CN102606357A - 一种分离式供油单元 - Google Patents

Abstract

一种分离式供油单元，本发明属于发动机技术领域，其包括电子燃油泵、喷嘴、高压油管，所述高压油管长度与内孔直径比（长经比）大于10；在所传递的燃油压力作用下，其总长的相对变化小于1%；在所传递燃油压力的作用下，其截面积的相对变化对喷嘴的燃油喷射量的影响小于10%；在一定的弯曲半径变化范围内，其轴线的几何形状改变对于燃油喷射量的影响小于10%；工作环境温度在-20℃到60℃之间，工作环境温度的变化对于燃油喷射量的影响小于10%。本发明申请相比现有技术供油单元，安装布置方便、装配灵活、结构简单、可控性好、成本低，可适用于多种不同车型。

Description

一种分离式供油单元

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及电子喷油装置，尤其涉及一种应用在小型发动机的电子燃油喷射系统。

背景技术

用于单缸排量小于500CC的小型发动机，集成式电子燃油供油单元具有较汽油共轨系统更大优势。但集成式电子燃油供油单元的缺点是安装不够灵活，如中国专利公开的《燃油供给装置》（申请号：02815121.6）和《一种燃油喷射器》（申请号：200510119712.6）会存在安装布置方面的困难。

发明内容

本发明针对现有的问题，之目的在于提供安装布置方便的一种分离式供油单元。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种分离式供油单元，其包括：一个能够提供脉冲压力的电子燃油泵，一个依靠压力开启的喷嘴，一根连接电子燃油泵和喷嘴的高压油管，所述高压油管具备以下特征：

A) 长度与内孔直径比（长经比）大于10；

B) 在所传递的燃油压力作用下，其总长的相对变化小于1%；

C) 在所传递燃油压力的作用下，其截面积的相对变化对喷嘴的燃油喷射量的影响小于10%。

D) 在一定的弯曲半径变化范围内，其轴线的几何形状改变对于燃油喷射量的影响小于10%。

E) 工作环境温度在-20°C到60°C之间，工作环境温度的变化对于燃油喷射量的影响小于10%。

所述喷嘴为一种提升阀 (POPPET VALVE)或者为一种球阀。

所述高压油管的可以选择金属管或者非金属软管。金属管尤其是一种不锈钢管。非金属软管可以是耐温、耐有机物和耐候性强的铁氟龙类高分子材料管，也可以是尼龙类高分子材料或者碳纤维管，可以是单层管，也可以是多层管，各层管的材料可以相同或者各异，其中外层管可以选择橡胶类材料。

所述电子燃油泵包括出油阀和接出件，接出件位于出油阀的出口，所述喷嘴包括接入件。在接入件内或者接出件的燃油通道中可以设置燃油过滤器。

高压油管与接出件之间通过一个接入连接器连接，高压油管与接入件之间通过一个接出连接器连接。

高压油管与接出件之间或者高压油管与接入件之间通过第一密封件密封。高压油管与接入连接器之间或者高压油管与接出连接器之间通过第二密封件密封，接入连接器与接出件之间或者接出连接器与接入件之间通过第三密封件密封。

高压油管的出口端用力压入翻边管头以至于高压油管外径增大，从而防止接入连接器或者接出连接器脱离高压油管。

接出件或者接入件设有一个弹性锁片，所述接入连接器或者接出连接器上设有一个锁扣，锁片以可靠的方式被锁扣限位，以避免高压油管脱离接出件或者接入件。或者，所述接出件或者接入件设有一个锁扣，所述接入连接器或者接出连接器上设有一个弹性锁片，锁片以可靠的方式被锁扣限位，以避免高压油管脱离接出件或者接入件。

可以这样连接高压油管和电子燃油泵或者喷嘴：高压油管靠近端头的部分位于接出件与接入连接器连接之间或者接入件与接出连接器之间，而接入连接器或者接出连接器是通过注塑的方式包围在高压油管的周围，在接出件或者接入件上设有一个或者多个环槽以防止高压油管从接出件或者接入件上脱落。

