专利名称：一种储能式高压电子燃油泵、供油装置及其应用方法
技术领域：
本发明属于发动机技术领域，特别涉及火花点火式发动机缸内燃油直喷系统。
背景技术：
将燃油直接喷入火花点火式发动机气缸的燃烧方式称为直喷技术。由于直喷发动机具有良好的经济性，是未来发动机的重要发展方向。实现直喷燃烧的关键在于燃油供应系统，系统最大限度满足发动机燃烧、性能和排放的要求、成本低和便于应用等是直喷技术所追求的目标。越来越多的轿车发动机米用汽油直喷系统(GDI)。应用于轿车发动机的直喷系统多数采用汽油共轨技术路线，除了启动过程外，油轨内的压力通常在8_20MPa之间。目前， 建立油轨压力的手段主要依靠一种带有电磁控制的机械式柱塞泵，这种泵需要凸轮驱动，安装时，发动机需要重新设计。除此之外，机械式⑶I高压泵还存在以下问题
1)发动机启动前油轨压力不确定。长期搁置后压力低于IMPa，因此会影响启动和启动后的过渡过程、发动机排放污染物等；
2)油轨压力不稳定，压力随凸轮相位变化较大；
3)从完全断油到恢复供油的过渡工况比较复杂，不喷油时或者怠速时，维持轨压不变较难；
4)在部分负荷，燃油被反复加热，低压膜片(MMD)受温度和交变压力双重破坏；
5)发动机油量需求计算逻辑与高压油泵的控制关联度大，控制逻辑复杂；
6 )油轨容积太小,压力波动增大,容积过大,启动前压力建立过程太长。总之，上述问题和矛盾是当前GDI机械泵固有的，彻底解决需要改变泵油的技术路线。相对而言，若用电子式燃油泵供油，则不存在上述问题。电子油泵的优点包括在发动机启动前可以建立高压；可以不受限制地增大油轨容积或者引入缓冲器，使得油轨压力波动大幅度降低，以实现恒压喷射；可以比较精确地实现按需供油；断油工况，可以完全停止工作；油泵工作对油路系统(FUEL-LINE)影响很小；泵体独立于发动机，可以任意安装，便于生产和售后服务；但是，已知公开的电子油泵(电动油泵)供应SMPa以上的燃油压力是比较困难的。旋转式电子燃油泵的建压范围不大于3MPa。以旋转电机驱动的柱塞油泵可实现的压力理论上与机械式没有差异，但效率比机械式直接驱动更低，成本更高。如不采用凸轮机构而采用直线电机往复运动直接驱动柱塞油泵，已知公开的方案只能单程加载导致能量转化效率低时间利用率低，实现高压会导致产品的体积很大，成本也很高。
发明内容
针对现有技术中存在的诸多问题，本发明之目的在于运用电能往复式直接驱动装置和储能原理，将全相位的做功能量在部分相位释放，以提高往电能驱动装置的瞬态能量密度，提高泵油压力。
本发明上述目的通过以下技术方案实现，SP
一种储能式高压电子燃油泵，包括电磁动力装置、柱塞套筒组件，柱塞套筒组件包括高压容积和含有柱塞孔的柱塞套以及可在柱塞孔中滑动的柱塞，电磁动力装置与柱塞套筒组件之间的余隙容积形成低压油腔，柱塞在柱塞孔中划分出高压油腔，在电磁驱动装置的作用下，柱塞套筒组件将低压油腔中的燃油吸入高压油腔并压送至高压容积中，其特征为，所述电磁动力装置包括储能装置、运动部和静止部，电磁动力装置由驱动电流控制将电能转化为交替变化的双向驱动力，以驱动运动部往复运动，在往复运动的第一方向，储能装置吸收来自运动部的能量，在往复运动的第二方向，柱塞套筒组件在运动部和储能装置的共同作用下压送燃油。储能装置包括至少一个位于运动部和静止部之间的储能弹簧，也可以采用具有一定容积的液压油腔储能，其中包括一个可压缩液压油腔的活塞，一个从液压供应源到液压油腔的常开单向阀，当液压腔内压力高过所定值时，单向阀关闭和储能开始。 电磁动力装置包括一个音圈电机，运动部包括提篮和与之连接的线圈，提篮用于传递线圈产生的力。所述音圈电机包括一个包括U型软磁体和磁堆，磁堆大致为柱状体，磁堆包括沿轴向分割的第一永磁体和第一软磁体，U型软磁体包括侧壁和底面，磁堆的第一永磁体与底面连接并与侧壁形成一个均匀的环形空间，第一永磁体沿轴向充磁，所述线圈包括第一线圈，第一线圈的内壁与第一软磁体的侧周相互配合，可以没有阻力地在所述环形空间中轴向滑动。 进一步，所述磁堆包括沿轴向分割的第二永磁体和第二软磁体，其中，第二永磁体与第一软磁体和第二软磁体相邻，第二永磁体轴向充磁，其极性与第一永磁体相反。上述方案可以包括一个补充软磁体，所述补充软磁体位于提篮与U型软磁体之间，补充软磁体以减少第二软磁体与U性软磁体之间的磁阻的方式布置。补充软磁体可以包括有伸向第二软磁体的凸出部，所述提篮包括在相应位置的凹陷部，所述凹陷部在几何上与凸出部相容，以至于不影响运动部的轴向运动，同时，这种凸凹结构可以防止运动部的旋转运动。对于双软磁体的结构，所述线圈包括第二线圈，提篮、第二线圈和第一线圈相互固定，第二线圈与第一线圈的缠绕方向相反，第二线圈的内壁与第二软磁体的侧周相互配合，可以没有阻力地在所述环形空间中轴向滑动，第二线圈的增加可以进一步增强电磁力和减少线圈的发热。