專利名稱：多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種發(fā)動機，具體地說是發(fā)動機的噴油系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著柴油機電控燃油噴射技術(shù)的迅速發(fā)展和船舶柴油機排放法規(guī)的日益嚴格，采用新型電控噴油系統(tǒng)已成為船舶柴油機發(fā)展的必然趨勢。電控共軌噴油系統(tǒng)能夠快速、精確、靈活地實現(xiàn)對柴油機噴油量和噴油規(guī)律控制，有效提高柴油機的經(jīng)濟性能和動カ性能，同時大幅降低有害排放，是當前最為先進的電控燃油噴射系統(tǒng)之一，已經(jīng)在船舶柴油機上得到了廣泛的應(yīng)用。由于船用大中型柴油機循環(huán)噴油量大，為提供足夠的噴油量同時平抑供油和噴油過程中引起的壓カ波動，要求柴油機上配備較大容積的共軌管，由此會造成共軌管內(nèi)壓カ建立速度慢，并且會同時增加共軌管內(nèi)恒高壓密封的難度和成本。因此許多船 用大中型柴油機的燃油噴射系統(tǒng)通常采用增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)，系統(tǒng)中的共軌管不再積蓄直接用于噴射的高壓燃油，而是用于蓄積壓カ較低的燃油或者液壓工作油，利用增壓活塞按一定的比例將共軌管內(nèi)蓄積的燃油壓カ放大，對即將進行噴射的燃油進行增壓，供給電控噴油器用于噴射。應(yīng)用于船舶大中型柴油機的增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)，能夠在一定程度上提高軌壓的建立速度，有效減少共軌管內(nèi)恒高壓密封的難度和成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高壓噴射，但是仍存不足之處，需要進ー步改進。I、對于船用大中型柴油機應(yīng)用的增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)，雖然共軌管內(nèi)的燃油壓カ得以大幅降低，但是大中型柴油機的循環(huán)噴油量大，為提供足夠的噴油量并盡量減小壓カ波動對噴油過程的干擾，共軌管的容積仍然較大，軌內(nèi)燃油多，軌壓變化滯后時間長，系統(tǒng)無法實現(xiàn)對軌壓進行快速，靈活的控制，系統(tǒng)的軌壓無法進行快速變化，通常為ー確定值。同時增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)僅有ー個增壓活塞，對于確定的共軌壓力，經(jīng)過增壓活塞對燃油壓カ進行一定比例的放大后，系統(tǒng)僅能以某ー確定的噴射壓カ將燃油噴入氣缸中。因此在當前船用大中型柴油機上所應(yīng)用的增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)，難以實現(xiàn)對軌壓快速靈活地控制，從而無法實現(xiàn)對噴油壓力的靈活控制，只能在単一噴射壓力下完成燃油的噴射過程，難以滿足大中型柴油機在不同轉(zhuǎn)速和エ況下對不同燃油噴射壓力的要求。2、當前船用大中型柴油機上所應(yīng)用的增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)僅配置有ー個增壓活塞，在確定的共軌壓カ下，無法實現(xiàn)在一次噴射過程中對噴油速率進行調(diào)節(jié)，難以進ー步改善電控共軌噴油系統(tǒng)的噴射性能，限制了對發(fā)動機的進ー步優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供應(yīng)用于船用大中型柴油機上能夠?qū)崿F(xiàn)對燃油噴射壓力和噴油速率進行靈活控制的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是包括機油箱、高壓機油泵、燃油箱、燃油泵、多級增壓控制部分、電控噴油器、機油共軌管、燃油共軌管、壓カ傳感器、限壓閥、進油管，高壓機油泵連接機油箱和機油共軌管，燃油泵連接燃油箱和燃油共軌管，多級增壓控制部分連接機油共軌管、燃油共軌管并通過進油管連接電控噴油器，電控噴油器連接燃油共軌管，機油共軌管上安裝壓カ傳感器和限壓閥，機油共軌管通過限壓閥連通機油箱。