時鐘信號發生器模塊的阻容振蕩電路的電阻值，改變時鐘頻率，可調節信號延遲時間長短，控制點火或噴油時刻延遲角度大小。鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)和時鐘信號發生器模塊組成信號延遲電路，將曲軸位置信號向後延遲，即ECU的點火或噴油基準後移，實現點火或噴油時刻的延遲。本發明採用上述組成結構，對照現有技術，其組成合理，易於實現，工作可靠，調節靈活。使內燃機在傳統的油門控制總能量的基礎上，又増加了一個調節裝置，通過自原機設定的時刻延遲點火或噴油時刻，減小機械能的輸出，増加餘熱能量，改變了輸出能量的比值。Λ 0值一般為O 30°C A,內燃機輸出機械能與餘熱比值變化範圍約為1/5 1/2，這樣，可以使內燃機冷熱電聯供系統有更靈活的自調整能力和環境適應性，有利於聯供系統的推廣應用。本裝置可用於任何缸數的內燃機，安裝簡單方便。
下面結合附圖對本發明做進ー步說明。圖I是本發明組成、連接框圖。圖2是本發明一種轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊示意圖。圖3是本發明一種鬥鏈式信號延遲模塊原理示意圖。圖4是延時前後曲軸位置信號對比示意圖。圖5是本發明實施例組成、連接示意圖。圖6是本發明實施例中MN3102振蕩電路組成示意圖。
圖7是本發明實施例中MN3102振蕩電路的頻率特性示意圖。
具體實施例方式從圖I中可以看出，一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其包括一轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，並削波降幅；一鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，將轉速和曲軸基準位置信號延遲一定時間，並輸出給內燃機中央控制單兀(ECU);—時鐘信號發生器模塊,產生同頻率的兩個交替時鐘信號，控制鬥鏈式信號延遲模塊中MOS管的通斷，通過改變時鐘信號的頻率，調節延遲時間的大小。本發明所述的轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，如圖2所示。Rl和VD1、VD2、VD3.VD4組成削波電路，將轉速和曲軸基準位置信號幅值限定在I. 4V以下，經R2和Cl進行RC濾波，輸出給鬥鏈式信號延遲模塊。內燃機轉速和曲軸基準位置信號是ー個變頻信號，幅度不為常數，且動態範圍較大，經過Rl和VDI、VD2、VD3、VD4組成的削波電路，再由R2和Cl進行RC濾波，得到一限幅的交流信號。 本發明所述的鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，是ー種具有模擬移位寄存器功能的電荷轉移器件，多用於音響放大器的電子混響器中，它的基本結構見圖3，它是在矽片上用MOSエ藝做成一系列並排的電容，相鄰電容之間通過MOS場效應電晶體進行耦合，這些MOS管起著開關和緩衝的作用。在外加時鐘信號CP1、CP2使A1、A2、A3……導通的同時，使BI、
B2、B3......截止。此時C1、C2、C3......充電，Cl』、C2』、C3』 ......放電。反之同理。由於時鐘
信號的頻率較高而且相位不斷發生改變，隨著兩組MOS管的導通與截止，兩組電容交替充電與放電。輸入信號隨著時鐘脈衝信號控制節拍逐漸向下ー級轉移，送往輸出端，從而獲得了時間的延遲。延遲時間長短由時鐘頻率決定
r =N/ (2/cp) (s)(I)
式中N為BBD模塊中的CMOS管數量； fcp為時鐘信號CP1、CP2頻率。根據內燃機轉速可由下式算出信號延遲的曲軸角度
Δ φ =360η τ /60=3rW / Zcp (°C A)(2)
式中n為內燃機轉速(轉/分)。本發明所述時鐘信號發生器模塊，由鬥鏈式信號延遲晶片配有的專用的時鐘發生器集成電路和RC振蕩電路組成，它產生同頻率的兩個交替時鐘信號，即圖3的CP1、CP2，改變其阻容振蕩電路的電容和電阻值，即可改變時鐘頻率，調節信號延遲時間長短。本發明所述鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)和時鐘信號發生器模塊組成信號延遲電路，將曲軸位置信號向後延遲，即ECU的點火或噴油基準後移，實現點火或噴油時刻的延遲。鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)和時鐘信號發生器模塊組成信號延遲電路的電路連接依照晶片使用說明書規定。本發明轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，經削波限幅後，輸出給鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，信號由BBD延遲一定時間，輸出給內燃機中央控制單元(ECU);調節時鐘信號發生器模塊的阻容振蕩電路的電阻值，改變時鐘頻率，可調節信號延遲時間長短。
