燃油分配器以及使用该燃油分配器的发动机.pdf

本发明提供了一种燃油分配器，包括：分配活门，该分配活门接收计量燃油以分配提供至燃烧室的主燃级喷嘴和预燃级喷嘴的燃油；以及电液伺服阀，该电液伺服阀根据第一控制信号来控制该分配活门以分配提供至该主燃级喷嘴和该预燃级喷嘴的燃油，该第一控制信号是至少部分地基于发动机的工作状态和来自该分配活门的第一反馈信号生成的。

权利要求书
1.  一种燃油分配器，包括：
分配活门，所述分配活门接收计量燃油以分配提供至燃烧室的主燃级喷嘴 和预燃级喷嘴的燃油；以及
电液伺服阀，所述电液伺服阀根据第一控制信号来控制所述分配活门以分 配提供至所述主燃级喷嘴和所述预燃级喷嘴的燃油，所述第一控制信号是至少 部分地基于发动机的工作状态和来自所述分配活门的第一反馈信号生成的。

2.  如权利要求1所述的燃油分配器，其特征在于，所述分配活门包括：
阀芯，所述阀芯在所述分配活门中是可移动的以调节分配至所述主燃级喷 嘴和所述预燃级喷嘴的燃油量，其中，所述电液伺服阀根据所述第一控制信号 向所述分配活门提供调制油以调节所述阀芯的位置；以及
直线位移传感器，所述直线位移传感器用于感知所述阀芯的位置以生成所 述第一反馈信号。

3.  如权利要求2所述的燃油分配器，所述直线位移传感器包括线性可变 差动变压器。

4.  如权利要求1所述的燃油分配器，其特征在于，所述主燃级喷嘴包括 沿所述燃烧室的环向分级的主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴，其中所述燃油 分配器还包括：
第一分级活门，所述第一分级活门耦接至所述分配活门以选择性地向所述 主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴供油；以及
第一电磁阀，所述第一电磁阀根据第二控制信号控制所述第一分级活门的 开关以选择是否向所述主燃级二级喷嘴供油，所述第二控制信号是至少部分地 基于发动机的工作状态和来自所述第一分级活门的第二反馈信号来生成的。

5.  如权利要求4所述的燃油分配器，其特征在于，所述第一分级活门包 括：
阀芯，所述阀芯在所述第一分级活门中是可移动的以控制所述第一分级活 门的开关，所述第一分级活门在关闭时不向所述主燃级二级喷嘴供油，其中所 述第一电磁阀根据所述第二控制信号向所述第一分级活门提供调制油以调节 所述阀芯的位置；以及
接近开关，所述接近开关用于根据所述第一分级活门的开关生成所述第二 反馈信号。

6.  如权利要求1所述的燃油分配器，其特征在于，所述预燃级喷嘴包括 沿所述燃烧室的环向分级的预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴，其中所述燃油 分配器还包括：
第二分级活门，所述第二分级活门耦接至所述分配活门以选择性地向所述 预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴供油；以及
第二电磁阀，所述第二电磁阀根据第三控制信号控制所述第二分级活门的 开关以选择是否向所述预燃级二级喷嘴供油，所述第三控制信号是至少部分地 基于发动机的工作状态和来自所述第二分级活门的第三反馈信号来生成的。

7.  如权利要求6所述的燃油分配器，其特征在于，所述第二分级活门包 括：
阀芯，所述阀芯在所述第二分级活门中是可移动的以控制所述第二分级活 门的开关，所述第二分级活门在关闭时不向所述预燃级二级喷嘴供油，其中所 述第二电磁阀根据所述第三控制信号向所述第二分级活门提供调制油以调节 所述阀芯的位置；以及
接近开关，所述接近开关用于根据所述第二分级活门的开关生成所述第三 反馈信号。

8.  一种发动机，包括：
燃烧室，所述燃烧室包括主燃级喷嘴和预燃级喷嘴；
燃油泵，所述燃油泵用于提供燃油；
液压机械组件，所述液压机械组件耦接至所述燃油泵以用于提供计量燃 油；
电子控制器，所述电子控制器用于生成控制信号及接受反馈信号；以及
燃油分配器，所述燃油分配器包括分配活门和电液伺服阀，所述分配活门 耦接至所述液压机械组件以接收所述计量燃油，所述电液伺服阀根据来自所述 电子控制器的第一控制信号控制所述分配活门以分配提供至所述主燃级喷嘴 和所述预燃级喷嘴的燃油，其中所述电子控制器至少部分地基于发动机的工作 状态和来自所述分配活门的第一反馈信号生成所述第一控制信号。

