CN216617719U - 一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征在于：其结构包含六个部分，分别是：尾部带连接槽的主轴①；前壳体②；相位信号编码盘③；相位信息传感器④；后壳体⑤；和高压燃油泵⑥。所述一体化装置将发动机相位信号的发生、感测与高压燃油的压力源有机地集成一体，构成一个独立的系统单元，完全与发动机的主机机体分离，使发动机无需在机体上专门分别设置相位信号传感器、高压燃油泵的安装位置和驱动位置。所述一体化装置在不对机械喷油发动机机体做任何物理改造的条件下，只通过外部配装所述装置即可将机械喷油发动机，也即是通常所说的大泵柴油发动机升级为高压共轨电控柴油发动机。

Description

一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机用相位信号发生和高压供油装置，尤其涉及一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，属于内燃机机械工程领域。

背景技术

目前随着环保要求和用户对通用内燃机（以下简称通机）性能要求的提高，越来越多通机开始采用电控燃油喷射技术。不同于以往的对燃油压力没有要求的化油器技术和机械燃油喷射技术，实现电控燃油喷射需要具有一定压力的高压或中压燃油供应，同时需要一个能反映内燃机工作相位角度和转速的相位信号供电控系统判断发动机当前工况和在设计的时机定量喷射燃油。

在新设计的发动机当中，上述高压燃油和相位信号一般由分别独立安装的高压燃油泵、曲轴相位信号发生组件（包括曲轴相位信号盘、曲轴相位信号传感器）、凸轮轴相位信号发生组件（包括凸轮轴相位信号盘、凸轮轴相位信号传感器）三个独立的组件供应和产生，而上述三个组件在发动机上的安装需要发动机上有预先设计的安装固定位置和相应的驱动连接口（如飞轮上的信号盘安装止口、齿轮系当中的油泵驱动齿轮位置等）。

上述安装固定位、驱动连接口等结构在目前大量存在、生产的按照机械喷油或化油器技术设计的发动机当中是完全不具备的，而需要添加这些要素，通常涉及到发动机整体性、全局性的重新设计和制造，这一方面大大提高了升级成本，另一方面造成了大量的资源浪费。

为了解决上述内燃机从化油器或机械燃油喷射技术阶段升级到电控燃油喷射技术阶段中存在的矛盾和困难，使现有的机械式内燃机能快速、经济地升级到电控燃油喷射的技术阶段，需要一种能适应现有的内燃机的机械结构，具体地，体现为只需要一个原驱动机械式喷油泵或分电器的驱动轴驱动，就可以同时提供高压燃油和相位信号这两个电控燃油喷射必须的技术要素的装置。

本发明正是针对上述问题开发的一种新型内燃机用相位信号发生和高压供油集成装置。

发明内容

本发明提供的一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其结构包含六个部分，分别是：①尾部带连轴槽的主轴；②前壳体；③相位信号编码盘；④相位信息传感器；⑤后壳体；和⑥高压燃油泵：

所述尾部带连轴槽的主轴①尾部通过连轴槽与所述高压燃油泵⑦的轴连接，前端与内燃机正时驱动系统连接；

所述前壳体②内有轴承，轴承的数量根据所述尾部带连轴槽的主轴①的固定和转动需要设定，所述尾部带连轴槽的主轴①安装在所述前壳体②内的轴承上与所述前壳体②有机结合在一起，所述尾部带连接槽的主轴①在所述轴承上可以无碍旋转；

所述相位信号盘③固定在所述尾部带连接槽的主轴①上，与所述尾部带连接槽的主轴①一起被所述前壳体②包裹在所述前壳体②内部；

所属前壳体②上正对所述相位信号编码盘③盘体边缘的位置上有一个穿孔，所述相位信号传感器④安装固定在所述穿孔外部，传感器的感应部位正对着所述相位信号编码盘③，所述传感部位与所述相位信号编码盘③边缘的距离适合所述相位信号传感器④感应到所述相位信号编码盘③的转动及角度变化；

所述后壳体⑤与所述前壳体②紧密接合在一起构成一个密闭的腔室，所述密闭腔室将所述尾部带连接槽的主轴①，所述相位信号编码盘③和所述高（中）压燃油泵⑥与所述尾部带连接槽的主轴①连接的泵轴、所述相位信号传感器④的感应头一起包裹在所述密闭的腔室内；

