CN102588147A - 电控汽油自喷系统 - Google Patents

Abstract

一种电控汽油自喷系统，它是利用ECU把节气门传感器、进气歧管压力传感器和氧传感器的输入信号经运算、处理、判断后，确定发动机的运行状态所需汽油量的脉冲信号，控制步进电机的输出轴直线行程位置，从而使柱塞和滑套同步处于同一个位置，由滑套的下端平面控制安装在喉管内的喷管的小孔打开数量，实现发动机在该状态下的汽油精确的自喷量。

Description

电控汽油自喷系统

所属技术领域：

本发明涉及摩托车等道路和需要频繁变速的汽油发动机的电控汽油自喷系统。

背景技术：

随着世界石油能源的进一步紧张，人们对低碳生活越来越重视，摩托车的行驶有着比汽车方便、节能等诸多优势，所以摩托车和汽车一样会永远存在下去。由于摩托车的结构和对重量、造价等因素的制约，所以现在废气排放远没有达到汽车排放的要求，但我国也制定了等同于欧III标准的国III摩托车排放标准。目前我国在大排量的高档摩托车的发动机上也采用了例如汽车的电喷装置，但在使用量占绝大多数的中小排量的摩托车发动机使用“电喷”供油装置，由于成本高等原因是不现实的，何况目前所研制的摩托车用“电喷”装置存在着质量不稳定的弊端和一些缺陷。

我公司科研人员发明的“等真空可调喷孔化油器”(申请号：201010189038X)同传统等真空化油器相比，同样包括了进油系统、怠速系统、冷启动加浓阀、急加速加浓泵外，主要改变了主供油系统，它利用了安装在柱塞上端的膜片上方真空度的大小，所形成的和大气压的压差，克服弹簧的部分压力从而改变柱塞在化油器腔体的位置，形成了可变的喉孔，配合旋转式节气门的开度来满足发动机不同工况所需的空气量；而靠弹簧顶紧固定安装在柱塞上的调节滑套和柱塞的一起移动，由滑套的底平面打开喷管孔壁上的小孔数量来控制所需的供油量。“等真空可调喷孔化油器”改变了原来等真空化油器的雾化、混合差的缺陷，制造精度一致性差，油针和喷孔磨损造成供油量供给失准等弊端，但对摩托车的急加速和爬坡时的响应性还不能达到十分理想的效果。

目前国内摩托车厂为了满足国家制定的国III排放标准，利用经过精调的化油器，加上经过一次或二次触媒装置来满足废气排放的标准，但是由于化油器的性能不稳定，会很快造成触媒装置的失效。

科研人员还开发了“电控”装置，控制化油器怠速系统的补气来控制空燃比，但这种技术没有根本性改变摩托车在不同工况时的供油量的精确调节，所以也根难达到各种工况下所需和符合排放要求的空燃比。

发明内容：

本发明的电控汽油自喷系统，除了利用等真空可调微孔喷管化油器同样的进油系统、怠速系统、冷启动加浓阀、急加速加浓泵外，主供油的控制也利用了滑套加喷管或油针加喷管的结构，不同之处改变柱塞在化油器本体中的位置的变化，从而改变滑套或油针的位置改变，是靠步进电机来完成的。而步进电机的工作是由进气歧管压力传感器(也可用空气流量计)和节气门位置传感器、氧传感器采集的信号输入电脑(ECU)后，ECU计算出进气量及与之对应所需油量的相应电脉冲来控制相应某个工况位置。从而使自喷系统始终能在发动机各种工况下提供理想的空燃比，而且雾化好、混合好的混合气。经试验，目前不用氧传感器的，开环控制排放也能达到欧III标准，今后视排放法规更严格后，再采用氧传感器的闭环控制(由于该系统保留了原等真空化油器根成熟的冷启动加浓阀和急加速加浓泵，目前可不用温度和转速等传感器，可视今后排放法规更严格时再定)。它是通过如下两种结构实现的：

