專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置。
背景技術(shù)：
在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制中通常采用比例電磁鐵或旋轉(zhuǎn)電磁鐵作為執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)燃料控制裝置，該執(zhí)行器輸出扭矩比較大，采用位置和轉(zhuǎn)速雙反饋的原理控制被控對(duì)象，執(zhí)行器和傳感器的成本都比較高，主要用于功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)。而采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位置控制的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置，取消了位置傳感器，執(zhí)行器輸出電流不隨位置開度變化，不易發(fā)熱損壞，而且執(zhí)行器和傳感器的成本都較低。但采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制需要解決控制裝置的精度、行程和響應(yīng)速度精度指該發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制過程中，燃料量的最小變化量要達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，這就要求該發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置中驅(qū)動(dòng)輸出部件的位置最小變化量足夠小；行程指該發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置中驅(qū)動(dòng)輸出部件的位置應(yīng)覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給裝置所供給的燃料量從零到最大燃料量的全范圍，使發(fā)動(dòng)機(jī)能達(dá)到標(biāo)定功率及停機(jī)，并留有一定的余量。響應(yīng)速度是指發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生變化時(shí)，通過該發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置的控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的時(shí)間要足夠短，同時(shí)還應(yīng)滿足超調(diào)量的要求。在解決上述問題的同時(shí)，還要求控制系統(tǒng)能夠使控制對(duì)象斷電復(fù)位。在被控對(duì)象的工作與步進(jìn)電機(jī)的絕對(duì)位置有關(guān)的位置控制中，步進(jìn)電機(jī)斷電不回位將導(dǎo)致不能對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制場(chǎng)合，步進(jìn)電機(jī)不回位可能還會(huì)造成不能停機(jī)，飛車等嚴(yán)重問題。專利號(hào)為20081005卯40. 1的控制系統(tǒng)已經(jīng)基本解決上述問題，但是仍然存在些不足。由于它是直接傳動(dòng)，力傳動(dòng)比為1:1，不能實(shí)現(xiàn)力的放大，難以傳動(dòng)力矩要求比較大的場(chǎng)合比如P型直列泵的齒條控制，流量比較大的燃?xì)鈾C(jī)節(jié)氣門控制等；由于專利號(hào)為 200810059540. 1控制系統(tǒng)受傳動(dòng)方式的影響，搖桿在轉(zhuǎn)動(dòng)角度較大時(shí)所能傳遞扭矩降低， 最大行程也受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置。本發(fā)明通過如下方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)齒輪、不等半徑扇形齒輪、控制器、控制機(jī)構(gòu)和連接裝置。步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪，步進(jìn)電機(jī)齒輪與不等半徑扇形齒輪長(zhǎng)半徑處嚙合，控制器通過線束分別與轉(zhuǎn)速傳感器、步進(jìn)電機(jī)相連接；控制機(jī)構(gòu)與不等半徑扇形齒輪相連接，連接裝置與控制機(jī)構(gòu)相連接。所述的控制裝置為直列泵齒條時(shí)，本發(fā)明還包括停油手柄；所述的連接裝置包括擋塊、定位螺釘、定位擋板、回位彈簧；停油手柄設(shè)置在機(jī)體外圍，直列泵齒條的齒條與不等半徑扇形齒輪短半徑處嚙合；擋塊、定位擋板都與直列泵齒條固定連接；回位彈簧一端固定于機(jī)體，另一端與直列泵齒條固定連接；定位螺釘設(shè)置在機(jī)體上；步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪，步進(jìn)電機(jī)齒輪與不等半徑扇形齒輪長(zhǎng)半徑處嚙合，直列泵齒條與不等半徑扇形齒輪短半徑處嚙合。所述的控制裝置為節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥，所述的連接裝置包括定位擋板、傳動(dòng)軸、扭簧、 搖臂；大齒輪與傳動(dòng)軸相連接，扭簧一端固定于機(jī)體，另一端與搖臂相連，定位擋板固定于機(jī)體上，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥通過螺釘固定在傳動(dòng)軸上；步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪，步進(jìn)電機(jī)齒輪與大齒輪嚙合。所述的節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥為橢圓形，在其閉合時(shí)，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥在氣道內(nèi)與氣道軸線成 45 ~ 60° 。本發(fā)明有益效果如下
本發(fā)明屬于數(shù)字電子控制式裝置，數(shù)字電子式裝置相比機(jī)械裝置控制式和模擬電子裝置控制式具有控制精度高，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)；對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，使得本發(fā)明具有輸出力矩和行程大的特點(diǎn)，能滿足在各種應(yīng)用場(chǎng)合大力矩，大行程的要求，而且可以合理調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)參數(shù)和傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制機(jī)構(gòu)的快速，精確控制，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制應(yīng)用場(chǎng)合所提出的要求；本發(fā)明采用斷電復(fù)位功能，在斷電或故障后， 步進(jìn)電機(jī)在外力作用下回到某個(gè)預(yù)定的位置，更好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制裝置的控制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制裝置示意圖， 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制裝置示意圖，