本發(fā)明還可以包括I、所述的多級增壓控制部分包括多級增壓控制單元，多級增壓控制單元包括二位三通電磁閥、增壓活塞、進油單向閥、回油單向閥，增壓活塞上方設(shè)置增壓活塞上方液壓腔，增壓活塞下方設(shè)置增壓活塞下方液壓腔，增壓活塞里設(shè)置增壓活塞液壓控制腔，第一增壓活塞上方液壓腔通過第一二位三通電磁閥連接機油共軌管和機油箱，第一增壓活塞控制腔 分別通過第一進油單向閥連接燃油共軌管、通過回油単向閥連接燃油箱，第一增壓活塞下方液壓腔通過第二二位三通電磁閥連接第二增壓活塞上方液壓腔和進油管，第二增壓活塞控制腔分別通過第二進油單向閥連接燃油共軌管、通過回油単向閥連接燃油箱，第二增壓活塞下方液壓腔連接進油管，第三進油單向閥連通燃油共軌管和進油管。2、所述的第一增壓活塞和第二增壓活塞的增壓比分別為6和2。3、所述的多級增壓控制單元還包括增壓活塞復(fù)位彈簧，增壓活塞復(fù)位彈簧安裝在增壓活塞里。4、所述的電控噴油器包括二位二通高速電磁閥、控制活塞、針閥、盛油槽，控制活塞連接針閥，控制活塞上方設(shè)置壓カ控制腔，壓カ控制腔通過二位二通高速電磁閥連接燃油箱，壓カ控制腔還連通進油管，壓カ控制腔與二位二通高速電磁閥之間設(shè)置出油節(jié)流孔，壓カ控制腔與進油管之間設(shè)置進油節(jié)流孔，盛油槽設(shè)置在針閥處并與進油管相連通。5、所述的電控噴油器還包括針閥復(fù)位彈簧，針閥復(fù)位彈簧安裝在針閥上方。6、所述的多級增壓控制單元和電控噴油器組成ー個噴油單元，噴油單元的數(shù)量等于發(fā)動機汽缸的數(shù)量。本發(fā)明的優(yōu)勢在干本發(fā)明通過電磁閥的配合控制，能夠靈活快速地控制系統(tǒng)的噴油壓力，克服了船用大中型柴油機共軌管容積大，壓カ改變速率慢的不足，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多種噴油速率，可以滿足柴油機在不同轉(zhuǎn)速和エ況下對噴油壓カ和噴油規(guī)律的要求，從而有效提高柴油機的經(jīng)濟性和動カ性能，降低有害排放。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的多級增壓控制部分和電控噴油器部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的多級增壓控制部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本發(fā)明的電控噴油器部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖I 4，多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)主要包括機油箱I、燃油箱12、濾清器
2、6、11、13、高壓機油泵3、機油共軌管8、燃油泵10、燃油共軌管14、多級增壓控制部分15、電控噴油器16以及油管等。機油箱I中的機油經(jīng)過機油濾清器2和6的過濾后被高壓機油泵3通過高壓機油管4、5送入機油共軌管8中。機油共軌管8上安裝有限壓閥7和壓カ傳感器9。限壓閥7用于限定軌壓，當軌壓超過限值吋，限壓閥7開啟，機油共軌管內(nèi)的機油由回油管泄放到機油箱I中，從而降低軌壓。壓カ傳感器9用于實時測量機油共軌管內(nèi)的機油壓力，并將壓力信號反饋給電子控制單元用于軌壓的控制。機油共軌管8具有蓄積機油和平抑管內(nèi)機油壓カ波動的作用，并負責(zé)將機油分配到增壓活塞上方的液壓腔內(nèi)。多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)的工作油為機油，利用機油對燃油進行增壓。