包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)，更加詳細(xì)地涉及一種包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)，其只感應(yīng)在通過從燃燒器中提供的火焰來燃燒燃燒器內(nèi)部的燃料的過程中所產(chǎn)生的紫外線波長區(qū)域，然后通過分析及運(yùn)算過程維持優(yōu)化的空燃比。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般的燃燒系統(tǒng)中，火焰部的空燃比是與燃料的消耗及能量效率直接相關(guān)的參數(shù)，然而很難對此進(jìn)行測量。大部分的大型燃燒系統(tǒng)通過在排氣端測量氧氣的濃度來推測火焰部的空燃比，在某些情況下，一些發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)混合燃燒器測量通過對火焰的化學(xué)發(fā)光的光反射進(jìn)行光測量來判定空燃比。
[0003]例如，在光學(xué)檢波器的前面設(shè)置波長濾波器的方法，基本上用于識別0H、CH、C2、C02等的特定的激發(fā)狀態(tài)的各個(gè)化學(xué)物質(zhì)的總的光反射的部分貢獻(xiàn)率。
[0004]根據(jù)此，將一個(gè)以上的此類的化學(xué)物質(zhì)的信號比，可通過如空燃比或者發(fā)熱率、氣體溫度等的各種燃燒器參數(shù)與現(xiàn)有方式相聯(lián)系。
[0005]S卩，由于與上述相關(guān)的測量技術(shù)使用簡單的光傳感器和照相裝置，因此對于空間分解性能，在燃燒流動(dòng)復(fù)雜的情況下，存在隨著使其具有三維的空間分解性能，難以優(yōu)化系統(tǒng)性能的問題。
[0006]因而，如上所述，改善燃燒進(jìn)程的控制以及優(yōu)化系統(tǒng)性能，在所屬領(lǐng)域中是很重要的，從而目前需要一種用于優(yōu)化空燃比的燃燒器內(nèi)部的測量方法。
[0007]專利文獻(xiàn)1:JP2010-101615A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]用于解決上述問題的本發(fā)明的目的是提供一種包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)，其只感應(yīng)在通過從燃燒器中提供的火焰來燃燒燃燒器內(nèi)部的燃料的過程中所產(chǎn)生的紫外線波長區(qū)域，然后通過分析及運(yùn)算過程維持優(yōu)化的空燃比。
[0010]并且，本發(fā)明的目的是提供一種包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)，其只感應(yīng)紫外線波長區(qū)域中對應(yīng)于250?600nm的波長區(qū)域，并區(qū)分實(shí)際的火焰和噪聲，從而能夠正確地認(rèn)知燃燒室內(nèi)部的狀態(tài)。
[0011]并且，本發(fā)明的目的是提供一種包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)，其根據(jù)通過光傳感器所感應(yīng)的光信號進(jìn)行分析及運(yùn)算之后控制空氣控制裝置，從而調(diào)節(jié)用于優(yōu)化空燃比的空氣的量。
[0012](二)技術(shù)方案
[0013]為了解決上述問題的本發(fā)明的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:燃燒室，燃料被供給到所述燃燒室；燃燒器，與所述燃燒室連通并提供火焰；光傳感器，其接收所述燃料通過所述火焰來進(jìn)行燃燒時(shí)產(chǎn)生的光信號后產(chǎn)生電信號；燃料測量傳感器，其測量向所述燃燒器供給的燃料量；分析模塊，與所述光傳感器電連接，并將所述電信號轉(zhuǎn)換成可分析的形式的轉(zhuǎn)換信號；以及運(yùn)算模塊，分析從所述分析模塊接收的所述轉(zhuǎn)換信號及從所述燃料測量傳感器接收的燃料測量信號，并計(jì)算空燃比和熱負(fù)荷。
[0014]優(yōu)選地，其特征在于，所述光傳感器為光電二極管(Photod1de, PD)或者光電倍增管(photomultiplier tube, PMT)，且光信號的波長區(qū)域?yàn)?50?600nm的紫外線波長區(qū)域。
[0015]優(yōu)選地，其特征在于，所述空燃比測量系統(tǒng)還包括空氣控制裝置，其連接到所述運(yùn)算模塊并控制向所述燃燒器供給的空氣的量。
[0016]優(yōu)選地，其特征在于，所述運(yùn)算模塊基于所述計(jì)算出的空燃比調(diào)節(jié)所述空氣控制裝置，來控制向所述燃燒器供給的空氣的量，從而維持優(yōu)化的空燃比區(qū)域。
[0017]優(yōu)選地，其特征在于，所述運(yùn)算模塊包括:解析裝置，其接收所述轉(zhuǎn)換信號和所述燃料測量信號并進(jìn)行分析；以及控制器，其基于所述解析裝置中分析的數(shù)據(jù)控制從所述空氣控制裝置供給的所述空氣的量。
[0018](三)有益效果
[0019]如上所述的本發(fā)明，其只感應(yīng)在通過從燃燒器中提供的火焰來燃燒燃燒器內(nèi)部的燃料的過程中所產(chǎn)生的紫外線波長區(qū)域，然后通過分析及運(yùn)算過程能夠維持優(yōu)化的空燃比。
[0020]進(jìn)一步，本發(fā)明具有以下效果，由于本發(fā)明只感應(yīng)紫外線波長區(qū)域中對應(yīng)于250?600nm的波長區(qū)域，并區(qū)分實(shí)際的火焰和噪聲，從而正確地認(rèn)知燃燒室內(nèi)部的狀態(tài)，因此與接收可見光或者紅外線波長區(qū)域時(shí)相比，噪聲造成的影響小。
