電控傳動傳感精細微調智能供油器的製作方法

2023-05-25 13:21:06

專利名稱：電控傳動傳感精細微調智能供油器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機供油系統部件，特別涉及一種電控傳動傳感精細微調智能 供油器。
背景技術：
發動機是機動車的動力源，其運行狀況直接關係到機動車的行駛性能，對於機動 車的各項經濟指標包括成本、環保性能等都具有決定性的影響。發動機工作時的恰當供油 量、供氣量和空燃比是發動機最重要的指標之一，決定了車輛的動力性能、燃油經濟性能， 以及排放是否符合環保要求。發動機燃燒理想空燃比lg汽油完全燃燒理論上需要14. 7g空氣。工況不同空燃 比不同如1、怠速A/F = 10 12 1 ；2、啟動時由於燃燒性能不好等各種因素的影響而需要特濃的混合氣A/F = 7 8:1;3、低速時為保持良好的穩定性和過渡性而需要較濃的混合氣(A/F= 12 14 1)；4、中速時為充分燃燒提高經濟性而需要經濟混合氣A/F= 15 17 1 ；5、高速時為提高功率而需要較濃的混合氣A/F = 13 15 1。目前國內外的電控化油器主要採用旁通補氣法，在結構上包括佔空比閥式和補氣 量孔式兩種第一種佔空比閥式電控化油器，它的執行部分為電磁補氣閥，補氣閥進氣端接空 氣濾清器出口，補氣閥出口端接化油器節氣門出口，是一種固定頻率的佔空比閥，閥的開關 時間由佔空比決定，佔空比大閥開啟的時間長，補氣量就多，反之則少，因此通過調節佔空 比就可以調節補氣量。其控制思路是通過調節補氣量來間接調節空燃比；第二種補氣量孔式化油器，它的補氣裝置從空氣濾清器下方引出補氣通道到化油 器，中間設有一組補氣量孔，該補氣裝置利用化油器節流所產生的壓力差通過補氣量孔對 進氣進行補氣，量孔的開關由單片機控制。補氣裝置含有3個量孔，利用量孔的不同組合改 變補氣量的多少，3個量孔具有8種不同的組合方式。上述兩類電控化油器通過調節進氣量來控制空燃比，能夠實現空燃比在一定範圍 調整，在一定程度上降低了排放和油耗，但仍存在著很多缺陷1、由於不具備油針升程傳感器和節氣門開度傳感器，不能自動檢測油針升程變化 帶來的供油量變化，不能自動檢測節氣門開度帶來的供汽量變化、因此，電控單元不能根據 供油量變化，實時匹配、修正、調整空燃比，達到節氣門開度、轉速、扭矩和發動機檔位的最 佳匹配，致使發動機運行不穩定；2、進氣量的調節範圍有限，空燃比的調節範圍較窄；C、瞬態工況響應能力差；
D、基本上都是直接通過操作調速手柄或油門踏板控制進氣量和進油量。更不可能 實現空燃比理想點與理想點的過渡及過程控制；E、由於節氣門和油針固定連接，進油量和進氣量同步變化，不能根據發動機及道 路工況實時調節不同的供油量和供氣量組成不同的空燃比；上述原因會造成空燃比與發動機運行狀況不相適應。達不到國III、更無法達到國 IV等更高節能減排的要求。目前使用最多的現有機動車各種化油器。採用人為控制化油器油針升程和節氣門 開度，一般摩託車化油器中油針和節氣門與油門控制機構直接聯接同步移動來達到調整發 動機運行狀態的目的。而人為控制(手動或腳動)的操作完全取決於駕駛人員的主觀，由 於不具備自動檢測、修正和排除駕駛員的操作錯誤，無法達到節氣門開度、轉速、扭矩和發 動機檔位的最佳匹配；在車速變化突然時，空燃比的非正常會使發動機處於非穩態工況下 運轉，必然造成發動機功率與行駛阻力難以匹配，致使發動機運行不穩定；同時，機動車在 由駕駛者在不知曉行駛阻力的情況下，僅根據經驗操作控制的變速裝置，常常會在啟動、上 坡和大負載時、由於行駛阻力增加，迫使發動機轉速下降在低效率區工作，駕駛者往往過多 加大供油量以防止發動機「熄火」，但空燃比控制並不理想，增大了油耗和排放。