CN105464868A - 可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，其排油管的外端与电控喷油器的进油口相连，所述电控喷油器的回油口与回油储能器的进油口相连，所述回油储能器的出油口通过可控单向阀与所述排油管连通；所述喷油泵的活塞通过推杆与安装在凸轮轴上的供油凸轮连接，所述凸轮轴上安装有不同直径的供油齿轮和离合机构，不同直径的所述供油齿轮分别与不同直径的驱动齿轮相啮合。本发明根据发动机曲轴的转速信号和压力传感器的压力信号，实时选取大供油齿轮或小供油齿轮来供油，改变喷油泵在高低转速和大小油量工况下的供油能力，而且电控喷油器的高压回油直接进入到回油储能器中储存，减少了回油量，提高了燃油供给效率。

Description

可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统

技术领域：

本发明涉及一种发动机的供油装置，特别是涉及一种可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统。

背景技术：

石油危机和环境污染日趋严重，具备良好的燃油经济性，同时又保持低排放污染的高效节能环保发动机越来越受到关注，促使发动机的燃油供给技术不断地提高。传统发动机的燃油供给系统一般由油箱、燃油滤清器、喷油泵、喷油器和高压油管等部件组成。传统燃油供给系统的供油过程：发动机运转时，发动机的曲轴驱动喷油泵的凸轮轴旋转，凸轮轴驱动喷油泵内部的活塞在活塞腔内作上下往复运动。通过喷油泵凸轮轴周而复始的旋转运动，不断地将燃油从油箱内吸出，经过燃油滤清器的过滤，对燃油加压，最后经高压油管将具有一定压力和流量的洁净燃油输送到喷油器，以一定的速率、射程和角度喷到发动机燃烧室；喷油泵和喷油器内多余的燃油经回油管流回油箱。上述燃油供给系统中喷油泵的供油压力和供油流量受发动机转速的影响很大，当发动机低速运转时，曲轴的旋转速度很低，受其驱动的喷油泵的凸轮轴的转速也很低，导致喷油泵的供油压力、供油流量都很低，并且每旋转一圈的供油油量和供油压力脉动很大，不能稳定地向发动机燃烧室内喷射一定压力和流量的燃油，从而使发动机燃油经济性和排放性变差。当发动机高速运转时，曲轴和凸轮轴的转速都很高，喷油泵的供油压力、供油流量都很高，导致喷油泵和喷油器的回油量增加，这些被喷油泵加压具有一定压力能和动能的油液没有喷射到气缸内，而是又通过回油管返回到油箱中，造成能量浪费。传统供油系统的各个部件的结构是固定的，其供油能力无法根据发动机转速的不同进行自适应的调节，因此无法满足各种发动机复杂工况对燃油供给的要求。

经过对现有技术文献和专利的检索发现，专利名称电磁式可变凸轮机构及小脉动变流量供油装置，申请公布号CN104612962A，该发明专利可以根据发动机的高低转速工况，实时选择使用单作用凸轮或多作用凸轮，从而改变油泵的供油能力；但该发明需要在凸轮轴轴身上加工单作用凸轮和多作用凸轮，且凸轮既可以沿凸轮轴做轴向滑动，又能随凸轮轴一起转动，加工精度较高，难度较大。专利名称组合式凸轮轴，专利申请公布号CN102102553A，该专利提供了一种组合式凸轮轴，其供油凸轮滑套在凸轮轴上，并与驱动盘连接，通过键和螺母将驱动盘固定在凸轮轴上。该发明虽然可以随意调节喷油泵凸轮的喷油角度，但无法调节油泵的供油能力，供油仍然受发动机转速的影响。低速运转时，仍存在供油压力和流量低，脉动大的问题；高速运转时，供油压力和流量高，回油量大，能量浪费的问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、节约回油能量，能够根据发动机的瞬时转速实时调节供油压力和流量的可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统。

本发明的技术方案是：

一种可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，含有进油管和排油管，所述进油管和排油管的内端通过进油阀和出油阀分别与喷油泵的内腔连通，所述进油管的外端与油箱连通，所述排油管的外端与电控喷油器的进油口相连，所述电控喷油器的出油口向发动机内喷射具有压力和流量的燃油，所述电控喷油器的回油口与回油储能器的进油口相连，所述回油储能器的出油口通过可控单向阀与所述排油管连通；所述喷油泵的活塞通过推杆与安装在凸轮轴上的供油凸轮连接，所述凸轮轴上安装有不同直径的供油齿轮，所述供油齿轮与所述凸轮轴之间设置有离合机构，不同直径的所述供油齿轮分别与安装在发动机曲轴上的不同直径的驱动齿轮相啮合。

不同直径的所述供油齿轮至少有两个，并且，所述供油齿轮内部均装有滚动轴承，能够相对于所述凸轮轴自由转动，所述离合机构内部开有环状沟槽，安装在所述凸轮轴上均布的环状凸起中，既能够沿着所述凸轮轴做轴向运动，又能够与所述凸轮轴一起作圆周运动。

