本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軍用移動(dòng)裝備(裝甲車、輕型坦克、運(yùn)輸車、小型艦艇)、民用移動(dòng)搶險(xiǎn)裝備(消防車、發(fā)電機(jī)、排水泵、汽車、運(yùn)輸船...)等大量使用柴油機(jī)動(dòng)力，為了提高重要的移動(dòng)設(shè)備的可靠性(應(yīng)急啟動(dòng)措施：對(duì)常見的蓄電池虧電或電啟動(dòng)回路故障提供預(yù)案)，業(yè)內(nèi)提倡采用雙能源啟動(dòng)系統(tǒng)：常用的電能啟動(dòng)與后備機(jī)械能啟動(dòng)。

1000Hp以下的中小型柴油機(jī)的機(jī)械儲(chǔ)能啟動(dòng)，多采用簡單、可靠的純機(jī)械彈簧儲(chǔ)能方式。機(jī)械彈簧儲(chǔ)能的能量釋放可使柴油機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)0.5-2圈，其有效的持續(xù)時(shí)間約為0.2-0.3s(秒)。由于柴油機(jī)是靠壓燃點(diǎn)火。機(jī)械彈簧釋能的時(shí)間雖然很短，但速率很高而對(duì)壓燃非常有利，高壓油泵也自動(dòng)同步噴油(噴油壓力也符合要求)。在機(jī)械彈簧釋能的過程中，正常的情況下，只要壓燃一個(gè)缸，柴油機(jī)就可以順利啟動(dòng)了。

這些應(yīng)急的移動(dòng)設(shè)備，在世界各國對(duì)公路與非公路的內(nèi)燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)沒有嚴(yán)格規(guī)定之前。采用普通高壓供油泵的柴油機(jī)可達(dá)到Ⅱ級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)而滿足了應(yīng)急裝備配套的要求。但隨著全球排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，我國也開始實(shí)施國Ⅲ、國Ⅳ的排放標(biāo)準(zhǔn)；其車用與非車用柴油機(jī)基本上都需要采用高壓共軌電噴系統(tǒng)來滿足排放法規(guī)的要求。

由于高壓共軌電噴柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)需要較長的盤車時(shí)間(2.5s以上)，而機(jī)械彈簧釋能周期很短(有效的持續(xù)時(shí)間約為0.2-0.3s)，根本不能滿足其必須經(jīng)歷共軌軌道充油與建立軌壓過程的啟動(dòng)要求。所以在新排放法規(guī)的約束下，原設(shè)計(jì)(包括某些行業(yè)已經(jīng)制定應(yīng)急產(chǎn)品的規(guī)范要求)的應(yīng)急救援產(chǎn)品不能再采用機(jī)械式彈簧儲(chǔ)能的方案實(shí)施應(yīng)急啟動(dòng)。移動(dòng)裝備不能安裝應(yīng)急啟動(dòng)裝置，其可靠性與實(shí)用性將大打折扣。

基于高壓共軌軌道建壓與控制噴油壓力較高的機(jī)理，彈簧儲(chǔ)能裝置的所有改進(jìn)措施依然不能使高壓共軌電噴柴油機(jī)成功啟動(dòng)。該技術(shù)的缺失，使某些非常重要的軍用與救援裝備只能繼續(xù)違規(guī)采用國Ⅱ排放的柴油機(jī)。當(dāng)然，如果裝備的體積、重量允許的情況下可改用體積大，成本高而且攜帶不便的壓縮空氣儲(chǔ)能或液壓儲(chǔ)能的機(jī)械啟動(dòng)方式滿足應(yīng)急的特殊要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)采用機(jī)械式彈簧儲(chǔ)能的方案實(shí)施應(yīng)急啟動(dòng)的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油系統(tǒng)，以使柴油機(jī)符合國Ⅲ、國Ⅳ甚至更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)，包括油泵總成、高壓共軌腔、燃油箱及多個(gè)噴油器，所述燃油箱的出油端與所述油泵總成的第一進(jìn)油口連通，所述油泵總成的第一出油口與所述高壓共軌腔的第二進(jìn)油口連通，所述高壓共軌腔上設(shè)有多個(gè)第一供油口，多個(gè)所述噴油器的第三進(jìn)油口依次與所述第一供油口連通，所述高壓共軌腔上還設(shè)有第一回油口，所述第一回油口與所述燃油箱的回油端連通，所述噴油器上還設(shè)有第二回油口，所述第二回油口與所述燃油箱的回油端連通；還包括預(yù)充油/加壓裝置，所述預(yù)充油/加壓裝置設(shè)有第二供油口，所述第二供油口與所述高壓共軌腔連通以給所述高壓共軌腔預(yù)充油，以增加所述高壓共軌腔的壓力。

