CN103644034A - 柴油机油门控制装置及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机油门控制装置，包括电子油门拉线、机械油门拉线、电子油门摆杆、机械油门摆杆、拉线安装座、连杆和过渡摆杆，电子油门拉线一端和机械油门拉线一端分别支撑在拉线安装座上。过渡摆杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与柴油机油门摆杆下端铰接。本发明还公开了一种柴油机油门控制装置的设计方法，包括以下步骤：（1）确定过渡摆杆力臂长度和连杆两铰接中心距，（2）采用作图法确定过渡摆杆摆角，（3）计算出电子油门摆杆力臂和机械油门摆杆力臂的长度。本发明的柴油机油门控制装置和设计方法解决了电子油门拉线移动量、机械油门拉线移动量与柴油机油门拉杆摆角匹配的问题，提高了柴油机的工作效率。

Description

柴油机油门控制装置及设计方法

技术领域

 本发明涉及一种控制柴油机油门大小的装置，尤其是一种柴油机机械油门和电子油门并存的油门控制装置，还涉及这种油门控制装置的设计方法，属于柴油机技术领域。

背景技术

 运输车辆、工程机械和农业机械广泛应用柴油机作为其动力源，工程机械由于其工作负荷变化频繁，其配备的柴油机必须通过过油门控制装置频繁改变油门开度大小，从而改变其喷油量和转速，达到与负载功率的最佳匹配。常规的柴油机油门控制分为两种：机械油门拉线控制和电子油门拉线控制，柴油机油门目前广泛采用电子油门拉线控制油门电机，并分置一个机械油门拉线用以在油门电机故障时使用，当油门电机发生故障时，立即停机安装机械油门拉线重新控制柴油机油门。由于无法实现柴油机电子油门和机械油门的及时切换，严重影响柴油机的工作效率；若柴油机油门不能得到及时控制，存在着发生设备事故甚至造成人员伤亡的重大安全隐患。

因此，机械油门拉线控制与电子油门拉线控制油门电机转速并存的结构型式已成为柴油机油门控制装置的发展趋势。由于柴油机油门拉杆的有效长度和摆角大小作为固定值与油门开度对应，但是，电子油门拉线的安装距与机械油门拉线的安装距不同，电子油门拉线的工作行程与机械油门拉线的工作行程也不同，无法实现电子油门拉线移动量、机械油门拉线移动量与柴油机油门拉杆摆角的匹配，导致柴油机转速不稳，动力输出值不固定。

发明内容

 本发明的目的是提供一种结构简单、实现电子油门拉线和机械油门拉线移动量与柴油机油门拉杆摆角匹配的柴油机油门控制装置及设计方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种柴油机油门控制装置，包括电子油门拉线、机械油门拉线、电子油门摆杆、机械油门摆杆、拉线安装座、连杆和过渡摆杆，所述拉线安装座呈直角形，电子油门拉线一端与电子油门摆杆一端铰接，机械油门拉线一端与机械油门摆杆一端铰接，且电子油门拉线一端和机械油门拉线一端分别支撑在拉线安装座第一直角面上并排设置的凹槽内；电子油门拉线另一端与电子油门控制电机连接，机械油门拉线另一端与油门调节把手固定连接；电子油门摆杆另一端、机械油门摆杆另一端与过渡摆杆一端通过铰接螺栓和螺母分别与拉线安装座第二直角面铰接；过渡摆杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与柴油机油门摆杆下端铰接。

    一种柴油机油门控制装置的设计方法，设计给定值：柴油机油门摆杆力臂L1、柴油机油门摆角α1、电子油门拉线安装距A1、电子油门拉线行程d1、机械油门拉线安装距A2和机械油门拉线行程d2；

设计方法包括以下步骤：

   （1）根据柴油机本体和油门控制装置的安装空间确定过渡摆杆力臂D3和连杆两铰接中心距L2；

   （2）以连杆另一端与初始位置柴油机油门摆杆下端铰接点O1a为圆心、以连杆两铰接中心距L2为半径作连杆初始位置圆1a，以电子油门摆杆上端、机械油门摆杆上端和过渡摆杆下端三者与拉线安装座第二直角面的铰接中心O2为圆心，以过渡摆杆力臂D3为半径作过渡摆杆圆1b；同理，以连杆另一端与终点位置的柴油机油门摆杆下端铰接点O1b为圆心、以连杆两铰接中心距L2为半径作连杆终点位置圆2a，连接连杆初始位置圆1a和过渡摆杆圆1b的上侧交点C1a与铰接中心O2的连线C1aO2，连接终点位置圆2a与过渡摆杆圆1b的上侧交点C1b的连线C1bO2，C1aO2与C1bO2的夹角即为过渡摆杆摆角α2，且与电子油门摆杆摆角α3及机械油门摆杆α4相等，连接C1a和C1b，得到过渡摆杆初始位置和终点位置的距离d3；

