專利名稱：一種供油系統(tǒng)的控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種供油系統(tǒng)的控制裝置和方法。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的泵噴嘴供油系統(tǒng)，是發(fā)動機曲軸通過一對供油正時齒輪驅(qū)動的供油 凸輪軸上的凸輪旋轉(zhuǎn)來推動噴油泵工作的。這種結(jié)構(gòu)的供油系統(tǒng)中，噴油時刻 是通過正時齒輪和凸輪軸上的凸輪型線來保證的，噴油規(guī)律是靠凸輪型線保證 的，噴油量是由噴油泵中柱塞拉桿帶動柱塞斜槽的位置來確定。液壓自由活塞發(fā)動機是將往復活塞式內(nèi)燃機與柱塞式液壓泵集成為一體 的一種新型的發(fā)動機。該發(fā)動機是將氣缸內(nèi)活塞的往復運動通過與活塞剛性連 接的液壓柱塞直接轉(zhuǎn)化為液壓能來驅(qū)動負載工作。與傳統(tǒng)的曲軸式發(fā)動機在結(jié) 構(gòu)上的主要不同點在于該發(fā)動機沒有了曲柄連桿機構(gòu)，即沒有了旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。 由于沒有了旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，該種發(fā)動機的供油系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動的供油系統(tǒng)來實現(xiàn) 液壓自由活塞發(fā)動機的燃油供給。為了實現(xiàn)對該供油系統(tǒng)的精確控制，需要采 用一種液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)供油系統(tǒng)噴油正時和噴油量的精確控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種供油系統(tǒng)的控制裝置和方法，適用于液壓自由 活塞發(fā)動機，能夠?qū)崿F(xiàn)供油系統(tǒng)噴油正時和噴油量的精確控制。 為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種供油系統(tǒng)的控制裝置，適用于液壓自由活塞發(fā)動機，包括活塞位置檢 測模塊、信號控制模塊和驅(qū)動模塊，所述活塞位置檢測模塊分別與所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞和所述信號控制模塊連接，用于檢測所述活塞位置，并將 所述活塞的位置信號發(fā)送給所述信號控制模塊，所述信號控制模塊與所述驅(qū)動 模塊連接，用于處理所述活塞的位置信號，并將相應(yīng)的控制信號發(fā)送給所述驅(qū) 動模塊，所述驅(qū)動模塊與所述液壓自由活塞發(fā)動機的電磁閥連接，用于輸出控 制電流完成所述電磁閥的開關(guān)。所述活塞位置檢測模塊進一步包括位移傳感器、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換 器，所述位移傳感器、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接，所述位移傳感器 與所述活塞連接，用于獲得所述活塞的位移信號，并將所述位移信號發(fā)送給所 述信號處理電路，所述信號處理電路用于對所述位移信號進行電壓跟隨、阻抗 匹配，并將電壓信號發(fā)送給所述A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述信號控制 模塊連接,用于將所述電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送給所述信號控制模塊。所述位移傳感器為LVDT式位移傳感器，所述LVDT式位移傳感器的連桿通 過螺紋與所述活塞的端部連接，并與所述活塞一起運動。一種供油系統(tǒng)的控制方法，適用于液壓自由活塞發(fā)動機，包括以下步驟A、 活塞位置檢測模塊檢測所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置，并將所 述活塞的位置信號發(fā)送給所述信號控制模塊；B、 所述信號控制模塊對所述活塞的位置信號進行判斷，當所述位置信號 對應(yīng)為所述液壓自由活塞發(fā)動機噴油泵開始噴油，則輸出預設(shè)時長的控制信號 給驅(qū)動模塊；C、 所述驅(qū)動模塊根據(jù)接收到的控制信號，輸出控制電流打開電磁閥，驅(qū) 動所述噴油泵噴油；D、 所述控制信號關(guān)斷，所述電磁閥關(guān)閉，所述噴油泵停止噴油；E、 重復步驟A到步驟D，并在步驟B中，所述信號控制模塊將所述活塞 的位置信號的下止點值與預先設(shè)定的下止點值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，調(diào) 整所述控制信號的預設(shè)時長。步驟A進一步包括以下步驟位移傳感器對所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置進行檢測，獲得所述活 塞的位移信號，并發(fā)送給信號處理電路；所述信號處理電路對所述位移信號進行電壓跟隨、阻抗匹配，并把電壓信 號發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換器把所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給所述信號控制 模塊。步驟E中，當所述活塞的位置信號的下止點值大于預先設(shè)定的下止點值， 所述信號控制模塊縮短步驟B中所述控制信號的預設(shè)時長。步驟E中，當所述活塞的位置信號的下止點值小于預先設(shè)定的下止點值， 所述信號控制模塊延長步驟B中所述控制信號的預設(shè)時長。所述預先設(shè)定的下止點值是所述活塞下止點范圍的中點。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，通過電子控制液壓來驅(qū)動泵噴嘴供油系統(tǒng)，可 以精確的實現(xiàn)噴油正時和供油量控制，而且可以對供油量進行閉環(huán)控制，保證 液壓自由活塞發(fā)動機的活塞下止點位置準確，使液壓自由活塞發(fā)動機工作狀態(tài) 穩(wěn)定。