作為優(yōu)選方案，所述預(yù)充油/加壓裝置包括一泵油裝置，所述泵油裝置設(shè)有第四進(jìn)油口，所述第四進(jìn)油口所述燃油箱的出油端連通，所述第二供油口設(shè)于所述泵油裝置上。

作為優(yōu)選方案，所述泵油裝置包括柱塞泵和泵油腔，所述柱塞泵的一端連接于所述泵油腔的側(cè)壁上，并與所述泵油腔連通，所述第四進(jìn)油口設(shè)于所述泵油腔的底部，所述第二供油口設(shè)于所述泵油腔的頂部；所第四進(jìn)油口的內(nèi)側(cè)設(shè)有防止油液從第四進(jìn)油口流出泵油腔的第一止回閥，所述泵油腔的出油回路上設(shè)有防止油液從第二供油口流入泵油腔的第二止回閥。

作為優(yōu)選方案，所述第二止回閥設(shè)于所述泵油腔內(nèi)，且位于所述第二供油口的內(nèi)側(cè)，或者，所述第二止回閥設(shè)于所述高壓共軌腔的側(cè)壁上，且與所述高壓共軌腔連通。

作為優(yōu)選方案，所述泵油裝置上還設(shè)有壓力表，所述壓力表連接在所述第二供油口上。

作為優(yōu)選方案，所述柱塞泵包括缸體和活塞桿，所述缸體的一端連接于所述泵油腔的側(cè)壁上，并與所述泵油腔連通；所述柱塞泵上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述活塞桿連接，以驅(qū)動(dòng)所述活塞桿在所述缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。

作為優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一連桿和第二連桿，所述第一連桿的一端鉸接在基座上，所述第一連桿的另一端為自由端，所述第二連桿的一端連接在所述活塞桿上，所述第二連桿的另一端鉸接于所述第一連桿的中部。

作為優(yōu)選方案，所述高壓共軌腔上還設(shè)有用于檢測(cè)高壓共軌腔內(nèi)壓力的軌壓傳感器。

作為優(yōu)選方案，所述高壓共軌腔上還設(shè)有限壓閥，所述限壓閥連接在所述第一回油口上。

本發(fā)明的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)置了預(yù)充油/加壓裝置，該預(yù)充油/加壓裝置設(shè)有第二供油口，第二供油口與高壓共軌腔連通；在彈簧儲(chǔ)能裝置釋放能量之前，通過預(yù)充油/加壓裝置可以給高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的高壓共軌腔預(yù)充油，以增加高壓共軌腔的壓力，由于燃油幾乎不能被壓縮，所以給高壓共軌腔充油就是排氣，排氣后就等于高壓共軌腔充滿燃油，然后稍加壓就能迅速完成整個(gè)充油/加壓過程；當(dāng)軌道壓力達(dá)到要求時(shí)，可立即啟動(dòng)彈簧儲(chǔ)能裝置釋放能量，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就能順利啟動(dòng)；從而實(shí)現(xiàn)采用機(jī)械式彈簧儲(chǔ)能的方案實(shí)施應(yīng)急啟動(dòng)的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油系統(tǒng)，以使柴油機(jī)符合國Ⅲ、國Ⅳ甚至更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速特性曲線圖；

