專利名稱：電控直列泵—管—閥—嘴柴油噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)燃油噴射裝置，特別涉及一種電控直列泵-管-嘴型柴油噴射系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的直列泵-管-嘴型柴油噴射系統(tǒng)主要包括直列式油泵、高壓油管和噴油器三大部分，如BOSCH直列泵型柴油噴射系統(tǒng)就是最典型的一種。在這種噴射系統(tǒng)中，油量的控制是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞改變柱塞螺旋槽與回油孔的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而柱塞的轉(zhuǎn)動(dòng)則由調(diào)速器經(jīng)齒桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成；供油的開(kāi)始時(shí)刻則由慣性機(jī)構(gòu)通過(guò)改變柴油機(jī)曲軸與油泵凸輪軸之間的相對(duì)位置得到調(diào)節(jié)；高壓出油和卸壓過(guò)程則由油泵上方的出油閥加以調(diào)節(jié)?？梢?jiàn)這一傳統(tǒng)的噴射系統(tǒng)不僅油泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且這種機(jī)械慣性式控制方式無(wú)法按照發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況選擇最佳的噴油量和噴射定時(shí)；同時(shí)噴油壓力的大幅度提高也將受到油泵結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的限制；且當(dāng)噴油壓力提高后，高壓燃油脈沖不穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程更難控制，容易出現(xiàn)異常噴射。
為了進(jìn)一步提高燃油噴射壓力，實(shí)現(xiàn)理想的噴油速率、噴油量和噴射定時(shí)的最優(yōu)控制，利用微電子技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的噴射系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)已成為新的發(fā)展趨勢(shì)，如目前使用的帶電控定時(shí)滑套的直列泵就是利用現(xiàn)代微電子技術(shù)與機(jī)液電磁機(jī)構(gòu)相結(jié)合對(duì)傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)進(jìn)行的改進(jìn)。它是采用電子傳感器檢測(cè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載信號(hào)，用微處理機(jī)軟硬件構(gòu)成控制器，用電磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)直列泵油量調(diào)節(jié)齒桿，從而實(shí)現(xiàn)了油量控制；而噴射定時(shí)則通過(guò)一種滑套式提前角控制機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但目前這種電控直列泵-管-嘴噴射系統(tǒng)仍存在諸多的不足和缺陷一方面由于電控直列泵中的柱塞同時(shí)承擔(dān)著供油加壓和調(diào)節(jié)兩種功能，即供油與調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)耦合，導(dǎo)致了油泵結(jié)構(gòu)仍很復(fù)雜，剛度下降，泄漏增加，從而使油泵高壓能力下降，可靠性差；另一方面定時(shí)與油量控制分別采用兩套控制裝置，從而導(dǎo)致控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)量多，成本高。其次，現(xiàn)有的電控泵-管-嘴噴射系統(tǒng)并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)電子控制與燃油噴射過(guò)程的直接接口，而是經(jīng)過(guò)了齒桿、齒圈、螺旋槽、滑套等中間連接機(jī)構(gòu)。由于中間連接機(jī)構(gòu)的慣性、時(shí)延以及多缸統(tǒng)一控制方式等，使得電控系統(tǒng)只能對(duì)燃油進(jìn)行間接的低頻控制，而不能進(jìn)行快速高頻的油量調(diào)節(jié)和定時(shí)改變，也不能對(duì)多缸分別進(jìn)行控制。