圖2為多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)多級增壓控制部分和電控噴油器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、4分別為多級增壓控制部分和電控噴油器部分的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，多級增壓控制部分15分別與共軌管和電控噴油器相連，該部分包括進油單向閥17、29，增壓活塞22、26，二位三通電磁控制閥18、24，增壓活塞復(fù)位彈簧21、27，增壓活塞下方液壓腔19、30，增壓活塞上方液壓腔23、25，增壓活塞液壓控制腔20、28和增壓活塞回油單向閥31。電磁閥18安裝在增壓活塞下方液壓腔19與電控噴油器16和增壓活塞上方液壓腔25的通路之間，用于切換兩通路的開啟和閉合，使噴油系統(tǒng)工作在不同的工作模式下。電磁閥24用于控制增壓活塞上方液壓腔23與機油共軌管8之間的進油通路和與機油箱I之間的回 油通路。增壓活塞液壓控制腔20和28分別通過進油單向閥17、29與燃油共軌管14相連，并通過回油單向閥31與燃油箱12相連。增壓活塞下方液壓腔19、30與電控噴油器16相通并通過進油單向閥32與燃油共軌管14相連。回油單向閥31的開啟壓力大于進油單向閥17和29的開啟壓力。多級增壓控制部分利用二位三通電磁閥控制增壓活塞是否對增壓活塞下方液壓腔內(nèi)的燃油進行增壓。當電磁閥不通電時，增壓活塞不對下方液壓腔內(nèi)的燃油實施增壓作用。當電磁閥通電時，增壓活塞對下方液壓腔內(nèi)的燃油進行增壓，同時將增壓活塞液壓控制腔內(nèi)的燃油通過回油単向閥壓回燃油箱。噴油結(jié)束后，電磁閥斷電，增壓系統(tǒng)與機油箱連通，壓カ迅速降低，燃油共軌管14中的燃油經(jīng)過單向閥17、29進入增壓活塞液壓控制腔20、28，配合增壓活塞下方液壓和復(fù)位彈簧的復(fù)位カ將增壓活塞推回上止點。進油單向閥17、29用于防止增壓活塞下行時增壓活塞液壓控制腔19和30內(nèi)的燃油流回燃油共軌管，以確保燃油共軌管內(nèi)燃油壓カ穩(wěn)定，回油單向閥31的開啟壓力大于進油單向閥17和32的開啟壓力，可以保證在增壓活塞22、26不實施增壓作用吋，增壓活塞液壓控制腔19、30的內(nèi)的燃油不會直接流回燃油箱12。進油單向閥32用于阻止被增壓活塞增壓的燃油流回燃油共軌管14，從而保證穩(wěn)定的燃油軌壓和增壓壓力。多級控制部分15按照控制系統(tǒng)的控制指令可利用不同的增壓活塞，采用不同的增壓比例將增壓活塞下方液壓腔內(nèi)的燃油壓カ增壓放大，從而可以靈活控制燃油的噴射壓力和噴射速率。電控噴油器16通過進油單向閥32與燃油共軌管14相連，并與兩個增壓活塞下方液壓腔相通，主要由二位二通高速電磁閥33、進油節(jié)流孔36、壓カ控制腔35、出油節(jié)流孔34、控制活塞37、針閥復(fù)位彈簧38、針閥復(fù)位彈簧座39、針閥40、盛油槽41以及油箱12組成。電控噴油器通過單向閥32與燃油共軌管14相連，并與增壓活塞下方的液壓腔19和30相通。壓カ控制腔35通過進油節(jié)流孔36與增壓活塞下方液壓腔19、30和燃油共軌管14相連，通過出油節(jié)流孔34與油箱12相連。由電磁閥33控制壓力控制腔35與油箱12之間回油通道的開啟與閉合。
電磁閥33控制壓力控制腔35內(nèi)的燃油向油箱12的回油通道，電磁閥33斷電閉合吋，回油通道被密封，壓カ控制腔35內(nèi)燃油對控制活塞37向下的作用面積大于盛油槽41中燃油對針閥40向上的作用面積，因此在壓力控制腔35內(nèi)燃油壓カ和針閥復(fù)位彈簧38的彈簧カ的共同作用下，針閥40落座復(fù)位，密封噴孔。當電磁閥33通電開啟時，回油通道開啟，壓カ控制腔35內(nèi)的燃油迅速泄放到油箱12中，壓カ控制腔35內(nèi)的燃油壓カ迅速下降，盛油槽41中燃油壓カ對針閥40向上的作用カ大于針閥復(fù)位彈簧38向下的彈簧力，針閥40上升，開啟噴孔，開始噴油過程。電控噴油器16根據(jù)柴油機轉(zhuǎn)速和エ況需求，按照控制指令調(diào)節(jié)噴油器的噴油時刻、噴射持續(xù)期及噴射次數(shù)。