CN104373269B - 高压共轨泵回油系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压共轨泵回油系统，包括：共轨泵本体，在其泵腔内部沿径向均匀间隔设置三个柱塞，在所述共轨泵本体中央设有凸轮轴，所述凸轮轴驱动所述三个柱塞进行吸油及压油动作；低压油路，其中部分燃油经过所述低压油路进入所述泵腔，对所述泵腔内部的运动部件进行润滑；回油路，其与所述泵腔连通，在所述回油路中设有调压阀，当所述泵腔内的燃油压力达到所述调压阀的阀值时，燃油通过所述回油路回油。该系统可以使泵腔内有足够的燃油对其内部的运动部件进行润滑、冷却，同时可以减小泵的体积，缩小泵体在发动机上的安装空间。

Description

高压共轨泵回油系统

技术领域

本发明涉及高压共轨发动机领域，特别涉及一种高压共轨泵回油系统。

背景技术

传统的高压共轨泵内，通过在回油位置的泵体上安装一个管接头或者回油螺钉，管接头或者回油螺钉与回油管路连接进行回油。由于这种回油系统的回油管路是畅通连接的，在发动机低转速运行时，燃油泄漏量很大，泄露位置主要包括输油泵转子部位、高压油泵柱塞偶件或者高压油泵的轴瓦部位。

现有的高压共轨泵回油系统会带来以下技术问题：首先，发动机在低速运转时，比如启动时，共轨泵整体效率降低，而且，燃油大都通过回油管路泄露出去，导致在高压油泵泵腔内没有足够的燃油对滑动部件润滑、冷却，比如柱塞泵中的柱塞偶件，容易造成运动部件卡死、损坏。另外，在运动部件之间容易产生蒸汽，造成汽蚀。其次，在发动机启动时，由于回油管路泄露的燃油量大，为了保证足够的燃油供应，必须增大对输油泵的输油管道直径的设计，相应地，增大了输油泵的结构尺寸，否则，发动机无法启动或者动力不足。另外，输油泵提供的燃油量远大于发动机实际需要的燃油，造成浪费，而且，增加了额外的功率来驱动输油泵工作。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供一种高压共轨泵回油系统，使得在发动机在低速运转或启动时，泵腔内由足够的燃油对运动部件润滑、冷却；同时可以减小泵的体积，减轻泵体重量，缩小泵体在发动机上的安装空间。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种高压共轨泵回油系统，包括：共轨泵本体，在其泵腔内部沿径向均匀间隔设置三个柱塞，在共轨泵本体中央设有凸轮轴，凸轮轴驱动三个柱塞进行吸油及压油动作；低压油路，其中部分燃油经过低压油路进入泵腔，对泵腔内部的运动部件进行润滑；回油路，其与泵腔连通，在回油路中设有调压阀，当泵腔内的燃油压力达到调压阀的阀值时，燃油通过回油路回油。

上述技术方案中，调压阀的阀值为1.2-1.3bar。

上述技术方案中，调压阀包括：阀体，阀体中间设有阶梯孔；钢球，钢球装在阶梯孔内，且与阶梯孔的台阶处密封配合；底座，底座装在阶梯孔顶端，其中间设有回油孔；弹簧，弹簧装在底座与钢球之间，当调压阀处于关闭状态时，弹簧驱动钢球运动，使钢球与阶梯孔的台阶处密封配合。

上述技术方案中，在共轨泵本体一侧设有连接法兰，连接法兰内部设有凸轮轴轴承，凸轮轴安装在凸轮轴轴承上；回油路包括泵腔回油管及凸轮轴间隙回油管，泵腔回油管及凸轮轴间隙回油管设在连接法兰内，调压阀装在连接法兰上端。

上述技术方案中，低压油路还包括输油泵及燃油计量阀，输油泵安装在共轨泵本体另一侧，燃油经过输油泵后，其中部分燃油通过燃油计量阀进入共轨泵内的三个柱塞腔，另一部分燃油通过第一节流阀进入泵腔，对泵腔内部的运动部件进行润滑。

上述技术方案中，经过燃油计量阀的燃油同时通过第二节流阀与泵腔连通。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：通过在回油端设计调压阀，保证泵腔内的燃油压力达到一定范围时进行回油，使得发动机在低速运转时，泵腔内部有足够的燃油对运动部件进行润滑、冷却，特别在发动机重复热启动时，可以防止运动部件之间形成蒸汽竟而发生气蚀；同时，在发动机启动时，防止大量的燃油泄露，使得输油泵的理论供油量可以减少，竟而减小泵的供油通道直径，减小泵体积，增大泵强度，缩小泵体在发动机上的安装空间。