所述高（中）压燃油泵⑥固定安装在所述后壳体⑥上，泵轴与所述尾部带连接槽的主轴①轴连接。

工作的时候，所述尾部带连接槽的主轴①在所述内燃机的正时驱动系统驱动下，按内燃机的工作相位作同步旋转，同时带动所述相位信号编码盘③，按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号，同时带动高压燃油泵⑥旋转将燃油从燃油容器内吸至泵内加压至设计压力后导向所述内燃机的燃油分配器/燃油共轨，并到达燃油喷油器，到达燃油喷油器的燃油在所述内燃机ECU的控制下以设定压力从喷油器中喷出进入所述内燃机气缸内燃烧。

所述尾部带连轴槽的主轴①整体为适当材料制备的圆柱型轴，前端具有和内燃机正时驱动系连接的机械特征，一般为锥度轴或一字键槽，中部具有固定相位信号编码盘③的机械特征，一般为平键槽+止口+卡簧槽，尾端具有与高压燃油泵⑥连接的机械特征，一般为内锥度孔或一字键槽。

所述前壳体②整体为空心壳体，前端具备便于安装在内燃机正时驱动系壳体上的机械特征，如适当的法兰止口，内部具备容纳所述尾部带连接槽的主轴①和所述相位信号编码盘③的空间，外圆面具有安装所述相位信号传感器④的固定位置，所述固定位置上有一个通孔，所述相位信号传感器④的传感头可以从该孔伸入壳体内部感应到所述相位信号编码盘③旋转时产生的工作相位信号。

所述相位信号编码盘③整体一般为圆形薄片状盘体，盘面上或盘面外缘按圆周角度均匀分布有若干信号齿或信号光栅，所述信号齿或信号光栅的设置的角度根据内燃机的工作相位设定，采用信号齿或信号光栅的设计选择以及盘片的材料取决于所述相位信号传感器④采用的敏感类型；所述信号编码盘③在所述尾部带连接槽的主轴①的带动下按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号，供所述相位信号传感器④感测并转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号（简称为相位信号）；

技术上，所述相位信号传感器④为光电式传感器时，所述相位信号编码盘③为光栅盘，采用适当的光学材料制成，所述相位信号传感器④为磁阻式传感器、涡流式传感器或其他磁性传感器时，所述相位信号编码盘③为铁磁性信号盘，采用适当的铁磁性材料制成。

所述相位信号传感器④是一个能够感测所述信号编码盘③在所述尾部带连接槽的主轴①的带动下按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号的感测装置；

所述相位信号传感器④将感测到的所述信号齿或信号光栅调的角位移信号转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号，即通常所说的相位信号；

技术上，所述相位信号传感器④可以是光电式传感器、磁阻式传感器、涡流式传感器或其他可以感测所述信号编码盘③产生的机械相位信号的感测装置。

所述后壳体⑤整体为空心壳体，后部具有安装和固定所述高（中）压燃油泵⑥的机械特征，所述机械特征一般为适当的安装孔和安装法兰位；

所述后壳体⑤与前壳体结合后形成一个密闭空间，将所述尾部带连接槽的主轴①，所述相位信号编码盘③包裹在里面，连同安装固定在所述前壳体②上的所述相位信号传感器④构成一个相对独立和封闭的整体。

所述高压燃油泵⑥技术上一般为柱塞式或叶片式燃油泵；所述高压燃油泵⑥在所述尾部带连接槽的主轴①的驱动下将燃油从容器中吸入泵体内，并在泵体内将吸入的无压或低压燃油加压至设计压力，然后将设定压力下的燃油向所述内燃机的燃油分配器，所述燃油分配器一般为高压共轨，供应具有设定压力的中、高压燃油，所述中、高压燃油在内燃机ECU的控制下从燃油喷油器中喷入所述内燃机气缸，实现对内燃机的中、高压供油。

实施本发明专利具有如下效果：

1. 使目前大量存在的机械喷油发动机，也就是常说的大泵柴油机可以在不对发动机机体做任何物理改造的条件下，只通过外部配装所述一体化集成装置即可实现电控电喷的升级改造，从而大大节约发动机的排放升级改造成本，节约大量资源。

