CN103644059B - 一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油*** - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，包括机械喷油器，由分配转子和分配定子组成的分层式燃油分配器，用于对该分配器供、回油的喷油、回油控制阀装置，用于向控制阀装置供油的蓄压器总成，用于向蓄压器总成补油且驱动分配转子旋转的高压供油泵总成，***ECU。分配定子出油孔被分成多层布置，分配转子上有与分层数量相同的径向分配转子出油孔；分配转子进油道也被用作回油道，由油路控制装置进行交互控制。本供油***采用分层式燃油分配器获得了成倍提升的供油与回油可用相位，配合电控的油路控制装置与蓄压器总成实现用传统机械喷油器为多缸机供油的压力—时间控制功能，从而提高排放，降低***成本同时拓宽了分配泵应用范围。

Description

一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***

技术领域

本发明涉及一种内燃机用的蓄压式电控分配高压燃油***，尤其是涉及一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***。

背景技术

节能与减排是当今内燃机技术发展的两大推动力。世界上发达国家从上世纪九十年代初开始对内燃机实施严格的排放法规，而且随着时间的推移法规越来越苛刻。这其中燃油***是汽车达到更高排放标准的核心技术所在，燃油***的主流发展趋势是向着高压喷射、多次喷射、电控喷射方向发展，因此世界各大发动机燃油喷射供应商都投入大量的科研人员对高压燃油***进行研究。目前发动机燃油***从机械泵普遍升级到电子控制的电控泵，电控燃油喷射***到目前大体经历三代发展历程：第一代位置控制式，通过对高压供油泵总成油量拉杆的控制实现喷油量的控制，如电调泵；第二代时间控制式，通过电磁阀控制喷油时间实现对油量的精确控制，如电控VE泵，电控单体泵；第三代压力—时间控制式，通过对喷射压力时间的控制实现更高排放，如电控高压共轨燃油***。

在市场上被大批量的使用多年的各类机械泵，由于其供油量与转速有关，在低速时喷射压力无法提高，控制响应方面等均受驱动的凸轮型线影响且无法无限制的提高，因此机械泵无法满足越来越严格的排放法规要求，目前在欧Ⅲ和国4排放标准实施后已经基本被市场所淘汰。

现有的电控高压共轨燃油***，将泵油过程和喷油过程分离开，喷射压力不受转速、负荷影响，可以自由控制，采用电磁阀或压电晶体执行器的喷油器进行喷油时间与喷油量柔性控制，并可以在一个工作循环内实现多次喷油。从这个角度来说，电控高压共轨燃油***是满足高排放标准的优先选择。但是，电控高压共轨燃油***结构复杂，尤其是电控喷油器，另外加工难度大，特别是制造工艺要求非常高，其使用条件市场维护都极其困难。

这其中电控VE泵以其仅需要一个燃油分配器即可向多缸机供油，并以其成本低，体积小，供油均匀这些显著特点在当今得到广泛的使用。

从DE--C-2449332中公知这样一种高压供油泵总成，它具有一个燃油分配器，分配活塞在壳体中作往复运动的同时进行旋转运动。其中分配活塞出口用做分配孔，通过这个分配孔，高压燃油按发动机着火顺序间歇性的向高压管组件供应高压燃油。通过对机械式VE分配泵的升级改造，形成了多代的电控VE分配泵，其中VP37和VP44两种时间控制式电控分配泵以其可以实现140MPa压力喷射达欧Ⅲ排放标准成为典型代表。

申请公布号CN101936244A名称为“新型内燃机高压燃油***”中，提出了一个采用进油计量阀进油的高压供油泵向蓄压器供油，蓄压器中的高压油经过一个电磁阀控制装置向分配器供油，实现配机目的。由于在此发明中仅采用一个电磁阀控制装置无法对回油进行卸压，将影响其配机排放性能指标，此发明中未能公布详细的用于油路控制的执行器结构。

美国专利US5431142具有燃油分配器和蓄压器，达到对喷油压力和时间的控制，可以满足柴油机较高排放标准要求。其构造是：经高压泵加压的燃油进入蓄压器，然后经过第一电磁阀控制将高压燃油送往分本器，并经分配器分配到达相应缸的喷油器进行喷油，再经过第二电磁阀的控制使得喷油停止，与此相似更加复杂功能设计的专利还有CN1055745C。

与此相似功能的申请公布号CN102619665A名称为“电控蓄压分配式共轨装置”中，提出了通过高压直列泵向蓄压器供应高压油，蓄压器高压油通过一个电磁控制阀向分配器供油，再使用另一个电磁阀用于回油卸压切断供油，最终实现为多缸机供油的目的。此发明中分配器出油孔均布在一个圆周截面上，出于供油持续期与密封的平衡，其无法匹配更多缸的发动机，此发明中也未能公布详细的用于油路控制的两个执行器结构，也未公布两个电磁阀装置与分配器的相互配合构造和相位关系。