還有，現(xiàn)有的電控直列泵-管-嘴噴射系統(tǒng)中，油量和定時(shí)分別由齒桿和滑套位置確定，這種位置伺服控制的精度和響應(yīng)特性往往受到各種因素的影響，并在運(yùn)用過(guò)程中發(fā)生變化。同時(shí)此種噴射系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)理想的噴油規(guī)律，如低初始噴油速率，高主噴射速率，快速高壓切斷且無(wú)后期異常噴射等。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中使用的電控直列泵-管-嘴噴射系統(tǒng)無(wú)論從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制調(diào)節(jié)方式以及噴射特性等方面都有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，本發(fā)明的目的和任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)供油與調(diào)節(jié)功能的解耦，即將控制與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作為一個(gè)獨(dú)立的部件移出泵外，從而既可實(shí)現(xiàn)快速、高頻的油量調(diào)節(jié)和定時(shí)控制，提高控制精度，又可大大優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特別是油泵結(jié)構(gòu)，減少零部件，降低成本。
本發(fā)明的目的和任務(wù)之二是實(shí)現(xiàn)理想的噴油規(guī)律(即低初始噴油率，高主噴射率和快速高壓切斷)以及穩(wěn)定的卸載過(guò)程等。
上述目的和任務(wù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述噴射系統(tǒng)主要包括微電腦控制單元(ECU)，直列式油泵、高壓油管、噴油器及低壓燃油系統(tǒng)；所述微電腦控制單元是由微處理機(jī)軟硬件及裝在發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸上的轉(zhuǎn)速和位置傳感器以及可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的各種傳感器組成；直列式油泵主要包括泵體、凸輪軸、滾輪、柱塞偶件、柱塞彈簧等部件；低壓燃油系統(tǒng)主要包括油箱、低壓輸油泵、共軌油道和低壓油管，其特征是在該直列式油泵與噴油器之間的高壓油管管路中裝有一承擔(dān)調(diào)節(jié)功能的電磁控制旁通閥，該電磁控制旁通閥的電磁線圈與微電腦控制單元的輸出端相聯(lián)接，其旁通閥通過(guò)低壓油管與低壓燃油系統(tǒng)相連通；所述直列式油泵采用只承擔(dān)供油加壓功能的解耦式直列油泵，該油泵的柱塞偶件主要由整體式柱塞套和解耦型柱塞組成。
上述技術(shù)方案可使油泵的供油與調(diào)節(jié)功能解耦，使調(diào)節(jié)功能全部由電磁控制旁通閥來(lái)完成，并把它作為一個(gè)獨(dú)立的部件移出泵外，實(shí)現(xiàn)了燃油噴射過(guò)程與電腦控制兩部分的直接接口。除電腦控制單元外，此噴射系統(tǒng)主要包括解耦式直列油泵、高壓油管、電磁控制旁通閥和噴油器四個(gè)主要功能模塊，從而形成了一種新的噴射系統(tǒng)構(gòu)形，即電控直列泵-管-閥-嘴型噴射系統(tǒng)。這一新的噴射系統(tǒng)不僅有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于機(jī)械調(diào)節(jié)和間接電控帶來(lái)的油泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，可靠性差等缺陷，使油泵結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，而且實(shí)現(xiàn)了直接、快速的高頻油量調(diào)節(jié)和定時(shí)控制；同時(shí)打破了現(xiàn)有的泵-管-嘴噴射系統(tǒng)中固定的壓力波傳播模式，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)較理想的噴油規(guī)律，從而達(dá)到了上述目的。
附

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本發(fā)明的噴射系統(tǒng)工作示意圖。
