CN104791211A - 电磁式可变凸轮机构及小脉动变流量供油装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式可变凸轮机构及小脉动变流量供油装置，它包括油箱和油泵，所述油泵由缸体和活塞构成，所述缸体的进油口通过进油阀、滤清器与所述油箱连通，所述缸体的出油口通过出油阀和压力传感器与电控喷油器的进油口连通，所述电控喷油器的回油口经和回油控制阀与所述油箱的回油口相连，所述活塞的下端与所述单作用凸轮或多作用凸轮相接触，所述压力传感器、电控喷油器、电磁线圈和回油控制阀分别与电源和控制器连接。本发明根据发动机的高低转速工况和高低负荷工况，实时选择使用单作用凸轮或多作用凸轮，改变油泵的供油能力，通过回油控制阀控制回油量，减少油泵的回油量，提高燃油供给效率。

Description

电磁式可变凸轮机构及小脉动变流量供油装置

技术领域

    本发明涉及发动机的供油装置，具体涉及电磁式可变凸轮机构及小脉动变流量供油装置。

背景技术

随着能源短缺和环境污染日趋严重，对发动机燃油供给技术的要求也越来越高。传统发动机的供油装置一般由油箱、燃油滤清器、油泵和油管等部件组成。发动机运转时，发动机曲轴驱动油泵的凸轮轴旋转，油泵活塞在泵体的活塞腔内作上下往复运动。通过油泵活塞的往复运动，实现泵内部的密封腔容积增大与缩小，将燃油从油箱内吸出，克服燃油滤清器的阻力，对燃油加压，将具有一定压力和流量的燃油供给发动机。由于油泵的供油压力和流量受到发动机转速的影响，发动机低速、中速和高速运行时，输油泵的供油压力和流量均不同；特别是发动机起动时和低速运行时，凸轮轴的旋转转速较低，导致油泵的供油压力、供油速率和流量都较低，供油脉动较大，而传统油泵的结构是固定不可变的，其供油能力无法根据不同的发动机转速进行自适应调节，因此无法满足各种发动机复杂工况对燃油供给的要求。此外研究发现，在发动机喷油瞬间，由于电控喷油器突然开启和关闭造成供油系统内部的压力脉动和液压冲击问题，传统供油系统内并没有吸收油液压力脉动的装置。即使安装一般的吸收装置，当发动机低速、中速和高速运转时，工况发生变化，油液压力或流量脉动频率也发生变化，吸收油液压力脉动的效果也不会理想。

经过对现有技术文献和专利的检索发现，专利申请公布号CN102102553 A，专利名称组合式凸轮轴，该专利技术提供了一种单缸柴油机组合式凸轮轴，该组合式凸轮轴的喷油泵供油凸轮的中心孔是滑套在凸轮轴上，并与驱动盘连接，驱动盘通过键和螺母紧固在凸轮轴上。该发明虽然可以随意调节油泵凸轮的喷油角度，但采用该凸轮轴的油泵无法根据发动机的工况调节油泵的供油能力，供油能力仍然受凸轮轴转速的影响，无法解决低速运行时供油压力低、流量小、供油压力脉动大的问题以及喷油瞬间，电控喷油器突然开启和关闭造成对供油系统的压力脉动和冲击问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对上述现有技术的不足，设计一种设计独特、能够实时调节供油压力和流量，并且根据系统压力自动调节稳压装置的固有频率，始终保持供油系统油压脉动较小的电磁式可变凸轮机构及变流量供油装置。

本发明的技术方案是：

一种电磁式可变凸轮机构，包括凸轮轴，所述凸轮轴上设置有单作用凸轮和多作用凸轮，所述单作用凸轮和多作用凸轮固装在一起，并且能够沿着凸轮轴轴向往复滑动，所述凸轮轴上套装有电磁线圈，所述电磁线圈和单作用凸轮之间沿圆周方向均布有复位弹簧，所述电磁线圈中的活动铁芯与所述单作用凸轮的侧壁连接。

所述凸轮轴的一端设置有角度编码器，所述角度编码器和电磁线圈分别与控制器连接。

所述凸轮轴上间隔设置有轴向定位条，该轴向定位条与所述单作用凸轮和多作用凸轮上的直线定位槽相对应，所述单作用凸轮和多作用凸轮既能沿所述凸轮轴做轴向滑动，又能随所述凸轮轴一起转动。