9.  如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述分配活门包括：
阀芯，所述阀芯在所述分配活门中是可移动的以调节分配至所述主燃级喷 嘴和所述预燃级喷嘴的燃油量，其中，所述电液伺服阀根据所述第一控制信号 向所述分配活门提供调制油以调节所述阀芯的位置；以及
直线位移传感器，所述直线位移传感器用于感知所述阀芯的位置以生成所 述第一反馈信号。

10.  如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述主燃级喷嘴包括沿所 述燃烧室的环向分级的主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴，其中所述燃油分配 器还包括：
第一分级活门，所述第一分级活门耦接至所述分配活门以选择性地向所述 主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴供油；以及
第一电磁阀，所述第一电磁阀根据来自所述电子控制器的第二控制信号控 制所述第一分级活门的开关以选择是否向所述主燃级二级喷嘴供油，其中所述 电子控制器至少部分地基于发动机的工作状态和来自所述第一分级活门的第 二反馈信号来生成所述第二控制信号。

11.  如权利要求10所述的发动机，其特征在于，所述第一分级活门包括：
阀芯，所述阀芯在所述第一分级活门中是可移动的以控制所述第一分级活 门的开关，所述第一分级活门在关闭时不向所述主燃级二级喷嘴供油，其中所 述第一电磁阀根据所述第二控制信号向所述第一分级活门提供调制油以调节 所述阀芯的位置；以及
接近开关，所述接近开关用于根据所述第一分级活门的开关生成所述第二 反馈信号。

12.  如权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述预燃级喷嘴包括沿所 述燃烧室的环向分级的预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴，其中所述燃油分配 器还包括：
第二分级活门，所述第二分级活门耦接至所述分配活门以选择性地向所述 预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴供油；以及
第二电磁阀，所述第二电磁阀根据来自所述电子控制器的第三控制信号控 制所述第二分级活门的开关以选择是否向所述预燃级二级喷嘴供油，其中所述 电子控制器至少部分地基于来自所述第二分级活门的第三反馈信号来生成所 述第三控制信号。

13.  如权利要求12所述的发动机，其特征在于，所述第二分级活门包括：
阀芯，所述阀芯在所述第二分级活门中是可移动的以控制所述第二分级活 门的开关，所述第二分级活门在关闭时不向所述预燃级二级喷嘴供油，其中所 述第二电磁阀根据所述第三控制信号向所述第二分级活门提供调制油以调节 所述阀芯的位置；以及
接近开关，所述接近开关用于根据所述第二分级活门的开关生成所述第三 反馈信号。