线圈的引线可以通过如下方案解决，即，包括接线端子和引线弹簧，引线弹簧的一头穿过静止部与接线端子连接，另一头连接线圈导线，引线弹簧的弹簧部分位于静止部与运动部之间。另一种电磁动力装置包括一个双螺线管驱动装置，所述运动部为一个电枢。以上各种电磁动力装置，都适合采用以下柱塞泵方案与之配合形成更具体的技术方案，即，包括一个进油孔，所述柱塞孔大致为一个圆孔，柱塞与柱塞孔密切配合且在其中自由滑动，运动部驱动柱塞在柱塞套中运动。所述柱塞包括一个进油孔和与之联通的进油阀座面，进油孔贯穿柱塞两端，座面位于高压油腔一端，包括一个进油阀件和进油阀簧，进油阀件、进油阀簧和进油阀座面形成进油阀。所述进油孔可以穿过柱塞套壁面设置。以上各种电磁动力装置，也都适合采用以下柱塞泵方案与之配合形成更具体的技术方案，即，包括一个进油孔，所述柱塞孔大致为一个圆孔，柱塞与柱塞孔密切配合且在其中自由滑动，运动部驱动柱塞套在柱塞上运动。 进一步，所述柱塞套筒组件包括进油阀件、进油阀弹簧和进油阀座，进油阀座布置在柱塞孔的一端，进油孔通过进油阀座与高压油腔联通。对于上述含进油阀的方案，可以设置一个固定于静止部的阀顶杆，阀顶杆从进油孔伸向高压腔，进油行程临近结束时，阀顶杆与进油阀件接触并限制进油阀件继续运动，从而限制进油阀完全关闭，其效果可以进一步提高电磁动力装置的瞬态能量输出密度，以进一步提闻油压。
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采用至少一个上述储能式高压电子燃油泵，可以形成一种供油装置，这个装置还包括低压电子油泵和电磁阀式喷油嘴，一个与高压容积连接的油轨，低压电子油泵位于燃油箱内为储能式高压电子燃油泵供油，电脑控制单元，燃油被储能式高压电子燃油泵加压后按需输送至油轨，电磁阀式喷油嘴将油轨中的燃油定量地供应给发动机。进一步，上述方案可以包括一个由凸轮驱动的柱塞式机械泵，所述柱塞式机械泵由低压电子油泵供应燃油，向所述油轨输入燃油。与之对应的是一种燃油供应方式，一旦发动机上电(启动钥匙开启)，所述储能式高压电子燃油泵立即向油轨供油，直到油轨压力到达所定值，柱塞式机械泵将由发动机驱动，发动机运转后，随之向油轨输入燃油。此方法在实际应用中，不仅可以在发动机启动前迅速建立油轨压力，有利于进一步增大油轨容积，并减少油轨压力波动。采用上述储能式高压电子燃油泵，以及压力开启式喷油嘴，可以形成一种可以完成缸内直接供油的喷射装置，这种装置不需要油轨，结构简单、可靠且成本低。
通过以下附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细描述
图I为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例的结构 图2为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第二实施例的结构 图3为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第三实施例的结构 图3a为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第三实施例之补充软磁体结构 图3b为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第三实施例之提篮结构 图4为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第四实施例的结构 图5为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第五实施例的结构 图6为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第六实施例的结构 图7为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第七实施例的结构 图8为本发明提供的储能式高压电子燃油泵第八实施例的结构 图9为本发明提供的供油装置第一实施例的构成 图9a为本发明提供的供油装置第一实施例之泵组结构 图10为本发明提供的供油装置第二实施例的构成图；图11为本发明提供的供油装置第三实施例的构成图。