本發(fā)明的工作原理為噴油器進行噴油時，通過電磁閥18、24和33的配合控制，多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)可以工作在三種模式下，在相同機油共軌壓カ條件下能夠以多種不同噴油壓力和噴射 速率進行燃油噴射。I、在噴油過程中，電磁閥18斷電，電磁閥24通電。電磁閥18斷電，使液壓腔19與液壓腔25隔斷，而通過單向閥32與燃油共軌管14連通，未被加壓的燃油進入液壓腔19中。電磁閥24通電，使液壓腔23與機油共軌管8連通，高壓機油進入液壓腔23中，推動增壓活塞22下行，對液壓腔19中的燃油進行加壓，并將增壓后的高壓燃油送入電控噴油器16中。在電磁閥33通電開啟后，系統(tǒng)開始噴油，噴油壓力由增壓活塞22的增壓比確定，為6倍機油共軌管的軌壓。噴油結(jié)束后，電磁閥24斷電，使液壓腔23與機油箱I連通，壓カ迅速降低。燃油共軌管14中的燃油通過單向閥17進入增壓活塞22的液壓控制腔20中，配合增壓活塞22下方液壓和復(fù)位彈簧21的復(fù)位カ將增壓活塞22推回上止點，燃油共軌管14內(nèi)的燃油經(jīng)過單向閥32重新充滿液壓腔19，準備下一次噴射。2、在噴油過程中，電磁閥18、24同時通電。電磁閥18通電，使液壓腔19與液壓腔25連通，與燃油共軌管14隔斷，此時燃油共軌管14內(nèi)未經(jīng)增壓的燃油通過單向閥32進入增壓活塞26下方的液壓腔30中。電磁閥24通電，使液壓腔23與機油共軌管8連通，高壓機油進入液壓腔23中，推動增壓活塞22下行，對液壓腔19中的燃油進行加壓，并將其壓入液壓腔25中，進而通過增壓活塞26對液壓腔30中的燃油進行增壓，增壓后的燃油被送入電控噴油器16中。在電磁閥33通電開啟后，系統(tǒng)開始噴油，噴油壓力由增壓活塞22、26的增壓比共同確定，為6X2=12倍機油共軌管的軌壓。噴油結(jié)束后，電磁閥24先斷電，使增壓系統(tǒng)與機油箱連通，壓カ迅速降低，燃油共軌管14中的燃油經(jīng)過經(jīng)過單向閥17進入液壓腔28，配合增壓活塞26下方液壓和復(fù)位彈簧27的復(fù)位カ將增壓活塞26推回上止點，液壓腔25中的燃油被壓回液壓腔19中。然后電磁閥18再斷電，通過單向閥17進入液壓控制腔20中的燃油，配合增壓活塞22下方液壓和復(fù)位彈簧21的復(fù)位カ將增壓活塞22推回上止點，燃油共軌管14內(nèi)的燃油經(jīng)過單向閥32重新充滿液壓腔19，準備下一次噴射。3、在噴油過程中，電磁閥24先通電，電磁閥18后通電。電磁閥24通電而電磁閥18未通電時，增壓效果與第I種工作模式相同，由增壓活塞22単獨增壓，增壓比為6倍機油共軌管的軌壓。而當點18也通電時，增壓效果則與第2中工作模式相同，由增壓活塞22、26共同增壓，增壓比為12倍機油共軌管的軌壓。因此，在該種工作模式下，能夠獲得壓カ逐漸升高的兩級階梯式燃油噴射壓力，進而有效控制噴油過程中的噴油速率。
噴油過程中，由電控噴油器上電磁閥33的開啟和關(guān)閉時刻確定噴油的開始和結(jié)束時刻，電磁閥33的開啟時間確定系統(tǒng)的噴油脈寬。電控噴油器的電磁閥33開啟時，噴油器液壓控制腔35內(nèi)的燃油經(jīng)由回油管流回燃油箱12。通過三種工作模式下對噴油壓カ和噴油速率的控制以及電控噴油器能夠?qū)崿F(xiàn)的多次噴射控制功能，多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)能夠靈活地控制系統(tǒng)的噴油壓カ和噴油速率，滿足柴油機在不同轉(zhuǎn)速和エ況下對不同噴油壓力 和噴油速率的要求，能夠有效地改善噴射性能，進ー步提高柴油機的性能，降低有害排放。
權(quán)利要求
