[发明专利]低速二冲程船用柴油机瞬态扫气活塞位移控制及信号采集装置

说明书

本发明公开了一种低速二冲程船用柴油机瞬态扫气活塞位移控制及信号采集装置，其结构是：加长活塞与拉杆合为一体，加长活塞一端贯穿于活塞支架通孔，另一端贯穿于加长缸套内。加长活塞拉杆的前端设有一块伸出板，板的另一端与位移传感器的可动探头接触。直线步进电机与加长活塞拉杆之间通过万向节联轴器进行连接，直线步进电机伸缩轴与活塞支架通孔、以及加长缸套位于同一条轴线上。通过对直线步进电机进行编程，可使活塞按照升程曲线轨迹进行运动，位移传感器可以在活塞相应位移处实现信号采集。调整直线步进电机步长，行程可覆盖整段扫气口，通过控制系统进行精确的信号传递，可以最大程度降低人为因素的干扰，提高数据的准确性。

技术领域

本发明属于发动机信号检测控制领域，具体涉及一种船用柴油机活塞位移控制及信号采集的装置。

背景技术

随着各行业科学技术的飞速发展，船舶业已逐渐走向大型化和自动化，同时对船舶动力装置的功率也提出了更高要求。低速二冲程柴油机由于其功率大、可靠性高、耐用性强、经济性好等显著优点，被广泛应用于大型商用船舶上。目前船用低速二冲程柴油机主要采用重油作为燃料，燃烧后会有大量有害废气产生，其中包括氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、一氧化碳(CO)、未燃碳氢化合物(HC)以及颗粒(PM)等。这些不仅会严重污染大气，而且残留缸内的废气会继续恶化后续循环燃烧，降低发动机性能，增大有害物排放。在工作循环中，大型二冲程船用柴油机的扫气过程具有提供新鲜充量、排出缸内废气以及加强涡流运动促进燃烧等作用。其中，新鲜空气的留存量决定了柴油机的最大功率，合理的气流运动可以降低热负荷，同时扫气产生的涡流影响混合气的形成，从而可以减弱污染物的生成。

目前国内外针对船用二冲程柴油机扫气过程的研发主要采取稳态模型实验，其特征是通过控制活塞在缸内不同位置及其相对应的排气门位置，利用鼓风机对扫气箱吹气，来模拟不同扫气时刻的缸内气流运动。稳态模型实验的优点是操作相对简单易于控制，能够实现对缸内扫气流动的基本认识，但同时也存在诸多问题。主要是与实际模型不相符，实验过于理想化，仅能观察缸内流场的流动趋势。而最能够接近于实机模型真实工况的条件是使活塞进行往复运动，从而在瞬态工况下对缸内流动和扫气效率的进行验证。所述瞬态模型实验虽然较稳态模型实验更接近真实性，但其难点在于不同时刻下活塞位置不固定，难以对活塞位移进行精确的控制及其相关数据的采集。

针对低速二冲程船用柴油机瞬态扫气流动实验不同活塞位置信息难以获取的问题，本发明将活塞位置控制与信号采集系统相结合，从而实现活塞运动到特定位置时的信号采集工作，进而触发数据采集系统。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于低速二冲程船用柴油机瞬态扫气活塞位移控制及信号采集装置，以解决瞬态扫气工况下活塞位置信息难以精确捕捉以及相应测试位置处信号传递的问题。

为解决上述技术问题，本发明装置采用的技术方案是：低速二冲程船用柴油机瞬态扫气活塞位移控制及信号采集装置包括：加长活塞、活塞支架、加长缸套、密封圈、位移传感器、直线步进电机、万向节联轴器、缸套支撑架、扫气箱、支撑平台、螺栓、电机支架、固定件、传感器支架、磁力座、排气管、以及排气门等。其特征在于：加长活塞与拉杆合为一体，加长活塞一端贯穿于活塞支架通孔内，另一端贯穿于带有扫气口的加长缸套内，活塞支架通孔的两端设有密封圈。加长活塞拉杆的前端设有一块伸出板，伸出板的另一端与位移传感器的可动探头接触。直线步进电机与加长活塞拉杆之间通过万向节联轴器进行连接，直线步进电机伸缩轴与活塞支架通孔、以及加长缸套位于同一条轴线上。加长缸套由缸套支撑架与扫气箱固定，扫气箱带有扫气口，扫气箱的下端设有开口与外部气源连接。