CN101787931B - 一体化柴油机数字电子调速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动机设备系统，公开了一体化柴油机数字电子调速器，包括机壳、控制板、安装在喷油泵主轴上的测速轮、电子油门模块、执行器体、转速传感器，转速传感器和电子油门模块安装在控制板上，电子油门模块通过油门拉线和控制板相连接，转速传感器和执行器体通过导线和控制板相连接，控制板与执行器体安装在机壳上而构成一个整体。此结构使整个电子调速器系统组成一个整体，体积比原机械调速器小，调速器的调速配合佳、调速灵敏度高、惯性小，导致燃油燃烧完全、油耗低、废气排放少，能低成本地全面推广和使用。
Description
技术领域
本发明涉及电动机设备系统，尤其涉及一体化柴油机数字电子调速器。
背景技术
柴油发动机的工作需要靠一个转速调整装置来稳定，称为调速器，目前普遍使用的柴油发动机，其燃油供油量由喷油泵柱塞的位置决定，喷油泵柱塞的位置由喷油泵内的柱塞位置控制齿条来调节，调速器通过转速器与柱塞位置控制齿条间的关联，用“负反馈”的模式来稳定柴油发动机的转速并防止飞车，机械调速器的原理，是靠飞块旋转时所产生的离心力和弹簧力的平衡来调节转速；当弹簧力一定时，转速高则飞快旋转时所产生的离心力大，推动柱塞位置控制齿条使供油量减少，从而降低发动机的转速；转速低则飞块旋转时所产生的离心力小，推动柱塞位置控制齿条使供油量增加，从而提高发动机的转速，达到动态的稳定；加大或减小油门，实际上就是通过改变弹簧变形的尺寸而改变弹簧力，使得柴油发动机在新的转速下达到新的平衡从而改变发动机的转速。但机械调速器仍有缺点，即调速是一次到位且具有惯性，而且这种机械的调速模式需要将弹簧和飞块系统与喷油泵进行精确的调整和配合，如配合不佳时调速灵敏度下降而惯性增加，出现加、减油门时虽然增、减速很快，但燃油燃烧不完全，导致油耗较高、黑烟、废气排放严重；同时在柴油发电机的工作情况下，弹簧力一次设定后不可更改，而负载增加时需要供油量增加，只有增速降低供油量才能增加，所以空载与满负荷时的转速必定会有较大的变化，从而造成发电机输出电压、频率的不稳定。
发明内容
本发明针对现有技术中的机械调速器的调速是一次到位且有惯性，导致配合不佳时调速灵敏度下降而惯性增加、燃油燃烧不完全、油耗高、废气排放严重的问题，提供了一种经济、实用的一体化柴油机数字电子调速器。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一体化柴油机数字电子调速器，包括机壳，还包括控制板、安装在喷油泵主轴上的测速轮、电子油门模块、执行器体、转速传感器，所述转速传感器和电子油门模块安装在控制板上，所述电子油门模块通过油门拉线和控制板相连接，转速传感器和执行器体通过导线和控制板相连接，控制板与执行器体安装在机壳上而构成一个整体。在喷油泵主轴上安装测速轮，转速传感器和电子油门模块安装在控制板上，控制板和执行器安装在调速器机壳上，使整个电子调速器系统组成一个整体，出现体积比原机械调速器小，所以可以直接安装在喷油泵上原机械调速器的位置而无需对喷油泵做任何改变，而油门的控制仅需将原机械调速器的油门拉线直接连接到电子调速器的油门线位置即可，如此能低成本地全面推广和使用、节能降耗、提高柴油机性能。
作为优选，所述执行器体由步进电机、执行器推杆、连接步进电机和执行器推杆的拨叉、推杆导套、复位弹簧及装在执行器推杆一端的连接器组成，复位弹簧装在执行器推杆的另一端。
作为优选，所述执行器体由步进电机、执行器齿条推杆、装在步进电机上的齿轮、推杆导套、复位弹簧及装在执行器齿条推杆一端的连接器组成，复位弹簧装在执行器齿条推杆的另一端。
作为优选，所述执行器体由比例电磁铁、执行器推杆、装在步进电机上的齿轮、推杆导套、复位弹簧及装在执行器推杆一端的连接器组成，复位弹簧装在执行器推杆的另一端。
作为优选，所述连接器包括连接销和连接板。有利于连接。
作为优选，所述控制板安装在盖板内。有利于保护控制板。
作为优选，所述机壳上开有与柴油机上的结构相配套的安装孔。有利于及时安装。
按照本发明的技术方案，整个电子调速器系统组成一个整体，体积比原机械调速器略小，可低成本地全面推广和使用、节能降耗、又可以提高柴油机性能的，具有非常巨大的经济和环保意义；同时调速器的调速配合佳、调速灵敏度高、惯性小，导致燃油燃烧完全、油耗低、废气排放少，另外设计新颖、成本低、安装方便、可直接替代机械调速器而无需对原喷油泵、柴油机进行改造，极易推广应用。