2. 发动机相位信号的发生、感测与高压燃油的压力源集成一体，构成一个独立的系统单元，使发动机无需在机体上分别设置相位信号传感器、高压燃油泵的多个安装位置（如安装法兰、安装插口）和驱动位置（如驱动轴、驱动带轮等），大大简化了高压共轨电喷系统对发动机的安装要求和管路设置难度，使高压共轨电喷发动机的外部结构更加简单，安装维护也更简便。

3. 发动机的燃油供应压力可以根据需要进行调整，高压燃油泵的型号、品种、外设等不再会被发动机机体的安装位置严格限制，只需要对完全独立于发动机机体的所述后壳体做适当调整或修改就可以根据需要对发动机配置不同压力等级的高压燃油泵，还可以配置不同外形结构的高压燃油泵。

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的介绍，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。

附图1是本发明实施例提供的一种内燃机用相位信号发生和高压供油集成装置整体结构图，根据该图，本发明提供的一种内燃机用相位信号发生和高压供油集成装置包括六个部分：①尾部带连接槽的主轴；②前壳体；③相位信号编码盘；④相位信号传感器；⑤后壳体；⑥高压燃油泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

以下进行详细说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中，在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的货备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的任何有关数字如“①”、“②”、“③”…或“第一”、“第二”、“第三”…或其他任何类似数字在文中的出现，除非有明确的说明，都只是为了方便区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选第还包括没有列出的步骤或单元，或可选第还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参见图1，本发明所述一种内燃机用相位信号发生和高（中）压燃油供应一体化集成装置包括六个部分：①尾部带连接槽的主轴；②前壳体；③相位信号编码盘；④相位信号传感器；⑤后壳体；⑥高压燃油泵。

所述尾部带连接槽的主轴①整体为适当材料制备的圆柱型轴，前端具有和内燃机正时驱动系连接的机械特征，一般为锥度轴或一字键槽，中部具有固定相位信号编码盘③的机械特征，一般为平键槽+止口+卡簧槽，尾端带连轴槽与高压燃油泵⑥连接的机械特征，连轴槽一般为内锥度孔或一字键槽。

所述前壳体②，整体为空心壳体，前端具备便于安装在内燃机正时驱动系壳体上的机械特征，如适当的法兰止口，内部具备容纳所述尾部带连接槽的主轴①和所述相位信号编码盘③的空间，外圆面具有安装所述相位信号传感器④的固定位置，所述固定位置上有一个通孔，所述相位信号传感器④的传感头可以从该孔伸入壳体内部感应到所述相位信号编码盘③旋转时产生的工作相位信号。

所述相位信号编码盘③整体一般为圆形薄片状盘体，盘面上或盘面外缘按圆周角度均匀分布有若干信号齿或信号光栅，所述信号齿或信号光栅的设置的角度根据内燃机的工作相位设定，采用信号齿或信号光栅的设计选择以及盘片的材料取决于所述相位信号传感器④采用的敏感类型；所述信号编码盘③在所述尾部带连接槽的主轴①的带动下按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号，供所述相位信号传感器④感测并转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号（简称为相位信号）；

技术上，所述相位信号传感器④为光电式传感器时，所述相位信号编码盘③为光栅盘，采用适当的光学材料制成，所述相位信号传感器④为磁阻式传感器、涡流式传感器或其他磁性传感器时，所述相位信号编码盘③为铁磁性信号盘，采用适当的铁磁性材料制成。

所述相位信号传感器④是一个能够感测所述信号编码盘③在所述尾部带连接槽的主轴①的带动下按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号的感测装置；

所述相位信号传感器④将感测到的所述信号齿或信号光栅调的角位移信号转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号，即通常所说的相位信号；

技术上，所述相位信号传感器④可以是光电式传感器、磁阻式传感器、涡流式传感器或其他可以感测所述信号编码盘③产生的机械相位信号的感测装置。

所述后壳体⑤，整体为空心壳体，后部具有安装和固定所述高压燃油泵⑥的机械特征，所述机械特征一般为适当的安装孔和安装法兰位；

所述后壳体⑤与所述前壳体②结合后形成一个密闭空间，将所述主轴①，所述相位信号编码盘③包裹在里面，连同安装固定在所述前壳体②上的所述相位信号传感器④构成一个相对独立和封闭的整体。

