一種液壓放大式超高壓燃油供給裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種液壓放大式超高壓燃油供給裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]減少污染物排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性是內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域面臨的兩大挑戰(zhàn)，在眾多的解決方案中，采用高壓共軌方式供油并提高燃油噴射壓力是一條重要的技術(shù)路線。更高的噴射壓力有助于燃油的破碎過程，可以提高燃油的霧化質(zhì)量，促進(jìn)燃油與空氣的充分混合，提升發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒效果，進(jìn)而可顯著改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。特別是對(duì)于柴油機(jī)而言，為了滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)的要求，高壓共軌噴油系統(tǒng)的燃油噴射壓力已提升至180MPa，而且?guī)状笾膰娪拖到y(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)公司，如德國的博世、美國的德爾福、以及日本的電裝等，都致力于更高噴油壓力噴油系統(tǒng)的研宄，陸續(xù)推出了最高噴油壓力可達(dá)200MPa的產(chǎn)品，并正在研發(fā)更高噴油壓力(300MPa)的產(chǎn)品。
[0003]為更好地發(fā)揮出噴油壓力提高帶來的優(yōu)勢(shì)，需要重新設(shè)計(jì)燃燒室形狀、進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)、配氣相位以及噴油時(shí)刻等發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)參數(shù)，而掌握超高噴油壓力條件下的燃油噴霧特性是開展此項(xiàng)工作的前提。燃油噴霧特性可以通過噴霧錐角、貫穿距離以及粒徑等參數(shù)進(jìn)行表征，在測量這些參數(shù)的過程中，為保證之前的燃油噴霧不會(huì)影響到測試結(jié)果，噴油器的噴射間隔要足夠長，通常至少要大于30秒，而在柴油機(jī)上兩次噴油的間隔在幾十毫秒，兩者在單位時(shí)間內(nèi)的噴油總量差異巨大，因此，使用發(fā)動(dòng)機(jī)上的供油系統(tǒng)開展燃油噴霧特性試驗(yàn)時(shí)會(huì)存在一定的問題。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)中的高壓油泵通常是以發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸或曲軸作為動(dòng)力源，帶動(dòng)高壓油泵內(nèi)的凸輪推動(dòng)柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生高壓燃油。單位時(shí)間內(nèi)的供油總量必須略大于噴油總量，以便保證發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行。而將其應(yīng)用于噴霧特性測試中時(shí)，因單位時(shí)間內(nèi)的噴油總量極少，供油系統(tǒng)內(nèi)的回油量急劇增加。出現(xiàn)95%以上的燃油被壓縮至高壓后又被迫流回油箱的現(xiàn)象，造成穩(wěn)定控制燃油壓力困難、有效供油效率極低以及能源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。同時(shí)，柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)壓縮燃油過程中而產(chǎn)生的熱量不能被燃油噴射過程帶走，熱量會(huì)在整個(gè)供油系統(tǒng)中不斷累積，管路內(nèi)的燃油溫度會(huì)不斷升高。燃油溫度越高越容易氣化，在被壓縮以及噴射的過程中更容易出現(xiàn)穴蝕現(xiàn)象，造成密封面的磨損，進(jìn)而會(huì)降低供油系統(tǒng)的燃油壓力以及使用壽命。此外，采用傳統(tǒng)高壓油泵的結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生250MPa以上的供油壓力，對(duì)于加工的精度提出了極高的工藝要求，大幅度地增加了制造難度與成本。
[0005]因此需要研發(fā)一種能產(chǎn)生超高供油壓力的裝置，可以滿足燃油噴霧特性測試中高噴油壓力、低噴射間隔的特殊要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決上述燃油噴霧特性試驗(yàn)中供油裝置的供油效率低、燃油易過熱、噴油壓力很難提高等問題，提出了一種液壓放大式超高壓燃油供給裝置，可實(shí)現(xiàn)超高噴油壓力(300MPa)，并可更好地適應(yīng)低噴射間隔的測試條件。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于液壓放大原理，核心思想是:在密閉的腔體內(nèi)存在一個(gè)可移動(dòng)的變截面活塞，活塞的側(cè)壁與腔體的內(nèi)壁接觸并形成密封面，保證活塞兩側(cè)腔體的相對(duì)獨(dú)立且腔內(nèi)壓力相對(duì)穩(wěn)定?