專利名稱：可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種柴油機，具體地說是柴油機的噴油系統(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)濟性能和動力性能，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力波動，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)壓力建立速度慢，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)中的共軌管不再用于積蓄直接用于噴射的高壓燃油，而是用于蓄積壓力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)蓄積的燃油壓力放大，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，需要進一步改進。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)的燃油壓力得以大幅降低，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力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，通常為一確定值。同時增壓式電控共軌噴油系統(tǒng)僅有一個增壓活塞，對于確定的共軌壓力，經(jīng)過增壓活塞對燃油壓力進行一定比例的放大后，系統(tǒng)僅能以某一確定的噴射壓力將燃油噴入氣缸中。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，只能在單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)速和工況下對不同燃油噴射壓力的要求。

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)對燃油噴射壓力進行靈活控制的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是包括增壓噴油裝置、機油泵、機油箱、燃油泵、燃油箱、機油共軌管、燃油共軌管，增壓噴油裝置包括增壓控制部分和電控噴油器，機油泵分別連通機油共軌管和機油箱，燃油泵分別連通燃油共軌管和燃油箱，機油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器，燃油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器。本發(fā)明還可以包括I、所述的增壓控制部分包括增壓控制單元，增壓控制單元包括電磁控制閥、增壓活塞、進油單向閥，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)置增壓活塞復(fù)位彈簧，增壓活塞復(fù)位彈簧與增壓活塞之間設(shè)置增壓活塞液壓控制腔，電磁控制閥分別連通機油共軌管和增壓活塞上方液壓腔，增壓活塞下方液壓腔連通電控噴油器，增壓活塞液壓腔通過進油單向閥連通燃油共軌管。2、所述的增壓控制單元有兩個，兩個增壓控制單元對稱布置，兩個增壓控制單元的增壓活塞液壓控制腔相互連通后通過增壓活塞回油單向閥連通燃油箱，兩個增壓控制單元的增壓活塞下方液壓腔相互連通，兩個增壓控制單元的增壓壓力分別為6倍機油共軌管內(nèi)的軌壓和9倍機油共軌管內(nèi)的軌壓，所述的電磁控制閥為二位三通電磁控制閥?！?、所述的電控噴油器包括控制活塞、針閥、針閥復(fù)位彈簧、電控噴油電磁閥，控制活塞上方設(shè)置壓力控制腔，電控噴油電磁閥分別連通壓力控制腔和燃油箱，針閥復(fù)位彈簧安裝在控制活塞外面、頂在針閥上，針閥設(shè)置盛油槽，盛油槽和壓力控制腔通過管路連通增壓控制部分和燃油共軌管。4、所述的壓力控制腔與電控噴油電磁閥之間設(shè)置出油節(jié)流孔，壓力控制腔與管路之間設(shè)置進油節(jié)流孔。5、所述的電控噴油電磁閥為二位二通高速電磁閥。6、所述的增壓噴油裝置有四組，四組增壓噴油裝置并聯(lián)。本發(fā)明的優(yōu)勢在于本發(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，壓力改變速率慢的不足，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)速和工況下對噴油壓力和噴油規(guī)律的要求，從而有效提高柴油機的經(jīng)濟性和動力性能，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)明的增壓控制部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(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，圖I為可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(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、增壓控制部分15、電控噴油器16以及油管等。機油箱I中的燃油經(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和壓力傳感器9。限壓閥7用于限定軌壓，當軌壓超過限值時，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。壓力傳感器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具有蓄積機油壓力和平抑管內(nèi)機油壓力波動的作用，并負責將機油分配到增壓活塞上方的液壓腔內(nèi)?？勺儑娪蛪毫﹄p增壓共軌噴油系統(tǒng)的工作油為機油，利用機油對燃油進行增壓。