高压共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置结构

技术领域

本发明涉及大功率机车柴油机技术领域，尤其是一种高压共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置结构。

背景技术

大功率柴油机采用的燃油喷射系统，第一代为机械喷油泵+调速器的控制模式，通过调速器改变喷油泵齿条位置来控制喷油量，喷射的高压由油泵凸轮产生；第二代为电控喷油泵+电喷控制器的控制模式，通过控制电控泵电磁阀开启时刻和开启时长，可以灵活控制喷油始点和喷油量，喷射的高压由油泵凸轮产生。

最新的燃油喷射技术是第三代的高压共轨燃油喷射系统，该系统取消了独立安装在柴油机每个气缸附近的喷油泵，燃油喷射的高压由独立的高压共轨泵产生，高压燃油由高压共轨管输送到每个气缸，燃油喷射的控制由电喷控制器驱动安装在气缸内的电控喷油器实现。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，在已有的大功率柴油机上应用最新的燃油喷射技术，本发明提供了一种高压共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置结构，高压共轨燃油喷射系统包括两台高压共轨泵、两根高压共轨管、若干个电控喷油器和电喷控制器，所述的两台高压共轨泵安装于柴油机的自由端，两台高压共轨泵之间由一根S形连接管连通，两台高压共轨泵的驱动轴上安装有一个共轨泵齿轮，共轨泵齿轮与柴油机上的大惰轮啮合，大惰轮受曲轴齿轮驱动；所述的两根高压共轨管布置在柴油机两侧，每个高压共轨管由双壁高压油管和若干个限流模块组成，高压共轨管末端装有调节阀，一个限流模块内安装有两个限流阀，每个限流阀安装有一个高压油管，高压油管与安装在气缸盖内的电控喷油器相连，电控喷油器内安装有电磁阀。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的共轨泵齿轮的齿数、模数与柴油机上的曲轴齿轮的齿数、模数相同。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述的高压共轨泵为V型2缸柱塞泵。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括每个气缸内安装有一个电控喷油器。

本发明的有益效果是，本发明的布置设计可使喷油压力独立于柴油机工作转速，并可灵活调节；喷油系统可实现在柴油机低转速时的高压喷射，从而改善柴油机低速低负荷性能；另还具有实现喷油始点和喷油量的精确控制，满足排放指标等综合性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的立体图结构示意图；

图4是图3中本发明的X向结构示意图；

图5是本发明的各齿轮之间的啮合示意图；

图中1、高压共轨泵，3、S形连接管，4、共轨泵齿轮，5、限流阀，6、高压油管，7、曲轴齿轮，8、电控喷油器，9、电磁阀，10、调节阀，11、高压共轨管，12、大惰轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，一种高压共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置结构，高压共轨燃油喷射系统包括两台高压共轨泵、两根高压共轨管、若干个电控喷油器和电喷控制器，所述的两台高压共轨泵1安装于柴油机的自由端，两台高压共轨泵1之间由一根S形连接管3连通，两台高压共轨泵1的驱动轴上安装有一个共轨泵齿轮4，共轨泵齿轮4与柴油机上的大惰轮12啮合，大惰轮12受曲轴齿轮7驱动，所述的共轨泵齿轮4的齿数、模数与柴油机上的曲轴齿轮7的齿数、模数相同。如图5，柴油机运行时，曲轴齿轮7驱动大惰轮12，再由大惰轮12驱动共轨泵齿4轮带动高压共轨泵旋转，使高压共轨泵的工作转速与柴油机转速相等，最高可达到1100 r/min。所述的高压共轨泵为V型2缸柱塞泵，每个泵的流量可达到18L/min。

如图3、图4所示，两根高压共轨管布置在柴油机两侧，每个高压共轨管由双壁高压油管和若干个限流模块组成，高压共轨管11末端装有调节阀10，一个限流模块内安装有两个限流阀5，每个限流阀5安装有一个高压油管6，由高压共轨泵产生的高压燃油输送到高压共轨管11内，形成稳定的高压源，高压共轨管11内的压力由安装在高压共轨管11末端的调压阀10调节。若干个限流阀5并联在高压共轨管11上，当某个气缸需要喷射燃油时，高压共轨管11内的高压燃油通过限流阀5和限流阀上的高压油管6进入到电控喷油器8内并喷入气缸内燃烧；正常喷油时，限流阀5始终处于开启状态，当某个喷油器失效，这一支路燃油的流量大增，超过限流阀的限值时，限流阀5关闭，切断这一支路的燃油流动，避免发生异常事故。由于高压共轨管的总容积远远大于一个气缸一次喷射的燃油总量，当单个气缸喷射时，共轨管内的燃油压力基本保持稳定，并且，喷射消耗的燃油很快就由高压共轨泵补充，因此，柴油机燃油喷射的压力不再受柴油机的转速影响，在低速运行时，仍可以维持较高的喷射压力，改善燃油雾化的效果，提高柴油机的燃烧性能。

所述的高压油管6与安装在气缸盖内的电控喷油器8相连，电控喷油器8内安装有电磁阀9，每个气缸内安装有一个电控喷油器8，每个气缸均可独立控制。电控喷油器8喷油的开始和关闭是由安装在电控喷油器8内电磁阀进行控制的，由于高压共轨管11内始终有高压燃油，因此，当电磁阀9得电闭合时，电控喷油器8的针阀打开，高压燃油经过喷嘴开始向气缸内喷油，当电磁阀9失电打开时，电控喷油器8的针阀关闭，停止喷油。电喷控制器（ECU）根据柴油机的转速，发火次序，喷油始点，负载喷油量等信号，确定每个缸电磁阀的得电时刻和得电时长的控制信号，从而精确控制每个气缸的正确的喷油时机和喷油量，实现喷油过程的柔性控制。

本发明优选采用的柴油机为V型排列的大功率中速机车柴油机，缸径280mm，转速范围在330r/min～1100r/min，单缸排量在17.5～19.7L，单缸功率在240～300kW。柴油机采用高压共轨燃油喷射系统的布局设计后，共轨压力最高可达到1600 bar。

本发明的布置设计，可使喷油压力独立于柴油机工作转速，并可灵活调节，喷射的高压由共轨泵单独产生，因此，该喷油系统可实现在柴油机低转速时的高压喷射，从而可改善柴油机低速、低负荷性能。该系统还可实现喷油始点的灵活调整和喷油量的精确控制，实现喷油过程的柔性控制，排放指标等综合性能。

应用本共轨燃油喷射系统在大功率柴油机上的布置设计，可以优化柴油机全运行工况的性能，大大降低部分负荷工况和标定工况的燃油消耗率，同时，可以优化喷油速率曲线，在不降低燃油消耗率的情况下有效改善柴油机排放，满足Tier II以上的排放法规要求。