附图说明

图1是本发明高压共轨泵回油系统结构示意图；

图2是本发明中调压阀结构示意图；

图3是本发明中输油泵供油油路示意图；

图4是利用本发明高压共轨泵回油系统的高压共轨供油系统原理图；

图5是滑动轴承燃油泄漏量与发动机转速的关系图及改进后的燃油泄漏量与泵腔压力变化关系图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明的高压共轨泵回油系统主要是针对目前高压共轨发动机回油系统的不足而改进。具体地，在发动机低速运转时，比如启动时，共轨泵整体效率降低，而且，燃油大都通过回油管路泄露出去，导致在高压油泵泵腔内没有足够的燃油对滑动部件润滑、冷却，比如柱塞泵中的柱塞偶件，容易造成运动部件卡死、损坏。另外，在运动部件之间容易产生蒸汽，造成气蚀。还有，在发动机启动时，由于回油管路泄露的燃油量大，为了保证足够的燃油供应，必须增大对输油泵的输油管道直径的设计，相应地，增大了输油泵的结构尺寸。本发明的高压共轨泵回油系统主要是在回油端安装一调压阀，通过设置调压阀的打开压力，使得泵腔内的燃油达到一定压力后再回油，这样，泵腔内部会保留足够的燃油对运动部件进行润滑、冷却。

如图1及图4所示，首先说明一下本实施例应用于高压共轨发动机的燃油供给具体原理。燃油从油箱9通过低压油路20进入高压共轨泵10，燃油在高压共轨泵10内加压后泵入共轨管8，泵腔11、凸轮轴间隙31（参见图1）内的多余的燃油通过回油路30回到油箱9。在低压油路20里,燃油通过滤清器5进入输油泵4，经过输油泵4的燃油一部分进入燃油计量阀6，一部分燃油通过第一节流阀42进入泵腔11（参见图1）；经过燃油计量阀6的燃油，大部分燃油通过ECU根据工况要求分配给高压共轨泵10的3个柱塞腔15（参见图1，示出其中一个柱塞腔），多余的燃油又通过第二节流阀61进入泵腔11（参见图1）。另外，经过输油泵4的多余燃油通过低压阀7又回流到输油泵4的前端，保证燃油在输油泵4内顺利循环。

如图1所示，本实施例的高压共轨泵回油系统，具体包括共轨泵本体1，在其泵腔11内部沿径向均匀间隔设置三个柱塞12（图1中示出其中一个），在共轨泵本体1中央设有凸轮轴13，凸轮轴13驱动驱动部件14运动，驱动部件14驱动柱塞12进行吸油及压油动作，经过柱塞12压缩的燃油通过出油阀（图中未标记）进入共轨管8（参见图4）；在共轨泵本体1一侧设有连接法兰3，连接法兰3同时与共轨泵本体1围成泵腔11，连接法兰3内部设有凸轮轴轴承32，凸轮轴13安装在凸轮轴轴承32上，共轨泵本体1与凸轮轴13之间具有凸轮轴间隙31；在共轨泵本体1另一侧安装输油4，输油泵4的的驱动轴（图中未标记）与凸轮轴13同轴设计，燃油经过输油泵进口41进入输油泵4，经过输油泵4的燃油一部分进入燃油计量阀6（参见图3），另一部分通过第一节流阀42（参见图4）进入泵腔11；经过燃油计量阀6的燃油一部分经过低压油管401进入共轨泵三个柱塞腔15，低压油管401设在共轨泵本体1内部，经过燃油计量阀6的另一部分燃油通过第二节流阀61（参见图4）进入泵腔11，泵腔11内的燃油可以到达凸轮轴间隙31，这样，进入泵腔11的燃油对泵腔11内的运动部件进行润滑、冷却，进入凸轮轴间隙31的燃油对凸轮轴13及凸轮轴轴承32润滑、冷却，保证泵腔内运动部件的良好润滑、冷却，减少磨损，提高使用寿命；回油路30（参见图4）包括泵腔回油管302及凸轮轴间隙回油管301，泵腔回油管301与凸轮轴间隙回油管302互通且设在连接法兰3内，调压阀2装在连接法兰3上端，泵腔回油管301及凸轮轴间隙回油管302与调压阀2接通，当泵腔11及凸轮轴间隙31内的燃油压力达到调压阀的阀值时，调压阀2打开，燃油通过泵腔回油管301及凸轮轴间隙回油管302回油。

