CN113123910A - 一种发动机电控燃油喷射系统 - Google Patents

Abstract

一种发动机电控燃油喷射系统，包括：一个电磁脉冲供油泵、压力油管、至少一个喷油嘴、一个发动机电子控制单元（ECU），其特征在于，所述喷油嘴为开关式喷射阀并由所述ECU控制其开启关闭，按照发动机的喷油量需求与冲程同步脉冲喷射燃油，所述供油泵也由所述ECU控制按照自身计量方式向压力油管提供等于或约等于喷嘴喷射燃油流量的燃油，通过两者计量的燃油平均流量的平衡保持压力油管中的燃油量和压力基本不变。

Description

一种发动机电控燃油喷射系统

技术领域

本发明属于发动机领域，具体涉及电喷汽油发动机，特别是摩托车及通用领域的电喷汽油发动机。

背景技术

电控燃油喷射系统以其能够改善发动机的燃油经济性、降低排气有害物质含量以及提高动力性能等优点而被广泛应用。在现有汽油机的电子燃油喷射系统中，喷嘴计量燃油喷射量一般使用等压开阀计时的方式实现，而等压燃油通过供油泵和压力调节阀或压力反馈控制系统实现，供油泵一般为旋转式输油泵。

但是这样的燃油系统，构成部件多，成本较高，尤其是在摩托车及通用汽油机上应用这种燃油喷射系统时，还存在部件安装布置困难、系统可靠性降低的问题。

还有，这样的燃油系统往往需要设置回油装置，而较大的回油流量不仅会导致燃油温度上升，还会消耗过多的供油泵驱动电力，给系统的电平衡带来压力。

另外，旋转式燃油供给泵因为旋转惯性难以快速调节供油量，即使使用成本很高的压力传感器和控制系统反馈调节按需供油，共轨燃油压力的精确控制仍然有较大困难。

因此谋求简约化、小型化的汽油机燃油电喷系统不仅可以提高电喷系统的整体适用性，而且从一定程度上增加了整机可靠性和安全性，并能够降低系统成本。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种结构简单，布置方便，成本低且可靠性高的发动机电控燃油喷射系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，即，一种发动机电控燃油喷射系统包括一个电磁脉冲供油泵、压力油管、至少一个喷油嘴、一个发动机电子控制单元（ECU），所述电磁脉冲供油泵与喷油嘴通过压力油管连接。所述喷油嘴为开关式喷射阀并由所述ECU控制其开启关闭，按照发动机的喷油量需求与冲程同步脉冲喷射燃油，所述供油泵也由所述ECU控制按照自身脉冲计量方式向压力油管提供等于或约等于喷嘴喷射燃油流量的燃油，通过两者计量的燃油平均流量的平衡保持压力油管中的燃油量和压力基本不变。

所述电磁脉冲供油泵包括一个电磁动力装置和一个柱塞组件，能够单个脉冲快速响应工作并且精确控制每个脉冲供给油量。所述柱塞组件包括套筒，柱塞，输入阀和输出阀。所述套筒，柱塞，输入阀和输出阀形成压送容积，所述输入阀和输出阀可以是球阀也可以是平面阀或者滑阀。

所述电磁动力装置包括储能装置、运动部和静止部，电磁动力装置由驱动电流和储能弹簧共同控制，以驱动运动部往复运动，在往复运动的第一方向，储能装置吸收来自运动部的能量，在往复运动的第二方向，柱塞套筒组件在运动部和储能装置的共同作用下压送燃油。

所述电磁动力装置与柱塞组件之间的余隙容积形成低压油腔，燃油从低压油腔经输入阀进入压送容积，并在电磁力驱动装置的作用下形成高压燃油输出。

供油泵设计的单脉冲最大供油量为发动机稳态运转时每循环所需最大燃油量的1到1.5倍，其供油流量计量由其单脉冲供油量和泵工作脉冲频率确定。

对于压力燃油量的调控，其中一种可供选择的方法为：通过ECU检测供油泵的反馈参数值实现。所述供油泵的反馈参数为每个供油脉冲完成时的T3参数，T3临界值为能够实现标定单次供油量的最小T3。其具体方式包括：

A）初始状态，所述ECU控制单元上电，ECU控制单元驱动供油泵首先给压力油管填充燃油，直到压力油管内部压力升高到使所述供油泵的单脉冲泵油量明显减少，所述ECU通过所述供油泵的反馈参数T3，检测到这个减少趋势，从而确认燃油填充状态。