具体实施例方式图I显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例的结构图。储能式高压电子燃油泵，包括一个电磁动力装置100，一个柱塞套筒组件200。电磁动力装置100包括运动部101，静止部199和储能弹簧102，静止部199与运动部101构成一种音圈电机的主体。 柱塞套筒组件200包括一个柱塞套201，一个柱塞211，一个回位弹簧209，一个由进油阀件204、进油阀弹簧206和进油阀座面205组成的进油阀，一个由出油阀件212、出油阀弹簧215、出油阀弹簧座216和出油阀座面213组成的出油阀，一个含高压容积217的输出套219。柱塞套201包括柱塞孔208，柱塞孔208的一端通过进油阀座面205与进油孔203连接，另一端纳入柱塞211并划分出高压油腔208a，柱塞套201包括柱塞套弹簧座210。柱塞211包括一个连接高压油腔208a与出油阀座面213的中心油道211a。出油阀件212和出油阀弹簧215位于出油阀室214之中，出油阀室214通过出油通道216a与高压容积217连通。柱塞211与输出套219以密封的方式连接，出油阀弹簧座216通过压紧等方式固定于输出套219。输出套219含有高压接头218用于与高压油路连接。运动部101包括第一线圈103，第二线圈180，提篮108和与之一体化设计的线圈骨架104，接线器106，第一线圈103与第二线圈180的缠绕的方向相反并相互串联，提篮108包括用于减小运动阻力和通过燃油的提篮镂空108a，用于通过线圈导线的通道119a和11%。提篮108与第一线圈103和第二线圈180刚性连接，用于将线圈产生的力传递给储能弹簧102和柱塞套201。静止部199包括磁堆109，U型软磁体115，上盖107。磁堆109包括第一永磁体111，第一软磁体113，第二永磁体110，第二软磁体114 ；U型软磁体115包括低压燃油回油道118，上盖107包括低压燃油入油道117 ;磁堆109为一个含中心孔的圆柱体，U型软磁体115包括一个圆环形侧壁115a和一个含中心孔的底面115b，磁堆109固定于底面115b并与侧壁115a形成一个均匀的环形空间120。阀顶杆207固定于上盖107并从进油孔203伸向高压油腔208a，第一软磁体113、第二软磁体114和U型软磁体均由软磁材料制成。柱塞211和输出套219从磁堆109和底面115b之中心孔穿过并相互固定。储能弹簧102作用于提篮108与上盖107之间，引线弹簧105a和引线弹簧105b均为压簧，也作用于提篮108与上盖107之间，引线弹簧105a和引线弹簧105b也具备一定的储能功能。引线弹簧105a和引线弹簧105b —端以导电的方式分别连接接线器106的两个端子，另一端分别连接第一线圈103和第二线圈180之两个导线抽头。密封件116a和密封件116b用于导线与上盖107壁面之间的密封。第一线圈103在轴向的运动范围内始终保持在第一软磁体113之周围，第二线圈180在轴向的运动范围内始终保持在第二软磁体114之周围。第一软磁体113和第二软磁体114的外径在设计时可以略大于第一永磁体111和第二永磁体110以保证运动部101在第一软磁体113和第二软磁体114周表面上滑行顺畅。回位弹簧209作用于柱塞套弹簧座210与磁堆109之间。
所述储能式高压电子燃油泵的一个完整工作过程是燃油从进油道117进入低压油腔198，当正方向的电流通过第一线圈103和第二线圈180时，在第一软磁体113和第二软磁体114的周围径向磁场的作用下，运动部101上行压缩储能弹簧102，所述上行是指柱塞套筒组件200的吸油行程，回位弹簧209也同时推动柱塞套201上行，进油阀弹簧206推动进油阀件204随之上行，同时低压油腔198中的燃油因为压差推动进油阀件204开启并进入高压油腔208a，当运动件101上行接近被上盖107限位时，阀顶杆207则限制进油阀件204落座，当运动件101上行被上盖107限位时，进油阀件204与进油阀座205之间形成初始间距G，此时高压油腔208a已经充满或者接近充满燃油。当反向电流通过第一线圈103和第二线圈180时，在第一软磁体113和第二软磁体114的周围径向磁场的作用下，运动部101推动柱塞套201下行，同时储能弹簧102也推动柱塞套201下行，在进油阀件204离开阀顶杆207之前，柱塞套201顺柱塞211作无阻力 滑动，高压油腔208a中的部分燃油以及可能存在的气体首先从进油孔203被挤压到低压燃油腔198，这个期间电磁场的做功和储能弹簧102能量的释放转化为柱塞套201和运动部101的动能，在阀顶杆207脱离进油阀件204的瞬间，进油阀件207落座于进油阀座205，此时柱塞套201进一步下行开始压缩高压油腔208a中的燃油，当高压油腔208a中的油压力高于出油阀弹簧215的预紧力与出油阀室214中的油压力总和时，高压燃油进入高压容积217。在上述过程中，运动部101上行将磁场作功能量储存于储能弹簧102中，运动部101下行的开始阶段又将磁场做功以运动能的形式储存于运动部101和柱塞套201中，上述被储存的能量总和将在运动部101的后续下行中释放于压送高压油腔208a中的燃油，因此燃油压力会相对无储能系统大幅提高。