CN102116221B - 电控传动传感精细微调智能供油器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电控传动传感精细微调智能供油器，包括供油器本体、设置在供油器本体上的节气门及进油系统和自动控制系统，本发明采用节气门结构和进油结构相结合并配以自动控制系统，电控单元ECU根据行车信号控制油针升程，根据油针升程信号，结合其它参数信号，控制节气门开度，并用节气门开度机构上位置传感器信号，校验捡测节气门开度是否所需的开度，避免出现信号错乱、掉步和失控，使节气门开度与油针升程之间达到最佳匹配和控制；从而达到理论空燃比所需可燃混合气体，使发动机功率目标(负荷、转速)与油针升程与节气门开度及档位实现最佳匹配和控制。

Description

电控传动传感精细微调智能供油器

技术领域

本发明涉及一种发动机供油系统部件，特别涉及一种电控传动传感精细微调智能供油器。

背景技术

发动机是机动车的动力源，其运行状况直接关系到机动车的行驶性能，对于机动车的各项经济指标包括成本、环保性能等都具有决定性的影响。发动机工作时的恰当供油量、供气量和空燃比是发动机最重要的指标之一，决定了车辆的动力性能、燃油经济性能，以及排放是否符合环保要求。

发动机燃烧理想空燃比：1g汽油完全燃烧理论上需要14.7g空气。工况不同空燃比不同如：

1、怠速：A/F＝10～12∶1；

2、启动时由于燃烧性能不好等各种因素的影响而需要特浓的混合气：A/F＝7～8∶1；

3、低速时为保持良好的稳定性和过渡性而需要较浓的混合气(A/F＝12～14∶1)；

4、中速时为充分燃烧提高经济性而需要经济混合气：A/F＝15～17∶1；

5、高速时为提高功率而需要较浓的混合气A/F＝13～15∶1。

目前国内外的电控化油器主要采用旁通补气法，在结构上包括占空比阀式和补气量孔式两种：

第一种占空比阀式电控化油器，它的执行部分为电磁补气阀，补气阀进气端接空气滤清器出口，补气阀出口端接化油器节气门出口，是一种固定频率的占空比阀，阀的开关时间由占空比决定，占空比大阀开启的时间长，补气量就多，反之则少，因此通过调节占空比就可以调节补气量。其控制思路是通过调节补气量来间接调节空燃比；

第二种补气量孔式化油器，它的补气装置从空气滤清器下方引出补气通道到化油器，中间设有一组补气量孔，该补气装置利用化油器节流所产生的压力差通过补气量孔对进气进行补气，量孔的开关由单片机控制。补气装置含有3个量孔，利用量孔的不同组合改变补气量的多少，3个量孔具有8种不同的组合方式。

上述两类电控化油器通过调节进气量来控制空燃比，能够实现空燃比在一定范围调整，在一定程度上降低了排放和油耗，但仍存在着很多缺陷：

1、由于不具备油针升程传感器和节气门开度传感器，不能自动检测油针升程变化带来的供油量变化，不能自动检测节气门开度带来的供汽量变化、因此，电控单元不能根据供油量变化，实时匹配、修正、调整空燃比，达到节气门开度、转速、扭矩和发动机档位的最佳匹配，致使发动机运行不稳定；

