CN104863767B - 一种可快速泄压的高压喷油系统以及快速泄压方法 - Google Patents

Abstract

一种可快速泄压的高压喷油系统，包括高压油泵和高压油轨，在高压油泵和高压油轨形成的油压回路中，设置通过溢流控制阀控制的溢流口，通过溢流口将油压回路内外连通，溢流控制阀接收汽车控制单元的开启信号执行开启动作。当发生碰撞时，汽车控制单元发送开启信号将溢流控制阀打开，使得高压油泵和高压油轨内的压力迅速降低，减少了油轨发生破损后的爆炸风险，提高了车辆发生碰撞时的安全性能。解决了现有技术中，车辆发生碰撞时，无法将高压油轨内的压力释放的问题，特别适用于高压直喷发动机中。

Description

一种可快速泄压的高压喷油系统以及快速泄压方法

技术领域

本发明涉及一种汽车控制领域，具体地说是一种高压油泵控制系统及其方法。

背景技术

发动机是机动车的核心部件之一，发动机的性能直接影响到机动车的整体性能。发动机的油气混合技术在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后，渐渐步入了直喷的时代。高压喷油系统是直喷发动机最核心、最关键的部分，其由发动机控制模块(ECM)、高压油轨、高压油泵和喷油嘴四部分组成。

其中发动机控制模块(ECM)等于是发动机的大脑，主要负责采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高的燃烧效率；而高压油泵是依靠进气凸轮轴驱动的，主要负责给燃油加压；高压油轨主要起均衡各喷油嘴喷射压力的作用；最后由耐高温高压的喷油嘴向缸内喷射燃油。

高压油泵的工作原理为：不需要高压油泵供油时，流量控制阀线圈不通电，电磁阀体处于打开状态，泵腔与低压油腔联通，使得泵腔内燃油始终保持低压状态，此时柱塞的运动不影响泵腔内的燃油压力。高压油泵只有在柱塞上行时才能泵油，柱塞受驱动凸轮的作用向上运动，流量控制阀线圈通电，电磁阀控制阀针关闭，隔断低压油路和柱塞腔。针阀关闭后，在柱塞上行的过程中，泵腔容积减小，燃油压力升高，出油口单向阀被高压燃油打开，燃油经高压油管流到高压油轨内。

首先从原理上来说，缸内直喷是把汽油加压到极高的压力后直接喷射进汽缸中形成雾化的效果以期获得更佳的燃烧效率，大幅提高发动机的功率。要达到直喷，首先就得提高喷油的压力，喷油压力正常工作时高达150bar-200bar,随着空气质量越来越差，国家法规对排放的要求也越来越严，对今后的高压直喷系统的压力可能达到采柴油机的共轨喷射系统的压力，所以这么高的燃油压力，一旦发生爆炸是非常危险的。

油气混合物可以释放巨大的能量，市场上的高压油泵设计精巧，通过进气阀的凸轮轴来为油泵提供动力，这样很好的解决了油泵和进气阀之间的正时问题，也提高了燃油效率；同时作为一个纯机械的结构，这个高压油泵具备了非常高的可靠性，甚至为了防止油压过高还设计了一个内部保护回路。

虽然目前市面上的高压油泵设计尽管确保了机械自身的可靠性，但高压油轨(Rail)里的高压燃料是无法保护的，为了保证发动机运转的顺畅性，燃油轨中必须保持一定的压力。这个在平时没有问题，但是，当发动机受到巨大的外力撞击时，位于发动机前部的高压油轨就成了发动机首先受到撞击的部分。如果撞击力足够大，那么高压系统就会出现破损引起燃油泄漏。和普通的燃料泄漏不同，在150-200个大气压的作用下，泄漏的燃料会瞬间挥发与空气混合，产生可怕的油气混合物，加上涡轮增压的高温，这时候在发动机舱里就形成了一个类似燃料空气炸弹的东西，潜伏着巨大的危害。

