CN107288787B

CN107288787B - 燃油喷射系统

Info

Publication number: CN107288787B
Application number: CN201610194115.8A
Authority: CN
Inventors: 刘京广; 刘天将; 赵勇
Original assignee: Bosch Automotive Diesel Systems Co Ltd
Current assignee: Bosch powertrain Co.,Ltd.
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: CN107288787A

Abstract

一种燃油喷射系统包括：供油泵(2)；分别与供油泵(2)连接的进油通道(L1)和输油通道(L2)；布置在输油通道(L2)中的计量单元(6)；在计量单元(6)下游的位置连接着输油通道(L2)的分流通道(L5)；和布置在分流通道中的转换阀(20)；其中，所述转换阀(20)具有第一和第二阀路，在相同流动条件下第二阀路的流量小于第一阀路，并且所述转换阀(20)被配置成在第一和第二阀位之间切换，在第一阀位，转换阀(20)以其第一阀路接入分流通道(L5)中，在第二阀位，转换阀(20)以其第二阀路接入分流通道(L5)中。可减小或避免因燃油回流导致的效率浪费。

Description

燃油喷射系统

技术领域

本申请涉及一种用于发动机、尤其是柴油发动机的燃油喷射系统。

背景技术

柴油发动机燃油喷射系统通常包括高压部分和低压部分，低压部分用于向高压部分供给预加压燃油，高压部分对燃油加压并且供应到发动机。图1中示意性显示了一种典型的柴油发动机燃油喷射系统的低压部分，该低压部分包括：经进油通道L1从油箱1抽取燃油且经输油通道L2向高压部分供应燃油的供油泵2，布置在进油通道L1中的预过滤器3，连接着进油通道L1的手动泵4，布置在输油通道L2中的主过滤器5，在输油通道L2中布置在主过滤器5下游的计量单元6，布置在溢流通道L4中的溢流阀7，和布置在分流通道L5中的节流阀8，所述溢流通道L4和分流通道L5分别在计量单元6的上游和下游连接着输油通道L2且通向回流通道L3。

节流阀8构成一个零输油阀，即在高压部分不输出燃油的状态下，输油通道L2中的经计量单元6排出的燃油可流经分流通道L5和节流阀8而返回油箱1中。此外，节流阀8还具有放气功能，即当低压部分中存在空气时，可通过手动按压手动泵4而从油箱1抽取燃油，而低压部分中的空气会被燃油挤压而经分流通道L5和节流阀8而被排出。此外，节流阀8还具有流率控制功能，即通过设置发动机工作时节流阀8两侧的压差，可以控制低压部分向高压部分供应的燃油的流率。

然而，在图1所示的结构中，发动机运转时，输油通道L2中会有较大量燃油经节流阀8泄漏到回流通道L3中，从而造成效率浪费。

发明内容

本申请旨在减小发动机运转时因燃油回流导致的效率浪费。

为此，根据本申请，提供了一种用于燃油喷射系统，其包括：

供油泵；

分别与供油泵连接的进油通道和输油通道；

布置在输油通道中的计量单元；

在计量单元下游的位置连接着输油通道的分流通道；和

布置在分流通道中的转换阀；

其中，所述转换阀具有第一和第二阀路，在相同流动条件下第二阀路的流量小于第一阀路，并且所述转换阀被配置成在第一和第二阀位之间切换，在第一阀位，转换阀以其第一阀路接入分流通道中，在第二阀位，转换阀以其第二阀路接入分流通道中。

