CN101922391B - 柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，包括泵体；一安装在泵体内的凸轮轴；安装泵体外一侧下方由凸轮轴驱动的输油泵总成，所述输油泵总成将燃油泵入泵体内的高压油道中；其还包括若干套并列安装于泵体上的电控单体泵，所述电控单体泵中的柱塞受控于所述凸轮轴；所述柱塞将由高压油道进入柱塞腔内的燃油压缩，所述电控单体泵上的电磁阀受控于ECU控制装置，以将柱塞腔内压缩的燃油喷入发动机气缸。本发明采用电控单体泵和ECU控制装置控制，能够实现喷油量、喷油正时和喷油压力的精确、柔性控制，改善发动机缸内燃烧，从而降低发动机的有害排放物，提高发动机的经济性、动力性和可驾驶性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油发动机燃油喷射技术领域，特别涉及一种柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵。
背景技术
欧II及以下排放的柴油发动机燃油喷射泵均为机械直列泵或者VE泵，通过调速器、提前器等机械装置来控制喷油量和喷油时刻，控制精度和控制灵活性都相对比较低，控制范围窄，只能控制少数几个工况点，无法在所有工况进行精确控制；受到结构和原理限制，如柱塞上有各种直槽、斜槽增加了泄漏，喷油泵泵端压力通常低于1000bar，嘴端压力低于1200bar；不能对燃油温度变化导致的喷油量变化进行补偿。由于存在这些不足，机械控制的高压喷油泵无法达到国III及以上排放标准和燃油经济性要求。
发明内容
为了满足国III及以上排放标准，同时降低汽车油耗，喷油系统必须克服现有的机械高压喷油泵的缺陷，对喷油系统的基本要求是泵端压力达到1200bar以上、嘴端压力达到1400bar以上，并且喷油正时在所有工况下可以灵活控制。为此本发明提供了一种由电子控制单元(ECU)控制的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，该柴油发动机油喷射电控单体组合泵的泵端压力达到1200bar以上，嘴端压力达到1400bar以上，控制精度高，控制灵活，各种工况下均可实现最优的喷油量和喷油定时。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，包括：
泵体；
一安装在泵体内的凸轮轴；
安装泵体外一侧下方由凸轮轴驱动的输油泵总成，所述输油泵总成将燃油泵入泵体内的高压油道中；
其特征在于，
若干套并列安装于泵体上的电控单体泵，所述电控单体泵中的柱塞受控于所述凸轮轴；所述柱塞将由高压油道进入柱塞腔内的燃油压缩，所述电控单体泵上的电磁阀受控于ECU控制装置，以将柱塞腔内压缩的燃油喷入发动机气缸。
为了保证ECU能顺利判缸，在所述凸轮轴上设置有与凸轮轴同步转动的相位传感器信号发生轮，在该相位传感器信号发生轮上设置有数量比所述电控单体泵数量多一个的信号发生部件；在所述泵体上还设置有用以检测相位传感器发生轮上信号发生部件所发生信号的相位传感器，所述相位传感器将信号传输至所述的ECU控制装置。
本发明所述柱塞腔内压缩的燃油通过电控单体泵上喷油口以及与喷油口连接的高压油管和与高压油管连通的喷油器喷入发动机气缸。
本发明还包括设置在泵体上用以检测高压油道内燃油温度的燃油温度传感器，该燃油温度传感器与ECU控制装置连接。
本发明还包括设置在凸轮轴上与凸轮轴同步转动的正时定位装置信号发生轮和设置在泵体上用以检测正时定位装置信号发生轮所发生信号的正时定位装置，该正时定位装置受控于所述ECU控制装置，用以控制所述凸轮轴处于正确供油位置，以满足设定的喷油规律。
所述泵体内设置有若干缸室，每一缸室对应地安装有一电控单体泵。所述缸室的数量为4或6或8或或9或10或12。
所述相邻缸室之间的缸心距≥42mm。
所述输油泵总成中的输油泵为齿轮式输油泵或活塞式输油泵或转子式输油泵。
所述信号发生部件为设置在相位传感器信号发生轮上的信号齿或信号槽。
所述相位传感器为霍尔式相位传感器或磁电式相位传感器。
所述燃油温度传感器为NTC热敏电阻式燃油温度传感器。