所述电子燃油泵可以置于燃油箱之外，也可以部分或者全部置于燃油箱之内。电子燃油泵设置有油泵滤网，滤网布置在电子油泵周围，油箱中的燃油只有通过油泵滤网才能进入电子燃油泵，燃油泵可以设置通向油箱顶端的放气管，以排除滤网与油泵之间的气（汽）体。

上述方案可以应用于发动机之进气道喷射系统(MPI)，也可以应用于火花点火式缸内汽油喷射系统（GDI）。

本发明申请相比现有技术供油单元，安装布置方便、装配灵活、结构简单、可控性好、成本低，可适用于多种不同车型。

 

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 为本发明提供的分离式供油单元的第一个实施例的结构示意图。

图1a为为本发明提供的分离式供油单元之第一个实施例之接出连接器俯视示意图。

图2为本发明提供的分离式供油单元的第二个实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的分离式供油单元的第二实施例之喷嘴与高压油管连接的第二种方案示意图。

图3a为本发明提供的分离式供油单元的第二个实施例之喷嘴与高压油管连接的第二种方案之接入连接器俯视示意图。

图4为本发明提供的分离式供油单元在发动机上的第一应用实例。

图5为本发明提供的分离式供油单元在发动机上的第二应用实例。  

具体实施方式

如图1所示，在第一实施例中，本发明的分离式供油单元包括：一个提供脉冲压了的电子燃油泵01，一个喷嘴05， 一个高压油管08，高压油管08连接电子燃油泵01和喷做05。

电子油泵包括一个出油阀11，接出件030，一个电枢013，一个高压柱塞011，柱塞套筒012，螺线管线圈015，柱塞回位簧014，磁扼016，磁隙017，泵壳028，固定于泵壳的电枢013限位块029，固定于泵壳028的进油道018，固定于泵壳028的回油道019，柱塞套入油口020，低压容积026，电枢室027，连接低压容积026与电枢室027的内油道023，连接低压容积026与回油道019的外油道021，高压腔024，接出件燃油通道025，出油阀11包括出油阀件0111，出油阀座0112，出油阀簧0113，出油阀体0114，出油阀体0114连接柱塞套筒012与接出件030，出油阀体0114可以与接出件030为一个整体。

喷嘴05是一种提升阀，包括喷嘴阀件054，含喷嘴座面058的喷嘴座055，喷嘴弹簧057，固定于嘴阀件054的喷嘴弹簧座056，喷嘴阀升程限位件056a，接入件051，接入件燃油通道053，喷嘴座055可以与接入件051为一个整体。

高压油管08的一端通过接入连接器181与电子油泵01之接出件030连接。高压油管的一端首先穿过接出件030的内孔181a，然后将翻边管头155的圆柱体从这端压入油管，油管的外径在端头部分扩展以至于大于内孔181a，此时，油管端头不会从内孔181a再退出。接入连接器181与接出件可以用螺纹或者弹性卡扣的方式连接。在高压油管08 位于接出件燃油通道025内部的外表面与接出件燃油通道025的内表面之间设置了第一密封件152，第一密封件可以由一个或者多个O型密封圈组成。

在喷嘴05一端，高压油管08的另一端通过接出连接器581与喷嘴05之接入件051相连接，接出连接器581上设有一个弹性锁片156，当弹性锁片156被推向接入件051并跨过锁扣157后，因弹性锁片156的回弹被锁扣157限制反向运动，从而使得接出连接器581与接入件051可靠地连接在一起，接出连接器581之俯视图见图1a，高压油管08利用其管壁材料本身的弹性与接入件581连接，为了密封的可靠性，高压油管08与接入件051的连接处设置了第二密封件153，在接出连接器581与接入件051之间设置了第三密封件154，在接入件燃油通道053中设置了一种网兜型过滤器151，可以阻止污染物通过过滤器151进入喷嘴阀件054附件。