上述的这些电控分配泵***其核心都是具有一个燃油分配器，分配器出油孔均布在单一的圆周截面上，因为受有限的圆周周长与喷油需要具有一定的持续时间，这就造成了在圆周上难以布置出多个出油孔，因此这种分配泵非常难以匹配应用在6缸以上的发动机上。

针对配机应用范围，在公开号CN1786457A名称为“预置高压分配式燃油喷射泵”发明中，其利用在分配转子轴上加工预喷孔和多次喷孔，通过调整斜槽与喷孔开启截面面积来粗调油量，其无法实现在变工况下的油量精确控制，特别是压力无法柔性控制，未采用蓄压器结构和电子控制技术无法实现高排放要求。

采用机械式分配装置的供油***，存在由于受端面凸轮升程限制影响喷射压力和周向相位无法布置太多出油孔影响配机范围的工况；采用升级后的电控式分配装置的供油***，虽然其出油压力提高但仍然存在单层布置出油孔数量受限的制约；采用电控高压共轨***，则需要多套高精度价格高昂的电控喷油器来提升性能与排放。

发明内容

本发明的目的在于随着排放法规要求的提高，供油***要求在喷油定时定量方面要有更精确的柔性可调控制功能，即燃油的压力—时间控制。因此在基于分层后分配器相邻孔之间所能获得的相对较大的相位基础上设计了回油功能，通过引入配套的三通型式电控的油路控制装置，一个电磁阀用于喷油的定时控制，一个电磁阀用于回油开启时刻控制，两个电磁阀的交互配合控制形成对喷油量的定量控制和喷油规律改变。

本发明的另一个目的在于为分层式燃油分配器提供一个持续的与转速无关的高压燃油压力源，用于提高***的平均供油有效压力，从而有利于排放控制要求，因而本发明中引入了一个独立的蓄压器总成。

正是基于上述这些目的，本发明通过分层式燃油分配器，油路控制装置，蓄压器总成和高压供油泵总成，形成一个采用分层式燃油分配器的蓄压式电控分配泵供油***，其降低成本的基础上拓宽了分配泵的应用范围，同时实现***喷油量的压力—时间方式控制，改善配机排放性能。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：其包括由分配定子和分配转子组成的分层式燃油分配器、壳体、喷油控制阀装置、回油控制阀装置、蓄压器总成、高压供油泵总成、输油泵、***ECU；

一种分层式燃油分配器，包括分配转子、分配定子和壳体，其特征在于：所述分配定子出油孔被分成多层布置，分配转子上有与分配定子分层数量相同的径向分配转子出油孔，分配转子进油道也被用作回油道，所述分配定子出油孔数量与发动机气缸数量相同，分层数量与发动机气缸数量相匹配，气缸数量是分层数量的整数倍。

所述喷油控制阀装置和回油控制阀装置集成安装在壳体上并控制分配转子进油道燃油流通，即分配定子和分配转子形成的分层式燃油分配器与喷油控制阀装置、回油控制阀装置间形成的是一种三通油路关系。

采用独立结构的蓄压器总成用以聚积并暂时存储燃油并由其上安装的压力传感器监控形成一个在预设压力下的稳定的压力源，此压力源由高压油管从蓄压器总成直接连接至壳体上并输送给喷油控制阀装置和回油控制阀装置。

高压供油泵总成包括泵体、凸轮轴、进油计量阀、柱塞。所述安装在凸轮轴上且由凸轮轴驱动的输油泵输送低压油由安装在泵体上经***ECU控制开度的进油计量阀计量控制后，被凸轮轴驱动柱塞运动压缩形成高压燃油补偿至蓄压器总成中。所述高压供油泵总成还包括判缸传感器。分配定子由凸轮轴驱动作旋转运动，分配转子上的各分层上出油孔与分配定子上的对应各分层上出油孔间成间歇性工作状态，由判缸传感器判断发动机第1缸后按发动机的着火顺序将燃油依次送入喷油器；当分配转子出油量达目标油量后，由***ECU控制回油控制阀装置断电打开回油路，将分配器特别是喷油器与分配器连接的高压油管油路中的残余燃油回流到油箱进行卸压。

其进一步特征在于：所述喷油控制阀装置包括喷油阀座、喷油阀芯、喷油阀弹簧、密封钢球和控制电磁阀；喷油阀座安装在壳体中，喷油阀芯被喷油阀弹簧压紧在喷油阀座上处于密封关闭状态；燃油进油管路分成两路，一路为喷油控制阀控制油道与位于喷油阀芯上部喷油控制阀控制容腔A相通，另一路为喷油控制阀进油道与喷油阀芯下部相通。