[0021]并且，本發(fā)明具有以下效果，本發(fā)明根據(jù)通過光傳感器所感應(yīng)的光信號進(jìn)行分析及運(yùn)算之后，為了調(diào)節(jié)用于優(yōu)化的空燃比的空氣的量而控制空氣控制裝置，從而維持優(yōu)化的空燃比。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)的概略圖，
[0023]圖2是表示圖1的組件之間的機(jī)制的概略圖，
[0024]圖3是表示根據(jù)用于選定特定波長(250-600nm)區(qū)域的波長的靈敏度的過?？諝獗鹊膱D表，
[0025]圖4是表示用于測量及計(jì)算空燃比的波長的對數(shù)光譜的響應(yīng)變化的圖表，
[0026]圖5(a)是表示燃燒后排放氣體中的氧氣濃度(O2)的光電二極管信號的變化的圖表，
[0027]圖5(b)是線性擬合(linear fit)圖5 (a)的圖表，
[0028]圖6是表示用于測量及計(jì)算空燃比的壓力的燃料量(熱負(fù)荷)的圖表，
[0029]圖7是表示基于燃燒室壁溫度的光電二極管的靈敏度變化的圖表，
[0030]圖8(a)是表示基于過剩空氣比的光電二極的管輸出信號(mV)的變化的圖表，
[0031]圖8(b)是線性擬合圖9(b)的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0032]組成本發(fā)明的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)的組件，可根據(jù)需要作為一個(gè)整體使用或者各自分開使用。并且，根據(jù)使用形態(tài)在使用時(shí)可以省略一些組件。
[0033]參照圖1至圖8說明本發(fā)明的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)100的優(yōu)選實(shí)施例。在此過程中，為了使說明更加清楚以及方便，可將附圖中示出的線的厚度或者組件的大小等進(jìn)行放大。并且，后述的術(shù)語是考慮本發(fā)明中的功能而定義的術(shù)語，其能夠根據(jù)用戶、操作者的意圖或者慣例而變化。因此對這些術(shù)語的定義應(yīng)當(dāng)以本說明書整體內(nèi)容為基礎(chǔ)來進(jìn)行記述。
[0034]下面，參照圖1至圖2說明本發(fā)明的一實(shí)施例的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)100。
[0035]本發(fā)明的一實(shí)施例的包括光傳感器的空燃比測量系統(tǒng)100，包括:燃燒室110，燃料被供給；燃燒器120，向燃燒室110提供火焰；光傳感器130，其插入到燃燒室110，并接收燃料通過火焰來進(jìn)行燃燒時(shí)產(chǎn)生的光信號后產(chǎn)生電信號；燃料測量傳感器140，其測量向燃燒器120供給的燃料量；空氣控制裝置150，其與燃燒器120相對配置，并控制向燃燒器120供給的空氣的量；分析模塊160，與光傳感器130電連接，并將電信號轉(zhuǎn)換成可分析的形式的轉(zhuǎn)換信號；以及運(yùn)算模塊170，分析從分析模塊160接收的轉(zhuǎn)換信號及從燃料測量傳感器140接收的燃料測量信號，并計(jì)算空燃比和熱負(fù)荷
[0036]燃燒室110是燃料被供給并燃燒的地方，具有中空形狀，并且這種燃燒室110屬于公知技術(shù)，因此省略具體的說明。
[0037]燃燒器120配置成與燃燒室110連通。此時(shí)，火焰的強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)，且這種燃燒器120起到提供用于燃燒燃燒室110內(nèi)部的燃料的火焰的作用。
[0038]光傳感器130將應(yīng)用光電二極管131或者光電倍增管132中的其中一種。
[0039]在光電二極管131中，當(dāng)光接觸二極管時(shí)，產(chǎn)生電子與正電荷空穴而流通電流，并且電壓大小幾乎與光的強(qiáng)度成正比。像這樣，作為光電效應(yīng)的結(jié)果，在半導(dǎo)體的接合部產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。
[0040]這種光電二極管131具有響應(yīng)速度快，靈敏度波長寬，且光電流的前進(jìn)性良好的特點(diǎn)。主要使用在CD播放器或者火警報(bào)警器、電視的遙控器接收部之類的電子產(chǎn)品原件中，有時(shí)為了正確地測量光的強(qiáng)度而也會(huì)利用這種光電二極管。
[0041]光電倍增管132 —般由光電陰極(Photocathode)、倍增電極、陽極構(gòu)成。光電陰極通過光電效應(yīng)接收一定頻率以上的光時(shí)發(fā)射電子。這些電子經(jīng)過倍增電極并被放大，到達(dá)陰極時(shí)形成能夠由外圍設(shè)備讀出的程度的電流信號。由于信號不經(jīng)過外圍設(shè)備而直接被放大，因此廣泛使用于感應(yīng)非常弱的光信號的情況。一般光電效應(yīng)是在可見光以上的頻率上產(chǎn)生，因此無法適用于所述頻率以下的光。
[0042]閃爍器(Scintillator)是使用光電倍增管測量高能量的光，即為了測量X射線或者伽馬射線而使用的檢測器的一種，與光電倍增管是不同的概念。但是，在測量X射線或者伽馬射線的情況下，將閃爍器附著在光電倍增管來使用。通過此高能量的光子與閃爍器反應(yīng)并變成可見光區(qū)域的光子束，且光