因此，需要對發動機供油器系統進行改進，針對傳來的行車信號調節控制供油量 的大小，滿足駕駛所需的轉矩和車速的同時，能夠根據供油量的大小調節節氣門開度，控制 良好的空燃比；該開度信號結合另外的機動車行駛參數信號，決定換檔動作和換檔檔位，使 實際的扭矩-轉速、油針升程與節氣門開度及檔位達到最佳匹配，使發動機在最佳效率區 和最佳轉速狀態下工作，從而使發動機始終保持良好、穩態和高效運行，滿足發動機所需控 制的目標功率的同時節約燃油並降低排放。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種電控傳動傳感精細微調智能供油器，針對傳來的行車 信號調節控制供油量的大小，滿足駕駛所需的轉矩和車速的同時，能夠根據供油量的大小 調節節氣門開度，控制良好的空燃比；該開度信號結合另外的機動車行駛參數信號，決定換 檔動作和換檔檔位，使實際的扭矩-轉速、油針升程與節氣門開度及檔位達到最佳匹配，使 發動機在最佳效率區和最佳轉速狀態下工作，從而使發動機始終保持良好、穩態和高效運 行，滿足發動機所需控制的目標功率的同時節約燃油並降低排放。本發明的電控傳動傳感精細微調智能供油器，包括供油器本體和設置在供油器本 體上的節氣門及進油系統，進油系統包括主噴嘴、油針和與油針軸向固定連接的油針柱塞， 供油器本體設有供油針柱塞往復運動的油針柱塞腔和供節氣門閥芯往復運動的節氣門閥 芯腔；還包括自動控制系統，所述自動控制系統包括油針升程檢測元件，用於檢測油針軸向位移；油針升程調節伺服電機，用於驅動油針柱塞並調節油針升程；節氣門開度調節伺服電機，用於驅動節氣門閥芯並調節節氣門的開度；電控單元，用於接收行車信號並根據該信號向油針升程調節伺服電機的控制電路 發送命令信號，同時接收油針位移檢測元件的油針位移信號並根據該信號向節氣門開度調
5節伺服電機的控制電路發送命令信號。進一步，自動控制系統還包括節氣門開度檢測元件，用於檢測節氣門閥芯軸向位 移信號並將該位移信號輸入電控單元；進一步，所述節氣門開度調節伺服電機通過節氣門驅動輪以及繞於節氣門驅動輪 上的節氣門拉索驅動節氣門閥芯；所述油針升程調節伺服電機通過油針驅動輪以及繞於油針驅動輪上的油針拉索 驅動油針柱塞；進一步，所述油針驅動輪設置油針限位裝置，所述油針限位裝置包括油針限位螺 釘和固定設置於油針升程調節伺服電機殼體上的油針限位託架，所述油針限位螺釘螺紋配 合穿過油針限位託架上設置的油針限位螺母並沿油針拉索拉力方向頂住油針驅動輪上設 置的節氣門限位凸臺；所述節氣門驅動輪設置節氣門限位裝置，所述節氣門限位裝置包括節氣門限位螺 釘和固定設置於節氣門開度調節伺服電機殼體上的節氣門限位託架，所述節氣門限位螺釘 螺紋配合穿過節氣門限位託架上設置的節氣門限位螺母並沿節氣門拉索拉力方向頂住節 氣門驅動輪上設置的節氣門限位凸臺；進一步，所述油針位移檢測元件包括霍爾元件I和霍爾座I，所述霍爾元件I設置 於霍爾座I前端，所述霍爾座I前端沿油針柱塞腔徑向穿入，所述油針活塞上設有與霍爾元 件I正對的磁鋼I ；所述氣門開度檢測元件包括霍爾元件II和霍爾座II，所述霍爾元件II 設置於霍爾座II前端，所述霍爾座II前端沿節氣門閥芯腔徑向穿入，所述節氣門閥芯上設 有與霍爾元件II正對的磁鋼II ；進一步，所述磁鋼I設置於磁鋼座I，所述磁鋼座I內嵌於油針柱塞；所述磁鋼II 設置於磁鋼座II，所述節氣門閥芯上段空心，所述磁鋼座II內嵌於節氣門閥芯上段空心 內；進一步，所述霍爾座I設置外螺紋並通過螺紋配合沿徑向旋入油針柱塞腔，所述 霍爾座II設置外螺紋並過螺紋配合沿徑向旋入節氣門閥芯腔；進一步，所述霍爾座I和霍爾座II均設有與外界連通的過線通道，所述過線通道 設有防水蓋。