所述直线定位槽中设置有滚动钢球，所述滚动钢珠的数量至少为两个，所述复位弹簧的数量为四个以上。

所述单作用凸轮上设置有一个凸轮凸起，所述多作用凸轮上至少设置两个凸轮凸起，每一个凸轮凸起转动一周，驱动活塞完成一次供油。

一种含有所述电磁式可变凸轮机构的小脉动变流量供油装置，还包括油箱和油泵，所述油泵由缸体和活塞构成，所述缸体的进油口通过进油阀与所述油箱连通，所述缸体的出油口通过出油阀和进油压力传感器与电控喷油器的进油口连通，向所述电控喷油器提供一定压力和流量的燃油，电控喷油器的出油口向发动机气缸内喷射一定压力和流量的燃油，所述电控喷油器的回油口经和回油控制阀与所述油箱的回油口相连，将所述电控喷油器提供的多余的油液流回所述油箱，所述活塞的下端与所述单作用凸轮或多作用凸轮相接触，所述进油压力传感器和电磁线圈分别与电源和控制器连接。

所述出油阀和进油压力传感器之间设置有可调节稳压装置，所述可调节稳压装置下部安装有调节阀，所述调节阀与所述控制器连接。所述油箱和进油阀之间设置有滤清器。

本发明的有益效果是：

1、本发明根据压力传感器的压力信号判断发动机运转过程中油泵供油压力的大小，进而根据发动机的高低转速工况和高低负荷工况，实时选择使用单作用凸轮或多作用凸轮，改变油泵的供油能力，通过回油控制阀控制回油量，减少油泵的回油量，提高燃油供给效率。

2、本发明单作用凸轮与多作用凸轮固装在一起，内部开有沟槽，滑套在凸轮轴上均布的凸起中，导向性好，既可以沿凸轮轴作轴向运动，又可以随凸轮轴一起作圆周转动。

3、本发明电磁线圈固定于凸轮轴上，其右侧沿圆周方向均布有复位弹簧，提高了凸轮受力的均匀性，保证了单作用凸轮与多作用凸轮的准确复位。

4、本发明可调节稳压装置，可以根据压力传感器的压力信号实时调节稳压装置的固有频率，从而减少供油压力脉动以及压力脉动对发动机燃油经济性和排放的影响。

5、本发明结构和调节方法简单，工作可靠，充分满足了各种工况下发动机的供油要求，适用范围广，推广后具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例：参见图1，图中，1-油箱，2-滤清器，3-进油阀，4-油泵，5-出油阀，6-可调节稳压装置，7-调节阀，8-压力传感器，9-电控喷油器，10-回油控制阀，11-活塞，12-推杆，13-凸轮轴，14-电磁线圈，15-复位弹簧，16-活动铁芯， 17-单作用凸轮，18-多作用凸轮，19-控制器，20-角度编码器。图中箭头所示为燃油输送方向，虚线是控制线路。

油泵4包括缸体、活塞11、推杆12、凸轮轴13，凸轮轴13上安装有电磁线圈14、活动铁芯16，活动铁芯16与右侧的单作用凸轮17连接，单作用凸轮17与多作用凸轮18连接为一体，单作用凸轮17（一个凸轮上有一个压油凸轮凸起，凸轮轴每转一周，驱动活塞完成一次供油），多作用凸轮18（一个凸轮上均布多个压油凸轮凸起，凸轮轴每转一周，驱动活塞完成多次供油），电磁线圈14和单作用凸轮17之间沿圆周方向均设置有复位弹簧15，复位弹簧15数量为四个以上，提高了凸轮受力的均匀性，保证了单作用凸轮17和多作用凸轮18的准确复位。单作用凸轮17、多作用凸轮18内部开有沟槽，安装在凸轮轴13上均布的凸起中，既可以沿着凸轮轴13作左、右轴向运动，也可以与凸轮轴13一起作圆周运动，可以采用花键轴的结构形式，还可以采用键和键槽的结构形式；角度编码器20检测凸轮轴的旋转角度和转速。

可调节稳压装置6下部安装有调节阀7，控制器19可以通过控制调节阀7中的电流大小，改变调节阀7阀口的流通面积，从而改变可调节稳压装置6的固有频率，使可调节稳压装置6的固有频率与供油系统内脉动频率保持实时相等。

电源及控制器19分别与调节阀7、压力传感器8、电控喷油器9、回油控制阀10、电磁线圈14和角度编码器20连接。

可变凸轮供油装置还包括油箱1，其中：油泵缸体的进油口通过进油阀3、滤清器2与油箱1连通，缸体的出油口通过出油阀5、可调节稳压装置6和压力传感器8与电控喷油器9的进油口连通，电控喷油器9的出油口向发动机内喷射一定压力和流量的燃油，电控喷油器9的回油口经回油控制阀10与油箱1的回油口相连，将油泵4提供的多余的高压油液流回油箱1。