根据一种可行实施方式，第二阀路的流通面积小于第一阀路的流通面积，和/或第二阀路的流动阻力大于第一阀路的流动阻力。

根据一种可行实施方式，所述转换阀的常态阀位为第一阀位，并且在燃油喷射系统输油操作时被切换到第二阀位。

根据一种可行实施方式，所述第一阀路中包含第一节流元件，所述第二阀路中包含流通面积小于第一节流元件的第二节流元件。

根据一种可行实施方式，所述第一阀路中包含第一节流元件，所述第二阀路为断路。此特征可在燃油喷射系统完全防止燃油经分流通道泄漏。

根据一种可行实施方式，所述第一阀路中还包含位于第一节流元件上游的单向阀元件，所述单向阀元件定向为当所述转换阀位于第一阀位时仅允许燃油在分流通道中向下游流动。此特征可在燃油喷射系统不工作时防止空气经分流通道混入。

根据一种可行实施方式，所述燃油喷射系统还包括在计量单元上游的位置连接着输油通道的溢流通道和布置在溢流通道中的溢流阀。

根据一种可行实施方式，所述单向阀元件的开启压力低于溢流阀的开启压力。

根据一种可行实施方式，所述燃油喷射系统还包括配备有进油阀的高压部分，所述进油阀与所述输油通道的输出端口相连，所述单向阀元件的开启压力低于高压部分的进油阀的开启压力。

根据一种可行实施方式，所述转换阀的阀位切换的操纵力由转换阀上游侧分流通道中的油压提供，高压部分的进油阀的开启压力低于转换阀的阀位切换所需的油压值。

根据一种可行实施方式，所述转换阀的阀位切换响应于转换阀上游侧分流通道中的油压和/或分流通道中的燃油流量。

根据一种可行实施方式，所述燃油喷射系统还包括与进油通道相连的用以对燃油喷射系统实施放气的手动泵；并且，在燃油喷射系统的放气操作中，所述转换阀位于放气回路中。

在根据本申请的燃油喷射系统中，通过采用位于输油通道和回流通道之间的转换阀，可以减小甚至避免发动机工作时因燃油大量泄漏造成的效率损失。

附图说明

本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解，其中：

图1是一种根据现有技术的燃油喷射系统的低压部分的示意性布局图；

图2是根据本申请的一种可行实施方式的燃油喷射系统的示意性布局图；

图3是解释所述燃油喷射系统的放气过程的示意性布局图；

图4是解释所述燃油喷射系统防止空气逆流到低压部分功能元件的功能的示意性布局图；

图5是解释所述燃油喷射系统的工作初始阶段的示意性布局图；

图6是解释所述燃油喷射系统的正常工作时的示意性布局图；

图7-10是本申请的燃油喷射系统中可以使用的转换阀的一些备选方案的示意图。

具体实施方式

本申请涉及用于发动机、尤其是柴油发动机的燃油喷射系统。

图2示出了根据本申请一种可行实施方式的燃油喷射系统的总体布局。本申请的燃油喷射系统用于向发动机喷射燃油，例如柴油。下面参照图2介绍该燃油喷射系统的结构。

燃油喷射系统包括供油泵2，例如叶片泵或齿轮泵，其进口连接着进油通道L1，出口连接着输油通道L2，进油通道L1延伸到油箱1，输油通道L2延伸到燃油喷射系统的高压部分9的一或多个输入端口，所述输入端口配备有单向阀形式的进油阀以控制燃油流向。

在进油通道L1中，布置着预过滤器3，用于对供油泵2从油箱1抽取的燃油进行预过滤。

手动泵4连接着进油通道L1，用于在燃油喷射系统的低压部分中存在大量气体时被手动操作而将气体排出，如后文中描述。

主过滤器5布置在输油通道L2中，用于过滤从供油泵2泵送到输油通道L2中的燃油。

计量单元6在主过滤器5的下游布置在输油通道L2中，用于以计量的方式向高压部分9输送燃油。计量单元6是断电常开电磁阀。

此外，燃油喷射系统包括回流通道L3，其通向油箱1，用于将燃油喷射系统的各个部分泄漏或回流的燃油输送回油箱1。

此外，在输油通道L2和回流通道L3之间布置着溢流通道L4和分流通道L5。溢流通道L4在位于主过滤器5和计量单元6之间的上游连接点A连接着输油通道L2，在下游连接点B连接着回流通道L3。分流通道L5在位于计量单元6下游的上游连接点C连接着输油通道L2，在下游连接点D连接着回流通道L3。在溢流通道L4中布置着单向阀形式的溢流阀7，在分流通道L5中布置着转换阀20。