说明书燃油分配器以及使用该燃油分配器的发动机
技术领域
本发明涉及发动机，尤其涉及发动机中的燃油分配器。
背景技术
为满足日益严苛的航空发动机污染排放标准，低耗油率、低污染、低排放 是未来民航发动机燃烧技术的主要发展趋势。例如，根据目前采用的CAEP6 标准，氮氧化物排放要求比旧式发动机平均排放水平低60%。因此先进的低污 染燃烧技术是现代民用航空发动机的热点研制方向。
低污染燃烧技术的目标是降低NOx（氮氧化物）、CO（一氧化碳）、 UHC（未燃碳氢化合物）和烟尘。根据NOx和CO产生的机理和试验结果可知： 燃烧室的燃烧区当量比在0.6～0.8范围内时，所产生的NOx与CO很少，UHC 和CO的排放规律也与此类似。燃烧区当量比是指实际的油气比除以化学恰当 油气比，而燃烧区的油气比又是指燃油流量除以参与燃烧的空气量。因此，低 污染燃烧技术的核心问题在于降低燃烧区的温度、同时使燃烧区温度场均匀， 即整体和局部的当量比控制。具体而言，要兼顾NOx与CO、UHC的排放量 都处于较低范围，应考虑两个因素：一是燃烧区的平均当量比，二是燃烧区当 量比的均匀性。燃烧区当量比的均匀性又主要取决于燃油雾化和油气掺混的均 匀性，即取决于这两方面：燃油颗粒直径分布的均匀性、和燃油油雾浓度分布 的均匀性。
目前燃烧室设计方法及燃油分配方法在上述问题上有着较大不足。例如， 在发动机高工作状态时，燃烧区温度的当量比为1左右，远超过上述低污染燃 烧所需当量比范围要求，而在低工作状态时，燃烧区当量比又很低，远低于上 述低污染燃烧所需当量比区间。这是因为常规的发动机燃烧技术大多采用单级 供油，或者即使采用了预燃级和主燃级的分级供油，但是无法对预燃级和主燃 级两级喷嘴的供油量进行主动连续的调节。这样造成的问题是不能精确的按照 燃烧室的两级喷嘴的实际需求量进行供油，造成燃烧区域内当量比不均匀，降 低了发动机的燃油效率等指标，制约了民用航空发动机的低耗油率和低污染排 放性能。
因此，本领域亟需一种能够对预燃级和主燃级进行主动连续的供油调节的 高效燃油分配技术。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概 述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性 或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化 形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种燃油分配器，包括：分配活门，该分配 活门接收计量燃油以分配提供至燃烧室的主燃级喷嘴和预燃级喷嘴的燃油；以 及电液伺服阀，该电液伺服阀根据第一控制信号来控制该分配活门以分配提供 至该主燃级喷嘴和该预燃级喷嘴的燃油，该第一控制信号是至少部分地基于发 动机的工作状态和来自该分配活门的第一反馈信号生成的。
在一实例中，该分配活门包括：阀芯，该阀芯在该分配活门中是可移动的 以调节分配至该主燃级喷嘴和该预燃级喷嘴的燃油量，其中，该电液伺服阀根 据该第一控制信号向该分配活门提供调制油以调节该阀芯的位置；以及直线位 移传感器，该直线位移传感器用于感知该阀芯的位置以生成该第一反馈信号。
在一实例中，该直线位移传感器包括线性可变差动变压器。
在一实例中，该主燃级喷嘴包括沿该燃烧室的环向分级的主燃级一级喷嘴 和主燃级二级喷嘴，其中该燃油分配器还包括：第一分级活门，该第一分级活 门耦接至该分配活门以选择性地向该主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴供油； 以及第一电磁阀，该第一电磁阀根据第二控制信号控制该第一分级活门的开关 以选择是否向该主燃级二级喷嘴供油，该第二控制信号是至少部分地基于发动 机的工作状态和来自该第一分级活门的第二反馈信号来生成的。
在一实例中，该第一分级活门包括：阀芯，该阀芯在该第一分级活门中是 可移动的以控制该第一分级活门的开关，该第一分级活门在关闭时不向该主燃 级二级喷嘴供油，其中该第一电磁阀根据该第二控制信号向该第一分级活门提 供调制油以调节该阀芯的位置；以及接近开关，该接近开关用于根据该第一分 级活门的开关生成该第二反馈信号。
