一種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統的製作方法
2023-05-01 18:03:26 2
一種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，包括發動機、機械泵油部分和電控噴射部分。由發動機凸輪軸的偏心輪或曲軸箱產生的力驅動膜片泵產生油壓，燃油從燃油箱經濾清器至膜片泵，將燃油壓力提升後再經油壓調節器穩壓後送至噴油器。電控噴射部分中的電子控制單元(ECU)根據發動機轉速信號、溫度信號、節氣門位置信號以及進氣壓力信號等，查詢ECU中存儲的MAP圖，對噴油器輸出觸發信號，控制噴油時刻及噴油脈寬，實現根據進氣量的噴油量控制。本實用新型油壓低、結構簡單、成本低，適用於小型汽油機，且克服了化油器式供油難實現汽油機工作區域柔性調節油氣混合氣濃度的問題。
【專利說明】一種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於汽油機自動控制領域，尤其是一種低壓力噴射的小型汽油機電控嗔油系統。
【背景技術】
[0002]21世紀以來，我國內燃機行業得到迅速發展，其中小型汽油機產品是近10年來增長速度最快的產品。小型汽油機的性能很大程度依賴其混合氣形成和燃燒，混合氣數量及混合氣成分直接影響燃燒過程中火焰的傳播速度、燃燒的穩定性和燃燒的完善，進而影響著發動機的性能和排放水平。為了提高發動機的動力性、經濟性和排放指標，需要混合氣數量和混合氣濃度成分隨發動機工況變化而變化且能處於最優匹配值。影響混合氣數量及混合濃度的主要因素是供油系統的可控性以及準確性。
[0003]小型汽油機供油系統目前大多使用化油器供油。化油器從原理上來看是一種空氣流流經該裝置後形成油氣混合的工質進入汽油機氣缸內燃燒做功，首先空氣氣體流經化油器的進氣管道在喉口段產生真空，由此燃油從燃油浮子室中被吸出並進入空氣流中形成油氣混合氣；其次藉助於節氣門，根據發動機的功率要求進行空氣流的調節控制負載。然而在實際應用中，油氣混合氣濃度可通過機械參數匹配使汽油機在一個工況的某一項性能(如功率、油耗、排放中的或此/⑶等)最優，實際工作汽油機工況範圍很廣，有不同轉速和不同負荷的各種組合，全部優化是困難的，只能是性能的折中。也就是說這種化油器式供油系統在汽油機多項性能要求不斷提高，保證各種工況滿足汽油機使用要求的難度增大，可控性以及準確性受到一定限制。
[0004]汽車用汽油機已廣泛採用電控供油，柔性控制汽油機各工況的噴油量及油氣混合氣濃度，實現汽油機性能優化，但是目前的電控系統為滿足汽車用發動機要求，噴油壓力較高、控制系統繁雜、價格昂貴，應用在小型汽油機及摩託車汽油機上難以滿足市場的性能和價格的要求。
實用新型內容
[0005]針對現有技術中存在不足，本實用新型提供了一種適用於小型汽油機的低壓力噴射電控噴油系統，價格相對低廉、滿足目前國際嚴格及今後更嚴格的排放法規，同時滿足使用性能的要求。
[0006]本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0007]—種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，包括發動機、機械泵油部分和電控噴射部分；機械泵油部分包括膜片泵、油壓調節器和燃油箱，所述燃油箱和膜片泵的進油口連接，膜片泵的出油口和油壓調節器連接，油壓調節器與燃油箱連接；所述膜片泵與發動機連接，發動機上設有進氣道，電控噴射部分包括固定在進氣道水平段的噴油器、進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器，固定在進氣道節氣門處的節氣門開度傳感器，固定在發動機上的機體溫度傳感器和轉速傳感器，以及電子控制單元；所述噴油器與油壓調節器連接，進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、節氣門開度傳感器、機體溫度傳感器和轉速傳感器分別與電子控制單元的輸入端連接，電子控制單元的輸出端與噴油器連接。
