本申請涉及一種用于發(fā)動機、尤其是柴油發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

柴油發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)通常包括高壓部分和低壓部分，低壓部分用于向高壓部分供給預(yù)加壓燃油，高壓部分對燃油加壓并且供應(yīng)到發(fā)動機。圖1中示意性顯示了一種典型的柴油發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的低壓部分，該低壓部分包括：經(jīng)進(jìn)油通道l1從油箱1抽取燃油且經(jīng)輸油通道l2向高壓部分供應(yīng)燃油的供油泵2，布置在進(jìn)油通道l1中的預(yù)過濾器3，連接著進(jìn)油通道l1的手動泵4，布置在輸油通道l2中的主過濾器5，在輸油通道l2中布置在主過濾器5下游的計量單元6，布置在溢流通道l4中的溢流閥7，和布置在分流通道l5中的節(jié)流閥8，所述溢流通道l4和分流通道l5分別在計量單元6的上游和下游連接著輸油通道l2且通向回流通道l3。

節(jié)流閥8構(gòu)成一個零輸油閥，即在高壓部分不輸出燃油的狀態(tài)下，輸油通道l2中的經(jīng)計量單元6排出的燃油可流經(jīng)分流通道l5和節(jié)流閥8而返回油箱1中。此外，節(jié)流閥8還具有放氣功能，即當(dāng)?shù)蛪翰糠种写嬖诳諝鈺r，可通過手動按壓手動泵4而從油箱1抽取燃油，而低壓部分中的空氣會被燃油擠壓而經(jīng)分流通道l5和節(jié)流閥8而被排出。此外，節(jié)流閥8還具有流率控制功能，即通過設(shè)置發(fā)動機工作時節(jié)流閥8兩側(cè)的壓差，可以控制低壓部分向高壓部分供應(yīng)的燃油的流率。

然而，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，輸油通道l2中會有較大量燃油經(jīng)節(jié)流閥8泄漏到回流通道l3中，從而造成效率浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請旨在減小發(fā)動機運轉(zhuǎn)時因燃油回流導(dǎo)致的效率浪費。

為此，根據(jù)本申請，提供了一種用于燃油噴射系統(tǒng)，其包括：

供油泵；

分別與供油泵連接的進(jìn)油通道和輸油通道；

布置在輸油通道中的計量單元；

在計量單元下游的位置連接著輸油通道的分流通道；和

布置在分流通道中的轉(zhuǎn)換閥；

其中，所述轉(zhuǎn)換閥具有第一和第二閥路，在相同流動條件下第二閥路的流量小于第一閥路，并且所述轉(zhuǎn)換閥被配置成在第一和第二閥位之間切換，在第一閥位，轉(zhuǎn)換閥以其第一閥路接入分流通道中，在第二閥位，轉(zhuǎn)換閥以其第二閥路接入分流通道中。

根據(jù)一種可行實施方式，第二閥路的流通面積小于第一閥路的流通面積，和/或第二閥路的流動阻力大于第一閥路的流動阻力。

根據(jù)一種可行實施方式，所述轉(zhuǎn)換閥的常態(tài)閥位為第一閥位，并且在燃油噴射系統(tǒng)輸油操作時被切換到第二閥位。

根據(jù)一種可行實施方式，所述第一閥路中包含第一節(jié)流元件，所述第二閥路中包含流通面積小于第一節(jié)流元件的第二節(jié)流元件。

根據(jù)一種可行實施方式，所述第一閥路中包含第一節(jié)流元件，所述第二閥路為斷路。此特征可在燃油噴射系統(tǒng)完全防止燃油經(jīng)分流通道泄漏。

根據(jù)一種可行實施方式，所述第一閥路中還包含位于第一節(jié)流元件上游的單向閥元件，所述單向閥元件定向為當(dāng)所述轉(zhuǎn)換閥位于第一閥位時僅允許燃油在分流通道中向下游流動。此特征可在燃油噴射系統(tǒng)不工作時防止空氣經(jīng)分流通道混入。

根據(jù)一種可行實施方式，所述燃油噴射系統(tǒng)還包括在計量單元上游的位置連接著輸油通道的溢流通道和布置在溢流通道中的溢流閥。

根據(jù)一種可行實施方式，所述第一單向閥元件的開啟壓力低于溢流閥的開啟壓力。

根據(jù)一種可行實施方式，所述燃油噴射系統(tǒng)還包括配備有進(jìn)油閥的高壓部分，所述進(jìn)油閥與所述輸油通道的輸出端口相連，所述第一單向閥元件的開啟壓力低于高壓部分的進(jìn)油閥的開啟壓力。

