CN109630282A - 发动机供油提前角电控调整装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机供油提前角电控调整装置，外置于机械式喷油泵并受控于ECU；包括：过渡轴、凸轮轴齿轮和控制轴套，所述控制轴套的外连接周面与所述凸轮轴齿轮的内连接周面通过第一键传动副连接，所述控制轴套的内连接周面与所述过渡轴的外连接周面通过第二键传动副连接，所述第一键传动副和/或所述第二键传动副是螺旋花键传动副；ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴套的位置，ECU通过液压直线位移执行机构使控制轴套轴向移动到标定的位置。本发明在不改变原发动机供油系统的前提下，可以根据发动机的不同工况调整发动机的供油提前角，使发动机的工况处于最佳。
Description
技术领域
本发明涉及柴油发动机燃料供给系统技术领域，尤其涉及一种与机械式喷油泵配套使用的发动机供油提前角电控调整装置。
背景技术
传统的柴油发动机供油系统，采用机械式喷油泵进行供油，其供油时刻由凸轮形状决定，如图1所示，曲轴齿轮E与凸轮轴齿轮D啮合传动，对于四冲程发动机来说，曲轴齿轮E与凸轮轴齿轮D的齿数比为：1：2，对于二冲程发动机来说，其齿数比为1：1，凸轮轴B与凸轮轴齿轮D联动，凸轮轴B上设置有凸轮C，使曲轴齿轮E与喷油泵中凸轮C保持严格的联动关系，保证喷油泵严格按照曲轴的转角位置开始喷油。
柴油发动机在不同工况下，都对应一个最佳供油提前角，为了使发动机的性能指标达到最佳，希望根据发动机的工况，对发动机的供应正时进行调整，但上述传统的柴油发动机供油系统，不能根据发动机的工况进行实时调整，使发动机的性能指标受到影响。
传统的供油提前角自动调整器，可根据发动机的转速变化，自动调整供油提前角，但供油角度仅随转速的变化进行部分调整，很难将供油角度调整为最佳时刻，且不能随负荷的变化改变供油角度，应用效果受到限制。
中国实用新型专利CN86201594U公开了一种可调供油提前角的高压喷油泵，其供油提前角虽然可以电控调整，但其需要对喷油泵进行改造。
中国实用新型专利CN202690286U公开了一种单缸柴油机喷油泵用供油提前角调节装置，其虽然可以通过电控供油时刻调整，但改变供油时刻的同时供油量也改变了，该装置设置在喷油泵内部，需要每个柱塞都要增加一套机构，结构复杂。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种发动机供油提前角电控调整装置，在不改变原发动机供油系统的前提下，可以根据发动机的不同工况调整发动机的供油提前角，使发动机的工况处于最佳。
为解决上述技术问题，本发明采用了一种发动机供油提前角电控调整装置，外置于机械式喷油泵并受控于ECU；包括：过渡轴，所述过渡轴与所述机械式喷油泵的凸轮轴固定连接或设为一体；凸轮轴齿轮，所述凸轮轴齿轮转动安装于所述过渡轴，且设置有限制所述凸轮轴齿轮相对于所述过渡轴轴向移动的凸轮轴齿轮限位结构；控制轴套，所述控制轴套的外连接周面与所述凸轮轴齿轮的内连接周面通过第一键传动副连接，所述控制轴套的内连接周面与所述过渡轴的外连接周面通过二键传动副连接，所述第一键传动副和所述第二键传动副中一个是螺旋花键传动副另一个是普通花键传动副；所述控制轴套连接有由所述ECU控制的液压直线位移执行机构，所述液压直线位移执行机构包括液压缸、液压座和液压控制油路；所述液压缸包括缸套、缸盖、活塞和活塞杆，所述缸盖固定于所述缸套的一端，所述活塞的一端伸出所述缸套的无缸盖端并与所述过渡轴固定连接或设为一体，所述活塞的另一端与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆伸出所述缸盖并活动密封安装于所述液压座，在所述缸套内位于所述活塞与所述缸盖之间形成环绕所述活塞杆的液压腔；所述缸套与所述控制轴套固定连接，所述液压座固定安装；所述活塞杆开设有油道，所述液压座开设有与所述液压控制油路连接的油孔以及环绕所述活塞杆的环形槽，所述油孔与所述环形槽相通，所述油道连通所述液压腔和所述环形槽；位移传感器，用于检测所述控制轴套的轴向位置，所述位移传感器与所述ECU电连接，所述ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴套的位置，ECU通过所述液压直线位移执行机构使所述控制轴套轴向移动到标定的位置。