所述高压燃油泵⑥一般为柱塞式或叶片式燃油泵；

所述高压燃油泵⑥在所述尾部带连接槽的主轴①的驱动下将燃油从容器中吸入泵体内，并在泵体内将吸入的无压或低压燃油加压至设计压力，然后将设定压力下的燃油向所述内燃机的燃油分配器，一般为高压共轨，供应具有设定压力的中、高压燃油，所述中、高压燃油在内燃机ECU的控制下从燃油喷油器中喷入所述内燃机气缸，实现对内燃机的中、高压供油。

所述尾部带连接槽的主轴①尾部通过连轴槽与所述高压燃油泵⑥的轴连接，前端与内燃机正时驱动系统连接；

所述前壳体②内有轴承，轴承的数量根据所述尾部带连接槽的主轴①的固定和转动需要设定，所述尾部带连接槽的主轴①安装在所述前壳体②内的轴承上与所述前壳体②有机结合在一起，所述尾部带连接槽的主轴①在所述轴承上可以无碍的旋转；

所述相位信号编码盘③固定在所述主轴①上，与所述尾部带连接槽的主轴①一起被所述前壳体②包裹在所述前壳体②内部；

所属前壳体②上正对所述相位信号编码盘③盘体边缘的位置上有一个穿孔，所述相位信号传感器④安装固定在所述穿孔外部，传感器的感应部位正对着所述相位信号编码盘③，所述传感部位与所述相位信号编码盘③边缘的距离适合所述相位信号传感器④感应到所述相位信号编码盘③的转动及角度变化；

所述后壳体⑤与所述前壳体②紧密接合在一起构成一个密闭的腔室，将所述尾部带连接槽的主轴①，所述相位信号编码盘③和所述高压燃油泵与所述尾部带连接槽的主轴①连接的泵轴、所述相位信号传感器④的感应头一起包裹在所述密闭的腔室内；

所述高压燃油泵⑥固定安装在所述后壳体⑤上，泵轴与所述尾部带连接槽的主轴①轴连接。

工作的时候，所述尾部带连接槽的主轴①在所述内燃机的正时驱动系统驱动下，按内燃机的工作相位作同步旋转，同时带动所述相位信号编码盘③，按工作相位作同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号，同时带动高压燃油泵⑥旋转将燃油从燃油储存容器（燃油箱、燃油桶等）吸至泵内加压至设计压力后导向所述内燃机的燃油分配器/燃油共轨，一般为高压共轨，并到达燃油喷油器，到达燃油喷油器的燃油在ECU的控制下以设定压力从喷油器中喷出进入所述内燃机气缸内燃烧。

Claims (8)

1.一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征在于：其结构包含六个部分，分别是：尾部带连轴槽的主轴①；前壳体②；相位信号编码盘③；相位信号传感器④；后壳体⑤；和高压燃油泵⑥：

所述尾部带连轴槽的主轴尾部通过连轴槽与所述高压燃油泵的轴连接，前端与内燃机正时驱动系统连接；

所述前壳体内有轴承，轴承的数量根据所述尾部带连轴槽的主轴的固定和转动需要设定，所述尾部带连轴槽的主轴安装在所述前壳体内的轴承上与所述前壳体有机结合在一起，所述尾部带连接槽的主轴在所述轴承上可以无碍的旋转；

所述相位信号编码盘固定在所述尾部带连接槽的主轴上，与所述尾部带连接槽的主轴一起被包裹在所述前壳体与所述后壳体构成的密闭空腔内部；

所属前壳体上正对所述相位信号编码盘盘体边缘的位置上有一个穿孔，所述相位信号传感器安装固定在所述穿孔外部，传感器的感应部位正对着所述相位信号编码盘，所述感应部位与所述相位信号编码盘边缘的距离适合所述相位信号传感器感应到所述相位信号编码盘的转动及角度变化；

