CN107701317A - 喷油器及其控制方法、柴油车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷油器，包括对燃油进行加压的喷油器加压模块，和与喷油器加压模块连通，对加压后的燃油进行喷出的针阀执行模块。燃油通入到加压主体内，通过其内柱塞的上下滑移，将燃油经喷油嘴排出。喷油器加压模块上还设置有与下移油腔连通的第一回油管，和控制第一回油管导通的第一控制阀，通过控制第一控制阀的开闭，使得第一回油管打开，柱塞上下产生压差，向下运动，柱塞的下移挤压加压油腔内的燃油，实现对燃油的二次加压，通过控制第一控制阀的开启时机，使得喷油器喷出燃油在气缸内实现不同喷油速率的调节，使得喷油器的喷射策略控制更加灵活，能够有效降低排放及油耗。本发明还提供了一种喷油器的控制方法和柴油车。

Description

喷油器及其控制方法、柴油车

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种喷油器及其控制方法、柴油车。

背景技术

随着节能减排要求的不断提高，对燃油系统的喷油压力、喷油速率、喷射灵活性和精确性，以及实现多次喷射的能力提出了更高的要求，其一，单次喷射的精确性直接影响发动机燃烧与排放后处理的结果，其次多次喷射能力和理想的喷油规律是实现油耗和排放同时降低的重要手段。

经过多年的发展，电控燃油喷射系统在降低油耗、提高动力和可靠性等方面不断改善，作为柴油系统四大核心部件之一的喷油器理所当然的成为近年来共轨技术发展的重点。电控喷油器是电控共轨系统中设计、工艺难度最大的部件，也是目前为止，电控共轨系统中品种最多的部件。各种电控喷油器的基本原理相同，结构相似，但外形相差很大。喷油器的结构也在随着技术的飞速发展取得了巨大的进步。电磁阀式喷油器、压电式喷油器等形式的喷油器接连出现，探究其发展最基本的要求就是提高最高喷射压力，根据电控单元的计算定时定量地精确喷射燃油的共轨喷油器也必然要有足够的能力承受系统所需求的高喷射压力。

因此，如何进一步提高喷油器的性能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种喷油器，以进一步提高喷油器的性能；本发明还提供了一种喷油器控制方法；本发明还提供了一种柴油车。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种喷油器，包括对燃油进行加压的喷油器加压模块，和与所述喷油器加压模块连通，对加压后的燃油进行喷出的针阀执行模块；

所述喷油器加压模块包括加压主体和设置于所述加压主体内的柱塞，以及设置于所述柱塞滑移方向上的上移油腔、下移油腔及加压油腔；

所述喷油器加压模块上还设置有与所述下移油腔连通的第一回油管，和控制所述第一回油管导通的第一控制阀。

优选地，在上述喷油器中，所述第一控制阀为电磁阀。

优选地，在上述喷油器中，所述针阀执行模块包括针阀主体和设置于所述针阀主体内控制喷油嘴开关的针阀，所述针阀主体内设置与所述加压油腔连通的推动所述针阀下移的闭合油腔和与所述喷油嘴的喷头连通，推送所述针阀上移的开启油腔；

所述针阀主体上还设置有与所述闭合油腔连通的第二回油管，和控制所述第二回油管导通的第二控制阀。

优选地，在上述喷油器中，所述第二控制阀为压电晶体控制器。

优选地，在上述喷油器中，还包括控制所述第一控制阀和所述第二控制阀动作的控制模块。

一种喷油器控制方法，包括步骤：

1)当发动机处于启动工况或再生工况时，控制位于所述发动机的不同气缸内的喷油器，不同的所述喷油器按照分别喷射不同喷油量的非对称喷射规律工作；

2)当所述发动机处于第一转速区和第一负荷时，控制不同的所述喷油器按照其内喷油器加压模块不通电的常规喷油规律工作；

3)当非1)和非2)工况时，控制不同的所述喷油器按照所述喷油器加压模块和所述针阀执行模块协同动作的第三喷油规律动作。

优选地，在上述喷油器控制方法中，所述第三喷油规律包括，当所述发动机处于高于所述第一转速区的第二转速区，和高于所述第一负荷的第二负荷时，控制所述针阀执行模块和所述喷油器加压模块同时加电的斜坡型喷油规律。

优选地，在上述喷油器控制方法中，所述第三喷油规律还包括，当所述发动机处于所述第二转速区，和高于所述第二负荷的第三负荷时，控制所述针阀执行模块先加电，当所述喷油器的针阀开启后，再控制所述喷油器加压模块加电的靴型喷油规律。