2、进气量的调节范围有限，空燃比的调节范围较窄；

C、瞬态工况响应能力差；

D、基本上都是直接通过操作调速手柄或油门踏板控制进气量和进油量。更不可能实现空燃比理想点与理想点的过渡及过程控制；

E、由于节气门和油针固定连接，进油量和进气量同步变化，不能根据发动机及道路工况实时调节不同的供油量和供气量组成不同的空燃比；

上述原因会造成空燃比与发动机运行状况不相适应。达不到国III、更无法达到国IV等更高节能减排的要求。

目前使用最多的现有机动车各种化油器。采用人为控制化油器油针升程和节气门开度，一般摩托车化油器中油针和节气门与油门控制机构直接联接同步移动来达到调整发动机运行状态的目的。而人为控制(手动或脚动)的操作完全取决于驾驶人员的主观，由于不具备自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误，无法达到节气门开度、转速、扭矩和发动机档位的最佳匹配；在车速变化突然时，空燃比的非正常会使发动机处于非稳态工况下运转，必然造成发动机功率与行驶阻力难以匹配，致使发动机运行不稳定；同时，机动车在由驾驶者在不知晓行驶阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装置，常常会在启动、上坡和大负载时、由于行驶阻力增加，迫使发动机转速下降在低效率区工作，驾驶者往往过多加大供油量以防止发动机“熄火”，但空燃比控制并不理想，增大了油耗和排放。

因此，需要对发动机供油器系统进行改进，针对传来的行车信号调节控制供油量的大小，满足驾驶所需的转矩和车速的同时，能够根据供油量的大小调节节气门开度，控制良好的空燃比；该开度信号结合另外的机动车行驶参数信号，决定换档动作和换档档位，使实际的扭矩-转速、油针升程与节气门开度及档位达到最佳匹配，使发动机在最佳效率区和最佳转速状态下工作，从而使发动机始终保持良好、稳态和高效运行，满足发动机所需控制的目标功率的同时节约燃油并降低排放。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电控传动传感精细微调智能供油器，针对传来的行车信号调节控制供油量的大小，满足驾驶所需的转矩和车速的同时，能够根据供油量的大小调节节气门开度，控制良好的空燃比；该开度信号结合另外的机动车行驶参数信号，决定换档动作和换档档位，使实际的扭矩-转速、油针升程与节气门开度及档位达到最佳匹配，使发动机在最佳效率区和最佳转速状态下工作，从而使发动机始终保持良好、稳态和高效运行，满足发动机所需控制的目标功率的同时节约燃油并降低排放。

本发明的电控传动传感精细微调智能供油器，包括供油器本体和设置在供油器本体上的节气门及进油系统，进油系统包括主喷嘴、油针和与油针轴向固定连接的油针柱塞，供油器本体设有供油针柱塞往复运动的油针柱塞腔和供节气门阀芯往复运动的节气门阀芯腔；

还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：

油针升程检测元件，用于检测油针轴向位移；

油针升程调节伺服电机，用于驱动油针柱塞并调节油针升程；

节气门开度调节伺服电机，用于驱动节气门阀芯并调节节气门的开度；

电控单元，用于接收行车信号并根据该信号向油针升程调节伺服电机的控制电路发送命令信号，同时接收油针位移检测元件的油针位移信号并根据该信号向节气门开度调节伺服电机的控制电路发送命令信号。

进一步，自动控制系统还包括节气门开度检测元件，用于检测节气门阀芯轴向位移信号并将该位移信号输入电控单元；

进一步，所述节气门开度调节伺服电机通过节气门驱动轮以及绕于节气门驱动轮上的节气门拉索驱动节气门阀芯；

所述油针升程调节伺服电机通过油针驱动轮以及绕于油针驱动轮上的油针拉索驱动油针柱塞；

进一步，所述油针驱动轮设置油针限位装置，所述油针限位装置包括油针限位螺钉和固定设置于油针升程调节伺服电机壳体上的油针限位托架，所述油针限位螺钉螺纹配合穿过油针限位托架上设置的油针限位螺母并沿油针拉索拉力方向顶住油针驱动轮上设置的节气门限位凸台；

所述节气门驱动轮设置节气门限位装置，所述节气门限位装置包括节气门限位螺钉和固定设置于节气门开度调节伺服电机壳体上的节气门限位托架，所述节气门限位螺钉螺纹配合穿过节气门限位托架上设置的节气门限位螺母并沿节气门拉索拉力方向顶住节气门驱动轮上设置的节气门限位凸台；

进一步，所述油针位移检测元件包括霍尔元件I和霍尔座I，所述霍尔元件I设置于霍尔座I前端，所述霍尔座I前端沿油针柱塞腔径向穿入，所述油针活塞上设有与霍尔元件I正对的磁钢I；所述气门开度检测元件包括霍尔元件II和霍尔座II，所述霍尔元件II设置于霍尔座II前端，所述霍尔座II前端沿节气门阀芯腔径向穿入，所述节气门阀芯上设有与霍尔元件II正对的磁钢II；

