CN114382598A - 一种电子式进气调节装置及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种电子式进气调节装置，包括带气体通道的节气门本体、节气门阀、电机、位置传感器以及调速器，所述节气门阀布置于节气门本体之气体通道上，所述电机根据收到信号调整控制节气门阀开闭程度，所述位置传感器用于检测节气门阀位置状态，所述调速器布置于节气门本体上，包括一个电机驱动模块，所述电机驱动模块将信号发送至电机。

Description

一种电子式进气调节装置及其系统
技术领域
本发明创造属于发动机技术领域，具体涉及发动机进气控制系统，特别是涉及一种适用于摩托车等小排量单杠或多缸发动机的节气门装置。
背景技术
近年来，随着内燃机行业对排放要求以及产品性能的要求不断提高，原有化油器系统已逐步电喷化。在现有电子燃油喷射系统中，必须的部件包括进气节气门装置、温度及压力传感器、电喷控制单元（ECU）等。
其中，进气节气门装置用于控制发动机进气流量，决定发动机的运行工况，是发动机系统中重要组成部件。目前通用（摩托车等）小型发动机，多数仍采用传统的机械连接方式的节气门体，通过油门拉线或者拉杆连接油门踏板和节气门体，油门拉线直接控制门板开度，这无论是从发动机性能还是安全性能角度来看，都是存在较大弊端的。
对于上述问题，最常用的解决方案为，将手动控制的机械式节气门装置直接替代为电子式节气门装置，这种电子式节气门装置一般由本体、外壳、传感器、步进电机等组成，各电子器件通过独立的接插件与电子控制单元（ECU）通讯，整车线路连接复杂，增加了使用风险以及维护成本。其改进方案为，将ECU集成至节气门装置上，此方案对装置整体设计要求高，提别是用于布置空间较小的摩托车等小排量发动机上，容易造成几何形状不规则，增加制造成本。
因而，介于当前技术水平，有必要对现有机械式节气门装置的电子化设计做进一步的改进和研究。
发明内容
本申请针对上述问题，之目的在于提供一种结构简单，适用性好的电子进气调节装置及其控制方法。
为实现上述目的，本发明创造采取以下技术方案：一种电子式进气调节装置，包括带气体通道的节气门本体、节气门阀、电机、位置传感器、调速器以及一个压盖。
所述节气门阀包括门板和门板转轴，所述节气门阀布置于节气门本体之气体通道上。所述电机直接或者通过传动机构连接门板转轴，并通过转轴调整门板开启角度，控制气体通道出口端气体流量。所述电机可以选用步进电机也可以选用伺服电机。
所述位置传感器用于检测节气门阀位置状态，可以选择使用霍尔式位置传感器，通过检测门板转轴上的磁性元件获得门板开启角度，并转换成电信号输出。
所述调速器布置于节气门本体上，包括一个电机驱动模块，所述电机驱动模块将信号发送至电机，所述电机根据收到信号调整控制节气门阀开闭程度。
所述压盖固定于节气门本体，用于封装所述调速器，压盖通过螺栓或者卡扣方式安装于节气门本体上。所述霍尔式位置传感器和电机均布置于调速器一侧，满足结构设计的同时提高整体集成度，并且便于封装。
上述电子式进气调节装置，可应用于电子燃油喷射系统，所述电子燃油喷射系统包括进气管道、发动机、ECU控制单元、燃油供给系统以及电子油门装置，所述电子式进气调节装置安装于进气管道上，位于发动机上游。
对于上述带电子式进气调节装置的电子燃油喷射系统，包括主动式进气调节控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
包括所述调速器接收预先存储的转速信号或者操作者给出的油门信号的步骤，
包括所述调速器根据需求信号计算节气门阀开度需求的步骤，
包括所述电机接收调速器驱动工作指令，将所述节气门阀调至目标开度的步骤，
包括车辆控制单元ECU从所述位置传感器获取节气门阀开启位置的步骤，
包括所述ECU控制单元根据节气门阀位置调整喷油量和点火角的步骤，以满足目标转速或者实际工况需求。
进一步，上述调速器可以通过检测角标信号，直接判定发动机当前工况，计算发动机转速。
上述电子式进气调节装置，利用电子式进气调节装置控制节气门阀，取消原有机械式结构控制节气门阀装置，提高系统控制精度及安全性，此外，通过部件自身改进，在不影响系统其它部件的同时，以较低的成本满足整车改进需求。
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步的限定或优化，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明所提供的电子式进气调节装置之实施例结构示意图。
图2为本发明所提供的电子式进气调节装置之控制模式之一。
图3为本发明所提供的电子式进气调节装置之控制模式之二。
图4为本发明所提供的电子式进气调节装置之应用系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本申请所提供的电子式进气调节装置100之实施例结构示意图，如图1所示，包括，包括带气体通道110的节气门本体103、节气门阀111、电机102、位置传感器112、调速器108以及一个压盖109。所述节气门阀111布置于气体通道110中，用于控制节气门阀111后端气体流量。所述电机102、位置传感器112与调速器108同侧布置，并由节气门本体103和压盖109封装于内部。