其中，所述第一键传动副和所述第二键传动副均为螺旋花键传动副，两者的旋向相反。
其中，所述液压控制油路包括受控于ECU的第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀的进油口与油泵连通，所述第一电磁阀的出油口与所述液压座的油孔连通，所述第二电磁阀的进油口与所述液压座的油孔连通，所述第二电磁阀的出油口接回油箱。
其中，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别是常闭型二位二通电磁阀。
其中，在所述第一电磁阀与所述液压座的油孔连接的管路上设置有单向阀。
其中，所述凸轮轴齿轮限位结构包括设置于所述过渡轴的轴肩和固定于所述过渡轴端部的挡盘，所述凸轮轴齿轮套设于所述过渡轴并顶靠于所述轴肩，所述挡盘限定所述凸轮轴齿轮与所述过渡轴之间的轴向位移。
采用上述技术方案后，本发明的技术效果是：
1)本发明中，ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴的位置，然后通过液压直线位移执行机构使控制轴轴向移动到标定的位置，由于所述控制轴套的外连接周面与所述凸轮轴齿轮的内连接周面通过第一键传动副连接，所述控制轴套的内连接周面与所述过渡轴的外连接周面通过第二键传动副连接，所述第一键传动副和所述第二键传动副中一个是螺旋花键传动副另一个是普通花键传动副，当控制轴套轴向移动时，过渡轴或凸轮轴齿轮相对旋转一定角度，使喷油泵按最佳的供油时刻为发动机供油。
2)本发明中，当所述第一键传动副和所述第二键传动副均为螺旋花键传动副时，控制轴套轴向移动，使过渡轴和凸轮轴齿轮分别向相反的方向旋转，与一个是螺旋花键传动副另一个是普通花键传动副的方案相比，在同样轴向位移的情况下，可以使过渡轴相对凸轮轴齿轮转过更大的角度。
3)本发明中，由于控制轴套移动产生的巨大的轴向力，分别作用在过渡轴、控制轴套及凸轮轴齿轮上，在系统内部互相抵消，相互平衡，不会对凸轮轴产生新的不平衡力，不会影响原结构的性能。
4)本发明中，直线位移执行机构为液压机构，只要ECU控制电磁阀的通断即可通过缸套驱动控制轴套，操作简单方便。
附图说明
图1是一种公知的柴油发动机燃料供给系统结构剖视图；
图2是本发明发动机供油提前角电控调整装置的结构剖视图；
图中，1-凸轮轴，2-过渡轴，3-凸轮轴齿轮，4-控制轴套，5-液压泵，6-第一电磁阀，7-第二电磁阀，8-位移传感器，9-第一键传动副，10-第二键传动副，11-挡盘，12-单向阀，13-液压座，14-缸盖，15-液压腔，16-活塞，17-活塞杆，18-液压缸套；
A-机械式喷油泵，B-凸轮轴，C-凸轮，D-凸轮轴齿轮，E-曲轴齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图2所示，一种发动机供油提前角电控调整装置，其外置于机械式喷油泵并受控于ECU。
过渡轴2与所述机械式喷油泵的凸轮轴1固定连接或设为一体，凸轮轴齿轮3转动安装于过渡轴2，且设置有限制凸轮轴齿轮3相对于过渡轴2轴向移动的凸轮轴齿轮限位结构，凸轮轴齿轮限位结构的具体结构是：过渡轴2设置有轴肩，过渡轴2的端部固定有挡盘11，凸轮轴齿轮3套设于过渡轴2并顶靠于所述轴肩，挡盘11限定凸轮轴齿轮3与过渡轴2之间的轴向位移。