目前，现有的高压油泵仅有油压过高保护措施，通过泄压阀来实现，例如，燃油的系统压力为150bar，泄压阀的开启压力一般为系统压力+50bar左右，所以泄压阀开启的压力为200bar左右，这样，当油轨内压力因某些工况突然升高至200bar以上的时候，高压油泵的泄压阀就会迅速打开，把燃油压力泄到200bar以下，有效的保护高压油泵和整个高压供油系统。但是，泄压阀的作用仅仅是保证油压不超过泄压阀的开启压力，油轨内部的压力还是有100多个大气压的，所以当汽车发生碰撞的过程中，高压油泵无法快速的使油轨内的压力降低，油轨发生破损后高压燃油泄漏，在高温的作用下，汽车极有可能发生爆炸。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的高压油泵无法快速的使油轨内的压力降低，汽车存在巨大的危害的问题，从而提出一种可以快速降低燃油压力的高压喷油系统。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种可快速泄压的高压喷油系统以及快速泄压方法。

本发明提供一种可快速泄压的高压喷油系统，包括高压油泵和高压油轨，所述高压油泵通过油管与所述高压油轨连通，形成油压回路，在该油压回路的上设置有溢流口，所述溢流口通过溢流控制阀将油压回路内部与外部连通，所述溢流控制阀接收汽车控制单元的开启信号执行开启动作。

优选地，所述溢流口设置在所述高压油泵的腔体上。

优选地，所述溢流口设置在所述高压油轨的腔体上。

优选地，所述汽车控制单元与碰撞传感器连接，所述汽车控制单元接收到所述碰撞传感器的碰撞信号后，向所述溢流控制阀发出开启信号。

优选地，所述碰撞传感器为安全气囊中的碰撞传感器。

优选地，所述溢流口设置在所述高压油泵的腔体的上部。

优选地，所述溢流口靠近所述高压油泵的出油口设置。

优选地，所述高压油泵上还设置有泄压口，通过泄压阀控制所述泄压口，所述泄压口与所述溢流口设置在出油口的两侧。

优选地，所述溢流口通过管路引出所述高压油泵的腔体外，在所述管路上设置所述溢流控制阀。

优选地，在所述高压油泵的腔体上还设置有流量控制阀，所述流量控制阀与所述高压油泵内部的泵柱塞连接，控制出油口的流量。

本发明还提供一种高压喷油系统的快速泄压方法，包括如下步骤：

汽车控制单元接收碰撞传感器的碰撞信号，达到开启条件时，并向所述溢流控制阀发送开启信号；

溢流控制阀接收所述汽车控制单元的开启信号，开启该溢流控制阀，将高压油泵及高压油轨内的压力进行泄压。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

(1)本发明提供一种可快速泄压的高压喷油系统，包括高压油泵和高压油轨，在高压油泵和高压油轨形成的油压回路中，设置通过溢流控制阀控制的溢流口，通过溢流口将油压回路内外连通，溢流控制阀接收汽车控制单元的开启信号执行开启动作。当发生碰撞时，汽车控制单元发送开启信号将溢流控制阀打开，使得高压油泵和高压油轨内的压力迅速降低，减少了油轨发生破损后的爆炸风险，提高了车辆发生碰撞时的安全性能。

(2)本发明所述的可快速泄压的高压喷油系统，溢流口可以设置在高压油泵的腔体上或高压油轨的腔体上，由于高压油泵和高压油轨是连通的，因此，通过任意位置的溢流口和溢流控制阀，都可以对高压油泵和高压油轨内的压力进行释放，实现快速泄压。

(3)本发明所述的可快速泄压的高压喷油系统，汽车控制单元根据碰撞传感器的信号来生成溢流控制阀的开启信号，优选地，可以使用安全气囊中的碰撞传感器，这样无需增加额外的碰撞传感器，便可以实现对溢流控制阀的控制，降低成本且减少了设备安装的复杂性。

(4)本发明所述的可快速泄压的高压喷油系统，作为优选的方式，可以将溢流口设置在高压油泵的腔体上部，尤其是可以设置在与高压油泵的泄压口对称的位置，便于加工以及安装。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例1中的一种可以快速泄压的高压喷油系统的结构图；

