CN107366597B

CN107366597B - 一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构

Info

Publication number: CN107366597B
Application number: CN201710830317.1A
Authority: CN
Inventors: 张祥臣; 季永会; 赵芳芳
Original assignee: Henan Diesel Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Henan Diesel Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-12-10
Anticipated expiration: 2037-09-15
Also published as: CN107366597A

Abstract

本发明属于船用高速大功率柴油机技术领域，涉及一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机上的布置型式。提出的一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置型式具有分别对应B列共轨管、A列共轨管设置的共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ；共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ的输出端分别连接有定时齿轮，且两个定时齿轮相互独立；V型柴油机A侧的每个缸与A列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅰ；V型柴油机B侧的每个缸与B列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅱ；B列共轨管上固定有泄压阀。本发明实现了其中一台共轨喷油泵失效时，其余的共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量。

Description

一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构

技术领域

本发明属于船用高速大功率柴油机技术领域，涉及一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机上的布置结构。

背景技术

为满足日益严苛的排放法规要求，世界各国柴油机生产厂家都在积极开发新产品，降低柴油机排放，电控高压共轨燃油喷射技术以其良好的应用前景独树一帜。

电控高压共轨燃油喷射技术，是由共轨喷油泵将高压燃油输送到共轨管内，通过精确控制共轨管内的供油压力和电控喷油器的开启时间，来达到根据柴油机的功率、转速的变化，分别调整喷油压力和喷油量，精确优化燃烧效率的目的，能够在全工况范围内，提高柴油机的经济性，降低排放，尤其优化了柴油机的低速性能，因此电控高压共轨系统在船用柴油机得到了广泛应用。虽然《V型柴油机用电控高压共轨系统》（CN202690281U）、专利《一种双轨式高压共轨系统》（CN105386914A）及专利《一种V型8缸柴油机高压共轨燃油喷射系统布置结构》（CN105386914A）提出电控高压共轨系统在柴油机布置结构，该电控高压共轨系统布置结构虽然满足柴油机使用要求，但存在许多不足之处，主要体现在：1、船用柴油机电控高压共轨系统至少有两台共轨喷油泵，其布置能实现其中一台共轨喷油泵失效时，其余的共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量，但该电控高压共轨系统布置没有涉及如何布置两台共轨喷油泵；2、船用柴油机电控高压共轨系统共轨管和高压油管应采用套管或其他等效设施进行保护，防止泄漏的液压油喷溅到火源而燃烧，但该电控高压共轨系统布置没有涉及如何防护泄漏燃油；3、船用电控高压共轨系统应布置流量限制阀，防止喷油器出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用。但该电控高压共轨系统布置没有提及；4、船用电控高压共轨系统应布置泄压阀，其可以调节喷油泵提供共轨管内的燃油量，从而达到控制共轨管内压力的目的，也防止柴油机突然停车，共轨管内压力保持峰值压力1600bar，造成柴油机无法起动（备注：通常起动轨压为400bar），若人手动泄压，可能会对人员产生危害，而泄压阀可以起到安全保护作用，但该电控高压共轨系统布置没有提及。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构。