；钊孛娣e較小的一側(cè)對(duì)應(yīng)的是高壓腔，另一側(cè)為低壓腔。高壓腔內(nèi)注入的是用于噴霧特性測試的燃油，而低壓腔內(nèi)可以是燃油也可是液壓油。初始時(shí)刻兩側(cè)腔體內(nèi)的壓力均較低，并且活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)。而后增大低壓腔內(nèi)液體的壓力，活塞的平衡狀態(tài)被打破，將向高壓腔方向移動(dòng)壓縮其內(nèi)部的燃油，導(dǎo)致燃油壓力的升高。由于腔體內(nèi)液體的壓強(qiáng)(壓力)乘以活塞的受力面積等于該側(cè)液體對(duì)活塞施加的作用力，當(dāng)活塞再次恢復(fù)平衡狀態(tài)時(shí)，忽略活塞與腔體間的摩擦力、活塞的重力以及燃油泄漏等因素的影響，活塞兩側(cè)液體對(duì)活塞施加的作用力應(yīng)相等，所以高壓腔與低壓腔內(nèi)壓力的比值反比于其對(duì)應(yīng)的活塞截面積之比，換言之，高壓腔內(nèi)液體的壓力可以被成倍的放大。公式如下，F(xiàn) = P*S ；
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種液壓放大式超高壓燃油供給裝置，包括液壓油泵、液壓油油箱、壓力調(diào)節(jié)閥、燃油油箱、電控閥門、壓力放大腔和電控三通閥門；
[0010]所述壓力放大腔內(nèi)存在一個(gè)T型的活塞，上面為活塞小頭，下面為活塞大頭；活塞兩端的側(cè)壁面分別與壓力放大腔內(nèi)的空腔的內(nèi)壁面接觸并形成良好的密封面，壓力放大腔內(nèi)階梯型結(jié)構(gòu)與活塞大頭之間設(shè)置回位彈簧，壓力放大腔上還設(shè)有液壓油進(jìn)出口、高壓油出口、燃油進(jìn)口以及泄油口 ；
[0011]所述燃油進(jìn)口連通活塞小頭一端，通過電控閥門連通燃油油箱；所述液壓油進(jìn)出口通過電控三通閥門連通液壓油油箱的供油管路，所述泄油口連通液壓油油箱的回油管路；所述高壓油出口連通噴油器，高壓油出口和噴油器的管路上設(shè)有瞬態(tài)壓力傳感器；
[0012]所述液壓油泵連接在液壓油油箱的供油管路上，供油管路上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥。
[0013]優(yōu)選的，所述液壓油油箱與電控三通閥門之間的供油管路上依次設(shè)有冷卻器、壓力調(diào)節(jié)閥、蓄能器和壓力表。
[0014]所述的液壓放大式超高壓燃油供給裝置的供油方法如下:
[0015]首先，開啟電控閥門，使燃油油箱內(nèi)的燃油從燃油進(jìn)口流入壓力放大腔的高壓端，與回位彈簧共同作用于活塞，使其下行至最低位置，而后關(guān)閉電控閥門，使燃油所處空間封閉；
[0016]之后，利用電控三通閥門向壓力放大腔中的低壓端供油，推動(dòng)其內(nèi)部的活塞上行，壓縮壓力放大腔內(nèi)上部高壓端內(nèi)的燃油體積，使其壓力升高；當(dāng)瞬態(tài)壓力傳感器采集的燃油壓力信號(hào)滿足要求時(shí)，開啟噴油器進(jìn)行燃油噴射；
[0017]燃油噴射結(jié)束后，改變電控三通閥門和電控閥門的連通狀態(tài)，并且開啟電控閥門，由于壓力放大腔低壓端內(nèi)的液壓油壓力下降，使活塞緩慢下行至最低位置，同時(shí)補(bǔ)充用于下次噴射的燃油。
[0018]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]通過改變電控三通閥門的連通狀態(tài)來控制是否為壓力放大腔中的低壓端供油，需要進(jìn)行噴霧特性測試的燃油儲(chǔ)存在燃油油箱中，通過改變電控閥門的狀態(tài)來控制是否為壓力放大腔中的高壓端供油，通過瞬態(tài)壓力傳感器采集高壓端的燃油壓力信號(hào)，由控制器完成對(duì)電控三通閥門和電控閥門連通狀態(tài)的調(diào)整；
[0020]通過改變低壓腔內(nèi)的壓力，可實(shí)現(xiàn)高壓腔內(nèi)燃油壓力的連續(xù)可調(diào)，且壓力值可超過300MPa ;并且應(yīng)用于低噴射間隔的噴霧特性試驗(yàn)時(shí)，該裝置可根據(jù)需要進(jìn)行燃油供給而無需持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了高壓燃油的浪費(fèi)，提高了供油效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例供給裝置的示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明壓力放大腔的示意圖，是圖1中壓力放大腔(9)的放大圖。
[0023]圖中:
[0024]1-電機(jī)，2-液壓油泵，3-控制器，4-上位機(jī)，5-噴油器，6_瞬態(tài)壓力傳感器，7_燃油油箱，8-電控閥門，9-壓力放大腔，10-電控三通閥門，11-壓力表，12-蓄能器，13-壓力調(diào)節(jié)閥，14-冷卻器，15-液壓油油箱，16-液壓油進(jìn)出口，17-活塞，18-回位彈簧，19-高壓油出口，20-燃油進(jìn)口，21-泄油口。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明一種液壓放大式超高壓燃油供給裝置，如圖1所示，包括液壓油泵2、液壓油油箱15、壓力調(diào)節(jié)閥13、燃油油箱7、電控閥門8、壓力放大腔9、電控三通閥門10和控制器3，
[0027]如圖2所示，所述壓力放大腔9內(nèi)存在一個(gè)T型的活塞17，上面為活塞小頭，下面為