CN101117929A - 一种电子供油装置 - Google Patents

Abstract

一种电子供油装置，属于发动机技术领域，由PWM脉冲信号所驱动，包括由套筒和柱塞构成的压力室，围绕压力室的燃油室，柱塞在套筒滑内壁上可自由滑动，柱塞包括一个环槽，环槽与压力室始终保持连通，一个穿过套筒侧壁连接燃油室和压力室的排气孔，排气孔设在套筒的光滑内壁，沿柱塞压送燃油的运动方向，排气孔位于环槽之下游，在柱塞的正常工作行程范围内，排气孔由柱塞的外表面所封堵，超过柱塞正常工作行程的一定范围内，排气孔与环槽相遇以排除压力室内可能存在的气体。本发明解决现有技术发动机长时间大负荷运转，无法运行和热车启动的问题，提供一种结构简单且有利于排出气体，尽快恢复燃油喷射正常工作、启动发动机的电子供油装置。

Description

一种电子供油装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及电子供油装置，尤其涉及一种应用在内燃机的电子燃油喷射系统。

背景技术

将电磁泵和喷嘴做成一体形成独立的燃油喷射装置的方案被越来越多地应用于小型发动机领域，例如摩托车领域。但是当发动机处于热车，尤其是热车启动状态时，燃油蒸汽对于燃油喷射装置的正常工作影响很大，严重时车辆根本无法启动，因此如何设计此类燃油喷射装置以有利于热车启动是一个十分重要的难题。

中国专利CN1458403A和中国专利申请(申请号2005101197126)都是围绕如何有利于排除蒸汽影响而提出的技术方案。但是在极端高热的条件下，热车运行和热车启动仍然是一个没有完全解决好的问题。

所存在的具体问题是：发动机长时间大负荷运转，尤其在冷却条件欠佳的爬坡状态运行，然后热车搁置之后无法启动。其主要原因是，在用于压送燃油的压力室内，燃油蒸汽占据一部分空间使得液体燃油难以进入压力室，从而导致无法实现压送燃油的目的。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，之目的在于提供一种结构简单，能够有利于排出气体，尽快恢复电子燃油喷射装置正常工作、启动发动机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

即一种电子供油装置，由PWM脉冲信号所驱动，其包括一个由套筒和柱塞构成的压力室，一个围绕所述压力室的燃油室，柱塞在套筒光滑内壁上可以自由滑动，其特征在于，柱塞包括一个环槽，环槽与压力室始终保持连通，一个穿过套筒侧壁连接燃油室和压力室的排气孔，排气孔设在套筒的光滑内壁上，沿柱塞压送燃油的运动方向，排气孔位于环槽之下游，在柱塞的正常工作行程范围内，排气孔由柱塞的外表面所封堵，超过柱塞正常工作行程的一定范围内，例如在2mm范围内，排气孔与环槽相遇以排出压力室内可能存在的气体。

所述柱塞的正常工作行程范围是指，在压力室中燃油所含蒸汽量较少的情况下，电子燃油喷射装置为满足特定应用的要求，例如一台特定的发动机的燃油供应，柱塞压送燃油所需要达到的最大行程，在此情况下，排气孔由柱塞的外表面所封堵，压力室中的燃油不会通过排气孔回流到燃油室；所述柱塞的正常工作行程范围也可以指，在压力室充满液体燃料的情况下，在所定电磁场力驱动下，例如12V电压条件下，柱塞所能够达到的最远距离。

当压力室中的燃油蒸汽所占容积超过一定的比例，例如50％，柱塞的运动能够超出正常的工作行程范围，这时，环槽能够到达排气孔的位置，压力室中受压缩的蒸汽(包括空气)以及部分燃油从排气孔喷入燃油室，当柱塞回位时，压力室内所存介质膨胀，温度下降，真空度提高，从而有利于新燃油进入压力室。

在上述方案中，可以设置一个吸溢孔用于吸入燃油和排出蒸汽。吸溢孔穿过套筒壁并连接燃油室和压力室，在柱塞静止时的初始位置，环槽与吸溢孔相遇，燃油通过吸溢孔进入压力室，在柱塞运动的初期，压力室中的部分燃油和燃油蒸汽通过吸溢孔流出压力室，当柱塞的运动封堵吸溢孔后，压力室内的燃油开始受到挤压。

在吸溢孔和排气孔的燃油室一侧可以设置燃油过滤器以避免杂质进入压力室。

进一步，在燃油室和压力室之间设有一个吸油单向阀，这样在柱塞回位运动的初期，燃油就可以通过吸油单向阀进入压力室。

在吸溢孔位于燃油室一侧设有一个排出单向阀，以防止燃油蒸汽和燃油通过吸溢孔进入压力室。

在上述各种方案中，可以包括一个由燃油压力控制开闭的喷嘴，喷嘴包括喷嘴阀，当喷嘴内燃油压力超过所定值时，喷嘴阀开启，燃油喷出。

进一步，柱塞的长度满足以下条件，当排气孔与柱塞环槽相遇时，柱塞通过机械接触方式开启喷嘴阀，从而使得燃油室中的燃油通过喷嘴阀直接流出体外。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述：