本发明采用下述技术方案完成其发明任务：

一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构，所述的电控高压共轨系统具有两台共轨喷油泵：共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ；所述的共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ分别对应B列共轨管、A列共轨管设置；所述的A列共轨管、B列共轨管对称布置在V型柴油机的A侧、B侧；所述的A列共轨管、B列共轨管结构相同，均由内管和外管构成，内管主要承受高压燃油冲击，外管防止泄漏燃油喷溅到火源而燃烧；所述的A列共轨管对应V型柴油机A侧的多个缸设置；所述的B列共轨管对应V型柴油机B侧的多个缸设置；共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ的输出端分别连接有定时齿轮，且两个定时齿轮相互独立，能实现其中一台共轨喷油泵失效时，另一台共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量；所述共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ均与油箱相连通；共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ的输送泵出口连通燃油滤清器；所述燃油滤清器的过滤精度3-5µm,保证电控高压共轨系统可靠稳定运行；所述的燃油滤清器的出口端分别与两台共轨喷油泵的高压油泵相连，使燃油经高压油泵加压为高压燃油；所述共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ中高压油泵的高压出口均与分配块连接；所述的分配块分别通过高压油管Ⅳ、高压油管Ⅴ与A列共轨管、B列共轨管连接，分配块主要作用是将共轨喷油泵输出高压燃油分流至A列共轨管、B列共轨管，使A列共轨管、B列共轨管内燃油压力保持一致；所述的分配块通过回油管Ⅱ连通报警装置，将泄露燃油输送至报警装置，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；所述的泄漏燃油通过燃油管输送到报警装置中，报警装置就会接通报警，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；V型柴油机A侧的每个缸与A列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅰ，且所述的流量限制阀Ⅰ固定在A列共轨管上；所述流量限制阀Ⅰ通过高压油管Ⅲ与高压连接杆Ⅰ连通；所述高压连接杆Ⅰ与电控喷油器Ⅰ连接；所述的流量限制阀Ⅰ用以防止电控喷油器Ⅰ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的B列共轨管对应V型柴油机B侧的多个缸设置；V型柴油机B侧的每个缸与B列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅱ，且所述的流量限制阀Ⅱ固定在B列共轨管上；所述流量限制阀Ⅱ通过高压油管Ⅵ与高压连接杆Ⅱ连通；所述高压连接杆Ⅱ与电控喷油器Ⅱ连接；所述高压连接杆Ⅱ与电控喷油器Ⅱ连接；所述的流量限制阀Ⅱ用以防止电控喷油器Ⅱ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的B列共轨管上固定有泄压阀；所述泄压阀是一种比例电磁阀，用以调节喷油泵提供共轨管内的燃油量，从而达到控制共轨管内压力的目的；所述的泄压阀与喷射控制单元ECU电连接;喷射控制单元ECU发出控制信号给泄压阀，来控制泄压阀的启闭时间，使得一部分高压燃油回到油箱，若柴油机突然停车，可以通过控制泄压阀，将共轨管内压力降到安全范围内，可以有效保护人员和设备;所述喷射控制单元用于采集各类传感器检测柴油机及电控高压共轨系统的状态参数，并通过内置的控制策略及喷油量MAP、轨压MAP、喷油提前角MAP发出信号，以驱动对应元件进行动作，使供油量、轨压、喷油角度、喷油量按需求进行反馈调节。

所述的高压连接杆Ⅰ、高压连接杆Ⅱ内均装配有缝隙式过滤器，可以防止燃油中颗粒进入电控喷油器，造成电控喷油器卡滞现象。

所述的流量限制阀由阀体、弹簧、阀芯组成，所述阀芯上加工了节流孔，若流量过大，高压燃油推动阀芯克服弹簧弹力与阀体接触密封，阻止高压燃油进入电控喷油器，避免引起柴油机失控，对人员和设备起到防护作用。

所述A列共轨管上安装有机械限压阀，机械限压阀通过回油管与油箱连接，限压阀主要作用是当轨压超过限值时，限压阀在轨压下开启，高压燃油通过回油管泄回到油箱。

本发明提出的一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构，采用两台共轨喷油泵，其布置能实现其中一台共轨喷油泵失效时，其余的共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量；船用电控高压共轨系统布置有流量限制阀，防止喷油器出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所设置的泄压阀用来调节喷油泵提供共轨管内的燃油量，从而达到控制共轨管内压力的目的，也防止柴油机突然停车，共轨管内压力保持峰值压力1600bar，造成柴油机无法起动（备注：通常起动轨压为400bar），若人手动泄压，可能会对人员产生危害，而泄压阀可以起到安全保护作用。