高压油管08是具有一定厚度的管壁082和具有一定大小的内孔081的金属材料管或者高分子材料、碳纤维材料软管。选择管壁082的原则是：

a)     长径比大于10，例如直径约1-5mm，长度约50mm的铁氟龙（PTFE）软管；

b)    在所传递的燃油压力作用下，其总长的相对变化小于1%，例如，所传递的燃油压力范围是：0-5MPa，壁厚越厚，内孔直径越小，所传递的压力就越大，这需要根据具体情况而定。； 

c)     在所传递燃油压力的作用下，其截面积的相对变化对喷嘴的燃油喷射量的影响小于10%，例如，长径比小于10时，燃油的喷射流量是20mm³/脉冲，当长径比为15时，允许燃油的喷射流量减少为18mm³/脉冲；。

d)    在一定的弯曲半径变化范围内，其轴线的几何形状改变对于燃油喷射量的影响小于10%，例如，内孔直径为2mm、长度为100mm的管，直管与弯曲半径为100mm的管相比，对于PTFE管，其流量的变化小于10%。

e)     工作环境温度在-20°C到60°C之间，工作环境温度的变化对于燃油喷射量的影响小于10%，例如，对于PTFE或者PA12材料来说，工作环境温度在-20°C到60°C之间变化时，其材料的弹性模量变化很小，由此而引起的燃油喷射量的变化小于10%。

上述分离式供油单元的工作过程如下：

燃油由进油道018进入低压容积026，一部分燃油通过内油道023和外油道021到达回油道019，另一部分燃油从柱塞套入油口020进入高压腔024，当螺线管线圈015通电时，由于磁扼016回路中存在磁隙017，电枢013开始运动并推动高压柱塞011挤压高压腔024中的燃油。当高压腔024中的燃油压力可以克服出油阀11的出油阀簧0113的预紧力时，出油阀件0111离开出油阀座0112的座面，燃油则可以进入接出件燃油通道025，由于第一密封件152的存在，燃油只能进入高压油管内孔081，接出件燃油通道025中可以设置过滤器以避免污染物进入高压油管内孔081。

接入连接器181与接出件以一种可靠地方式，例如螺纹或者弹性卡扣等连接，在翻边管头155作用下，高压油管的一端不会轻易从接出件030的内孔181a脱出。

燃油通过高压油管08的内孔081并经过网兜型过滤器151进入接入件燃油通道053并到达喷嘴座055的内腔，当燃油压力能够克服喷嘴弹簧057的预紧力时，喷嘴阀件054离开喷嘴座055的喷嘴座面058，燃油则通过座面喷出。在喷嘴阀开启过程中，喷嘴弹簧座056被限位于喷嘴阀升程限位件056a，从而限制了喷嘴阀件054的最大升程，以减小流量的分散度。

在高压油管08的所述端与接入件051之间设置了第二密封件153，在接出连接器581与接入件051之间设置了第三密封件154，因此燃油不会从高压油管内孔081接出连接器581之间渗漏，同样也不会从接入件051与接出连接器581之间渗漏。

当燃油进入高压油管08后，高压油管08之管壁082要承受一定应力，这个应力来自燃油压力和一个在其中行进的压力波，压力和压力波将使得管壁082伸长和截面积增大，因此对于管壁082的材料和管内径081的尺寸选择要求不能够对压力波幅造成较大的衰减，从而影响流量，另外也不能够对压力波的传播速度造成较大影响，因为它将导致燃油喷射相位的改变，喷射相位是指电子燃油泵01的接出件030中的压力波峰与喷嘴08之接入件051内的压力波峰出现的时间差。

对于进气道喷射系统，高压油管08内的压力平均值约在0-5MP之间，对于缸内直喷系统，高压油管08内的平均压力在3-20MP之间，因此建议缸内直喷采用金属管作为高压油管08，而进气道喷射系统，采用薄壁金属管或者高分子软管作为高压油管08比较适宜。