在一实例中，该预燃级喷嘴包括沿该燃烧室的环向分级的预燃级一级喷嘴 和预燃级二级喷嘴，其中该燃油分配器还包括：第二分级活门，该第二分级活 门耦接至该分配活门以选择性地向该预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴供油； 以及第二电磁阀，该第二电磁阀根据第三控制信号控制该第二分级活门的开关 以选择是否向该预燃级二级喷嘴供油，该第三控制信号是至少部分地基于发动 机的工作状态和来自该第二分级活门的第三反馈信号来生成的。
在一实例中，该第二分级活门包括：阀芯，该阀芯在该第二分级活门中是 可移动的以控制该第二分级活门的开关，该第二分级活门在关闭时不向该预燃 级二级喷嘴供油，其中该第二电磁阀根据该第三控制信号向该第二分级活门提 供调制油以调节该阀芯的位置；以及接近开关，该接近开关用于根据该第二分 级活门的开关生成该第三反馈信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种发动机，包括：燃烧室，该燃烧室包 括主燃级喷嘴和预燃级喷嘴；燃油泵，该燃油泵用于提供燃油；液压机械组件， 该液压机械组件耦接至该燃油泵以用于提供计量燃油；电子控制器，该电子控 制器用于生成控制信号和接受反馈信号；以及燃油分配器，该燃油分配器包括 分配活门和电液伺服阀，该分配活门耦接至该液压机械组件以接收该计量燃 油，该电液伺服阀根据来自该电子控制器的第一控制信号控制该分配活门以分 配提供至该主燃级喷嘴和该预燃级喷嘴的燃油，其中该电子控制器至少部分地 基于发动机的工作状态和来自该分配活门的第一反馈信号生成该第一控制信 号。
在一实例中，该分配活门包括：阀芯，该阀芯在该分配活门中是可移动的 以调节分配至该主燃级喷嘴和该预燃级喷嘴的燃油量，其中，该电液伺服阀根 据该第一控制信号向该分配活门提供调制油以调节该阀芯的位置；以及直线位 移传感器，该直线位移传感器用于感知该阀芯的位置以生成该第一反馈信号。
在一实例中，该主燃级喷嘴包括沿该燃烧室的环向分级的主燃级一级喷嘴 和主燃级二级喷嘴，其中该燃油分配器还包括：第一分级活门，该第一分级活 门耦接至该分配活门以选择性地向该主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴供油； 以及第一电磁阀，该第一电磁阀根据来自电子控制器的第二控制信号控制该第 一分级活门的开关以选择是否向该主燃级二级喷嘴供油，其中该电子控制器至 少部分地基于发动机的工作状态和来自该第一分级活门的第二反馈信号来生 成该第二控制信号。
在一实例中，该第一分级活门包括：阀芯，该阀芯在该第一分级活门中是 可移动的以控制该第一分级活门的开关，该第一分级活门在关闭时不向该主燃 级二级喷嘴供油，其中该第一电磁阀根据该第二控制信号向该第一分级活门提 供调制油以调节该阀芯的位置；以及接近开关，该接近开关用于根据该第一分 级活门的开关生成该第二反馈信号。
在一实例中，该预燃级喷嘴包括沿该燃烧室的环向分级的预燃级一级喷嘴 和预燃级二级喷嘴，其中该燃油分配器还包括：第二分级活门，该第二分级活 门耦接至该分配活门以选择性地向该预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴供油； 以及第二电磁阀，该第二电磁阀根据来自电子控制器的第三控制信号控制该第 二分级活门的开关以选择是否向该预燃级二级喷嘴供油，其中该电子控制器至 少部分地基于发动机的工作状态和来自该第二分级活门的第三反馈信号来生 成该第三控制信号。
在一实例中，该第二分级活门包括：阀芯，该阀芯在该第二分级活门中是 可移动的以控制该第二分级活门的开关，该第二分级活门在关闭时不向该预燃 级二级喷嘴供油，其中该第二电磁阀根据该第三控制信号向该第二分级活门提 供调制油以调节该阀芯的位置；以及接近开关，该接近开关用于根据该第二分 级活门的开关生成该第三反馈信号。