附图说明

图1为本发明的装配图。

图2为本发明的结构主视图。

图3为本发明的结构俯视图。

图4为本发明中共轨喷油泵Ⅰ/共轨喷油泵Ⅱ的结构示意图。

图中：1、燃油管Ⅰ，2、共轨喷油泵Ⅰ，3、高压油管Ⅰ，4、B列喷油泵回油管，5、过渡块，6、燃油管Ⅱ，7、A列喷油泵回油管，8、高压油管Ⅱ，9、共轨喷油泵Ⅱ,10、燃油管Ⅲ，11、燃油管Ⅳ，12、报警装置，13、回油管Ⅰ，14、电控喷油器Ⅰ，15、高压连接杆Ⅰ，16、高压油管Ⅲ，17、流量限制阀Ⅰ，18、A列共轨管，19、机械限压阀，20、回油管Ⅱ，21高压油管Ⅳ，22、回油管Ⅲ，23、分配块，24、高压油管Ⅴ，25、燃油管Ⅴ，26、油箱，27、回油管Ⅳ，28、泄压阀，29、B列共轨管，30、流量限制阀Ⅱ，31、高压油管Ⅵ，32、高压连接杆Ⅱ，33、电控喷油器Ⅱ，34、燃油滤清器，35、燃油管Ⅵ，36、燃油管Ⅶ。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明,本文未详述部分为现有技术；

如图1所示，并参照图2、图3，一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构，所述的电控高压共轨系统具有两台共轨喷油泵：共轨喷油泵Ⅰ2、共轨喷油泵Ⅱ9；所述的共轨喷油泵Ⅰ2、共轨喷油泵Ⅱ9分别对应B列共轨管29、A列共轨管17设置；所述的A列共轨管18、B列共轨管29对称布置在V型柴油机的A侧、B侧；所述的A列共轨管18、B列共轨管29结构相同，均由内管和外管构成，内管主要承受高压燃油冲击，外管防止泄漏燃油喷溅到火源而燃烧；所述的A列共轨管18对应V型柴油机A侧的多个缸设置；所述的B列共轨管29对应V型柴油机B侧的多个缸设置；共轨喷油泵Ⅰ18、共轨喷油泵Ⅱ19的输出端分别连接有定时齿轮，且两个定时齿轮相互独立，能实现其中一台共轨喷油泵失效时，另一台共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量；所述共轨喷油泵Ⅰ18、共轨喷油泵Ⅱ19均与油箱26相连通；共轨喷油泵Ⅰ18、共轨喷油泵Ⅱ19的输送泵出口连通燃油滤清器34；所述燃油滤清器3的过滤精度3-5µm,保证电控高压共轨系统可靠稳定运行；所述的燃油滤清器34的出口端分别与两台共轨喷油泵的高压油泵相连，使燃油经高压油泵加压为高压燃油；所述共轨喷油泵Ⅰ15、共轨喷油泵Ⅱ29中高压油泵的高压出口均与分配块23连接；所述的分配块23分别通过高压油管Ⅳ21、高压油管Ⅴ24与A列共轨管18、B列共轨管29连接，分配块主要作用是将共轨喷油泵输出高压燃油分流至A列共轨管、B列共轨管，使A列共轨管、B列共轨管内燃油压力保持一致；所述的分配块23通过回油管Ⅱ连通报警装置12，将泄露燃油输送至报警装置，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；所述泄漏燃油包括高压油管、共轨管内管破裂或密封不严造成泄漏而形成的燃油；所述的泄漏燃油通过燃油管输送到报警装置中，报警装置就会接通报警，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；V型柴油机A侧的每个缸与A列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅰ17，且所述的流量限制阀Ⅰ17固定在A列共轨管18上；所述流量限制阀Ⅰ17通过高压油管Ⅲ16与高压连接杆Ⅰ15连通；所述高压连接杆Ⅰ15与电控喷油器Ⅰ14连接；所述的流量限制阀Ⅰ14用以防止电控喷油器Ⅰ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的B列共轨管29对应V型柴油机B侧的多个缸设置；V型柴油机B侧的每个缸与B列共轨管29之间设置有流量限制阀Ⅱ30，且所述的流量限制阀Ⅱ30固定在B列共轨管29上；所述流量限制阀Ⅱ30通过高压油管Ⅵ31与高压连接杆Ⅱ32连通；所述高压连接杆Ⅱ32与电控喷油器Ⅱ33连接；所述的流量限制阀Ⅱ用以防止电控喷油器Ⅱ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的B列共轨管上固定有泄压阀；所述泄压阀是一种比例电磁阀，用以调节喷油泵提供共轨管内的燃油量，从而达到控制共轨管内压力的目的；所述喷射控制单元用于采集各类传感器检测柴油机及电控高压共轨系统的状态参数，并通过内置的控制策略及喷油量MAP、轨压MAP、喷油提前角MAP发出信号，以驱动对应元件进行动作，使供油量、轨压、喷油角度、喷油量按需求进行反馈调节；所述的泄压阀28与喷射控制单元ECU电连接，喷射控制单元ECU发出控制信号给泄压阀，来控制泄压阀的启闭时间，使得一部分高压燃油回到油箱，若柴油机突然停车，可以通过控制泄压阀，将共轨管内压力降到安全范围内，可以有效保护人员和设备。

