專利名稱：柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的超高壓燃油供應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，電控高壓共軌技術(shù)是目前柴油機(jī)先進(jìn)電控技術(shù)之一。所述的高壓共軌系統(tǒng)主要由電控高壓柱塞泵、共軌管、電控噴油器及連通泵、共軌管及噴油器的高壓油管組成。其共軌管高壓的產(chǎn)生及調(diào)節(jié)過程是通過電子控制高壓柱塞泵進(jìn)油口處壓力控制閥(PCV閥)的關(guān)閉提前時(shí)刻來動(dòng)態(tài)地調(diào)整柱塞的有效壓油行程，從而控制高壓泵對(duì)共軌管的供油量實(shí)現(xiàn)的。所述的共軌管上裝有壓力傳感器，可以在調(diào)整共軌壓力的過程中將軌壓反饋給電控單元(ECU)，所述的電控單元(ECU)通過邏輯分析，發(fā)出對(duì)壓力控制閥(PCV閥)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)共軌壓力的閉環(huán)反饋控制。
由于電控高壓共軌技術(shù)具有共軌壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無關(guān)、共軌壓力值和噴油器噴油定時(shí)、噴油量可以動(dòng)態(tài)靈活地調(diào)整、以及較高的燃油噴射壓力等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)引起柴油機(jī)行業(yè)的密切關(guān)注，致使國內(nèi)的許多廠家開始了將共軌技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的工作。從柴油機(jī)本身的工作過程來講，高燃油噴射壓力不僅能夠縮短噴射油束在氣缸內(nèi)的貫穿距離，有效減少因貫穿距離過長而引起的撞壁燃油量，而且能夠加快液態(tài)噴射油束的破碎與蒸發(fā)，促進(jìn)燃油與空氣的混合。所以，這些因素的改善能夠大大優(yōu)化柴油機(jī)的燃燒過程，大幅度降低柴油機(jī)的NOX和炭煙排放，提高其經(jīng)濟(jì)性。
正是由于高燃油噴射壓力具有上述優(yōu)點(diǎn)，使國際上高壓共軌技術(shù)正朝著噴射壓力大于2000bar的超高壓方向發(fā)展。目前國外的高壓共軌系統(tǒng)噴射壓力已經(jīng)能夠達(dá)到1600bar，極個(gè)別的能夠達(dá)到1850bar，但要實(shí)現(xiàn)超過2000bar的超高壓力，存在很大困難。
首先，高壓共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其共軌管、噴油器及高壓油管一直工作在高壓環(huán)境下，所述的高壓環(huán)境要求這些零部件必須具有很好的材料力學(xué)性能和很高的加工精度，尤其是這些零部件的連接部位，如果在工作過程中存在細(xì)微的缺陷就會(huì)引起泄露，這也就連帶地要求這些零部件的加工設(shè)備也必須具有非常高的加工精度。
其次，要使共軌壓力達(dá)到超過2000bar以上的超高壓力，又對(duì)高壓柱塞泵的泵油能力提出了更高要求。我們知道，高壓柱塞泵中的出油單向閥有一個(gè)開啟壓力，只有當(dāng)高壓柱塞泵柱塞腔的壓力大于該開啟壓力時(shí)，高壓柱塞泵才能向共軌管供油，這意味著當(dāng)共軌管壓力為2000bar時(shí)，高壓柱塞泵柱塞腔的壓力比2000bar還要高，這對(duì)柱塞及柱塞套偶件的加工精度及材料力學(xué)性能同樣提出了更高的要求。然而，由于國內(nèi)用于柱塞及柱塞套的材料及加工設(shè)備的限制，即使研發(fā)出成熟的超高壓共軌技術(shù)，也難以將該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。