通过本发明的诸方案，对燃烧室的各级喷嘴进行环向分级，并且连续地调 节燃烧室各级喷嘴的供油量来控制燃烧室内各区域的当量比，提高均匀性，以 此来优化燃烧室内各区域的温度、压力、油气比等，从而达到提升燃烧效率， 降低NOx、CO等污染物排放量的目的。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本 发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类 似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是示出了根据本发明的一方面的燃油控制系统的示意图；
图2是示出了根据本发明的第一实施例的燃油分配器的示意图；
图3是示出了根据本发明的第一实施例的燃油分配器中的电液伺服阀和 分配活门的示意图；
图4是示出了根据本发明的第二实施例的燃油分配器的示意图；
图5是示出了根据本发明的第二实施例的燃油分配器中的电磁阀和分级 活门的示意图；以及
图6是示出了根据本发明的第三实施例的燃油分配器的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和 具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围 进行任何限制。
为满足民用发动机低污染低排放的要求，本发明的一方面提供了一种高效 的发动机燃烧方案。根据该方案，燃烧燃油分配器能够根据发动机不同的工作 状态的需要，动态地连续调整供给燃烧室各级喷嘴的燃油流量，进而控制燃烧 室内各区域的当量比，使其达到均匀，优化燃烧效率，降低污染物排放。
图1示出了根据本发明的一方面的燃油控制系统100的示意图。燃油控制 系统100包括燃油泵102，燃油泵102从油箱泵抽燃油以向燃烧系统供油。燃 油控制系统还可包括耦接至燃油泵102的液压机械组件（HMU）104。HMU104 是可以为发动机提供燃油调节的组件，例如HMU104具备燃油计量和关断的 功能，从而在电子控制器（EEC）110的控制下对来自燃油泵102的燃油执行 计量功能，将经计量的燃油提供给发动机的燃烧系统。
燃油控制系统100还可包括燃油分配器106。燃油分配器106可用于将来 自HMU104的计量燃油分配给燃烧室108的喷嘴。燃烧室108的喷嘴一般具 有分级设计，即包括预燃级喷嘴112和主燃级喷嘴114。例如，燃烧室108一 般是呈环形，预燃级喷嘴112和主燃级喷嘴114可沿环形布置。如图1所示， 预燃级喷嘴112以较小的开口图案示出，而主燃级喷嘴114以较大的开口图案 示出。
EEC110是全权限数字电子控制（FADEC）系统的核心功能件，是FADEC 系统中用于计算和向执行机构提供电子控制信号以实现FADEC控制功能的控 制器部件。根据本发明的一方面，EEC110可根据发动机的不同工作状态，按 燃烧室各级喷嘴的燃油分配需求产生控制信号，以控制燃油分配器106的燃油 分配。燃油分配器106可接收来自EEC110的控制信号，动态、连续地调节分 配给预燃级喷嘴112和主燃级喷嘴114的燃油量。
图2示出了根据本发明的第一实施例的燃油分配器200的示意图。如图2 所示，燃油分配器200可包括电液伺服阀204和分配活门202。分配活门202 耦接至HMU以从HMU接收计量燃油。分配活门202收到计量燃油后将燃油 分配给主燃级喷嘴和预燃级喷嘴。分配活门202的燃油分配是在电液伺服阀 204的操纵下实现的。
电液伺服阀204可接收来自EEC的控制信号，并基于该控制信号通过与 HMU之间的控制油和与分配活门202之间的调制油来操纵分配活门202的活 门开度大小，从而调节分别供往主燃级喷嘴和预燃级喷嘴的燃油量，这在下文 结合图3详细描述。分配活门202可向EEC发送反馈信号，EEC可根据该反 馈信号以及发动机的工作状态来生成对电液伺服阀的控制信号。
分配活门202的活门开度大小决定着主燃级流道的流阻。因此，电液伺服 阀204通过控制分配活门202的活门开度大小可以调节主燃级流道的流阻，进 而控制供往主燃级的燃油量，其余的燃油直接流向预燃级，如图2中所示。然 而，这只是分配活门202分配燃油的一种说明性而非限制性示例，本领域技术 人员容易理解可以有其他具体分配方式，例如来自HMU的计量燃油全部流过 分配活门202，预燃级燃油也是从分配活门202流出。
