CN102182598B - 一种二甲醚发动机燃油供给系统及其喷油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二甲醚喷油泵，其泵体的内腔中设有柱塞套和柱塞，还设置具有轴向通孔的出油阀座，所述通孔的一端与所述柱塞套的油室连通，所述通孔的另一端为阀口，所述泵体的内腔中还设有沿所述通孔轴向移动以控制所述阀口通断的出油阀，所述柱塞和所述柱塞套的接触面具有耐磨涂层。该发明提供的喷油泵由耐磨涂层承受柱塞套和柱塞之间相对往复运动所带来的摩擦，从而可以降低喷油泵的柱塞套和柱塞之间的磨损，延长喷油泵的使用寿命，提高发动机的性能；此外，耐磨涂层的厚度较薄，可以较好地贴合在柱塞套内周壁或柱塞外周壁的接触面，提高二者配合的精密性。本发明还公开了一种包括上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统。

Description

一种二甲醚发动机燃油供给系统及其喷油泵

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种二甲醚喷油泵。本发明还涉及一种包括上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统。

背景技术

二甲醚具有沸点低、体积热值低和粘度低的特点，在高压缩比下压燃燃烧，具有与柴油机等效的热效率，同时二甲醚分子式中不含c-c键，可以实现无烟燃烧，因此，二甲醚作为压燃式发动机的燃料可以实现清洁燃烧，是一种优异的绿色能源。

二甲醚发动机燃油供给系统通常由储存二甲醚燃料的燃料罐、增压泵、高压泵以及喷油器等部件组成。工作时，增压泵自燃料罐获取二甲醚燃料，加压后压入增压泵与高压泵连通的管路中，继而进入高压泵，高压泵再将二甲醚燃料供给喷油器，喷油器将二甲醚喷入发动机的缸体内与空气混合燃烧。

喷油泵的内部具有柱塞偶件(柱塞和柱塞套)、传动部件、滚轮体和油泵凸轮，喷油泵的吸油和压油主要是通过柱塞在柱塞套内的往复运动来完成。油泵凸轮转动时，若滚轮体在油泵凸轮的基圆面上滚动，则柱塞停在柱塞下止点的位置，此时，柱塞套上的油孔被打开，则柱塞套内腔与泵体内的油道相通，燃油迅速注满油室；当滚轮体滚到油泵凸轮的上升段时，柱塞便在传动部件作用下上移，从柱塞开始向上运动至柱塞套油孔被柱塞上端面挡住前为止，此段升程为预行程，当柱塞将油孔挡住时，柱塞继续上移便开始压油过程，油腔内的燃油在柱塞的作用下压力升高，当其压力超过出油阀弹簧的预紧力时，二甲醚顶开出油阀通过高压油管接头流入高压油管。柱塞继续向上运动时，供油持续至柱塞上的螺旋斜边让开柱塞套回油孔时为止，当回油孔被打开，高压油从油腔经柱塞上的纵向槽和柱塞套上的回油孔流回泵体内的油道，此时柱塞套油室的油压迅速降低，出油阀在弹簧和高压油管中油压的作用下落回阀座，喷油器立即停止喷油。

由上述内容可知，喷油泵的柱塞在柱塞套内作周期性的往复运动，出油阀也与阀座作周期性的接触和分离运动，由于二甲醚的粘度很低，因此，柱塞偶件和出油阀偶件的接触面磨损严重，柱塞偶件的磨损则导致喷油器的使用寿命降低，影响发动机性能；出油阀偶件的磨损会造成出油阀密封不严，高压油管内的残余压力不能保持恒定，导致发动机工作不稳定。

因此，如何减小喷油泵中柱塞偶件以及出油阀偶件的磨损，提高喷油泵的使用寿命和提升发动机的性能，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种二甲醚喷油泵，该二甲醚喷油泵柱塞偶件的接触面具有耐磨涂层，可以降低柱塞偶件之间的磨损，提高喷油泵的使用寿命并提升发动机的性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统。

