專利名稱：可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及汽車發(fā)動機，尤其涉及柴油機的超高壓燃油噴射裝置。
技術(shù)背景目前，電控高壓共軌技術(shù)已成為柴油機先進電控技術(shù)之一。該技術(shù)方案的構(gòu)成包括電控高壓柱塞泵、共軌管、電控噴油器、連通泵、以及連通共軌管及噴油器的高壓油管。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油口處壓力控制閥(PCV閥)的關閉提前時刻來動態(tài)地調(diào)整柱塞的有效壓油行程，從而控制高壓泵對共軌管的供油量實現(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)出對壓力控制閥(PCV閥)的控制指令，實現(xiàn)對共軌壓力的閉環(huán)反饋控制。
從柴油機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)化柴油機的燃燒過程，大幅度降低柴油機的NOx和炭煙排放，提高其經(jīng)濟性。
上述高燃油噴射壓力的優(yōu)點，促使國際上的高壓共軌技術(shù)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)能夠達到1600bar，極個別的能夠達到1850bar，但要實現(xiàn)超過2000bar的超高壓力，存在很大困難。原因在于其一是高壓共軌系統(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，這就要求這些零部件必須具有很好的材料力學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微的缺陷就會引起泄露，所以，對于加工這些零部件的設備也要求必須具有非常高的加工精度；其二，要使共軌壓力達到超過2000bar以上的超高壓力，對高壓柱塞泵的泵油能力也提出了更高要求。如果要使高壓柱塞泵中的出油單向閥開啟，只有當高壓柱塞泵柱塞腔的壓力大于該單向閥的開啟壓力時才可實現(xiàn)，也只有打開該單向閥，所述高壓柱塞泵才能向共軌管供油，也就是說，當共軌管壓力為2000bar時，高壓柱塞泵柱塞腔的壓力比2000bar還要高，因此，這又對柱塞及柱塞套偶件的加工精度及材料力學性能提出了更高要求。然而，由于國內(nèi)加工設備以及用于柱塞及柱塞套的材料的限制，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。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的問題是，為推廣電控高壓共軌技術(shù)的應用，提供一種能較容易地使燃油供應系統(tǒng)的燃油噴射壓力達到2000bar以上的超高壓力，且對零件材料和加工設備沒有很高要求的可柔性調(diào)整的超高壓柴油機燃油噴射裝置。
本實用新型的可柔性調(diào)整的超高壓柴油機燃油噴射裝置，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)動機構(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油口，所述蓄壓器的進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置有1～6個柱塞偶件；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)動機構(gòu)的凸輪軸上設置有1～6個凸輪，且每個凸輪上設置有1～3個桃；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；本實用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)控方便，輸出壓力靈活可調(diào)，蓄壓器的壓力穩(wěn)定性好，可在中壓基礎上實現(xiàn)超高壓燃油噴射壓力，對柱塞偶件的加工精度及材料性能沒有太高要求，易于實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。


附圖為本實用新型的系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作以詳細描述。
附圖示出了本實用新型可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置的原理圖。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)動機構(gòu)13，并由所述的凸輪驅(qū)動機構(gòu)13驅(qū)動，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的進油口，所述蓄壓器9的進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現(xiàn)。
所述電控中壓柱塞泵14中可根據(jù)需要設置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柱塞偶件11在豎直方向并列分布于所述凸論驅(qū)動機構(gòu)13凸輪軸上方的直列式，一種是多個柱塞偶件11以凸輪軸為圓心并以等角度分布方式呈發(fā)散狀分布在一個平面內(nèi)的星型式。
所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)13的凸輪軸上設置的凸輪個數(shù)和每個凸輪上的桃數(shù)以實際需要的燃油超高壓噴射壓力范圍及超高壓噴射次數(shù)為設置原則。一般原則是在凸輪軸上設置1～6凸輪，且在每個凸輪上布置1～3個桃，其總桃數(shù)的設置應該與超高壓噴射的次數(shù)相等，每個桃的分布相位也要合理分配。例如，對于需要4次超高壓噴射的柴油機，所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)13的凸輪軸上可設置2個凸輪，并在每個凸輪上設置2個桃，每個桃占有的相位角度為180度。這種設置方式可以讓每個桃對應的電控中壓柱塞泵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應起來，使蓄壓器9中的燃油量在工作過程中能夠出入平衡，從而達到有效降低蓄壓器9壓力波動的目的。