本发明的有益效果是：

1、本供油***采用蓄压器总成与机械喷油器的结合，实现了无需使用准入门槛高与价格高昂的电控喷油器即有高压燃油的压力—时间控制功能。

2、采用分层式燃油分配器可以获得成倍提升的可用供油持续期相位，有利于本供油***拓宽其配机功率与应用范围。

3、基于分层后获得的相邻出油孔之间更大相位，在供油持续期后设计了回油卸压相位并为回油卸压提供足够的相位需求，有利于本供油***的卸压，达到停油干脆效果。

4、基于回油卸压具有足够的相位，***残余压力的稳定性也得到了提高，这对提升各缸均匀性及要求各缸相一致的初始状态提供有效支撑。

5、基于分层式分配器上的供油与回油均设计在同一个出油腔上，有利于引入喷油控制阀装置与回油控制阀装置形成三通设计结构，使得本发明的供油与回油通道共用一套油路管路，即仅使用此一套装置可以为多缸机配机提供有效供油保障，特别是在多缸机型上的使用，将显著降低本供油***的成本，提升其市场竞争力。

6、基于引入的喷油控制阀装置与回油控制阀装置采用电控设计，相互独立工作，在喷油定时、喷油定量方面提供了有利保障。与此同时，可为***提供跛脚行驶等功能，提升***应用成熟度。

7、基于分层式燃油分配器供油与回油采用同一油路的三通设计结构，结合高响应性油路控制装置，可以实现燃油***理想的一些工作状态：如喷油初期通过将回油路打开，可以实现喷油速率的改变；又如两个电磁阀的协调配合，为多次喷射尤其是后喷提供可能，这些都将显著提升本供油***的配机排放指标。

8、供油结束后将分配器与喷油器间的残余高压燃油进行回油，因此，本供油***无需安装与缸数数同相同的出油阀偶件及等压阀，***无需要顾虑这两个阀的可靠性之忧虑并可显著降低成本。

附图说明

图1是本发明***原理示意图。

图2a是6缸机用未分层公知分配器径向截面图。

图2b是6缸机用未分层公知分配器轴向截面图。

图3a、图3b是6缸机用分层式分配器同向出油均布型式两个不同分层径向截面图。

图3c是6缸机用分层式分配器同向出油型式轴向截面图。

图4是喷油控制阀装置与分配器截面图。

图5是回油控制阀装置与分配器截面图。

图6是喷油控制阀装置冷却油路截面图。

图7是直列式高压供油泵总成立体图。

图8a是分配器、凸轮轴、输油泵连接图。

图8b是连接块截面图。

图9是本发明一个实施例整体立体图。

图10是电控相位关系图。

图11a是分配转子相位分解图。

图11b是分配器未工作状态剖视图。

图11c是分配器供油状态剖视图。

图11d是分配器回油状态剖视图。

图中：

1、分配定子；

11、分配定子第1缸出油孔，12、分配定子第2缸出油孔，13、分配定子第3缸出油孔，14、分配定子第4缸出油孔，15、分配定子第5缸出油孔，16、分配定子第6缸出油孔，17A、分配定子第1层出油腔，17B、分配定子第2层出油腔，18、分配定子内圆周环形油槽。

2、分配转子；

21、分配转子出油腔，21A、分配转子第1层出油腔，21B、分配转子第2层出油腔，22、分配转子出油孔，22A、分配转子第1层出油孔，22B、分配转子第2层出油孔，23、分配转子进油道，24、分配转子连通腔，24A、分配转子第1层连通腔，24B、分配转子第2层连通腔，25、分配转子平衡孔，26、分配转子平衡腔，27、分配转子外圆周环形油槽，28、分配转子回油孔，29、分配转子回油道。

3、壳体；

31、喷油控制阀控制油道，32、喷油控制阀进油道，33、喷油控制阀出油道，34、回油控制阀进油道，35、回油控制阀出油道，36、冷却进油道，37、冷却出油道。

4、喷油控制阀装置；

41、喷油阀座，42、喷油阀芯，43、喷油阀弹簧，44、密封钢球，45、喷油控制阀电磁阀。

5、回油控制阀装置；

51、回油阀芯，52、回油阀座，53、回油阀弹簧。

6、输油泵；

61、输油泵衬套，62、输油泵外转子，63、输油泵内转子。

7、蓄压器总成；

71、压力传感器。

8、高压供油泵总成；

81、泵体，82、凸轮轴，83、判缸传感器，84、进油计量阀，85、高压出油口，86、溢流口，87、进油口，811、泵体自由端安装面，821、凸轮轴驱动端，822、凸轮轴自由端。

9、连接块；

A、喷油控制阀控制容腔，B、喷油控制阀储油腔，C、分配器环形腔，D、回油控制阀储油腔，E、回油稳压容腔，F、输油泵出油侧储油腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明公布了一种采用分层式燃油分配器的供油***，包括机械喷油器、由分配转子和分配定子组成的用于向机械喷油器供油的分层式燃油分配器、用于对分层式燃油分配器供油与回油的喷油控制阀装置与回油控制阀装置、用于向控制阀装置供油的蓄压器总成、用于向蓄压器总成补油且驱动分配转子旋转的高压供油泵总成、***ECU。所述分配转子在分配定子中旋转，间歇性分配供油的分配定子出油孔被分成多层布置，分配转子上有与分层数量相同的径向分配转子出油孔；分配转子进油道也被用作回油道，供油与回油可以是先后进行，在特定工况下也可以是同时进行，这由与分层式分配器连通的油路控制装置进行交互控制。