因此，通过调整初始间距G，可以改变储能总量。在上述过程中，在进油道117和回油道118之间可外接一个普通的燃油循环泵，用于将低压油腔198中的热量及时带走。图2显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第二实施例的结构图。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例之运动部101仅仅包含第一线圈113，静止部199仅仅包含第一永磁体111和第一软磁体113，第一线圈113在其运动范围内始终保持在第一软磁体113周围，其余结构和工作过程与储能式高压电子燃油泵第一实施例相同。本实施例之工作过程与高压电子燃油泵第一实施例相同。图3显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第三实施例的结构图。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第二实施例相比，本实施例之静止部119增加了第二永磁体103和第二软磁体114，同时增加了一个补充软磁体122，这些增加会提高第一软磁体113周围的磁场强度，从而提高能量的转换效率。补充软磁体122的结构见图3a，其中包括四周均匀的导磁体122a和两个凸起122b和122c，相应地，提篮108的结构见图3b，其中包括两个凹陷198a和198b，两个凹陷198a和198b分别与两个凸起122b和122c在几何上相容以至于补充软磁体122不影响提篮108的自由运动，两个凸起122b和122c可以限制提篮108的旋转运动，补充软磁体122可以减小U型软磁体115与第二软磁体114之间的磁阻。本实施例之工作过程与高压电子燃油泵第二实施例相同。图4显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第四实施例的结构图。
与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例在结构上的不同之处在于柱塞套组件200。柱塞套组件200包括一个一端封闭的柱塞套201和一个设在柱塞211之侧壁与其中心油道211a相连通的进油孔203。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例在工作过程上的差异如下，即，柱塞套201在随同运动部101上行的过程中，进油孔203被打开，低压油腔198中的燃油因压差进入高压油腔208a，之后柱塞套201继续上行直至被限位，柱塞套201在随同运动部101下行的开始阶段，在进油孔203被柱塞套201覆盖前，柱塞套201和运动部101在储能弹簧102与电磁场力共同作用下做无阻力运动，此阶段电磁能的做功与储能弹簧102的能量释放会以运动件101和柱塞套201的动能形式储存能量，柱塞套201进一步下行覆盖进油孔203后，开始压缩高压油腔208a中的 燃油，当高压油腔208a中的油压力高于出油阀弹簧215的预紧力与出油阀室214中的油压力总和时，高压燃油进入高压容积217。图5显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第五实施例的结构图。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例在结构上的不同之处在于柱塞套组件200。柱塞套组件200包括一个与输出套219以密封方式连接的柱塞套201，一个包括柱塞弹簧座21 Ib的柱塞211，进油孔203沿轴向贯穿柱塞211之两端，一端连接低压燃油腔198，另一端连接进油阀座面205，柱塞套孔208是一个阶梯孔，柱塞211从开口一端进入形成高压油腔208a，出油阀座213连接柱塞套孔208的另一端，一个固定于上盖107的阀顶杆207从进油孔203伸向高压油腔208a。与储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例在工作过程上的差异如下，即，当运动部101上行压缩储能弹簧102时，回位弹簧209也同时推动柱塞211上行，进油阀弹簧206推动进油阀件204随之上行，同时低压油腔198中的燃油因为压差推动进油阀件204开启并进入高压油腔208a，当运动件101上行接近被上盖107限位时，阀顶杆207则限制进油阀件204落座，当运动件101上行被上盖107限位时，进油阀件204与进油阀座205之间形成初始间距G，此时高压油腔208a已经充满或者接近充满燃油。