根據(jù)一種可行實施方式，所述轉(zhuǎn)換閥的閥位切換的操縱力由轉(zhuǎn)換 閥上游側(cè)分流通道中的油壓提供，高壓部分的進(jìn)油閥的開啟壓力低于轉(zhuǎn)換閥的閥位切換所需的油壓值。

根據(jù)一種可行實施方式，所述轉(zhuǎn)換閥的閥位切換響應(yīng)于轉(zhuǎn)換閥上游側(cè)分流通道中的油壓和/或分流通道中的燃油流量。

根據(jù)一種可行實施方式，所述燃油噴射系統(tǒng)還包括與進(jìn)油通道相連的用以對燃油噴射系統(tǒng)實施放氣的手動泵；并且，在燃油噴射系統(tǒng)的放氣操作中，所述轉(zhuǎn)換閥位于放氣回路中。

在根據(jù)本申請的燃油噴射系統(tǒng)中，通過采用位于輸油通道和回流通道之間的轉(zhuǎn)換閥，可以減小甚至避免發(fā)動機工作時因燃油大量泄漏造成的效率損失。

附圖說明

本申請的前述和其它方面將通過下面參照附圖所做的詳細(xì)介紹而被更完整地理解，其中：

圖1是一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃油噴射系統(tǒng)的低壓部分的示意性布局圖；

圖2是根據(jù)本申請的一種可行實施方式的燃油噴射系統(tǒng)的示意性布局圖；

圖3是解釋所述燃油噴射系統(tǒng)的放氣過程的示意性布局圖；

圖4是解釋所述燃油噴射系統(tǒng)防止空氣逆流到低壓部分功能元件的功能的示意性布局圖；

圖5是解釋所述燃油噴射系統(tǒng)的工作初始階段的示意性布局圖；

圖6是解釋所述燃油噴射系統(tǒng)的正常工作時的示意性布局圖；

圖7-10是本申請的燃油噴射系統(tǒng)中可以使用的轉(zhuǎn)換閥的一些備選方案的示意圖。

具體實施方式

本申請涉及用于發(fā)動機、尤其是柴油發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)。

圖2示出了根據(jù)本申請一種可行實施方式的燃油噴射系統(tǒng)的總體布局。本申請的燃油噴射系統(tǒng)用于向發(fā)動機噴射燃油，例如柴油。下面參照圖2介紹該燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

燃油噴射系統(tǒng)包括供油泵2，例如葉片泵或齒輪泵，其進(jìn)口連接著進(jìn)油通道l1，出口連接著輸油通道l2，進(jìn)油通道l1延伸到油箱1，輸油通道l2延伸到燃油噴射系統(tǒng)的高壓部分9的一或多個輸入端口，所述輸入端口配備有單向閥形式的進(jìn)油閥以控制燃油流向。

在進(jìn)油通道l1中，布置著預(yù)過濾器3，用于對供油泵2從油箱1抽取的燃油進(jìn)行預(yù)過濾。

手動泵4連接著進(jìn)油通道l1，用于在燃油噴射系統(tǒng)的低壓部分中存在大量氣體時被手動操作而將氣體排出，如后文中描述。

主過濾器5布置在輸油通道l2中，用于過濾從供油泵2泵送到輸油通道l2中的燃油。

計量單元6在主過濾器5的下游布置在輸油通道l2中，用于以計量的方式向高壓部分9輸送燃油。計量單元6是斷電常開電磁閥。

此外，燃油噴射系統(tǒng)包括回流通道l3，其通向油箱1，用于將燃油噴射系統(tǒng)的各個部分泄漏或回流的燃油輸送回油箱1。

此外，在輸油通道l2和回流通道l3之間布置著溢流通道l4和分流通道l5。溢流通道l4在位于主過濾器5和計量單元6之間的上游連接點a連接著輸油通道l2，在下游連接點b連接著回流通道l3。分流通道l5在位于計量單元6下游的上游連接點c連接著輸油通道l2，在下游連接點d連接著回流通道l3。在溢流通道l4中布置著單向閥形式的溢流閥7，在分流通道l5中布置著轉(zhuǎn)換閥20。

輸油泵2、主過濾器5、計量單元6、溢流閥7、轉(zhuǎn)換閥20以及相關(guān)的通道部分構(gòu)成燃油噴射系統(tǒng)的低壓部分。所述低壓部分(優(yōu)選除了主過濾器5之外)可以與高壓部分9集成到公共殼體上，以形成集成的高壓燃油泵，如圖2中的雙點劃線所示。主過濾器5優(yōu)選可拆卸地安裝于外殼，以便維護(hù)或清潔。各通道至少部分地以溝槽或孔的形式形成在所述外殼中。位于外殼外面的通道部分可由管線構(gòu)成。