本发明在传统机械直列泵的基础上，保留与发动机的连接方式、凸轮轴驱动、输油泵供油不变；用电控单体泵取代柱塞偶件；取消提前器和调速器，其功能通过ECU实现。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵为时间控制式电控燃油喷射系统，能在所有工况下，由ECU控制装置中的传感器采集汽车和发动机运行工况及驾驶者的操作意图，ECU根据传感器输入的信号，驱动电控单体泵中的电磁阀，通过电磁阀切换由电控单体泵中的柱塞高速运动产生的高压燃油的流向，在适当的时刻，高压燃油通过高压油管进入喷油器，喷油器将高压燃油喷入气缸。由于采用电控单体泵和ECU控制装置控制，能够实现喷油量、喷油正时和喷油压力的精确、柔性控制，改善发动机缸内燃烧，从而降低发动机的有害排放物，提高发动机的经济性、动力性和可驾驶性。本发明的电控单体泵柱塞上没有调节油量的斜槽，减少了泄漏，提高了刚度和强度，泵端压力高达1400bar以上，最高喷射压力达到1800bar以上；发动机不作大的改动的情况下，实现现有采用机械直列泵的柴油机排放水平由国II升级到国III及以上，且发动机油耗不会增加，通过精确调校可以比欧II发动机油耗更低；产品功率覆盖范围广，适合从微型、轻型到重型车用、机车用和船用柴油机及发电机组，适合商用车和乘用车。
经检测，本发明的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵与传统直列泵性能对比见表1
表1
| 序号 | 项目 | 本发明 | 传统直列泵 |
| 1. | 最大泵端压力 | 1400bar以上 | 最大1000bar |
| 2. | 最高喷射压力 | 1800bar以上 | 最大1300bar |
| 3. | 排放水平 | 国III及以上 | 国II |
| 4. | NOx | 小于5mg/kW.h | 小于7mg/kW.h |
| 5. | 颗粒 | 小于0.1mg/kW.h | 小于0.2mg/kW.h |
| 6. | CO | 小于2.1mg/kW.h | 小于4.0mg/kW.h |
| 7. | HC | 小于0.66mg/kW.h | 小于1.1mg/kW.h |
| 8. | 最低燃油耗 | 小于191g/kW.h | 小于198g/kW.h |
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明六缸柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵的外部结构示意图。
图2为本发明缸体的结构示意图。
图3为本发明凸轮轴与电控单体泵之间传动关系示意图。
图4为本发明相位传感器发生轮的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
图1、图2和图3所示的六缸柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，与发动机(图中未示出)采用法兰或者托架等机械连接方式连接。该柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵包括一个泵体100，泵体100比现有泵体的强度加强，以适应国III以上标准所必需的更高泵端压力。
在泵体100内的下方设置有一凸轮轴安装腔110，上方设置有六个缸室120，相邻缸室之间的缸心距为42～51mm。凸轮轴200通过两个轴承座230安装在凸轮轴安装腔110内，输油泵总成300安装在泵体100外一侧下方，凸轮轴200驱动输油泵总成300。
输油泵总成300的抽油口与油箱(图中未示出)连接，出油口与泵体100内的高压油道130通过高压油管连通，以向泵体100内的高压油道130注油。输油泵总成300中的输油泵为齿轮式输油泵或活塞式输油泵或转子式输油泵。
在泵体100上安装有与高压油道的回油口连通的稳压阀总成400，稳压阀总成400的回油阀口与油箱连接。稳压阀总成400起到稳定高压油道内油压的作用。
在泵体100每一个缸室120中安装有一套电控单体泵500，六套电控单体泵500并列在泵体100上。本具体实施方式的电控单体泵500为中国实用新型专利授权公告号CN201013504公开的柴油发动机燃油喷射电控单体泵。
六套电控单体泵500的柱塞510受控于凸轮轴200上间隔设置的六个凸轮210，由凸轮210驱动柱塞510向上运动。每套电控单体泵500的柱塞腔520与高压油道130连通，喷油口通过高压油管、喷油器(图中未示出)连接发动机气缸。
在凸轮轴200上设置有一相位传感器信号发生轮220，结合参见图4，在相位传感器信号发生轮220上设置有“6+1”个信号齿或信号槽221，其中六个信号槽221在相位传感器发生轮220上均布，一个信号槽221a临近一个信号槽221。
在泵体100上设置有用以检测相位传感器信号发生轮210上的信号槽221所发生信号的相位传感器600，相位传感器600为霍尔式相位传感器或磁电式相位传感器。