当运动部101推动柱塞211下行时，储能弹簧102也同时推动柱塞211下行，在进油阀件204离开阀顶杆207之前，柱塞211顺柱塞套孔208作无阻力滑动，高压油腔208a中的部分燃油以及可能存在的气体首先从进油孔203被挤压到低压燃油腔198，这个期间电磁场的做功和储能弹簧102能量的释放转化为柱塞211和运动部101的动能，在阀顶杆207脱离进油阀件204的瞬间，进油阀件207落座于进油阀座205，此时柱塞211进一步下行开始压缩高压油腔208a中的燃油，当高压油腔208a中的油压力高于出油阀弹簧215的预紧力与出油阀室214中的油压力总和时，高压燃油进入高压容积217。图6显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第六实施例的结构图。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例相比，本实施例在结构上的不同之处在于，即，输出套219固定于上盖107,阀顶杆207固定于底面115b,底面115b是一个含有内油道198a的封闭平板，储能弹簧102穿过磁堆109之中心孔作用于提篮108和底面115b之间，回位弹簧209作用于柱塞套弹簧座210与输出套219之间，提篮108包括一个中心镂空108b，阀顶杆207穿过中心镂空108b从进油孔203伸向高压油腔208a。上述方案中，磁堆109之中心孔也可以是一个外大内小的阶梯孔，也可以是一个盲孔，阀顶杆207也可以固定于磁堆109。本实施例在工作过程与储能式高压电子燃油泵第一实施例基本相同或者相似，这里不再赘述。图7显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第七实施例的结构图。与本发明提供的储能式高压电子燃油泵第六实施例相比，本实施例在结构上的不同之处在于，即，U型外磁体115包括一个延长部190，一个液压套筒192贯穿于磁堆109和U型外磁体115及其延长部的中心，在液压套筒192内设有一个密切配合且可自由运动的液压柱塞188，延长部190内固定有一个储能弹簧座189，储能弹簧作用于液压柱塞188和储能弹簧座189之间，延长部190内设有一个常开的包括液压阀件195、液压阀座196和液压单向阀弹簧194在内的液压单向阀，在液压单向阀之出口处设有一个通向低压油源的通道193，在液压柱塞188和液压单向阀之间设有一个液压容积室191，液压容积室191可以 延伸至延长部190之外，柱塞套201包括一个穿过侧壁的进油孔203，一端接纳柱塞211，另一端封闭。与储能式高压电子燃油泵第六实施例相比，本实施例在工作过程上的差异如下，即，当运动部101上行时，推动液压柱塞188并通过液压柱塞188压缩储能弹簧102，当液压容积室191之压力因液压柱塞运动而陡然上升时，液压单向阀件195将会克服液压单向阀弹簧194之作用力而关闭与液压单向阀座196，此时，随着液压柱塞188可以继续上行，液压容积室191的燃油被不断加压，储能弹簧能和液压能同时不断被垒高和储存，柱塞套201在随同运动部101上行的过程中，进油孔203被打开，低压油腔198中的燃油因压差进入高压油腔208a，之后柱塞套201继续上行直至被限位，柱塞套201在随同运动部101下行的开始阶段，在进油孔203被柱塞套201覆盖前，柱塞套201和运动部101在液压容积室191之压力、储能弹簧102与电磁场力共同作用下做无阻力运动并以动能的形式储存能量，柱塞套201进一步下行覆盖进油孔203后，开始压缩高压油腔208a中的燃油，当高压油腔208a中的油压力高于出油阀弹簧215的预紧力与出油阀室214中的油压力总和时，高压燃油进入高压容积217，接近下行终点时，液压容积室191压力下降，此时液压单向件195开启，液压容积室191中的燃油若有缺失则可以通过来自低压油源中的燃油补充。图8显示了本发明提供的储能式高压电子燃油泵第八实施例的结构图。储能式高压电子燃油泵，包括一个电磁动力装置100，一个柱塞套筒组件200。电磁动力装置100包括运动部101，静止部199和储能弹簧102。柱塞套筒组件200包括一个柱塞套201，一个柱塞211，一个回位弹簧209，一个由出油阀件212、出油阀弹簧215和出油阀座面213组成的出油阀，一个含高压容积217的输出套219，柱塞套201包括柱塞孔208，柱塞211从柱塞孔208的一端进入并形成高压油腔208a，进油孔203穿过柱塞套201的侧壁连接低压油腔198和柱塞孔208，柱塞211包括柱塞弹簧座211b，回位弹簧209作用于柱塞弹簧座211b与柱塞套201之间，出油阀弹簧215作用于出油阀件212与输出套219之间，柱塞套201与输出套219之间以密封的方式连接，输出套219含有高压接头218用于与高压油路连接。