專利名稱:新型電控分配泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在汽車上的新型高壓燃油泵,尤其是一種對油門位置實現(xiàn)電 傳,對供油正時實現(xiàn)電控,加裝了低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置的新型電控VE分配泵。系 統(tǒng)包括控制器及軟件。該產(chǎn)品可對高壓燃油泵的油門位置、供油正時精確探測并對供油正 時實現(xiàn)適時精確控制,提高了柴油機(jī)的性能和排放,適應(yīng)了國家相關(guān)汽車尾氣排放的法律 法規(guī)的要求。
背景技術(shù):
輕型汽車排放法規(guī)要求越來越嚴(yán)格,現(xiàn)在已經(jīng)開始執(zhí)行國家汽車排放III號標(biāo) 準(zhǔn)。目前大批應(yīng)用的機(jī)械控制的分配泵已經(jīng)滿足不了國家汽車排放III號標(biāo)準(zhǔn)的要求。柴油機(jī)各工況點(diǎn)油門位置數(shù)據(jù)采集的精確程度和可靠程度對柴油機(jī)的EGR系統(tǒng) 及供油正時精確控制至關(guān)重要。在滿足歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)燃油系的高壓油泵上采用 的均為碳膜式油門位置傳感器,其缺點(diǎn)在于;由于有觸點(diǎn),抗震性差,線性差采集數(shù)據(jù)精確 程度低,易磨損可靠程度相對也低。碳膜式油門位置傳感器不可編程適應(yīng)能力差。實踐證明只要采用可編程霍爾元件閉環(huán)控制的油門位置傳感器就能克服上述缺 點(diǎn),就可以使眾多柴油機(jī)滿足國家汽車排放III號標(biāo)準(zhǔn)的要求。其關(guān)鍵技術(shù)是無觸點(diǎn)式的(無磨損)、可編程霍爾元件、閉環(huán)控制。本發(fā)明可根據(jù) 霍爾器件探知油門變化的準(zhǔn)確位置,報告控制器,從而實現(xiàn)對柴油機(jī)正時及EGR系統(tǒng)精確 控制。柴油機(jī)各工況點(diǎn)的供油正時對柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性及尾氣排放物的影響至關(guān)重要。實踐證明只要采用電子技術(shù)對機(jī)械控制分配泵的供油正時進(jìn)行精確控制,就可以 使眾多柴油機(jī)滿足國家汽車排放III號標(biāo)準(zhǔn)的要求。其關(guān)鍵技術(shù)是采用合適的正時傳感器,輸出實測的正時行程反饋到控制器,對供 油正時進(jìn)行閉環(huán)控制,以達(dá)到精確控制供油正時的目的。目前國外主要公司主要采取以下幾種傳感器;1德國BOSCH公司VP37分配泵采用噴油器針閥升程傳感器來反饋噴油提前角的測量值。2日本BOSCH公司(以前稱ZEXEL公司)采用電感式正時傳感器直接測出分配泵中提前器活塞的行程,從而轉(zhuǎn)化為分配泵供油提前角。3日本DENSO公司采用測量轉(zhuǎn)角時間差的方式,直接測量出分配泵供油提前角。德國BOSCH公司VP44、VP30等分配泵也采用類似的原理。(徐家龍柴油機(jī)電控噴 油技術(shù)[M]人民交通出版社2004)上述幾種結(jié)構(gòu)均存在一些缺點(diǎn),例如結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,加工精度要求很高等等。柴油機(jī)的低溫冷啟動對柴油機(jī)的可靠性及尾氣排放物的影響至關(guān)重要。滿足歐II 排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)配套的VE分配泵上,由于排放指標(biāo)相對低均未采用低溫冷啟動火焰預(yù)熱裝置。實踐證明只要合理采用低溫冷啟動火焰預(yù)熱裝置,就能有效的解決柴油機(jī)低溫冷啟動的可靠性,改善柴油機(jī)低溫冷啟動尾氣排放物。