圖4是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的電啟動(dòng)高壓共軌軌道壓力特性曲線圖；

圖5是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的電啟動(dòng)的柴油機(jī)升速特性曲線圖；

圖6是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)在未設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置時(shí)的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)轉(zhuǎn)速特性曲線圖；

圖7是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)在未設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置時(shí)的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)高壓共軌軌道壓力特性曲線圖；

圖8是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)在未設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置時(shí)的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)的柴油機(jī)升速特性曲線圖；

圖9是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置后的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)轉(zhuǎn)速特性曲線圖；

圖10是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置后的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)高壓共軌軌道壓力特性曲線圖；

圖11是高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置后的機(jī)械式彈簧啟動(dòng)的柴油機(jī)升速特性曲線圖。

其中，1、油泵總成；11、第一進(jìn)油口；12、第一出油口；2、高壓共軌腔；21、第二進(jìn)油口；22、第一供油口；23、第一回油口；3、燃油箱；31、出油端；32、回油端；4、噴射器；41、第三進(jìn)油口；42、第二回油口；5、預(yù)充油/加壓裝置；51、泵油腔；511、第四進(jìn)油口；512、第二供油口；52、柱塞泵；53、第一止回閥；54、第二止回閥；55、第一連桿；56、第二連桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，示意性地顯示了本發(fā)明一實(shí)施例的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)，其包括油泵總成1、高壓共軌腔2、燃油箱3及多個(gè)噴油器4，燃油箱3的出油端31與油泵總成1的第一進(jìn)油口11連通，油泵總成1的第一出油口12與高壓共軌腔2的第二進(jìn)油口21連通，高壓共軌腔2上設(shè)有多個(gè)第一供油口22，多個(gè)噴油器4的第三進(jìn)油口41依次與第一供油口22連通，高壓共軌腔2上還設(shè)有第一回油口23，該第一回油口23與燃油箱3的回油端32連通，噴油器4上還設(shè)有第二回油口42，該第二回油口42與燃油箱3的回油端32連通；此外，高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)還包括預(yù)充油/加壓裝置5，預(yù)充油/加壓裝置5設(shè)有第二供油口512，第二供油口512與高壓共軌腔2連通以給高壓共軌腔2預(yù)充油，以增加高壓共軌腔2的壓力。

由于預(yù)充油/加壓裝置5設(shè)有第二供油口512，該第二供油口512與高壓共軌腔2連通；在彈簧儲(chǔ)能裝置(未圖示)釋放能量之前，可通過預(yù)充油/加壓裝置5給高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的高壓共軌腔2預(yù)充油，以增加高壓共軌腔2的壓力，由于燃油幾乎不能被壓縮，所以給高壓共軌腔2充油就等于給高壓共軌腔2排氣，排氣后就等于高壓共軌腔2充滿燃油，然后，再稍加壓就能迅速完成整個(gè)充油/加壓過程；當(dāng)高壓共軌腔內(nèi)壓力達(dá)到要求時(shí)，可立即啟動(dòng)彈簧儲(chǔ)能裝置釋放能量，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就能順利啟動(dòng)；從而可以使高壓共軌電噴柴油機(jī)供油系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用機(jī)械式彈簧儲(chǔ)能的方式實(shí)施應(yīng)急啟動(dòng)，以使柴油機(jī)符合國Ⅲ、國Ⅳ甚至更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

如圖1所示，預(yù)充油/加壓裝置5包括一泵油裝置(未標(biāo)號(hào))，泵油裝置設(shè)有第四進(jìn)油口511，該第四進(jìn)油口511與燃油箱3的出油端31連通，第二供油口512設(shè)于泵油裝置上；從而可以利用燃油箱3的燃油來給高壓共軌腔2充油，無需額外接入其它儲(chǔ)油附件，以簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