圖l是本發(fā)明具體實施方式
中供油系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明具體實施方式
中供油系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 本發(fā)明技術(shù)方案的主要思想是基于液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置信號，控制串聯(lián)在液壓回路中的電磁閥的打開時刻，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凸輪的正時和相位， 控制電磁閥的通電時間長短即控制信號的脈寬來控制噴油器的供油量。圖l是本發(fā)明具體實施方式
中供油系統(tǒng)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖l 所示， 一種用于液壓自由活塞發(fā)動機供油系統(tǒng)的控制裝置，包括依次連接的活塞位置檢測模塊12,信號控制模塊13和驅(qū)動模塊14，其中活塞位置檢測模塊12 進一步包括依次連接的位移傳感器121、信號處理電路122和A/D轉(zhuǎn)換器123，位 移傳感器121的另一端與液壓自由活塞發(fā)動機的活塞11連接，驅(qū)動模塊14的另 一端與液壓自由活塞發(fā)動機的電磁閥15連接?；钊恢脵z測模塊和驅(qū)動模塊都分別與信號控制模塊相連接，液壓自由活 塞發(fā)動機的電磁閥通過兩根導線與驅(qū)動模塊相連。活塞位置檢測模塊檢測自由 活塞發(fā)動機的活塞位置，信號控制模塊處理活塞位置檢測模塊傳送來的位置信 號，如果活塞位置信號為對應(yīng)的噴油器開始噴油的位置時，則信號控制模塊給 驅(qū)動模塊發(fā)出電磁閥打開的控制信號，驅(qū)動模塊根據(jù)接收到的控制信號，輸出 控制電流打開電磁閥，進而驅(qū)動噴油泵噴出一定量的燃油；如果活塞位置信號 進入活塞的下止點范圍，則與預設(shè)的活塞下止點值進行比較，若活塞位置與該 預設(shè)值不同，則在液壓自由活塞發(fā)動機的下一工作循環(huán)，信號控制模塊改變輸 出給驅(qū)動電路的控制信號的脈寬，即改變電磁閥的通電時間，從而改變噴油量， 對活塞下止點的位置進行閉環(huán)調(diào)節(jié)?；钊恢脵z測模塊中，依次相連接的位移傳感器、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn) 換器，所述信號處理電路對位移傳感器的輸出信號進行電壓跟隨，阻抗匹配， 由A/D轉(zhuǎn)換器把該電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并送給所述信號控制模塊。其中，位移檢測模塊中的位移傳感器為LVDT式位移傳感器，位移傳感器 的連桿通過螺紋與活塞端部連接，并與活塞一起運動，位移傳感器將活塞位移 信號通過導線輸出至信號處理電路。圖2是本發(fā)明具體實施方式
中供油系統(tǒng)的控制方法的流程圖。該控制方法的具體過程如下步驟201、位移傳感器對液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置進行檢測，獲得 活塞的位移信號，并發(fā)送給信號處理電路；步驟202、信號處理電路對位移信號進行電壓跟隨、阻抗匹配，并把電壓 信號發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換器；步驟203、 A/D轉(zhuǎn)換器把所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給信號控 制模塊；步驟204、信號控制模塊對活塞位置信號進行處理，若信號控制模塊判斷 該位置信號為對應(yīng)的噴油器開始噴油的位置時，則輸出預設(shè)時長控制信號給驅(qū) 動模塊；步驟205、驅(qū)動模塊根據(jù)接收到的控制信號，輸出控制電流打開電磁閥， 驅(qū)動噴油泵噴油；步驟206、當控制信號關(guān)斷，電磁閥關(guān)閉，噴油泵停止噴油，完成一次噴 油過程；步驟207、信號控制模塊判斷該位置信號值是否進入活塞的下止點范圍， 如果進入該范圍，則與預設(shè)的活塞下止點值進行比較，若該位移信號值大于預 設(shè)的下止點值，則信號控制模塊判斷為此工作循環(huán)供油量多，則減小下一次噴 油過程中步驟204中的輸出控制信號的脈寬、即縮短給驅(qū)動模塊控制信號的預 設(shè)時長，進而減小供油量；若該位移信號值小于預設(shè)的下止點值，則信號控制 模塊判斷為此工作循環(huán)供油量少，則增大下一次噴油過程中步驟204中的輸出 控制信號的脈寬，即延長給驅(qū)動模塊控制信號的預設(shè)時長，進而增加供油量。 這就完成了對液壓自由活塞發(fā)動機供油量的閉環(huán)控制，保證了液壓自由活塞發(fā) 動機的活塞下止點位置準確，使液壓自由活塞發(fā)動機工作狀態(tài)穩(wěn)定。液壓自由活塞發(fā)動機的活塞下止點位置不是固定的，而是一個范圍，預設(shè) 的活塞下止點值為該范圍的中點，具體取決于液壓自由活塞發(fā)動機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1. 