图2给出了本发明提供的分离式供油单元的第二实施例示意图。与第一实施例相比，第二实施例存在以下不同：高压油管08由包括管壁082和外管壁083的双层管组成。外管壁083的材料可以选择为橡胶材料。

喷嘴05是一种球阀，包括一个形状为整球或者球缺的球阀件066，一个含后座面065的喷嘴后座060，一个含前座面064的喷嘴前座059，球阀弹簧062，喷孔A，排泄孔061。接入件051可以与喷嘴后座060为一个整体设计，也可以分为两体，接入件051可以选择注塑工艺成型，接入件051与喷嘴后座060之间通过密封件063密封。

喷嘴05的工作过程为，当喷嘴后座060内燃油压力高到能够克服球阀弹簧062的预紧力时，球阀件066离开后座面065，燃油则从喷孔A喷出，同时有少量燃油从球阀件066与喷嘴前座之间的间隙中流入球阀弹簧室067，并进而从排泄孔060排出，球阀件066继续运动至与前座面064接触时，通向球阀弹簧室067的通路被切断，燃油只能从喷孔A喷出。

电子燃油泵01的接出件030的延伸段带有一个或者多个环槽031，高压油管08之内层管的一端套在接出件030的延伸段上，依靠高压油管08内层管之弹性力与接出件030之间密封，如果高压油管08之内层管弹性小，可以在环槽031中植入密封材料，接出连接器181是通过注塑成型的方式将高压油管08之内层管与接出件固定在一起，注塑过程的压力可以使得高压油管08更加紧密地贴合在环槽031上，从而防止高压油管08内层管从接出件030上脱落。接出件030在注塑成型中同时形成一个具有外环槽182的延伸段，高压油管08之外层管的一端套在具有外环槽182的接出件030之延伸段上，另一端套在以保护高压油管082之内层管，图3给出了一种适用于本发明提供的分离式供油单元的高压油管08与喷嘴05之间的通用连接方式结构示意图。其中，接入件051含有弹性锁片156和用于安装固定喷嘴05于发动机上的固定壁069和安装孔070，固定壁069可以与接入件051成整体结构，也可以为分离结构，之间通过简单的机械机构连接，例如利用普通螺栓连接，接入件051的俯视图见图3a。

与接入件051直接连接的是接出连接器581，接出连接器581包括一个锁扣157，当接出连接器581从开口插入接入件051时，弹性锁片156被锁扣157抬起，当弹性锁片156从一侧完全越过锁扣157到达另一侧时，弹性锁片156回弹并被锁扣157限制退回，从而比较可靠地将接出连接器581与接入件051连接在一起。

高压油管08的一端通过接出连接器581的内孔后，将翻边接头155挤入高压油管08的这端，高压油管08的外径随之增大，从而不能够从接出连接器581之内孔退出，在高压油管08与接入件051之间设置有一个或者多个第一密封件152，第一密封件152被挡圈068限定于接入件燃油通道053之内，挡圈068以一种紧密配合的方式固定于接入件051之内孔。

图4给出了本发明提供的分离式供油单元在发动机上的第一应用实例。其中，电子燃油泵01与燃油箱04以下述方式连接：

燃油箱04内置有第一过滤器044，排气管048，油箱04中的燃油041经过第一过滤器044进入第一燃油室042，再通过第二过滤器045进入第二燃油室043，第二燃油室043中的燃油通过进油管046进入电子燃油泵01的进油道018，一部分燃油及其蒸汽通过回油道019回到第二燃油室043，第二燃油室043中的燃油蒸汽通过排气管048到达油箱04的顶部，从而保证第二燃油室043中始终充满燃油。

电子燃油泵01在PWM信号的驱动下，以脉冲的方式将燃油泵入高压油管08，进一步压送至喷嘴05并经燃油喷入发动机09之进气道091，部分燃油直接到达气阀092。为了保证燃油能够顺利进入第一燃油室042，通常可以用一根管将第一燃油室042直接与油箱04的顶部接通。