泵油裝置包括柱塞泵52和泵油腔51，柱塞泵52的一端連接于泵油腔51的側(cè)壁上，并與泵油腔51連通，第四進(jìn)油口511設(shè)于泵油腔51的底部，第二供油口512設(shè)于泵油腔51的頂部；第四進(jìn)油口511的內(nèi)側(cè)設(shè)有防止油液從第四進(jìn)油口511流出泵油腔51的第一止回閥53，泵油腔51的出油回路上設(shè)有防止油液從第二供油口512流入泵油腔51的第二止回閥54；當(dāng)柱塞泵52的活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以將燃油箱3內(nèi)的油液通過泵油腔51泵入到高壓共軌腔2內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)給給高壓共軌腔2充油加壓。

如圖1所示，第二止回閥54可設(shè)于泵油腔51內(nèi)，且位于第二供油口512的內(nèi)側(cè)，以防止高壓共軌腔2內(nèi)的油液從第二供油口512流回泵油腔51內(nèi)。

當(dāng)然，如圖2所示，第二止回閥54還可設(shè)于高壓共軌腔2的側(cè)壁上，且與高壓共軌腔2連通；這樣設(shè)置的好處是當(dāng)預(yù)充油/加壓裝置5預(yù)充油/加壓過程結(jié)束后，受到第二止回閥54的作用，預(yù)充油/加壓裝置5不承受來自高壓共軌腔2內(nèi)的壓力，同時(shí)還可以保持原高壓共軌腔2的內(nèi)腔容積不發(fā)生改變，從而不會(huì)影響電控單元的測(cè)量與控制。

泵油裝置上還設(shè)有壓力表9，該壓力表9連接在第二供油口512上；壓力表9可以直觀地反映出預(yù)充油/加壓裝置5的壓力值。

如圖1及圖2所示，柱塞泵52包括缸體(未標(biāo)號(hào))和活塞桿(未標(biāo)號(hào))，缸體的一端連接于泵油腔51的側(cè)壁上，并與泵油腔51連通；柱塞泵52上還設(shè)有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未標(biāo)號(hào))，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞桿連接，以驅(qū)動(dòng)活塞桿在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；以使泵油腔51實(shí)現(xiàn)將燃油箱3內(nèi)的燃油泵入到高壓共軌腔2的目的；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一連桿55和第二連桿56，第一連桿55的一端鉸接在基座上，第一連桿55的另一端為自由端，該自由端上設(shè)有手柄，第二連桿56的一端連接在活塞桿上，第二連桿56的另一端鉸接于第一連桿55的中部，可以通過撥動(dòng)第一連桿55的自由端，使第二連桿56帶動(dòng)活塞桿在缸體內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。

此外，高壓共軌腔2上還設(shè)有用于檢測(cè)高壓共軌腔2內(nèi)壓力的軌壓傳感器7；并可在高壓共軌腔2上設(shè)至限壓閥8，限壓閥8連接在第一回油口23上，以用于將高壓共軌腔2內(nèi)的壓力限制在某一個(gè)壓力值范圍內(nèi)。

由于高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)，在柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，燃油泵首先要對(duì)高壓共軌腔2，而燃油泵一般經(jīng)過2-3秒的時(shí)間才能完成充油并達(dá)到足夠的電控噴油壓力(噴油壓力通常設(shè)定為40MPa)；

在圖3和圖5中，其中縱坐標(biāo)S表示轉(zhuǎn)速，其單位為rpm(Revolutions Per minute,轉(zhuǎn)/分鐘)，橫坐標(biāo)T表示時(shí)間，其單位為s(秒)；在圖4中，其中縱坐標(biāo)P表示壓強(qiáng)，其單位為MPa(兆帕)。

如圖3所示，在正常的電啟動(dòng)操作中，電機(jī)在大約1.2s時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到250rpm，即已滿足柴油機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速要求，如圖4所示，大約需要經(jīng)過2.4s，高壓共軌腔的壓力才能達(dá)到40MPa的電控噴油壓力，因此，在1.2s-2.4s的時(shí)間內(nèi)，電機(jī)需要繼續(xù)輸出扭矩來帶動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)合圖3至圖5所示，大約經(jīng)過2.4s的盤車時(shí)間，電機(jī)帶動(dòng)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和電控噴油壓力同時(shí)滿足啟動(dòng)要求，柴油機(jī)啟動(dòng)成功。