高壓部分9的輸出端口(配備有單向閥形式的輸油閥以控制燃油流向)連接到共軌10，共軌10用于向發(fā)動機的噴油裝置供應(yīng)高壓燃油。共軌10還經(jīng)單向閥11連接著回流通道l3，以使共軌10中泄漏或溢流的燃油回到油箱1。

需要指出，這里使用的表示方向的詞語“上游”和“下游”是相對于燃 油噴射系統(tǒng)輸油操作時燃油在相應(yīng)通道中的流動定義的。

在圖示的例子中，轉(zhuǎn)換閥20為二位二通閥，包括兩個閥路和兩個閥位。該轉(zhuǎn)換閥20是彈簧復(fù)位的，且閥位切換的操縱力取自轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓。轉(zhuǎn)換閥20的第一閥路中布置著單向閥元件21和位于單向閥元件21下游的節(jié)流元件22。轉(zhuǎn)換閥20的第二閥路為斷路(不通)，即第二閥路的流通面積為零。

節(jié)流元件22的尺寸可以與前面參照圖1描述的現(xiàn)有技術(shù)燃油噴射系統(tǒng)中的節(jié)流閥8相當(dāng)。

轉(zhuǎn)換閥20的常態(tài)下的第一閥位為第一閥路與分流通道l5連通，以允許分流通道l5中的燃油以一定的壓差(克服單向閥元件21的開啟壓力加上節(jié)流元件22的背壓)單向流經(jīng)轉(zhuǎn)換閥20。在轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓達(dá)到轉(zhuǎn)換閥20的閥位切換壓力時，轉(zhuǎn)換閥20切換到第二閥位，其中第二閥路與分流通道l5連通，也就是轉(zhuǎn)換閥20將分流通道l5截斷。

更具體地講，假定高壓部分9的進(jìn)油閥的開啟壓力為p1，轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓(即分流通道l5中提供轉(zhuǎn)換閥20閥位切換的操縱力的油壓，基本上對應(yīng)于輸油通道l2的位于計量單元6下游側(cè)的部分中的油壓)為p2，轉(zhuǎn)換閥20中的操縱力油壓作用面積為s，轉(zhuǎn)換閥20的彈簧復(fù)位力為f，轉(zhuǎn)換閥20中的單向閥元件21的開啟壓力為p3，則各壓力的值以下述方式設(shè)置：

p3取一個較小的值，該值小于高壓部分9的進(jìn)油閥的開啟壓力p1，同時也更小于彈簧作用導(dǎo)致的壓力f/s，例如，p3為大約0.5巴；

在p2·s≤f時，轉(zhuǎn)換閥20處在或切換到第一閥位；

在p2·s>f時，轉(zhuǎn)換閥20處在或切換到第二閥位；

p1·s<f。

通過上述參數(shù)設(shè)置，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換閥20的預(yù)期作用，如下面描述。

首先，通過采用轉(zhuǎn)換閥20，使得燃油噴射系統(tǒng)具有放氣功能。具體而言，在一些情況下，例如，在發(fā)動機首次安裝完畢，或者重裝主過濾器5，或者在燃油用盡重新注油時，大量的氣體會存在于燃油噴射系統(tǒng)的低壓部分中，尤其是在進(jìn)油通道l1及主過濾器5中。在這種情況 下，在啟動供油泵2之前，需要排放出低壓部分中存在的空氣。此時，計量單元6處在打開狀態(tài)。為了放氣，可以通過手動按壓手動泵而從油箱1抽取燃油，燃油依次流經(jīng)圖3中的箭頭所示的放氣回路，該放氣回路中包含預(yù)過濾器3、輸油泵2、主過濾器5、計量單元6、轉(zhuǎn)換閥20，最后燃油經(jīng)回流通道l3返回油箱1。這樣，低壓部分中的空氣會被燃油推出。

在放氣操作時，由于轉(zhuǎn)換閥20中的單向閥元件21的開啟壓力p3很低，例如遠(yuǎn)低于溢流閥7的開啟壓力，因此燃油會順利流經(jīng)轉(zhuǎn)換閥20以實現(xiàn)放氣。