圖4是延時前後曲軸位置信號對比示意圖，橫坐標為曲軸轉角，長周期波為曲軸位置信號，(a)為延時前信號，(b)為延時後信號，Δ φ表示曲軸位置信號延遲的曲軸轉角。內燃機中央控制單元(ECU)以曲軸位置信號為計算基準，綜合負荷、轉速、冷卻水溫等參數，控制點火或噴油時刻。本發明所述調節裝置使曲軸位置信號向後延遲一定角度，即點火或噴油計算基準後移，使得點火或噴油時刻得以延遲，進而改變內燃機輸出能量比值，實現內燃機輸出機械能與餘熱的大小及比例調節，滿足內燃機分布式冷熱電聯供系統對實際負荷的適應性。實施例本內燃機點火或噴油時刻調節裝置應用在一臺用於冷熱電聯供系統的內燃機上，內燃機為電控點燃式壓縮天然氣發動機，工作轉速為1500轉/分，電控點火系統為開環控制模式。 圖5是本發明實施例組成、連接示意。轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊的Rl和VD1、VD2、VD3、VD4組成的削波電路，將轉速和曲軸基準位置信號幅值限定在I. 4V以下，經R2和Cl進行RC濾波，輸出給鬥鏈式信號延遲模塊。鬥鏈式信號延遲模塊選用日本松下公司生產的麗3206，N =128 ;時鐘信號發生器模塊選用專門配麗3200系列的麗3102，圖6是麗3102振蕩電路組成示意圖，時鐘信號的頻率由電阻和電容決定，圖7是MN3102振蕩電路的頻率特性示意圖。本例選C2=22pF，R4=5kΩ , R5=0 400kQ，改變可變電阻R5調節時鐘信號頻率，頻率變化範圍/ =700 20kHz，進而調節轉速和曲軸基準位置信號延遲時間長短，由式(2)得當內燃機轉速在1500轉/分時，曲軸位置信號延遲範圍為Λ Φ =0.82 28. 8度曲軸轉角。中央控制單元(ECU)以延遲的曲軸位置信號為計算基準，使得點火或噴油時刻得以延遲，延遲範圍為Λ Φ =0.82 28. 8°C Α，使內燃機輸出能量比值改變，實現內燃機輸出機械能與餘熱的大小及比例調節，內燃機輸出機械能與餘熱比值變化範圍約為1/5 1/2，滿足內燃機分布式冷熱電聯供系統對實際負荷的適應性要求。本發明組成合理，易於實現，工作可靠，調節靈活。使內燃機在傳統的油門控制總能量的基礎上，又増加了一個調節裝置，通過自原機設定的時刻延遲點火或噴油時刻，減小機械能的輸出，増加餘熱能量，改變了輸出能量的比值。Λ φ值一般為O 30°C A,內燃機輸出機械能與餘熱比值變化範圍約為1/5 1/2，這樣，可以使內燃機冷熱電聯供系統有更靈活的自調整能力和環境適應性，有利於聯供系統的推廣應用。本裝置可用於任何缸數的內燃機，安裝簡單方便。
權利要求
1.一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其特徵是其包括一轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，並削波降幅；一鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，將轉速和曲軸基準位置信號延遲一定時間，並輸出給內燃機中央控制單元(ECU);—時鐘信號發生器模塊，產生同頻率的兩個交替時鐘信號，控制鬥鏈式信號延遲模塊中MOS管的通斷，通過改變時鐘信號的頻率，調節延遲時間的大小。
2.根據權利要求I所述的內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其特徵是所述轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊由Rl、R2、R3和VD1、VD2、VD3、VD4及Cl組成，其中Rl和VD1、VD2、VD3、VD4組成削波電路，將轉速和曲軸基準位置信號幅值限定在I. 4V以下，經R2和Cl進行RC濾波，輸出給鬥鏈式信號延遲模塊。
3.根據權利要求I所述的內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其特徵是所述鬥鏈式信號延遲模塊(BBD )和時鐘信號發生器模塊組成信號延遲電路。
4.根據權利要求I所述的內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其特徵是所述時鐘信號發生器模塊由時鐘發生器集成電路和RC振蕩電路組成，它產生同頻率的兩個交替時鐘信號CPI、CP2，通過調節RC振蕩電路的電阻值，改變時鐘頻率，控制信號延遲時間長短，延遲內燃機點火或噴油。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機點火或噴油時刻調節裝置，其包括一轉速和曲軸基準位置信號限幅模塊，接收曲軸轉速傳感器產生的載有轉速和曲軸基準位置的交流信號，並削波降幅；一鬥鏈式信號延遲模塊(BBD)，將轉速和曲軸基準位置信號延遲一定時間，並輸出給內燃機中央控制單元(ECU)；一時鐘信號發生器模塊，產生同頻率的兩個交替時鐘信號。由RC振蕩電路的可變電阻調節延遲時間長短。本發明組成合理，易於實現，工作可靠，調節靈活。適用於內燃機輸出能量調節，可用於任何缸數的內燃機，安裝簡單方便。
文檔編號F02D41/30GK102705130SQ201210174369
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者張兆合, 張繼春, 林波 申請人:哈爾濱工業大學(威海)