附圖3為機(jī)械離心式超速保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為微電腦控制單元(ECU)的邏輯模塊電路設(shè)計(jì)圖。
附圖5為微電腦控制單元的驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的工作原理、工作過(guò)程、具體結(jié)構(gòu)及最佳實(shí)施例。
在電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)中，除電腦控制單元1外，主要包括解耦式直列油泵2，高壓油管3，電磁控制旁通閥4和噴油器5四個(gè)主要功能模塊
解耦式直列油泵2是一種簡(jiǎn)化的直列多缸泵。該泵主要包括泵體28、凸輪軸10、滾輪29、整體式柱塞套12、解耦型柱塞11，柱塞彈簧30等部件。在整體式柱塞套12上設(shè)有進(jìn)油孔26，解耦型柱塞11上不設(shè)螺旋槽。柱塞偶件不再承擔(dān)油量調(diào)節(jié)功能，只承擔(dān)供油加壓功能，即實(shí)現(xiàn)了供油加壓與調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)解耦；并在油泵上取消了機(jī)械式噴油提前器和調(diào)速器。為了達(dá)到機(jī)電超速雙保險(xiǎn)的目的，即從機(jī)械和電控兩方面均可實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)超速時(shí)的斷油，在柱塞上設(shè)有豎槽27，油泵中裝有齒圈31和齒桿32，在油泵的凸輪軸10上原調(diào)速器的位置安裝了機(jī)械離心式超速保護(hù)裝置7。此超速保護(hù)裝置可以將現(xiàn)有的兩極式調(diào)速器中的怠速?gòu)椈扇サ艉蟾难b而成，也可根據(jù)情況重新設(shè)計(jì)。如圖3所示，機(jī)械離心式超速保護(hù)裝置主要包括殼體35、速度調(diào)整螺栓36、導(dǎo)動(dòng)杠桿37、拉力杠桿38、速度調(diào)定杠桿39、滑套40、飛塊41、滾輪42、連桿43及限速?gòu)椈?4等部件。超速保護(hù)裝置用螺釘與直列油泵連接，兩個(gè)飛輪裝在油泵的凸輪軸10上。導(dǎo)動(dòng)杠桿的上端鉸接于殼體上，其下端與滑套相連，中部與連桿鉸接，連桿與油泵齒桿32相連；速度調(diào)定杠桿、拉力杠桿和導(dǎo)動(dòng)杠桿三者的上端用軸銷支承于殼體上，用速度調(diào)整螺栓頂住杠桿，使裝在拉力杠桿與速度調(diào)定杠桿之間的限速?gòu)椈杀３掷鞝顟B(tài)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)限定的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，飛塊離心力即克服限速?gòu)椈傻睦?，推?dòng)滑套和拉力杠桿右移，借助于連桿帶動(dòng)齒桿32右移，齒圈隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)柱塞11旋轉(zhuǎn)，柱塞上的豎槽27正對(duì)進(jìn)油孔26，此時(shí)，柱塞腔33建立不起高壓，從而起到保護(hù)作用。利用速度調(diào)整螺栓改變限速?gòu)椈傻念A(yù)緊力即可調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。
電磁控制旁通閥4是電腦控制單元與燃油噴射裝置之間的接口，將它作為一個(gè)獨(dú)立的部件放置在油泵2和噴油器5之間的高壓油管5的管路中，其具體位置由油管長(zhǎng)度和性能要求決定，可實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的所有調(diào)節(jié)控制功能。該閥的關(guān)閉時(shí)刻和關(guān)閉時(shí)間的長(zhǎng)短決定噴射定時(shí)和噴油量，而且其關(guān)閉和開(kāi)啟所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)效應(yīng)能對(duì)噴油率和高壓噴射卸載過(guò)程起到調(diào)節(jié)作用。電磁控制旁通閥4可采用本申請(qǐng)人1997年4月4日申請(qǐng)的“高速?gòu)?qiáng)力電磁控制閥”(申請(qǐng)?zhí)枮?7202928.1)。該閥主要包括電磁鐵組件14和旁通閥13兩大部分。電磁鐵組件由電磁靜磁鐵18、電磁鐵線圈19、銜鐵20及回位彈簧17組成；旁通閥部分主要有控制閥桿21和閥體22兩部分組成。其中電磁靜鐵芯18采用環(huán)狀多極式結(jié)構(gòu)，旁通閥13可設(shè)計(jì)成壓力平衡式結(jié)構(gòu)。