[0008]進一步地，所述機械泵油部分還包括燃油濾清器，所述燃油濾清器一端與燃油箱通過油管連接，另一端與膜片泵的進油口連接。
[0009]進一步地，所述進氣管的節氣門閥體喉口直徑比化油器結構的喉口直徑大。
[0010]進一步地，膜片泵與發動機通過凸輪軸、偏心輪連接，所述凸輪軸設在發動機內，所述偏心輪與凸輪軸連接。
[0011]進一步地，所述膜片泵與發動機曲軸箱連接。
[0012]採用上述技術方案的小型汽油機與裝配化油器式供油系統的原機相比，電子控制單元(2⑶)的輸入端與進氣溫度傳感器、進氣壓力傳感器、節氣門開度傳感器、機體溫度傳感器和轉速傳感器連接，輸出端與噴油器連接，根據發動機溫度信號、壓力信號、節氣門位置信號以及轉速信號，查詢中存儲的嫩？圖，採用開環控制方式控制噴油器的噴油時刻和噴油脈寬，通過嫩？圖中各工況的噴油脈寬控制汽油機的過量空氣係數，實現汽油機高性能、低排放要求的各工況所需油氣混合比。泵油部分採用發動機凸輪軸偏心輪或曲軸負壓驅動膜片泵完成，而不需使用電動燃油泵，有利於簡化控制系統結構，降低系統成本。進氣道的節氣門閥體喉口直徑與化油器結構的喉口直徑大，使汽油機進氣量增大，噴油壓力高於化油器燃油霧化改善，油氣混合更為均勻。
[0013]本實用新型的有益效果是:通過採用上述各項技術解決方案提供了一種結構簡單、成本低、油氣均勻混合，可控制噴油時刻和噴油脈寬，實現汽油機高性能、低排放要求的各工況所需油氣混合比的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述的電控噴油系統一實施例的結構示意圖。
[0015]圖2為膜片泵與發動機偏心輪的連接示意圖。
[0016]圖3為膜片泵與發動機曲軸箱的連接示意圖。
[0017]圖4為168？通用小型汽油機原機與電控改裝後負荷特性過量空氣係數對比圖。
[0018]附圖標記說明如下:
[0019]1-發動機，2-燃油濾清器，3-燃油箱，4~油壓調節器，5-膜片泵，6-進氣道、7-噴油器，8-進氣溫度傳感器，9-進氣壓力傳感器，10-節氣門開度傳感器，11-電子控制單元，12-機體溫度傳感器，13-轉速傳感器，14-凸輪軸，15-偏心輪，16-曲軸箱。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，本實施例的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統包括發動機1、機械泵油部分和電控噴射部分；機械泵油部分包括膜片泵5、燃油濾清器2、油壓調節器4和燃油箱3，所述燃油箱3和燃油濾清器2通過油管連接，燃油濾清器2和膜片泵5的進油口連接，膜片泵5的出油口和油壓調節器4連接，油壓調節器4與燃油箱3連接。所述膜片泵5與發動機1連接，發動機1上設有進氣道6，電控噴射部分包括固定在進氣道6水平段的噴油器7、進氣溫度傳感器8、進氣壓力傳感器9，固定在進氣道6節氣門處的節氣門開度傳感器10，固定在發動機1上的機體溫度傳感器12和轉速傳感器13，以及電子控制單元11 ；所述噴油器7與油壓調節器4連接，進氣溫度傳感器8、進氣壓力傳感器9、節氣門開度傳感器10、機體溫度傳感器12和轉速傳感器13分別與電子控制單元11的輸入端連接，電子控制單元11的輸出端與噴油器7連接。
[0023]如圖2所示，在發動機1內設有凸輪軸14，在凸輪軸14上連接有一偏心輪15，膜片泵5與偏心輪15連接，並通過發動機1產生的驅動力驅動膜片泵5供油，其實現簡單方便，不需使用電動燃油泵，有利於簡化控制系統結構，降低系統成本。