滿足國家汽車排放III號標(biāo)準(zhǔn)的要求。其關(guān)鍵技術(shù)是一種專門設(shè)計的回油管及其單向閥,包括其控制系統(tǒng)。本發(fā)明的主要內(nèi)容在于針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題,提出了一種無觸點(diǎn)式的采用可編程霍爾元件 閉環(huán)控制的油門位置傳感器(參見圖3序號1)。該傳感器無觸點(diǎn)故無磨損、抗震性好,線性 好采集數(shù)據(jù)精確程度高,能夠更加準(zhǔn)確探測各工況點(diǎn)油門位置實時報告控制器,從而實現(xiàn) 對柴油機(jī)的供油正時、EGR系統(tǒng)的精確控制。其特點(diǎn)在于;和碳膜式相比據(jù)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,可靠性更好。針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題,提出一種能夠?qū)┯驼龝r實現(xiàn)柔性控制的電 控供油正時機(jī)構(gòu),主要由液壓正時器、正時傳感器、執(zhí)行器、控制器及軟件組成。是一種能夠 準(zhǔn)確探測各工況點(diǎn)供油正時活塞位置實時報告到油泵電子控制器中與設(shè)計值比較、控制器 指令執(zhí)行器及時調(diào)控正時狀態(tài)的供油正時控制機(jī)構(gòu)(參見圖4、圖5)。其特點(diǎn)在于;本發(fā)明對VE分配泵供油正時機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計,采用了電控技 術(shù),在高壓腔或低壓腔安裝了新型正時傳感器。對液壓正時器的正時活塞(4-10)進(jìn)行了重 新設(shè)計。設(shè)計有安裝在高壓腔正時傳感器(4-2),安裝在低壓腔正時傳感器(4-1)。正時傳 感器均采用可編程霍爾元件,閉環(huán)控制。供油正時機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)的設(shè)計。其工作過程描述為;在分配泵體底部裝有提前器活塞(4-10)、擺軸(4-11)、提前 器彈簧(4-12)、銷子(4-13),所邊銷子的上端插裝在位于上方裝有滾輪(4-15)的滾輪座 (4-14)中,下端透過提前器活塞(4-10)垂直插裝在擺軸(4-11)中;所述擺軸垂直插裝 在提前器活塞(4-10)中部;所述提前器活塞水平安置,與分配泵體構(gòu)成移動副,且兩端分 別與泵體內(nèi)形成與泵體內(nèi)高壓腔相通的第一空間(Si)和與泵體低壓腔相通的第二空間 (S2);所述第二空間內(nèi)裝有位于提前器活塞與泵體之間的提前器彈簧(4-12);所述提前器 活塞的一端固定有磁鋼(4-16)(傳感器安裝在高壓腔),所述泵體鄰近磁鋼的位置裝有信 號輸出端,接控制電路的霍爾器件(4-2),其輸出信號為占空比值。在與高壓腔相通的第 一空間(Si)和與低壓腔相通的的第二空間(S2)之間安裝受控于控制電路的正時電磁閥 (參見圖3序號8、圖5序號3),電控供油正時機(jī)構(gòu)可根據(jù)霍爾器件探知提前器活塞的準(zhǔn)確 位置,通過控制正時電磁閥的開啟,調(diào)節(jié)高壓腔和低壓腔之間的壓力差,并由此調(diào)控滾輪座 (4-14)的位置,相應(yīng)改變了滾輪(4-15)與供油端面凸輪的相對位置,達(dá)到使提前器活塞處 于理想位置的柔性控制目的,最終達(dá)到滿足國家相關(guān)汽車尾氣排放的法律法規(guī)的要求。針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題提出一種正時執(zhí)行器部件即正時電磁閥(參 見圖3序號8)。其特點(diǎn)在于;是一種高頻響電磁閥。