控制轴套4的外连接周面与凸轮轴齿轮3的内连接周面通过第一键传动副9连接，控制轴套4的内连接周面与过渡轴2的外连接周面通过第二键传动副10连接，第一键传动副9和第二键传动副10均为螺旋花键传动副，两者的旋向相反。当控制轴套4轴向移动时，过渡轴2和凸轮轴齿轮3分别向相反的方向旋转，发动机的供油角度即发生变化。当然，第一键传动副9和第二键传动副10中也可以一个采用螺旋花键传动副另一个采用普通花键传动副。两者相比，两者均为螺旋花键传动副的方案，在同样轴向位移的情况下，可使过渡轴2相对凸轮轴齿轮3转过更大的相对角度。
控制轴套4连接有液压直线位移执行机构，所述液压直线位移执行机构由ECU控制。所述液压直线位移执行机构包括液压缸、液压座13和液压控制油路。
所述液压缸包括缸套18、缸盖14、活塞16和活塞杆17，缸盖14固定于缸套18的一端，活塞16的一端伸出缸套18的无缸盖端并与过渡轴2固定连接或设为一体，活塞16的另一端与活塞杆17固定连接，活塞杆17伸出缸盖14并活动(即可转动又可移动)密封安装于液压座13，在缸套18内位于活塞16与缸盖14之间形成环绕所述活塞杆的液压腔15。缸套18与控制轴套4固定连接，液压座13固定安装。
活塞杆17开设有油道，液压座13开设有与所述液压控制油路连接的油孔以及环绕所述活塞杆的环形槽，所述油孔与所述环形槽相通，所述油道连通液压腔15和所述环形槽。
液压控制油路包括受控于ECU的第一电磁阀6和第二电磁阀7，第一电磁阀6的进油口与油泵5相连，第一电磁阀6的出油口与液压座13的油孔连通，第二电磁阀7的进油口与液压座13的油孔连通，第二电磁阀7的出油口接回油箱。优选的，第一电磁阀6和第二电磁阀7分别是常闭型二位二通电磁阀，在断电状态，保持关闭状态。在第一电磁阀6与液压座13的油孔连接的管路上设置有单向阀12，是为了在螺旋花键传动副在非正常工作(比如突然冲击)时，螺旋花键传动副副对控制轴套4施加的力突然增大，对液压系统造成冲击损坏。
位移传感器8用于检测控制轴套4的轴向位置，位移传感器8与ECU电连接，ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴套4的位置，ECU通过所述液压直线位移执行机构使控制轴套4轴向移动到标定的位置。
本发明的工作原理是：
凸轮轴齿轮3为驱动轮，通过螺旋花键传动副分别将力矩传递给控制轴套4和过渡轴2，驱动凸轮轴1旋转。对于每一个螺旋花键传动副来说，除传递径向力外，还使控制轴套4承受一个轴向的力，如图2所示，观察者在图中的位置看向该装置，假如凸轮轴齿轮3为顺时针旋转，设计第一键传动副9的螺旋方向为左旋，则第一键传动副9对控制轴套4的轴向力的方向为左；设计第二键传动副10的螺旋方向为右旋(为了保证控制轴套4轴向位移时，凸轮轴齿轮3和过渡轴2反向旋转)，则控制轴套4带动过渡轴2旋转时，第二键传动副10使控制轴套4承受的轴向力仍为左。因此，只要给控制轴套4施加一个向右的力，并保证该力与花键副给控制轴套4施加的向左的力大小相等，则控制轴套4即可在轴向维持在一个固定的位置。
通过以上分析可知，在凸轮轴齿轮3转动时，控制轴套4会受到螺旋花键传动副施加的轴向力，控制轴套4的轴向移动方向与凸轮轴齿轮3的旋转方向以及螺旋花键传动副的旋向有关，向液压腔15内通入液压油时对控制轴套4施加的轴向力应当与螺旋花键传动副对控制轴套4施加的轴向力相反。站在观察者的角度，若凸轮轴齿轮3为逆时针旋转，则第一键传动副9的螺旋方向为右旋，第二键传动副10的螺旋方向为左旋，才能保证对控制轴套4的轴向力的方向为左。
关闭第二电磁阀7、打开第一电磁阀6时，经过液压泵5加压的液压油通过第一电磁阀6进入液压座13的油路中，并通过活塞杆17的油道进入液压腔15，推动缸套18并带动控制轴套4向右运动。