图2是本发明实施例1中的高压喷油系统的快速泄压方法的流程图；

图3和图4是本发明实施例2的高压油泵的结构示意图；

图5是本发明实施例2中的油轨快速泄压控制原理图。

其中，附图标记为：

1-泄压阀；2-出油口；3-溢流控制阀；4-流量控制阀；5-泵柱塞；6-溢流口；7-泄压口。

具体实施方式

实施例1：

本实施例中提供一种可以快速泄压的高压喷油系统，如图1所示，用于高压直喷发动机的燃油喷射系统中，实现对高压油泵和高压油轨的快速泄压。该可以快速泄压的高压喷油系统包括高压油泵和高压油轨，所述高压油泵通过油管与所述高压油轨连通，形成油压回路，在该油压回路的上设置有溢流口，本实施例中，溢流口设置在所述高压油泵的腔体上，所述溢流口通过溢流控制阀将油压回路内部与外部连通，所述溢流控制阀接收汽车控制单元的开启信号执行开启动作。此处汽车控制单元的开启信号可以根据实际情况进行预设，当满足该条件时汽车控制单元边产生该信号，对溢流控制阀进行开启控制。在本实施例中，将汽车控制单元与碰撞传感器连接，汽车控制单元接收到所述碰撞传感器的碰撞信号后，当碰撞信号达到一定程度时，便向所述溢流控制阀发出开启信号。本实施例中，碰撞传感器单独设置在车辆的某个位置，如前后保险杠等位置。

本实施例中上述可以快速泄压的高压喷油系统，工作过程如图2所示，正常工作时，高压油泵将燃油加压，通过油管进入油轨中，此时高压油泵以及油轨中存在的都是高压燃油，当汽车发生碰撞时，碰撞传感器检测到碰撞信号并反馈给汽车控制单元，汽车控制单元收到碰撞传感器的碰撞信号后，会向溢流控制阀发送开启信号，溢流控制阀接收到开启信号后，将所述溢流控制阀打开，由于溢流控制阀设置在高压油泵的腔体上，溢流控制阀打开后，将高压油泵以及油轨内的燃油的压力释放，实现了碰撞时的快速泄压。这样，在车辆发生碰撞的过程中，汽车控制单元能够控制高压油泵快速的使油轨内的燃油压力降低，减小了碰撞过程中因温度升高、油轨油管破裂而产生的爆炸危险，提高了车辆发生碰撞时的安全性能。

在其他可以替换的实施方式中，所述溢流口还可以设置在所述高压油轨的腔体上，但是，此时需在油轨上外接一根油管连到低压燃油箱里面。由于出油口是单向阀，燃油只能从油泵流向油轨，如果把溢流控制阀设计在油轨上，高压油泵和油轨是不相通的，不能从油轨流向油泵的，故此时需在油轨上外接一根油管连到低压燃油箱里面，对高压油轨内部的压力进行释放，实现快速泄压。

作为其他优选的方案，碰撞传感器可以采用安全气囊中的碰撞传感器，使用安全气囊中的碰撞传感器，无需增加额外的碰撞传感器，便可以实现对溢流控制阀的控制，降低成本且减少了设备安装的复杂性。

实施例2：

本实施例中，给出另外一种可以快速泄压的高压喷油系统，高压油泵通过高压燃油管与所述高压油轨连通，形成油压回路。其中，高压油泵的结构如图3、图4所示，高压油泵内部具有泵柱塞4，在高压油泵的腔体上成型有出油口2。在所述高压油泵的腔体上部，靠近高压油泵的出油口2的位置设置有溢流口6，在该溢流口6处设置有溢流控制阀3。所述高压油泵上还设置有泄压口7，通过泄压阀1控制所述泄压口7，所述泄压口7与所述溢流口6设置在出油口1的两侧，如图4所示，这样溢流阀控制阀3的位置是以出油口为中心面，和泄压阀1分别位于中心面的一侧。本实施例中溢流口6通过管路引出所述高压油泵的腔体外，在所述管路上设置所述溢流控制阀3。在所述高压油泵的腔体上还设置有流量控制阀4，所述流量控制阀4与所述高压油泵内部的泵柱塞5连接，控制出油口2的流量。本方案中，溢流控制阀3的构造与流量控制阀4相似，都是电磁阀，可以通过信号进行控制。溢流控制阀3与ECU电控直喷系统连接，EUC中预先建立控制策略，ECU与安全气囊中的碰撞传感器建立信号连接，碰撞传感器产生的碰撞信号会发送给ECU，ECU收到碰撞传感器的碰撞信号后，会生成溢流控制阀3的开启信号并发送给溢流控制阀3。

