CN101793198A - 新型柴油机数字电子调速器执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柴油机的设备系统，公开了新型柴油机数字电子调速器执行器，包括机架，机架上安装有步进电机和齿条支承套，步进电机的输出轴上安装有齿轮，齿轮与在齿条支承套滑动的齿条相啮合，齿条一端有与喷油泵柱塞位置控制齿条相连的连接销和连接板，齿条另一端安装有复位弹簧。采用齿轮齿条结构，使得所需的步进电机力矩仅为拨叉机构的四分之一，而步进电机转动调整的角度则增加了8至9倍，当步进电机工作时，齿条通过连接销和连接板，推动喷油泵柱塞位置控制齿条，从而调节喷油泵的喷油量，达到调整柴油发动机转速的目的。

Description

新型柴油机数字电子调速器执行器
技术领域
本发明涉及柴油机的设备系统，尤其涉及新型柴油机数字电子调速器执行器。
背景技术
柴油发动机需要一个能够稳定柴油发动机转速的调速器，直到目前为止，绝大部分调速器仍然是机械调速器，由于机械调速器固有的缺点，造成柴油发动机油耗高、废气排放量大，目前作为机械调速器节能降排的升级换代产品，电子调速器逐步发展起来，目前的柴油机电子调速器有三种类型：位置控制式、时间控制式及“共轨系统”，其中时间控制式电子调速器又称为电控单体泵，“共轨系统”是一种高级的电子调速器，一般所说的柴油机电子调速器主要是指位置控制式电子调速器；位置控制式电子调速器又分为模拟控制式电子调速器和数字控制式电子调速器2种，模拟式电子调速器采用比例电磁铁驱动，体积比较大，一般作为一个单独的设备，通过油门线控制喷油泵，而原有的机械调速器并不取消，成本也比较高，因而仅适合较大型的柴油发电机等场合；数字式柴油机电子调速器因其体积小，可以完全取消机械调速器、成本费用较低等优点，可以使用于取代现有机械调速器的任何场合；数字式电子调速器由转速传感器、电子油门、电控单元(ECU)和执行器等组成，其中数字式电子调速器的执行器都是由步进电机驱动的。而现有的步进电机驱动的执行器都采用与机械调速器类似的拨叉机构，这种结构有两个缺点，一是拨叉的力臂较长，所需步进电机的力矩较大，所以需要配用较大功率的步进电机；二是在这种结构条件下步进电机转动调整的角度较小(为16°～22°)，而要精确地调节油泵的喷油量，就必须采用较大细分数的步进电机驱动电路，这使得电子调速器控制单元ECU的体积比较大，价格较高。
发明内容
本发明针对现有技术中的步进电机驱动的执行器采用拨叉机构，拨叉力臂长、所需步进电机力矩大、调整角度小、无法精确调节油泵的喷油量、价格高的问题，提供了一种经济、实用的新型柴油机数字电子调速器执行器。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
新型柴油机数字电子调速器执行器，包括机架，所述机架上安装有步进电机和齿条支承套，步进电机的输出轴上安装有齿轮，齿轮与在齿条支承套滑动的齿条相啮合，齿条一端有与喷油泵柱塞位置控制齿条相连的连接销和连接板，齿条另一端安装有复位弹簧。采用齿轮齿条结构，使得所需的步进电机力矩仅为拨叉机构的四分之一，而步进电机转动调整的角度则增加了8至9倍，当步进电机工作时，齿条通过连接销和连接板，推动喷油泵柱塞位置控制齿条，从而调节喷油泵的喷油量，达到调整柴油发动机转速的目的，而当调节喷油泵的喷油量后，通过复位弹簧使齿条复位到原来状态即可。
作为优选，所述齿条和齿条支承套呈圆柱形状。此结构有利于精确加工和安装。
作为优选，所述齿轮的模数为0.5，齿轮齿数为20。此结构便于调整步进电机转动的角度到最有利位置。