本發明的有益效果本發明的電控傳動傳感精細微調智能供油器，本發明採用節 氣門結構和進油相結合的一體結構並配以自動控制系統，根據行車信號自動控制油針升 程，並油針升程自動控制節氣門開度，達到針對傳來的行車信號自動調節控制供油量的大 小，滿足駕駛所需的轉矩和車速的同時，能夠根據供油量的大小調節節氣門開度，使節氣門 開度與油針升程之間更符合理論匹配曲線，達到最佳匹配，控制良好的空燃比；該開度信 號結合另外的機動車行駛參數信號，決定換檔動作和換檔檔位，使實際的扭矩-轉速、油針 升程與節氣門開度及檔位達到最佳匹配，使發動機在最佳效率區和最佳轉速狀態下工作， 從而使發動機始終保持良好、穩態和高效運行，滿足發動機所需控制的目標功率的同時節 約燃油並降低排放；並且，傳感元件能夠不受發動機高溫的影響，精確採集化油器油針的開 度，避免出現信號錯亂的現象，同時，簡化結構，降低安裝和拆卸難度。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。圖1為本發明結構示意圖；圖2為圖1沿A向視圖的局部剖視圖；圖3為圖1沿B向視圖；圖4為本發明控制原理方框圖。
具體實施例方式圖1為本發明結構示意圖，圖2為圖1沿A向視圖的局部剖視圖，圖3為圖1沿B 向視圖，圖4為本發明控制原理方框圖，如圖所示本實施例的電控傳動傳感精細微調智能 供油器，包括供油器本體1和設置在供油器本體上的節氣門及進油系統，進油系統包括主 噴嘴、油針2和與油針2軸向固定連接的油針柱塞3，供油器本體1設有供油針柱塞3往復 運動的油針柱塞腔3a和供節氣門閥芯10往復運動的節氣門閥芯腔IOa ；所述油針柱塞3設 有使其回位的油針回位彈簧北，節氣門閥芯10設有節氣門回位彈簧IOb ；還包括自動控制系統，所述自動控制系統包括油針升程檢測元件，用於檢測油針2軸向位移；油針升程檢測元件可採用任何能 夠實現此目的的傳感器，包括霍爾元件、紅外傳感器以及變電阻傳感等；油針升程調節伺服電機18，用於驅動油針柱塞3並調節油針升程；節氣門開度調節伺服電機8，用於驅動節氣門閥芯10並調節節氣門的開度；節氣 門開度調節伺服電機8殼體固定設置於供油器本體1 ；節氣門開度調節伺服電機8驅動節 氣門閥芯10的結構可以採用齒輪齒條、鋼索纏繞等結構，均能實現發明目的；電控單元17，用於接收行車信號並根據該信號向油針升程調節伺服電機18的控 制電路18a發送命令信號，同時接收油針位移檢測元件14的油針位移信號並根據該信號向 節氣門開度調節伺服電機8的控制電路8a發送命令信號，電控單元17直接採用機動車電 子控制單元(ECU)，簡單方便，當然，根據實際設計，也可以採用單獨的中央處理器；行車信 號包括駕駛員發出信號和行車阻力等信號。本實施例使用時，電控單元根據行車信號向油針升程調節伺服電機18發出命令 信號，驅動油針柱塞3從而帶動油針2移動，油針升程檢測元件檢測到油針柱塞3的位移， 也就是油針2升程，並傳至電控單元17，電控單元17將該信號處理後並與理論曲線對比，向 節氣門開度調節伺服電機的控制電路發送命令，驅動節氣門閥芯10移動調整節氣門開度， 實現開環控制。本實施例中，自動控制系統還包括節氣門開度檢測元件，用於檢測節氣門閥芯10 軸向位移信號並將該位移信號輸入電控單元17 ；本實施例使用時，通過駕駛員手動驅動油 針柱塞3從而帶動油針移動，如圖4所示，電控單元根據行車信號向油針升程調節伺服電機 18的控制電路18a發出命令信號，驅動油針柱塞3從而帶動油針2移動，油針升程檢測元件 檢測到油針柱塞3的位移，也就是油針2升程，並傳至電控單元17，電控單元17將該信號處 理後並與理論曲線對比，向節氣門開度調節伺服電機8的控制電路8a發送命令，調整節氣 門閥芯10位移從而得到氣門開度；同時，節氣門開度檢測元件檢測節氣門開度，並反饋至 電控單元17，通過該實際開度信號與節氣門開度調節伺服電機的實際驅動進行對比，並通過微調，精確合理匹配進油和進氣量，實現閉環控制。 