[0001 ]本发明涉及喷油系统领域， 具体地说涉及一种能够实现全工况下理想 供油特性的电控高压供油系统和方法。 背景技术

[0002]随着液体燃料发动机技术的不断发展， 人们对功率强化程度的要求越 来越高。 而提高液体燃料发动机功率需要组织高效的缸 内燃烧过程， 燃油喷 射过程的优化是其中最为重要的因素。

[0003] 以柴油机为例， 随着柴油机功率强化程度的提高， 高低负荷的功率覆 盖范围不断加大， 因此对喷油量跨度范围的要求也越来越高。 而大喷油量就 意味着大的喷油器喷孔面积。 在小负荷以及怠速等需要较小燃油喷射量的工 况下， 大的喷油器喷孔会导致相对较大的喷油量误差 ， 从而造成转速的波动； 同理， 要确保低速时喷油量的精确控制， 则无法保证要求的最大燃油喷射量。 高强化柴油机需要高压喷射过程具有实时的柔 性可调特性， 以提高发动机的 动态特性。 因此对循环间快速可调供油特性的要求更加严 格。 如何精确控制 大跨度的喷油量范围、 提高燃油系统的循环响应特性成为燃油系统优 化的重 点， 这对当前主流供油系统提出了新的挑战。

[0004] 高压共轨供油系统可以灵活地调节喷油规律， 但由于共轨腔容积较大 导致循环响应速度慢， 无法实现循环间调节启喷压力； 电控单体泵供油系统 采用一缸一泵的方式， 只在喷射阶段系统积蓄高压， 可以实现较高的喷油压 力、 系统可靠性高， 但缺点是启喷压力和喷油规律不可调， 喷射压力与凸轮 转速相关， 无法兼顾高速和低速下的喷油特性。 可以看出， 由于电控单体泵 和共轨供油系统两种主流供油系统的喷油压力 无法实现循环间调节启喷压 力， 因此难以兼顾高强化柴油机跨度很大的喷油量 范围和很高的循环响应特 性要求。

[0005] 因此， 需要一种能够克服现有技术的上述问题， 优化燃油喷射过程的 新型喷油技术。 发明内容

[0006]本发明融合电控单体泵和高压共轨供油系 统两者的优势， 采用一个电 控单体泵配合多个电控喷油器的结构形式， 提出了一种新型多阀燃油系统。 新型多阀燃油系统在配合电控单体泵供油凸轮 型线及转速的基础上， 通过调 整电控单体泵和多个电控喷油器的控制时序， 可以实现喷油压力和喷油规律 的灵活控制。

[0007]本发明提供了一种多阀喷油系统， 该系统包括：

[0008] 电控单体泵， 用于输出高压燃油；

[0009]低压油路， 用于向所述电控单体泵的柱塞腔内输入燃油；

[0010]供油凸轮， 用于推动所述电控单体泵的柱塞运动产生高压 燃油；

[0011]至少两个电控喷油器， 用于进行燃油喷射；

[0012] 高压油管， 连接所述电控单体泵和所述电控喷油器， 用于将所述电控 单体泵输出的高压燃油输运至所述电控喷油器 ；

[0013] 电子控制单元， 分别与所述电控单体泵和所述电控喷油器相连 接， 用 于控制所述电控单体泵和所述电控喷油器内的 电磁阀的开启和关闭。

[0014]根据本发明的另一个方面， 本发明还提供一种多阀喷油系统的喷油方 法， 其中所述多阀喷油系统包括：

[0015] 电控单体泵， 用于输出高压燃油；

[0016]低压油路， 用于向所述电控单体泵的柱塞腔内输入燃油；

[0017]供油凸轮， 用于推动所述电控单体泵的柱塞运动产生高压 燃油；

[0018]至少两个电控喷油器， 用于进行燃油喷射；

[0019] 高压油管， 连接所述电控单体泵和所述电控喷油器， 用于将所述电控 单体泵输出的高压燃油输运至所述电控喷油器 ； 以及

[0020] 电子控制单元， 分别与所述电控单体泵和所述电控喷油器相连 接， 用 于控制所述电控单体泵和所述电控喷油器内的 电磁阀的开启和关闭；

[0021]其特征在于， 所述喷油方法包括以下步骤：

[0022]通过低压油路向电控单体泵的柱塞腔内 输入燃油；

[0023] 当所述供油凸轮推动所述电控单体泵的柱塞向 柱塞腔内运动时， 且关 闭电控单体泵内的控制阀时， 切断所述低压油路与所述电控单体泵柱塞腔的 连通， 所述柱塞被所述凸轮推动从而挤压燃油产生高 压， 并将所述高压燃油 经高压油管传输到电控喷油器；