因此，現(xiàn)實(shí)的需要是采取其它的方法實(shí)現(xiàn)超高壓技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計(jì)思想不同于現(xiàn)有技術(shù)的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，使燃油供應(yīng)系統(tǒng)的燃油噴射壓力可在中壓基礎(chǔ)上達(dá)到2000bar以上的超高壓力而且能夠靈活調(diào)整，解決現(xiàn)有超高壓技術(shù)中的零部件質(zhì)量受材料性質(zhì)和加工精度限制的問題，以利于超高壓共軌技術(shù)在我國的推廣與實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，包括由低壓油泵、電控中壓柱塞泵、蓄壓器、溢流閥、壓力傳感器及電控單元構(gòu)成的壓力閉環(huán)反饋控制回路和由第一單向閥、第一兩位兩通電磁閥、增壓器以及噴油器構(gòu)成的超高壓燃油噴射回路；所述壓力閉環(huán)反饋控制回路中的電控中壓柱塞泵，由柱塞偶件以及分別通過油路連接所述柱塞偶件柱塞腔的第二兩位兩通電磁閥和第二單向閥構(gòu)成，所述柱塞偶件中的柱塞通過滾輪連接凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述低壓油泵的出油口連接所述第二兩位兩通電磁閥的進(jìn)油口，所述蓄壓器的進(jìn)油口連接所述第二單向電磁閥的出油口，所述的蓄壓器上設(shè)置有壓力傳感器和溢流閥，所述的壓力傳感器連接所述的電控單元；所述超高壓燃油噴射回路中的增壓器設(shè)置有互不相通的活塞小室和活塞大室，所述的活塞小室通過中壓油管連接所述的蓄壓器，并通過超高壓油管實(shí)現(xiàn)超高壓噴射壓力的輸出，所述的活塞大室通過所述的第一兩位兩通電磁閥分別連接所述蓄壓器的出油口以及油箱。
所述電控中壓柱塞泵設(shè)置有1～6個(gè)柱塞偶件；所述柱塞偶件的排列方式為直列式或星型式；所述凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的凸輪軸上設(shè)置有1～6個(gè)凸輪，且每個(gè)凸輪上設(shè)置有1～3個(gè)桃；所述的低壓油泵為齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵及葉片泵中的任一種；所述的噴油器為電子式或機(jī)械式。
本發(fā)明的有益效果是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、簡單，控制調(diào)整靈活、方便，可在中壓基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)超高壓燃油噴射壓力，對(duì)柱塞偶件的加工精度及材料性能沒有太高要求，可延長元件的使用壽命，易于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。


附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
附圖示出了本發(fā)明柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)的原理圖。由圖可見，該系統(tǒng)包含由低壓油泵16、電控中壓柱塞泵15、電控單元4以及蓄壓器9、溢流閥8和壓力傳感器10構(gòu)成的壓力閉環(huán)反饋控制回路5和由第一單向閥3、第一兩位兩通電磁閥6、增壓器7以及超高壓油管2和噴油器1構(gòu)成的超高壓燃油噴射回路17；所述壓力閉環(huán)反饋控制回路5中的電控中壓柱塞泵15，由柱塞偶件11以及分別通過油路連接所述柱塞偶件11柱塞腔的第二兩位兩通電磁閥14和第二單向閥12構(gòu)成，所述柱塞偶件11的柱塞通過滾輪連接凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，并由所述的凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)，所述低壓油泵16的出油口連接所述第二兩位兩通電磁閥14的進(jìn)油口，所述蓄壓器9的進(jìn)油口連接所述第二單向閥12的出油口，所述蓄壓器9的出油口分別連接所述的第一兩位兩通電磁閥6和所述的第一單向閥3，所述的蓄壓器9上設(shè)置有壓力傳感器10和溢流閥8，所述的壓力傳感器10連接所述的電控單元4；在所述的超高壓燃油噴射回路17中，所述的第一兩位兩通電磁閥6和第一單向閥3分別連接所述增壓器7的活塞大室和活塞小室，所述增壓器7的活塞小室通過中壓油管連接所述的第一單向閥3，并通過超高壓油管2實(shí)現(xiàn)超高壓燃油噴射壓力的輸出，所述增壓器的壓力的放大通過其活塞的位移予以實(shí)現(xiàn)。