針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題提出一種專用的控制器及其軟件等。針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題提出一種低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置及控 制系統(tǒng)。其特點(diǎn)在于;是一種專門設(shè)計的回油管部件及其單向閥,該供油裝置結(jié)合控制系 統(tǒng)為一體能夠向火焰預(yù)熱主體提供定壓、定量的燃油,既保證了柴油機(jī)低溫冷啟動的可靠性,又使得冷啟動后柴油預(yù)熱階段的排放得到改善。由圖3可見;回油電磁閥(9)穿過回油管接頭(10)中孔后與泵蓋連接,將專門設(shè)計的低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置(參見圖6)安裝固定在泵蓋上,回油電磁閥的進(jìn)油口與 泵蓋內(nèi)腔相通,正常工作情況下燃油通過回油電磁閥(9)上的徑向節(jié)流小孔、再通過預(yù)熱 供油裝置流向油箱。參見圖6 ;當(dāng)柴油機(jī)處于低溫冷啟動工況時,系統(tǒng)首先給火焰予熱主體通電,對各 汽缸加熱,加熱終了預(yù)熱指示燈閃爍進(jìn)入啟動階段,此刻火焰預(yù)熱供油裝置單向閥(4)處 于閉合狀態(tài),回油口(5)回油量為零,壓力瞬間建立,燃油流向出口(2),出口(2)與火焰預(yù) 熱主體進(jìn)油口連接,隨著控制電磁閥開啟,油泵通過火焰預(yù)熱供油裝置向主體提供定壓、定 量的燃油,完成柴油機(jī)低溫冷啟動,啟動后電磁閥暫不關(guān)閉,油泵繼續(xù)通過火焰預(yù)熱供油裝 置向主體提供定壓、定量的燃油進(jìn)入火焰預(yù)熱階段,直到預(yù)熱程序結(jié)束,電磁閥關(guān)閉,火焰 預(yù)熱主體斷油。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高回油壓力增大單向閥(4)處于開啟狀態(tài),燃油經(jīng)回 油口(5)流向油箱,進(jìn)入正常工作回油狀態(tài)。圖中(1)為進(jìn)油管接頭,(3)為來自噴油器總 成回油的入口。
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明。圖1為現(xiàn)有分配泵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中正時器部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為新型電控VE分配泵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為新型電控VE分配泵正時機(jī)構(gòu)示意圖。圖5為新型電控VE分配泵正時機(jī)構(gòu)油路工作示意圖。圖6為低溫冷啟動火焰預(yù)熱裝置。
具體實施例方式實施例一由圖3可見;新型電控VE分配泵油門位置傳感器(1)垂直安裝在調(diào)速手柄軸(5) 的上方,從其中心伸出的中心軸銑有扁位與連接塊(3)上部矩形槽連結(jié),連接塊(3)下部矩 形槽與調(diào)速手柄軸上部的扁位連結(jié),油門位置傳感器安裝在固定支架(2)上,固定支架安 裝在油泵泵蓋(6)上。油門變化既調(diào)速手柄軸(4)的轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的同時帶動調(diào)速手柄軸(5) 的轉(zhuǎn)動,調(diào)速手柄軸(5)的轉(zhuǎn)動帶動連接塊(3)的轉(zhuǎn)動,連接塊(3)的轉(zhuǎn)動帶動油門位置傳 感器(1)中心軸的轉(zhuǎn)動,霍爾器件可根據(jù)中心軸的轉(zhuǎn)動實測油門變化的準(zhǔn)確位置信號反饋 到電子控制其中與設(shè)計值進(jìn)行比較和控制,從而實現(xiàn)對柴油機(jī)EGR系統(tǒng)、柴油機(jī)供油正時 實時精確控制。