專利名稱：一種新型燃料加壓泵及加壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種可在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)燃料壓力且
壓力調(diào)節(jié)響應(yīng)迅速的燃料加壓泵。
背景技術(shù)：
智能發(fā)動(dòng)機(jī)(Smart Engine)是目前學(xué)術(shù)界提出的針對(duì)替代能源在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用的一種構(gòu)想，即在同一種發(fā)動(dòng)機(jī)上使用不同燃料燃燒，以促進(jìn)替代能源的發(fā)展。由于Smart Engine要實(shí)現(xiàn)在同一發(fā)動(dòng)機(jī)中使用不同燃料，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料加壓泵提出了不同于以往普通發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求。首先，燃料加壓泵需要在足夠大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所供燃料的壓力，以滿足不同燃料的噴射要求。其次，Smart Engine要求實(shí)現(xiàn)可基于循環(huán)工況的變化進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，燃料加壓泵的響應(yīng)速度需足夠迅速滿足調(diào)壓的需求。在已有文獻(xiàn)中，平濤等在"一種新型共軌用高壓油泵性能特性試驗(yàn)研究"(《現(xiàn)代車用動(dòng)力》，2004.5，)設(shè)計(jì)一種新型共軌用高壓油泵，其有兩對(duì)柱塞副，兩個(gè)三作用凸輪使油泵每轉(zhuǎn)供油六次。調(diào)壓閥為兩個(gè)并排分布的電磁閥，分別控制每次進(jìn)入兩個(gè)柱塞腔的油量。再由低壓油量的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓油量的調(diào)節(jié)，從而控制共軌壓力。該系統(tǒng)調(diào)壓范圍小，無法針對(duì)不同燃料的理化特性來實(shí)現(xiàn)燃油的最佳霧化，不能實(shí)現(xiàn)多元燃料共同使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型燃料加壓泵及加壓系統(tǒng)，其可以在足夠大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)所供燃料的壓力，滿足不同燃料的噴射要求，同時(shí)可以基于循環(huán)工況的變化進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，滿足不同壓力下燃料加壓泵的響應(yīng)速度。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是 —種新型燃料加壓泵，其包括液壓油腔、蓄壓油腔、活塞，活塞連接液壓油腔
及蓄壓油腔，活塞與液壓油腔的接觸面積大于其與蓄壓油腔的接觸面積。 所述液壓油腔設(shè)有液壓油入口、液壓油腔溢流閥出口，液壓油入口位置高于溢
流閥出口。 所述蓄壓油腔設(shè)有蓄壓油腔入口、蓄壓油腔溢流閥出口、蓄壓油腔出口，溢流閥出口位置高于蓄壓油腔出口。 所述蓄壓油腔還包括壓力傳感器，其感測蓄壓油腔內(nèi)的壓力，控制蓄壓油腔出口的閥門打開進(jìn)行燃油的噴射。 所述活塞與液壓油腔的接觸端設(shè)有兩個(gè)泄壓平衡槽，活塞與蓄壓油腔的接觸端頭部設(shè)有活塞孔槽。 所述的加壓泵由電子控制單元控制閥門啟閉，推動(dòng)活塞上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力的加載與卸壓以進(jìn)行燃油噴射。 所述液壓油腔上設(shè)有活塞位置上止點(diǎn)傳感器，蓄壓油腔上設(shè)有活塞位置下止點(diǎn)傳感器，活塞接觸止點(diǎn)傳感器，傳感器產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)發(fā)送給電子控制單元控制閥門啟閉。 —種新型燃料加壓系統(tǒng)，加壓泵的液壓油入口和液壓油腔溢流閥出口連接至液壓油槽，蓄壓油腔入口和蓄壓油腔溢流閥出口連接至燃油槽，蓄壓油腔出口進(jìn)行噴油，其包括電子控制單元，電子控制單元接收活塞位置上止點(diǎn)傳感器、活塞位置下止點(diǎn)傳感器的信號(hào)控制加壓泵各入口出口的閥門啟閉。 所述的液壓油入口和蓄壓油腔入口分別設(shè)有液壓油齒輪泵、燃油齒輪泵，更佳的，燃油齒輪泵和燃油槽之間設(shè)有濾清器。 所述的蓄壓油腔出口連接有共軌腔，共軌腔上安裝有至少一個(gè)噴油器。