图1为本发明提供的电子供油装置第一个实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的电子供油装置的排气过程示意图。

图3为本发明提供的电子供油装置的第二个实施例的结构示意图。

图4为本发明提供的电子供油装置的吸油过程示意图。

图5为本发明的一实施例应用于发动机供油系统的构成图。

具体实施方式

如图1所示，在第一实施例中，本发明的电子供油装置包括：一个近似圆柱体的柱塞10，一个具有近似圆孔的套筒11，一个近似圆柱体的电枢17，一个线圈18，一个喷嘴25，一个进油口29，一个回油口31，一个油外壳30。

柱塞10与套筒11的内孔11a精密配合并可在其中自由运动，柱塞10与套筒11形成的空间为压力室14，油外壳30和套筒11形成燃油室15。

柱塞10包括一个环槽12，前端设有一个连接环槽12和压力室14的柱塞油道12a，后端设有弹簧座10a，回位弹簧16作用于弹簧座10a和套筒11之间。

套筒11侧壁设有排气孔13和吸溢孔13a，其前端设有由出油阀芯20和出油阀座21以及弹簧22构成的出油阀。

电枢17的前端设有一个支撑件17a用于通过燃油和传递电枢17和柱塞10之间的作用力，柱塞的中心设有燃油道17b和一个有利于回油的锥形的段17c，17a是一个U型体，对于燃油进出电枢燃油道17b没有任何阻力，柱塞的后端是一个限位体32，限位体32内设有回油口31。

线圈18为一个常见的螺线管，其周围布置有导磁体19和隔磁体19a，连同电枢17一起构成一个电磁动力装置。电枢17为一个近似的圆柱体，置于导磁体19形成的近似圆孔的电枢室15a中。

在电枢室15a与燃油室15之间设有一个内部回油孔29a。

喷嘴25由喷嘴阀体27和阀座26以及压紧弹簧25构成，压紧簧25作用于阀座26和阀体后座24之间并使得阀体27与阀座26之间密封。

以下为本发明提供的电子燃油喷射装置的工作过程：

电枢17在其初始位置，前端17d位于隔磁体19a附近，后端被限位体32所阻挡；柱塞10在其初始位置，环槽12位于吸溢孔13a附近并通过吸溢孔13a与燃油室15连通。

燃油从外部油路通过进油口29进入燃油室15，一部分通过内部回油孔29a进入电枢室15a，再通过支撑件17a进入电枢油道17b，然后经回油口31回到外部油路，另一部分燃油通过吸溢孔13a进入压力室14。

当一个PWM脉冲电压施加于线圈18两端时，电枢17在电磁场力的作用下前行，并推动柱塞10向前运动，位于柱塞10之前端的压力室14中的部分燃油和燃油蒸汽通过吸溢孔13a回流到燃油室15之中，当柱塞10完全封堵吸溢孔13a后，柱塞10进入有效的燃油压送行程。

此时，如果压力室14内的燃油蒸汽量较少，燃油的压缩性较低，柱塞10的前行运动能够有效地压送燃油，燃油压力升高后，推开出油阀体20进入喷嘴内腔23，当燃油压力进一步升高时，可以克服喷嘴弹簧25的关闭力，喷嘴阀体27被推开，燃油从喷嘴阀体27和喷嘴阀座26之间的缝隙中喷出，这样的喷射为正常喷射，燃油的喷射量基本取决于柱塞10的有效行程，在柱塞10到达其产生最大供油量的行程之前，排气孔13一直位于环槽12的前方并被柱塞10的表面所封堵，因此排气孔13对于正常喷射不产生任何影响。根据加在线圈18脉冲电压的宽度，当电磁力下降后，喷嘴阀体27重新落座于喷嘴阀座26，本循环喷射结束。之后，回位弹簧16推动柱塞10和电枢17回到初始位置，当环槽12再次遇见吸溢孔13a时，来自燃油室15的新鲜燃油进入压力室14，准备下循环供油。

如果压力室14内的燃油蒸汽量占据了一定的容积，例如50％的容积，在相同的电压脉冲宽度的情况下，柱塞10会运动更长的距离，使得环槽12能够到达排气孔13，这样，被压缩的燃油蒸汽首先从排气孔13冲出压力室14，并且部分液体燃油有可能从排气孔13进入压力室14，柱塞10于套筒11的相对位置见图2所示。尽管本次柱塞行程没有能够实现燃油喷射，但由于燃油蒸汽被排除，当柱塞10回位后，在压力室14中产生一定的真空度，并且压力室14内的温度会有所下降，当柱塞10回到初始位置时，液体燃油能够从燃油室15进入压力室14。否则，如果没有排气孔13，如果燃油蒸汽的泄漏量忽略不计，压力室14内的空间仍被燃油蒸汽所占据，新鲜燃油无法进入压力室14。