根据需要，在油箱1和进油阀3之间设置有滤清器2，能够保证油液的纯净度。

初始工作时，单作用凸轮17驱动推杆12和活塞11供油，此时凸轮轴每转一周，驱动活塞完成一次供油。在供油过程中，控制器19根据压力传感器8的压力信号判断供油压力能否满足要求。如果供油能力较低，不能满足系统供油要求时。首先将回油控制阀10关闭，切断油泵的回油；同时控制器19根据角度编码器提供的角度信号，在凸轮运动到基点位置时，向电磁线圈14提供电流，电磁线圈14通电产生电磁吸力，活动铁芯16、单作用凸轮17和多作用凸轮18一起沿着凸轮轴13向左移动，此时单作用凸轮17不再驱动推杆12和活塞11供油，而改为由多作用凸轮18驱动，此时凸轮轴每转一周，将驱动活塞完成多次供油，供油压力和流量将显著提高。同时压力传感器8测量供油过程中系统的压力，根据测得的压力，控制器19计算出系统的稳态压力和流量脉动引起的压力脉动频率，控制器19控制可调节稳压装置6下部调节阀7的电流，改变调节阀7的阀口流通面积，改变可调节稳压装置6的固有频率，使可调节稳压装置6的固有频率与此时供油系统的脉动频率保持相等。

当供油压力过剩，需要降低油泵4的供油压力和流量时，在凸轮运动到基点位置时，控制器19切断对电磁线圈14的供电，电磁线圈14断电，电磁力消失，在复位弹簧15的作用下，活动铁芯16、单作用凸轮17和多作用凸轮18一起沿着凸轮轴13向右移动，完全复位，油泵恢复到由单作用凸轮17驱动推杆12和活塞11供油，供油压力和供油量下降。如果供油压力和流量仍然较高，控制器19打开回油控制阀10，并实时调节阀的开度，保持油泵的适量回油，使供油压力和流量降低。同时压力传感器8测量此时供油过程中系统的压力，根据测得的压力，控制器19计算出系统的稳态压力和流量脉动引起的压力脉动频率，控制器19改变调节阀7的阀口流通面积，改变可调节稳压装置6的固有频率，使可调节稳压装置6的固有频率与此时的供油系统脉动频率保持相等。

本发明能够在发动机运转过程中，根据发动机的高低转速工况和高低负荷工况，实时选择使用单作用凸轮或多作用凸轮供油，改变油泵的供油能力，同时可以实时自动调节稳压装置的固有频率，减少各个运行工况油泵供油压力脉动和供油循环变动对发动机燃油经济性和排放的影响。而且还可以通过回油控制阀控制回油量，减少油泵的回油量，提高燃油供给效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种电磁式可变凸轮机构，包括凸轮轴，其特征是：所述凸轮轴上设置有单作用凸轮和多作用凸轮，所述单作用凸轮和多作用凸轮固装在一起，并且能够沿着凸轮轴轴向往复滑动，所述凸轮轴上套装有电磁线圈，所述电磁线圈和单作用凸轮之间沿圆周方向均布有复位弹簧，所述电磁线圈中的活动铁芯与所述单作用凸轮的侧壁连接。

2.根据权利要求1所述的电磁式可变凸轮机构，其特征是：所述凸轮轴的一端设置有角度编码器，所述角度编码器和电磁线圈分别与控制器连接。

3.根据权利要求1所述的电磁式可变凸轮机构，其特征是：所述凸轮轴上间隔设置有轴向定位条，该轴向定位条与所述单作用凸轮和多作用凸轮上的直线定位槽相对应，所述单作用凸轮和多作用凸轮既能沿所述凸轮轴做轴向滑动，又能随所述凸轮轴一起转动。

4.根据权利要求3所述的电磁式可变凸轮机构，其特征是：所述直线定位槽中设置有滚动钢球，所述滚动钢珠的数量至少为两个，所述复位弹簧的数量为四个以上。

5.根据权利要求1所述的电磁式可变凸轮机构，其特征是：所述单作用凸轮上设置有一个凸轮凸起，所述多作用凸轮上至少设置两个凸轮凸起，每一个凸轮凸起转动一周，驱动活塞完成一次供油。

6.一种含有权利要求1-5任一项所述电磁式可变凸轮机构的小脉动变流量供油装置，还包括油箱和油泵，所述油泵由缸体和活塞构成，其特征是：所述缸体的进油口通过进油阀与所述油箱连通，所述缸体的出油口通过出油阀和进油压力传感器与电控喷油器的进油口连通，向所述电控喷油器提供一定压力和流量的燃油，电控喷油器的出油口向发动机气缸内喷射一定压力和流量的燃油，所述电控喷油器的回油口经和回油控制阀与所述油箱的回油口相连，将所述电控喷油器提供的多余的油液流回所述油箱，所述活塞的下端与所述单作用凸轮或多作用凸轮相接触，所述进油压力传感器和电磁线圈分别与电源和控制器连接。

7.根据权利要求6所述的小脉动变流量供油装置，其特征是：所述出油阀和进油压力传感器之间设置有可调节稳压装置，所述可调节稳压装置下部安装有调节阀，所述调节阀与所述控制器连接。

8.根据权利要求6所述的小脉动变流量供油装置，其特征是：所述油箱和进油阀之间设置有滤清器。