由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)壓力調(diào)節(jié)響
應(yīng)迅速，無高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行更加可靠，使用壽命延長；噴射壓力的調(diào)節(jié)采用了
閉環(huán)反饋控制，因此噴射壓力波動(dòng)??；還可以滿足不同理化特性燃料的霧化與燃燒要求。


圖1為燃料加壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為燃料加壓泵工作原理圖。
圖3為ECU結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)為液壓油入口、 2為液壓油腔溢流閥出口、 3為液壓油腔、4為活塞孔槽、5為活塞位置下止點(diǎn)傳感器、6為蓄壓油腔入口、 7為蓄壓油腔出口、 8為蓄壓油腔、9為蓄壓油腔溢流閥出口、 10為蓄壓油腔壓力傳感器、ll為活塞、12為泄壓平衡槽、13為活塞位置上止點(diǎn)傳感器、14為液壓油槽、15為液壓油進(jìn)油閥、16為液壓油溢流閥、17為燃油進(jìn)油閥、18為燃油齒輪泵、19為燃油濾清器、20為燃油槽、21為噴油器、22為共軌腔、23為燃油出油閥、24為燃油溢流閥、25為ECU、 26為液壓油齒輪泵、27為ECU信號(hào)處理模塊、28為ECU信號(hào)接收模塊、29為ECU信號(hào)輸出模塊、30為ECU信息存儲(chǔ)模
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 如圖1所示，本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)包括液壓油入口 1、液壓油腔3、液壓油腔溢流閥出口2、泄壓平衡槽12、蓄壓油腔壓力傳感器IO、蓄壓油腔入口6、蓄壓油腔溢流閥出口9、蓄壓油腔8、蓄壓油腔出口7、活塞ll、活塞孔槽4、活塞位置上止點(diǎn)傳感器13、活塞位置下至點(diǎn)傳感器5組成。油泵活塞11兩端截面積大小不同，其與液壓內(nèi)腔3接觸一端的截面積大于其與蓄壓油腔8接觸一端的截面積，以此實(shí)現(xiàn)燃油的快速加壓和卸壓?；钊?1上表面和下表面的截面積比是20 : 1。設(shè)P工為液壓油腔3壓力；^為蓄壓油腔8壓力；P。為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ籗工為活塞11大端面積；S2為活塞11小端面積；S工'為活塞ll大端與大氣的接觸面積；S2'為活塞ll小端與大氣的接觸面積。根據(jù)帕斯卡增壓原理，列出活塞受力平衡方程如下 <formula>formula see original document page 4</formula>
<formula>formula see original document page 5</formula>
(2)
<formula>formula see original document page 5</formula>(3) 由(3)可知，可以通過調(diào)節(jié)液壓油腔3的壓力P工來控制蓄壓油腔8的壓力P2，
沿活塞11軸線方向從上至下依
<formula>formula see original document page 5</formula>
設(shè)定f = 20 ，這樣便實(shí)現(xiàn)了燃料壓力的快速建立與卸壓
次布置液壓油腔入口l、液壓油腔3、活塞ll、蓄壓油腔8、蓄壓油腔出口7。上止點(diǎn)傳感器13位于液壓油腔3腔壁左側(cè)，液壓油腔溢流閥出口 2位于液壓油腔3壁右側(cè)，活塞位置上止點(diǎn)傳感器13應(yīng)該盡可能接近上表面，溢流閥出口 2的位置應(yīng)該是低于上止點(diǎn)傳感器13的，但其沒有明確的位置限定，因?yàn)槠渫獠坑须姶砰y門控制，蓄壓油腔溢流閥出口 9位于蓄壓油腔8腔壁左側(cè)，活塞位置下止點(diǎn)傳感器5和蓄壓油腔壓力傳感器10安裝蓄壓油腔8左側(cè)，蓄壓油腔入口 6位于蓄壓油腔8腔壁右側(cè)。燃油進(jìn)油閥17為一單向閥，與蓄壓油腔入口6相連，燃油可以通過蓄壓油腔入口6進(jìn)入蓄壓油腔8當(dāng)中。蓄壓油腔溢流閥出口 9分別與燃油溢流閥24相連，燃油溢流閥24通過管路連接到燃料箱20，燃油可以通過管路流回到燃料箱20中。蓄壓油腔出口 7通過管路接通到燃油出油閥23，燃油出油閥23連接到共軌腔22，共軌腔22與噴油器21相連。