一、步进电机滑套调节式结构：

1、小孔喷管：设计成薄壁型结构，凸出安装在本系统的本体喉管内，凸出部分长度比喉管的截面高度稍长；小孔喷管的壁厚设计在0.25mm左右，太厚会相应加大空气的主力；喷管的喷油小孔主要设计在进气方向的两侧，这样小孔喷油的相应速度要比设定在进气方向的背面的多排小孔喷油要快。二排或二排以上的小孔错位不等距的排列，用试验方法确定不同排量小孔的位置，小孔直径设定在0.3mm左右，这样保证了喷油的雾化质量，也较便于小孔的加工，并有利于燃油调节的连续性，因为如果孔大了，孔之间的相对排列位置必然要拉长，不但不利汽油的雾化，而且调节的连续性要差。小孔喷管的中孔采用通孔加堵头的结构，便于加工。

2、柱塞：顶部有一个凸台，弹簧安装在凸台和本体之间，使柱塞在自喷系统本体的柱塞孔中始终有着向上移动的力，柱塞下端有一个安装滑套的孔。柱塞在本体柱塞孔中所处的不同位置，形成了可变的喉孔。

3、调节滑套：滑套采用盲孔或通孔加闷头的结构，滑套盲孔顶部保证柱塞在最低位置时同喷管的顶部有一定的间隙，盲孔的上部同喷管有一定的配合间隙，下部同喷管精密滑动配合。滑套下端是定位圆柱，同柱塞的滑套安装孔浮动配合，起到自定心作用，使滑套的下部同喷管滑动自如的配合。滑套下平面所处的位置控制喷管小孔打开的数量。

4、步进电机：固定安装在柱塞上方的本体上，输出轴的前段平面顶住滑套的顶部或闷头的顶部。在弹簧的作用下，柱塞、滑套和步进电机像似合为一体，步进电机输出轴移动多少距离，柱塞和滑套同样移动多少。

5、传感器：采用了进气歧管压力传感器，节气门位置传感器和氧传感器，把采集的数据信号输入电脑。

6、电脑(ECU)：它的作用是根据上述传感器输入的信息进行运算、处理、判断，确定发动机运行状态的汽油自喷量，根据该喷油量的脉冲信号去控制步进电机的输出轴直线行程位置，达到控制柱塞和滑套的相应位置的目的，也就是打开了喷管的相应小孔，在喉孔相应的真空的吸引力下，实现了该发动机工况的燃油自喷量的精确控制。

二、步进电机油针调节式结构：

1、小孔喷管：中孔是通孔，不圆度和锥度都要小于0.01mm，其余同第一种结构中所述喷管基本相同。

2、油针：油针的下部是一个短锥度，锥度的长度不宜太长，在15mm左右，锥度的小端直径在0.5mm左右为好，锥度的上部开始，有一段5mm左右的工作圆柱部分，锥度和圆柱的交线称之为控制线，其所处的不同位置，就起到了打开小孔多少，来决定供油量的多少。其余圆柱部分要小于工作圆柱，保证油针在喷管内滑动自如。上部有多条卡簧槽，卡簧片在相应的卡槽内，可调节油针的控制线的不同位置。卡簧片上用压帽压住，保证油针和柱塞一起移动。

3、柱塞的下部有稍大于喷管外径的孔，长度能其处底下时容下喷管的长度，油针安装在柱塞孔内。

4、步进电机、传感器和ECU同第一种结构所述一样。

本发明的电控汽油自喷系统有如下优点：

1、上述零部件的加工误差是不可避免的，装配后误差也会各不相同，但可用ECU来分别调整各个系统总成的步进电机的不同起始位置，能做到精确控制喷油量，达到理想的空燃比。