关闭第一电磁阀6。打开第二电磁阀7时，将液压腔15中的液压油通过第二电磁阀6放掉一部分，则花键副对控制轴施加的向左的力推动控制轴套4向左运动。
同时关闭第一电磁阀6和第二电磁阀7时，液压腔15成为一个封闭的腔，液压油产生的液压推力，与花键副对控制轴施加的向左的力平衡，控制轴套4维持在一定的轴向位置。
ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴套的位置，ECU通过所述液压直线位移执行机构使所述控制轴套轴向移动到标定的位置，使喷油泵按最佳的供油时刻为发动机供油。
本发明不局限于上述实施例，一切基于本发明的构思、原理、结构及方法所作出的种种改进，都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种发动机供油提前角电控调整装置，外置于机械式喷油泵并受控于ECU；其特征在于，包括：
过渡轴，所述过渡轴与所述机械式喷油泵的凸轮轴固定连接或设为一体；
凸轮轴齿轮，所述凸轮轴齿轮转动安装于所述过渡轴，且设置有限制所述凸轮轴齿轮相对于所述过渡轴轴向移动的凸轮轴齿轮限位结构；
控制轴套，所述控制轴套的外连接周面与所述凸轮轴齿轮的内连接周面通过第一键传动副连接，所述控制轴套的内连接周面与所述过渡轴的外连接周面通过第二键传动副连接，所述第一键传动副和所述第二键传动副中一个是螺旋花键传动副另一个是普通花键传动副；
所述控制轴套连接有由所述ECU控制的液压直线位移执行机构，所述液压直线位移执行机构包括液压缸、液压座和液压控制油路；所述液压缸包括缸套、缸盖、活塞和活塞杆，所述缸盖固定于所述缸套的一端，所述活塞的一端伸出所述缸套的无缸盖端并与所述过渡轴固定连接或设为一体，所述活塞的另一端与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆伸出所述缸盖并活动密封安装于所述液压座，在所述缸套内位于所述活塞与所述缸盖之间形成环绕所述活塞杆的液压腔；所述缸套与所述控制轴套固定连接，所述液压座固定安装；所述活塞杆开设有油道，所述液压座开设有与所述液压控制油路连接的油孔以及环绕所述活塞杆的环形槽，所述油孔与所述环形槽相通，所述油道连通所述液压腔和所述环形槽；
位移传感器，用于检测所述控制轴套的轴向位置，所述位移传感器与所述ECU电连接，所述ECU采集发动机工况信息，并查询标定的各工况发动机的最佳供油提前角度对应的控制轴套的位置，ECU通过所述液压直线位移执行机构使所述控制轴套轴向移动到标定的位置。
2.如权利要求1所述的发动机供油提前角电控调整装置，其特征在于，所述第一键传动副和所述第二键传动副均为螺旋花键传动副，两者的旋向相反。
3.如权利要求1所述的发动机供油提前角电控调整装置，其特征在于，
所述液压控制油路包括受控于ECU的第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀的进油口与油泵连通，所述第一电磁阀的出油口与所述液压座的油孔连通，所述第二电磁阀的进油口与所述液压座的油孔连通，所述第二电磁阀的出油口接回油箱。
4.如权利要求3所述的发动机供油提前角电控调整装置，其特征在于，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀分别是常闭型二位二通电磁阀。
5.如权利要求3所述的发动机供油提前角电控调整装置，其特征在于，在所述第一电磁阀与所述液压座的油孔连接的管路上设置有单向阀。
6.如权利要求1所述的发动机供油提前角电控调整装置，其特征在于，所述凸轮轴齿轮限位结构包括设置于所述过渡轴的轴肩和固定于所述过渡轴端部的挡盘，所述凸轮轴齿轮套设于所述过渡轴并顶靠于所述轴肩，所述挡盘限定所述凸轮轴齿轮与所述过渡轴之间的轴向位移。
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