B）在发动机启动运行后，所述供油泵基本供油流量按照与所述喷嘴喷射出去的燃油流量相等的原则给所述压力油管供油，同时按照T3参数不连续小于临界值但也不能连续多个（4个或更多个）大于临界值的控制目标，小量反馈调整供油流量。即，所述ECU检测到T3小于T3临界值时，立即减小供油流量（例如比喷嘴喷射流量至少减小5%），直到T3大于等于临界值时恢复到喷嘴喷射流量。而一旦所述ECU检测到的T3连续4次以上大于等于T3临界值，则立即增加供油流量（例如比喷嘴喷射流量至少增加5%）。

对于压力燃油量的调控，其中另一种可供选择的方法为：通过泄压阀调节的方式实现。所述喷嘴和供油泵之间油路上设置有定压打开的泄压阀，在供油泵供油量大于所述喷嘴喷出的燃油量而导致所述压力油管压力过高时打开泄压。其具体方式包括：

A）初始状态，所述ECU控制单元上电，首先按照标定的供油流量和时间给压力油管填充燃油。

B）在发动机启动运行后，所述供油泵供油流量按照比所述喷嘴喷射出去的燃油流量稍大一点的流量供油，但不超过所述喷嘴喷射出去的燃油流量的1.1倍。压力油管中多余压力燃油通过泄压阀排出，以保证供油稳定性。

上述发动机电控燃油喷射系统，应用于单缸发动机时，所述压力油管为一根细管，内径小于3mm，连接所述供油泵的出油端和所述喷嘴，而所述供油泵安装在燃油箱内部，燃油箱外无回油系统。

上述发动机电控燃油喷射系统，应用于多缸发动机时，还包括一个设置在压力油管和喷嘴之间的油轨，油轨内径大于压力油管内径，所述压力油管为一根，连接所述供油泵的出油端和所述油轨，而所述供油泵安装在燃油箱内部。

所述泄压阀可以选择布置于供油泵出口端，泄压阀无需外接回油管。也可以选择布置于油轨之上，包括一个回油装置，所述回油装置为一个连接油箱和泄压阀的回油管，多余燃油通过所述回油管流回燃油箱。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明所提供的发动机电控燃油喷射系统之供油泵结构示意图。

图2为本发明所提供的发动机电控燃油喷射系统之结构示意图之一。

图3为本发明所提供的发动机电控燃油喷射系统之结构示意图之二。

图4为本发明所提供的发动机电控燃油喷射系统之逻辑示意图之一。

图5为本发明所提供的发动机电控燃油喷射系统之逻辑示意图之二。

具体实施方式

本发明所提供的供油泵10结构示意图如图1所示，包括一个电磁力驱动装置11和一个柱塞组件12。所述柱塞组件12包括一个套筒110，一个柱塞109，一个输入阀13和一个输出阀14。所述套筒110、柱塞109、输入阀13和输出阀14形成一个压送容积118，所述柱塞109与套筒110相对滑动配合，其相对运动导致压送容积118大小交替变换，从而产生高压溶液。所述输入阀13为一个单向球阀，初始为开启状态，输入阀13布置于套筒110一端，包括一个输入阀件113，输入阀簧112和输入阀座114，所述输入阀座114为一个与输入阀件113之球表面相互配合的球面或者锥面。所述输入阀13包括一个阀件限位座115，所述阀件限位座115作用于输入阀件113表面，使得输入阀件113无法落座，以确保回位状态时，输入阀13始终保持开启状态。所述输出阀14为一个单向球阀，初始为关闭状态，输出阀14布置于柱塞109一端，包括一个输出阀件107，输出阀簧106和输出阀座108。

所述电磁力驱动装置11包括储能装置17、运动部15和静止部16。所述储能装置17包括一个储能弹簧116、一个复位弹簧111和螺线管装置119。所述运动部15包括线圈骨架102，所述线圈骨架102连接柱塞组件12之套筒110，并实现与套筒110同步运动。所述静止部16包括一个上壳体100，一个下壳体101，磁轭103和磁阻120。上壳体100和下壳体101通过焊接等方式连接，同时将电磁力驱动装置11和柱塞组件12进行封装，所述电磁力驱动装置11与柱塞组件12之间的余隙容积形成低压油腔121，所述壳体（100、101）上设置有进油口104和回油口117，燃料箱中燃油从进油口104进入，从低压油腔121经输入阀13进入压送容积118，并在电磁力驱动装置11的作用下形成高压燃油输出。电磁力驱动装置11由驱动电流和储能弹簧116控制，将电能及弹簧力转化为交替变化的双向驱动力，以驱动运动部15往复运动，并且带动套筒110实现压送容积118之腔体变化，在往复运动的第一方向，储能装置17吸收来自运动部15的能量，在往复运动的第二方向，柱塞组件12在运动部15和储能装置17的共同作用下压送燃油。