2、燃油雾化好，可与缸外电子喷射装置媲美。

3、由于做到了进气行程的全程立体喷油，所以燃油同空气的混合程度要优于“电喷”装置。

附图说明：

图1是步进电机滑套调节式电控汽油自喷系统结构示意图；

图2是柱塞剖面图；

图3是滑套剖面图；

图4是油针、压帽等组件示意图。

图中：1喷管、2滑套、3本体、4泡沫管、5主量孔、6柱塞、7弹簧、8节气门、9可调喉管、10柱塞凸台、11安装孔、12盲孔前段、13定位圆柱、14卡簧片、15盲孔后段、16油针锥度段、17油针中段、18油针后段、19卡簧槽、20油针控制线、21步进电机、22节气门传感器、23歧管压力传感器、24氧传感器、25电脑(ECU)、26压帽。

具体实施方式：

实施例1：根据附图1，电控汽油自喷系统本体3的喉管内安装了柱塞6，可形成可调喉管9，柱塞6的凸台10和本体之间安装了弹簧7，盲孔喷管1安装在整个喉管内，泡沫管4把喷管顶住，主量孔5顶住泡沫管，滑套2利用其定位圆柱安装在柱塞的安装孔11内，因为是浮动结构，滑套的盲孔前段自定心与喷管滑动自如配合，盲孔后段15不与喷管接触，滑套的底部平面控制喷孔的打开数量，节气门8的轴上连接节气门传感器22，进气管的歧管上安装了歧管传感器23，排气管上安装了氧传感器24，上述传感器测得的信号输入电脑(ECU)25，ECU计算出进气量与之对应的喷油量，发出相应的电脉冲，控制步进电机21工作，也就是步进电机的输出轴作相应的直线运动，步进电机输出轴的顶端顶住滑套的顶部，使柱塞、滑套和步进电机三位一体地直线移动，实现了滑套下部平面打开相应了喷孔数量，实现于各工况的空燃比的精确控制。

实施例2：本体3内安装了通孔喷管，柱塞的安装孔加长，油针安装在柱塞的安装孔内，卡簧槽19内安装卡簧片14，压帽26压住卡簧片，步进电机输出轴前端顶住压帽，使柱塞在弹簧和步进电机的控制下同油针一起移动，油针下部为锥度段16为方便装配，并能增加燃油的切向喷射力，油针中段同喷管内孔精密滑动配合，油针后段18保证了油针在喷管内滑动长度，油针控制线20控制喷管的喷孔打开数量，步进电机如前述的一样有三个传感器的信号经ECU计算后控制步进电机下作。

Claims (2)

1.一种电控汽油自喷系统，其特征在于：在本体的整个喉管内安装了小孔喷管，小孔喷管的进气方向两侧设置了两排不等距、相互错位的小孔，小孔的直径在0.3mm左右，小孔喷管的中孔是盲孔结构或通孔加堵头结构，设计在小孔喷管同一轴线上的主量孔把泡沫管和小孔喷管顶住固定，柱塞安装在柱塞的安装孔内，柱塞的凸台和本体间安装了弹簧，柱塞的下端的安装孔内浮动安装了滑套，滑套同小孔喷管精密滑动配合，滑套上端是盲孔，步进电机安装在本体柱塞孔上方，同本体固定连接，步进电机的输出轴同滑套上端平面顶住，在弹簧的作用下，步进电机和柱塞、滑套同步上下位移，滑套的下端平面控制打开喷孔的多少，步进电机的工作有电脑(ECU)根据节气门传感器、进气歧管传感器和氧传感器输入的信号计算出相应发动机工况的喷油量脉冲信号控制，本系统同传统的化油器一样有进油装置、怠速装置、冷启动加浓阀、急加速加浓泵等。

2.根据权利要求1所述的电控汽油自喷系统，喷管设计成通孔结构，喷管内安装了油针，油针前段是一个短锥度，中段的圆柱部分同喷管精密滑动配合，锥度和圆柱的交线为控制线，控制小孔的打开数量，油针的后段有一条或一条以上的卡簧槽，卡簧片卡住油针，压帽压住卡簧片，柱塞的下部有稍大于喷管外径的孔，油针安装在柱塞孔内。

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