本实施例中，将溢流口6设置在高压油泵的腔体上部，尤其是可以设置在与高压油泵的泄压口7对称的位置，便于加工以及安装。

本实施例中的高压喷油系统对应的快速泄压原理和过程，如图5所示，在正常情况下，高压喷油系统正常工作，在高压油泵和高压油轨中都存在高压燃油。当碰撞发生时，首先，ECU电控直喷系统接收碰撞传感器的碰撞信号，达到开启条件需要泄油的时，并向所述溢流控制阀发送开启信号；高压油泵的溢流控制阀接收所述汽车控制单元的开启信号，开启该溢流控制阀，将高压油泵及高压油轨内的压力进行泄压。该方案中，ECU电控直喷系统中增加了一项控制策略，当检测到安全气囊里面的传感器信号的时候，不仅仅下达使安全气囊打开的命令，同时也要下达使高压油泵溢流阀打开的指令。

本实施例中的高压喷油系统对应的快速泄压方法，当汽车发生严重碰撞的时候，安全气囊里面的碰撞传感器检测到强烈的碰撞加速度，然后把加速度信号以电信号的形式传给电控直喷系统ECU，电控直喷系统ECU接到指令后，再对高压油泵发送电信号，下达指令使高压油泵溢流阀打开，快速使油轨内的高压燃油和低压油路连通，降低燃油压力。

本实施例中的高压油泵，与传统的高压油泵相比，增加一个电磁溢流控制阀，并增加了一项碰撞过程中的安全保护措施，在ECU里面增加一项控制策略，在碰撞过程中，快速使油轨内的高压燃油降压，有效的防止了汽车爆炸的危险。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种可快速泄压的高压喷油系统，包括高压油泵和高压油轨，所述高压油泵通过油管与所述高压油轨连通，形成油压回路，其特征在于，在该油压回路的上设置有溢流口，所述溢流口通过溢流控制阀将油压回路内部与外部连通，汽车控制单元与碰撞传感器连接，所述汽车控制单元接收到所述碰撞传感器的碰撞信号后，向所述溢流控制阀发出开启信号，所述溢流控制阀接收所述汽车控制单元的开启信号执行开启动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溢流口设置在所述高压油泵的腔体上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溢流口设置在所述高压油轨的腔体上。

4.根据权利要求1或2或3所述的系统，其特征在于，所述碰撞传感器为安全气囊中的碰撞传感器。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述溢流口设置在所述高压油泵的腔体的上部。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述溢流口靠近所述高压油泵的出油口设置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述高压油泵上还设置有泄压口，通过泄压阀控制所述泄压口，所述泄压口与所述溢流口设置在出油口的两侧。

8.根据权利要求2或6或7所述的系统，其特征在于，所述溢流口通过管路引出所述高压油泵的腔体外，在所述管路上设置所述溢流控制阀。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述高压油泵的腔体上还设置有流量控制阀，所述流量控制阀与所述高压油泵内部的泵柱塞连接，控制出油口的流量。

10.一种权利要求1-9任一项所述的高压喷油系统的快速泄压方法，其特征在于，包括如下步骤：

汽车控制单元接收碰撞传感器的碰撞信号，达到开启条件时，并向所述溢流控制阀发送开启信号；

溢流控制阀接收所述汽车控制单元的开启信号，开启该溢流控制阀，将高压油泵及高压油轨内的压力进行泄压。