最大供油量可以由本电子燃油供应装置的做功能力所决定，也可以根据应用对象的具体要求所决定，例如，125cc的发动机的对最大供油量的需求是每循环18立方毫米，对应直径为4毫米柱塞的行程大约为1.5毫米，这种情况下，吸溢孔13a与排气孔13之间的最小距离应该大于1.5毫米与环槽12的宽度之和。

如图3所示，在本发明提供的第二实施例中，

增加了一个进油阀37，一个进油孔36，一个蒸汽抑制阀33，柱塞10前端增加了一个柱塞延长部35，柱塞延长部35包括一个侧油道35a，喷嘴阀体27增加了一个阀体延长部34。

与第一实施例不同的是以下几个方面，

第一，燃油从燃油室15通过进油阀37和进油孔36进入压力室14，这在柱塞10每次回位的开始阶段就发生了，从而延长了燃油从燃油室15进入压力室14的时间，进一步避免蒸汽的发生。

第二，在柱塞10前向运动的初始行程，燃油和部分蒸汽通过吸溢孔13a和蒸汽抑制阀33排出压力室，燃油以及有可能存在于燃油室15内的燃油蒸汽不可能通过蒸汽抑制阀33和吸溢孔13a进入压力室14；

第三，当压力室14内的燃油蒸汽量占据了一定的容积时，柱塞10的长行程运动同样会导致蒸汽从排气孔13排除，并且，柱塞延长部35会通过机械接触强行推开出油阀体20，接下来出油阀体20会通过机械接触喷嘴阀体延长部34强行推开喷嘴阀体27，此时，燃油室15内的燃油从排气孔13通过侧油道35a进入压力室14，压力室14中的燃油从出油阀体20与出油阀座21的缝隙之间到达喷嘴内腔23，再从喷嘴阀体27与喷嘴阀座26之间的缝隙中流出，排气孔13、柱塞10、出油阀体20和喷嘴阀体27的相对位置见如图4。这样，在极端高温和大量燃油蒸汽产生的情况下，只要给线圈18加一个高频脉冲电压，本发明提供的电子供油装置的作用类似一个电磁阀，燃油在此情况下，尤其是在发动机进气管真空度的作用下，会直接进入发动机。

如图5所示，本发明之电子供油装置在发动机上的一个实际应用举例。

燃油由油箱3经过滤网5和过滤装置6进入汽液分离器7之中，然后经进油口29进入本发明之电子供油装置1，其中一部分燃油喷入发动机2的进气道8，其余部分从回油口31回到汽液分离器7之中，汽液分离器7之中的燃油蒸汽排气管4回到油箱。

在热车启动时，如果电子供油装置1中的压力室14存在燃油蒸汽而无法正常供油，那么在驱动前，首先由适当占宽比的PWM脉冲电压驱动，例如按照低于怠速供油量的占宽比，压力室14被冷却，蒸汽离开压力室后再按正常程序启动发动机。

Claims (7)

1.一种电子供油装置，由PWM脉冲信号所驱动，其包括一个由套筒和柱塞构成的压力室，一个围绕所述压力室的燃油室，柱塞在套筒光滑内壁上可以自由滑动，其特征在于，柱塞包括一个环槽，环槽与压力室始终保持连通，一个穿过套筒侧壁连接燃油室和压力室的排气孔，排气孔设在套筒的光滑内壁上，沿柱塞压送燃油的运动方向，排气孔位于环槽之下游，在柱塞的正常工作行程范围内，排气孔由柱塞的外表面所封堵，超过柱塞正常工作行程的一定范围内，排气孔与环槽相遇以排出压力室内可能存在的气体。

2.如权利要求1所述的电子供油装置，其特征在于，包括一个吸溢孔，吸溢孔连接燃油室和压力室，在柱塞静止时的初始位置，环槽位于吸溢孔附近，并使得压力室与燃油室连通。

3.如权利要求2所述的电子供油装置，其特征在于：在吸溢孔和排气孔的燃油室一侧，设置有燃油过滤器。

4.如权利要求3所述的电子供油装置，其特征在于，在燃油室和压力室之间设有一个进油阀。

5.如权利要求4所述的电子供油装置，其特征在于：在吸溢孔位于燃油室一侧设有一个蒸汽抑制阀。

6.如权利要求1～5之一项所述的电子供油装置，其特征在于：包括一个由燃油压力控制开闭的喷嘴，喷嘴包括喷嘴阀，当喷嘴内燃油压力超过所定值时，喷嘴阀开启，燃油喷出。

7.如权利要求6所述的电子供油装置，其特征在于：柱塞的长度满足以下条件，当排气孔与柱塞环槽相遇时，柱塞通过机械接触方式开启喷嘴阀，从而使得燃油室中的燃油通过喷嘴阀直接流出体外。

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