输油泵2、主过滤器5、计量单元6、溢流阀7、转换阀20以及相关的通道部分构成燃油喷射系统的低压部分。所述低压部分(优选除了主过滤器5之外)可以与高压部分9集成到公共壳体上，以形成集成的高压燃油泵，如图2中的双点划线所示。主过滤器5优选可拆卸地安装于外壳，以便维护或清洁。各通道至少部分地以沟槽或孔的形式形成在所述外壳中。位于外壳外面的通道部分可由管线构成。

高压部分9的输出端口(配备有单向阀形式的输油阀以控制燃油流向)连接到共轨10，共轨10用于向发动机的喷油装置供应高压燃油。共轨10还经单向阀11连接着回流通道L3，以使共轨10中泄漏或溢流的燃油回到油箱1。

需要指出，这里使用的表示方向的词语“上游”和“下游”是相对于燃油喷射系统输油操作时燃油在相应通道中的流动定义的。

在图示的例子中，转换阀20为二位二通阀，包括两个阀路和两个阀位。该转换阀20是弹簧复位的，且阀位切换的操纵力取自转换阀20上游侧分流通道L5中的油压。转换阀20的第一阀路中布置着单向阀元件21和位于单向阀元件21下游的节流元件22。转换阀20的第二阀路为断路(不通)，即第二阀路的流通面积为零。

节流元件22的尺寸可以与前面参照图1描述的现有技术燃油喷射系统中的节流阀8相当。

转换阀20的常态下的第一阀位为第一阀路与分流通道L5连通，以允许分流通道L5中的燃油以一定的压差(克服单向阀元件21的开启压力加上节流元件22的背压)单向流经转换阀20。在转换阀20上游侧分流通道L5中的油压达到转换阀20的阀位切换压力时，转换阀20切换到第二阀位，其中第二阀路与分流通道L5连通，也就是转换阀20将分流通道L5截断。

更具体地讲，假定高压部分9的进油阀的开启压力为P1，转换阀20上游侧分流通道L5中的油压(即分流通道L5中提供转换阀20阀位切换的操纵力的油压，基本上对应于输油通道L2的位于计量单元6下游侧的部分中的油压)为P2，转换阀20中的操纵力油压作用面积为S，转换阀20的弹簧复位力为F，转换阀20中的单向阀元件21的开启压力为P3，则各压力的值以下述方式设置：

P3取一个较小的值，该值小于高压部分9的进油阀的开启压力P1，同时也更小于弹簧作用导致的压力F/S，例如，P3为大约0.5巴；

在P2·S≤F时，转换阀20处在或切换到第一阀位；

在P2·S>F时，转换阀20处在或切换到第二阀位；

P1·S<F。

通过上述参数设置，可以实现转换阀20的预期作用，如下面描述。

首先，通过采用转换阀20，使得燃油喷射系统具有放气功能。具体而言，在一些情况下，例如，在发动机首次安装完毕，或者重装主过滤器5，或者在燃油用尽重新注油时，大量的气体会存在于燃油喷射系统的低压部分中，尤其是在进油通道L1及主过滤器5中。在这种情况下，在启动供油泵2之前，需要排放出低压部分中存在的空气。此时，计量单元6处在打开状态。为了放气，可以通过手动按压手动泵而从油箱1抽取燃油，燃油依次流经图3中的箭头所示的放气回路，该放气回路中包含预过滤器3、输油泵2、主过滤器5、计量单元6、转换阀20，最后燃油经回流通道L3返回油箱1。这样，低压部分中的空气会被燃油推出。

