[发明专利]一种无级自由调速柴油发动机

说明书

本发明涉及一种无级自由调速柴油发动机，包括柴油发动机、控制系统；控制系统包括转速传感器、可编程控制器、电子调速器和油门执行器；油门执行器为柴油发动机的机械调速器，其调速手柄位于额定转速位置且固定不动，其断油电磁阀为比例式电磁阀，其停车手柄位于停车位置时电子调速器恰好位于零位。本发明采用了三闭环恒转速控制方案及电子油门驱动机构，实现了柴油发动机的恒转速、恒压力和恒流量三种工况稳定工作模式，扩宽了柴油发动机的工作范围和工作状态。

技术领域

本发明涉及一种无级自由调速柴油发动机。

背景技术

离心泵在是人类使用最广泛的一种机械，在航空航天、军事作战、航海工程、石化及给排水等各个方面都有很广泛的应用。离心泵一般由柴油发动机提供动力。离心泵是利用叶轮旋转而使得水发生离心运动来工作的，其工作原理为：当液体通过叶轮进入壳体以后，由于蜗形壳体的流道逐渐扩大，液体的流速逐渐随着降小，部分动能转化为静压能，于是液体以较高的压强排出壳体，与此同时叶轮中心由于液体甩出而形成真空，而液面处的压强比进口高，于是液体在大气压下连续不断进入叶轮，再不断地排出。

普通离心泵，若吸入液面在叶轮之下，启动时应该预先灌水，很不方便。同时，为了在泵内存住液体，吸入管进口需要预先安装底阀，泵在工作时底阀造成很大的水力损失。

高原情况下，大气压力减小，然而离心泵的进口压力减小容易导致泵的汽蚀现象发生，对泵造成损伤。所以高原工况对离心泵的运行要求很苛刻，能在高原实现离心泵不汽蚀是保证离心泵能长期稳定运行的关键。

转速是离心泵的核心工作参数。泵在每一个工况下运行时，柴油发动机都会有一个转速与之相匹配，只要转速确定，离心泵的其他工作参数就会确定，这样离心泵可以更高效的工作。但是当外负载发生变化时，柴油发动机的输出扭矩会发生变化，转速也相应地发生变化，会引起柴油发动机出现失速、闷车和耗油增加的情况，并且柴油发动机的转速直接决定着离心泵能否在要求的转速点正常工作。因此，保持柴油发动机转速的稳定性是非常重要的。当工况发生变化，需要改变系统工作性能参数时，就需要改变其工作转速，然而普通柴油发动机的转速出厂前是设定好的，依靠调节油门开度调节柴油发动机转速，有三个标定转速，启动怠速、额定工作转速、最高转速，它的转速变化是跳跃式的，中间状态不稳定，对设备的冲击较大，但是这个调节过程不稳定且无法精确的调节转速变化，除了这三个工作转速外无法控制其他转速，也不能实现无级调速，因而为了保证离心泵的多工况运行，就必须设计柴油发动机无级自由调速模块，这也是需要攻克的难点及关键点。

参见图2，柴油发动机原有调速原理是根据调速手柄位置不同来调节调速弹簧回复力的大小并有不同的飞锤离心力与其达到平衡的原理实现控制转速；当调速手柄往调速弹簧预紧力加大方向转动时，齿条往大油量方向移动，油量增加，转速上升，飞锤的离心力随之增加，当离心力与调速弹簧拉力平衡时，柴油发动机转速稳定在目标转速，当调速弹簧预紧力变小时，柴油发动机转速下降可在目标转速附近，离心力与调速弹簧拉力平衡；从而达到调速的目的。

停油电磁铁有两个位置，吸合和自由状态，当通电时，电磁铁吸合，电磁铁导杆与停车手柄脱离，不影响调速器的工作，当断电时，电磁铁导杆在其内部弹簧力作用下伸出，作用在停车手柄上，将停车手柄推到停车位置，即可使油泵断油，柴油发动机停止运转。

因此，柴油发动机原有的调节过程不稳定且无法精确的调节转速变化，不能实现无级调速。

发明内容

本发明目的是提供一种无级自由调速柴油发动机，可满足所配合使用的离心泵实现恒转速、恒压力、恒流量三种工作模式的要求。

本发明的技术解决方案是：