一種供油系統(tǒng)的控制裝置，適用于液壓自由活塞發(fā)動機，其特征在于，包括活塞位置檢測模塊、信號控制模塊和驅(qū)動模塊，所述活塞位置檢測模塊分別與所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞和所述信號控制模塊連接，用于檢測所述活塞位置，并將所述活塞的位置信號發(fā)送給所述信號控制模塊，所述信號控制模塊與所述驅(qū)動模塊連接，用于處理所述活塞的位置信號，并將相應(yīng)的控制信號發(fā)送給所述驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊與所述液壓自由活塞發(fā)動機的電磁閥連接，用于輸出控制電流完成所述電磁閥的開關(guān)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供油系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述 活塞位置檢測模塊進一步包括位移傳感器、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器，所述 位移傳感器、信號處理電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接，所述位移傳感器與所述活 塞連接，用于獲得所述活塞的位移信號，并將所述位移信號發(fā)送給所述信號處 理電路，所述信號處理電路用于對所述位移信號進行電壓跟隨、阻抗匹配，并 將電壓信號發(fā)送給所述A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述信號控制模塊連接， 用于將所述電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送給所述信號控制模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種供油系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述 位移傳感器為LVDT式位移傳感器，所述LVDT式位移傳感器的連桿通過螺紋與 所述活塞的端部連接，并與所述活塞一起運動。
4、 一種供油系統(tǒng)的控制方法，適用于液壓自由活塞發(fā)動機，其特征在于， 包括以下步驟A、 活塞位置檢測模塊檢測所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置，并將所 述活塞的位置信號發(fā)送給所述信號控制模塊；B、 所述信號控制模塊對所述活塞的位置信號進行判斷，當所述位置信號 對應(yīng)為所述液壓自由活塞發(fā)動機噴油泵開始噴油，則輸出預設(shè)時長的控制信號給驅(qū)動模塊；C、 所述驅(qū)動模塊根據(jù)接收到的控制信號，輸出控制電流打開電磁閥，驅(qū) 動所述噴油泵噴油；D、 所述控制信號關(guān)斷，所述電磁閥關(guān)閉，所述噴油泵停止噴油；E、 重復步驟A到步驟D，并在步驟B中，所述信號控制模塊將所述活塞 的位置信號的下止點值與預先設(shè)定的下止點值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，調(diào) 整所述控制信號的預設(shè)時長。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種供油系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟 A進一步包括以下步驟位移傳感器對所述液壓自由活塞發(fā)動機的活塞位置進行檢測，獲得所述活 塞的位移信號，并發(fā)送給信號處理電路；所述信號處理電路對所述位移信號進行電壓跟隨、阻抗匹配，并把電壓信 號發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換器；所述A/D轉(zhuǎn)換器把所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并發(fā)送給所述信號控制 模塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種供油系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟 E中，當所述活塞的位置信號的下止點值大于預先設(shè)定的下止點值，所述信號 控制模塊縮短步驟B中所述控制信號的預設(shè)時長。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種供油系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟 E中，當所述活塞的位置信號的下止點值小于預先設(shè)定的下止點值，所述信號 控制模塊延長步驟B中所述控制信號的預設(shè)時長。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種供油系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述 預先設(shè)定的下止點值是所述活塞下止點范圍的中點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種供油系統(tǒng)的控制裝置和方法，適用于液壓自由活塞發(fā)動機，活塞位置檢測模塊分別與活塞和信號控制模塊連接，用于檢測活塞位置，并將活塞的位置信號發(fā)送給信號控制模塊，信號控制模塊與驅(qū)動模塊連接，用于處理活塞的位置信號，并將相應(yīng)的控制信號發(fā)送給驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊與電磁閥連接，用于輸出控制電流完成電磁閥的開關(guān)。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，可以精確的實現(xiàn)噴油正時和供油量控制，而且可以對供油量進行閉環(huán)控制，保證液壓自由活塞發(fā)動機的活塞下止點位置準確，使液壓自由活塞發(fā)動機工作狀態(tài)穩(wěn)定。
文檔編號F02D41/00GK101260840SQ20081010472
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者媚 何, 嘉 劉, 劉波瀾, 張付軍, 趙振峰, 趙長祿, 英 黃 申請人:北京理工大學