进一步，所述磁钢I设置于磁钢座I，所述磁钢座I内嵌于油针柱塞；所述磁钢II设置于磁钢座II，所述节气门阀芯上段空心，所述磁钢座II内嵌于节气门阀芯上段空心内；

进一步，所述霍尔座I设置外螺纹并通过螺纹配合沿径向旋入油针柱塞腔，所述霍尔座II设置外螺纹并过螺纹配合沿径向旋入节气门阀芯腔；

进一步，所述霍尔座I和霍尔座II均设有与外界连通的过线通道，所述过线通道设有防水盖。

本发明的有益效果：本发明的电控传动传感精细微调智能供油器，本发明采用节气门结构和进油相结合的一体结构并配以自动控制系统，根据行车信号自动控制油针升程，并油针升程自动控制节气门开度，达到针对传来的行车信号自动调节控制供油量的大小，满足驾驶所需的转矩和车速的同时，能够根据供油量的大小调节节气门开度，使节气门开度与油针升程之间更符合理论匹配曲线，达到最佳匹配，控制良好的空燃比；该开度信号结合另外的机动车行驶参数信号，决定换档动作和换档档位，使实际的扭矩-转速、油针升程与节气门开度及档位达到最佳匹配，使发动机在最佳效率区和最佳转速状态下工作，从而使发动机始终保持良好、稳态和高效运行，满足发动机所需控制的目标功率的同时节约燃油并降低排放；并且，传感元件能够不受发动机高温的影响，精确采集化油器油针的开度，避免出现信号错乱的现象，同时，简化结构，降低安装和拆卸难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为图1沿A向视图的局部剖视图；

图3为图1沿B向视图；

图4为本发明控制原理方框图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为图1沿A向视图的局部剖视图，图3为图1沿B向视图，图4为本发明控制原理方框图，如图所示：本实施例的电控传动传感精细微调智能供油器，包括供油器本体1和设置在供油器本体上的节气门及进油系统，进油系统包括主喷嘴、油针2和与油针2轴向固定连接的油针柱塞3，供油器本体1设有供油针柱塞3往复运动的油针柱塞腔3a和供节气门阀芯10往复运动的节气门阀芯腔10a；所述油针柱塞3设有使其回位的油针回位弹簧3b，节气门阀芯10设有节气门回位弹簧10b；

还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：

油针升程检测元件，用于检测油针2轴向位移；油针升程检测元件可采用任何能够实现此目的的传感器，包括霍尔元件、红外传感器以及变电阻传感等；

油针升程调节伺服电机18，用于驱动油针柱塞3并调节油针升程；

节气门开度调节伺服电机8，用于驱动节气门阀芯10并调节节气门的开度；节气门开度调节伺服电机8壳体固定设置于供油器本体1；节气门开度调节伺服电机8驱动节气门阀芯10的结构可以采用齿轮齿条、钢索缠绕等结构，均能实现发明目的；

电控单元17，用于接收行车信号并根据该信号向油针升程调节伺服电机18的控制电路18a发送命令信号，同时接收油针位移检测元件14的油针位移信号并根据该信号向节气门开度调节伺服电机8的控制电路8a发送命令信号，电控单元17直接采用机动车电子控制单元(ECU)，简单方便，当然，根据实际设计，也可以采用单独的中央处理器；行车信号包括驾驶员发出信号和行车阻力等信号。

本实施例使用时，电控单元根据行车信号向油针升程调节伺服电机18发出命令信号，驱动油针柱塞3从而带动油针2移动，油针升程检测元件检测到油针柱塞3的位移，也就是油针2升程，并传至电控单元17，电控单元17将该信号处理后并与理论曲线对比，向节气门开度调节伺服电机的控制电路发送命令，驱动节气门阀芯10移动调整节气门开度，实现开环控制。