因此，本发明的核心是分层式燃油分配器，以分层式燃油分配器的新功能为基础引入油路控制装置，及***辅助装置所形成的一种使用机械喷油器即可实现燃油的压力—时间控制功能的蓄压式电控分配泵燃油供油***。

首先介绍本供油***的工作原理，参见图1。本供油***主要由分配定子1、分配转子2、壳体3、喷油控制阀装置4、回油控制阀装置5、输油泵6、蓄压器总成7、高压供油泵总成8、***ECU组成。安装在凸轮轴82上且由凸轮轴82驱动的输油泵6送来的低压油由安装在泵体81上经***ECU控制开度的进油计量阀84计量控制后，被凸轮轴82驱动柱塞运动压缩形成高压燃油补偿至蓄压器总成7中；独立结构的蓄压器总成7用以聚积并暂时存储燃油并由其上安装的压力传感器71监控形成一个在预设压力下的稳定的压力源，此压力源由高压油管从蓄压器总成7直接连接至壳体3上输送给喷油控制阀装置4；分配定子1固定安装在壳体3中，分配转子2套装在分配定子1中并由凸轮轴82驱动作旋转运动，分配转子2上的各分层出油孔与分配定子1上的各分层出油孔间成间歇性工作状态，由判缸传感器83判断发动机第1缸后按发动机的着火顺序将燃油依次送入机械喷油器（未示）；与分配转子2和分配定子1连通的并集成安装在壳体3上的喷油控制阀装置4和回油控制阀装置5，与设计在分配转子2旋转中心的也被用作回油道的进油道之间，形成的是一种三通油路关系，即当分配转子2旋转至某一个相位将分配转子2出油腔与分配定子1出油孔连通需要供油给机械喷油器时，喷油控制阀装置4由***ECU控制通电，从而打开进油路，燃油由蓄压器总成7流至分配器之中，当分配转子2出油量达到***目标油量要求时，喷油控制阀装置4由***ECU控制断电，将蓄压器总成7至分配器之间的进油路关闭，同时由***ECU控制回油控制阀装置5打开回油路，将分配器特别是喷油器与分配器连接的高压油路中的残余燃油回流出去进行卸压，以利于喷油器的迅速断油，达到停油干脆的效果，以利于发动机排放，因此，本***无需安装出油阀偶件和等压阀，另回油管路中安装有压力调节组件（未示），用于协调回油量的多少与停油效果之间达成某种满意平衡。

从上述工作原理中可以看出在本供油***要求回油时，分配转子2出油腔与分配定子1出油孔仍然处于连通状态，即喷油与回油的相位是相连的（便于电控），而这需要较大的相位才能得以保证喷油与回油过程的顺利开展。显然，在单个圆周截面上如果均布有i个分配定子出油孔的话，则相邻的两个出油孔间的相位为360/i，在这样大的相位下要包含供油持续相位角度T，必须的相邻两出油孔间有效密封圆周长度占用的相位L。因此，一个圆周截面上各相邻出油孔之间所能提供的最大供油持续相位T与同时必须提供的有效密封圆周长度占用的相位L之间存在矛盾，虽增大分配转子外径能同时获得T与L提升，但和要求低的分配转子外径切向线速度之间又存在矛盾。根据匹配发动机的工况并考虑有效安装空间，一般情况下出油孔数量i为不超过4个适宜，这限制了应用范围。因此本发明中提出的采用分层式燃油分配器为此提供了解决方案，将原来均布于分配定子一个圆周截面上的出油孔进行分层布置设计，并同步设计与之相匹配的分层的分配转子，通过这样的分层设计，单个圆周截面上的出油孔数量将成倍减小，而这则意味着所能获得的供油持续相位T与必须的相邻两出油孔间有效密封圆周长度占用的相位L将成倍增加。

先介绍现有公知分配器工作原理，再介绍本发明所采用的分层式燃油分配器的具体细节，对比中体现分层式燃油分配器自身之优势与为本供油***所带来的新特性。

图2a和图2b显示的是6缸发动机用未采用分层原理的现有公知分配器截面图。可以看出，图中显示的是当分配转子2上的分配转子进油道23中燃油经分配转子出油孔22至分配转子出油腔21后流入分配定子1上的分配定子第1缸出油孔11最后供油给与发动机第1缸相应的供油管路（未示）。当分配转子2在分配定子1中作逆时针方向旋转时（本发明中均以逆时针方向旋转作介绍，下同），分配转子出油腔21将依次与分配定子第1缸出油孔11、分配定子第5缸出油孔15、分配定子第3缸出油孔13、分配定子第6缸出油孔16、分配定子第4缸出油孔14、分配定子第2缸出油孔12相连通，即可实现按发动机1-5-3-6-4-2着火顺序间歇性供油。分配转子出油腔21与分配定子1上的各出油孔接触的持续相位即为最大供油持续期。图中显示为发动机第1缸供油时，其他5缸为非工作缸，通过分配转子连通腔24将它们连通，进行压力平衡，实现一个相同的初始供油状态。当分配转子出油腔21旋转至分配定子第1缸出油孔11不接触时，供油管路中的残余高压燃油无法回流，仅当分配转子连通腔24继续旋转至与分配定子第1缸出油孔11接触时才能进行卸压平衡。相邻出油孔间的相位为360°/i=360°/6=60°。