圖3為圖2視圖的A向視圖。圖中；停油手柄1、擋塊2、直列泵齒條3、不等半徑扇形齒輪4、步進(jìn)電機(jī)5、步進(jìn)電機(jī)齒輪6、步進(jìn)電機(jī)輸出軸7、轉(zhuǎn)速傳感器8、控制器9、凸輪軸齒輪10、凸輪軸11、定位擋板 12、定位螺釘13、回位彈簧14、搖臂15、軸承16、扭簧17、大齒輪18、節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19、傳動(dòng)軸20、螺釘21。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)5、步進(jìn)電機(jī)齒輪6、扇形齒輪4、控制器9、控制機(jī)構(gòu)和連接裝置。步進(jìn)電機(jī)5通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸7帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪6，步進(jìn)電機(jī)齒輪6與不等半徑扇形齒輪4長(zhǎng)半徑處嚙合，控制器9通過線束分別與轉(zhuǎn)速傳感器8、步進(jìn)電機(jī)5相連接；控制機(jī)構(gòu)與不等半徑扇形齒輪4相連接，連接裝置與控制機(jī)構(gòu)相連接；
本發(fā)明控制方式如下
在步進(jìn)電機(jī)5滿足具有一定的額定轉(zhuǎn)速和輸出扭矩下，控制器根據(jù)輸入信息，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的工況，經(jīng)過一定的控制算法得到步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)量，然后控制器經(jīng)過一定的激勵(lì)模式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)到預(yù)定角度，步進(jìn)電機(jī)5經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的控制。
本發(fā)明在下電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在回位彈簧預(yù)緊力的作用下，通過定位擋板定位于某確定位置；上電后，控制器根據(jù)各傳感器信號(hào)確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工況，通過一定的算法得到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該供給的油量，然后轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)位置，最后由控制器的輸出驅(qū)動(dòng)模塊用控制器給出的驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)到目標(biāo)位置。實(shí)施例1
如圖1所示，以直列泵齒條3作為控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制裝置包括停油手柄1， 連接裝置包括擋塊2、定位螺釘13、定位擋板12、回位彈簧14 ；停油手柄1設(shè)置在機(jī)體外圍， 直列泵齒條3的齒條與不等半徑扇形齒輪4短半徑處嚙合；擋塊2、定位擋板12都與直列泵齒條3固定連接；回位彈簧14 一端固定于機(jī)體，另一端與直列泵齒條3固定連接；定位螺釘 13設(shè)置在機(jī)體上；步進(jìn)電機(jī)5通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸7帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪6，步進(jìn)電機(jī)齒輪6 與不等半徑扇形齒輪4長(zhǎng)半徑處嚙合，直列泵齒條3與不等半徑扇形齒輪4短半徑處嚙合。步進(jìn)電機(jī)5在控制器9的控制下，根據(jù)不同的工況輸出一定的步進(jìn)量，通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸7傳遞到步進(jìn)電機(jī)齒輪6，再由步進(jìn)電機(jī)齒輪6傳遞到不等半徑扇形齒輪4長(zhǎng)半徑處，從而增加扭矩降低轉(zhuǎn)速，不等半徑扇形齒輪4短半徑處齒輪帶動(dòng)直列泵齒條3左右移動(dòng)，控制噴油量地增減。轉(zhuǎn)速傳感器8通過測(cè)量凸輪軸11上凸輪軸齒輪10的轉(zhuǎn)速檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置下電，或控制器9切斷步進(jìn)電機(jī)5的電流，或出現(xiàn)異常情況步進(jìn)電機(jī)5斷電時(shí)，在回位彈簧14的作用下，回位彈簧14帶動(dòng)直列泵齒條3、不等半徑扇形齒輪4、步進(jìn)電機(jī)齒輪6和步進(jìn)電機(jī)輸出軸7回位，供油量為零。在定位螺釘13和定位擋板 12的作用下，上述部件定位于如圖1所示位置。實(shí)施例2
如圖2、圖3所示，以節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥17作為控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量控制裝置包。所述連接裝置包括定位擋板12、傳動(dòng)軸20、扭簧17、搖臂15 ；大齒輪18與傳動(dòng)軸20相連接，扭簧17 —端固定于機(jī)體，另一端與搖臂15相連，定位擋板12固定于機(jī)體上，傳動(dòng)軸20通過軸承16固定于機(jī)體上，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19通過螺釘21固定在傳動(dòng)軸20上；步進(jìn)電機(jī)5通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸7帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪6，步進(jìn)電機(jī)齒輪6與大齒輪18嚙合。