高壓油管3是以電磁控制旁通閥4為分界點(diǎn)形成收縮式，即解耦式直列油泵2與旁通閥13間的油管管徑應(yīng)大于旁通閥與噴油器5間的油管管徑。
噴油器5采用一般機(jī)械式噴油器，或采用無(wú)回油管噴油器。使用無(wú)回油管，噴油器可提高針閥16的動(dòng)態(tài)關(guān)閉壓力，實(shí)現(xiàn)針閥的快速關(guān)閉。
低壓燃油系統(tǒng)6由油箱、低壓輸油泵8、共軌油道23、低壓油管24等組成。由低壓輸油泵向共軌油道中輸送柴油，旁通閥13與共軌油道23之間用低壓油管24相連，共軌油道中的柴油同時(shí)提供給油泵2的低壓抽道34，共軌油道上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)裝置25，以穩(wěn)定低壓系統(tǒng)的油壓。
微電腦控制單元1(ECU)是由微處理機(jī)軟硬件及裝在凸輪軸上的轉(zhuǎn)速和位置傳感器以及可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的各種傳感器組成。其工作過(guò)程是微機(jī)接收來(lái)自傳感器的信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制軟件的分析處理，向電磁控制旁通閥發(fā)出命令脈沖，從而控制旁通閥開(kāi)啟或關(guān)閉。微電腦控制單元分為邏輯模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，附圖4和附圖5分別給出了微電腦控制單元邏輯模塊設(shè)計(jì)的電路圖和驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖。
本系統(tǒng)采用兩個(gè)單片機(jī)(如圖4)，其中U1為主機(jī)，U2為從機(jī)；單片機(jī)選擇MOTOROLA公司的MC68HC11系列的單片機(jī)，52腳方形，兩者相互配合完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。U1工作在擴(kuò)展方式，PE口為模擬量輸入口，PB口為高8位地址輸出口，PC口為數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用口，PA口為數(shù)字脈沖輸入口，PD口為通訊口，分別完成與U2和計(jì)算機(jī)的通訊；U2工作在單片方式，它的PE口未用，PB口為控制數(shù)據(jù)輸出口，PC口為數(shù)據(jù)輸入口，PD口為與U1通訊的通訊口。
電源電路設(shè)計(jì)--B1(7805)的輸出為供單片機(jī)工作的+5伏電源，B3(78T05)和B5(7660)分別為運(yùn)算放大器提供+5伏和-5伏電源，B2(78T05)和B4(79L05)分別為發(fā)動(dòng)機(jī)的各種傳感器提供+5伏和-5伏電源，為了使單片機(jī)免受干擾，地線與其它地線分開(kāi)設(shè)計(jì)，并且電源電路都采用電阻電容及電感濾波等抗干擾和保護(hù)措施，以B1(7805)為例，D6防止電源反向?qū)?，壓敏電阻R22、齊納二極管Z1削弱尖峰干擾、提供過(guò)壓保護(hù)，L1、L2、C11、C15提供第一極濾波，C12、C14提供第二極濾波。電控單元的輸入電壓為+12V和-12V，由J10輸入。
時(shí)鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì)--C1，C2，X1，R1等組成的晶振電路為單片機(jī)提供8MHz的時(shí)鐘。U4(MC34064)，U5(MC34164)，S1(點(diǎn)觸開(kāi)關(guān))及周圍的電阻電容組成單片機(jī)的復(fù)位電路。
I/O口及存儲(chǔ)器擴(kuò)展--U3(PSD311)為主單片機(jī)U1提供32K ROM，2K RAM，以及兩個(gè)I/O口PB口及PA口，分別用作備用的控制脈沖輸出口和數(shù)據(jù)輸入口；一個(gè)地址選通口PC口，驅(qū)動(dòng)電路的片選信號(hào)的發(fā)出口，該信號(hào)由J3輸出。
數(shù)字輸入輸出通道設(shè)計(jì)--J11、J12及U49～U56組成8路傳感器數(shù)字脈沖的輸入通道，J1、J6及U7、U25分別為8路數(shù)據(jù)輸入通道，J2、J4和U17、U33分別為8路數(shù)據(jù)輸出通道，為了增加單片機(jī)與外界的抗干擾能力，每個(gè)通道都由光耦進(jìn)行隔離。