為了方便系統(tǒng)設置，所述的低壓油泵16可選擇齒輪泵、柱塞泵、轉(zhuǎn)子泵或葉片泵，為了滿足不同要求，所述的噴油器1也可選擇電子控制式或機械式。
本裝置在不工作的時候，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)，其柱塞在凸輪機構(gòu)13的驅(qū)動下作往復運動；當柱塞下行時，所述低壓油泵16輸送的燃油被吸入柱塞偶件11的柱塞腔，當柱塞上行時，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，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，并同時關閉通向所述增壓器7活塞大室的油路。
本裝置在工作的時候，當所述柱塞偶件11中的柱塞在上行過程中的某個時刻，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柱塞腔的油路關閉，并將通向油箱的油路打開，柱塞開始壓油，從而使柱塞腔內(nèi)的壓力迅速升高。當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)的中壓油進入蓄壓器9，然后由設置在所述蓄壓器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)整進入蓄壓器9內(nèi)的燃油量。當蓄壓器9的壓力超過其額定工作壓力時，所述的溢流閥8會自動打開，將蓄壓器9內(nèi)的燃油送回油箱，起到對蓄壓器9的保護作用。當蓄壓器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，使中壓油進入活塞大室并推動所述增壓器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2進行超高壓燃油噴射壓力輸出，并通過噴油器1完成噴射，該壓力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迅速流回油箱，同時活塞大室中的壓力也相應的迅速下降，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，同時將其活塞壓到下止點，為下一次增壓器7的超高壓燃油輸出工作做好準備。
本實用新型的可柔性調(diào)整的超高壓柴油機燃油噴射裝置，通過電控單元4適時調(diào)整所述電控柱塞泵15中第二兩位兩通電磁閥14的關閉提前時刻，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，從而柔性調(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的關閉提前時刻由所需增壓的蓄壓器9的目標壓力值和實際壓力值確定，其范圍在所述柱塞偶件11的柱塞從下止點到上止點所對應的凸輪驅(qū)動機構(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)動凸輪的個數(shù)及凸輪上數(shù)桃的分布相位，還可以對所述蓄壓器9的壓力穩(wěn)定性進行調(diào)整。
本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，為實現(xiàn)超過2000bar的超高壓力并解決零部件的材料性能和加工精度難以達到超高壓要求的問題，提供了一種與現(xiàn)有技術(shù)不同構(gòu)思的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實質(zhì)性特點與進步，有利于實現(xiàn)電控高壓共軌技術(shù)的推廣應用。
權(quán)利要求1.一種可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置，包括壓力閉環(huán)反饋控制回路和超高壓燃油噴射回路，其特征是，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)成的，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)動機構(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油口，所述蓄壓器的進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所述的可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置，其特征是，所述電控中壓柱塞泵設置有1～6個柱塞偶件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置，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所述的可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置，其特征是，所述凸輪驅(qū)動機構(gòu)的凸輪軸上設置有1～6個凸輪，且每個凸輪上設置有1～3個桃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置，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。
專利摘要本實用新型公開了一種能使汽車發(fā)動機的燃油噴射壓力達到超高壓力的可柔性調(diào)整的柴油機超高壓燃油噴射裝置。該裝置包括由低壓油泵，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)動機構(gòu)。本實用新型的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，壓力穩(wěn)定性好，可在中壓基礎上實現(xiàn)超高壓燃油噴射壓力，易于實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號F02M59/00GK2911225SQ20062002638
公開日2007年6月13日 申請日期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 申請人:天津大學