所述节气门阀111包括门板106和门板转轴105，所述门板106和门板转轴105相对固定，门板转轴105包括一个延伸段105a，所述延伸段105a通过一个传动机构101连接至电机102输出轴，所述传动机构101为一个齿轮组或者连杆结构。
所述调速器108可以选择固定于压盖109或者节气门本体103上，包括一个电机驱动模块107，所述电机驱动模块107将信号发送至电机102，所述电机102根据收到信号工作并带动齿轮组101转动，门板转轴105带动门板106调至需求角度，使得节气门阀111开启，从而允许需要的气体流量从气体通道出口端流出。
所述节气门阀111包括一个限位结构113，所述限位结构113布置于门板转轴105之反向延长段105b上，包括一个固定于节气门本体103的限位台103c和一个弹性元件104。所述弹性元件104设置有与门板106开启方向相反的弹簧力，防止门板转轴105退回。
所述节气门本体103包括电机安装座103a和凸唇103b，所述电机安装座103a包括一个螺纹孔，用于固定电机102，并通过螺栓上紧。所述凸唇103b与压盖109的卡扣109a配合，当卡扣109a卡入凸唇103b时，压盖109相对于节气门本体103固定。
上述电子式进气调节装置100可应用于电子燃油喷射系统400，如图4所示，包括进气管道404、发动机402、ECU控制单元401、燃油供给系统403以及电子油门装置405。所述电子式进气调节装置100和燃油喷射系统400安装于进气管道404上，通过各控制电信号，调节进入所述发动机402的气量及油量，实现满足发动机402需求的精确控制。本发明提供的电子式进气调节装置100控制模式之一，如图2所示
即，当调速器108处于恒速控制模式时，控制步骤包括：
所述调速器108接收转速指令（200）；
所述调速器108将需求转速与实际转速进行对比，计算需要调整值（201）；
所述调速器108将调整电信号发送至电机102（202）；
所述电机102执行调速器108指令，调整节气门阀111之门板106开度（203）；
所述位置传感器112检测节气门阀111转动状态，并形成电信号（204）；
ECU控制单元获取所述位置信号，调整燃油喷射量以及点火时刻，使发动机转速维持在目标转速，实现恒速控制的功能（205）。
本发所明提供的电子式进气调节装置之控制模式之二，如图3所示
当调速器108处于跟随模式时，控制步骤包括：
所述调速器108接收油门信号（300）；
所述调速器108根据油门及发动机负荷计算电机102工作脉冲信号（301）；
所述电机102接收调速器108电信号工作（302），调整节气门阀111之门板106至需求开度（303）；
所述位置传感器112检测节气门阀111转动状态，并形成电信号（304）；
ECU控制单元获取所述位置信号，调整燃油喷射量以及点火时刻，使发动机输出转速随需求变化，从而实现油门跟随的功能（305）。
上述实施例仅用于说明本发明的实质，但并不限制本发明。在未背离本发明原理的情况下，所作的任何修改，简化等替换方式，都包括在本发明的保护范围之内。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种电子式进气调节装置，包括带气体通道的节气门本体、节气门阀、电机以及位置传感器，所述节气门阀布置于节气门本体之气体通道上，所述电机根据收到信号调整控制节气门阀开闭程度，所述位置传感器用于检测节气门阀位置状态，其特征在于，还包括一个调速器，所述调速器布置于节气门本体上。
2.如权利要求1所述的电子式进气调节装置，其特征在于，所述调速器包括一个电机驱动模块，所述电机驱动模块将信号发送至电机。
3.如权利要求2所述的电子式进气调节装置，其特征在于，所述压盖固定于节气门本体，用于封装所述调速器。
4.如权利要求3所述的电子式进气调节装置，其特征在于，所述调速器与电机同侧布置，并共同通过压盖封装。
5.如权利要求1所述的电子式进气调节装置，其特征在于，所述位置传感器为一个霍尔式传感器，所述霍尔式传感器之霍尔元件集成于调速器上。
6.一种电子燃油喷射系统，包括如权利要求1-5所述的电子式进气调节装置，包括进气管道、发动机、ECU控制单元、燃油供给系统以及电子油门装置，所述电子式进气调节装置安装于进气管道上，位于发动机上游。
7.如权利要求6所述的电子燃油喷射系统，采用主动式进气调节控制方法，其特征在于，包括：
S0，为所述调速器接收转速或者电子油门信号的步骤，
S1，为所述调速器根据需求信号计算节气门阀开度的步骤，
S2，为所述电机获取调速器驱动指令，调整节气门阀的步骤。
8.如权利要求7所述的电子燃油喷射系统，包括采用主动式进气调节控制方法，其特征在于，所述主动式进气调节控制方法还包括ECU控制单元获取节气门阀开启位置的步骤。
9.如权利要求8所述的电子燃油喷射系统，其特征在于，包括ECU控制单元根据节气门阀位置调整燃油供给系统喷油量和点火角的步骤，以满足目标转速或者实际工况需求。
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