图3a、图3b与图3c显示的是6缸发动机用采用分层原理的分配器径向和轴向截面图。分配定子1上的出油孔被分成N=2层布置，每层均布3个出油孔，在第1层上即在A-A剖切面上均布分配定子出油孔11、13、14，在第2层上即在B-B剖切面上均布分配定子出油孔15、16、12。分配转子2上设计有与分配定子1分层数量相同的径向出油孔，在第1层上设计有分配转子第1层出油孔22A、分配转子第1层出油腔21A、分配转子第1层连通腔24A，在第2层上设计有分配转子第2层出油孔22B、分配转子第2层出油腔21B、分配转子第2层连通腔24B，分配转子2上的两个径向出油孔22A和22B共用一个进油道，即分配转子进油道23。

工作原理为：当分配转子2在分配定子1中旋转时，分配转子第1层出油腔21A首先与分配定子第1缸出油孔11连通进行供油给相应的供油管路，此时在所有分层上仅有此一处实现连通供油。当分配转子2旋转60°后，分配转子第2层出油腔21B与分配定子第5缸出油孔15连通实现供油，此时在所有分层上同样仅有此一处实现连通供油。同理，接下来将连通供油的是：21A与13、21B与16、21A与14、21B与12，这样分层式燃油分配器实现了按发动机1-5-3-6-4-2着火顺序间歇性供油。分配转子第1层连通腔24A与分配转子第2层连通腔24B用于将非工作缸间的燃油进行连通，进行压力平衡，实现一个相同的初始供油状态。可以算出在任一分层上的相邻出油孔间相位均为360°/（i/N）=360°/（6/2）=120°。

从上述可知，通过本发明的分层设计，分配定子相邻出油孔间的相位比原来未分层获得了成倍提升，即分层分配器所能提供的有效利用相位是未分层分配器的N倍。

本发明基于上述的分层式燃油分配器原理所能提供的供油持续相位T成倍增加的情况下，将此相位中一部分用于供油，另一部分则用于直接回油卸压以期获得良好的配机性能。因此，通过引入两个油路控制阀装置，即图1中的喷油控制阀装置4和回油控制阀装置5对***的供油与回油进行独立电子控制，本发明通过采用电子控制的先导阀型式的油路控制阀装置进行交互控制，从而实现本供油***对喷油量的定时、定量精确控制要求，以期获得良好的配机性能与排放性能。

喷油控制阀装置4、回油控制阀装置5集成安装在壳体3中相应的安装孔中，与分配器之间形成一种三通供油关系。下面介绍这三者之间的工作详情。

图4显示的是喷油控制阀装置与分配器的截面图。喷油控制阀装置4中喷油阀座41安装在壳体3中，喷油阀芯42被喷油阀弹簧43压紧在喷油阀座41上处于密封关闭状态。当来自图1中蓄压器总成7的高压燃油进入壳体3后，燃油在图4中分成两路，一路燃油经喷油控制阀控制油道31流入喷油控制阀控制容腔A中，另一路燃油经喷油控制阀进油道32流至喷油阀芯42下部。当喷油控制阀电磁阀45未通电时，喷油控制阀控制容腔A中燃油压力与喷油阀芯42下部燃油压力相同，由于喷油控制阀控制容腔A燃油产生向下的液压力与喷油阀弹簧43预压缩产生向下的弹簧力的合力大于喷油阀芯42下部燃油产生向上的液压力，喷油阀芯42压紧在喷油阀座41上。当喷油控制阀电磁阀45通电时，密封钢球44向上抬起，喷油控制阀控制容腔A中燃油压力会迅速下降，导致喷油控制阀控制容腔A中燃油产生向下的液压力与喷油阀弹簧43预压缩产生向下的弹簧力的合力小于喷油阀芯42下部燃油产生向上的液压力，喷油阀芯42会迅速向上运动，打开油路，高压燃油进入喷油控制阀储油腔B中，再经喷油控制阀出油道33输送给分配器。

喷油控制阀装置4中的喷油控制阀电磁阀45中采用的执行装置，与高压共轨供油***中的电控喷油器中的孔板结构类似，此为公知结构，本发明利用此孔板，与传统高压直列泵中的出油阀偶件结构相组合，形成具有液力放大效果的高响应的上下联动式油路控制装置，具有控制精度高，响应快等特点，可实现当分配器需要燃油时的迅速触发。

