CN101984247A - 增压共轨喷油系统 - Google Patents

Abstract

一种增压共轨喷油系统，涉及柴油机喷油系统。本发明提供了一种增压阀和共轨管安装在一起的增压共轨喷油系统。本发明包括高压供油泵、共轨管、高压油管、回油管、其特征在于：还包括控制阀、增压阀、电控单元和多个电控喷油器，其中的增压阀安装在共轨管和每个控制阀后面，互相间用高压油管连接。本发明在预喷和后喷时采用较低的喷射压力，降低了排放和能量损耗，而且可以控制增压柱塞的行程，减少了不必要的回油损失。

Description

增压共轨喷油系统

技术领域

本发明涉及柴油机喷油系统。

背景技术

现有的柴油机共轨喷油系统中，采用增压阀（又称为“压力放大器”）进一步提高系统的喷射压力，是一种有效的改进方法。中国专利CN1158460C（WO0129409）公开了一种将压力放大器与喷油器集成在一起的技术方案。该压力放大器由执行元件通过控制阀操纵，可以将初级压力300~1000bar放大到1600bar。所用的控制阀是一个二位二通阀和一个第二阀。上述专利的缺点是，由于压力放大器设置在喷油器内，放大器中增压柱塞的外径和截面积之比都受到喷油器直径的限制，难于满足将最大压力提高到2000bar的要求。德国专利DE10059124（US2002/0092502A1）公开了一种增压阀经一个二位二通阀连接蓄压器的技术方案，其中增压阀与喷油器不在一起，因此增压活塞的外径和增压活塞与增压柱塞的面积比都不受喷油器直径的限制。

此外，在柴油机共轨喷油系统中采用电控单元控制电控喷油器实现多次喷射的方法属于现有技术。为了进一步提高柴油机的排放标准，在采用多次喷射技术时希望能实现在预喷和后喷时采用较低的喷射压力，而在主喷射时采用高喷射压力。另外，由于柴油机在燃烧室开始燃烧之前的着火滞后期内，尤其是在着火滞后期的开始阶段喷油速率不能过高，否则会加大柴油机的噪声和NOx排放。但是上述两项专利所述的喷油系统，都无法实现在预喷和后喷时采用较低喷射压力的要求，也难于控制着火滞后期的喷油速率。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种增压阀和共轨管安装在一起的增压共轨喷油系统。

本发明包括高压供油泵、共轨管、高压油管、回油管、其特征在于：还包括控制阀、增压阀、电控单元和多个电控喷油器，其中的增压阀安装在共轨管和每个控制阀后面，互相间用高压油管连接，

a.所述的控制阀是一个二位四通高速电磁换向阀，它由共轨管供给共轨压力Pc的燃油，并能快速地从向增压阀的上腔供油转换到向增压阀的下腔供油，该控制阀的换向动作和换向时间由上述电控单元控制；

b.上述增压共轨喷油系统能实现多次喷射，在上述电控单元的控制下，其中的电控喷油器在主喷射时由上述增压阀供给增压压力P3的燃油，在预喷射和后喷射时，电控喷油器由上述共轨管直接供给共轨压力Pc的燃油。

本发明所述的增压阀中装有连成一体的增压活塞和增压柱塞，增压活塞和增压柱塞是能上下往复运动的同轴圆柱体；在增压阀中，增压活塞上方的空间是上腔，增压活塞下方的空间是下腔，增压柱塞下方的空间是增压腔；增压活塞和增压柱塞的截面积之比是1：2.5~ 1: 3.0。

本发明在增压阀下腔和控制阀的连接管路上装有一个电控节流阀，它由电控单元控制其节流阻尼。

本发明所述的增压阀和控制阀集成在一起，安装在所述的共轨管上，或者安装在共轨管附近。

本发明所述的增压压力P3是2000~ 2500bar,其中所述的共轨压力Pc是1000bar。

本发明所述的电控喷油器是一种由电控单元控制喷油正时和喷油量的喷油器，该电控喷油器的执行器是高速电磁阀或压电执行器。

本发明所述的电控单元中储存有控制电控喷油器实现预喷射、主喷射和后喷射的程序。

本发明所述的电控单元中储存有调节电控节流阀阻尼大小的程序。

本发明的优点和有益效果是：

a.在预喷和后喷时采用较低的喷射压力，降低了排放和能量损耗，而且可以控制增压柱塞的行程，减少了不必要的回油损失。

b.在增压阀下腔和控制阀的连接管路上装有一个电控节流阀，可以通过电控单元控制增压活塞和增压柱塞的运动速度，从而控制增压压力P3的变化，也就是通过调节电控节流阀的阻尼改变主喷射时喷射压力上升段的曲线斜度，进而控制喷油速率和燃烧速度。这样就能改善发动机的动力性、经济性和净化水平，达到降低噪声和NOx排放的目标。

c.本发明将增压阀和控制阀集成在一起，安装在共轨管上，或装在共轨管附近。使得结构紧凑，因此不需要因加了增压阀而加大喷油器的外形尺寸，有利于喷油器在气缸盖上的设计布置。