[0024]本實用新型的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統工作過程如下所述:當偏心輪15偏心行程下行時，膜片腔進油，燃油從燃油箱3經所述濾清器2至膜片泵5的進油口，偏心行程上行時，膜片泵5的進油口關閉，將泵中燃油壓力提升後從出油口進入油壓調節器4穩壓後送至噴油器7，可以持續不斷的給噴油器7供給一恆定壓力的燃油，根據汽油機排量大小及最大功率、燃油消耗率確定膜片泵5所需的最大供油量，在部分負荷、轉速工作時噴油量減少，多餘燃油經油壓調節器4流回燃油箱3。通過膜片泵5的復位驅動彈簧及油壓調節器4控制噴油壓力為定值，噴油壓力不大於70砂3，最低可低至10砂3，對某一個機型匹配，噴油壓力是定值，具體壓力定值由汽油機性能匹配、生產條件等決定，相對於原機化油器供油，泵油壓力較高且穩定性好，可控性強；相對於汽車汽油機0.31？3左右的泵油壓力，製造成本低，穩定性好，可控性強。控噴射部分中的電子控制單元11根據發動機1的轉速信號，進氣溫度信號，機體溫度信號、節氣門位置信號以及進氣壓力信號，查詢2⑶中存儲的優化標定的嫩？圖，控制噴油器7的噴油時刻和噴油脈寬，噴油器7噴出的燃油與空氣氣流在發動機1的進氣管6內進行充分混合，使汽油機在工作區域的各工況有保證性能優化的混合氣濃度。所述進氣管6的節氣門閥體喉口直徑比化油器結構的喉口直徑大，使汽油機進氣量增大，噴油壓力高於化油器燃油霧化改善，油氣混合更為均勻。
[0025]實施例2
[0026]如圖1所示，本實施例的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統包括發動機1、機械泵油部分和電控噴射部分；機械泵油部分包括膜片泵5、燃油濾清器2、油壓調節器4和燃油箱3，所述燃油箱3和燃油濾清器2通過油管連接，燃油濾清器2和膜片泵5的進油口連接，膜片泵5的出油口和油壓調節器4連接，油壓調節器4與燃油箱3連接。所述膜片泵5與發動機1連接，發動機1上設有進氣道6，電控噴射部分包括固定在進氣道6水平段的噴油器7、進氣溫度傳感器8、進氣壓力傳感器9，固定在進氣道6節氣門處的節氣門開度傳感器10，固定在發動機1上的機體溫度傳感器12和轉速傳感器13，以及電子控制單元11 ；所述噴油器7與油壓調節器4連接，進氣溫度傳感器8、進氣壓力傳感器9、節氣門開度傳感器10、機體溫度傳感器12和轉速傳感器13分別與電子控制單元11的輸入端連接，電子控制單元11的輸出端與噴油器7連接。
[0027]如圖3所示，所述膜片泵5與發動機曲軸箱16連接，由曲軸箱16的內壓力實現對膜片泵5的驅動，其實現簡單方便，不需使用電動燃油泵，有利於簡化控制系統結構，降低系統成本。
[0028]本實用新型的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統工作過程如下所述:當發動機工作時，曲軸箱16中曲軸轉動以及活塞上下移動產生壓力脈衝，壓力脈衝驅動膜片泵5中的膜片，可以使得燃油從燃油箱3經燃油濾清器2至膜片泵5進油口，當負壓減小時，膜片腔進油，負壓增大時，進油口關閉，將泵中燃油壓力提升後從出油口進入油壓調節器4穩壓後送至噴油器7，可以持續不斷的給噴油器7供給一恆定壓力的燃油，根據汽油機排量大小及最大功率、燃油消耗率確定膜片泵5所需的最大供油量，在部分負荷、轉速工作時噴油量減少，多餘燃油經油壓調節器4流回燃油箱3。通過膜片泵5的復位驅動彈簧及油壓調節器4控制噴油壓力為定值，噴油壓力不大於70砂3，最低可低至10砂3，對某一個機型匹配，噴油壓力是定值，具體壓力定值由汽油機性能匹配、生產條件等決定，相對於原機化油器供油，泵油壓力較高且穩定性好，可控性強；相對於汽車汽油機0.31？3左右的泵油壓力，製造成本低，穩定性好，可控性強。控噴射部分中的電子控制單元11根據發動機1的轉速信號，進氣溫度信號，機體溫度信號、節氣門位置信號以及進氣壓力信號，查詢2⑶中存儲的優化標定的嫩？圖，控制噴油器7的噴油時刻和噴油脈寬，噴油器7噴出的燃油與空氣氣流在發動機1的進氣管6內進行充分混合，使汽油機在工作區域的各工況有保證性能優化的混合氣濃度。所述進氣管6的節氣門閥體喉口直徑比化油器結構的喉口直徑大，使汽油機進氣量增大，噴油壓力高於化油器燃油霧化改善，油氣混合更為均勻。