上述供油泵10之工作过程如下。

初始状态，在复位弹簧111之弹簧力作用下，运动部15位于第一方向的行程终点，燃油从进油口104进入，填充低压油腔121，并经输入阀13进入压送容积118。在压送行程时，电磁力驱动装置11在驱动电流和储能弹簧116之弹簧力作用下，驱动运动部15往第二方向运动，所述运动部15带动套筒110压缩压送容积118之容积腔，同时输入阀13关闭，使得压送容积118内压力增大，输出阀14打开，燃油高压输出。在回位行程时，运动部15在反向电磁力和复位弹簧111的作用下往第一方向运动，同时套筒110开始回位导致压送容积118之腔体变大，压力减小，输出阀14关闭，套筒110继续运动，导致输入阀13打开，由于压送容积118中负压作用，液体迅速填充压送容积118，运动部15回位到初始位置时本行程结束，等待下一喷射循环。

上述过程中，运动部15往复运动产生的回流液体通过回油口117输出，保证供油泵10内部腔体压力平衡。

如图2所示，为本发明提供的发动机电控燃油喷射系统之结构示意图之一，包括一个储油箱24，一个电磁脉冲供油泵10，压力油管20，油轨21，至少一个喷油嘴22以及一个发动机电子控制单元（ECU）23。所述电磁脉冲供油泵10置于储油箱24内部，供油泵10与喷油嘴22通过压力油管20连接，所述油轨21布置于压力油管20和喷嘴之间，油轨21内径大于压力油管20内径。所述喷油嘴22为开关式喷射阀并由所述ECU 23控制其开启关闭，按照发动机的喷油量需求与冲程同步脉冲喷射燃油，所述供油泵10也由所述ECU 23控制按照自身计量方式向压力油管20提供等于或约等于喷油嘴22喷射燃油流量的燃油，通过两者计量的燃油平均流量的平衡保持压力油管20中的燃油量和压力基本不变。

上述系统之逻辑示意图如图4所示，通过ECU检测供油泵10的反馈参数值实现流量调控。所述供油泵10的反馈参数为每个供油脉冲完成时的T3参数，T3临界值为能够实现标定单次供油量的最小T3。其具体方式包括：

初始状态，所述ECU控制单元23上电（步骤40），ECU控制单元23驱动供油泵10首先给压力油管20填充燃油（步骤41），直到压力油管20内部压力升高到使所述供油泵10的单脉冲泵油量明显减少，所述ECU 23通过所述供油泵10的反馈参数T3，检测到这个减少趋势，从而确认燃油填充状态（步骤42）。

在发动机启动运行后，所述供油泵10基本供油流量按照与所述喷油嘴22射出去的燃油流量相等的原则给所述压力油管20供油（步骤44），同时按照T3参数不连续小于临界值但也不能连续多个（4个或更多个）大于临界值的控制目标，小量反馈调整供油流量（步骤45）。即，所述ECU检测到T3小于T3临界值时（步骤46），立即减小供油流量（例如比喷嘴喷射流量至少减小5%），直到T3大于等于临界值时恢复到喷嘴喷射流量（步骤47）。而一旦所述ECU检测到的T3连续4次以上大于等于T3临界值（步骤48），则立即增加供油流量（例如比喷嘴喷射流量至少增加5%）（步骤49）。

如图3所示，为本发明提供的发动机电控燃油喷射系统之结构示意图之二，本实施例与本发明所提供的系统结构示意图之一之区别在于，包括一个泄压阀30。所述泄压阀30布置于供油泵10出口端，置于储油箱24内部，泄压阀30无需外接回油管，压力油管20内多余燃油通过所述泄压阀30回至储油箱24。

上述系统之逻辑示意图如图5所示，通过泄压阀30调节的方式实现流量调控。所述喷油嘴22和供油泵10之间油路上设置有定压打开的泄压阀30，在供油泵10供油量大于所述喷油嘴22喷出的燃油量而导致所述压力油管20压力过高时打开泄压。其具体方式包括：

初始状态，所述ECU控制单元上电（步骤50），首先按照标定的供油流量和时间给压力油管20填充燃油（步骤51），当燃油喷射量达到给定值时停止喷射（步骤52）。

在发动机启动运行后（步骤53），所述供油泵10供油流量按照比所述喷油嘴22喷射出去的燃油流量稍大一点的流量供油（步骤55），但不超过所述喷嘴喷射出去的燃油流量的1.1倍（步骤54）。压力油管20中多余压力燃油通过泄压阀30排出，以保证供油稳定性（步骤56）。