其特征在于專門設(shè)計的采用了一種無觸點(diǎn)式的(無磨損)、采用可編程霍爾元件 閉環(huán)控制的傳感器。本發(fā)明可根據(jù)霍爾器件探知油門變化的準(zhǔn)確位置,報告控制器,從而實 現(xiàn)對柴油機(jī)供油正時及EGR系統(tǒng)精確控制。新型電控VE分配泵電控供油正時機(jī)構(gòu)由液壓正時器、傳感器、控制器、執(zhí)行器組 成。由圖4可見;正時器中滾輪座銷(4-13)銷的上端插裝在位于上方裝有滾輪(4-15)的滾輪座(4-14)中,下端透過提前器活塞(4-10)垂直插裝在擺軸(4-11)中;擺軸垂直插裝 在提前器活塞(4-10)中部;提前器活塞水平安置,與分配泵體構(gòu)成移動副,且兩端分別與 泵體內(nèi)形成與泵體高壓腔相通的第一空間(Si)和與泵體低壓腔相通的第二空間(S2);第 二空間內(nèi)裝有位于提前器活塞與泵體之間的提前器彈簧(4-12)。該提前器彈簧(4-12)中 插裝一根內(nèi)端與提前器活塞(4-10)相接觸的芯軸(4-18),該芯軸的外端構(gòu)成提前器活塞 (4-10)的一端,固定有磁鋼(4-17)(傳感器安裝在低壓腔)。泵體鄰近磁鋼的位置裝有信 號輸出端接控制電路的霍爾器件(4-1)。其輸出信號為占空比值。 工作中,當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速增加時,輸油泵能力增大,泵腔壓力隨之升高,空間(Si)壓 力增大,提前器活塞(4-10)克服提前器彈簧(4-12)移動,并通過中部的擺軸(4-11)和插 入擺軸(4-11)中的銷子(4-13)使?jié)L輪座(4-14)繞軸線轉(zhuǎn)動一定角度,而滾輪座(4_14) 繞軸線轉(zhuǎn)動時,安裝在滾輪座(4-14)上的滾輪組件(4-15)同時轉(zhuǎn)動,從而改變了滾輪與端 面凸輪的相對位置,實現(xiàn)了供油正時的適調(diào)。此過程中,正時器活塞(4-10)的位置可以通過霍爾器件傳輸給控制電路。由圖5 可見;高壓腔和低壓腔具有連通油路(2)和(4),(2)為高壓腔油路,(4)為低壓腔油路,油 路中有控制其流量的高頻響正時電磁閥(3)將高低壓腔油路連通或斷開,通過控制正時電 磁閥的開啟,調(diào)節(jié)高壓腔和低壓腔之間的壓力差,提前器活塞(4-10)的相對位置達(dá)到使提 前器活塞處于理想位置的柔性控制目的,滿足國家有關(guān)汽車尾氣排放的法律法規(guī)時要求。 在此過程中,當(dāng)與泵體高壓腔相通的第一空間(Si)的壓力與泵體低壓腔相通的第二空間 (S2)的壓力和正時彈簧力(6)相平衡時,正時活塞不動,從而保持正時的穩(wěn)定。除上述實施例外,本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案,均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種新型電控VE分配泵,主要由油泵的傳動機(jī)構(gòu)、油泵的供油、分配機(jī)構(gòu),油泵的供油控制機(jī)構(gòu)及油門位置傳感器、油泵的供油正時控制機(jī)構(gòu)及正時傳感器、低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置、轉(zhuǎn)速傳感器、控制器及軟件等組成。其特征在于所述新型電控VE分配泵油門位置傳感器1(參見圖3序號1)是一種專用新型傳感器。所述新型電控VE分配泵供油正時機(jī)構(gòu)是一種重新設(shè)計的電控供油正時機(jī)構(gòu)(參見圖5),在高壓腔和低壓腔之間具有連通油路,序號(2)所示為高壓腔油路,序號(4)所示為低壓腔油路,所述油路中裝有可控制高低壓腔壓力差的執(zhí)行器即正時電磁閥(3),所述供油正時機(jī)構(gòu)在正時活塞高壓腔或低壓腔相應(yīng)的端面裝有正時傳感器(參見圖4),(4-1)為安裝在低壓腔的正時傳感器,(4-2)為安裝在高壓腔的正時傳感器。