在圖6和圖8中，其中縱坐標(biāo)S表示轉(zhuǎn)速，其單位為rpm(Revolutions Per minute,轉(zhuǎn)/分鐘)，橫坐標(biāo)T表示時(shí)間，其單位為s(秒)；在圖7中，其中縱坐標(biāo)P表示壓強(qiáng)，其單位為MPa(兆帕)。

如圖6所示，高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)在未設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置時(shí)，機(jī)械式彈簧啟動(dòng)過程中，彈簧勢(shì)能使發(fā)動(dòng)機(jī)升速很快，大約在0.26s即可到達(dá)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到250rpm，以滿足柴油機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速要求，但是，機(jī)械蓄能式彈簧啟動(dòng)的釋能時(shí)間過短，大約只能維持0.24s，如圖7所示，在高壓共軌腔的壓力并沒有達(dá)到足夠的電控噴油壓力時(shí)，彈簧儲(chǔ)存的能量即釋放完畢，使電控噴油壓力不能滿足啟動(dòng)要求，如圖8所示，雖然盤車速度達(dá)標(biāo)，但因高壓共軌的軌壓未能建立而發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)不噴油，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)失敗。

在圖9和圖11中，其中縱坐標(biāo)S表示轉(zhuǎn)速，其單位為rpm(Revolutions Per minute,轉(zhuǎn)/分鐘)，橫坐標(biāo)T表示時(shí)間，其單位為s(秒)；在圖10中，其中縱坐標(biāo)P表示壓強(qiáng)，其單位為MPa(兆帕)。

如圖9所示，在彈簧釋能的0.26s-0.5s范圍內(nèi)，其盤車速度均符合250rpm的轉(zhuǎn)速要求，高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)置預(yù)充油/加壓裝置5后，如圖10所示，由于預(yù)充油/加壓裝置5可以事先給高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的高壓共軌腔2預(yù)充油，以增加高壓共軌腔2的壓力，使其達(dá)到足夠的電控噴油壓力后，彈簧釋放的能量在0.26s即可達(dá)到柴油機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速要求，如圖11所示，當(dāng)柴油機(jī)的高壓共軌軌道被預(yù)充油加壓，其壓力≥40MPa，而發(fā)動(dòng)機(jī)的盤車轉(zhuǎn)速同時(shí)≥250rpm，電控噴油壓力也已經(jīng)滿足啟動(dòng)要求，柴油機(jī)啟動(dòng)成功。

綜上所述，本發(fā)明的高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)置了預(yù)充油/加壓裝置，由于預(yù)充油/加壓裝置5設(shè)有第二供油口512，該第二供油口512與高壓共軌腔2連通；在彈簧儲(chǔ)能裝置(未圖示)釋放能量之前，可通過預(yù)充油/加壓裝置5給高壓共軌電噴柴油機(jī)供油啟動(dòng)系統(tǒng)的高壓共軌腔2預(yù)充油，以增加高壓共軌腔2的壓力，由于燃油幾乎不能被壓縮，所以給高壓共軌腔2充油就等于給高壓共軌腔2排氣，排氣后就等于高壓共軌腔2充滿燃油，然后，再稍加壓就能迅速完成整個(gè)充油/加壓過程；當(dāng)高壓共軌腔內(nèi)壓力達(dá)到要求時(shí)，可立即啟動(dòng)彈簧儲(chǔ)能裝置釋放能量，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就能順利啟動(dòng)；從而可以使高壓共軌電噴柴油機(jī)供油系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用機(jī)械式彈簧儲(chǔ)能的方式實(shí)施應(yīng)急啟動(dòng)，以使柴油機(jī)符合國Ⅲ、國Ⅳ甚至更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。