本发明涉及一种高灵敏的柴油机喷油提前角传感器。
背景技术：
喷油提前角是柴油机工作过程中最重要的参数之一。它对柴油机的功率、效率、排放等都有很大的影响。现有的测量柴油机喷油提前角的方法包括：基于检测供油压力变化的方法、基于检测供油管脉动的方法和基于检测喷油器针阀运动的方法等。基于检测供油压力变化的方法和检测供油管脉动的方法在实际应用中因工况不同，结构比较简单安装容易，但精度不高。基于检测喷油器针阀运动的方法是通过检测针阀的位移、速度或加速度来工作的，由于按照喷油提前角的定义来实现的，容易获得比较高的精度，现主要用于柴油机的实验室台架试验。但是这类传感器对输出信号进行处理时需设定阈值来判定针阀的开启时刻。当阈值设定值比较低时，系统容易出现误判，不能可靠工作；当阈值设置值过高时会使传感器检测到针阀开启时刻延时，降低针阀开启相位的检测准确度，甚至不能检测到针阀的开启动作。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明提出了一种高灵敏的柴油机喷油提前角传感器。它可以高灵敏地检测到针阀开启的瞬间，而且传感器的输出信号大、噪声小、信号稳定。
为达到上述目的，本发明构思如下：
本传感器基于变隙式电磁传感器原理，这种电磁传感器的磁路磁阻主要分布在衔铁与铁芯之间的气隙区域，而气隙部分的磁阻和气隙长度δ成正比；当气隙在“有”和“无”之间变化，电磁线圈的电感量出现突变，在直流励磁条件下，感应出一个很大的电动势脉冲。基于这一原理，本传感器将针阀通过弹簧等和衔铁连接，针阀开启前衔铁与铁芯之间的气隙δ设计得极小，远小于针阀的行程。当针阀开启时，针阀驱动衔铁向铁心方向运动，当气隙δ消除后，衔铁不再继续移动，但针阀仍可以继续移动，完成开阀动作。由于气隙极小，在针阀启动的瞬间就完成了气隙的消除，磁路磁阻瞬间由最大变为最小，直到针阀关闭的瞬间，气隙恢复到初始距离，磁路磁阻由最小变回最大。如果采用直流励磁，在针阀开启和关闭的瞬间感应线圈就可以感应出一正一负的两个感生电动势脉冲。根据脉冲信号就能得到针阀开启的确切时刻。
根据上述构思，本发明采用如下技术方案：
一种高灵敏的柴油机喷油提前角传感器，包括壳体、永磁体、铁芯、线圈骨架、感应线圈、针阀连接杆、衔铁、弹簧，所述永磁体与铁芯串联一起安装在壳体内部一侧圆形中心位置，永磁体的极化方向沿着壳体和铁芯的轴线方向；所述铁芯穿过线圈骨架，所述感应线圈绕在线圈骨架上，感应铁芯的磁通变化；所述铁芯与衔铁形成空气间隙δ，衔铁与壳体通过间隙配合连接，所述针阀连接杆与弹簧、衔铁形成组件，针阀连接杆动作时先驱动衔铁将空气间隙δ消除后针阀连接杆压缩弹簧继续移动直至完成开阀动作；所述永磁体、铁芯、衔铁和壳体构成闭合磁路。
所述永磁体替换为环形永磁体，壳体分为左壳体和右壳体，环形永磁体与左壳体和右壳体串联一起形成壳体外圈，环形永磁体位于左右壳体之间，其极化方向为平行于壳体轴线方向；还包括调节螺栓，所述调节螺栓固定在左壳体的轴线上，所述铁芯与调节螺栓固定连接，调节螺栓用于调节铁芯在壳体中的轴向位置，从而调节铁芯与衔铁的初始空气间隙δ，实现传感器的灵敏度调节。
所述永磁体替换为直流励磁线圈，所述直流励磁线圈绕在线圈骨架上，所述感应线圈绕在直流励磁线圈上，中间隔离；还包括调节螺栓，所述调节螺栓固定在壳体的轴线上，所述铁芯与调节螺栓固定连接，调节螺栓用于调节铁芯在壳体中的轴向位置，从而调节铁芯与衔铁的初始空气间隙δ，实现传感器的灵敏度调节。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明传感器可以高灵敏地捕捉到针阀开启的瞬间，传感器的输出信号大、噪声小，传感器的输出信号稳定，本传感器可利用设置在传感器左侧的调节螺母调节铁芯与衔铁之间的空气间隙δ的大小，从而实现对传感器灵敏度的调节。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构剖面图。
图2是本发明实施例二的结构剖面图。
图3是本发明实施例三的结构剖面图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图评述如下。
实施例一：
如图1所示，一种高灵敏的柴油机喷油提前角传感器，包括壳体1、永磁体2、铁芯3、线圈骨架4、感应线圈5、针阀连接杆6、衔铁7、弹簧8，所述永磁体2与铁芯3串联一起安装在壳体1内部一侧圆形中心位置，永磁体2的极化方向沿着壳体1和铁芯3的轴线方向；所述铁芯3穿过线圈骨架4，所述感应线圈5绕在线圈骨架4上，感应铁芯3的磁通变化；所述铁芯3与衔铁7形成空气间隙δ，衔铁7与壳体1通过间隙配合连接，衔铁7与壳体1的配合间隙较小，可以沿着轴线移动。所述永磁体2、铁芯3、衔铁7和壳体1构成闭合磁路。
在针阀闭合时，铁芯3与衔铁7存在空气间隙δ，针阀连接杆6动作时先驱动衔铁7将空气间隙δ消除后，衔铁7不再继续移动，但针阀连接杆6压缩弹簧8继续移动直至完成开阀动作。在针阀关闭时，针阀连接杆6向着远离铁芯3的方向移动，而后带动衔铁7一起移动，空气间隙δ恢复。
实施例二：
本实施例相对于实施例一，如图2所示，本实施例将永磁体2替换为环形永磁体，壳体1分为左壳体1a和右壳体1b，环形永磁体与左壳体1a和右壳体1b串联一起形成壳体外圈，环形永磁体位于左右壳体之间，其极化方向为平行于壳体1轴线方向；还包括调节螺栓9，所述调节螺栓9固定在左壳体1a的轴线上，所述铁芯3与调节螺栓9固定连接，调节螺栓9用于调节铁芯3在壳体1中的轴向位置，从而调节铁芯3与衔铁7的初始空气间隙δ，实现传感器的灵敏度调节。本实施例的优点在于可以使传感器的结构更加紧凑，环形永磁体励磁强度大，可以输出大的信号。
实施例三：
本实施例相对于实施例一，如图3所示，本实施例将永磁体2替换为直流励磁线圈，所述直流励磁线圈绕在线圈骨架4上，所述感应线圈5绕在直流励磁线圈上，中间隔离；还包括调节螺栓9，所述调节螺栓9固定在壳体1的轴线上，所述铁芯3与调节螺栓9固定连接，调节螺栓9用于调节铁芯3在壳体1中的轴向位置，从而调节铁芯3与衔铁7的初始空气间隙δ，实现传感器的灵敏度调节。本实施例的优点在于通过改变直流励磁线圈的电流大小可以得到磁路合适的磁场强度。