本實施例中，所述節氣門開度調節伺服電機8通過節氣門驅動輪81以及繞於節氣 門驅動輪81上的節氣門拉索7驅動節氣門閥芯10 ；節氣門拉索7中部繞過一定滑輪6，以 適應節氣門驅動輪81和節氣門閥芯10的方位，便於布置部件；所述油針升程調節伺服電機 18通過油針驅動輪181以及繞於油針驅動輪181上的油針拉索5驅動油針柱塞3，油針拉 索5中部繞過一定滑輪51，以適應油針驅動輪181和油針柱塞3的方位；結構簡單緊湊，不 會產生調整回差，提高調整精度。本實施例中，所述油針驅動輪設置油針限位裝置，所述油針限位裝置包括油針限 位螺釘21和固定設置於油針升程調節伺服電機18殼體上的油針限位託架19，所述油針限 位螺釘21螺紋配合穿過油針限位託架19上設置的油針限位螺母19a並沿油針拉索5拉力 方向頂住油針驅動輪上設置的節氣門限位凸臺181a ；如圖所示，油針限位螺釘21位於尾段 設有一端頂住油針限位螺母19a另一端頂住油針限位螺釘21尾端凸臺的餘隙消除彈簧20， 用於消除餘隙，提高調整的精確性；採用油針限位裝置，可進行調整發動機怠速，從而去掉 傳統的怠速調整機構，調整方便簡單，並使供油器本體結構緊湊，降低製作難度，從而降低 該部位的製作成本；所述節氣門驅動輪81設置節氣門限位裝置，所述節氣門限位裝置包括節氣門限 位螺釘16和固定設置於節氣門開度調節伺服電機8殼體上的節氣門限位託架17，所述節氣 門限位螺釘16螺紋配合穿過節氣門限位託架17上設置的節氣門限位螺母17a並沿節氣門 拉索拉力方向頂住節氣門驅動輪81上設置的節氣門限位凸臺81a，也就是該限位裝置用於 限制節氣門最低限度的開度；如圖所示，節氣門限位螺釘16位於尾段設有一端頂住節氣門 限位螺母17a另一端頂住節氣門限位螺釘16尾端凸臺的餘隙消除彈簧15，用於消除餘隙， 提高調整的精確性；採用節氣門限位裝置，與油針怠速相匹配調整怠速，使怠速時的空燃比 達到最佳匹配，優化運行曲線。本實施例中，所述油針位移檢測元件包括霍爾元件I 14和霍爾座I 141，所述霍 爾元件I 14設置於霍爾座I 141前端(與磁鋼I相對的一端)，所述霍爾座I 14前端沿油 針柱塞腔3a徑向穿入，所述油針活塞3上設有與霍爾元件I 14正對的磁鋼I 13 ；所述氣 門開度檢測元件包括霍爾元件II 12和霍爾座II 121，所述霍爾元件II 12設置於霍爾座 II 121前端(與磁鋼II相對的一端)，所述霍爾座II 121前端沿節氣門閥芯腔IOa徑向 穿入，所述節氣門閥芯10上設有與霍爾元件II 12正對的磁鋼II 11;霍爾元件的設置結 構能夠使本發明的供油器結構簡單緊湊，體積小，在安裝過程中不發生幹涉，節約成本。本實施例中，所述磁鋼I 13設置於磁鋼座I 4，所述磁鋼座I 4內嵌於油針柱塞 3;所述磁鋼II 11設置於磁鋼座II 9，所述節氣門閥芯10上段空心，所述磁鋼座II 9內 嵌於節氣門閥芯10上段空心內；本結構安裝和拆卸方便，降低製造成本。本實施例中，所述霍爾座I 141設置外螺紋並通過螺紋配合沿徑向旋入油針柱塞 腔3a，所述霍爾座II 121設置外螺紋並過螺紋配合沿徑向旋入節氣門閥芯腔IOa ；採用螺 紋配合安裝的結構，能夠較方便的調整霍爾元件與磁鋼之間的距離間隙，達到精確採集信 號的目的。本實施例中，所述霍爾座I 141和霍爾座II 121均設有與外界連通的過線通道， 所述過線通道設有防水蓋(圖中分別為防水蓋142和防水蓋12 ；防止水分及其他汙染物進入，保證結果的精確。 最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於包括供油器本體和設置在供 油器本體上的節氣門及進油系統，進油系統包括主噴嘴、油針和與油針軸向固定連接的油 針柱塞，供油器本體設有供油針柱塞往復運動的油針柱塞腔和供節氣門閥芯往復運動的節 氣門閥芯腔；還包括自動控制系統，所述自動控制系統包括油針升程檢測元件，用於檢測油針軸向位移；油針升程調節伺服電機，用於驅動油針柱塞並調節油針升程；節氣門開度調節伺服電機，用於驅動節氣門閥芯並調節節氣門的開度；電控單元，用於接收行車信號並根據該信號向油針升程調節伺服電機的控制電路發送 命令信號，同時接收油針位移檢測元件的油針位移信號並根據該信號向節氣門開度調節伺 服電機的控制電路發送命令信號。