所述電控中壓柱塞泵14中可根據(jù)需要設(shè)置1～6柱塞偶件11，所述柱塞偶件11的排列方式有兩種一種是多個(gè)柱塞偶件11在豎直方向并列分布于所述凸論驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13凸輪軸上方的直列式，一種是多個(gè)柱塞偶件11以凸輪軸為圓心并以等角度分布方式呈發(fā)散狀分布在一個(gè)平面內(nèi)的星型式。
所述凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13的凸輪軸上設(shè)置的凸輪個(gè)數(shù)和每個(gè)凸輪上的桃數(shù)以實(shí)際需要的燃油超高壓噴射壓力范圍及超高壓噴射次數(shù)為設(shè)置原則。一般原則是在凸輪軸上設(shè)置1～6凸輪，且在每個(gè)凸輪上布置1～3個(gè)桃，其總桃數(shù)的設(shè)置應(yīng)該與超高壓噴射的次數(shù)相等，假如在一個(gè)凸輪上設(shè)置多個(gè)桃，則每個(gè)桃的分布相位要合理分配。例如，對(duì)于需要4次超高壓噴射的柴油機(jī)，所述凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13的凸輪軸上可設(shè)置2個(gè)凸輪，并在每個(gè)凸輪上設(shè)置2個(gè)桃，每個(gè)桃占有的相位角度為180度。這種設(shè)置方式可以讓每個(gè)桃對(duì)應(yīng)的電控中壓柱塞泵15通過第二單向閥12向所述蓄壓器9供油的過程與所述蓄壓器9通過第一單向閥2向活塞小室供油的過程對(duì)應(yīng)起來，使蓄壓器9中的燃油量在工作過程中能夠出入平衡，從而達(dá)到有效降低蓄壓器9壓力波動(dòng)的目的。
為了方便系統(tǒng)設(shè)置，所述的低壓油泵16可選擇齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵及葉片泵中的任一種。
為了滿足不同要求，所述的噴油器1可選擇電子控制式或機(jī)械式噴油器。本實(shí)施例采用的是電子控制式，故添加了圖中所示的噴油器控制回路18。如果采用機(jī)械式噴油器，則可以簡化系統(tǒng)油路，取消所述的噴油器控制回路18。
在系統(tǒng)不工作的時(shí)候，所述壓力閉環(huán)反饋控制回路5中的第二兩位兩通電磁閥14與柱塞偶件11的柱塞腔保持油路常開狀態(tài)，其柱塞在凸輪機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)柱塞下行時(shí)，所述低壓油泵16輸送的燃油被吸入柱塞偶件11的柱塞腔，當(dāng)柱塞上行時(shí)，吸入的燃油又經(jīng)第二單向電磁閥14被壓回低壓油路，此時(shí)，所述超高壓燃油噴射回路17中第一兩位兩通電磁閥6通向油箱的油路打開，并同時(shí)關(guān)閉通向所述增壓器7活塞大室的油路。
在系統(tǒng)工作的時(shí)候，當(dāng)所述柱塞偶件11中的柱塞在上行過程中的某個(gè)時(shí)刻，第二兩位兩通電磁閥14在所述電控單元4的控制下將通向柱塞偶件11柱塞腔的油路關(guān)閉，并將通向油箱的油路打開，柱塞開始?jí)河?，從而使柱塞腔?nèi)的壓力迅速升高。當(dāng)壓力超過第二單向閥12的開啟壓力后，所述的第二單向閥12打開，使柱塞腔內(nèi)的中壓油進(jìn)入蓄壓器9，然后由設(shè)置在所述蓄壓器9上的壓力傳感器10將壓力的變化情況傳輸給所述的電控單元4，從而控制、調(diào)整進(jìn)入蓄壓器9內(nèi)的燃油量。當(dāng)蓄壓器9的壓力超過其額定工作壓力時(shí)，所述的溢流閥8會(huì)自動(dòng)打開，將蓄壓器9內(nèi)的燃油送回油箱，起到對(duì)蓄壓器9的保護(hù)作用。當(dāng)蓄壓器9內(nèi)的壓力被調(diào)整到所需要的增壓壓力值后，所述的第一兩位兩通電磁閥6通過電控單元4的控制動(dòng)作，切斷通向油箱的油路，并接通通向增壓器7活塞大室的油路，使中壓油進(jìn)入活塞大室并推動(dòng)所述增壓器7中的活塞上行，壓縮充滿活塞小室的中壓燃油(壓力值等于蓄壓器9內(nèi)的壓力值)，使其經(jīng)過所述增壓器7增壓后通過超高壓油管1進(jìn)行超高壓燃油噴射壓力輸出，該輸出的壓力值等于所述蓄壓器9的壓力值與所述增壓器7增壓比的乘積。因此，如果將所述蓄壓器9的壓力調(diào)整為500～600bar的中等壓力值，只需要將所述增壓器7的增壓比設(shè)置為3.4～4就可以很輕易的將燃油的噴射壓力提高到2000bar以上的超高壓。當(dāng)超高壓噴射結(jié)束后，所述第一兩位兩通電磁閥6在電控單元4的控制下，重新打開所述增壓器7活塞大室通向油箱的油路，并切斷其與所述蓄壓器9的油路。這樣活塞大室的中壓油會(huì)迅速流回油箱，同時(shí)活塞大室中的壓力也相應(yīng)的迅速下降，并使其活塞小室中壓力隨所述增壓器7中的活塞下移而下降，繼而所述第一單向閥3在蓄壓器9中壓油的作用下打開，使所述的蓄壓器9通過第一單向閥3向所述增壓器7的活塞小室供油，同時(shí)將其活塞壓到下止點(diǎn)，為下一次增壓器7的超高壓燃油輸出工作做好準(zhǔn)備。