[0024]根据燃烧需求， 定时开启至少一个所述电控喷油器的电磁阀， 完成一 次喷油过程。

[0025]与现有技术相比， 本发明具有以下优点： 采用高压油管替代共轨腔降 低了其容积， 使得电控单体泵与电控喷油器之间的压力同步 ， 大大提高了系 统的响应特性； 高压油管内为瞬时高压而非持续高压， 提高了系统的可靠性； 在每工作循环内能够实现供油特性的快速调节 ， 满足车辆的动态加速特性； 利用电子控制单元单独控制用于产生高压的电 磁阀以及用于喷油的电磁阀， 根据喷油需求来调整这些电磁阀的工作时序， 可以灵活调整启喷压力， 能够 在 4艮低转速下产生高压， 可以大幅度改善液体燃料发动机的启动特性、 降低 启动过程的排放； 可以在高转速高负荷工况下在较短时间内实现 很大的燃油 喷射量， 从而更有利于燃烧过程的组织； 一个单体泵向多缸供油， 可以大幅 度减少系统的成本。 附图说明

[0026]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例 所作的详细描述， 本发明的 其它特征、 目的和优点将会变得更明显：

[0027] 图 1为根据本发明的多阀喷油系统的一个优选实� �方式的结构的剖面 示意图；

[0028] 图 2为根据本发明的多阀喷油系统的另一个优选� �施方式的结构的剖 面示意图；

[0029] 图 3为根据本发明的多阀喷油系统的又一个优选� �施方式的结构的剖 面示意图；

[0030] 图 4为根据本发明的多阀喷油系统的又一个优选� �施方式的结构的剖 面示意图；

[0031] 图 5为根据本发明的多阀喷油方法的一个优选实� �方式的流程图。

[0032]附图中相同或相似的附图标记代表相同 或相似的部件。 具体实施方式

[0033]为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本 发明的实施例作详细描述。

[0034]下面详细描述本发明的实施例。 所述实施例的示例在附图中示出， 其 中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似 的元件或具有相同或类似功能 的元件。 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能解释为对本发明的限制。

[0035]下文的公开提供了许多不同的实施例或例 子用来实现本发明的不同结 构。 为了筒化本发明的公开， 下文中对特定例子的部件和设置进行描述。 当 然， 它们仅仅为示例， 并且目的不在于限制本发明。 此外， 本发明可以在不 同例子中重复参考数字和 /或字母。 这种重复是为了筒化和清楚的目的， 其本 身不指示所讨论各种实施例和 /或设置之间的关系。 此外， 本发明提供了的各 种特定的工艺和材料的例子， 但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺 的可应用于性和 /或其他材料的使用。 另外， 以下描述的第一特征在第二特征 之 "上" 的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接 触的实施例， 也可以 包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的 实施例， 这样第一和第二特征 可能不是直接接触。 应当注意， 在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。 本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的 描述以避免不必要地限制本发 明。

[0036]下面首先对本发明的多阀喷油系统的结构 进行说明， 请参考图 1。 图 1 所示的多阀喷油系统包括： 低压油路 1 , 供油凸轮 2, 电控单体泵 3 , 电控喷油 器 4, 电子控制单元 5和高压油管 6。 其中， 电控单体泵 3内包括柱塞 30和控制 低压油路通断的电磁阀 31。 另外， 各电控喷油器 4内也包括用于控制喷油状态 的电磁阀。

[0037]低压油路 1一端与油箱 7连接，另一端与电控单体泵 3连接。通常情况下， 低压油路 1与电控单体泵 3流体连通， 从油箱 7为电控单体泵 3输送低压燃油。 当低压油路 1与电控单体泵 3之间的电磁阀 31处于关闭状态时， 该连通被切断。

[0038]工作时， 供油凸轮 2在驱动系统的带动下以一定的速度旋转， 当旋转到 某个角度， 供油凸轮 2上的凸起就会与电控单体泵 3的柱塞 30相接触， 推动柱 塞 30向上运动， 挤压柱塞腔内的燃油。 供油凸轮 2不停转动， 则柱塞 30就会在 凸轮的推动下不断上下往复做直线运动， 进而带动电控单体泵工作。 柱塞下 行时， 柱塞腔充油； 上行时， 挤压燃油。 当柱塞 30上行， 但电磁阀 31打开时， 由于油箱、 低压油路与柱塞腔以及高压油管相通， 因此该柱塞的挤压并不会 在柱塞腔以及高压油路中建立起高压。 当柱塞 30上行且电磁阀 31关闭时， 高 压油路与低压油路断开， 柱塞压缩密闭的空间从而在高压油路中建立起 高压。 电控单体泵 3的电磁阀 31的开启与关闭由电子控制单元 5进行控制。