所述的高压连接杆Ⅰ15、高压连接杆Ⅱ32内均装配有缝隙式过滤器，可以防止燃油中颗粒进入电控喷油器，造成电控喷油器卡滞现象。

所述的流量限制阀由阀体、弹簧、阀芯组成，所述阀芯上加工了节流孔，若流量过大，高压燃油推动阀芯克服弹簧弹力与阀体接触密封，阻止高压燃油进入电控喷油器，避免引起柴油机失控，对人员和设备起到防护作用；所述流量限制阀采用的是现有技术中的结构。

所述A列共轨管18安装机械限压阀19，机械限压阀19通过回油管20与油桶26连接，限压阀主要作用是当轨压超过限值时，限压阀在轨压下开启，高压燃油通过回油管泄回到油箱。

如图4所示，共轨喷油泵Ⅰ2、共轨喷油泵Ⅱ9主要由输油泵和高压油泵组成，输油泵安装在高压油泵一端；输油泵2a安装集油块5，所述集油块主要作用是将油箱中燃油分流至输油泵9a和2a，同时将输送泵9a和2a输出燃油进行汇总，通过燃油管34输送至燃油滤清器34，同时将高压油泵2b和9b回油进行汇总，通过燃油管1输送到油箱26；所述燃油滤清器34将过滤燃油通过燃油管35输送到高压油泵2b和9b。

本发明所述的一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构工作原理：输送泵2a和9a把燃油从油箱26中抽出输至燃油滤清器34，燃油经过滤后输送至高压油泵2b和9b,经加压后成为高压燃油，分别通过高压油管Ⅰ8、高压油管Ⅱ3输送至分配块21，高压油泵输送后的剩余燃油通过集油块5汇总，通过燃油管1回到油箱；从高压油泵输送来的高压燃油通过高压油管Ⅲ21、高压油管Ⅳ24分别输送至A列共轨管18、B列共轨管29，A列共轨管18中蓄积高压油管，通过流量限制阀Ⅰ17、高压油管Ⅴ16、高压连接杆15输送至电控喷油器114；B列共轨管29中蓄积高压油管，通过流量限制阀30、高压油管Ⅴ31、高压连接杆32输送至电控喷油器Ⅱ33。

