CN107762693A - 燃油喷射系统及其供油组件 - Google Patents

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Abstract

一种燃油喷射系统的供油组件包括：供油泵；分别连接着供油泵入口和出口的吸油通道和输送通道；布置在输送通道中的主过滤器；在主过滤器的下游布置在输送通道中的计量单元；过滤器旁通通道，其第一端在主过滤器上游的位置连接着输送通道，第二端在主过滤器下游的位置连接着输送通道；和布置在过滤器旁通通道中的过滤器旁通阀，所述过滤器旁通阀为单向流动的阀，定位为允许过滤器旁通通道中沿着从过滤器旁通阀的第一端向第二端流动，但阻止沿相反的方向流动，所述过滤器旁通阀为常闭的，并且在主过滤器被堵塞到预定程度时被打开。

Description

燃油喷射系统及其供油组件
技术领域
本申请涉及一种用于燃油喷射系统的供油组件。本申请还涉及包含这种供油组件的燃油喷射系统。
背景技术
共轨燃油喷射系统常被用于车辆、机械设备、燃油发电设备等等中。一种典型的共轨燃油喷射系统包括机械式供油泵，高压组件和共轨。供油泵将预加压燃油以计量的方式输送到高压组件，而高压组件加压燃油、然后将燃油以高压供应到共轨。共轨中的高压燃油被喷射到发动机中。主过滤器被布置在供油泵的下游，并且过压安全阀跨越供油泵连接到其吸油侧和压力侧，以保护供油泵和主过滤器免受主过滤器蓄积杂质/堵塞的引起的过压的影响。当主过滤器两侧的压差太高时，安全阀打开。主过滤器堵塞可能是由于颗粒物、蜡状物、有机污物等引起的。
在这种现有技术中，将供油泵的保护和燃油过滤置于优先级，即通过使用安全阀，主过滤器和供油泵被保护而免受过压；然而，向高压组件输送的燃油不足，甚至中断，因而不能确保发动机运转。
发明内容
本申请的目的是避免燃油喷射系统中因主过滤器堵塞导致燃油输送不足。
为此，根据本申请的一个方面，提供了一种用于燃油喷射系统的供油组件，包括：供油泵；分别连接着供油泵入口和出口的吸油通道和输送通道；布置在输送通道中的主过滤器；在主过滤器的下游布置在输送通道中的计量单元；过滤器旁通通道，其第一端在主过滤器上游的位置连接着输送通道，第二端在主过滤器下游的位置连接着输送通道；和布置在过滤器旁通通道中的过滤器旁通阀，所述过滤器旁通阀为单向流动的阀，定位为允许过滤器旁通通道中沿着从过滤器旁通阀的第一端向第二端流动，但阻止沿相反的方向流动，所述过滤器旁通阀为常闭的，并且在主过滤器被堵塞到预定程度时被打开。
根据一种可行实施方式，过滤器旁通阀包括弹簧加载的单向阀，其限定高于一压力阈值的开启压力。
根据一种替代性实施方式，所述过滤器旁通阀包括液压致动的阀，当主过滤器上游输送通道段中的燃油压力变得高于一压力阈值时，所述液压致动的阀在该燃油压力的作用下被驱动打开。
根据一种可行实施方式，所述压力阈值设置为大约10巴。
根据一种可行实施方式，所述压力阈值设置为主过滤器堵塞70％到80％时主过滤器两侧压差。
根据一种替代性实施方式，所述过滤器旁通阀包括电磁致动的阀，其基于来自传感器的信号由电磁致动器致动而打开，所述传感器检测主过滤器的流动状态和/或堵塞状态。
根据一种可行实施方式，所述传感器检测主过滤器上游输送通道段中的燃油压力，主过滤器两侧的压差，和/或经主过滤器的流量。
根据一种可行实施方式，所述过滤器旁通阀包括锁定机构，用于将过滤器旁通阀锁定在其打开状态。
根据一种可行实施方式，供油组件还包括布置在过滤器旁通通道中的辅助节流器。
根据一种可行实施方式，所述辅助节流器位于过滤器旁通阀上游。
根据一种可行实施方式，供油组件还包括布置在过滤器旁通通道中的辅助过滤器。
根据一种可行实施方式，所述辅助节流器位于所述过滤器旁通阀上游。
根据一种可行实施方式，所述辅助过滤器的额定流量和/或过滤精度比主过滤器低。
根据一种可行实施方式，供油组件还包括分别在计量单元上游和下游的位置连接着输送通道的溢流通道和节流通道；布置在溢流通道中的溢流阀；和布置在节流通道中的节流器。