附图说明

图1是本发明的增压共轨喷油系统图；

图2是本发明预喷和后喷时燃油在喷油系统中的流动示意图；

图3是本发明的控制系统框图；

图4是本发明所实施的多次喷射示意图。

图中：1、燃油箱，2、输油泵，3、高压供油泵，5、共轨管，6、控制阀，7、增压阀，8、增压活塞，9、增压柱塞，10、上腔，11、下腔，12、增压腔，14、高压油管，15、回油管, 16、电控喷油器，17、电控节流阀，18、连接管路，19、单向阀，20、电控单元，21、回油进口。

P1 上腔压力，P2 下腔压力，P3 增压压力，Pc共轨压力。

具体实施方式

本发明包括高压供油泵3、共轨管5、高压油管14、回油管15、其特征在于：还包括控制阀6、增压阀7、电控单元20和多个电控喷油器16，其中的增压阀7安装在共轨管5和每个控制阀6后面，互相间用高压油管14连接，

a.所述的控制阀6是一个二位四通高速电磁换向阀，它由共轨管5供给共轨压力Pc的燃油，并能快速地从向增压阀7的上腔10供油转换到向增压阀7的下腔11供油，该控制阀6的换向动作和换向时间由上述电控单元20控制；

b.上述增压共轨喷油系统能实现多次喷射，在上述电控单元20的控制下，其中的电控喷油器16在主喷射时由上述增压阀7供给增压压力P3的燃油，在预喷射和后喷射时，电控喷油器16由上述共轨管5直接供给共轨压力Pc的燃油。

本发明所述的增压阀7中装有连成一体的增压活塞8和增压柱塞9，增压活塞8和增压柱塞9是能上下往复运动的同轴圆柱体；在增压阀7中，增压活塞8上方的空间是上腔10，增压活塞8下方的空间是下腔11，增压柱塞9下方的空间是增压腔12；增压活塞8和增压柱塞9的截面积之比是1：2.5~ 1: 3.0。

本发明在增压阀下腔11和控制阀6的连接管路18上装有一个电控节流阀17，它由电控单元20控制其节流阻尼。

本发明所述的增压阀7和控制阀6集成在一起，安装在所述的共轨管5上，或者安装在共轨管5附近。

本发明所述的增压压力P3是2000~ 2500bar,其中所述的共轨压力Pc是1000bar。

本发明所述的电控喷油器16是一种由电控单元20控制喷油正时和喷油量的喷油器，该电控喷油器的执行器是高速电磁阀或压电执行器。

本发明所述的电控单元20中储存有控制电控喷油器实现预喷射、主喷射和后喷射的程序。

本发明所述的电控单元20中储存有调节电控节流阀17阻尼大小的程序。

以下结合附图详细说明本发明所述的柴油机增压共轨喷油系统的具体实施方式。

图1是本发明所述增压共轨喷油系统一种优选实施例的系统示意图。为了简化图形，图1中只对通往一个电控喷油器16的高压油路作了比较详细的图示。由共轨管5通往多缸柴油机其余各缸的高压油路都与此相似。图中燃油从燃油箱1经输油泵2和高压供油泵3提高压力后进入共轨管5。燃油在共轨管5中保持稳定的共轨压力Pc。在主喷射阶段，燃油由共轨管5经高压油路进入控制阀6。控制阀6是一个受电控单元20控制的二位四通高速电磁换向阀，这时该阀处于向左的位置，燃油经出口L进入增压阀7的上腔10，燃油以共轨压力Pc推动增压活塞8和增压柱塞9向下运动，使增压腔12中的油压提高到增压压力P3。这时电控喷油器16将压力为P3的主喷射燃油喷入柴油机燃烧室中。上述电控喷油器16采用现有技术中柴油机共轨喷油系统所用的电控喷油器，是一种由电控单元20控制喷油正时和喷油量的喷油器，该电控喷油器的执行器是高速电磁阀或压电执行器。与此同时，当控制阀6处于向左位置时，回油进口21与连接回油管15的出口连通。增压阀7的下腔11经连接管路18和电控节流阀17回油。由于本发明采用了由电控单元20控制的电控节流阀17，因此增压柱塞9向下运动的行程和向下运动的速度都是可以控制的。