Claims

1.一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构，其特征在于：所述的电控高压共轨系统具有两台共轨喷油泵：共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ；所述的共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ分别对应B列共轨管、A列共轨管设置；所述的A列共轨管、B列共轨管对称布置在V型柴油机的A侧、B侧；所述的A列共轨管、B列共轨管结构相同，均由内管和外管构成，内管主要承受高压燃油冲击，外管防止泄漏燃油喷溅到火源而燃烧；所述的A列共轨管对应V型柴油机A侧的多个缸设置；所述的B列共轨管对应V型柴油机B侧的多个缸设置；共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ的输出端分别连接有定时齿轮，且两个定时齿轮相互独立，能实现其中一台共轨喷油泵失效时，另一台共轨喷油泵仍能在主推进机械最大连续输出功率条件下供应足够的油量；所述共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ均与油箱相连通；共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ的输送泵出口连通燃油滤清器；所述燃油滤清器的过滤精度3-5µm,保证电控高压共轨系统可靠稳定运行；所述的燃油滤清器的出口端分别与两台共轨喷油泵的高压油泵相连，使燃油经高压油泵加压为高压燃油；所述共轨喷油泵Ⅰ、共轨喷油泵Ⅱ中高压油泵的高压出口均与分配块连接；所述的分配块分别通过高压油管Ⅳ、高压油管Ⅴ与A列共轨管、B列共轨管连接，分配块主要作用是将共轨喷油泵输出高压燃油分流至A列共轨管、B列共轨管，使A列共轨管、B列共轨管内燃油压力保持一致；所述的分配块通过回油管Ⅱ连通报警装置，将泄露燃油输送至报警装置，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；所述的泄漏燃油通过燃油管输送到报警装置中，报警装置就会接通报警，提醒操作者电控高压共轨系统存在泄漏；V型柴油机A侧的每个缸与A列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅰ，且所述的流量限制阀Ⅰ固定在A列共轨管上；所述流量限制阀Ⅰ通过高压油管Ⅲ与高压连接杆Ⅰ连通；所述高压连接杆Ⅰ与电控喷油器Ⅰ连接；所述的流量限制阀Ⅰ用以在电控喷油器Ⅰ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的B列共轨管对应V型柴油机B侧的多个缸设置；V型柴油机B侧的每个缸与B列共轨管之间设置有流量限制阀Ⅱ，且所述的流量限制阀Ⅱ固定在B列共轨管上；所述流量限制阀Ⅱ通过高压油管Ⅵ与高压连接杆Ⅱ连通；所述高压连接杆Ⅱ与电控喷油器Ⅱ连接；所述高压连接杆Ⅱ与电控喷油器Ⅱ连接；所述的流量限制阀Ⅱ用以在电控喷油器Ⅱ出现故障流量过大时关闭限流阀芯，阻止过多高压燃油从共轨管流入喷油器，然后喷入气缸，引起发动机失控，对设备和人员产生危害，起到安全保护作用；所述的高压连接杆Ⅰ、高压连接杆Ⅱ内均装配有缝隙式过滤器，可以防止燃油中颗粒进入电控喷油器，造成电控喷油器卡滞现象；所述的流量限制阀Ⅰ、流量限制阀Ⅱ均由阀体、弹簧、阀芯组成，所述阀芯上加工了节流孔，若流量过大，高压燃油推动阀芯克服弹簧弹力与阀体接触密封，阻止高压燃油进入电控喷油器，避免引起柴油机失控，对人员和设备起到防护作用；所述的B列共轨管上固定有泄压阀；所述泄压阀是一种比例电磁阀，用以调节喷油泵提供共轨管内的燃油量，从而达到控制共轨管内压力的目的；所述的泄压阀与喷射控制单元ECU电连接;喷射控制单元ECU发出控制信号给泄压阀，来控制泄压阀的启闭时间，使得一部分高压燃油回到油箱，若柴油机突然停车，通过控制泄压阀，将共轨管内压力降到安全范围内，可以有效保护人员和设备;所述喷射控制单元用于采集各类传感器检测柴油机及电控高压共轨系统的状态参数，并通过内置的控制策略及喷油量MAP、轨压MAP、喷油提前角MAP发出信号，以驱动对应元件进行动作，使供油量、轨压、喷油角度、喷油量按需求进行反馈调节。

2.如权利要求1所述的一种电控高压共轨系统在船用高速大功率柴油机的布置结构，其特征在于：所述A列共轨管上安装有机械限压阀，机械限压阀通过回油管与油箱连接，限压阀主要作用是当轨压超过限值时，限压阀在轨压下开启，高压燃油通过回油管泄回到油箱。