模擬輸入輸出通道設(shè)計(jì)--J9、U11、U12組成4路模擬輸入通道，以U12A(LM358)為例，信號(hào)由插座J9的第5腳輸入，經(jīng)LM358輸入到單片機(jī)，R108和D2起保護(hù)作用。J8、U41～U48為4路發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器模擬量輸入通道，完成信號(hào)隔離和信號(hào)電壓匹配，以U41、U42為例，輸入信號(hào)由J8的第1腳輸入，經(jīng)過(guò)R79、R80分壓，由U41(ISO130)隔離經(jīng)R25、R26輸出至運(yùn)放U42(OP-07)，經(jīng)過(guò)W1(可變電阻)、R80、R27等電阻完成信號(hào)的匹配，輸入單片機(jī)的PE口，周圍的電容、電阻、二極管起濾波和保護(hù)作用。
通訊電路--由J5、U6(MAX232)組成，完成由0V～5V至-12V～0V的電壓轉(zhuǎn)換，使電控單元可以和計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行通訊，滿足RS-232的通訊標(biāo)準(zhǔn)。
圖5為驅(qū)動(dòng)模塊電路的設(shè)計(jì)，具體說(shuō)明如下電源系統(tǒng)--驅(qū)動(dòng)電路采用蓄電池的24V、+12V以及穩(wěn)壓電源的+5V電壓供電。由J4插座輸入。
控制信號(hào)輸入--控制脈沖由邏輯模塊的U2(從單片機(jī))的PB口產(chǎn)生，經(jīng)插座J4進(jìn)入驅(qū)動(dòng)模塊的插座J1，邏輯模塊電路的插座J4、J9、J3和驅(qū)動(dòng)模塊電路的插座J1用導(dǎo)線相連。
分缸驅(qū)動(dòng)--由于發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸，每個(gè)缸有一個(gè)電磁閥，每個(gè)電磁閥有一個(gè)電磁線圈，因此驅(qū)動(dòng)電路有六個(gè)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器完全相同，分別驅(qū)動(dòng)M1～M6六個(gè)電磁線圈。代表一至六缸的電磁閥的控制電路。
選缸過(guò)程--邏輯模塊的U1(MC68HC11，主機(jī))通過(guò)U3(PSD311)的PC口輸出選缸脈沖，選缸脈沖經(jīng)邏輯模塊的插座J3進(jìn)入驅(qū)動(dòng)模塊的插座J1，信號(hào)為SEL1～SEL3、和OE，該選缸脈沖經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊的U2(74HC138)確定應(yīng)該選通哪一缸。此同時(shí)邏輯模塊的U2(MC68HC11，從機(jī))從PB口發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，CTRL11～CTRL61為各缸的峰值電流驅(qū)動(dòng)觸發(fā)脈沖，它們?yōu)檫壿嬆K的U2的PB口的一個(gè)引腳輸出得到，完全一致。此外PB口還發(fā)出CTRL12～CTRL62六個(gè)互異的維持脈沖，它們被分配到不同的驅(qū)動(dòng)器，分別完成對(duì)各缸的維持電流的控制，各缸的電流采樣值由U1(4051)多路開(kāi)關(guān)經(jīng)SEL1～SEL2、OE選通信號(hào)經(jīng)插座J1輸入至邏輯模塊電路的U1的PE口。
具體驅(qū)動(dòng)過(guò)程--以第一缸(M1)為例，峰值電流驅(qū)動(dòng)觸發(fā)脈沖CTRL11經(jīng)過(guò)U6A(74HC08)，U9A(7407)，送至光耦U11(4N38)，驅(qū)動(dòng)VDMOS管B1(BU2346))；維持電流驅(qū)動(dòng)觸發(fā)脈沖CTRL12經(jīng)GATE1選通U6B(74HC08)，U9B(7407)，送至光耦U12(4N38)，驅(qū)動(dòng)VDMOS管B2(BUZ346)。當(dāng)B1和B2導(dǎo)通后，+24V的蓄電池電壓加在電磁閥線圈M1上，強(qiáng)大的峰值電流使電磁閥關(guān)閉，從而開(kāi)始噴射過(guò)程。當(dāng)閥關(guān)閉后，CTRL11電平無(wú)效，從而B(niǎo)1關(guān)閉，24V電壓被關(guān)斷。此時(shí)B2依然導(dǎo)通，+5V維持電壓經(jīng)過(guò)B3(MUR3020)加在電磁閥線圈上，產(chǎn)生的維持電流使電磁閥保持關(guān)閉。+12V和D2、C4、R4組成的電路保證光耦U11(4N38)能正常導(dǎo)通，+12V和D1、C3、R3組成的電路保證光耦U12(4N38)能正常導(dǎo)通。電阻R9在電路中起限流和提供采樣電流的作用。R9上的電壓SAMPLE1送至U1(4051)多路開(kāi)關(guān)，由SEL1～SEL3選通后經(jīng)J1插座送至邏輯模塊的單片機(jī)U1。同時(shí)R9產(chǎn)生的電壓的SAMPLE1送至U3A(LM393)的反向端，與+12V、R5、R6、W1、R7組成的電路產(chǎn)生的參考電壓比較，當(dāng)電壓SAMPLE1較大時(shí)(即電磁閥線圈M1中電流較大)，提供LM303的輸出至與門U6A(74HC08)，把CTRL11信號(hào)封鎖，經(jīng)U9A、U11把B1關(guān)閉，從而關(guān)閉24V產(chǎn)生的峰值電流，保證M1中的電流在正常值。B3(MUR3020)、R11為M1提供泄流回路，J5～J10分別為M1～M6的連線插座。