在放气操作时，由于转换阀20中的单向阀元件21的开启压力P3很低，例如远低于溢流阀7的开启压力，因此燃油会顺利流经转换阀20以实现放气。

作为一项可选的附加功能，具有上述转换阀20的燃油喷射系统能够有效地防止空气混入。如图4所示，在燃油喷射系统不工作的状态下，转换阀20处在第一阀位，转换阀20仅允许燃油单向流过，即在分流通道L5中从上游向下游流动，而不允许在分流通道L5中从下游向上游流动。因此，即使有空气从油箱(尤其是油箱油位低时)如图4中的箭头所示经回流通道L3和分流通道L5到达转换阀20的第一阀位下的第一阀路的出口端口，空气也会被转换阀20阻止而不能进入转换阀20上游的分流通道L5中。此外，经回流通道L3和溢流通道L4到达溢流阀7的出口端口的空气会被溢流阀7阻止。这样，可以在燃油喷射系统不工作时避免空气进入低压部分中。

此外，本申请的燃油喷射系统在发动机工作时的操作过程中涉及转换阀20的阀位切换。

如图5所示，在发动机刚开始启动时，燃油喷射系统开始运转，供油泵2开始从油箱1抽取燃油，并且计量单元6启动，从而由计量单元6经输油通道L2向高压部分9供应预加压的燃油。这个过程包括两种状态。首先，转换阀20上游侧分流通道L5中的油压P2尚处于很低状态，转换阀20处在第一阀位，此时分流通道L5被转换阀20中的单向阀元件21截止。输油通道L2中的燃油会被全部用来建立通道内的压力，使得转换阀20上游侧分流通道L5中的油压P2以及输油通道L2相应部分中的油压逐渐增大。在这个过程中，单向阀元件21截止的燃油使得油压P2更快地建立，改善了启动性能。此后，随着油压P2的逐渐升高而达到单向阀元件21的开启压力P3，单向阀元件21打开，分流通道L5成为通路，但是由于节流元件22的存在，油压P2以及输油通道L2相应部分中的油压继续升高，当输油通道L2相应部分中的油压升高至高压部分9的进油阀的开启压力P1时，高压部分9的进油阀打开。此后油压P2继续升高。当油压P2增大到足以克服转换阀20的弹簧复位力F(P2·S>F)时，转换阀20切换到其第二阀位，如图6所示，以将分流通道L5截断。

接下来，发动机启动完成并且正常运行，燃油喷射系统也正常运转，此时转换阀20维持其第二阀位，因而没有燃油从输油通道L2经转换阀20和分流通道L5泄漏到回流通道L3中。如此避免的燃油泄漏量是很大的，例如可以达到10～15升/小时。这样，可以及大地提高低压部分向高压部分的输油效率，也就提高了整个燃油喷射系统的工作效率。进一步地，同现有技术相比，为了获得同样的燃油喷射系统输油效率，可以采用较小的输油泵2和较小的主过滤器5。这样，可以降低系统成本。

在发动机熄火时，供油泵2停转，计量单元6达到其最大开度。这样，转换阀20上游侧分流通道L5中的油压P2会逐渐下降。当油压P2下降到不足以克服转换阀20的弹簧复位力F(P2·S≤F)时，转换阀20切换到其第一阀位，即回到图5所示状态。此时，输油通道L2和分流通道L5中的剩余燃油的压力使得转换阀20中的单向阀元件21开启，而高压部分9的进油阀关闭，因此输油通道L2中的剩余燃油经分流通道L5和回流通道L3流回油箱1中，而不会进入高压部分9中。

可以看到，通过在分流通道L5中采用上述具有截断的第二阀路的转换阀20，本申请的燃油喷射系统可以在发动机正常工作时防止供油泵2供应的燃油的泄漏，从而提高燃油喷射系统的工作效率。

此外，在燃油喷射系统不工作时，可以通过转换阀20防止空气从油箱流入低压部分中。

可以理解，在本申请的原理下可以对前面描述的细节作出各种修改。例如，转换阀20的阀位切换的操纵力可以由其它元件提供，例如，如图7所示，由电磁阀提供，电磁阀响应于转换阀20上游输油通道L2或分流通道L5中的油压，和/或响应于分流通道L5中的流量等而启动。