本实施例中，自动控制系统还包括节气门开度检测元件，用于检测节气门阀芯10轴向位移信号并将该位移信号输入电控单元17；本实施例使用时，通过驾驶员手动驱动油针柱塞3从而带动油针移动，如图4所示，电控单元根据行车信号向油针升程调节伺服电机18的控制电路18a发出命令信号，驱动油针柱塞3从而带动油针2移动，油针升程检测元件检测到油针柱塞3的位移，也就是油针2升程，并传至电控单元17，电控单元17将该信号处理后并与理论曲线对比，向节气门开度调节伺服电机8的控制电路8a发送命令，调整节气门阀芯10位移从而得到气门开度；同时，节气门开度检测元件检测节气门开度，并反馈至电控单元17，通过该实际开度信号与节气门开度调节伺服电机的实际驱动进行对比，并通过微调，精确合理匹配进油和进气量，实现闭环控制。

本实施例中，所述节气门开度调节伺服电机8通过节气门驱动轮81以及绕于节气门驱动轮81上的节气门拉索7驱动节气门阀芯10；节气门拉索7中部绕过一定滑轮6，以适应节气门驱动轮81和节气门阀芯10的方位，便于布置部件；所述油针升程调节伺服电机18通过油针驱动轮181以及绕于油针驱动轮181上的油针拉索5驱动油针柱塞3，油针拉索5中部绕过一定滑轮51，以适应油针驱动轮181和油针柱塞3的方位；结构简单紧凑，不会产生调整回差，提高调整精度。

本实施例中，所述油针驱动轮设置油针限位装置，所述油针限位装置包括油针限位螺钉21和固定设置于油针升程调节伺服电机18壳体上的油针限位托架19，所述油针限位螺钉21螺纹配合穿过油针限位托架19上设置的油针限位螺母19a并沿油针拉索5拉力方向顶住油针驱动轮上设置的节气门限位凸台181a；如图所示，油针限位螺钉21位于尾段设有一端顶住油针限位螺母19a另一端顶住油针限位螺钉21尾端凸台的余隙消除弹簧20，用于消除余隙，提高调整的精确性；采用油针限位装置，可进行调整发动机怠速，从而去掉传统的怠速调整机构，调整方便简单，并使供油器本体结构紧凑，降低制作难度，从而降低该部位的制作成本；

所述节气门驱动轮81设置节气门限位装置，所述节气门限位装置包括节气门限位螺钉16和固定设置于节气门开度调节伺服电机8壳体上的节气门限位托架17，所述节气门限位螺钉16螺纹配合穿过节气门限位托架17上设置的节气门限位螺母17a并沿节气门拉索拉力方向顶住节气门驱动轮81上设置的节气门限位凸台81a，也就是该限位装置用于限制节气门最低限度的开度；如图所示，节气门限位螺钉16位于尾段设有一端顶住节气门限位螺母17a另一端顶住节气门限位螺钉16尾端凸台的余隙消除弹簧15，用于消除余隙，提高调整的精确性；采用节气门限位装置，与油针怠速相匹配调整怠速，使怠速时的空燃比达到最佳匹配，优化运行曲线。

本实施例中，所述油针位移检测元件包括霍尔元件I 14和霍尔座I 141，所述霍尔元件I 14设置于霍尔座I 141前端(与磁钢I相对的一端)，所述霍尔座I 14前端沿油针柱塞腔3a径向穿入，所述油针活塞3上设有与霍尔元件I 14正对的磁钢I 13；所述气门开度检测元件包括霍尔元件II 12和霍尔座II 121，所述霍尔元件II 12设置于霍尔座II 121前端(与磁钢II相对的一端)，所述霍尔座II 121前端沿节气门阀芯腔10a径向穿入，所述节气门阀芯10上设有与霍尔元件II 12正对的磁钢II 11；霍尔元件的设置结构能够使本发明的供油器结构简单紧凑，体积小，在安装过程中不发生干涉，节约成本。