[0039] 高压燃油通过高压油管 6到达电控喷油器 4。 如图所示， 电子控制单元 5 可以分别控制各个电控喷油器 4的工作时序。 电子控制单元 5根据发动机点火 顺序和喷油提前角的要求判断需要喷油的电控 喷油器， 并将开启指令传输到 需要喷油的电控喷油器 4 , 打开其内部的电磁阀以启动该电控喷油器 4喷油。 可以同时启动所有的电控喷油器 4, 也可以启动其中的任意一个或者多个。 但 是为了保证各个电控喷油器 4的喷油压力以及整个系统的稳定性， 优选在任何 时候只允许一个电控喷油器 4启动喷油操作。

[0040] 电控喷油器 4的电磁阀被启动后， 由于高压油管处于高压状态， 因此阀 门打开的电控喷油器开始喷油， 电控喷油器 4的电磁阀关闭后， 喷油停止， 完 成一次燃油喷射过程。 在发动机某一气缸的一次工作循环中， 通过控制所述 电控单体泵内的电磁阀与对应电控喷油器的电 磁阀开启或者关闭的时序， 实 现该电控喷油器的喷油时刻和喷油持续期的控 制。

[0041]喷油结束后， 通过电子控制单元 5控制电控喷油器 4的电磁阀关闭以及 使电控单体泵 3内的电磁阀 31打开， 使得高压油路 6、 电控单体泵 3以及低压油 路 1连通， 高压油管 6内的高压燃油回泄到低压油路 1中。 当高压油管处于高压 状态时， 可以通过打开电控单体泵 3内的电磁阀 31 , 使高压油管内的高压迅速 卸放掉。

[0042]优选地， 供油凸轮的凸轮型线的凸起数与电控喷油器的 个数相同。 如 图 1所示， 有 3个电控喷油器， 相应的， 供油凸轮 2的凸轮型线有 3个凸起。 凸 轮型线的凸起与电控单体泵 3的柱塞接触， 推动柱塞压缩柱塞腔内的燃油。 此 时， 如果关闭电控单体泵 3的电磁阀 31 , 则在高压油路中建立起高压。 也可以 通过提高凸轮与曲轴的速比来实现一个凸起匹 配多个喷油器。 实际上， 对于 四沖程柴油机， 所述电控喷油器的个数与所述供油凸轮的凸起 数之比等于凸 轮轴与曲轴速比的 2倍； 对于二沖程柴油机， 所述电控喷油器的个数与所述供 油凸轮的凸起数之比等于凸轮轴与曲轴速比。 如： 对于四沖程柴油机， 当凸 轮与曲轴的速比是 1:1时， 一个凸起可以匹配 2个喷油器； 当凸轮与曲轴的速比 是 2:1时， 一个凸起可以匹配 4个喷油器。

[0043]参考图 2~图4, 为多阀喷油系统的具体工作过程的示意图。 图 2~图4所 示的多阀喷油系统与图 1所示的多阀喷油系统的区别在于： 有两个电控喷油 器， 分别为电控喷油器 41和电控喷油器 42; 相应地， 供油凸轮 2的凸轮型线有 两个凸起， 分别为凸起 A和凸起 B。

[0044]如图 2所示， 电子控制单元 5关闭电控单体泵 3的电磁阀 31 , 切断低压油 路 1与电控单体泵 3柱塞腔的连通。 供油凸轮 2上的凸轮型线的凸起 A与电控单 体泵 3的柱塞 30相接触， 推动柱塞 30向上运动， 挤压柱塞腔内的燃油， 产生高 压燃油。 高压燃油通过高压油管 6传输到电控喷油器 41和电控喷油器 42, 由电 子控制单元 5打开电控喷油器 42上的电磁阀， 则电控喷油器 42开始喷油， 完成 一次燃油喷射。

[0045] 当供油凸轮 2转动至其凸轮型线的凸起 B与电控单体泵 3的柱塞 30相接 触， 同样推动柱塞 30向上运动， 挤压柱塞腔内的燃油， 产生高压燃油。 高压 燃油通过高压油管 6传输到电控喷油器 41和电控喷油器 42, 由电子控制单元 5 打开电控喷油器 41上的电磁阀， 则电控喷油器 41开始喷油， 完成一次燃油喷 射。 如图 3所示。

