本技術(shù)涉及柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高壓共軌功能的新型低壓燃油系統(tǒng)以及相應(yīng)的柴油機(jī)。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，電控燃油噴射系統(tǒng)對(duì)回油背壓非常敏感，回油背壓的絕對(duì)值和波動(dòng)幅值均會(huì)影響各缸噴射的穩(wěn)定性和一致性。常規(guī)使用的機(jī)械單體泵噴射系統(tǒng)通過(guò)凸輪型線、柱塞加壓和針閥彈簧力等機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)控制噴射時(shí)刻和油量；而電控噴射系統(tǒng)大量引入了電-液比例控制閥，通過(guò)靈活的電磁控制和精確計(jì)量，實(shí)現(xiàn)柔性可調(diào)的燃油噴射時(shí)刻和油量。然而，電-液比例控制閥的控制精確性受制于控制油液的回油背壓和波動(dòng)特性。因此，使用電控高壓共軌噴射系統(tǒng)的柴油機(jī)可以通過(guò)提高各缸回油條件的穩(wěn)定性和一致性，來(lái)提高噴油器的各缸工作的一致性。常用的措施是將電控噴油器回油單獨(dú)進(jìn)行放空，以使回油背壓維持在一個(gè)穩(wěn)定的較低水平(0～0.2bar)。但這種措施對(duì)整機(jī)燃油循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)性以及現(xiàn)有船舶機(jī)艙燃油供給系統(tǒng)的空間布置均存在不利影響。

2、單體泵燃油噴射系統(tǒng)是一種電控燃油噴射系統(tǒng)，它安裝在每個(gè)缸體外部，通過(guò)與其制成一體的電磁閥(出油控制閥)來(lái)配合進(jìn)行工作，通過(guò)電磁閥直接控制柱塞腔。船用柴油機(jī)通常使用單體泵燃油噴射系統(tǒng)，其噴射壓力相對(duì)較低。高壓柱塞泵和噴油器內(nèi)部的精密配合偶件間隙設(shè)計(jì)兼顧了重油和輕柴油的使用，因此對(duì)燃油的清潔度等級(jí)要求不高。單體泵燃油噴射系統(tǒng)的噴射壓力是通過(guò)油泵驅(qū)動(dòng)凸輪型線的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且與噴油器孔徑和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)。轉(zhuǎn)速越低，噴射壓力越低，這不利于柴油機(jī)的低速性能。此外，單體泵斷油需要依靠噴油器的針閥彈簧斷油來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于從單體泵到噴油器之間存在一段高壓油管，這會(huì)影響噴油器的快速斷油，進(jìn)而影響油耗和排放。

3、目前，柴油機(jī)上使用的噴油器均為閉式噴油器。在彈簧力作用下，針閥油嘴平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)燃油壓力超過(guò)設(shè)定的開(kāi)啟壓力后，針閥和油嘴才會(huì)開(kāi)啟并開(kāi)始噴油。噴油器回油源自柱塞間隙的泄漏油，其開(kāi)啟和關(guān)閉主要取決于針閥彈簧和單體泵柱塞彈簧等機(jī)械式結(jié)構(gòu)，因此對(duì)回油背壓的穩(wěn)定性要求相對(duì)不高。

4、高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)(cr)是電控燃油噴射系統(tǒng)的另一個(gè)先進(jìn)分支，它通過(guò)將燃油儲(chǔ)存在高壓共軌中，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴射。高壓共軌噴射系統(tǒng)的工作壓力較高，通常在150～220mpa之間。在這種高壓環(huán)境下，高壓油泵、電控噴油器、電-液比例控制閥等精密組件的可靠運(yùn)行對(duì)進(jìn)油的清潔度和含水量提出了非常高的要求。為了確保機(jī)帶燃油濾芯的使用壽命，機(jī)外燃油模塊的精濾器需要提高過(guò)濾精度。然而，高精度濾器的流阻通常高于普通網(wǎng)式濾器。如果日用油箱的高度保持不變，機(jī)帶低壓油泵的進(jìn)油真空度會(huì)增大。當(dāng)?shù)蛪喝加捅玫娜肟趬毫Φ陀?0.3～-0.5bar時(shí)，會(huì)導(dǎo)致油泵供油流量不足、供油能力下降，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