所述新型電控VE分配泵裝有電控低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置。所述新型電控VE分配泵的控制器(ECU)及軟件是一種專用控制器及軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油門位置傳感器是一種專用傳感器,傳感器(1)垂直安裝在 調(diào)速手柄軸(5)的上方,從傳感器中心向下伸出的中心軸的末端銑有扁位與連接塊(3)上 部矩形槽連結(jié),連接塊(3)下部矩形槽與調(diào)速手柄軸(5)上部的扁位連結(jié),油門位置傳感器 安裝在固定支架(2)上,固定支架(2)安裝在油泵泵蓋(6)上。油門手柄(4)變化既調(diào)速 手柄軸(5)的轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的同時帶動油門位置傳感器中心軸的轉(zhuǎn)動?;魻柶骷筛鶕?jù)中心 軸的轉(zhuǎn)動實測油門變化的準(zhǔn)確位置信號反饋到電子控制器中與設(shè)計值進(jìn)行比較和控制,從 而實現(xiàn)對柴油機(jī)EGR系統(tǒng)、柴油機(jī)供油正時適時精確控制。其特征在于一種專門設(shè)計的、采用了無觸點(diǎn)式的(無磨損的)、采用可編程霍爾元件 閉環(huán)控制的傳感器。本發(fā)明可根據(jù)霍爾器件探知油門變化的準(zhǔn)確位置,報告控制器,從而實 現(xiàn)對柴油機(jī)供油正時及EGR系統(tǒng)精確控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控供油正時機(jī)構(gòu)主要由液壓正時器、傳感器、執(zhí)行器、控制 器及軟件組成。其特征在于根據(jù)轉(zhuǎn)速、油門位置對供油正時預(yù)設(shè)置,并對供油正時實現(xiàn)柔性控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正時器(參見圖4)主要由安裝在分配泵體底部的提前器 活塞(4-10)、擺軸(4-11)、提前器彈簧(4-12)、滾輪座銷(4-13)組成;所述滾輪座銷的上 端插裝在位于上方裝有滾輪(4-15)的滾輪座(4-14)中,下端透過提前器活塞垂直插裝在 擺軸(4-11)中;所述擺軸垂直插裝在提前器活塞(4-10)中部;所述提前器活塞水平安置, 與分配泵的泵體構(gòu)成移動副,且兩端分別與泵體內(nèi)形成與泵體高壓腔相通的第一空間(Si) 和與泵體低壓腔相通的第二空間(S2);所述第二空間內(nèi)裝有位于提前器活塞與泵體之間 的提前器彈簧(4-12)。其特征在于所述提前器活塞的第一空間(Si)或第二空間(S2)均可安裝專門設(shè)計的 正時傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正時傳感器水平安裝在油泵正時器活塞相對應(yīng)位置,根據(jù)柴 油機(jī)安裝需求設(shè)計有兩種形式。一種形式為與泵體高壓腔相通的第一空間(Si)的提前器活塞(4-10)的一端固定磁鋼。另一種形式為與泵體低壓腔相通的第二空間(S2)的提前器彈簧(4-12)中插裝一根內(nèi) 端與提前器活塞相接觸的芯軸(4-18),該芯軸的外端固定有磁鋼(4-17)。兩種形式均在泵體鄰近磁鋼的位置裝有信號輸出端,接控制電路的霍爾元器件。 其特征在于;一種形式的提前器活塞(4-10)的一端固定磁鋼。另一種形式的提前器彈 簧(4-12)中插裝一根內(nèi)端與提前器活塞相接觸的中心軸(4-18),該中心軸的外端固定有 磁鋼(4-17)。所述泵體鄰近磁鋼的位置裝有信號輸出端,接控制電路的可編程霍爾元件,閉 環(huán)控制。