运动部101包括一个电枢132和提篮108，电枢132包括电枢油道223，提篮108包括提篮镂空108a，提篮108与电枢132连接用于传递电枢132与柱塞211之间的作用力。静止部199包括一个由第一螺线管124、第二螺线管123、磁轭125、第一磁隙127和第二磁隙126构成的双螺线管驱动部件，一个含进油道177和密封O型圈的上盖107，一个接线器106。储能弹簧102作用于上盖107和电枢132之间。电枢132的前后端面分别位于第一磁隙127和第二磁隙126附近。所述储能式高压电子燃油泵的一个完整工作过程是带有一定压力的燃油从进油道117进入低压油腔198，第二螺线管123上电后，电枢132因第二磁隙126在电磁场力的作用下带动运动部101上行，所述上行是指柱塞套筒组件200的吸油行程，运动部101上行压缩储能弹簧102，回位弹簧209推动柱塞211上行，一定时间后，进油孔203被打开，低压油腔198中的燃油因压差进入高压油腔208a，在运动部101和柱塞211继续上行被限位前的某一时刻，第二螺线管123断电和第一螺线管124上电，电枢132因第一磁隙127在电磁场力的作用下带动运动部101下行，柱塞211在随同运动部101下行，在初始开始阶段，在进油孔203被柱塞211封闭前，柱塞211和运动部101在储能弹簧102与电磁场力共同作用下做无阻力运动，高压油腔208a中的部分燃油以及可能存在的气体首先从进油孔203被挤·压到低压燃油腔198，此阶段电磁能的做功与储能弹簧102的能量释放会以运动件101和柱塞211的动能形式储存，柱塞211进一步下行封闭进油孔203后，柱塞211开始压缩高压油腔208a中的燃油，当高压油腔208a中的油压力高于出油阀弹簧215的预紧力与出油阀室214中的油压力总和时，出油阀件212离开出油阀件座面213，高压燃油进入高压容积217。图9为本发明提供的供油装置第一实施例的构成图。一种供油装置，S卩，包括由两个图I所示实施例提供的储能式高压电子燃油泵组成的高压燃油泵组2，一个低压电子油泵405，调压器406，油轨402，电磁阀式喷油嘴403，油轨压力传感器404，电脑控制单元401，低压供油管407，低压回油管408，调压器低压回油管408a，高压供油管409，燃油箱410。参考图9a提供的供油装置第一实施例之泵组2的结构图，所述高压燃油泵组2包括两个储能式高压电子燃油泵1，一个耦合器300，耦合器300包括一个由溢流阀件303、溢流阀弹簧304和溢流阀座面305构成的溢流阀，一个连接溢流阀座面305与高压油腔217的溢流通道306，一个高压接头218，一个回油道118，两个储能式高压电子燃油泵I的回油通道118a和118b通过低压密封件301a和301b与回油道118连接，两个储能式高压电子燃油泵I的输出套219a和219b通过高压密封件302a和302b与高压油腔217连接。所述供油装置的工作过程是，低压电子油泵405将燃油箱410中的燃油通过低压供油管407供应给高压燃油泵组2，其中部分燃油通过低压回油管408经调压器406由调压器回油管408a回到油箱410，为了维持油轨402的一个目标压力，电脑控制单元401根据油轨压力传感器404提供的信息，以及发动机对燃油需求量的信息，确定一个目标供油量，根据这个目标供油量决定对高压燃油泵组的驱动电压或者电流及其脉宽和频率，根据需要，高压燃油泵组的两个储能式高压电子燃油泵可以错开相位工作，也可以同相位工作，电脑单元401根据需要开启电磁阀式喷油嘴403向内燃机气缸内直接喷射燃油，燃油可以是汽油，也可以是煤油、柴油以及其它生物燃油。低压燃油经过所述高压燃油泵组2回流回油箱410有利于冷却所述燃油装置，调压器406的作用是维持低压供油管407的压力，以防止气泡影响所述燃油装置的正常工作。当油轨402中的压力因为温度等因素的影响高于所定值时，溢流阀件303将推动溢流阀弹簧304开启溢流通道306，直至油轨402的压力低于所定值。这种溢流主要用于控制油轨402的压力以防止因压力过高而电磁阀式喷油嘴403无法开启。图10为本发明提供的供油装置第二实施例的构成图。与本发明提供的供油装置第一实施例相比，本实施例在结构上的不同之处在于，包括一个储能式高压电子燃油泵1，一个凸轮驱动的高压泵413，高压泵413是一个目前市场普遍采用的商业化的直喷发动机用高压泵，一路由高压泵413通向油轨402的机械泵高压油管412，一路通向高压泵413的机械泵低压油管407a和通向储能式高压电子燃油泵的电子泵低压油管407b，一个可以选择的蓄压室411。