    柴油机油门摆杆8行程E按下式计算：

    E=2L1sin（α1/2）

    过渡摆杆摆角α2按下式计算：

α2=2arcsin（d3/2D3)

（3）根据给定的电子油门拉线行程d1和机械油门拉线行程d2，按下列两式分别计算出：

 电子油门摆杆力臂D1=0.5d1/sin（α2/2），

 机械油门摆杆力臂D2=0.5d2/sin（α2/2）。

    本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

    前述的柴油机油门控制装置，所述连杆倾斜设置。

     本发明的柴油机油门控制装置结构简单，增加了倾斜设置的连杆和设置在电子油门摆杆和机械油门摆杆上侧的过渡摆杆，解决了不同工作行程的电子油门拉线、机械油门拉线与柴油机油门拉杆调节的匹配问题,实现了柴油机机械控制油门和电子控制油门的共线安装。本发明的柴油机油门控制装置的设计方法可以得到过渡摆杆初始位置和终点位置的距离，从而使得柴油机油门拉杆一定的摆角分别与电子油门拉线和机械油门拉线不同移动量对应，提高了柴油机的工作效率；杜绝了发生设备事故甚至造成人员伤亡的重大安全隐患。

    本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

    图1是本发明实施例一的柴油机油门控制装置的分解立体结构图；

    图2是本发明实施例二的柴油机油门控制装置的结构示意图；

    图3是本发明实施例三的柴油机油门控制装置的结构示意图；

    图4是本发明实施例一的电子油门摆杆两铰接中心距D1和机械油门摆杆两铰接中心距D2的计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例包括电子油门拉线1、机械油门拉线2、电子油门摆杆3、机械油门摆杆4、拉线安装座5、连杆6和过渡摆杆7，拉线安装座5呈直角形，包括两个直角面，第一直角面51上并排设置了两个凹槽511，第二直角面52上侧设置了铰接孔521，下侧设置了用以将拉线安装座5固定在柴油机机体上的2个安装孔522。过渡摆杆7位于铰接孔521上侧，电子油门摆杆3和机械油门摆杆4均位于铰接孔521下侧。电子油门拉线1和机械油门拉线2均采用套管和钢绞线软轴的结构，钢绞线软轴可在套管中轴向移动，从而拉动对应的摆杆，实现柴油机油门开度的调节。电子油门拉线1右端与电子油门摆杆3下端铰接，机械油门拉线2右端与机械油门摆杆4下端铰接，且电子油门拉线1右端和机械油门拉线2右端分别支撑在拉线安装座第一直角面51上对应的凹槽511内；电子油门拉线1左端与电子油门控制电机11连接，机械油门拉线2左端与油门调节把手机械油门21固定连接。电子油门摆杆3上端、机械油门摆杆4上端与过渡摆杆7下端通过铰接螺栓9、螺母10和垫圈101分别与拉线安装座第二直角面52铰接。过渡摆杆7上端与连杆6左端铰接，连杆6右端与柴油机油门摆杆8下端铰接。

实施例二：

如图2所示，过渡摆杆7、电子油门摆杆3和机械油门摆杆4均位于铰接孔521的下侧，其余结构与实施例一相同。

实施例三：

如图3所示，过渡摆杆7、电子油门摆杆3和机械油门摆杆4均位于铰接孔521的上侧，其余结构与实施例一相同。

本发明的设计方法如图4所示，以某型挖掘机的五十铃CC-6BG1TRP型柴油机为实施例，设计给定值如下：

柴油机油门摆杆8的转角α1=19°、柴油机油门摆杆力臂L1=70mm；电子油门拉线的安装距为A1=170mm、行程d1=38mm；电子油门拉线的安装距A1=170mm、行程d1=38mm；机械油门拉线安装距A2=220mm、行程d2=75mm。        

本发明的柴油机油门控制装置设计方法的步骤如下：

   （1）根据柴油机本体和油门控制装置的安装空间确定过渡摆杆7力臂D3=50mm和连杆两铰接中心距L2=167.6mm。

   （2）以连杆6右端与初始位置的柴油机油门摆杆8下端铰接点O1a为圆心、以连杆6两铰接中心距L2为半径作连杆初始位置圆1a，以电子油门摆杆3上端、机械油门摆杆4上端和过渡摆杆7下端三者与拉线安装座5第二直角面52的铰接中心O2为圆心，以过渡摆杆7的力臂D3为半径作过渡摆杆圆1b；同理，以连杆6右端与终点位置的柴油机油门摆杆8下端铰接点O1b为圆心、以连杆7两铰接中心距L2为半径作连杆终点位置圆2a，连接连杆7初始位置圆1a和过渡摆杆圆1b的上侧交点C1a与铰接中心O2的连线C1aO2，连接终点位置圆2a与过渡摆杆圆1b的上侧交点C1b的连线C1bO2，C1aO2与C1bO2的夹角即为过渡摆杆摆角α2，且与电子油门摆杆摆角α3及机械油门摆杆α4相等，连接C1a和C1b，得到过渡摆杆初始位置和终点位置的距离d3=29.1妈妈；