2.根據權利要求1所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於自動控制 系統還包括節氣門開度檢測元件，用於檢測節氣門閥芯軸向位移信號並將該位移信號輸入 電控單元。
3.根據權利要求2所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述節氣 門開度調節伺服電機通過節氣門驅動輪以及繞於節氣門驅動輪上的節氣門拉索驅動節氣 門閥芯；所述油針升程調節伺服電機通過油針驅動輪以及繞於油針驅動輪上的油針拉索驅動 油針柱塞。
4.根據權利要求3所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述油針 驅動輪設置油針限位裝置，所述油針限位裝置包括油針限位螺釘和固定設置於油針升程調 節伺服電機殼體上的油針限位託架，所述油針限位螺釘螺紋配合穿過油針限位託架上設置 的油針限位螺母並沿油針拉索拉力方向頂住油針驅動輪上設置的節氣門限位凸臺；所述節氣門驅動輪設置節氣門限位裝置，所述節氣門限位裝置包括節氣門限位螺釘和 固定設置於節氣門開度調節伺服電機殼體上的節氣門限位託架，所述節氣門限位螺釘螺紋 配合穿過節氣門限位託架上設置的節氣門限位螺母並沿節氣門拉索拉力方向頂住節氣門 驅動輪上設置的節氣門限位凸臺。
5.根據權利要求4所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述油針 位移檢測元件包括霍爾元件I和霍爾座I，所述霍爾元件I設置於霍爾座I前端，所述霍爾 座I前端沿油針柱塞腔徑向穿入，所述油針活塞上設有與霍爾元件I正對的磁鋼I ；所述氣 門開度檢測元件包括霍爾元件II和霍爾座II，所述霍爾元件II設置於霍爾座II前端，所 述霍爾座II前端沿節氣門閥芯腔徑向穿入，所述節氣門閥芯上設有與霍爾元件II正對的 磁鋼II。
6.根據權利要求5所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述磁鋼 I設置於磁鋼座I，所述磁鋼座I內嵌於油針柱塞；所述磁鋼II設置於磁鋼座II，所述節氣 門閥芯上段空心，所述磁鋼座II內嵌於節氣門閥芯上段空心內。
7.根據權利要求6所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述霍爾 座I設置外螺紋並通過螺紋配合沿徑向旋入油針柱塞腔，所述霍爾座II設置外螺紋並過螺 紋配合沿徑向旋入節氣門閥芯腔。
8.根據權利要求7所述的電控傳動傳感精細微調智能供油器，其特徵在於所述霍爾 座I和霍爾座II均設有與外界連通的過線通道，所述過線通道設有防水蓋。
全文摘要
本發明公開了一種電控傳動傳感精細微調智能供油器，包括供油器本體、設置在供油器本體上的節氣門及進油系統和自動控制系統，本發明採用節氣門結構和進油結構相結合併配以自動控制系統，電控單元ECU根據行車信號控制油針升程，根據油針升程信號，結合其它參數信號，控制節氣門開度，並用節氣門開度機構上位置傳感器信號，校驗檢測節氣門開度是否所需的開度，避免出現信號錯亂、掉步和失控，使節氣門開度與油針升程之間達到最佳匹配和控制；從而達到理論空燃比所需可燃混合氣體，使發動機功率目標(負荷、轉速)與油針升程與節氣門開度及檔位實現最佳匹配和控制。
文檔編號F02M7/16GK102116221SQ20111008155
公開日2011年7月6日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者周黔, 薛榮生, 郝允志 申請人:西南大學