图5显示的是回油控制阀装置与分配器的截面图。回油控制阀装置5中回油阀座52安装在壳体3中，回油阀芯51因回油阀弹簧53的作用与回油阀座52处于密封关闭状态。喷油控制阀出油道33中燃油一方面经分配器环形腔C将燃油供应给分配转子进油道外，喷油控制阀出油道33中燃油也会经分配器环形腔C、回油控制阀进油道34流至回油控制阀储油腔D中（三通油路关系）。回油控制阀装置5协调喷油控制阀装置4工作，其联合工作形成的工作状态如下：

初始状态：图4喷油控制阀装置4和图5回油控制阀装置5均断电。此时喷油阀芯42关闭，蓄压器中高压燃油无法进入分配器之中，而回油阀芯51因回油阀弹簧53的作用力向下偏压与回油阀座52形成燃油通路，这样分配器特别是高压油路中的燃油均会经此油路流至回油稳压腔E中，如果回油稳压腔E中燃油压力过高，大于回油压力组件（图5虚线处示意）设定的开启压力时，回油压力组件将会打开对回油稳压腔E中燃油进行卸压，直至压力降低至设定的开启压力为止。

供油状态：图4喷油控制阀装置4通电，图5回油控制阀装置5通电。这样图1蓄压器总成7中高压燃油经喷油控制阀进油道32、喷油控制阀储油腔B、喷油控制阀出油道33流至分配器中，虽然分配器、喷油控制阀装置4、回油控制阀装置5为三通关系，

但此时回油控制阀装置5通电，回油阀芯51因电磁力原因克服回油阀弹簧53作用而向上运动，处于关闭状态，即回油控制阀储油腔D中燃油无法流至回油稳压腔E中，这样经喷油控制阀出油道33的燃油将全部输送给分配器使用进行分配供油。

回油状态：与初始状态一致，即喷油控制阀装置4与回油控制阀装置5均断电。回油阀芯51在回油阀弹簧53作用下打开回油通路，因为此时分配转子出油腔仍然与分配定子出油孔连通，因此可对分配器特别是高压油管等***中残余燃油进行回油卸压，实现喷油器停油干脆目的。

密封状态：当分配转子出油腔与分配定子出油孔不连通时，处于密封状态。此时分配器无法向喷油器供应燃油。

形成的喷射类型如下：

主喷射：回油控制阀装置5通电时间先于喷油控制阀装置4通电，确保回油阀芯51处于关闭状态，这样高压燃油将全部供应给分配器；当回油控制阀装置5通电时间比喷油控制阀装置4通电时间略晚时，这样高压燃油除了经分配器分配外，还有部分燃油进行回油，这样可以改变喷油器的初期喷油规律；当回油控制阀装置5断电时间比喷油控制阀装置4断电时间略早时，这样即可早回油，则可以改变喷油器的末期喷油规律。

后喷射：当喷油控制阀装置4断电后，分配器与高压油管中仍残留有高压燃油，将回油控制阀装置5断电后进行回油卸压时，再次将回油控制阀装置5通电，如果使得此时残余燃油压力高于喷油器开启压力，则可实现喷油器再次开启，即后喷射。

安全喷射：当***处于上述的密封状态时，此时分配器无法分配燃油。这时将喷油控制阀装置4与回油控制阀5均通电，蓄压器总成7中的高压燃油将会经喷油控制阀进油道32、喷油控制阀储油腔B、喷油控制阀出油道33、分配器环形腔C、回油控制阀进油道34、回油控制阀储油腔D、回油稳压容腔E、回油控制阀出油道35直接流回燃油箱之中，实现蓄压器总成7中压力过高的安全防护。

跛行喷射：当蓄压器总成7中燃油压力因故障持续升高需要降低时，除可在回油状态回油外，可利用主喷射中较早对回油控制阀5断电进行多回油，也可利用安全喷射进行多回油，实现跛脚回家行驶功能。

从上述本发明的各个工作状态和喷射类型中可以看出，其实现机理在于分层式燃油分配器分层后获得的足够多的相邻两缸间相位，以及基于此引入两个相互独立电子控制的油路控制装置形成三通油路关系的交互控制，从而形成了本供油***的供油特色。

图6显示的是喷油控制阀装置4的冷却截面图。分配转子2在分配定子1中旋转运动时，分配转子进油道23开口在自由端，此端侧燃油、分配定子1和分配转子2配合间隙的渗漏燃油将被引向低压腔即输油泵出油侧储油腔F中，输油泵出油侧储油腔F中燃油以次于向高压供油泵总成供油顺序，经冷却进油道36、冷却出油道37实现对喷油控制阀装置4形成一个∩形油路冷却尤其是喷油控制阀电磁阀45的强制冷却，因此起到分流输油泵加压后的燃油，相当于采用计量阀进油的共轨***中的阶跃回油阀装置。另外，图中冷却出油道37冷却油路还可以起到收集喷油控制阀装置4渗漏燃油的作用。