为达到本发明的第一个目的，本发明提供一种二甲醚喷油泵，其泵体的内腔中设有柱塞和具有油室的柱塞套，还设置具有阀口的出油阀座，所述泵体的内腔中还设有沿轴向移动以控制所述阀口与所述柱塞套的油室通断的出油阀，所述柱塞和所述柱塞套的接触面具有耐磨涂层。

优选地，所述柱塞的下端具有储油槽，所述柱塞上位于所述储油槽以上部分的外周壁具有柱塞耐磨涂层。

优选地，所述出油阀与所述出油阀座的接触面具有耐磨涂层。

优选地，所述泵体的内周壁与所述柱塞套的外周壁之间设有至少一个全氟醚胶圈。

优选地，所述柱塞套具有上端腔体，所述上端腔体中置有所述出油阀座和高压油管接头，所述出油阀座的顶端与高压油管接头的下端相接；所述高压油管接头的外周壁与所述柱塞套上端腔体的内周壁之间设有全氟醚密封圈。

该发明提供的喷油泵中柱塞和柱塞套的接触面具有耐磨涂层后，则在柱塞的高频率往复运动过程中，一直由耐磨涂层承受柱塞套和柱塞之间相对往复运动所带来的摩擦，从而可以有效地降低喷油泵的柱塞套和柱塞之间的磨损，延长喷油泵的使用寿命，提高发动机的性能；此外，耐磨涂层的厚度较薄，可以较好地贴合在柱塞套内周壁或柱塞外周壁的接触面，提高二者配合的精密性。

为达到本发明的另一目的，本发明还提供一种二甲醚发动机燃油供给系统，包括二甲醚燃料罐，与所述二甲醚燃料罐相连接的二甲醚喷油泵，以及与所述二甲醚喷油泵相连接的二甲醚喷油器，所述二甲醚喷油泵为上述任一项所述的二甲醚喷油泵。由于上述二甲醚喷油泵具有上述技术效果，具有上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供二甲醚喷油泵一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中柱塞偶件的结构示意图；

图3为图2中柱塞套的结构示意图；

图4为图2中柱塞的结构示意图；

图5为本发明所提供二甲醚喷油泵另一种具体实施方式中出油阀偶件的结构示意图；

图6为图5中出油阀的结构示意图；

图7为图5中出油阀座的结构示意图；

图8为图1中A部位的局部放大示意图；

图9为图1中B部位的局部放大示意图。

具体实施方式

本发明的一个核心是提供一种二甲醚喷油泵，该二甲醚喷油泵柱塞偶件的接触面具有耐磨涂层，可以降低柱塞偶件之间的磨损，提高喷油泵的使用寿命并提升发动机的性能能。本发明的另一核心是提供一种包括上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2、图3和图4，图1为本发明所提供二甲醚喷油泵一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1中柱塞偶件的结构示意图；图3为图2中柱塞套的结构示意图；图4为图2中柱塞的结构示意图。

该具体实施方式中的二甲醚喷油泵，其泵体1的内腔中设有柱塞套31和柱塞32，柱塞32可以沿柱塞套31的轴向内腔移动，二者之间间隙配合；泵体1中还设置具有轴向通孔的出油阀座41和出油阀42，出油阀座41位于柱塞套31的油室之上，柱塞套31的油室即柱塞套31中柱塞32顶端以上的内腔部分，出油阀座41通孔的一端与柱塞套31的油室连通，出油阀座41上通孔的另一端为阀口，出油阀42在出油阀弹簧6的预设压力下堵住阀口，则出油阀42可以沿出油阀座41通孔轴向移动以控制阀口通断；泵体1的内腔中还设有滚轮体91、传动机构和油泵凸轮92，滚轮体91在凸轮92的基圆上滚动时，油液进入柱塞套31的油室，滚轮体91在凸轮92的上升段滚动时，油室的油液压力升高，克服出油阀弹簧6的预设压力，顶开出油阀42，进入高压油管接头7，实现一次向外供应高压油的过程。