当发动机的工作状态处于低负荷工作状态下，从而燃烧室燃油需求量较小 时，EEC生成控制信号以将分配活门202完全关闭，从而切断主燃级流道，此 时计量燃油全部由预燃级喷嘴供入燃烧室。当发动机的工作状态处于高负荷工 作状态下，燃烧室燃油需求量较大时，EEC根据高负荷下的不同工况需求生成 控制信号以将分配活门202打开至不同的开度。在这样的状态下，可以调节分 别流入预燃级喷嘴和主燃级喷嘴的燃油量。
图3示出了根据本发明的第一实施例的燃油分配器中的电液伺服阀和分 配活门的示意图。如图3所示，分配活门320可包括可移动的阀芯324。阀芯 324的移动使得分配活门320的活门开度发生变化，从而起到调节分配至主燃 级喷嘴和预燃级喷嘴的燃油量的作用。分配活门320还可包括直线位移传感器 322，例如线性可变差动变压器（LVDT），以感测阀芯的位置，即活门的开度 大小，并EEC返回反馈信号以指示将该位置信息。
电液伺服阀310可包括力矩马达312和液压滑阀314。EEC根据发动机的 工作状态和来自分配活门320的反馈信号判断各级喷油嘴的最佳供油量，并相 应地生成控制信号以提供给电液伺服阀310，例如该控制信号指示了分配活门 320的活门开度大小，即阀芯的偏移位置。电液伺服阀310的力矩马达310接 收到该控制信号，根据阀芯的位置，产生合适的力矩以控制液压滑阀314。液 压滑阀从HMU接收控制油并在力矩马达312施加的力矩下向分配活门320提 供调制油。流向分配活门320的调制油包括分别流向分配活门320的两个控制 腔的高压调制油和低压调制油。通过控制控制腔的压力，实现活门阀芯324的 位置的偏移。直线位移传感器322可耦接至该阀芯324以感知阀芯324的位置， 并生成提供给EEC的反馈信号。
根据上述实施例的方案，可以在发动机的各供油状态下，按需连续地调节 向燃烧室预燃级和主燃级喷嘴间的供油量，从而优化发动机燃烧室的燃烧效 率，降低发动机污染物排放量。
图4示出了根据本发明的第二实施例的燃油分配器的示意图。在该实施例 中，燃烧室500的主燃级喷嘴在环向上被分级为主燃级一级喷嘴504和主燃级 二级喷嘴506。如图4所示，主燃级喷嘴包括沿环形燃烧室的上半圆周的主燃 级一级喷嘴504和沿下半圆周的主燃级二级喷嘴506。然而，这只是主燃级喷 嘴的分级的说明性而非限制性示例。本领域技术人员容易理解其他的环向分 级，例如若燃烧室500被分为四个象限，第一和第三象限的主燃级喷嘴被划分 为主燃级一级喷嘴，第二和第四象限的主燃级喷嘴被划分为主燃级二级喷嘴， 或环向上的若干个喷嘴被间隔划分为主燃级一级喷嘴和主燃级二级喷嘴。
图4的燃油分配器400与图2的燃油分配器200的区别在于，除了电液伺 服阀404和分配活门402之外，燃油分配器400还可包括电磁阀408和分级活 门406。电液伺服阀404和分配活门402的操作与图2中的电液伺服阀204和 分配活门202的操作相类似，不再赘述。
如图4所示，分级活门406可耦接至分配活门402以接收分配给主燃级的 燃油，并选择性地向主燃级一级喷嘴504和主燃级二级喷嘴506供油。具体地， 分级活门406可包括开关两个状态。在开状态下，通往主燃级二级喷嘴506的 流道打开，来自分配活门402的燃油被同时提供至主燃级一级喷嘴504和主燃 级二级喷嘴506，在关状态下，通往主燃级二级喷嘴506的流道被切断，来自 分配活门402的燃油完全流向主燃级一级喷嘴504。
分级活门406的开关状态是由电磁阀408操纵实现的。电磁阀408可接收 来自EEC的控制信号，并基于该控制信号通过与HMU之间的控制油和与分级 活门406之间的调制油来操纵分级活门406的开关，从而控制以选择是否向主 燃级二级喷嘴406供油，这在下文结合图5详细描述。分级活门406可向EEC 反馈信号，从而EEC可根据该反馈信号以及发动机的工作状态来生成对电磁 阀408的控制信号。
当发动机的工作状态处于低负荷工作状态下，从而燃烧室燃油需求量较小 时，EEC生成控制信号以将分配活门202完全关闭，从而切断主燃级流道，此 时计量燃油全部由预燃级喷嘴502供入燃烧室500。
当发动机的工作状态逐渐从低负荷转为较高负荷，从而燃烧室燃油需求量 较大时，EEC根据不同工况需求生成控制信号以控制电液伺服阀404将分配活 门402打开至不同的开度，同时生成控制信号以控制电磁阀408关闭分级活门 406。在这样的状态下，同时向预燃级喷嘴502和主燃级一级喷嘴504供油， 而且通过EEC的控制信号对分配活门402的控制，可以调节分别流入预燃级 喷嘴502和主燃级一级喷嘴504的燃油量。