本申请在其另一方面提供了一种燃油喷射系统，尤其是共轨型燃油喷射系统，包括前面所述的供油组件，以及至少一个高压组件，所述高压组件连接着供油组件的输送通道并且经所述输送通道被供应燃油。
根据本申请，供油组件包括压力侧过滤器旁通阀，其在主过滤器被堵塞到一定程度时被打开，使得供油泵能够持续向高压组件输送燃油，因而发动机可维持运转。发动机熄火可以避免。
附图说明
本申请的前述和其他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是根据本申请第一实施方式的共轨燃油喷射系统的示意性布局图；以及
图2和3是根据本申请其他实施方式的共轨燃油喷射系统的示意性布局图，展示了可被用在燃油喷射系统中的压力侧过滤器旁通阀的一些改型。
具体实施方式
图1根据本申请第一实施方式的共轨燃油喷射系统的总体构造。该燃油喷射系统用于向发动机(未示出)喷射燃油，例如柴油。
燃油喷射系统包括供油组件，该供油组件包括机械式供油泵(低压泵)1，例如叶片泵或齿轮泵，其入口连接着通道(吸油通道)L1、出口连接着通道L2，通道L1延伸到油箱2，通道L2中布置着用于过滤燃油中的污物的主过滤器3，并且通道L2延伸到计量单元4的引入端口。计量单元4一般为常开型的，但本申请也覆盖使用常闭型计量单元的实施方式。计量单元4以预定的占空比交替地打开和关闭。计量单元4的输出端口连接着通道L3。通道L2和L3构成输送通道。
通道(回流通道)L4延伸到油箱2，用于使燃油喷射系统的各个部件泄露的燃油返回到油箱2中。通道(溢流通道)L5的上游端在溢流点“A”连接着通道L2，下游端连接着通道L4。溢流阀5布置于通道L5中，用于将通道L2中的多余燃油排放到通道L4中，溢流阀5将通道L5分为上游段和下游段。
应指出，术语“上游”和“下游”是参照燃油喷射系统工作时燃油在各个通道中的流动定义的。
通道(节流通道)L6的上游端在节流点“B”连接着通道L3，下游端连接着通道L5的下游段(如图中所示的)或是连接到通道L4。节流器6布置于通道L6中，用于将通道L3中的多余燃油排放到通道L4中，节流器6将通道L6分为上游段和下游段。
可选的排气阀7在靠近供油泵1的入口和出口的两个位置处连接于通道L1和L2，用于在供油泵1被安装后和/或在主过滤器3被安装或更换后排放供油泵1和主过滤器3以及与它们相连的通道中的空气，可能借助于手动泵(未示出)排气。
燃油喷射系统还包括一或多个高压组件(所示的实施方式中为两个)，所述高压组件被从供油组件输送预加压燃油。高压组件包括驱动机构8和9，它们布置在壳体内腔10中并且共用公共的驱动轴，以及活塞泵11和12，分别由驱动机构8和9驱动。
活塞泵11和12分别具有引入端口和输出端口，所述引入端口连接着通道L3，所述输出端口经分支通道L7和L8连接着共轨13。活塞泵11和12分别配备有泄漏油通道(未示出)，其连接着通道L3或通道L4。共轨13被配置成将燃油喷射到发动机(未示出)中，并且配备有溢流通道L9，溢流阀14布置在溢流通道L9中，并且溢流通道L9连接着通道L4。
燃油喷射系统还包括通道(过滤器旁通通道)L10，其第一端和第二端分别在主过滤器3的上游和下游位置连接到通道L2。也就是说，第一端在供油泵1和主过滤器3之间的位置连接着通道L2，优选在排气阀7与通道L2之间的连接点的下游连接着通道L2，而第二端在主过滤器3和计量单元4之间的位置连接着通道L2，优选在溢流点“A”或是在主过滤器3和溢流点“A”之间的位置连接着通道L2。
弹簧加载的单向阀形式的过滤器旁通阀15布置于通道L10中。过滤器旁通阀15是单方向流动的阀，定向成允许通道L10中沿着从第一端向第二端的方向流动，但阻止沿相反方向流动。
过滤器旁通阀15具有开启或打开压力，即限定一压力阈值。也就是说，过滤器旁通阀15在其两侧的压差(过滤器旁通阀15上游侧的压力减去其下游侧的压力)低于该压力阈值时是关闭的，过滤器旁通阀15在其两侧的压差变得高于该压力阈值时被打开。
该压力阈值可以设定为主过滤器3堵塞到严重程度、例如70％到80％堵塞时主过滤器3两侧压差；或者，该压力阈值可以直接设置为一定级别，例如大约10巴。