所述后壳体与所述前壳体紧密接合在一起构成一个密闭的腔室，将所述尾部带连接槽的主轴，所述相位信号编码盘和所述高压燃油泵与所述尾部带连接槽的主轴连接的泵轴、所述相位信号传感器的感应头一起包裹在所述密闭的腔室内；

所述高压燃油泵固定安装在所述后壳体上，泵轴与所述尾部带连接槽的主轴轴连接。

2.根据权利要求1所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

所述一体化装置将发动机相位信号的发生、感测与高压燃油的压力源有机地集成一体，构成一个独立的系统单元，完全与发动机的主机机体分离，使发动机无需在机体上专门分别设置相位信号传感器、高压燃油泵的安装位置和驱动位置；

所述一体化装置在不对机械喷油发动机机体做任何物理改造的条件下，只通过外部配装所述装置即可将机械喷油发动机，也即是大泵柴油发动机升级为高压共轨电控柴油发动机；

所述一体化装置使发动机的燃油供应压力可以根据需要进行调整，高压燃油泵的型号、品种、外设不再会被发动机机体的安装位置严格限制，只需要对完全独立于发动机机体的所述后壳体做适当调整或修改就可以根据需要对发动机配置不同压力等级的高压燃油泵，还可以配置不同外形结构的高压燃油泵。

3.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个尾部带连轴槽的主轴，所述尾部带连轴槽的主轴整体为适当材料制备的圆柱型轴，前端具有和内燃机正时驱动系连接的机械特征，可以为锥度轴或一字键槽，中部具有固定相位信号编码盘的机械特征，可以为平键槽、止口和卡簧槽结合的结构，尾端具有与高压燃油泵连接的机械特征，可以为内锥度孔或一字键槽。

4.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个前壳体，所述前壳体整体为空心壳体，前端具备便于安装在内燃机正时驱动系壳体上的机械特征，如法兰止口，内部具备容纳所述尾部带连接槽的主轴和所述相位信号编码盘的空间，外圆面具有安装所述相位信号传感器的固定位置，所述固定位置上有一个通孔，所述相位信号传感器的传感头可以从该孔伸入壳体内部感应到所述相位信号编码盘旋转时产生的工作相位信号。

5.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个相位信号编码盘，所述相位信号编码盘整体为圆形薄片状盘体，盘面上或盘面外缘按圆周角度均匀分布有若干信号齿或信号光栅，所述信号齿或信号光栅的设置的角度根据内燃机的工作相位设定，采用信号齿或信号光栅的设计选择以及盘片的材料取决于所述相位信号传感器采用的敏感类型；

所述相位信号编码盘在所述尾部带连接槽的主轴的带动下按工作相位做同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号，供所述相位信号传感器感测并转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号，简称为相位信号；

技术上，所述相位信号传感器为光电式传感器时，所述相位信号编码盘为光栅盘，采用适当的光学材料制成，所述相位信号传感器为磁阻式传感器、涡流式传感器时，所述相位信号编码盘为铁磁性信号盘，采用适当的铁磁性材料制成。

6.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个相位信号传感器，所述相位信号传感器是一个能够感测所述信号编码盘在所述尾部带连接槽的主轴的带动下按工作相位做同步旋转产生机械相位信号，即信号齿或信号光栅条的角位移信号的感测装置；

所述相位信号传感器将感测到的所述信号齿或信号光栅条的角位移信号转化为电控系统需要的能反映内燃机工作相位和速度的电子信号，即相位信号；

技术上，所述相位信号传感器可以是光电式传感器、磁阻式传感器、涡流式传感器。

7.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个后壳体，所述后壳体整体为空心壳体，后部具有安装和固定所述高压燃油泵的机械特征，所述机械特征一般为适当的安装孔和安装法兰位；

所述后壳体与前壳体结合后形成一个密闭空间，将所述尾部带连接槽的主轴，所述相位信号编码盘包裹在里面，连同安装固定在所述前壳体上的所述相位信号传感器构成一个相对独立和封闭的整体。

8.根据权利要求1或权利要求2所述一种内燃机用相位信号发生和高压供油一体化装置，其特征是：

它包含一个高压燃油泵，所述高压燃油泵为柱塞式或叶片式燃油泵；

所述高压燃油泵与所述尾部带连接槽的主轴连接。

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