現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程敘述如下單片機(jī)U1經(jīng)PE口采集發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬信號(hào)，經(jīng)PA口采集數(shù)字信號(hào)，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)(噴油量和噴油定時(shí))，通過(guò)SPI(PD口)通訊送至U2，同時(shí)從U3(PSD311)的PC口輸出選缸脈沖，準(zhǔn)備從PE口采集目前準(zhǔn)備發(fā)火缸的電磁閥的電流值；U2通過(guò)PA口采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)PB口發(fā)出控制脈沖CTRL11～CTRL61、CTRL12～CTRL62，控制電磁閥線圈的通電時(shí)間和時(shí)刻，以此完成控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。
該電控直列泵—管—閥—嘴型柴油噴射系統(tǒng)的工作過(guò)程如下(參見(jiàn)圖2)充油過(guò)程當(dāng)油泵柱塞11下行時(shí)，柱塞套12進(jìn)油孔26打開(kāi)，旁通閥13開(kāi)啟，此時(shí)，噴射系統(tǒng)內(nèi)部壓力將下降到低于低壓供油系統(tǒng)的壓力，此時(shí)低壓系統(tǒng)的燃油將通過(guò)柱塞套上的進(jìn)油孔26和旁通閥閥口15進(jìn)入高壓噴射系統(tǒng)。
旁通過(guò)程當(dāng)柱塞上行時(shí)，柱塞腔壓力上升，只要旁通閥13仍處于開(kāi)啟狀態(tài)，受壓燃油就經(jīng)旁通閥閥口15高速泄流，回到低壓供油系統(tǒng)。
噴射過(guò)程在柱塞供油行程中，當(dāng)微電腦控制單元1根據(jù)裝在油泵凸輪軸上的傳感器反饋的油泵速度和位置信號(hào)，在一個(gè)特定的時(shí)刻發(fā)出控制脈沖并接通電磁鐵14時(shí)，旁通閥13吸合，閥口15快速關(guān)閉，此時(shí)，它將引起一個(gè)油壓沖擊波，此壓力波同時(shí)朝油泵2和噴油器5兩個(gè)方向傳播。當(dāng)下行壓力波到達(dá)噴油器時(shí)，如果其壓力高于針閥開(kāi)啟壓力，則針閥16打開(kāi)，產(chǎn)生噴射。當(dāng)上行壓力波到達(dá)油泵時(shí)，它與油泵供油壓力波疊加，然后再往噴油器方向傳播，形成主供油波。由于在首先到達(dá)噴油器的“油錘”壓力波與遲后到達(dá)的主供油壓力波之間噴射能量有限，故形成了低速率的初始噴油段。
卸載過(guò)程當(dāng)控制脈沖中止，電磁鐵14失電時(shí)，旁通閥13在回位彈簧17的作用下快速打開(kāi)，高壓燃油與低壓燃油直接相通，高壓燃油經(jīng)控制旁通閥閥口15向低壓系統(tǒng)高速泄流。而且由于電磁控制旁通閥的溢流位置比傳統(tǒng)柱塞溢流位置離噴嘴更近，因此，噴射被迅速終止，實(shí)現(xiàn)了所謂的“高速切斷”。同時(shí)，電磁控制旁通閥打開(kāi)所引起的減壓波傳到油泵需要時(shí)間，在這段滯后期，控制閥處的燃油壓力雖在迅速下降，但油泵供油過(guò)程仍在繼續(xù)，這一壓力波對(duì)高壓卸載過(guò)程起到了緩沖作用，從而形成了“先急后緩”的理想卸壓特性。此外，由于卸壓后的殘余壓力總是等于低壓系統(tǒng)的供油壓力，因此在低速小供油量時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生由殘余壓力動(dòng)態(tài)過(guò)程引起的異常噴射。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果。