作为优选，所述齿轮的模数0.8，齿轮齿数为14。此结构导致步进电机转动的角度为115°，从而可以最佳调节喷油泵的喷油量。
按照本发明的技术方案，设计新颖，结构简单可靠，调整步进电机转动的角度大，可使用较小功率的步进电机和较小细分数的步进电机驱动芯片，成本低、安装方便、可直接驱动喷油泵位置调节齿条。
附图说明
图1为本发明柴油机数字电子调速器执行器的主视图；
图2为图1的俯视图。
附图中：
1为步进电机，2为齿轮，3为机架，
4为齿条，5为齿条支承套，6为复位弹簧，7为连接销，
8为连接板，9为喷油泵柱塞位置控制齿条
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
新型柴油机数字电子调速器执行器，如图1和2所示，包括机架3，所述机架3上安装有步进电机1和齿条支承套5，步进电机1的输出轴上安装有齿轮2，齿轮2与在齿条支承套5中滑动的齿条4相啮合，齿条4一端装有能控制喷油泵柱塞位置控制齿条9转动的连接销7和连接板8，齿条4的另一端安装有复位弹簧6；所述齿条4和齿条支承套5呈圆柱形状；所述齿轮2的模数为0.5，齿轮2齿数为20。当步进电机开始工作时，齿条通过连接销和连接板，推动喷油泵柱塞位置控制齿条，从而调节喷油泵的喷油量，达到调整柴油发动机转速的目的。
而现有技术中的喷油泵的电子调速器，喷油泵柱塞位置控制齿条的移动距离为10mm，当采用一个臂长为25mm的拨叉控制时，拨叉的转动角度约为23°，而采用本发明的齿轮齿条结构，当模数为0.5、齿轮齿数为20时，转动角度可达115°，就能够减小驱动力臂，从而增大步进电机调整的角度及减小步进电机的力矩，这样采用较小细分数的步进电机驱动芯片，使得柴油机电子调速器的体积及成本大大下降，并有可能组成一体化的数字控制位置式柴油机电子调速器。
实施例2
新型柴油机数字电子调速器执行器，如图1和2所示，包括机架3，所述机架3上安装有步进电机1和齿条支承套5，步进电机1的输出轴上安装有齿轮2，齿轮2与在齿条支承套5中滑动的齿条4相啮合，齿条4一端装有可以控制喷油泵柱塞位置控制齿条9转动的连接销7和连接板8，齿条4的另一端安装有复位弹簧6；所述齿条4和齿条支承套5为圆柱形；所述齿轮2的模数0.8，齿轮2齿数为14。
本发明实施例的齿轮齿条结构，模数m＝0.8、齿轮齿数z＝14时，转动角度增大，减小驱动力臂，从而增大步进电机调整的角度、减小步进电机的力矩，同时采用较小细分数的步进电机驱动芯片，使得柴油机电子调速器的体积及成本大大下降，并有可能组成一体化的数字控制位置式柴油机电子调速器。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.新型柴油机数字电子调速器执行器，包括机架(3)，其特征在于：所述机架(3)上安装有步进电机(1)和齿条支承套(5)，步进电机(1)的输出轴上安装有齿轮(2)，齿轮(2)与在齿条支承套(5)中滑动的齿条(4)相啮合，齿条(4)一端装有能控制喷油泵柱塞位置控制齿条(9)转动的连接销(7)和连接板(8)，齿条(4)的另一端安装有复位弹簧(6)。
2.根据权利要求1所述的新型柴油机数字电子调速器执行器，其特征在于：所述齿条(4)和齿条支承套(5)呈圆柱形状。
3.根据权利要求1或2所述的新型柴油机数字电子调速器执行器，其特征在于：所述齿轮(2)的模数为0.5，齿轮(2)齿数为20。
4.根据权利要求3所述的新型柴油机数字电子调速器执行器，其特征在于：所述齿轮(2)的模数0.8，齿轮(2)齿数为14。
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