图7显示的是图1中高压供油泵总成8立体图。本发明中优先采用一个两缸直列泵型式的高压供油泵总成，从输油泵出油孔来的燃油经进油口87进入，一部分燃油经过进油计量阀84后由凸轮轴82驱动形成高压燃油，高压燃油经高压油出口85补偿至图1中的蓄压器总成7中，多余部分燃油经溢流口86流回油箱之中。在泵体81正面安装有判断传感器83用于***ECU判断第1缸。图中凸轮轴驱动端821在右侧，凸轮轴自由端822在左侧，其用于驱动分配转子2与其同轴同转速旋转。壳体3固定面与泵体自由端安装面811进行安装固定。壳体3、分配器、输油泵6、泵体81组成相应的输油泵密封容腔，而输油泵6则集成在凸轮轴自由端822处，如图8a所示。

图8a显示的是凸轮轴82、输油泵6、分配器的安装连接。图1中输油泵6是内啮合齿轮结构，由输油泵衬套61、输油泵外转子62、输油泵内转子63组成，输油泵内转子63集成安装在图8a的凸轮轴82上。在分配定子1中作旋转运动的分配转子2，通过一个如图8b所示的“十字槽”连接块9驱动，再由凸轮轴82驱动连接块9旋转。因此，分配转子2、连接块9、输油泵内转子63随凸轮轴82作同速比同轴旋转，故而分配器分配燃油相位与凸轮轴82同步，其与曲轴相位速比和凸轮轴与发动机曲轴速比相同。分配转子2与分配定子1间渗漏燃油将流向连接块9处，输油泵6、分配器、壳体3间形成一个低压腔，流入图6所示的输油泵出油侧壳油腔F中，用以强制冷却喷油控制阀装置4。

图9显示的是本发明的一个匹配6缸发动机的整体立体图实施例。设置有6个燃油输出接头，对应图3a与图3b中两层6个分配定子出油孔。向6个发动机机械喷油器供油工作，此为公知常识，略。

本供油***中还包含有一个蓄压器总成7，其用于聚积从图7所示高压油出口85补偿来的高压燃油，形成一个稳定的压力源，再由一根高压油管连接至壳体3，向经图4所示的喷油控制阀装置4控制后供油给分配器，从而可以提高***的平均有效供油压力。本发明中蓄压器总成7采用独立型式，可以优先固定在发动机上。蓄压器总成7为公知常识，不再详述。

本发明的供油***为电子控制式供油***，下面结合图1、图3a、图3b、图4、图5、图8a、图10、图11a、图11b、图11c、图11d详细介绍***ECU协调执行元件与分配器的具体工作原理。

图10显示的是本发明电控相位关系图。图1中判缸传感器83采集凸轮轴82上的多齿信号①，当采集到此多齿信号后，***ECU即可判定哪个缸为发动机第1缸，此信号与发动曲轴信号结合使用，此为电控供油***公知常识，不再详述。另外本发明中***ECU还控制喷油控制阀信号、回油控制阀信号、进油计量阀信号。

图11a是分配转子相位分解图。如上文所述的有关采用分层式燃油分配器后，相邻两缸之间的可利用相位成倍增加，此图详细显示了相位分解利用情形。其中T0为供油提前角，T1为最大供油持续期，T2为可用回油持续期，其中T1结束时刻正常情形下即为T2开始时刻（与图2a、图2b原理完全不同）。

图11b、图11c、图11d是分配器三种工作状态剖视图。其中图11b为未工作状态，图11c为供油状态，图11d为回油状态。

因为分配器是由凸轮轴驱动，如图8a所示，因此要求分配转子2和凸轮轴上的多齿信号①之间的相位有严格的机械保证，确保当***ECU判定为第1缸供油时，图3b中分配转子出油腔21A必须与分配定子第1缸出油孔11相连通。

如图11b中所示，此时处于未工作状态，即图3a和图3b中任一分层上分配转子出油腔均与任一分层上分配定子出油孔不连通，分配器无法分配燃油。当分配转子转动到达如图11c位置，分配转子出油腔与分配定子出油孔连通，如果图4喷油控制阀装置4与图5回油控制阀装置5均通电，即图10中喷油控制阀信号②和回油控制阀信号④触发时，高压燃油即可经分配器分配供油。在上止点之前触发的最大可用相位可以通过图8a中分配转子2和凸轮轴82安装的机械相位在设计时保证，图11a中的供油提前角T0，即图10信号②最早触发时点在上止点前T0时才有用（更早触发分配器处于密封状态）。当图4喷油控制阀装置4断电时，喷油控制阀信号③触发，在信号②与信号③之间的时段即为供油持续时间，落于图11a中的T1区间，信号③触发的同时，一般图5回油控制阀装置5断电，回油控制阀信号⑤触发，回油油路打开回油卸压，信号⑤至分配转子出油腔与分配定子出油孔脱开为可用回油持续时间，如图11a中的可用回油持续期T2，且T2越大对回油卸压越有利，并对非工作缸间相互一致的状态有利。