喷嘴05通过其安装孔070安装于发动机09的机体上，连接件可以考虑用螺栓等标准件。

图5给出了本发明提供的分离式供油单元在发动机上的第二应用实例。在本应用实例中，电子燃油泵01的被植入燃油箱04中，这种安装方式需要在电子燃油泵的进油道018附件布置过滤装置049，燃油只有通过过滤装置049方能进入电子燃油泵01之中，在回油道019与油箱04的燃油之间，也同样可以考虑用过滤材料隔离，或者采用一根管将回油道019延长至油箱04之顶部。其余部分与第一应用实例相近或者相同。

第二应用实例的中的喷嘴05可以直接将燃油喷入发动机09之气缸094中以实现汽油直喷燃烧，为此，高压油管可以考虑采用金属管，尤其是薄壁不锈钢管。

上述技术方案及其实施例以及应用实例中所涉及的电子燃油泵01均不限于举例中电子燃油泵结构，凡是通过电脉冲信号控制的、以脉冲方式工作并供油的各种燃油泵结构均属本发明提供的技术方案范畴。

Claims (15)

1.一种分离式供油单元，其包括：一个能够提供脉冲压力的电子燃油泵，一个依靠压力开启的喷嘴，一根连接电子燃油泵和喷嘴的高压油管，所述高压油管具备以下特征：

A)长度与内孔直径比(长经比)大于10；

B)在所传递的燃油压力作用下，其总长的相对变化小于1％；

C)在所传递燃油压力的作用下，其截面积的相对变化对喷嘴的燃油喷射量的影响小于10％；

D)在一定的弯曲半径变化范围内，其轴线的几何形状改变对于燃油喷射量的影响小于10％；

E)工作环境温度在-20℃到60℃之间，工作环境温度的变化对于燃油喷射量的影响小于10％。

2.如权利要求1所述的分离式供油单元，其特征在于：所述喷嘴为一种提升阀。

3.如权利要求1所述的分离式供油单元，其特征在于：所述喷嘴为一种球阀。

4.如权利要求2或者3所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管为金属管。

5.如权利要求2或者3所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管的材料为非金属材料，油管可以是一层或者每层材料相同或不同的多层。

6.如权利要求2或者3所述的分离式供油单元，其特征在于：所述电子油泵包括出油阀和接出件，接出件位于出油阀的出口，所述喷嘴包括接入件。

7.如权利要求5所述的分离式供油单元，其特征在于：所述接入件内或者接出件的燃油通道中设有过滤器。

8.如权利要求6所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管与接出件之间通过一个接入连接器连接，高压油管与接入件之间通过一个接出连接器连接。

9.如权利要求7所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管与接出件之间或者高压油管与接入件之间通过第一密封件密封。

10.如权利要求7所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管与接入连接器之间或者高压油管与接出连接器之间通过第二密封件密封，接入连接器与接出件之间或者接出连接器与接入件之间通过第三密封件密封。

11.如权利要求8所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管的出口端用力压入翻边管头以至于高压油管外径增大。

12.如权利要求7所述的分离式供油单元，其特征在于：所述接出件或者接入件设有一个弹性锁片，所述接入连接器或者接出连接器上设有一个锁扣，锁片以可靠的方式被锁扣限位。

13.如权利要求7所述的分离式供油单元，其特征在于：所述接出件或者接入件设有一个锁扣，所述接入连接器或者接出连接器上设有一个弹性锁片，锁片以可靠的方式被锁扣限位。

14.如权利要求7所述的分离式供油单元，其特征在于：所述高压油管端头一段位于接出件与接入连接器连接之间或者接入件与接出连接器之间，而接入连接器或者接出连接器是通过注塑的方式包围在高压油管的周围，在接出件或者接入件上设有一个或者多个环槽以防止高压油管从接出件或者接入件上脱落。

15.如权利要求1-3之一项所述的分离式供油单元，其特征在于：所述电子燃油泵部分或者全部置于燃油箱之内。

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