1.多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是包括機油箱、高壓機油泵、燃油箱、燃油泵、多級增壓控制部分、電控噴油器、機油共軌管、燃油共軌管、壓カ傳感器、限壓閥、進油管，高壓機油泵連接機油箱和機油共軌管，燃油泵連接燃油箱和燃油共軌管，多級增壓控制部分連接機油共軌管、燃油共軌管并通過進油管連接電控噴油器，電控噴油器連接燃油共軌管，機油共軌管上安裝壓カ傳感器和限壓閥，機油共軌管通過限壓閥連通機油箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的多級增壓控制部分包括多級增壓控制單元，多級增壓控制單元包括二位三通電磁閥、增壓活塞、進油單向閥、回油單向閥，增壓活塞上方設(shè)置增壓活塞上方液壓腔，增壓活塞下方設(shè)置增壓活塞下方液壓腔，增壓活塞里設(shè)置增壓活塞液壓控制腔，第一增壓活塞上方液壓腔通過第一二位三通電磁閥連接機油共軌管和機油箱，第一增壓活塞控制腔分別通過第一進油單向閥連接燃油共軌管、通過回油単向閥連接燃油箱，第一增壓活塞下方液壓腔通過第二二位三通電磁閥連接第二增壓活塞上方液壓腔和進油管，第二增壓活塞控制腔分別通過第二進油單向閥連接燃油共軌管、通過回油単向閥連接燃油箱，第二增壓活塞下方液壓腔連接進油管，第三進油單向閥連通燃油共軌管和進油管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的第一增壓活塞和第二增壓活塞的增壓比分別為6和2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的多級增壓控制單元還包括增壓活塞復(fù)位彈簧，增壓活塞復(fù)位彈簧安裝在增壓活塞里。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的電控噴油器包括二位二通高速電磁閥、控制活塞、針閥、盛油槽，控制活塞連接針閥，控制活塞上方設(shè)置壓カ控制腔，壓カ控制腔通過二位二通高速電磁閥連接燃油箱，壓カ控制腔還連通進油管，壓カ控制腔與二位二通高速電磁閥之間設(shè)置出油節(jié)流孔，壓カ控制腔與進油管之間設(shè)置進油節(jié)流孔，盛油槽設(shè)置在針閥處并與進油管相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的電控噴油器還包括針閥復(fù)位彈簧，針閥復(fù)位彈簧安裝在針閥上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的多級增壓控制単元和電控噴油器組成ー個噴油単元，噴油單元的數(shù)量等于發(fā)動機汽缸的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5任一所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的多級增壓控制単元和電控噴油器組成ー個噴油単元，噴油單元的數(shù)量等于發(fā)動機汽缸的數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6任一所述的多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的多級增壓控制単元和電控噴油器組成ー個噴油単元，噴油單元的數(shù)量等于發(fā)動機汽缸的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供多級增壓電控共軌噴油系統(tǒng)，包括機油箱、高壓機油泵、燃油箱、燃油泵、多級增壓控制部分、電控噴油器、機油共軌管、燃油共軌管、壓力傳感器、限壓閥、進油管，高壓機油泵連接機油箱和機油共軌管，燃油泵連接燃油箱和燃油共軌管，多級增壓控制部分連接機油共軌管、燃油共軌管并通過進油管連接電控噴油器，電控噴油器連接燃油共軌管，機油共軌管上安裝壓力傳感器和限壓閥，機油共軌管通過限壓閥連通機油箱。本發(fā)明能夠靈活快速地控制系統(tǒng)的噴油壓力，克服了大中型柴油機共軌管容積大，壓力改變速率慢的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)多種噴油速率，從而有效提高柴油機的經(jīng)濟性和動力性能，降低有害排放。
文檔編號F02M47/04GK102691604SQ20121016313
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者姚崇, 宋恩哲, 李學(xué)民, 李文輝, 王昊, 田丙奇, 范立云, 費紅姿, 馬修真 申請人:哈爾濱工程大學(xué)