与本发明提供的供油装置第一实施例相比，所述供油装置的工作过程存在以下区别，即，低压电子油泵405将燃油箱410中的燃油通过低压供油管407 —路由机械泵低压油管407a供给高压泵413，另一路由电子泵低压油管407b供给储能式高压电子燃油泵1，在发动机启动前或者启动后，电脑控制单元401首先根据油轨压力传感器404提供的信息决定是否由储能式高压电子燃油泵I给油轨402供油，如果油轨402中的压力低于所定值时，则电脑控制单元401驱动储能式高压电子燃油泵I通过高压油管409和蓄压室411向油轨402供油，当油轨402中的压力高于所定值时，储能式高压电子燃油泵I则停止向油轨402供油。蓄压室411的作用是相当于增加油轨402的容积，该作用可以通过直接增加油轨402的容积加以解决。所述供油装置可以有效地解决采用单纯的机械式高压泵413时油轨402中的压力波动与压力上升速度之间的矛盾，有利于发动机的启动，有利于减少油轨402中的压力波动从而提高供油精度和简化控制逻辑。图11为本发明提供的供油装置第三实施例的构成图。—种供油装置，即，包括由一个第一实施例提供的储能式高压电子燃油泵I和一个与高压容积217连接的外开式喷嘴500。外开式喷嘴500包括一个提升阀件501，一个提升阀座502，提升阀弹簧503，提升阀弹簧座504，限位件505，提升阀座502包括一个提升阀座面506。所述供油装置的工作过程为，在不工作状态，提升阀件501在提升阀弹簧503的作用下落座于提升阀座506，从而关闭外开喷嘴500，当高压容积217中的燃油压力可以克服提升阀弹簧503之关阀力时，提升阀件501则离开提升阀座506，外开喷嘴500开启，高压容积217中的燃油可喷入发动机气缸，提升阀件501的提升过程中，提升阀弹簧座504与限位件505相遇，提升阀件501则到达其最大升程。本发明提供的储能式高压电子燃油泵第一实施例至第八实施例均可应用于为本发明提供的供油装置第一实施例至第三实施例。基于本发明精神实质的其它进一步的方案均属本发明应属保护权利范围。
权利要求
1.一种储能式高压电子燃油泵，包括电磁动力装置和柱塞套筒组件，柱塞套组件包括高压容积和含有柱塞孔的柱塞套以及可在柱塞孔中滑动的柱塞，柱塞在柱塞孔中的余积为高压油腔，电磁动力装置与柱塞套筒组件之间的余隙容积形成低压油腔，在电磁驱动装置的作用下，柱塞套筒组件将低压油腔中的燃油吸入高压油腔并压送至高压容积中，其特征为，所述电磁动力装置包括储能装置、运动部和静止部，电磁动力装置由驱动电流控制将电能转化为交替变化的双向驱动力，以驱动运动部往复运动，在往复运动的第一方向，储能装置吸收来自运动部的能量，在往复运动的第二方向，柱塞套筒组件在运动部和储能装置的共同作用下压送燃油。
2.如权利要求I所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，储能装置包括至少一个位于运动部和静止部之间的储能弹簧。
3.如权利要求2所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，储能装置包括至少一个液压油腔。
4.如权利要求2或者3所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述电磁动力装置包括一个音圈电机，运动部包括提篮和与之连接的线圈。
5.如权利要求4所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述音圈电机包括一个包括U型软磁体和磁堆，磁堆大致为柱状体，磁堆包括沿轴向分割的第一永磁体和第一软磁体，U型软磁体包括侧壁和底面，磁堆的第一永磁体与底面连接并与侧壁形成一个均匀的环形空间，第一永磁体沿轴向充磁，所述线圈包括第一线圈，第一线圈的内壁与第一软磁体的侧周相互配合，可以没有阻力地在所述环形空间中轴向滑动。
6.如权利要求5所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述磁堆包括沿轴向分割的第二永磁体和第二软磁体，其中，第二永磁体与第一软磁体和第二软磁体相邻，第二永磁体轴向充磁，其极性与第一永磁体相反。
7.如权利要求6所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为提篮与U型软磁体之间设有一补充软磁体，补充软磁体以减少第二软磁体与U性软磁体之间的磁阻的方式布置。
8.如权利要求7所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述补充软磁体包括有伸向第二软磁体的凸出部，所述提篮包括在相应位置的凹陷部，所述凹陷部在几何上与凸出部相容，以至于不影响运动部的轴向运动。