本发明中喷油泵的柱塞32和柱塞套31的接触面具有耐磨涂层。当柱塞32在柱塞套31内沿轴向往复运动时，柱塞32和柱塞套31之间必然存在摩擦接触。可以仅在柱塞32的接触面设置柱塞耐磨涂层321，或仅在柱塞套31的接触面设置柱塞套耐磨涂层311，显然，为了获得最佳的耐磨效果，优选的方案为在二者的接触面上均设置耐磨涂层，如图3和图4所示，图3所示的柱塞套31的内腔均涂有耐磨涂层。耐磨涂层是一种具有耐摩擦力的防粘涂层，耐磨涂层的厚度较薄，图3和图4以便于观察的目的标示出耐磨涂层，并不是实际上的比例尺寸；可以根据柱塞套31和柱塞32的材料性质，配备适宜的耐磨涂层材料，以便取得最佳的耐磨效果；耐磨涂层结构在工艺上容易实现，可以采用热喷涂技术或化学粘涂技术将耐磨涂层镀于作为基材的柱塞套31或/和柱塞32的接触面上，均可以获得良好的耐磨性能，在热喷涂技术下可以获得厚度更薄的耐磨涂层。

由上述喷油泵的工作原理可知，柱塞32在柱塞套31内往复运动，实现油室的进油和泵油，柱塞32和柱塞套31的内周壁存在往复摩擦，该发明提供的喷油泵中设置耐磨涂层后，在柱塞32的高频率往复运动过程中，一直由耐磨涂层承受柱塞套31和柱塞32之间相对往复运动所带来的摩擦，从而可以有效地降低喷油泵的柱塞套31和柱塞32之间的磨损，延长喷油泵的使用寿命；此外，耐磨涂层的厚度较薄，可以较好地贴合在柱塞套31内周壁或柱塞32外周壁的接触面，提高二者配合的精密性。

柱塞32的下端具有储油槽322，如图4所示，可以在柱塞32上储油槽322以上部分的外周壁涂上耐磨涂层，柱塞32上储油槽322以下的部分主要起到导向的作用，其磨损程度以及磨损的影响较小，无需设置耐磨涂层，从而减少耐磨涂层的面积，降低生产的成本。

请参考图5、图6和图7，图5为本发明所提供二甲醚喷油泵另一种具体实施方式中出油阀偶件的结构示意图；图6为图5中出油阀的结构示意图；图7为图5中出油阀座的结构示意图。

由喷油泵的工作原理可知，出油阀42沿轴向作往复运动以控制出油阀座41阀口的启闭，从而形成压油和泵油的过程，则出油阀42与出油阀座41必然存在往复摩擦，在二者接触面设置耐磨涂层，可以仅在出油阀42的接触面设置出油阀耐磨涂层421，或仅在出油阀座41的接触面设置出油阀座耐磨涂层411，显然，为了获得最佳的耐磨效果，优选的方案为在二者的接触面上均设置耐磨涂层，如图6和图7所示，图中也以便于标示耐磨涂层为目的，并非实际的比例尺寸。与柱塞偶件(柱塞32和柱塞套31)上的耐磨涂层相类似，可以根据出油阀和出油阀座41的材料性质，配备适宜的耐磨涂层材料，以便取得最佳的耐磨效果，并易于工艺上实现。耐磨涂层可以降低往复运动摩擦所造成的出油阀偶件(出油阀42和出油阀座41)的磨损，延长喷油泵的使用寿命；此外，耐磨涂层可以提高出油阀偶件之间的密封性，从而使高压油管内的残余压力以及出油阀42被顶开的预设压力均可以保持恒定，维持发动机工作的稳定性。