本發(fā)明的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，通過電控單元4適時(shí)調(diào)整所述電控柱塞泵15中第二兩位兩通電磁閥14的關(guān)閉提前時(shí)刻，可靈活控制所述電控中壓柱塞泵15向蓄壓器9提供的油量，從而可靈活調(diào)整所述蓄壓器9的待增壓壓力。需要指出的是所述第二兩位兩通電磁閥14的關(guān)閉提前時(shí)刻由所需增壓的蓄壓器9的目標(biāo)壓力值和實(shí)際壓力值確定，其范圍在所述柱塞偶件11的柱塞從下止點(diǎn)到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13中凸輪軸的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)。由于系統(tǒng)的超高壓輸出壓力是由所述蓄壓器9的壓力通過所述增壓器7的放大作用得到的，故系統(tǒng)的超高壓工作壓力能夠靈活調(diào)整，另外，通過調(diào)整所述電控中壓柱塞泵15中驅(qū)動(dòng)凸輪的個(gè)數(shù)及凸輪上數(shù)桃的分布相位，還可以對(duì)所述蓄壓器9的壓力穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，為解決現(xiàn)有技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)超過2000bar的超高壓力以及零部件的材料性能和加工精度難以達(dá)到超高壓要求的問題，提供了一種與現(xiàn)有技術(shù)不同的技術(shù)方案，與現(xiàn)有的電控高壓共軌技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)與顯著的進(jìn)步。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.技術(shù)構(gòu)思巧妙，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)低成本制造；2.由于對(duì)蓄壓器內(nèi)的壓力要求不高(只需10～60MPa)，中壓柱塞泵所需的驅(qū)動(dòng)功率小，故系統(tǒng)的功耗?。?.由于該裝置只在柴油機(jī)超高壓噴射時(shí)才在超高壓下工作，因此解決了長期處于超高壓工作環(huán)境下所帶來的零部件磨損、泄露等問題，延長了元件以及系統(tǒng)的使用壽命；4.由于中壓柱塞泵和增壓器選定后，可通過控制中壓柱塞泵中兩位兩通電磁閥的關(guān)閉提前時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)的超高輸出壓力值進(jìn)行靈活調(diào)整，所以，滿足了柴油機(jī)在不同工況下所需的不同超高壓噴射壓力的要求；5.系統(tǒng)控制簡單方便，只需要對(duì)兩個(gè)兩位兩通電磁閥進(jìn)行時(shí)序控制就可使系統(tǒng)滿足柴油機(jī)不同的超高壓噴射壓力、噴射油量及噴射定時(shí)等要求；6.通過對(duì)凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的凸輪個(gè)數(shù)及所述凸輪上數(shù)個(gè)桃的相位設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，可大大減小蓄壓器壓力的波動(dòng)，使其具有很好的增壓穩(wěn)定性。