作為一項可選的附加功能，具有上述轉(zhuǎn)換閥20的燃油噴射系統(tǒng)能夠有效地防止空氣混入。如圖4所示，在燃油噴射系統(tǒng)不工作的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換閥20處在第一閥位，轉(zhuǎn)換閥20僅允許燃油單向流過，即在分流通道l5中從上游向下游流動，而不允許在分流通道l5中從下游向上游流動。因此，即使有空氣從油箱(尤其是油箱油位低時)如圖4中的箭頭所示經(jīng)回流通道l3和分流通道l5到達(dá)轉(zhuǎn)換閥20的第一閥位下的第一閥路的出口端口，空氣也會被轉(zhuǎn)換閥20阻止而不能進(jìn)入轉(zhuǎn)換閥20上游的分流通道l5中。此外，經(jīng)回流通道l3和溢流通道l4到達(dá)溢流閥7的出口端口的空氣會被溢流閥7阻止。這樣，可以在燃油噴射系統(tǒng)不工作時避免空氣進(jìn)入低壓部分中。

此外，本申請的燃油噴射系統(tǒng)在發(fā)動機工作時的操作過程中涉及轉(zhuǎn)換閥20的閥位切換。

如圖5所示，在發(fā)動機剛開始啟動時，燃油噴射系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)，供油泵2開始從油箱1抽取燃油，并且計量單元6啟動，從而由計量單元6經(jīng)輸油通道l2向高壓部分9供應(yīng)預(yù)加壓的燃油。這個過程包括兩種狀態(tài)。首先，轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓p2尚處于很低狀態(tài)，轉(zhuǎn)換閥20處在第一閥位，此時分流通道l5被轉(zhuǎn)換閥20中的單向閥元件21截止。輸油通道l2中的燃油會被全部用來建立通道內(nèi)的壓力，使得轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓p2以及輸油通道l2相應(yīng)部分中的油壓逐漸增大。在這個過程中，單向閥元件21截止的燃油使得油壓p2更快地建立，改善了啟動性能。此后，隨著油壓p2的逐漸升高而達(dá)到單向閥元件21的開啟壓力p3，單向閥元件 21打開，分流通道l5成為通路，但是由于節(jié)流元件22的存在，油壓p2以及輸油通道l2相應(yīng)部分中的油壓繼續(xù)升高，當(dāng)輸油通道l2相應(yīng)部分中的油壓升高至高壓部分9的進(jìn)油閥的開啟壓力p1時，高壓部分9的進(jìn)油閥打開。此后油壓p2繼續(xù)升高。當(dāng)油壓p2增大到足以克服轉(zhuǎn)換閥20的彈簧復(fù)位力f(p2·s>f)時，轉(zhuǎn)換閥20切換到其第二閥位，如圖6所示，以將分流通道l5截斷。

接下來，發(fā)動機啟動完成并且正常運行，燃油噴射系統(tǒng)也正常運轉(zhuǎn)，此時轉(zhuǎn)換閥20維持其第二閥位，因而沒有燃油從輸油通道l2經(jīng)轉(zhuǎn)換閥20和分流通道l5泄漏到回流通道l3中。如此避免的燃油泄漏量是很大的，例如可以達(dá)到10～15升/小時。這樣，可以及大地提高低壓部分向高壓部分的輸油效率，也就提高了整個燃油噴射系統(tǒng)的工作效率。進(jìn)一步地，同現(xiàn)有技術(shù)相比，為了獲得同樣的燃油噴射系統(tǒng)輸油效率，可以采用較小的輸油泵2和較小的主過濾器5。這樣，可以降低系統(tǒng)成本。

在發(fā)動機熄火時，供油泵2停轉(zhuǎn)，計量單元6達(dá)到其最大開度。這樣，轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)分流通道l5中的油壓p2會逐漸下降。當(dāng)油壓p2下降到不足以克服轉(zhuǎn)換閥20的彈簧復(fù)位力f(p2·s≤f)時，轉(zhuǎn)換閥20切換到其第一閥位，即回到圖5所示狀態(tài)。此時，輸油通道l2和分流通道l5中的剩余燃油的壓力使得轉(zhuǎn)換閥20中的單向閥元件21開啟，而高壓部分9的進(jìn)油閥關(guān)閉，因此輸油通道l2中的剩余燃油經(jīng)分流通道l5和回流通道l3流回油箱1中，而不會進(jìn)入高壓部分9中。

可以看到，通過在分流通道l5中采用上述具有截斷的第二閥路的轉(zhuǎn)換閥20，本申請的燃油噴射系統(tǒng)可以在發(fā)動機正常工作時防止供油泵2供應(yīng)的燃油的泄漏，從而提高燃油噴射系統(tǒng)的工作效率。