可选地，辅助过滤器16布置于通道L10中，优选在过滤器旁通阀15上游的位置处。辅助过滤器16的额定流量和/或过滤精度(主要取决于滤芯目数)比主过滤器低。
进一步可选地，辅助节流器17布置于通道L10中，优选在过滤器旁通阀15上游、但在辅助过滤器16(如果有的话)下游的位置，用于限制通道L10中的流量。
下面描述图1所示的燃油喷射系统的常规操作。
当供油泵1被启动后，其从油箱2经通道L1抽取燃油，并将燃油排放到通道L2中。通道L2中的燃油流经主过滤器3并被其过滤。过滤后的燃油经通道L3流向计量单元4并被计量单元4计量，过滤后的燃油中多余的部分溢流到通道L5中，流经溢流阀5，然后流入通道L4中并且返回油箱2。
通道3中的计量的燃油被朝向高压组件输送，计量的燃油中多余的部分流入通道L6中，流经节流器6，然后流入通道L4中并且返回油箱2。
高压组件从通道L3接收燃油，由活塞泵11和12将燃油加压到高压，然后将高压燃油经通道L7和L8供应到共轨13中。然后，共轨13中的高压燃油可被喷射到发动机。
在燃油喷射系统的常规操作中，当主过滤器3两侧的压差低于过滤器旁通阀15的开启压力时，过滤器旁通阀15不被打开，因而没有燃油流经通道L10。
在燃油喷射系统运转中，燃油中包含的颗粒物、有机污物和其他异物会被捕集在主过滤器3中。此外，在低温条件下，燃油中可能产生蜡状物，这种蜡状物也会被主过滤器3捕获。主过滤器3中因此被蓄积，从而被部分地堵塞、甚至完全堵塞。
在主过滤器3被堵塞时，经过主过滤器3的流量变小，甚至在主过滤器3完全堵塞时变为零，因而经主过滤器3输送到高压组件的燃油会不足。同时，主过滤器3两侧的压差升高。当主过滤器3两侧的压差变得高于过滤器旁通阀15的开启压力时，过滤器旁通阀15被打开，使得燃油能够流经通道L10。现在，燃油喷射系统进入紧急操作状态。
在燃油喷射系统的紧急操作中，如果主过滤器3没有完全堵塞的话，仍会有一部分燃油流经主过滤器3。当主过滤器3完全堵塞时，从供油泵1排出的燃油只通过通道L10流向计量单元4。
过滤器旁通阀15确保燃油输送被置于最优先级(区别于现有技术中，供油泵的保护和燃油过滤被置于优先级)，从而发动机运转得以保证。这在一些紧急应用场合是有利的，例如医院等中的备用燃油发电机组。在车辆应用中，通过维持发动机运转，驾驶员可以将车辆驾驶到家中或驾驶到车辆维修站。
当辅助过滤器16和/或辅助节流器17被使用时，可以限制通道L10中的流率、并且因此而限制发动机的功率。
在燃油喷射系统的紧急操作中，如果出于任何原因使得主过滤器3的堵塞程度减小了，例如，由于其内蜡状物的融化，通道L2中的流动可以恢复，或者通道L2中的流率可以增加；同时，通道L10中的流率减小，甚至变为零而使得燃油喷射系统返回到其常规操作状态。
通过使用过滤器旁通阀15来保证燃油输送，可以避免供油泵1过载，从而现有技术中使用的过压安全阀可以省略。
主过滤器3的堵塞和/或燃油喷射系统的紧急操作可被检测到并且向使用者实施报告，从而使用者可以获知这种状态并且采取必要的后续行动，例如，关掉不必要的耗电设备、搜索最近的车辆维修站等等。
图1中所示的弹簧加载的单向阀形式的过滤器旁通阀15可被替换成任何适宜形式的单向流动阀。例如，在图2所示的实施方式中，电磁致动的二位二通阀形式的过滤器旁通阀18布置于通道L10中，并且压力计或传感器19连接于通道L2的上游段，用于检测通道L2的上游段中的压力。过滤器旁通阀18在燃油喷射系统的常规操作中处在关闭阀位，以截断通道L10。当压力计19检测到的压力变得高于压力阈值时，过滤器旁通阀18的电磁致动器驱动过滤器旁通阀18换到打开的单向流动阀位，以允许绕过主过滤器3经通道L10流动。
压力计19可被替换为检测主过滤器3两侧压差的压差传感器，用于检测流经主过滤器3的流量的流量计或传感器，或是能够检测主过滤器3的流动/堵塞状态并且向过滤器旁通阀18提供启动信号的任何适宜的检测元件。
图2所示的实施方式的其它方面与图1所示的实施方式类似，因而不再重复描述。应指出，在图2所示的实施方式中也可在通道L10中布置辅助过滤器和/或辅助节流器。