[0029]小型汽油機供油系統對發動機的經濟性，缸內燃燒狀況以及排放性等起決定性作用。通用汽油機，傳統設計思路主要考慮的是:發動機功率的提高、經濟性、工作穩定性以及發動機可靠性及耐久性的要求。一般情況下，為了保證發動機的功率和工作穩定性，化油器配給的混合氣濃度比較濃，使汽油機此排放高，標定工況混合氣濃度確定後，其它工況點混合氣濃度由結構參數和化油器液力特性決定，不能滿足汽油機工作區域的面工況要求可變的混合氣濃度要求，因此原機化油器式供油系統不能滿足發動機在不同工況的混合氣製備要求。本實用新型電控噴油系統對發動機不同工況要求的噴油時刻和噴油量可以精確控制。汽油機排放考核的試驗工況是一定轉速下的不同負荷工況，即汽油機負荷特性的過量空氣係數變化。圖4是168？通用小型汽油機原機與電控改裝後負荷特性過量空氣係數對比圖，從圖中可以看出，使用原化油器式供油系統，過量空氣係數隨著負荷的變化區域是隨負荷減小而減小，即小負荷時混合氣濃，導致油耗高，排放此、(?效率差；而使用本實用新型電控噴油系統，過量空氣係數隨負荷的減小而增大，即大負荷混合氣濃，控制了的增長，且大負荷的高溫此也較低，小負荷混合氣稀，燃燒充分，此排放低，溫度低抑制了叫的增長，控制排放同時可以降低油耗，且電控過量空氣係數隨負荷變化可以按所要求的曲線變化，實現柔性控制混合氣濃度，有效地降低了排放，能滿足通用小型汽油機國際上最嚴的排放法規限值及未來排放控制的要求。汽油機臺架試驗表明使用本實用新型電控噴油系統後汽油機的動力性、經濟性得到了改善，排放性能達到了預期的目標。
[0030]所述實施例為本實用新型的優選的實施方式，但本實用新型並不限於上述實施方式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，其特徵在於:包括發動機(I)、機械泵油部分和電控噴射部分； 機械泵油部分包括膜片泵(5)、油壓調節器(4)和燃油箱(3)，所述燃油箱(3)和膜片泵(5)的進油口連接，膜片泵(5)的出油口和油壓調節器⑷連接，油壓調節器⑷與燃油箱⑶連接； 所述膜片泵(5)與發動機(I)連接，所述發動機(I)上設有進氣道￠);電控噴射部分包括固定在進氣道出)的水平段的噴油器(7)、進氣溫度傳感器(8)、進氣壓力傳感器(9)，固定在進氣道(6)節氣門處的節氣門開度傳感器(10)，固定在發動機(I)上的機體溫度傳感器(12)和轉速傳感器(13)，以及電子控制單元(11);所述噴油器(7)與油壓調節器(4)連接，進氣溫度傳感器(8)、進氣壓力傳感器(9)、節氣門開度傳感器(10)、機體溫度傳感器(12)和轉速傳感器(13)分別與電子控制單元(11)的輸入端連接，電子控制單元(11)的輸出端與噴油器(7)連接。
2.根據權利要求1所述的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，其特徵在於: 還包括燃油濾清器(2)，所述燃油濾清器(2) —端與燃油箱(3)通過油管連接，另一端與膜片泵(5)的進油口連接。
3.根據權利要求1或2所述的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，其特徵在於: 所述進氣道(6)的節氣門閥體喉口直徑比化油器結構的喉口直徑大。
4.根據權利要求3所述的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，其特徵在於: 膜片泵(5)與發動機(I)通過凸輪軸(14)、偏心輪(15)連接，所述凸輪軸(14)設在發動機⑴內，所述偏心輪(15)與凸輪軸(14)連接。
5.根據權利要求3所述的低壓力噴射的小型汽油機電控噴油系統，其特徵在於: 所述膜片泵(5)與發動機曲軸箱(16)連接。
【文檔編號】F02D9/08GK204140215SQ201420548310
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】劉勝吉, 韓維維, 曾瑾瑾, 王建 申請人:江蘇大學