液壓油槽14與液壓油齒輪泵26連通，液壓油齒輪泵26通過管路連接到液壓油進(jìn)油閥15，液壓油進(jìn)油閥15與液壓油入口 1相連，液壓油可以由此進(jìn)入液壓油腔3。液壓油腔溢流閥出口 2與液壓油溢流閥16連通，液壓油溢流閥16通過管路連接到液壓油槽14，液壓油可以流回到液壓油槽14中?；钊?1大端開兩個(gè)泄壓平衡槽12，其作用在于 一方面，可以減小活塞和活塞壁的接觸面積，另一方面，由于環(huán)槽中的油壓作用，活塞處于中心位置，可減少由于側(cè)壓力造成的活塞與活塞壁間的摩擦，并減少泄漏。活塞ll小端頭部開豎直活塞孔槽4，當(dāng)活塞對(duì)燃油進(jìn)行加壓時(shí)，活塞孔槽內(nèi)的燃油與間隙里的燃油同時(shí)被壓縮，使活塞產(chǎn)生的形變部分抵消，達(dá)到減小間隙的目的，從而減少泄流量。在工作初始狀態(tài)，液壓油進(jìn)油閥15，燃油出油閥23，燃油溢流閥24均保持關(guān)閉狀態(tài)，液壓油溢流閥16保持完全打開，燃油通過燃油齒輪泵18經(jīng)過燃油濾清器19、燃油進(jìn)油閥17、蓄壓油腔入口6進(jìn)入蓄壓油腔8中，推動(dòng)油泵中活塞ll上移，當(dāng)蓄壓油腔8中充滿燃油時(shí)，即活塞ll上升到上止點(diǎn)時(shí)，活塞位置上止點(diǎn)傳感器13獲得信號(hào)輸入，將電信號(hào)傳給電子控制單元(ECU)25， ECU25由ECU信號(hào)處理模塊27， ECU信號(hào)接收模塊28， ECU信號(hào)輸出模塊29， ECU信息存儲(chǔ)模30組成。ECU信息接收模塊28獲得電信號(hào)輸入后，ECU信號(hào)處理模塊27根據(jù)輸入信號(hào)，調(diào)用ECU信息存儲(chǔ)模塊30中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)控制信息，然后將元件對(duì)應(yīng)的控制信息以電信號(hào)的形式由ECU信號(hào)輸出模塊28，通過導(dǎo)線分別發(fā)送到液壓油進(jìn)油閥15、液壓油溢流閥16、燃油溢流閥24。信號(hào)發(fā)送到液壓油進(jìn)油閥15后，控制其打開，液壓油經(jīng)由液壓油齒輪泵26加注到液壓油腔3當(dāng)中，推動(dòng)活塞ll下移；信號(hào)發(fā)送到液壓油溢流閥16，調(diào)整溢流閥溢流壓力，由于油泵中活塞ll兩端截面積比值固定，因此根據(jù)帕斯卡原理可以通過液壓油腔3中溢流閥溢流壓力值來快速調(diào)整蓄壓油腔8中的壓力值達(dá)到預(yù)定值；ECU根據(jù)該預(yù)定值將信號(hào)發(fā)送蓄壓油腔溢流閥24，控制蓄壓油腔溢流閥24的開啟壓力，保證蓄壓油腔8中的燃油壓力?；钊?1下移過程中蓄壓油腔8快速達(dá)到預(yù)調(diào)整壓力值后，蓄壓油腔壓力傳感器10偵測到壓力信號(hào)發(fā)送ECU25， ECU25回饋控 制信號(hào)打開燃油出油閥23，燃油通過蓄壓油腔燃油出口 7進(jìn)入燃油出油閥23，流到共軌 腔22中，并經(jīng)由共軌腔22進(jìn)入噴油器21，實(shí)現(xiàn)燃油噴射。與此同時(shí)，當(dāng)活塞ll推至下 止點(diǎn)，即泵油結(jié)束后，活塞位置下止點(diǎn)傳感器5獲得信號(hào)輸入，發(fā)送電信號(hào)給ECU25， ECU25獲得信號(hào)輸入后分別回饋控制信號(hào)到燃油出油閥23、燃油溢流閥24、液壓油溢流 閥16、液壓油進(jìn)油閥15。燃油出油閥23以及燃油溢流閥24接收到ECU25控制信號(hào)后 即時(shí)關(guān)閉；液壓油溢流閥16接收到ECU控制信號(hào)后完全開啟；液壓油進(jìn)油閥15接收到 ECU控制信號(hào)后關(guān)閉。此時(shí)燃油再一次推動(dòng)活塞ll上移直至活塞位置上止點(diǎn)，進(jìn)行第二 次泵油。 由于Smart Engine的特殊性能要求，決定了燃油供給系統(tǒng)需在足夠大的范圍內(nèi)進(jìn) 行壓力調(diào)節(jié)。相比目前共軌系統(tǒng)利用電磁閥實(shí)現(xiàn)的小范圍調(diào)壓，本發(fā)明的新型燃料供給 系統(tǒng)可利用活塞兩端面積比較大的特點(diǎn)來放大噴射壓力的調(diào)節(jié)范圍，使高壓油的壓力在 20-250Mpa區(qū)間內(nèi)可任意調(diào)節(jié)。燃料加壓裝置結(jié)構(gòu)簡單對(duì)壓力調(diào)節(jié)響應(yīng)迅速，無高速旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件使得裝置的運(yùn)行更加可靠，延長使用壽命。噴射壓力的調(diào)節(jié)采用了閉環(huán)反饋 控制，因此噴射壓力波動(dòng)小。滿足不同理化特性燃料的霧化與燃燒要求。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明 的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的 實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種新型燃料加壓泵，其特征在于其包括液壓油腔、蓄壓油腔、活塞，活塞連接液壓油腔及蓄壓油腔，活塞與液壓油腔的接觸面積大于其與蓄壓油腔的接觸面積。