    柴油机油门摆杆8行程E按下式计算：

    E=2L1sin（α1/2）=2×70×sin（19°/2)=23.1mm

    过渡摆杆摆角α2按下式计算：

α2=2arcsin（d3/2D3)=2arcsin(29.1/2×50)=34°，电子油门摆杆摆角α3及机械油门摆杆α4与过渡摆杆摆角α2相等，均为34°。

（3）根据给定的电子油门拉线行程d1和机械油门拉线行程d2，按下列两式分别计算出：

 电子油门摆杆力臂D1=0.5d1/sin（α2/2）=19/sin17°=64.9mm

 机械油门摆杆力臂D2=0.5d2/sin（α2/2）=37.5/sin17°=128.3mm

 如上所述，按照本发明设计方法确定的电子油门摆杆力臂D1和机械油门摆杆力臂D2组合成的柴油机油门控制装置，在电子油门拉线行程d1达到最大值38mm或机械油门拉线行程d2达到最大值75mm时，柴油机油门摆杆的摆角α1均达到最大值19°。电子油门拉线移动量和机械油门拉线移动量虽然不同，但两者实现了与柴油机油门拉杆摆角α1匹配的问题，实现了机械油门和电子油门并存的柴油机油门控制装置。

    除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种柴油机油门控制装置，包括电子油门拉线、机械油门拉线、电子油门摆杆、机械油门摆杆和拉线安装座，所述拉线安装座呈直角形，电子油门拉线一端与电子油门摆杆一端铰接，机械油门拉线一端与机械油门摆杆一端铰接，且电子油门拉线一端和机械油门拉线一端分别支撑在拉线安装座第一直角面上并排设置的凹槽内；电子油门拉线另一端与电子油门控制电机连接，机械油门拉线另一端与油门调节把手固定连接；其特征在于：还包括连杆和过渡摆杆，电子油门摆杆另一端、机械油门摆杆另一端与过渡摆杆一端通过铰接螺栓和螺母分别与拉线安装座第二直角面铰接；过渡摆杆另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与柴油机油门摆杆下端铰接。

2.如权利要求1所述的柴油机油门控制装置，其特征在于：所述连杆倾斜设置。

3.一种如权利要求1所述的柴油机油门控制装置的设计方法，其特征在于：设计给定值：柴油机油门摆杆力臂L1、柴油机油门摆角α1、电子油门拉线安装距A1、电子油门拉线行程d1、机械油门拉线安装距A2和机械油门拉线行程d2；

设计方法包括以下步骤：

   （1）根据柴油机本体和油门控制装置的安装空间确定过渡摆杆力臂D3和连杆两铰接中心距L2；

   （2）以连杆另一端与初始位置柴油机油门摆杆下端铰接点O1a为圆心、以连杆两铰接中心距L2为半径作连杆初始位置圆1a，以电子油门摆杆上端、机械油门摆杆上端和过渡摆杆下端三者与拉线安装座第二直角面的铰接中心O2为圆心，以过渡摆杆力臂D3为半径作过渡摆杆圆1b；同理，以连杆另一端与终点位置柴油机油门摆杆下端铰接点O1b为圆心、以连杆两铰接中心距L2为半径作连杆终点位置圆2a，连接连杆初始位置圆1a和过渡摆杆圆1b的上侧交点C1a与铰接中心O2的连线C1aO2，连接终点位置圆2a与过渡摆杆圆1b的上侧交点C1b的连线C1bO2，C1aO2与C1bO2的夹角即为过渡摆杆摆角α2，且与电子油门摆杆摆角α3及机械油门摆杆α4相等，连接C1a和C1b，得到过渡摆杆初始位置和终点位置的距离d3；

    柴油机油门摆杆8行程E按下式计算：

    E=2L1sin（α1/2）

    过渡摆杆摆角α2按下式计算：

α2=2arcsin（d3/2D3)

（3）根据给定的电子油门拉线行程d1和机械油门拉线行程d2，按下列两式分别计算出：

电子油门摆杆力臂D1=0.5d1/sin（α2/2），

机械油门摆杆力臂D2=0.5d2/sin（α2/2）。

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