該噴射系統(tǒng)由于將油泵的供油與調(diào)節(jié)功能解耦，即把所有調(diào)節(jié)功能集中于電磁控制旁通閥，并把它作為一個(gè)獨(dú)立的部件移出泵外，從而既有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于供油與調(diào)節(jié)功能的結(jié)構(gòu)耦合所導(dǎo)致的油泵結(jié)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜等一系列的缺陷，又實(shí)現(xiàn)了燃油噴射過(guò)程與電腦控制兩部分的直接接口，達(dá)到了快速，高頻的油量和定時(shí)控制，并消除了由于位置伺服控制所帶來(lái)的各種因素的影響，提高了控制精度。同時(shí)該噴射系統(tǒng)還打破了傳統(tǒng)的泵—管—嘴噴射系統(tǒng)中的壓力波固有的傳播模式，從而具有低初始噴油率，高主噴射率以及快速高壓切斷和穩(wěn)定的卸載過(guò)程等特點(diǎn)。該系統(tǒng)適合于傳統(tǒng)的直列泵—管—嘴柴油噴射系統(tǒng)的機(jī)電一體化改造，不需改變柴油機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，直列泵結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步的簡(jiǎn)化和強(qiáng)化，適合于高壓噴射。
權(quán)利要求
1.一種電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)，主要包括微電腦控制單元[1]、直列式油泵[2]、高壓油管[3]、噴油器[5]以及低壓燃油系統(tǒng)[6]，所述微電腦控制單元[1]是由微處理機(jī)軟硬件及裝在發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸上的轉(zhuǎn)速和位置傳感器以及可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的各種傳感器組成，直列式油泵主要包括泵體、凸輪軸、滾輪、柱塞偶件、柱塞彈簧等部件，低壓燃油系統(tǒng)主要包括油箱，低壓輸油泵，共軌油道和低壓油管，其特征是在直列式油泵[2]與噴油器[5]之間的高壓油管[3]中裝有一承擔(dān)調(diào)節(jié)功能的電磁控制旁通閥[4]，該電磁控制旁通閥的電磁線圈與微電腦控制單元的輸出端相聯(lián)接，該旁通閥通過(guò)低壓油管與低壓燃油系統(tǒng)相連通；所述直列式油泵采用只承擔(dān)供油加壓功能的解耦式直列泵，該直列泵的柱塞偶件主要由整體式柱塞套[12]和解耦型柱塞[11]組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)，其特征是上述直列式油泵中裝有齒圈[31]和齒桿[32]，并在解耦型柱塞[11]上設(shè)有豎槽[27]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)，其特征是在直列式油泵的凸輪軸[10]上裝有機(jī)械式超速保護(hù)裝置[7]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)，其特征是上述高壓油管[3]是以電磁控制旁通閥為分界點(diǎn)形成的收縮式油管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電控直列泵-管-閥-嘴柴油噴射系統(tǒng)，其特征是噴油器[5]采用無(wú)回油管噴油器。
全文摘要
一種電控直列泵—管—閥—嘴柴油噴射系統(tǒng),涉及一種柴油機(jī)燃油噴射裝置。該噴射系統(tǒng)主要包括電腦控制單元,直列式油泵,電磁控制旁通閥,高壓油管,噴油器及低壓系統(tǒng)。其特征是在直列式油泵與噴油器之間的高壓油管中裝有一承擔(dān)調(diào)節(jié)功能的電磁控制旁通閥,油泵采用只承擔(dān)供油加壓功能的解耦式直列泵。該系統(tǒng)不僅使油泵結(jié)構(gòu)及控制機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化和加強(qiáng),而且可實(shí)現(xiàn)快速,高頻的油量和定時(shí)控制;還打破了傳統(tǒng)的泵—管—嘴噴射系統(tǒng)中的壓力波固有的傳播模式,具有低初始噴油率,高主噴射率及快速高壓切斷和穩(wěn)定的卸載過(guò)程等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02M37/04GK1199818SQ97112028
公開(kāi)日1998年11月25日 申請(qǐng)日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月16日
發(fā)明者歐陽(yáng)明高, 杜傳進(jìn), 李建秋, 盧啟龍, 劉崢, 張華 申請(qǐng)人:清華大學(xué)