在泵体100还设置有用以检测高压油道130内燃油温度的燃油温度传感器700，燃油温度传感器700为NTC热敏电阻式燃油温度传感器。在凸轮轴200上设置有一正时定位装置信号发生轮230，并在泵体100上设置有用以检测正时定位装置信号发生轮230所发生信号的正时定位装置800，该正时定位装置800用以控制凸轮轴200处于正确供油位置。
电控单体泵300中的电磁阀、相位传感器600、燃油温度传感器700、正时定位装置800以及喷油器与ECU控制装置控制连接。
本发明在传统机械直列泵的基础上，保留与发动机的连接方式、凸轮轴驱动、输油泵供油不变；用电控单体泵取代柱塞偶件；取消提前器和调速器，其功能通过ECU实现。
本发明柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵的工作原理如下：
凸轮轴200驱动输油泵总成300从油箱抽取清洁燃油进入泵体100的高压油道130，多余燃油通过稳压阀总成400回到油箱；凸轮轴200驱动电控单体泵500的柱塞510向上运动，柱塞腔520中的燃油压缩后燃油压力升高，发动机ECU在适当的时刻给电控单体泵500的电磁阀通电，电控单体泵500喷油，通过高压油管，开启喷油器，燃油喷入发动机气缸。当符合要求数量的燃油喷入发动机气缸后，ECU控制装置停止给电磁铁通电，电控单体泵500停止供油，喷油器关闭，喷油结束。当进入凸轮轴200中凸轮廓线下降段，电控单体泵500的柱塞510在柱塞弹簧作用下向下运动，从泵体100的高压油道内吸入燃油到柱塞腔520，为下次喷油作好准备。如此循环不断给发动机供油。
ECU控制装置的判缸原理是通过采集相位传感器600感应凸轮轴200上的相位传感器信号发生轮220的信号齿221产生的电信号，按照设计确定的时序，通过相应的算法确定当前做功的发动机气缸。并可在发动机转速传感器失效时，通过相位传感器600计算发动机转速和上止点，实现limp home功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，包括：
泵体；
一安装在泵体内的凸轮轴；
安装泵体外一侧下方由凸轮轴驱动的输油泵总成，所述输油泵总成将燃油泵入泵体内的高压油道中；
若干套并列安装泵体上的电控单体泵，所述电控单体泵中的柱塞受控于所述凸轮轴；所述柱塞将由高压油道进入柱塞腔内的燃油压缩，所述电控单体泵上的电磁阀受控于ECU控制装置，以将柱塞腔内压缩的燃油喷入发动机气缸；
在所述凸轮轴上设置有与凸轮轴同步转动的相位传感器信号发生轮，并在该相位传感器信号发生轮上设置有数量比所述电控单体泵数量多一个的信号发生部件；在所述泵体上还设置有用以检测相位传感器发生轮上信号发生部件所发生信号的相位传感器，所述相位传感器将信号传输至所述的ECU控制装置；
所述柱塞腔内压缩的燃油通过电控单体泵上喷油口以及与喷油口连接的高压油管和与高压油管连接的喷油器喷入发动机气缸；其特征在于，
还包括设置在泵体上用以检测高压油道内燃油温度的燃油温度传感器，该燃油温度传感器与ECU控制装置控制连接。
2.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，还包括设置在凸轮轴上与凸轮轴同步转动的正时定位装置信号发生轮和设置在泵体上用以检测正时定位装置信号发生轮所发生信号的正时定位装置，该正时定位装置受控于所述ECU控制装置，用以控制所述凸轮轴处于正确供油位置，以满足设定的喷油规律。
3.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述泵体内设置有若干缸室，每一缸室对应地安装有一电控单体泵。所述缸室的数量为4或6或8或9或10或12。
4.如权利要求3所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述相邻缸室之间的缸心距≥42mm。
5.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述输油泵总成中的输油泵为齿轮式输油泵或活塞式输油泵或转子式输油泵。
6.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述信号发生部件为设置在相位传感器信号发生轮上的信号齿或信号槽。
7.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述相位传感器为霍尔式相位传感器或磁电式相位传感器。
8.如权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控单体组合泵，其特征在于，所述燃油温度传感器为NTC热敏电阻式燃油温度传感器。
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