优选地，在上述喷油器控制方法中，所述第三喷油规律还包括，当所述发动机处于高于所述第二转速区的第三转速区时，控制所述喷油器加压模块先加电，当所述喷油器内部加压后，再控制所述针阀执行模块加电的矩形喷油规律。

一种柴油车，其上设置发动机和设置于所述发动机内的喷油器，所述喷油器为如上任意一项所述的喷油器。

本发明提供的喷油器，包括对燃油进行加压的喷油器加压模块，和与喷油器加压模块连通，对加压后的燃油进行喷出的针阀执行模块。喷油器加压模块包括加压主体和设置于加压主体内的柱塞，以及设置于柱塞滑移方向上的上移油腔、下移油腔及加压油腔。燃油通入到加压主体内，通过其内柱塞的上下滑移，将燃油经喷油嘴排出。喷油器加压模块上还设置有与下移油腔连通的第一回油管，和控制第一回油管导通的第一控制阀，加压主体内油压平衡时，通过控制第一控制阀的开闭，使得第一回油管打开，柱塞上下产生压差，向下运动，柱塞的下移挤压加压油腔内的燃油，实现对燃油的二次加压，通过控制第一控制阀的开启时机，使得喷油器喷出燃油在气缸内实现不同喷油速率的调节，使得喷油器的喷射策略控制更加灵活，能够有效降低排放及油耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的喷油器的结构示意图；

图2为本发明提供的喷油器控制方法的控制流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种喷油器，进一步提高了喷油器的性能；本发明还提供了一种喷油器控制方法；本发明还提供了一种柴油车。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明提供的喷油器的结构示意图。

本发明提供了一种喷油器，包括对燃油进行加压的喷油器加压模块1，和与喷油器加压模块连通，对加压后的燃油进行喷出的针阀执行模块2。喷油器加压模块1包括加压主体11和设置于加压主体11内的柱塞12，以及设置于柱塞12滑移方向上的上移油腔13、下移油腔14及加压油腔15。燃油通入到加压主体11内，通过其内柱塞12的上下滑移，将燃油经喷油嘴排出。喷油器加压模块1上还设置有与下移油腔14连通的第一回油管17，和控制第一回油管17导通的第一控制阀16，加压主体11内油压平衡时，通过控制第一控制阀16的开闭，使得第一回油管17打开，柱塞12上下产生压差，向下运动，柱塞12的下移挤压加压油腔15内的燃油，实现对燃油的二次加压，通过控制第一控制阀16的开启时机，使得喷油器喷出燃油在气缸内实现不同喷油速率的调节，使得喷油器的喷射策略控制更加灵活，能够有效降低排放及油耗。

具体地，第一控制阀16为电磁阀。

在本案一具体实施例中，针阀执行模块2包括针阀主体21和设置于针阀主体21内控制喷油嘴开关的针阀22，针阀主体21内设置与加压油腔15连通的推动针阀下移的闭合油腔24和与喷油嘴的喷头23连通，推送针阀22上移的开启油腔。针阀执行模块2内，燃油经喷油器加压油腔15流入到针阀主体21内的闭合油腔24内，推动针阀22下移，针阀22与针阀主体21配合封闭针阀主体21的喷头23。当开启油腔内的油压大于加压油腔24内油压时，推动针阀22上移，针阀主体21的喷头23打开，燃油喷出。

针阀主体21上还设置有与闭合油腔24连通的第二回油管25，和控制第二回油管25导通的第二控制阀26。针阀主体21上设置第二回油管25与其闭合油腔24连通，由第二控制阀26控制第二回油管25的通断，因此可通过第二控制阀26和第二回油管25，主动对针阀主体21内针阀22开启的时间、开启频率等方式进行主动调整，可主动控制喷入燃烧室内油量，通过第一控制阀16和第二控制阀26，同时控制对燃油的加压，和对燃油的喷射周期、喷射流量等燃油数据进行控制，能够提高燃烧室内混合气的均匀度，缩短欲燃期，提高发动机的热效率，降低发动机噪音及碳烟排放。

在本案一具体实施例中，第二控制阀26为压电晶体控制器。第一控制阀16为电磁阀，第二控制阀26为压电晶体控制器，二者均可以接入发动机的控制系统中，实现对喷油器加压模块1和针阀执行模块2的自动化控制。同时，通过电磁阀对喷油器内燃油加压，以及压电晶体控制器控制针阀不同时机的开启，实现对喷油器喷油的不同控制策略。压电晶体控制器控制针阀可实现多次连续快速开启，其响应速度比电磁阀快3倍，通过多次快速将高压油喷入燃烧室，能够提高混合气均匀度，缩短预燃期，提高发动机热效率，降低发动机噪音及碳烟排放。