此外，在燃油噴射系統(tǒng)不工作時，可以通過轉(zhuǎn)換閥20防止空氣從油箱流入低壓部分中。

可以理解，在本申請的原理下可以對前面描述的細(xì)節(jié)作出各種修改。例如，轉(zhuǎn)換閥20的閥位切換的操縱力可以由其它元件提供，例如，如圖7所示，由電磁閥提供，電磁閥響應(yīng)于轉(zhuǎn)換閥20上游輸油通道l2或分流通道l5中的油壓，和/或響應(yīng)于分流通道l5中的流量 等而啟動。

此外，轉(zhuǎn)換閥20中的單向閥元件21可以取消，而只包含節(jié)流元件22，如圖8所示。轉(zhuǎn)換閥20的閥位切換的操縱力可以取自節(jié)流元件22在分流通道l5中產(chǎn)生的背壓。換言之，在燃油噴射系統(tǒng)的工作初始階段，隨著分流通道l5中的流量增大，節(jié)流元件22導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)壓力增大，當(dāng)轉(zhuǎn)換閥20上游側(cè)壓力達(dá)到足以克服轉(zhuǎn)換閥20的彈簧復(fù)位力f時，轉(zhuǎn)換閥20切換到其第二閥位，以將分流通道l5截斷，之后即不再有燃油經(jīng)分流通道l5泄漏。在采用圖8所示的轉(zhuǎn)換閥20的情況下，燃油噴射系統(tǒng)如需具有防止空氣混入這一可選功能，可以采用其它相應(yīng)措施，例如在適宜的通道中添加單向閥等等。

此外，在前面描述的燃油噴射系統(tǒng)中，在發(fā)動機正常工作時，經(jīng)分流通道l5的燃油回流被完全阻止。然而，本申請也可以設(shè)計成在發(fā)動機正常工作時減小而非完全阻止經(jīng)分流通道l5的燃油回流。這可以通過將相同流動條件下(例如相同的壓差下)轉(zhuǎn)換閥20的第二閥路的流量(流率)設(shè)置成小于第一閥路的流量(流率)實現(xiàn)。例如，轉(zhuǎn)換閥20的第二閥路的流通面積設(shè)置成小于第一閥路的流通面積，和/或第二閥路的流動阻力大于第一閥路的流動阻力。

例如，可以采用圖9中所示的轉(zhuǎn)換閥20，其第一閥路中包含節(jié)流元件22，第二閥路中包含節(jié)流元件22’，節(jié)流元件22’的流通面積小于節(jié)流元件22’。

又如，可以采用圖10中所示的轉(zhuǎn)換閥20，其第一閥路中包含上游單向閥元件21和下游節(jié)流元件22，第二閥路中包含節(jié)流元件22’，節(jié)流元件22’的流通面積小于節(jié)流元件22’。

根據(jù)這種實施方式，燃油噴射系統(tǒng)可以在發(fā)動機正常工作時減小供油泵2供應(yīng)的燃油的泄漏，從而也能提高燃油噴射系統(tǒng)的工作效率。在發(fā)動機工作時不完全截斷分流通道l5的益處在于，由于經(jīng)分流通道l5泄漏的燃油帶走一部分熱量，因此可以防止供應(yīng)給高壓部分9的燃油的溫度持續(xù)升高。

此外，轉(zhuǎn)換閥20不限于前面描述的二位二通閥，而是可以根據(jù)具體需要而選取適宜的閥位數(shù)量以及閥路數(shù)量和閥路形式。

此外，溢流通道l4和/或分流通道l5的下游端口不是必須連接到 回流通道l3，而是可以連接到進(jìn)油通道l1。

本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣可以基于具體需要而對其它元件和通道進(jìn)行改造。

根據(jù)本申請，發(fā)動機正常工作時供油泵2供應(yīng)給高壓部分9的燃油的泄漏被減小甚至避免，由此提高了燃油輸送效率。同時，由于泄漏的減小或避免，計量單元6下游的輸油通道l2中因泄漏導(dǎo)致的壓降會減小或避免，燃油能夠以較高的預(yù)壓力供應(yīng)給高壓部分9。因此，供油泵2的供油能力可以綜合提高。

此外，為了實現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)相同的燃油噴射系統(tǒng)輸油效率，流經(jīng)主過濾器5的燃油流量可以減小，從而可以減小主過濾器5、甚至供油泵2的規(guī)格，從而降低系統(tǒng)成本。

因此，雖然這里參考具體的實施方式描述了本申請，但是本申請的范圍并不局限于所示的細(xì)節(jié)。在不偏離本申請的基本原理的情況下，可針對這些細(xì)節(jié)做出各種修改。