本实施例中，所述磁钢I 13设置于磁钢座I 4，所述磁钢座I 4内嵌于油针柱塞3；所述磁钢II 11设置于磁钢座II 9，所述节气门阀芯10上段空心，所述磁钢座II 9内嵌于节气门阀芯10上段空心内；本结构安装和拆卸方便，降低制造成本。

本实施例中，所述霍尔座I 141设置外螺纹并通过螺纹配合沿径向旋入油针柱塞腔3a，所述霍尔座II 121设置外螺纹并过螺纹配合沿径向旋入节气门阀芯腔10a；采用螺纹配合安装的结构，能够较方便的调整霍尔元件与磁钢之间的距离间隙，达到精确采集信号的目的。

本实施例中，所述霍尔座I 141和霍尔座II 121均设有与外界连通的过线通道，所述过线通道设有防水盖(图中分别为防水盖142和防水盖122)；防止水分及其他污染物进入，保证结果的精确。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：包括供油器本体和设置在供油器本体上的节气门及进油系统，进油系统包括主喷嘴、油针和与油针轴向固定连接的油针柱塞，供油器本体设有供油针柱塞往复运动的油针柱塞腔和供节气门阀芯往复运动的节气门阀芯腔； 

还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括： 

油针升程检测元件，用于检测油针轴向位移； 

油针升程调节伺服电机，用于驱动油针柱塞并调节油针升程； 

节气门开度调节伺服电机，用于驱动节气门阀芯并调节节气门的开度； 

电控单元，用于接收行车信号并根据该信号向油针升程调节伺服电机的控制电路发送命令信号，同时接收油针位移检测元件的油针位移信号并根据该信号向节气门开度调节伺服电机的控制电路发送命令信号； 

自动控制系统还包括节气门开度检测元件，用于检测节气门阀芯轴向位移信号并将该位移信号输入电控单元。 

2.根据权利要求1所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述节气门开度调节伺服电机通过节气门驱动轮以及绕于节气门驱动轮上的节气门拉索驱动节气门阀芯； 

所述油针升程调节伺服电机通过油针驱动轮以及绕于油针驱动轮上的油针拉索驱动油针柱塞。 

3.根据权利要求2所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述油针驱动轮设置油针限位装置，所述油针限位装置包括油针限位螺钉和固定设置于油针升程调节伺服电机壳体上的油针限位托架，所述油针限位螺钉螺纹配合穿过油针限位托架上设置的油针限位螺母并沿油针拉索拉力方向顶住油针驱动轮上设置的节气门限位凸台； 

所述节气门驱动轮设置节气门限位装置，所述节气门限位装置包括节气门限位螺钉和固定设置于节气门开度调节伺服电机壳体上的节气门限位托架，所述节气门限位螺钉螺纹配合穿过节气门限位托架上设置的节气门限位螺母并沿节气门拉索拉力方向顶住节气门驱动轮上设置的节气门限位凸台。 

4.根据权利要求3所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述油针位移检测元件包括霍尔元件I和霍尔座I，所述霍尔元件I设置于霍尔座I前端，所述霍尔座I前端沿油针柱塞腔径向穿入，所述油针 柱塞上设有与霍尔元件I正对的磁钢I；所述节气门开度检测元件包括霍尔元件II和霍尔座II，所述霍尔元件II设置于霍尔座II前端，所述霍尔座II前端沿节气门阀芯腔径向穿入，所述节气门阀芯上设有与霍尔元件II正对的磁钢II。 

5.根据权利要求4所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述磁钢I设置于磁钢座I，所述磁钢座I内嵌于油针柱塞；所述磁钢II设置于磁钢座11，所述节气门阀芯上段空心，所述磁钢座II内嵌于节气门阀芯上段空心内。 

6.根据权利要求5所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述霍尔座I设置外螺纹并通过螺纹配合沿径向旋入油针柱塞腔，所述霍尔座II设置外螺纹并过螺纹配合沿径向旋入节气门阀芯腔。 

7.根据权利要求6所述的电控传动传感精细微调智能供油器，其特征在于：所述霍尔座I和霍尔座II均设有与外界连通的过线通道，所述过线通道设有防水盖。 

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