在本案一具体实施例中，还包括控制第一控制阀16和第二控制阀26动作的控制模块。优选为ECU控制模块，由ECU模块实现对第一控制阀16和第二控制阀26调节的指令传输、信号处理，实现对喷油器加压模块和针阀执行模块在不同工况需求下的不同控制策略，同时可将ECU控制模块集成到发动机控制系统或整车控制系统中，实现对发动机工况的实时监测。

如图2所示，图2为本发明提供的喷油器控制方法的控制流程图。

基于上述实施例中提供的喷油器，本发明还提供了一种喷油器控制方法，包括步骤：

1)当发动机处于启动工况301或再生工况302时，控制位于发动机的不同气缸内的喷油器，不同的喷油器按照分别喷射不同喷油量的非对称喷射规律312工作。

对于多缸发动机，发动机的每个气缸内均设置有喷油器，发动机开始工作后，进行工况判断300，当检测到发动机进入启动工况301，或者处于再生工况302时，需要对发动机排热进行热管理。由于发动机的不同气缸内做功不一致，导致发动机振动噪音变大，通过调整每个气缸内的喷油器，按照每个气缸做功的不同，控制喷油器喷射不同的喷油量，匹配相应的进排气系统，满足不同气缸的燃烧要求，使得每个气缸内喷油器的喷油量不一致，呈非对称喷射规律312状态工作，从而使得每个气缸工作状态稳定，

柴油机在正常运行过程中，面临不同的工况情形，不同工况下柴油机具有不同的特性曲线。通过分析柴油机特性曲线的变化规律，了解柴油机在各种调整情况和工况(即各种转速及负荷)下的动力性和经济性，从而分析影响特性的各种因素，以便合理使用柴油机，了解它在什么情况下动力性最大，在什么情况下经济性最好。当需要最大功率输出时，就充分发挥柴油机的动力性能，在其他情况下工作时，则尽可能使它的经济性最佳。本发明根据柴油机的特性，将柴油的工况按照转速的由低到高，负荷的由小到大划分为多个工况区，转速和负荷的具体数值根据不同的发动机有不同的数值，数值区域的划分不影响对发动机机不同工况下的控制策略。具体地，发动机的工况除启动工况和再生工况，还可按照转速和负荷升高，划分为低转速小负荷，中低转速中大负荷，中低转速大负荷和高转速等情况，以下针对不同工况下喷油器加压模块和针阀执行模块的控制策略进行详细说明。

2)当发动机处于第一转速区和第一负荷时，控制不同的喷油器按照其内喷油器加压模块不通电的常规喷油规律313工作。

第一转速区和第一负荷，是指发动机处于低转速小负荷303的工况，该种工况下，发动机处于低转速区，发动机负荷低，此时控制喷油器加压模块1不通电，及第一控制阀不动作，喷油器内电磁阀处于不加电状态313，喷油器不需要二次加压，燃油处于常规油压，针阀处于常规的开启状态，喷油器按照常规喷油规律313动作，即可保证发动机的正常工作。

3)当非1)和非2)工况时，控制不同的喷油器按照喷油器加压模块1和针阀执行模块2协同动作的第三喷油规律动作。

当发动机的控制系统检测到发动机的工况不处于启动工况301和再生工况302，也未处于第一转速区和第一负荷时，说明发动机的转速升高，负荷也在随之变大，根据发动机转速大小以及负荷大小，可控制喷油器加压模块1和针阀执行模块2协同工作，同时对燃油的二次加压以及针阀开启速率的调节，调整喷油规律和喷油速率，调整灵活，可满足发动机的动力要求，并进一步提高燃油经济性，降低油耗和排放。

在本案一具体实施例中，第三喷油规律包括，当发动机处于高于第一转速区的第二转速区，和高于第一负荷的第二负荷时，控制针阀执行模块2和喷油器加压模块1同时加电的斜坡型喷油规律315。

发动机运行过程中，当检测到发动机的转速由第一转速区上升至第二转速区，负荷随之由第一负荷上升至第二负荷，定义为发动机的中低转速中大负荷304工作状态，此时发动机的转速提高，负荷增大，通过控制针阀执行模块2和喷油器加压模块1同时加电，第一控制阀16导通第一回油管17，第二控制阀26导通第二回油管25，在喷油器内燃油加压的同时，针阀执行模块2同时控制喷头23喷油，从而保证发动机实现稳定的供油速率，动力输出稳定，改善燃烧噪音。

在本案一具体实施例中，第三喷油规律还包括，当发动机处于第二转速区，和高于第二负荷的第三负荷时，控制针阀执行模块2先加电，当喷油器的针阀22开启后，再控制喷油器加压模块1加电的靴型喷油规律。