5、高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)因其精準(zhǔn)控制噴油的特點(diǎn)，在啟動(dòng)性能、油耗和排放方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，被業(yè)界廣泛認(rèn)可，成為柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。隨著燃油噴射壓力的逐步提高(150～220mpa)，燃油系統(tǒng)面臨了更嚴(yán)苛的要求。例如，目前廣泛使用的高壓燃油系統(tǒng)中，偶件配合間隙一般為5～7.5微米。這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)低壓燃油系統(tǒng)提供的燃油必須具備極高的清潔度。同時(shí)，燃油中游離態(tài)的水會(huì)降低精密柱塞偶件和針閥偶件的潤(rùn)滑性，增加偶件咬卡和銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響高壓共軌系統(tǒng)的可靠性和推廣應(yīng)用。因此，高壓共軌系統(tǒng)入口的燃油含水量需要控制在一定范圍內(nèi)，例如不超過(guò)70ppm。

6、高壓燃油系統(tǒng)內(nèi)的高壓燃油泵(包括單體泵和高壓共軌泵)、噴油器內(nèi)的柱塞運(yùn)動(dòng)副以及針閥油嘴偶件的可靠運(yùn)行都與燃油的粘度密切相關(guān)。燃油粘度主要受溫度影響，溫度越高，粘度越低。同時(shí)，燃油濾器的正常運(yùn)行也與燃油溫度密切相關(guān)。如果燃油溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致燃油濾器異常堵塞。因此，燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度必須控制在一定范圍內(nèi)(15～40℃)，以確保柴油機(jī)的長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

7、然而，如果繼續(xù)使用現(xiàn)有的船舶燃油輔助模塊配置，而不做任何改變，直接應(yīng)用于對(duì)噴油器回油背壓敏感的船用大功率高壓共軌柴油機(jī)，可能會(huì)遇到以下問(wèn)題：

8、第一，燃油過(guò)濾能力和進(jìn)機(jī)燃油供給壓損的矛盾。在機(jī)帶燃油濾器結(jié)構(gòu)尺寸固定的情況下(即滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸布置要求)，目前船上常規(guī)配置的低壓燃油系統(tǒng)是為滿足單體泵燃油噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。在這種情況下，機(jī)帶燃油濾器濾芯很快就會(huì)達(dá)到其納污容量上限(大約在50～200小時(shí)內(nèi))，導(dǎo)致濾器壓差報(bào)警，必須更換濾芯。然而，現(xiàn)行的機(jī)帶燃油濾芯更換標(biāo)準(zhǔn)約為500小時(shí)。

9、第二，噴油器回油背壓的控制要求。噴油器回油需要維持在0～0.2bar的范圍內(nèi)，并且要盡可能保證雙列噴油器回油背壓的一致性。目前船上常規(guī)配置的低壓燃油系統(tǒng)通常采用回油冷卻的方式，即在噴油器和日用油箱之間直接布置換熱器，以解決燃油系統(tǒng)在柴油機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中油溫升高的問(wèn)題。但是，這種燃油回油冷卻方案由于換熱器造成的壓力損失，會(huì)導(dǎo)致噴油器回油背壓增大，無(wú)法滿足高壓共軌系統(tǒng)的要求。具體表現(xiàn)為各缸排氣溫度隨噴油器回油背壓增大而增大，且各缸排氣溫度波動(dòng)大、油耗增加。

10、第三，新增燃油模塊布置空間及使用習(xí)慣的變化。為了滿足高壓共軌燃油系統(tǒng)對(duì)燃油清潔度、溫度以及噴油器回油背壓的要求，低壓燃油系統(tǒng)需要在原船上常規(guī)燃油配置方案基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。這將對(duì)船上原有空間布置造成較大改動(dòng)，增加船東的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，影響大功率國(guó)產(chǎn)高壓共軌燃油系統(tǒng)柴油機(jī)的快速和廣泛推廣。