9.如权利要求6所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述线圈包括第二线圈，提篮、第二线圈和第一线圈相互固定，第二线圈与第一线圈的缠绕方向相反，第二线圈的内壁与第二软磁体的侧周相互配合，可以没有阻力地在所述环形空间中轴向滑动。
10.如权利要求5-9之一项所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为线圈连接有引线弹簧，引线弹簧的一头穿过静止部与接线端子连接，引线弹簧的弹簧部分位于静止部与运动部之间。
11.如权利要求2或者3所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述电磁动力装置包括一个双螺线管驱动装置，所述运动部为一个电枢。
12.如权利要求1-11之一项所述的储能式高压电子燃油泵，其特征在于该储能式高压电子燃油泵包括一个通向高压油腔的进油孔，所述柱塞孔大致为一个圆孔，柱塞与柱塞孔密切配合且在其中自由滑动，运动部驱动柱塞在柱塞套中运动。
13.如权利要求12所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述柱塞包括一个进油孔和与之联通的进油阀座面，进油孔贯穿柱塞两端，座面位于高压油腔一端，包括一个进油阀件和进油阀簧，进油阀件、进油阀簧和进油阀座面形成进油阀。
14.如权利要求12所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，所述进油孔穿过柱塞套壁面设置。
15.如权利要求1-11之一项所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，该储能式高压电子燃油泵包括一个通向高压油腔的进油孔，所述柱塞孔大致为一个圆孔，柱塞与柱塞孔密切配合且在其中自由滑动，运动部驱动柱塞套在柱塞上运动。
16.如权利要求14所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为所述柱塞套筒组件包括进油阀件、进油阀弹簧和进油阀座，进油阀座布置在柱塞孔的一端，进油孔通过进油阀座与高压油腔联通。
17.如权利要求13或者16所述的储能式高压电子燃油泵，其特征为，包括静止部设有阀顶杆，阀顶杆从进油孔伸向高压腔，进油行程临近结束时，阀顶杆与进油阀件接触并限制进油阀件继续运动。
18.一种供油装置，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-17之一项所述的储能式高压电子燃油泵，包括低压电子油泵和电磁阀式喷油嘴，一个与高压容积连接的油轨，和至少一个电脑控制单元，低压电子油泵位于燃油箱内为储能式高压电子燃油泵供油，电脑控制单元控制所述的储能式高压电子燃油泵和电磁阀式喷油嘴工作，燃油被储能式高压电子燃油泵加压后按需输送至油轨，电磁阀式喷油嘴将油轨中的燃油定量地供应给发动机。
19.如权利要求18所述的供油装置，其特征在于，包括一个由凸轮驱动的柱塞式机械泵，所述柱塞式机械泵与所述储能式高压电子燃油泵并联在油路中，由低压电子油泵供应低压燃油，向所述油轨输入高压燃油。
20.如权利要求18或19所述的供油装置，其特征在于，所述储能式高压电子燃油泵内部包括一个过压溢流阀，当油轨压力高于所定值时，过压溢流阀开启，油轨向低压油路泄油。
21.如权利要求20所述的供油装置，其特征在于储能式高压电子燃油泵还包括与高压容积相连接的压力开启式喷油嘴。
22.一种燃油供应方式，包括权利要求20所述的供油装置，其特征在于，一旦发动机上电(启动钥匙开启)，所述储能式高压电子燃油泵立即向油轨供油，直到油轨压力到达所定值，柱塞式机械泵将由发动机驱动，发动机运转后，随之向油轨输入燃油。
全文摘要
一种储能式高压电子燃油泵，属于发动机技术领域，包括电磁动力装置和柱塞套筒组件，柱塞套组件包括高压容积和含有柱塞孔的柱塞套以及可在柱塞孔中滑动的柱塞，柱塞在柱塞孔中的余积为高压油腔，电磁动力装置与柱塞套筒组件之间的余隙容积形成低压油腔，在电磁驱动装置的作用下，柱塞套筒组件将低压油腔中的燃油吸入高压油腔并压送至高压容积中，所述电磁动力装置包括储能装置、运动部和静止部，电磁动力装置由驱动电流控制将电能转化为交替变化的双向驱动力，以驱动运动部往复运动。本发明运用电能往复式直接驱动装置和储能原理，将全相位的做功能量在部分相位释放，以提高往电能驱动装置的瞬态能量密度，提高泵油压力。
文档编号F02M51/04GK102953883SQ20121013866
公开日2013年3月6日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者郗大光, 张平, 杨延相, 刘昌文 申请人:浙江福爱电子有限公司