如图2、图3所述发动机电控燃油喷射系统，应用于单缸发动机时，所述压力油管20为一根细管，内径小于3mm，连接所述供油泵10的出油端和所述喷嘴，而所述供油泵10安装在燃油箱内部，燃油箱外无回油系统。

上述实施例仅用于说明本发明的实质，但并不限制本发明。在未背离本发明原理的情况下，所作的任何修改，简化等替换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (13)

1.一种发动机电控燃油喷射系统，包括：一个电磁脉冲供油泵、压力油管、至少一个喷油嘴、一个发动机电子控制单元（ECU），其特征在于，所述喷油嘴为开关式喷射阀并由所述ECU控制其开启关闭，按照发动机的喷油量需求与冲程同步脉冲喷射燃油，所述供油泵也由所述ECU控制按照自身脉冲计量方式向压力油管提供等于或约等于喷嘴喷射燃油流量的燃油，通过两者计量的燃油平均流量的平衡保持压力油管中的燃油量和压力基本不变。

2.如权利要求1所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，所述供油泵的单脉冲供油量和泵工作脉冲频率都可实时控制调整，供油流量计量由其单脉冲供油量和泵工作脉冲频率确定。

3.如权利要求2所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，所述供油泵单脉冲最大供油量为发动机稳态运转时每循环所需最大燃油量的1到1.5倍。

4.如权利要求3所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在所述ECU上电后，所述供油泵首先给所述压力油管填充燃油，直到压力油管内部压力升高到使所述供油泵的单脉冲泵油量明显减少，所述ECU通过所述供油泵的反馈参数检测到这个减少。

5.如权利要求4所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，所述ECU检测所述供油泵的反馈参数为每个供油脉冲完成时与该次脉冲供油量相关的参数T3，T3临界值为能够实现标定单次供油量的最小T3。

6.如权利要求5所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在发动机启动运行后，所述供油泵基本供油流量按照与所述喷嘴喷射出去的燃油流量相等的原则给所述压力油管供油，同时按照下述方法即时调整供油油量：以T3参数不连续小于临界值但也不能连续4个或更多个大于临界值为控制目标，小量反馈调整供油流量，即所述ECU检测到T3小于T3临界值时，立即减小供油流量，例如比喷嘴喷射流量至少减小5%，直到T3大于等于临界值时恢复到喷嘴喷射流量，而一旦所述ECU检测到的T3连续4次以上大于等于T3临界值，则立即增加供油流量，例如比喷嘴喷射流量至少增加5%。

7.如权利要求3所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，所述喷嘴和所述供油泵之间的油路上设置有定压打开的泄压阀，在供油泵供油量大于所述喷嘴喷出的燃油量而导致所述压力油管压力过高时打开泄压，泄压燃油直接流入燃油箱或通过一个回油装置返回燃油箱。

8.如权利要求7所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，所述ECU上电后，首先按照标定的供油流量和时间给压力油管填充燃油。

9.如权利要求8所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在发动机启动运行后，所述供油泵供油流量按照比所述喷嘴喷射出去的燃油流量稍大一点的流量供油，但不超过所述喷嘴喷射出去的燃油流量的1.1倍。

10.如权利要求1-9所述任一发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在单缸发动机上应用时，所述压力油管为一根细管，内径小于3mm，连接所述供油泵的出油端和所述喷嘴，而所述供油泵安装在燃油箱内部，燃油箱外无回油系统。

11.如权利要求1-9所述任一发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在多缸发动机上用应用时，还包括一个设置在压力油管和喷嘴之间的油轨，油轨内径大于压力油管内径，所述压力油管为一根，连接所述供油泵的出油端和所述油轨，而所述供油泵安装在燃油箱内部。

12.如权利要求9所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在多缸发动机上使用时，还包括一个设置在压力油管和喷嘴之间的油轨，所述压力油管为一根，连接所述供油泵的出油端和所述油轨，而所述供油泵安装在燃油箱内部，所述泄压阀安装在所述供油泵出口端，回油直接流入燃油箱，油箱外无回油系统。

13.如权利要求9所述发动机电控燃油喷射系统，其特征在于，在多缸发动机上使用时，还包括一个回油管、一个设置在压力油管和喷嘴之间的油轨，所述压力油管为一根，连接所述供油泵的出油端和所述油轨，而所述供油泵安装在燃油箱内部，所述泄压阀安装在所述油轨上，回油通过所述回油管流回燃油箱。

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