此外，转换阀20中的单向阀元件21可以取消，而只包含节流元件22，如图8所示。转换阀20的阀位切换的操纵力可以取自节流元件22在分流通道L5中产生的背压。换言之，在燃油喷射系统的工作初始阶段，随着分流通道L5中的流量增大，节流元件22导致的转换阀20上游侧压力增大，当转换阀20上游侧压力达到足以克服转换阀20的弹簧复位力F时，转换阀20切换到其第二阀位，以将分流通道L5截断，之后即不再有燃油经分流通道L5泄漏。在采用图8所示的转换阀20的情况下，燃油喷射系统如需具有防止空气混入这一可选功能，可以采用其它相应措施，例如在适宜的通道中添加单向阀等等。

此外，在前面描述的燃油喷射系统中，在发动机正常工作时，经分流通道L5的燃油回流被完全阻止。然而，本申请也可以设计成在发动机正常工作时减小而非完全阻止经分流通道L5的燃油回流。这可以通过将相同流动条件下(例如相同的压差下)转换阀20的第二阀路的流量(流率)设置成小于第一阀路的流量(流率)实现。例如，转换阀20的第二阀路的流通面积设置成小于第一阀路的流通面积，和/或第二阀路的流动阻力大于第一阀路的流动阻力。

例如，可以采用图9中所示的转换阀20，其第一阀路中包含节流元件22，第二阀路中包含节流元件22’，节流元件22’的流通面积小于节流元件22’。

又如，可以采用图10中所示的转换阀20，其第一阀路中包含上游单向阀元件21和下游节流元件22，第二阀路中包含节流元件22’，节流元件22’的流通面积小于节流元件22’。

根据这种实施方式，燃油喷射系统可以在发动机正常工作时减小供油泵2供应的燃油的泄漏，从而也能提高燃油喷射系统的工作效率。在发动机工作时不完全截断分流通道L5的益处在于，由于经分流通道L5泄漏的燃油带走一部分热量，因此可以防止供应给高压部分9的燃油的温度持续升高。

此外，转换阀20不限于前面描述的二位二通阀，而是可以根据具体需要而选取适宜的阀位数量以及阀路数量和阀路形式。

此外，溢流通道L4和/或分流通道L5的下游端口不是必须连接到回流通道L3，而是可以连接到进油通道L1。

本领域技术人员同样可以基于具体需要而对其它元件和通道进行改造。

根据本申请，发动机正常工作时供油泵2供应给高压部分9的燃油的泄漏被减小甚至避免，由此提高了燃油输送效率。同时，由于泄漏的减小或避免，计量单元6下游的输油通道L2中因泄漏导致的压降会减小或避免，燃油能够以较高的预压力供应给高压部分9。因此，供油泵2的供油能力可以综合提高。

此外，为了实现与现有技术相同的燃油喷射系统输油效率，流经主过滤器5的燃油流量可以减小，从而可以减小主过滤器5、甚至供油泵2的规格，从而降低系统成本。

因此，虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims

1.一种燃油喷射系统，包括：

供油泵(2)；

分别与供油泵(2)连接的进油通道(L1)和输油通道(L2)；

布置在输油通道(L2)中的计量单元(6)；

在计量单元(6)下游的位置连接着输油通道(L2)的分流通道(L5)；和

布置在分流通道(L5)中的转换阀(20)；

其中，所述转换阀(20)具有第一和第二阀路，在相同流动条件下第二阀路的流量小于第一阀路，并且所述转换阀(20)被配置成在第一和第二阀位之间切换，在第一阀位，转换阀(20)以其第一阀路接入分流通道(L5)中，在第二阀位，转换阀(20)以其第二阀路接入分流通道(L5)中。