本發(fā)明可根據(jù)霍爾元器件探知提前器活塞的準(zhǔn)確位置,報告控制器,從而控制正時電 磁閥的開啟,調(diào)節(jié)高壓腔和低壓腔之間的壓力差,在此過程中,當(dāng)與泵體高壓腔相通的第一 空間(Si)的液壓壓力與泵體低壓腔相通的第二空間(S2)的液壓壓力和正時彈簧力(6)相 平衡時,正時活塞不動,從而保持正時的穩(wěn)定。達(dá)到使提前器活塞處于理想位置的柔性控制 目的,滿足國家有關(guān)汽車尾氣排放的法律法規(guī)時要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置是一種專門設(shè)計的回油管總 成及其單向閥(參見圖6),包括其專用控制系統(tǒng)。當(dāng)柴油機(jī)處于低溫冷啟動工況時,系統(tǒng)首 先給火焰預(yù)熱主體通電,對各汽缸加熱,加熱終了預(yù)熱指示燈閃爍即進(jìn)入低溫冷啟動階段, 此刻火焰預(yù)熱供油裝置單向閥(4)處于閉合狀態(tài),回油口(5)回油量為零,壓力瞬間建立, 燃油流向出口(2),出口(2)與火焰預(yù)熱主體進(jìn)油口連接,隨著控制電磁閥開啟,油泵通過 火焰預(yù)熱供油裝置向主體提供定壓、定量的燃油,完成柴油機(jī)低溫冷啟動,啟動后電磁閥暫 不關(guān)閉,油泵繼續(xù)通過火焰預(yù)熱供油裝置向主體提供定壓、定量的燃油進(jìn)入火焰預(yù)熱階段, 直到預(yù)熱程序結(jié)束,電磁閥關(guān)閉,火焰預(yù)熱主體斷油。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高泵腔壓力增大 單向閥(4)處于開啟狀態(tài),燃油經(jīng)回油口(5)流向油箱,進(jìn)入正常工作回油狀態(tài)。圖中1為 進(jìn)油管接頭,(3)為來自噴油器總成回油的入口。其特征在于;該低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置結(jié)合控制系統(tǒng)為一體能夠向火焰預(yù)熱主 體提供定壓、定量的燃油,完成柴油機(jī)低溫冷啟動,啟動后進(jìn)入火焰預(yù)熱階段直到預(yù)熱程序 結(jié)束,隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高進(jìn)入正常工作回油狀態(tài)。冷啟動預(yù)熱供油裝置的使用既保證 了柴油機(jī)低溫冷啟動的可靠性,又使得柴油機(jī)冷車狀態(tài)排放得到改善,并且不影響正常工 作回油狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型電控分配泵,尤其是一種輕型車用柴油機(jī)燃油系統(tǒng)中使用的新型電控VE分配泵。屬于車輛配套件技術(shù)領(lǐng)域。該電控高壓燃油噴射泵,可對油門位置、供油正時精確探測并對供油正時實現(xiàn)精確控制,加裝了低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置。系統(tǒng)包括執(zhí)行器、控制器及軟件。產(chǎn)品與主機(jī)配套后適應(yīng)了國家相關(guān)汽車尾氣排放的法律法規(guī)的要求。其特點(diǎn)在于;a、油門位置傳感器采用可編程霍爾元件,閉環(huán)控制。b、電控供油正時機(jī)構(gòu)。c、正時傳感器采用可編程霍爾元件,閉環(huán)控制。d、正時傳感器根據(jù)柴油機(jī)安裝需求設(shè)計了安裝在高壓端和低壓端兩種形式。e、加裝了低溫冷啟動火焰預(yù)熱供油裝置。f、專用的控制器及軟件。
文檔編號F02D43/00GK101806264SQ20091013122
公開日2010年8月18日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者何彬, 孫曉峰, 張振廷, 肖勇, 黃肅, 龔松青 申請人:南京威孚金寧有限公司