以上參照附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行了示意性描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，其實(shí)，為了達(dá)到同樣目的，本發(fā)明的超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)還可以采用其它的構(gòu)成方式。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受本發(fā)明技術(shù)啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，對(duì)其進(jìn)行任何顯而易見的修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，包括超高壓燃油噴射回路和壓力閉環(huán)反饋控制回路，其特征是，所述的超高壓燃油噴射回路由第一單向閥、第一兩位兩通電磁閥、增壓器以及噴油器構(gòu)成；所述的壓力閉環(huán)反饋控制回路由低壓油泵，電控中壓柱塞泵、蓄壓器、溢流閥、壓力傳感器及電控單元構(gòu)成；所述壓力閉環(huán)反饋控制回路中的電控中壓柱塞泵，由柱塞偶件以及分別通過油路連接所述柱塞偶件柱塞腔的第二兩位兩通電磁閥和第二單向閥構(gòu)成，所述柱塞偶件中的柱塞通過滾輪連接凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述低壓油泵的出油口連接所述第二兩位兩通電磁閥的進(jìn)油口，所述蓄壓器的進(jìn)油口連接所述第二單向電磁閥的出油口，所述的蓄壓器上設(shè)置有壓力傳感器和溢流閥，所述的壓力傳感器連接所述的電控單元；所述超高壓燃油噴射回路中的增壓器設(shè)置有互不相通的活塞小室和活塞大室，所述的活塞小室通過中壓油管連接所述的蓄壓器，并通過超高壓油管實(shí)現(xiàn)超高壓噴射壓力的輸出，所述的活塞大室通過所述的第一兩位兩通電磁閥分別連接所述蓄壓器的出油口以及油箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，其特征是，所述電控中壓柱塞泵設(shè)置有1～6個(gè)柱塞偶件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，其特征是，所述柱塞偶件的排列方式為直列式或星型式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，其特征是，所述凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的凸輪軸上設(shè)置有1～6個(gè)凸輪，且每個(gè)凸輪上設(shè)置有1～3個(gè)桃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，其特征是，所述的低壓油泵為齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵及葉片泵中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)，其特征是，所述的噴油器為電子式或機(jī)械式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油機(jī)可調(diào)整超高壓燃油噴射壓力發(fā)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)由超高壓燃油噴射回路和壓力閉環(huán)反饋控制回路構(gòu)成，所述的超高壓燃油噴射回路包括第一單向閥、第一兩位兩通電磁閥、增壓器以及噴油器，所述的壓力閉環(huán)反饋控制回路中包括低壓油泵、電控中壓柱塞泵、蓄壓器、溢流閥、壓力傳感器及電控單元，其中的電控中壓柱塞泵由柱塞偶件以及分別通過油路連接所述柱塞偶件柱塞腔的第二兩位兩通電磁閥和第二單向閥構(gòu)成，所述柱塞偶件中的柱塞通過滾輪連接凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制調(diào)整方便，可在中壓基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)超高壓燃油噴射壓力，對(duì)柱塞偶件的加工精度及材料性能沒有太高要求，易于實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號(hào)F02M51/06GK1873211SQ200610014319
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者蘇萬華, 劉斌, 裴毅強(qiáng) 申請(qǐng)人:天津大學(xué)