当发动机的工作状态转为更高负荷，从而燃烧室燃油需求量更大时，EEC 根据该工作状态的燃油需求生成控制信号以控制电磁阀408打开分级活门 406。此时，通过分配活门402分配给主燃级的燃油同时流向主燃级一级喷嘴 504和主燃级二级喷嘴506，而且通过EEC的控制信号对分配活门402的控制， 可以调节分别流入预燃级喷嘴502和主燃级一级喷嘴504、主燃级二级喷嘴506 的燃油量。
图5示出了根据本发明的第二实施例的燃油分配器中的电磁阀和分级活 门的示意图。如图5所示，类似于分配活门，分级活门520也可包括阀芯524。 阀芯524的移动使得分级活门520的开关状态发生变化，从而起到控制分级活 门520的开关的作用。分级活门520还可包括接近开关以感测阀芯的位置，从 而感测分级活门520的开关，并向EEC返回反馈信号以指示分级活门520的 开关状态。
电磁阀510可包括电磁组件512，该电磁组件512的通断可以改变电磁阀 510与分级活门520之间的调制油的流道。例如，在电磁组件512的导通状态 和关断状态转换下，电磁阀510通往分级活门520的调制油的高压流道和低压 流道也会相应地变化，例如原高压流道变为低压流道，而低压流道变为高压流 道，反之亦然。此时，高低压流道的变化导致分级活门520的两侧控制腔的相 对高低压发生变化，从而让阀芯524的位置发生变化，导致分级活门520的开 关的切换。
操作时，EEC根据发动机的工作状态和来自分级活门520的反馈信号判 断是否需要向主燃级二级喷嘴供油，并依此相应地生成控制信号以提供给电磁 阀510控制分级活门520的开关。电磁阀510根据该控制信号来操纵分级活门 520的开关。接近开关522可耦接至该阀芯524以感知阀芯524的位置，即感 知分级活门520的开关状态，并生成提供给EEC的反馈信号。
根据上述实施例，通过对主燃级喷嘴在环向上的分级，更为精细地按需调 节向燃烧室预燃级、主燃级一级和二级喷嘴间的供油量，进一步优化了发动机 燃烧室的燃烧效率，降低了发动机污染物排放量。
另外，在一些供油流量状态下，通过控制电磁阀以将分级活门关闭，使得 只有主燃级一级喷嘴供油，实现主燃级喷嘴在环向上的分级，由于供油喷嘴的 减少，增加了单个喷嘴上的燃油流量，即以较小的燃油流量产生喷嘴上较大的 燃油压降，由此提升燃油的雾化效果，配合燃烧室实现降低污染物排放的要求。
图6是示出了根据本发明的第三实施例的燃油分配器的示意图。在该实施 例中，燃烧室700除了主燃级喷嘴在环向上被分级为主燃级一级喷嘴706和主 燃级二级喷嘴708外，预燃级喷嘴在环向上也被分级为预燃级一级喷嘴702和 预燃级二级喷嘴704。如图所示，预燃级喷嘴包括沿环形燃烧室的上半圆周的 预燃级一级喷嘴702和沿下半圆周的预燃级二级喷嘴504。然而，这只是预燃 级喷嘴的分级的说明性而非限制性示例。本领域技术人员容易理解其他的环向 分级，例如若燃烧室500被分为四个象限，第一和第三象限的预燃级喷嘴被划 分为预燃级一级喷嘴，第二和第四象限的预燃级喷嘴被划分为预燃级二级喷 嘴，或环向上的若干个喷嘴被间隔划分为预燃级一级喷嘴和预燃级二级喷嘴。
图6的燃油分配器600与图4的燃油分配器的区别在于，除了电液伺服阀 604和分配活门602以及电磁阀608和分级活门606之外，燃油分配器600还 可包括电磁阀612和分级活门610。电液伺服阀604和分配活门602、以及电 磁阀608和分级活门606的操作与图4中的电液伺服阀404和分配活门402、 以及电磁阀408和分级活门406的操作相类似，不再赘述。
如图所示，分级活门610可耦接至分配活门602以选择性地向预燃级一级 喷嘴702和预燃级二级喷嘴704供油。具体地，分级活门610可包括开关两个 状态。在开状态下，通往预燃级二级喷嘴704的流道打开，分配活门602分配 给预燃级的燃油被同时提供至预燃级一级喷嘴702和预燃级二级喷嘴704，在 关状态下，通往主燃级二级喷嘴506的流道被切断，分配活门602分配给预燃 级的燃油完全流向预燃级一级喷嘴702。