附图说明
图1为本发明一体化柴油机数字电子调速器的实施例1的结构示意图；
图2为本发明一体化柴油机数字电子调速器的实施例2的结构示意图；
图3为本发明一体化柴油机数字电子调速器的实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
一体化柴油机数字电子调速器，如图1所示，包括机壳11，还包括控制板7、安装在喷油泵主轴2上的测速轮4、电子油门模块8、执行器体6、转速传感器5，所述转速传感器5和电子油门模块8安装在控制板7上，所述电子油门模块8通过油门拉线10和控制板7相连接，转速传感器5和执行器体6通过导线和控制板7相连接，控制板7与执行器体6安装在机壳11上而构成一个整体。所述执行器体6由步进电机61、执行器推杆62、连接步进电机61和执行器推杆62的拨叉64、推杆导套65、复位弹簧66及装在执行器推杆62一端的连接器63组成，复位弹簧66装在执行器推杆62的另一端，所述控制板7安装在盖板9内。
工作时，电子油门模块8在油门拉线10的控制下向ECU控制板7发出驾驶员所需要的转速指令，ECU控制板7通过转速传感器5和安装在油泵主轴2上的测速轮4得到发动机1的转速信号，根据转速指令(或设定的额定转速)以及当前的发动机1的转速计算出装置在执行器体6的推杆前端的柱塞位置控制齿条需要移动的位置，再通过步进电机61运作，带动拨叉64运作，从而带动推进器推杆62推动，从而推动柱塞位置控制齿条，再调节燃油泵输出的供油量控制发动机达到要求的转速，当柴油机的工作环境如负载以及气温、湿度等发生变化时，即使供油量不变，其转速也将发生变化。ECU控制板7经由转速传感器5读取到变化了的转速信号，经计算、预测转速的变化趋势，驱动执行器推动喷油泵柱塞位置控制齿条增减喷油量的大小，然后检测转速调整的效果，并根据转速调整后的转速变化趋势进一步调整喷油量的大小，从而快速准确地把发动机控制在设定的转速。
实施例2
一体化柴油机数字电子调速器，如图1所示，包括机壳11，还包括控制板7、安装在喷油泵主轴2上的测速轮4、电子油门模块8、执行器体6、转速传感器5，所述转速传感器5和电子油门模块8安装在控制板7上，所述电子油门模块8通过油门拉线10和控制板7相连接，转速传感器5和执行器体6通过导线和控制板7相连接，控制板7与执行器体6安装在机壳11上而构成一个整体。所述执行器体6由步进电机61、执行器齿条推杆621、装在步进电机61上的齿轮68、推杆导套65、复位弹簧66及装在执行器齿条推杆621一端的连接器63组成，复位弹簧66装在执行器齿条推杆621的另一端。
工作时，电子油门模块8在油门拉线10的控制下向ECU控制板7发出驾驶员所需要的转速指令，ECU控制板7通过转速传感器5和安装在油泵主轴2上的测速轮4得到发动机1的转速信号，根据转速指令(或设定的额定转速)以及当前的发动机1的转速计算出装置在执行器体6的推杆前端的柱塞位置控制齿条需要移动的位置，再通过步进电机61运作，带动齿轮68运作，从而带动推进器齿条推杆62运作，从而推动柱塞位置控制齿条，再调节燃油泵输出的供油量控制发动机达到要求的转速，当柴油机的工作环境如负载以及气温、湿度等发生变化时，即使供油量不变，其转速也将发生变化。ECU控制板7经由转速传感器5读取到变化了的转速信号，经计算、预测转速的变化趋势，驱动执行器推动喷油泵柱塞位置控制齿条增减喷油量的大小，然后检测转速调整的效果，并根据转速调整后的转速变化趋势进一步调整喷油量的大小，从而快速准确地把发动机控制在设定的转速。
实施例3
一体化柴油机数字电子调速器，如图1所示，包括机壳11，还包括控制板7、安装在喷油泵主轴2上的测速轮4、电子油门模块8、执行器体6、转速传感器5，所述转速传感器5和电子油门模块8安装在控制板7上，所述电子油门模块8通过油门拉线10和控制板7相连接，转速传感器5和执行器体6通过导线和控制板7相连接，控制板7与执行器体6安装在机壳11上而构成一个整体。所述执行器体6由比例电磁铁67、执行器推杆62、推杆导套65、复位弹簧66及装在执行器推杆62一端的连接器63组成，复位弹簧66装在执行器推杆62的另一端。所述连接器63包括连接销和连接板。所述控制板7安装在盖板9内。所述机壳11上开有与发动机1上的安装杆相配套的安装孔。执行器推杆62安装在比例电磁铁67线圈的中间。