[0046]在柱塞向柱塞腔内上行的过程中， 多次关闭和开启电控喷油器上的电 磁阀， 可以实现一个工作过程中的单个电控喷油器的 多次燃油喷射。 在不同 凸起推动柱塞向柱塞腔内挤压运动的过程中， 多次关闭和开启电控单体泵 3的 电磁阀 31 , 同时依次开启和关闭至少一个电控喷油器上的 电磁阀， 可以实现 一个工作过程中的多个电控喷油器的依次燃油 喷射。 此外， 通过改变电控单 体泵 3的电磁阀 31和电控喷油器上的电磁阀之间的控制时序， 可以实现对各电 控喷油器的工作顺序， 以及对这些电控喷油器的喷油压力和喷油规律 （如喷 油时刻和喷油持续期） 的灵活控制。 [0047] 当柱塞 30下降且电控单体泵 3的电磁阀处于开启状态时， 低压油路 1与 电控单体泵 3的柱塞腔连通， 低压油路 1向电控单体泵 3的柱塞腔内注油。 如图 4所示。

[0048] 图 1~图4仅为示例，供油凸轮 2可以有多个，电控喷油器 4也可以为多个。 同也可以不同。

[0049] 图 5为根据本发明的多阀喷油方法的一个优选实� �方式的流程图。 首 先， 在步骤 S101中， 低压油路向电控单体泵的柱塞腔内输入燃油。 此时电控 单体泵中的电磁阀在电子控制单元的控制下处 于开启状态， 低压油路、 电控 单体泵柱塞腔以及高压油路均处于连通状态。 然后， 在步骤 S102中， 当所述 供油凸轮推动所述电控单体泵的柱塞向上运动 ， 且关闭电控单体泵内的电磁 阀时， 切断所述低压油路与所述电控单体泵柱塞腔的 连通， 所述柱塞被所述 凸轮推动从而挤压燃油产生高压， 并将所述高压燃油经高压油管传输到电控 喷油器。 在前一步骤中， 柱塞腔中充入燃油， 当低压油路与电控单体泵之间 的电磁阀关闭， 电控单体泵不与低压油路连通， 其与高压油路共同形成密闭 空间， 由于柱塞的挤压， 密闭空间体积缩小， 建立起高压， 产生高压燃油。 接着， 在步骤 S103中， 根据燃烧需求， 定时开启至少一个所述电控喷油器的 电磁阀， 完成一次喷油过程。 由于高压燃油经高压油管传输到电控喷油器， 当需要进行喷油时， 电子控制单元开启至少一个所述电控喷油器的 电磁阀， 完成喷油过程。 一个气缸对应一个电控喷油器， 在发动机某一气缸的一次工 作循环中， 通过控制所述电控单体泵内的电磁阀与对应电 控喷油器的电磁阀 开启或者关闭的时序， 亦即在柱塞上行过程中关闭电控单体泵电磁阀 而多次 开关电控喷油器电磁阀， 可以实现该电控喷油器在一次循环中的多次喷 油。 另外， 各气缸的电控喷油器的喷油与否是分别通过电 子控制单元来控制的， 通过控制所述电控单体泵内的电磁阀与不同电 控喷油器的电磁阀开启或者关 闭的时序， 可以独立地控制每个电控喷油器的喷油压力、 喷射时刻和喷油持 续期。

[0050]为了避免高压油管中的压力过高， 所述电控单体泵内的电磁阀可以是 具有过压保护的电磁阀， 当高压油管内的压力大于预定阈值时该电控单 体泵 内的电磁阀打开， 使得高压油管内的燃油回流到油箱， 以卸掉高压油管内的 压力。

[0051]本领域技术人员能够理解， 尽管本文以柴油发动机为例描述了本发明 多阀喷油方法和系统的具体实施细节， 实际上， 本发明所提供的多阀喷油方 油机、 煤油机、 二曱醚发动机等。

[0052]综上所述， 采用一泵多嘴结构形式的新型多阀喷油系统能 够满足范围 跨度大的喷油量调整要求， 而且供油特性可以循环间快速调节， 因此该系统 可以实现理想供油特性。 以进一步提升液体燃料发动机的性能作为需求 ， 提 出新型多阀燃油系统方案具有十分重要的意义 ， 它能够满足现代液体燃料发 动机性能不断提高和排放控制日益严格的要求 ， 具有重大实用价值。

[0053]对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细 节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况 下， 能够以其他的具体形 式实现本发明。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明 限定， 因 此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范 围内的所有变化涵括在本发明 内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所 涉及的权利要求。 此外， 显然 "包括" 一词不排除其他单元或步骤， 单数不排除复数。 系统权利要求 中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或 装置通过软件或者硬件来实 现。