当发动机运行过程中，检测到发动机的转速处于第二转速区，而发动机负荷由第二负荷上升到第三负荷时，此时发动机处于中低转速大负荷303的工作状态，需要提供更多的燃烧，以保证发动机具有足够的输出动力，此时控制针阀执行模块2先加电，在针阀执行模块2喷油的过程中，喷油器加压模块1后加电，在输出燃油的同时，后续对燃油二次加压，保证喷油器内油压不会随燃油的喷射压力出现突变，避免补充喷射较多燃油实现动力供给，燃油压力稳定，通过稳定的针阀喷射速率即可满足动力供给要求，降低燃油耗。

在本案一具体实施例中，第三喷油规律还包括，当发动机处于高于第二转速区的第三转速区时，控制喷油器加压模块1先加电，当喷油器内部加压后，再控制针阀执行模块2加电的矩形喷油规律316。当发动机处于第三转速区，该转速区为发动机的高转速工作区306，通过喷油器加压模块1先加电，提高喷油器内油压，然后针阀执行模块2加电开始喷油，由于油压增加，针阀执行模块2喷出的燃油速率升高，通过与针阀22开启频率匹配，与发动机高转速的进排气匹配，保证燃油燃烧充分，降低排放。

一种柴油车，其上设置发动机和设置于所述发动机内的喷油器，所述喷油器为如上任意一项所述的喷油器。

基于上述实施例中提供的喷油器及喷油器控制方法，本发明还提供了一种柴油机，其上设置有发动机和位于该发动机内的喷油器，该发动机上设有的喷油器为上述实施例中提供的喷油器。

由于该柴油机采用了上述实施例的喷油器，所以该柴油机由喷油器带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种喷油器，其特征在于，包括对燃油进行加压的喷油器加压模块，和与所述喷油器加压模块连通，对加压后的燃油进行喷出的针阀执行模块；

所述喷油器加压模块包括加压主体和设置于所述加压主体内的柱塞，以及设置于所述柱塞滑移方向上的上移油腔、下移油腔及加压油腔；

所述喷油器加压模块上还设置有与所述下移油腔连通的第一回油管，和控制所述第一回油管导通的第一控制阀。

2.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于，所述第一控制阀为电磁阀。

3.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于，所述针阀执行模块包括针阀主体和设置于所述针阀主体内控制喷油嘴开关的针阀，所述针阀主体内设置与所述加压油腔连通的推动所述针阀下移的闭合油腔和与所述喷油嘴的喷头连通，推送所述针阀上移的开启油腔；

所述针阀主体上还设置有与所述闭合油腔连通的第二回油管，和控制所述第二回油管导通的第二控制阀。

4.根据权利要求3所述的喷油器，其特征在于，所述第二控制阀为压电晶体控制器。

5.根据权利要求4所述的喷油器，其特征在于，还包括控制所述第一控制阀和所述第二控制阀动作的控制模块。

6.一种喷油器控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)当发动机处于启动工况或再生工况时，控制位于所述发动机的不同气缸内的喷油器，不同的所述喷油器按照分别喷射不同喷油量的非对称喷射规律工作；

2)当所述发动机处于第一转速区和第一负荷时，控制不同的所述喷油器按照其内喷油器加压模块不通电的常规喷油规律工作；

3)当非1)和非2)工况时，控制不同的所述喷油器按照所述喷油器加压模块和所述针阀执行模块协同动作的第三喷油规律动作。

7.根据权利要求6所述的喷油器控制方法，其特征在于，所述第三喷油规律包括，当所述发动机处于高于所述第一转速区的第二转速区，和高于所述第一负荷的第二负荷时，控制所述针阀执行模块和所述喷油器加压模块同时加电的斜坡型喷油规律。

8.根据权利要求7所述的喷油器控制方法，其特征在于，所述第三喷油规律还包括，当所述发动机处于所述第二转速区，和高于所述第二负荷的第三负荷时，控制所述针阀执行模块先加电，当所述喷油器的针阀开启后，再控制所述喷油器加压模块加电的靴型喷油规律。

9.根据权利要求8所述的喷油器控制方法，其特征在于，所述第三喷油规律还包括，当所述发动机处于高于所述第二转速区的第三转速区时，控制所述喷油器加压模块先加电，当所述喷油器内部加压后，再控制所述针阀执行模块加电的矩形喷油规律。

10.一种柴油车，其上设置发动机和设置于所述发动机内的喷油器，其特征在于，所述喷油器为如权利要求1-5任意一项所述的喷油器。