2.如权利要求1所述的燃油喷射系统，其中，第二阀路的流通面积小于第一阀路的流通面积，和/或第二阀路的流动阻力大于第一阀路的流动阻力。

3.如权利要求1所述的燃油喷射系统，其中，所述转换阀(20)的常态阀位为第一阀位，并且在燃油喷射系统输油操作时被切换到第二阀位。

4.如权利要求1至3中任一项所述的燃油喷射系统，其中，所述第一阀路中包含第一节流元件(22)，所述第二阀路中包含流通面积小于第一节流元件(22)的第二节流元件(22’)。

5.如权利要求1至3中任一项所述的燃油喷射系统，其中，所述第一阀路中包含第一节流元件(22)，所述第二阀路为断路。

6.如权利要求4所述的燃油喷射系统，其中，所述第一阀路中还包含位于第一节流元件(22)上游的单向阀元件(21)，所述单向阀元件(21)定向为当所述转换阀(20)位于第一阀位时仅允许燃油在分流通道(L5)中向下游流动。

7.如权利要求5所述的燃油喷射系统，其中，所述第一阀路中还包含位于第一节流元件(22)上游的单向阀元件(21)，所述单向阀元件(21)定向为当所述转换阀(20)位于第一阀位时仅允许燃油在分流通道(L5)中向下游流动。

8.如权利要求4所述的燃油喷射系统，还包括在计量单元(6)上游的位置连接着输油通道(L2)的溢流通道(L4)和布置在溢流通道(L4)中的溢流阀(7)。

9.如权利要求5所述的燃油喷射系统，还包括在计量单元(6)上游的位置连接着输油通道(L2)的溢流通道(L4)和布置在溢流通道(L4)中的溢流阀(7)。

10.如权利要求6所述的燃油喷射系统，还包括在计量单元(6)上游的位置连接着输油通道(L2)的溢流通道(L4)和布置在溢流通道(L4)中的溢流阀(7)。

11.如权利要求7所述的燃油喷射系统，还包括在计量单元(6)上游的位置连接着输油通道(L2)的溢流通道(L4)和布置在溢流通道(L4)中的溢流阀(7)。

12.如权利要求10所述的燃油喷射系统，其中，所述单向阀元件(21)的开启压力低于溢流阀(7)的开启压力。

13.如权利要求11所述的燃油喷射系统，其中，所述单向阀元件(21)的开启压力低于溢流阀(7)的开启压力。

14.如权利要求12所述的燃油喷射系统，还包括配备有进油阀的高压部分(9)，所述进油阀与所述输油通道(L2)的输出端口相连，所述单向阀元件(21)的开启压力低于高压部分(9)的进油阀的开启压力。

15.如权利要求13所述的燃油喷射系统，还包括配备有进油阀的高压部分(9)，所述进油阀与所述输油通道(L2)的输出端口相连，所述单向阀元件(21)的开启压力低于高压部分(9)的进油阀的开启压力。

16.如权利要求14所述的燃油喷射系统，其中，所述转换阀(20)的阀位切换的操纵力由转换阀(20)上游侧分流通道(L5)中的油压提供，高压部分(9)的进油阀的开启压力低于转换阀(20)的阀位切换所需的油压值。

17.如权利要求15所述的燃油喷射系统，其中，所述转换阀(20)的阀位切换的操纵力由转换阀(20)上游侧分流通道(L5)中的油压提供，高压部分(9)的进油阀的开启压力低于转换阀(20)的阀位切换所需的油压值。

18.如权利要求1至3中任一项所述的燃油喷射系统，其中，所述转换阀(20)的阀位切换响应于转换阀(20)上游侧分流通道(L5)中的油压和/或分流通道(L5)中的燃油流量。

19.如权利要求1至3中任一项所述的燃油喷射系统，还包括与进油通道(L1)相连的用以对燃油喷射系统实施放气的手动泵(4)；并且，在燃油喷射系统的放气操作中，所述转换阀(20)位于放气回路中。