作为另一个例子，在图3所示的实施方式中，液压致动的二位二通阀形式的过滤器旁通阀20布置于通道L10中。过滤器旁通阀20的启动动力来自通道L2的上游段中的燃油压力。过滤器旁通阀20在燃油喷射系统的常规操作中处在关闭阀位，以截断通道L10。当通道L2的上游段中的燃油压力变得高于压力阈值(参看前面定义)时，燃油压力引起的启动力克服了复位弹簧21的反作用力而驱动过滤器旁通阀20换到打开的单向流动阀位，以允许绕过主过滤器3经通道L10流动。过滤器旁通阀20可以配备有锁定机构22，以将过滤器旁通阀20锁定在其打开的阀位。例如，锁定机构22可以是图中所示的锁定销-槽机构。当发动机运转结束后，锁定状态可以解除。
图3所示的实施方式的其它方面与图1所示的实施方式类似，因而不再重复描述。应指出，在图3所示的实施方式中也可在通道L10中布置辅助过滤器和/或辅助节流器。还应指出，图2所示的实施方式中的过滤器旁通阀18也可以配备有参照图3描述的锁定机构22。
在本申请的主旨下，各式各样的过滤器旁通阀可以构想出来。
根据本申请，供油组件包括压力侧过滤器旁通阀，其在主过滤器被堵塞到一定程度时被致动而打开，从而供油泵能够持续向高压组件输送燃油。发动机能够维持运转，配备有该发动机的车辆或设备科维持其工作。
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 (11)

1.一种燃油喷射系统的供油组件，包括：
供油泵(1)；
分别连接着供油泵入口和出口的吸油通道(L1)和输送通道(L2，L3)；
布置在输送通道中的主过滤器(3)；
在主过滤器的下游布置在输送通道中的计量单元(4)；
过滤器旁通通道(L10)，其第一端在主过滤器上游的位置连接着输送通道，第二端在主过滤器下游的位置连接着输送通道；和
布置在过滤器旁通通道中的过滤器旁通阀(15)，所述过滤器旁通阀为单向流动的阀，定位为允许过滤器旁通通道中沿着从过滤器旁通阀的第一端向第二端流动，但阻止沿相反的方向流动，所述过滤器旁通阀为常闭的，并且在主过滤器被堵塞到预定程度时被打开。
2.如权利要求1所述的供油组件，其中，过滤器旁通阀包括弹簧加载的单向阀，其限定高于一压力阈值的开启压力。
3.如权利要求1所述的供油组件，其中，所述过滤器旁通阀包括液压致动的阀，当主过滤器上游输送通道段中的燃油压力变得高于一压力阈值时，所述液压致动的阀在该燃油压力的作用下被驱动打开。
4.如权利要求2或3所述的供油组件，其中，所述压力阈值设置为大约10巴；或者，所述压力阈值设置为主过滤器堵塞70％到80％时主过滤器两侧压差。
5.如权利要求1所述的供油组件，其中，所述过滤器旁通阀包括电磁致动的阀，其基于来自传感器的信号由电磁致动器致动而打开，所述传感器检测主过滤器的流动状态和/或堵塞状态，例如，主过滤器上游输送通道段中的燃油压力，主过滤器两侧的压差，和/或经主过滤器的流量。
6.如权利要求3或5所述的供油组件，其中，所述过滤器旁通阀包括锁定机构，用于将过滤器旁通阀锁定在其打开状态。
7.如权利要求1至6中任一项所述的供油组件，还包括布置在过滤器旁通通道中的辅助节流器(17)，所述辅助节流器优选位于过滤器旁通阀上游。
8.如权利要求1至7中任一项所述的供油组件，还包括布置在过滤器旁通通道中的辅助过滤器(16)，所述辅助节流器优选位于所述过滤器旁通阀上游。
9.如权利要求8所述的供油组件，其中，所述辅助过滤器的额定流量和/或过滤精度比主过滤器低。
10.如权利要求1至9中任一项所述的供油组件，还包括分别在计量单元(4)上游和下游的位置连接着输送通道的溢流通道(L5)和节流通道(L6)；
布置在溢流通道中的溢流阀(5)；和
布置在节流通道中的节流器(6)。
11.一种燃油喷射系统，尤其是共轨型燃油喷射系统，包括如权利要求1至10中任一项所述的供油组件，以及至少一个高压组件，所述高压组件连接着供油组件的输送通道并且经所述输送通道被供应燃油。
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