工作时，电子油门模块8在油门拉线10的控制下向ECU控制板7发出驾驶员所需要的转速指令，ECU控制板7通过转速传感器5和安装在油泵主轴2上的测速轮4得到发动机1的转速信号，根据转速指令(或设定的额定转速)以及当前的发动机1的转速计算出装置在执行器体6的推杆前端的柱塞位置控制齿条需要移动的位置，再通过比例电磁铁67运作，从而带动推进器推杆62运作，推动柱塞位置控制齿条，再调节燃油泵输出的供油量控制发动机达到要求的转速，当柴油机的工作环境如负载以及气温、湿度等发生变化时，即使供油量不变，其转速也将发生变化。ECU控制板7经由转速传感器5读取到变化了的转速信号，经计算、预测转速的变化趋势，驱动执行器推动喷油泵柱塞位置控制齿条增减喷油量的大小，然后检测转速调整的效果，并根据转速调整后的转速变化趋势进一步调整喷油量的大小，从而快速准确地把发动机控制在设定的转速。
另外，本专利一体化柴油机数字电子调速器在原喷油泵主轴上安装飞块机构的位置安装测速轮，转速传感器和电子油门模块安装在ECU微电脑控制板上，ECU控制板和执行器安装在调速器机壳上，整个电子调速器系统组成一个整体，有与原机械调速器完全一致的安装孔，可以直接安装在喷油泵上原机械调速器的位置而无需对喷油泵做任何改变，油门的控制仅需将原机械调速器的油门拉线直接连接到电子调速器的油门线位置即可，如此能低成本地全面推广和使用、节能降耗、又可以提高柴油机性能的，具有非常巨大的经济和环保意义。
本发明的执行机构直接驱动喷油泵的喷油量调节机构，所需驱动力很小，在调速精度和减排效果近似的情况下，驱动电流比已有的电子调速器大大降低，平均仅为0.5A，是现有执行机构驱动电流的十分之一；成本仅数百元，大大低于现有电子调速器的数千元，加上被取代的原机械调速器还可以抵消掉一些成本费用，所以无论是新机安装还是旧机改造都具有良好的适用性和经济性。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (7)
1.一体化柴油机数字电子调速器，包括机壳(11)，其特征在于：还包括控制板(7)、安装在喷油泵主轴(2)上的测速轮(4)、电子油门模块(8)、执行器体(6)、转速传感器(5)，所述转速传感器(5)和电子油门模块(8)安装在控制板(7)上，所述电子油门模块(8)通过油门拉线(10)和控制板(7)相连接，转速传感器(5)和执行器体(6)通过导线和控制板(7)相连接，控制板(7)与执行器体(6)安装在机壳(11)上而构成一个整体。
2.根据权利要求1所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述执行器体(6)由步进电机(61)、执行器推杆(62)、连接步进电机(61)和执行器推杆(62)的拨叉(64)、推杆导套(65)、复位弹簧(66)及装在执行器推杆(62)一端的连接器(63)组成，复位弹簧(66)装在执行器推杆(62)的另一端。
3.根据权利要求1所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述执行器体(6)由步进电机(61)、执行器齿条推杆(621)、装在步进电机(61)上的齿轮(68)、推杆导套(65)、复位弹簧(66)及装在执行器齿条推杆(621)一端的连接器(63)组成，复位弹簧(66)装在执行器齿条推杆(621)的另一端。
4.根据权利要求1所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述执行器体(6)由比例电磁铁(67)、执行器推杆(62)、推杆导套(65)、复位弹簧(66)及装在执行器推杆(62)一端的连接器(63)组成，复位弹簧(66)装在执行器推杆(62)的另一端。
5.根据权利要求2所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述连接器(63)包括连接销和连接板。
6.根据权利要求1-5任一个所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述控制板(7)安装在盖板(9)内。
7.根据权利要求1-5任一个所述的一体化柴油机数字电子调速器，其特征在于：所述机壳(11)上开有与柴油机上的安装杆相配套的安装孔。
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