请参考图8，图8为图1中A部位的局部放大示意图。

在泵体1的内周壁与柱塞套31的外周壁之间均可以设置至少一个全氟醚胶圈2，当然，该设置方式也可以适用于其他具体实施方式。油液自泵体1的进油口进入，并经柱塞套31上的进油孔进入柱塞套31的油室中，另外，油液可能流入泵体1和柱塞套31之间的间隙，继而自柱塞套31的上方流出泵体1，或流进柱塞套31下方置有柱塞弹簧8的弹簧腔。柱塞套31上端与泵体1上端通常具备一定的密封性，则此处，在二者之间可以仅设置一个全氟醚胶圈2，柱塞套31下端和泵体1下端主要依靠密封胶圈密封，因此，设置两个全氟醚胶圈2，能够有效阻止二甲醚的泄漏；此外，由于二甲醚对普通的密封材料具有较强的腐蚀性，全氟醚为耐二甲醚腐蚀的特殊密封材料，因此，采用全氟醚胶圈作为密封圈，可以避免密封圈腐蚀失效而造成的二甲醚泄漏。

请参考图9，图9为图1中B部位的局部放大示意图。

柱塞套31可以具有上端腔体，如图1所示，柱塞套31的上端具有横向凸缘，使用螺母密封压接于泵体1的顶端，柱塞套31的上端腔体中置有出油阀座41，出油阀座41下接柱塞套31的油室，出油阀座41的顶端与高压油管接头7的下端相接，形成高压油腔；在高压油管接头7的外周壁与柱塞套31上端腔体的内周壁之间设置全氟醚密封圈5，可以防止柱塞套31油室内的油液进入出油阀座41和柱塞套31之间的间隙并经高压油管接头7和柱塞套31之间的间隙泄漏，或防止高压油腔的油液经柱塞套31和高压油管接头7之间间隙泄漏；同样，此处的全氟醚密封圈5采用耐二甲醚腐蚀的全氟醚材料制成，防止密封胶圈失效。

除了上述二甲醚喷油泵，本发明还提供一种二甲醚发动机燃油供给系统，包括二甲醚燃料罐，与二甲醚燃料罐相连接的二甲醚喷油泵，以及与二甲醚喷油泵相连接的二甲醚喷油器，所述二甲醚喷油泵为上述任一实施方式所述的二甲醚喷油泵。由于上述二甲醚喷油泵具有上述技术效果，具有上述二甲醚喷油泵的二甲醚发动机燃油供给系统也具有相同的技术效果，在此不赘述。

以上对本发明所提供的一种二甲醚发动机燃油供给系统及其喷油泵进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种二甲醚喷油泵，其泵体（1）的内腔中设有柱塞（32）和具有油室的柱塞套（31），还设置具有阀口的出油阀座（41），所述泵体（1）的内腔中还设有沿轴向移动以控制所述阀口与所述柱塞套（31）的油室通断的出油阀（42），其特征在于，所述柱塞（32）和所述柱塞套（31）的接触面具有耐磨涂层；所述柱塞（32）的下端具有储油槽（322），所述柱塞（32）上位于所述储油槽（322）以上部分的外周壁具有柱塞耐磨涂层（321）；且所述柱塞（32）还包括起导向作用的位于所述储油槽（322）以下的部分；所述出油阀（42）与所述出油阀座（41）的接触面具有耐磨涂层。

2.根据权利要求1所述的二甲醚喷油泵，其特征在于，所述泵体（1）的内周壁与所述柱塞套（31）的外周壁之间设有至少一个全氟醚胶圈（2）。

3.根据权利要求2所述的二甲醚喷油泵，其特征在于，所述柱塞套（31）具有上端腔体，所述上端腔体中置有所述出油阀座（41）和高压油管接头（7），所述出油阀座（31）的顶端与高压油管接头（7）的下端相接；所述高压油管接头（7）的外周壁与所述柱塞套（31）上端腔体的内周壁之间设有全氟醚密封圈（5）。

4.一种二甲醚发动机燃油供给系统，包括二甲醚燃料罐，与所述二甲醚燃料罐相连接的二甲醚喷油泵，以及与所述二甲醚喷油泵相连接的二甲醚喷油器，其特征在于，所述二甲醚喷油泵为权利要求1至3任一项所述的二甲醚喷油泵。