所述离合机构包括压盘和电磁铁，所述电磁铁固定在所述压盘上，或者所述电磁铁固定在所述供油齿轮上；所述电磁铁与控制器连接。

所述油箱与进油阀之间的所述进油管上设置有滤清器，所述喷油泵的缸体和活塞之间设置有回位弹簧。

所述排油管上设置有压力传感器，所述发动机曲轴处设置有转速传感器，所述压力传感器、转速传感器、电控喷油器、可控单向阀、进油阀、出油阀和回油储能器均分别与控制器连接。本发明的有益效果是：

1、本发明根据发动机曲轴的转速信号和压力传感器的压力信号判断当前转速和供油压力的高低，从而选取大供油齿轮或小供油齿轮来供油，改变喷油泵在高低转速和大小负荷（油量）工况下的供油能力，而且电控喷油器的高压回油直接进入到回油储能器中，减少了喷油泵的回油量，提高了燃油供给效率。

2、本发明不论处于供油工况或空转工况，其小驱动齿轮和大供油齿轮，大驱动齿轮和小供油齿轮始终保持啮合状态，切换供油齿轮时驱动离合机构左移或右移，不影响供油凸轮的运转，因此切换平稳，切换时冲击小，供油压力脉动小。

3、本发明大供油齿轮和小供油齿轮内部均装有滚动轴承，安装在凸轮轴上，可以相对于凸轮轴自由转动。当采用任意一个供油齿轮供油时，另一个供油齿轮保持空转，节约能量。

4、本发明回油储能器直接接受电控喷油器的高压回油，避免传统供油系统中高压燃油流回油箱，当油压达到可控单向阀的设定压力或者控制器发出控制信号，回油的高压油液重新进入到电控喷油器中，节约能量，提高供油效率。

5、本发明结构简单和调节方法简易，工作可靠性高，可以充分满足发动机的高低转速工况和大小油量工况，适用范围广，推广后具有良好的经济效益。

附图说明：

图1为可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统的结构图。

具体实施方式：

实施例：参见图1，图中，1-油箱，2-滤清器，3-进油阀，4-喷油泵，5-出油阀，6-压力传感器，7-电控喷油器，8-可控单向阀，9-回油储能器，10-活塞，11-推杆，12-供油凸轮，13-凸轮轴，14-大供油齿轮，15-离合机构，16-小供油齿轮，17-发动机曲轴，18-小驱动齿轮，19-大驱动齿轮，20-控制器，21-转速传感器。图中箭头所示为燃油输送方向，虚线是控制线路。

本实施例采用两个供油齿轮，分别是大供油齿轮14和小供油齿轮16，当然也可以采用三个或四个供油齿轮，根据需要选择，不一一详述。喷油泵4包括回位弹簧、活塞10、推杆11、凸轮轴13，凸轮轴13上依次安装有大供油齿轮14、离合机构15、供油凸轮12和小供油齿轮16。大供油齿轮14和小供油齿轮16内部均装有滚动轴承，安装在凸轮轴13上，可以相对于凸轮轴13自由转动。离合机构15内部开有环状沟槽，安装在凸轮轴13上均布的环状凸起中，既可以沿着凸轮轴13作左、右轴向运动，也可以与凸轮轴13一起作圆周运动，也可以采用花键轴的结构形式，还可以采用键和键槽的结构形式。当离合机构15接受到控制器20的左移指令或右移指令时，离合机构15左侧或右侧的电磁铁上电，在电磁力的作用下，离合机构15向左移动或向右移动，与大供油齿轮14或小供油齿轮16贴紧一起转动。供油凸轮12与凸轮轴13为一体。

发动机曲轴17上依次安装有小驱动齿轮18和大驱动齿轮19，均与曲轴17保持键连接，与曲轴17保持相同转速转动。

控制器20分别与压力传感器6、电控喷油器7、可控单向阀8，回油储能器9、离合机构15和转速传感器21连接。

变流量供油系统中油箱1通过滤清器2、进油阀3与喷油泵4的进油口相连，喷油泵4的出油口通过出油阀5，压力传感器6与电控喷油器7的进油口相连，电控喷油器7的出油口向发动机内喷射一定压力和流量的燃油，电控喷油器7的回油口与回油储能器9的进油口相连，回油储能器9的出油口通过可控单向阀8与进油管路相连。电控喷油器7多余的高压油液流进回油储能器9中，当回油储能器9中的压力达到设定压力或可控单向阀8收到控制器20的控制信号，可控单向阀8打开，回油的高压油液进入到电控喷油器7的进油口中。