分级活门610的开关状态是由电磁阀612操纵实现的。电磁阀612可接收 来自EEC的控制信号，并基于该控制信号通过与HMU之间的控制油和与分级 活门610之间的调制油来操纵分级活门610的开关，从而控制以选择是否向预 燃级二级喷嘴704供油。分级活门610可向EEC反馈信号，从而EEC可根据 该反馈信号以及发动机的工作状态来生成对电磁阀612的控制信号。
当发动机的工作状态处于很低负荷工作状态下，从而燃烧室燃油需求量很 小时，EEC生成控制信号以将分配活门602完全关闭，从而切断主燃级流道， 同时生成控制信号以将分级活门610关闭，从而切断预燃级二级流道，此时计 量燃油全部由预燃级一级喷嘴702供入燃烧室700。
当发动机的工作状态转为稍高一些的负荷工况，从而燃烧室燃油需求量稍 高时，EEC生成控制信号以将分配活门602完全关闭，从而切断主燃级流道， 同时生成控制信号以将分级活门610打开，从而导通预燃级二级流道，此时计 量燃油同时由预燃级一级喷嘴702和预燃级二级喷嘴704供入燃烧室700。
当发动机的工作状态转为较高负荷工况，从而燃烧室燃油需求量较高时， 除了使分级活门610保持打开状态之外，EEC生成的控制信号还将分配活门 602打开至不同的开度，同时生成控制信号以控制电磁阀608关闭分级活门 606。在这样的状态下，同时向预燃级一级喷嘴702、预燃级二级喷嘴704和主 燃级一级喷嘴706供油，而且通过EEC的控制信号对分配活门602的控制， 可以调节分别流入预燃级一级喷嘴702、预燃级二级喷嘴704和主燃级一级喷 嘴706的燃油量。
当发动机的工作状态转为很高负荷工况，从而燃烧室燃油需求量很高时， EEC生成的控制信号还控制电磁阀608打开分级活门606。在这样的状态下， 分配活门602分配给主燃级的燃油同时流向主燃级一级喷嘴706和主燃级二级 喷嘴708。通过EEC的控制信号对分配活门602的控制，可以调节分别流入预 燃级一级喷嘴702、预燃级二级喷嘴704、和主燃级一级喷嘴706、主燃级二级 喷嘴708的燃油量。
注意，在图6中，EEC对电液伺服阀604、对电磁阀608和对电磁阀612 的控制信号被示为三个独立的控制信号，然而本领域技术人员容易理解，EEC 也可生成被同时输入到电液伺服阀604、电磁阀608和电磁阀612的一个整体 控制信号。
电磁阀612和分级活门610的详细结构和操纵方式与电磁阀608和分级活 门606相似，在此不作赘述。
根据上述实施例，通过对主燃级喷嘴和预燃级喷嘴两者在环向上的分级， 更为精细地按需连续调节向燃烧室预燃级一级和二级、以及主燃级一级和二级 喷嘴间的供油量，进一步优化了发动机燃烧室的燃烧效率，降低了发动机污染 物排放量。
另外，在一些供油流量状态下，通过控制电磁阀以将分级活门关闭，使得 可以只有预燃级一级喷嘴或主燃级一级喷嘴供油，实现主燃级喷嘴和预燃级喷 嘴在环向上的分级，由于供油喷嘴的减少，增加了单个喷嘴上的燃油流量，即 以较小的燃油流量产生喷嘴上较大的燃油压降，由此提升燃油的雾化效果，配 合燃烧室实现降低污染物排放的要求。
上文结合实施例描述了本发明的燃油分配系统，但是应当理解，本发明的 范围并不局限于上述实施例。例如，燃油分配器也可实现成仅具有分配活门和 对预燃级喷嘴进行环向分级的分级活门，而没有对主燃级喷嘴进行环向分级的 分级活门。
通过本发明的诸方案，对燃烧室的各级喷嘴进行环向分级，并且连续地调 节燃烧室各级喷嘴的供油量来控制燃烧室内各区域的当量比，提高均匀性，以 此来优化燃烧室内各区域的温度、压力、油气比等，从而达到提升燃烧效率， 降低NOx、CO等污染物排放量的目的。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使 用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且 本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范 围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授 予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。