2. 如權(quán)利要求1所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述液壓油腔設(shè)有液壓油入口、液壓油腔溢流閥出口，液壓油入口位置高于溢流閥出口。
3. 如權(quán)利要求1所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述蓄壓油腔設(shè)有蓄壓油腔入口、蓄壓油腔溢流閥出口、蓄壓油腔出口，溢流閥出口位置高于蓄壓油腔出口。
4. 如權(quán)利要求3所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述蓄壓油腔還包括壓力傳感器，其感測蓄壓油腔內(nèi)的壓力，控制蓄壓油腔出口的閥門打開進(jìn)行燃油的噴射。
5. 如權(quán)利要求1所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述活塞與液壓油腔的接觸端設(shè)有兩個(gè)泄壓平衡槽，活塞與蓄壓油腔的接觸端頭部設(shè)有活塞孔槽。
6. 如權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述加壓泵由電子控制單元控制閥門啟閉，推動(dòng)活塞上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力的加載與卸壓以進(jìn)行燃油噴射。
7. 如權(quán)利要求6所述的新型燃料加壓泵，其特征在于所述液壓油腔上設(shè)有活塞位置上止點(diǎn)傳感器，蓄壓油腔上設(shè)有活塞位置下止點(diǎn)傳感器，活塞接觸止點(diǎn)傳感器，傳感器產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)發(fā)送給電子控制單元控制閥門啟閉。
8. —種新型燃料加壓系統(tǒng)，其特征在于加壓泵的液壓油入口和液壓油腔溢流閥出口連接至液壓油槽，蓄壓油腔入口和蓄壓油腔溢流閥出口連接至燃油槽，蓄壓油腔出口進(jìn)行噴油，其包括電子控制單元，電子控制單元接收活塞位置上止點(diǎn)傳感器、活塞位置下止點(diǎn)傳感器的信號(hào)控制加壓泵各入口出口的閥門啟閉。
9. 如權(quán)利要求8新型燃料加壓系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓油入口和蓄壓油腔入口分別設(shè)有液壓油齒輪泵、燃油齒輪泵，更佳的，燃油齒輪泵和燃油槽之間設(shè)有濾清器。
10. 如權(quán)利要求8新型燃料加壓系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄壓油腔出口連接有共軌腔，共軌腔上安裝有至少一個(gè)噴油器。
全文摘要
一種新型燃料加壓泵及系統(tǒng)，加壓泵主要包括液壓油腔、蓄壓油腔、活塞，活塞連接液壓油腔及蓄壓油腔，活塞與液壓油腔的接觸面積大于其與蓄壓油腔的接觸面積，由電子控制單元控制閥門啟閉，推動(dòng)活塞上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓力的加載與卸壓以進(jìn)行燃油噴射。加壓系統(tǒng)是將加壓泵的液壓油入口和液壓油腔溢流閥出口連接至液壓油槽，蓄壓油腔入口和蓄壓油腔溢流閥出口連接至燃油槽，蓄壓油腔出口進(jìn)行噴油，其包括電子控制單元，電子控制單元接收活塞位置上止點(diǎn)傳感器、活塞位置下止點(diǎn)傳感器的信號(hào)控制加壓泵各入口出口的閥門啟閉。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、壓力調(diào)節(jié)響應(yīng)迅速，運(yùn)行更加可靠，延長使用壽命，噴射壓力波動(dòng)小，滿足不同理化特性燃料的霧化與燃燒要求。
文檔編號(hào)F04B9/00GK101691854SQ20091019715
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者吳志軍, 胡晨輝, 范珂, 高原, 黃魏迪 申請人:同濟(jì)大學(xué)