如图2所示，调压阀2包括阀体21、钢球22、底座23及弹簧24，阀体21中间设有阶梯孔211，钢球22装在阶梯孔211内，且与阶梯孔211的台阶处（图中未标记）密封配合，底座23装在阶梯孔211顶端，其中间设有回油孔231，弹簧24装在底座23与钢球22之间，当调压阀2处于关闭状态时，弹簧24驱动钢球22运动，使钢球22与阶梯孔211的台阶处密封配合。在弹簧24与底座23之间设有调整垫片（图中未示出），用来调整调压阀2的开启压力，优选的，开启压力设为1.2-1.3bar。当然，调压阀2可以用其他阀门来替换。

另外，在发动机低速运转时，由于设置调压阀2，在泵腔内的燃油压力超过1.3bar时才进行回油，这样在启动时，不需供大量的燃油，就能满足低速的需要，所以，输油泵的理论供油量无需过大，其内部无需直径过大的通道，这样，泵的整体结构可以相对减小，增加泵体强度，缩小泵体在发动机上安装空间。

本技术方案通过在回油路端增加调压阀2，其带来的技术效果是非常明显的，如图5所示，其根据滑动轴承泄漏量与发动机转速的关系，其清楚的反应出燃油泄露量与发动机转速成反比，通过选择不同的进油压力绘制不同的燃油泄露量的变化曲线图确定合理的进油压力（图中所示为1bar，此时，燃油泄露量最小）。然后，通过1bar进油压力的泄露曲线确定合理的泵腔压力，最后确定调压阀2所需的开启压力。

绘制图5的试验条件：

泵腔内的压力：0.2bar，泵腔温度80℃，凸轮轴与滑动轴承之间间隙0.054mm，共轨泵与发动机的传动比1.333。

如图5所示，按照上述分析，具体以1bar进油压力的燃油泄露曲线为分析对象，如果采用现有技术的方案，1bar进油压力的燃油泄露曲线在发动机转速为0-500rpm时，本应该有大量燃油泄露，反应在图中，1bar进油压力的燃油泄露曲线会是连续变化的（即不会出现本图中折线部分）。

事实上，本发明技术方案要达到的技术效果就是，发动机的转速大约在0-500rpm（低转速）时，燃油泄漏量必须为零，随着发动机的转速增加，泵腔压力增大，调压阀打开，燃油泄漏量突变，最终回归到原来的燃油泄露曲线，即图中所示1bar进油压力的燃油泄露曲线（发动机转速500-3500部分）。

需要说明的是，图5所示为滑动轴承泄漏量与发动机转速关系图，考虑到其他部件的泄露，使发动机转速在0-500rpm时（启动过程）的泄漏量为零，泵腔压力维持在1.2-1.3bar比较合理。所以，调压阀2的开启压力设为1.2-1.3bar。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高压共轨泵回油系统，其特征在于，包括：

共轨泵本体，在其泵腔内部沿径向均匀间隔设置三个柱塞，在所述共轨泵本体中央设有凸轮轴，所述凸轮轴驱动所述三个柱塞进行吸油及压油动作，在所述共轨泵本体一侧设有连接法兰，所述连接法兰内部设有凸轮轴轴承，所述凸轮轴安装在所述凸轮轴轴承上；

低压油路，其中部分燃油经过所述低压油路进入所述泵腔，对所述泵腔内部的运动部件进行润滑；

回油路，其与所述泵腔连通，在所述回油路中设有调压阀，所述回油路包括泵腔回油管及凸轮轴间隙回油管路，所述泵腔回油管路及所述凸轮轴间隙回油管路设在所述连接法兰内，所述调压阀装在所述连接法兰上端，当所述泵腔内的燃油压力达到所述调压阀的阀值时，燃油通过所述回油路回油。

2.根据权利要求1所述的高压共轨泵回油系统，其特征在于，所述调压阀的阀值为1.2-1.3bar。

3.根据权利要求1所述的高压共轨泵回油系统，其特征在于，所述调压阀包括：

阀体，所述阀体中间设有阶梯孔；

钢球，所述钢球装在所述阶梯孔内，且与所述阶梯孔的台阶处密封配合；

底座，所述底座装在所述阶梯孔顶端，其中间设有回油孔；

弹簧，所述弹簧装在所述底座与所述钢球之间，当所述调压阀处于关闭状态时，所述弹簧驱动所述钢球运动，使所述钢球与所述阶梯孔的台阶处密封配合。

4.根据权利要求1所述的高压共轨泵回油系统，其特征在于，所述低压油路还包括输油泵及燃油计量阀，所述输油泵安装在所述共轨泵本体另一侧，燃油经过所述输油泵后，其中部分燃油通过所述燃油计量阀进入共轨泵内的三个柱塞腔，另一部分燃油通过第一节流阀进入所述泵腔，对所述泵腔内部的运动部件进行润滑。

5.根据权利要求4所述的高压共轨泵回油系统，其特征在于，经过所述燃油计量阀的燃油同时通过第二节流阀与所述泵腔连通。