圖2為可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)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，增壓控制部分15與共軌管和電控噴油器相連，包括進油單向閥17、30，增壓活塞21、26，二位三通電磁控制閥23、24，增壓活塞復(fù)位彈簧20、27，增壓活塞下方液壓腔18、29，增壓活塞上方液壓腔22、25，增壓活塞液壓控制腔19、28和增壓活塞回油單向閥31。電磁閥23、24用于控制增壓活塞上方液壓腔22、25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19和28分別通過進油單向閥17、30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18、29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30的開啟壓力。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，增壓活塞上方液壓腔與機油共軌管相通的油路被密封，與機油箱相通的油路開啟，增壓活塞上方液壓腔內(nèi)機油壓力為常壓，增壓活塞在增壓活塞液壓控制腔和增壓活塞下方液壓腔內(nèi)低壓燃油的壓力以及增壓活塞復(fù)位彈簧力的共同作用被壓至上止點，增壓活塞上方控液壓內(nèi)的機油流回機油箱，增壓活塞不對增壓活塞下方液壓腔內(nèi)的燃油實施增壓作用。當電磁閥通電時，增壓活塞上方液壓腔與機油共軌管相連的進油通道開啟，同時液壓腔與機油箱相連的回油通道關(guān)閉，機油共軌管內(nèi)的高壓機油進入增壓活塞上方的液壓腔，液壓腔內(nèi)機油壓力迅速升高，增壓活塞上方作用面積大，使得增壓活塞克服增壓活塞液壓控制腔和增壓活塞下方液壓腔燃油壓力和增壓活塞復(fù)位彈簧力的共同作用力下行，對增壓活塞下方液壓腔內(nèi)的燃油進行增壓，同時將增壓活塞液壓控制腔內(nèi)的燃油通過回油單向閥壓回燃油箱。噴油結(jié)束后，當電磁閥再次斷電，增壓活塞上方液壓腔與機油共軌管相通的油路重新被密封，與機油箱相通的油路再次被開啟，增壓活塞上方液壓腔內(nèi)機油回流至機油箱，液壓腔內(nèi)機油壓力迅速下降，增壓活塞在增壓活塞液壓控制腔和增壓活塞下方液壓腔內(nèi)低壓燃油的壓力以及增壓活塞復(fù)位彈簧力的共同作用下復(fù)位上行直至上止點，為下一次增壓做準備。進油單向閥17、30用于防止增壓活塞下行時增壓活塞液壓控制腔19和28內(nèi)的燃油流回燃油共軌管，以確保燃油共軌管內(nèi)燃油壓力穩(wěn)定，回油單向閥31的開啟壓力大于進油單向閥17和30的開啟壓力，可以保證在增壓活塞21、26不實施增壓作用時，增壓活塞液壓控制腔19、28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。增壓控制部分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)的燃油壓力增壓放大，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、壓力控制腔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18和29相通。壓力控制室35通過進油節(jié)流孔36與增壓活塞下方液壓腔18、29和燃油共軌管12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斷電閉合時，回油通道被密封，壓力控制腔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)燃油壓力和針閥復(fù)位彈簧38的彈簧力的共同作用下，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，壓力控制腔35內(nèi)的燃油迅速泄放到油箱12中，壓力控制腔35內(nèi)的燃油壓力迅速下降，盛油槽41中燃油壓力對針閥40向上的作用力大于針閥復(fù)位彈簧38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)速和工況需求，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23、24和33的配合控制，在機油共軌管內(nèi)軌壓確定的條件下，可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)可以在不同的噴油壓力下進行燃油噴射，同時可以獲得不同的燃油噴射速率。I、在噴油過程中，電磁閥24不通電，增壓活塞26不實施增壓作用。在電磁閥33開啟前先行開啟電磁閥23，使增壓活塞上方液壓腔22與機油共軌管8相連的進油通道開啟，同時關(guān)閉液壓腔22與機油箱I相連的回油通道，增壓活塞21實施增壓作用，對增壓活塞下方液壓腔18內(nèi)的燃油進行增壓。在電磁閥33開啟后，系統(tǒng)開始噴油，系統(tǒng)的噴油壓力由增壓活塞21的增壓比確定，噴油壓力為6倍機油共軌管內(nèi)的軌壓。2、在噴油過程中，電磁閥23不通電，增壓活塞21不實施增壓作用。在電磁閥33開啟前先行開啟電磁閥24，使增壓活塞上方液壓腔25與機油共軌管8相連的進油通道開啟，同時關(guān)閉液壓腔25與機油箱I相連的回油通道，增壓活塞26實施增壓作用，對增壓活塞下方液壓腔29內(nèi)的燃油進行增壓。在電磁閥33開啟后，系統(tǒng)開始噴油，系統(tǒng)的噴油壓力由增壓活塞26的增壓比確定，噴油壓力為9倍機油共軌管內(nèi)的軌壓。