图2是预喷和后喷时燃油在喷油系统中的流动示意图。在主喷射结束后，控制阀6在电控单元20的操纵下，从图1所示向左的位置L移动到图2所示向右的位置R。这时打开了共轨管5中压力油进入增压阀7的下腔11的通道，压力为Pc的燃油推动增压活塞8和增压柱塞9向上运动。这时，由于增压柱塞9向上运动，增压腔内压力下降使单向阀19开启。与此同时，增压阀7的上腔10内的燃油经控制阀6流出，并经回油管流回燃油箱1。这时进入喷油器的燃油压力为共轨压力Pc(1000bar)。在这一阶段，电控喷油器16按电控单元20规定的喷油量和喷油时间进行后喷射和预喷射。电控喷油器16中泄漏的低压燃油经回油管15流回燃油箱1。图1和图2中虚线方框内包含的控制阀6、增压阀7和电控节流阀17这三个部件可以集成在一起，也可以将其中任意两个部件集成在一起。集成后安装在共轨管5上，或装在共轨管5附近。

上述增压共轨喷油系统实施例中的电控节流阀17也可以取消，从而简化了喷油系统。这时连接管路18的阻尼按设计结构固定，不能调控。这种简化后的喷油系统，只要符合本发明的基本技术特征，仍然属于本发明的保护范围。

图3是本发明的控制系统框图。其中所述的电控单元20中储存有控制电控喷油器实现预喷射、主喷射和后喷射的程序。而且在所述的电控单元20中还储存有调节电控节流阀（17）阻尼大小的程序。图3中控制单元（ECU）20根据由温度传感器、压力传感器、发动机转速传感器和油门位置传感器输入的信号进行数据处理，然后再由控制单元20按内存的程序分别向控制阀6、电控喷油器16、电控节流阀17输出控制信号。其中控制阀6还对增压阀7和电控喷油器16进行液压控制。上述具体的控制方法和程序属于已经公知的现有技术。

图4是本发明所实施的发动机多次喷射示意图。图中以压力P为纵坐标，单位为bar（巴）。以时间为横坐标，单位为ms（毫秒），或者以曲轴转角θ为横坐标，单位deg(度)。图中曲线a代表预喷射，曲线bcde代表主喷射，曲线f代表后喷射。预喷和后喷时的喷射压力是共轨压力Pc，压力较低。主喷射时的最高喷射压力是增压压力，压力较高。主喷射曲线中的bc段是喷射压力的上升段，这一段曲线的斜度可以通过电控节流阀17调节，因此能够控制着火滞后期的喷油速率。Cˊ和C〞是调节不同节流阀开度获得的不同喷油速率形状曲线，可以改善发动机不同工况下的排放性能。

Claims (8)

1.一种增压共轨喷油系统，包括高压供油泵（3）、共轨管（5）、高压油管（14）、回油管（15）、其特征在于：还包括控制阀（6）、增压阀（7）、电控单元（20）和多个电控喷油器（16），其中的增压阀（7）安装在共轨管（5）和每个控制阀（6）后面，互相间用高压油管（14）连接，

a.所述的控制阀（6）是一个二位四通高速电磁换向阀，它由共轨管（5）供给共轨压力Pc的燃油，并能快速地从向增压阀（7）的上腔（10）供油转换到向增压阀（7）的下腔（11）供油，该控制阀（6）的换向动作和换向时间由上述电控单元（20）控制；

b.上述增压共轨喷油系统能实现多次喷射，在上述电控单元（20）的控制下，其中的电控喷油器（16）在主喷射时由上述增压阀（7）供给增压压力P3的燃油，在预喷射和后喷射时，电控喷油器（16）由上述共轨管（5）直接供给共轨压力Pc的燃油。

2.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的增压阀（7）中装有连成一体的增压活塞（8）和增压柱塞（9），增压活塞（8）和增压柱塞（9）是能上下往复运动的同轴圆柱体；在增压阀（7）中，增压活塞（8）上方的空间是上腔（10），增压活塞（8）下方的空间是下腔（11），增压柱塞（9）下方的空间是增压腔（12）；增压活塞（8）和增压柱塞（9）的截面积之比是1：2.5~ 1: 3.0。

3.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是其中在增压阀下腔（11）和控制阀（6）的连接管路（18）上装有一个电控节流阀（17），它由电控单元（20）控制其节流阻尼。

4.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的增压阀（7）和控制阀（6）集成在一起，安装在所述的共轨管（5）上，或者安装在共轨管（5）附近。

5.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的增压压力P3是2000~ 2500bar,其中所述的共轨压力Pc是1000bar。

6.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的电控喷油器(16)是一种由电控单元(20)控制喷油正时和喷油量的喷油器，该电控喷油器的执行器是高速电磁阀或压电执行器。

7.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的电控单元(20)中储存有控制电控喷油器实现预喷射、主喷射和后喷射的程序。

8.根据权利要求1所述的增压共轨喷油系统，其特征是：其中所述的电控单元(20)中储存有调节电控节流阀（17）阻尼大小的程序。

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