图10中进油计量阀信号显示的为***ECU以PWM波控制进油计量阀工作。当喷油控制阀信号②触发后，由于图1中蓄压器总成7中高压燃油流出一部分，其压力降低，***ECU将控制进油计量阀84的开度，输送适量的燃油给高压供油泵总成8进行加压后补偿至蓄压器总成7中，其上安装的压力传感器71将信号输送给ECU起到辅助压力控制，这些为公知常识，不再详述其原理。

在进行供油***的配机性能或排放目标考虑等情况时，如上文提及的主喷射中的改变喷油规律，这就要求图10中的信号②和④或③与⑤之间可以不同步触发来实现。在某些特殊工况时，如上文提及的安全喷射，则需要在图11b未工作状态下进行信号②和⑤触发以便回油降低蓄压器压力。

Claims (7)

1.一种采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：其包括机械喷油器、由分配定子（1）和分配转子（2）组成的分层式燃油分配器、壳体（3）、喷油控制阀装置（4）、回油控制阀装置（5）、蓄压器总成（7）、高压供油泵总成（8）、输油泵（6）、***ECU；所述分配转子（2）安装在所述分配定子（1）内形成的分层式燃油分配器安装在所述壳体（3）内；所述分配定子（1）上的出油孔对应于每个气缸，所述出油孔的中心线位于与分配转子（2）中心线垂直的多个不同平面上；所述输油泵（6）与分配转子（2）由安装在所述高压供油泵总成（8）内的凸轮轴（82）驱动而同步转动，输油泵（6）将燃油由安装在高压供油泵总成（8）上的进油计量阀（84）计量后由高压供油泵总成（8）加压并输出至蓄压器总成（7），再经喷油控制阀装置（4）和回油控制阀装置（5）交互控制为分层式燃油分配器供油和回油，该分层式燃油分配器向机械喷油器供油，所述***ECU用于控制喷油控制阀装置（4）、回油控制阀装置（5）和进油计量阀（84）工作。

2.根据权利要求1所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述分层式燃油分配器由分配定子（1）和分配转子（2）组成，分配定子（1）出油孔被分成多层布置，分配转子（2）上有与分配定子分层数量相同的径向分配转子出油孔，分配转子（2）进油道也被用作回油道。

3.根据权利要求1或2所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述喷油控制阀装置（4）和回油控制阀装置（5）集成安装在壳体（3）上并控制分配转子（2）进油道燃油流通，即分层式燃油分配器与喷油控制阀装置（4）、回油控制阀装置（5）间形成的是一种三通油路关系。

4.根据权利要求1或2所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述蓄压器总成（7）采用独立结构，其上安装有压力传感器（71），用以聚积并暂时存储燃油并由压力传感器监控形成一个在预设压力下的稳定的压力源，此压力源由高压油管从蓄压器总成（7）直接连接至壳体（3）上并输送给喷油控制阀装置（4）和回油控制阀装置（5）。

5.根据权利要求1或2所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述高压供油泵总成（8）包括泵体（81）、凸轮轴（82）、进油计量阀（84）、柱塞；安装在凸轮轴（82）上且由凸轮轴（82）驱动的输油泵（6）输送低压油由安装在泵体（81）上经***ECU控制开度的进油计量阀（84）计量控制后，被凸轮轴（82）驱动柱塞运动压缩形成高压燃油补偿至蓄压器总成（7）中。

6.根据权利要求5所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述高压供油泵总成（8）还包括判缸传感器（83）；分配定子（1）由凸轮轴（82）驱动作旋转运动，分配转子（2）上的各分层上出油孔与分配定子（1）上的对应各分层上出油孔间成间歇性工作状态，由判缸传感器（83）判断发动机第1缸后按发动机的着火顺序将燃油依次送入喷油器；当分配转子（2）出油量达目标油量后，由***ECU控制回油控制阀装置（5）断电打开回油路，将分配器中的残余燃油，和喷油器与分配器连接的高压油管油路中的残余燃油回流到油箱进行卸压。

7.根据权利要求1或2所述的采用分层式燃油分配器的蓄压式供油***，其特征在于：所述喷油控制阀装置包括喷油阀座（41）、喷油阀芯（42）、喷油阀弹簧（43）、密封钢球（44）和控制电磁阀（45）；喷油阀座（41）安装在壳体中，喷油阀芯（42）被喷油阀弹簧（43）压紧在喷油阀座（41）上处于密封关闭状态；燃油进油管路分成两路，一路为喷油控制阀控制油道与位于喷油阀芯（42）上部喷油控制阀控制容腔（A）相通，另一路为喷油控制阀进油道与喷油阀芯（42）下部相通。