步進(jìn)電機(jī)5在控制器9的控制下，根據(jù)不同的工況輸出一定的步進(jìn)量，通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸7傳遞到步進(jìn)電機(jī)齒輪6，再由步進(jìn)電機(jī)齒輪6傳遞到大齒輪18，從而增加扭矩降低轉(zhuǎn)速，大齒輪18帶動(dòng)傳動(dòng)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，控制節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19的開度。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料控制裝置下電，或控制器9切斷步進(jìn)電機(jī)5電流，或出現(xiàn)異常情況步進(jìn)電機(jī)5斷電時(shí)，在回位彈簧17作用下，回位彈簧17帶動(dòng)傳動(dòng)軸20、大齒輪18、步進(jìn)電機(jī)齒輪6和步進(jìn)電機(jī)輸出軸7回位，此時(shí)節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥17關(guān)閉。其復(fù)位位置由定位擋板12 和固定于傳動(dòng)軸20上的搖臂15相互作用決定。如圖3所示，為節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19在節(jié)氣門通道中的安裝方式。為了能對(duì)節(jié)氣門流量形成快速控制，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19為橢圓形，在其閉合時(shí)，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥19在氣道內(nèi)與氣道軸線成45 60°。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置，其特征在于包括步進(jìn)電機(jī)(5)、步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)、不等半徑扇形齒輪(4)、控制器(9)、控制機(jī)構(gòu)和連接裝置；步進(jìn)電機(jī)(5)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸(7)帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)，步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)與不等半徑扇形齒輪(4)長(zhǎng)半徑處嚙合，控制器(9)通過線束分別與轉(zhuǎn)速傳感器(8)、步進(jìn)電機(jī)(5)相連接；控制機(jī)構(gòu)與不等半徑扇形齒輪(4)相連接，連接裝置與控制機(jī)構(gòu)相連接；所述控制機(jī)構(gòu)為直列泵齒條(3)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置還包括停油手柄(1)；所述的連接裝置包括擋塊(2)、定位螺釘(13)、定位擋板(12)、回位彈簧(14)；停油手柄(1)設(shè)置在機(jī)體外圍，直列泵齒條(3)的齒條與不等半徑扇形齒輪(4)短半徑處嚙合；擋塊(2)、定位擋板(12)都與直列泵齒條(3)固定連接；回位彈簧(14) 一端固定于機(jī)體，另一端與直列泵齒條(3)固定連接；定位螺釘(13)設(shè)置在機(jī)體上；步進(jìn)電機(jī)(5)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸(7)帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)，步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)與不等半徑扇形齒輪(4)長(zhǎng)半徑處嚙合，直列泵齒條(3)與不等半徑扇形齒輪(4)短半徑處嚙合；所述的控制機(jī)構(gòu)為節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥(19)，所述的連接裝置包括定位擋板(12)、傳動(dòng)軸(20)、扭簧(17)、搖臂(15);大齒輪(18)與傳動(dòng)軸(20)相連接，扭簧(17)—端固定于機(jī)體，另一端與搖臂(15)相連，定位擋板(12)固定于機(jī)體上，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥(19)通過螺釘固定在傳動(dòng)軸(20 )上；步進(jìn)電機(jī)(5 )通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸(7 )帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪(6 )，步進(jìn)電機(jī)齒輪(6)與大齒輪(18)嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置，其特征在于節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥(19)為橢圓形，在其閉合時(shí)，節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)閥(19)在氣道內(nèi)與氣道軸線成45 60ο ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃料量及節(jié)氣門開度控制裝置，現(xiàn)有裝置較難實(shí)現(xiàn)力的放大，且行程比較小。本發(fā)明包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)齒輪、不等半徑扇形齒輪、控制器、控制機(jī)構(gòu)和連接裝置。步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)輸出軸帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)齒輪，步進(jìn)電機(jī)齒輪與不等半徑扇形齒輪長(zhǎng)半徑處嚙合，控制器通過線束分別與轉(zhuǎn)速傳感器、步進(jìn)電機(jī)相連接；控制機(jī)構(gòu)與不等半徑扇形齒輪相連接，連接裝置與控制機(jī)構(gòu)相連接。本發(fā)明能滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合大力矩，大行程的要求，可以合理調(diào)節(jié)傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制機(jī)構(gòu)的快速，精確控制，同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，有利于大批量生產(chǎn)推廣。
文檔編號(hào)F02D9/10GK102562332SQ20121006317
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者周文華, 密剛剛, 梁恒, 沈成宇, 簡(jiǎn)輝, 臧潤(rùn)濤, 趙俊鵬, 黃嘯 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)