设在油箱1和进油阀3之间的滤清器2保证了变流量供油系统中流动油液的纯净。

发动机工作时，发动机曲轴17驱动喷油泵凸轮轴13转动，凸轮轴13驱动供油齿轮12、推杆11和活塞10供油，此时凸轮轴13每旋转一周，驱动活塞10完成一次供油。曲轴17上的小驱动齿轮18与凸轮轴13上的大供油齿轮14相啮合，小驱动齿轮18转动多圈，大供油齿轮14才转动一圈；曲轴17上的大驱动齿轮19与凸轮轴13上的小供油齿轮16相啮合，大驱动齿轮19转动一圈，小供油齿轮16则要转动多圈。发动机起动或低速运转时，控制器20控制离合机构15向右移动，使离合机构15与小供油齿轮16紧密贴合，供油凸轮12的转速与小供油齿轮16的转速保持一致，此时大供油齿轮14保持空转（不驱动供油）。发动机曲轴17转动一圈，大驱动齿轮19也转动一圈，而小供油齿轮16转动多圈，供油凸轮12也转动多圈驱动活塞上下运动，实现了喷油泵的多次供油，这样就解决了传统发动机供油系统中，发动机低速运转时，喷油泵4的供油压力低、供油流量低，并且供油油量和供油压力脉动大的问题。

发动机高速运转时，控制器20控制离合机构15向左移动，使离合机构15与大供油齿轮14紧密贴合，供油凸轮12的转速与大供油齿轮14的转速保持一致，此时小供油齿轮16保持空转（不驱动供油）。发动机曲轴17转动多圈，小驱动齿轮18也转动多圈，而大供油齿轮14则转动一圈，供油凸轮12也转动一圈，实现喷油泵的单次供油，这样就解决了传统发动机供油系统中，发动机高速运转时，喷油泵4的供油压力高、供油流量大，电控喷油器7回油量大，能量浪费的问题。

在喷油泵4的供油过程中，控制器20根据转速传感器21的转速信号和压力传感器6的压力信号确定当前转速和供油压力的高低，判断应该选取大供油齿轮14还是小供油齿轮16来供油，从而实时驱动离合机构15向左运动或向右运动。当转速低，供油压力低时，驱动离合机构15向右运动，选取小供油齿轮16供油。当转速高，供油压力过剩时，驱动离合机构15向左运动，选取大供油齿轮14供油。

不论发动机高速运转或低速运转工况，电控喷油器7的高压回油都直接进入到回油储能器9中，而不是像传统供油系统一样流回油箱。

当回油储能器9内的油压达到可控单向阀8的设定压力或者控制器20向可控单向阀8发出控制信号，可控单向阀8打开，回油的高压油液重新进入到电控喷油器7的进油口中，实现能量节约。

本发明能够在发动机实际运转过程中，根据发动机的高转速工况或低转速工况以及各种负荷（油量）工况，自适应的选择使用大供油齿轮或小供油齿轮供油，实时改变喷油泵的供油能力，减少发动机转速对喷油泵供压力、流量和供油循环变动的影响；同时电控喷油器的高压回油不回到油箱，而是直接进入到回油储能器中，减少回油量，回油的高压油液能够重新进入到电控喷油器的进油口中，提高了燃油供给效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，含有进油管和排油管，所述进油管和排油管的内端通过进油阀和出油阀分别与喷油泵的内腔连通，所述进油管的外端与油箱连通，其特征是：所述排油管的外端与电控喷油器的进油口相连，所述电控喷油器的出油口向发动机内喷射具有压力和流量的燃油，所述电控喷油器的回油口与回油储能器的进油口相连，所述回油储能器的出油口通过可控单向阀与所述排油管连通；所述喷油泵的活塞通过推杆与安装在凸轮轴上的供油凸轮连接，所述凸轮轴上安装有不同直径的供油齿轮，所述供油齿轮与所述凸轮轴之间设置有离合机构，不同直径的所述供油齿轮分别与安装在发动机曲轴上的不同直径的驱动齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，其特征是：不同直径的所述供油齿轮至少有两个，并且，所述供油齿轮内部均装有滚动轴承，能够相对于所述凸轮轴自由转动，所述离合机构内部开有环状沟槽，安装在所述凸轮轴上均布的环状凸起中，既能够沿着所述凸轮轴做轴向运动，又能够与所述凸轮轴一起作圆周运动。

3.根据权利要求1所述的可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，其特征是：所述离合机构包括压盘和电磁铁，所述电磁铁固定在所述压盘上，或者所述电磁铁固定在所述供油齿轮上；所述电磁铁与控制器连接。

4.根据权利要求1所述的可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，其特征是：所述油箱与进油阀之间的所述进油管上设置有滤清器，所述喷油泵的缸体和活塞之间设置有回位弹簧。

5.根据权利要求1所述的可自动切换供油齿轮及回油储能的变流量供油系统，其特征是：所述排油管上设置有压力传感器，所述发动机曲轴处设置有转速传感器，所述压力传感器、转速传感器、电控喷油器、可控单向阀、进油阀、出油阀和回油储能器均分别与控制器连接。