11、因此，無(wú)需對(duì)原有的低壓燃油系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)，就能應(yīng)用先進(jìn)的大功率高壓共軌燃油系統(tǒng)，并且操作可靠、維護(hù)方便、成本效益更高，無(wú)疑在業(yè)內(nèi)存在很大的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在標(biāo)識(shí)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以作為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

2、本發(fā)明的目的是提供一種用于高壓共軌功能的新型低壓燃油系統(tǒng)以及相應(yīng)的大功率柴油機(jī)。與常規(guī)的低壓燃油系統(tǒng)相比，該新型低壓燃油系統(tǒng)集成有燃油處理模塊，能確保進(jìn)機(jī)前的燃油清潔度持續(xù)穩(wěn)定，從而滿足高壓共軌燃油系統(tǒng)的需求；同時(shí)維持油箱內(nèi)的高度在預(yù)定范圍內(nèi)，確保噴油器回油背壓穩(wěn)定；此外模塊化的設(shè)計(jì)使得能夠根據(jù)冷卻系統(tǒng)的條件和需求來(lái)選擇組合，成本效益很高。

3、通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，在不對(duì)現(xiàn)有的低壓燃油系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改動(dòng)的情況下，滿足了高壓共軌燃油柴油機(jī)需求。并且，該技術(shù)方案有效提高了大功率多缸柴油機(jī)中冷進(jìn)氣管的工作穩(wěn)定性和安全性，確保其在高溫、高壓及震動(dòng)環(huán)境下的良好表現(xiàn)。

4、根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提出了一種用于高壓共軌功能的新型低壓燃油系統(tǒng)，該新型低壓燃油系統(tǒng)包括：

5、日用油箱；以及

6、低壓燃油系統(tǒng)集成模塊，

7、其中該低壓燃油系統(tǒng)集成模塊包括：

8、燃油粗濾器；

9、電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥；

10、增壓泵；

11、燃油精濾器；以及

12、智能溫控油箱，該智能溫控油箱為模塊化設(shè)計(jì)，

13、其中該智能溫控油箱設(shè)置有液位計(jì)，其液位信號(hào)用于控制該電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥和該增壓泵的開(kāi)關(guān)，使得噴油器回油壓力保持穩(wěn)定。

14、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該燃油粗濾器和該燃油精濾器分別被布置在該增壓泵的前面和后面，以確保機(jī)前的燃油清潔度保持穩(wěn)定。

15、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該智能溫控油箱內(nèi)置有密封的伴冷水管組，而燃油油箱液面同大氣相通。

16、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該伴冷水管組包括兩組以上伴冷水管，且各組伴冷水管相互獨(dú)立。

17、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，還包括設(shè)置在該系統(tǒng)的噴油器回油管路系統(tǒng)的物理高位處的另一三通閥，該另一三通閥具有自動(dòng)排氣功能。

18、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該噴油器的ab列噴油器回油在尾端匯合后出機(jī)。

19、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該智能溫控油箱還設(shè)置有溫度傳感器，其溫度信號(hào)用于控制該伴冷水管組中的水流量以確保該智能溫控油箱的溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。

20、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該新型低壓燃油系統(tǒng)還包括機(jī)帶燃油系統(tǒng)，該機(jī)帶燃油系統(tǒng)包括：低壓燃油泵；精濾燃油濾器；以及回油管路系統(tǒng)。

21、根據(jù)本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，該智能溫控油箱設(shè)置有控制箱以基于該溫度信號(hào)和該液位信號(hào)來(lái)控制該低壓燃油泵的入口溫度、該智能溫控油箱的溫度以及該噴油器回油壓力。

22、根據(jù)本技術(shù)的第二方面，提供了一種包括如上所述的新型低壓燃油系統(tǒng)的高壓共軌柴油機(jī)。

23、為能達(dá)成前述及相關(guān)目的，這一個(gè)或多個(gè)方面包括在下文中充分描述并在所附權(quán)利要求中特別指出的特征。以下描述和附圖詳細(xì)闡述了這一個(gè)或多個(gè)方面的某些解說(shuō)性特征。但是，這些特征僅僅是指示了可采用各種方面的原理的各種方式中的若干種，并且本描述旨在涵蓋所有此類方面及其等效方案。