3、在噴油過程中，在電磁閥33開啟前，電磁閥23先行通電而電磁閥24不通電，增壓活塞21首先實施增壓作用，系統(tǒng)先以6倍機油共軌管內(nèi)軌壓的壓力進行噴射，當電磁閥33開啟后，再開啟電磁閥24，使增壓活塞26也實施增壓，則噴油壓力在兩增壓活塞21和26共同的增壓作用下進一步升高，系統(tǒng)隨后以接近9倍機油共軌管內(nèi)軌壓的壓力進行噴射，即增壓活塞21和26依次實現(xiàn)增壓作用，從而實現(xiàn)壓力逐漸升高的兩級階梯式的燃油噴射壓力，進而有效控制噴油過程中的噴油噴油速率。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的開啟延遲時間確定系統(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。噴油結(jié)束，電磁閥33斷電關(guān)閉后，在噴油過程中通電動作的增壓控制部分的電磁閥斷電復(fù)位，增壓活塞上方液壓腔與機油共軌管8相連的進油通道被關(guān)閉，同時活塞上方液壓腔與機油箱I的回油通道開啟，增壓活塞上方液壓腔內(nèi)的機油回流至機油箱1，增壓活塞在增壓活塞下方液壓、增壓活塞液壓控制腔和增壓活塞復(fù)位彈簧力的共同作用下上行復(fù)位，為下一次噴射過程做準備。通過三種工作模式下對噴油壓力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能，可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)能夠靈活地控制系統(tǒng)的噴油壓力和噴油速率，滿足柴油機在不同轉(zhuǎn)速和工況下對不同噴油壓力的要求，有效地改善噴射性能，進一步提高柴油機的性能，降低有害排放?！?br> 權(quán)利要求
1.可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是包括增壓噴油裝置、機油泵、機油箱、燃油泵、燃油箱、機油共軌管、燃油共軌管，增壓噴油裝置包括增壓控制部分和電控噴油器，機油泵分別連通機油共軌管和機油箱，燃油泵分別連通燃油共軌管和燃油箱，機油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器，燃油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的增壓控制部分包括增壓控制單元，增壓控制單元包括電磁控制閥、增壓活塞、進油單向閥，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)置增壓活塞復(fù)位彈簧，增壓活塞復(fù)位彈簧與增壓活塞之間設(shè)置增壓活塞液壓控制腔，電磁控制閥分別連通機油共軌管和增壓活塞上方液壓腔，增壓活塞下方液壓腔連通電控噴油器，增壓活塞液壓腔通過進油單向閥連通燃油共軌管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的增壓控制單元有兩個，兩個增壓控制單元對稱布置，兩個增壓控制單元的增壓活塞液壓控制腔相互連通后通過增壓活塞回油單向閥連通燃油箱，兩個增壓控制單元的增壓活塞下方液壓腔相互連通，兩個增壓控制單元的增壓壓力分別為6倍機油共軌管內(nèi)的軌壓和9倍機油共軌管內(nèi)的軌壓，所述的電磁控制閥為二位三通電磁控制閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的電控噴油器包括控制活塞、針閥、針閥復(fù)位彈簧、電控噴油電磁閥，控制活塞上方設(shè)置壓力控制腔，電控噴油電磁閥分別連通壓力控制腔和燃油箱，針閥復(fù)位彈簧安裝在控制活塞外面、頂在針閥上，針閥設(shè)置盛油槽，盛油槽和壓力控制腔通過管路連通增壓控制部分和燃油共軌管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的壓力控制腔與電控噴油電磁閥之間設(shè)置出油節(jié)流孔，壓力控制腔與管路之間設(shè)置進油節(jié)流孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的電控噴油電磁閥為二位二通高速電磁閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的電控噴油電磁閥為二位二通高速電磁閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的增壓噴油裝置有四組，四組增壓噴油裝置并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的增壓噴油裝置有四組，四組增壓噴油裝置并聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，其特征是所述的增壓噴油裝置有四組，四組增壓噴油裝置并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供可變噴油壓力雙增壓共軌噴油系統(tǒng)，包括增壓噴油裝置、機油泵、機油箱、燃油泵、燃油箱、機油共軌管、燃油共軌管，增壓噴油裝置包括增壓控制部分和電控噴油器，機油泵分別連通機油共軌管和機油箱，燃油泵分別連通燃油共軌管和燃油箱，機油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器，燃油共軌管分別連通增壓控制部分和電控噴油器。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，壓力改變速率慢的不足，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)速和工況下對噴油壓力和噴油規(guī)律的要求，從而有效提高柴油機的經(jīng)濟性和動力性能，降低有害排放。
文檔編號F02M51/06GK102900579SQ20121040267
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者田丙奇, 范立云, 馬修真, 王昊, 白云, 劉鵬, 宋恩哲, 李文輝, 劉友, 姚崇 申請人:哈爾濱工程大學