CN104533680A - 一种用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种用于高压共轨电控燃油喷射系统的多缸高压供油泵，包括泵体、多个泵油单元以及泵油单元驱动部件，泵体内具有多个泵室和一个泵油单元驱动部件工作室。泵油单元驱动部件为一凸轮轴，其上设置有间隔分布的多个三作用凸轮。凸轮轴每旋转一周，泵油次数为凸轮数目的三倍，且间隔分布的凸轮之间泵油过程可能部分叠交。因此，本发明的多缸高压供油泵能定时地向高压油轨提供足够的燃油，与发动机喷油频率同步，以保证发电机组稳定、高效的运行。

Description

一种用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵

技术领域

本发明涉及一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，特别涉及一种应用于柴油发电机组电控高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵。

背景技术

柴油发电机组是一种技术密集型产品,主要用于舰船电站、移动电站以及各种应急电站。近年来，世界气候环境急剧恶化、排放法规的逐渐完善以及燃油价格的不断攀升，柴油发电机组也逐渐朝着绿色经济的方向发展。对于柴油发动机来说，降低噪音和排放、提高燃油的经济性成为船用柴油机的主要发展趋势，这为高压共轨技术在柴油机发电机组上的应用提供了巨大的发展契机。

电控高压共轨燃油喷射系统，作为柴油发动机满足国四及以上排放标准的最佳选择，由高压供油泵、高压油轨、电控喷油器、ECU和传感器等组成。在该系统中，高压供油泵的主要功能是定时地向高压油轨提供足够的燃油，以保证高压油轨内燃油压力的稳定，其供油时刻和供油量大小由ECU控制。高压供油泵按机械原理有直列柱塞泵和径向转子泵两种型式；按控制原理，有控制低压进油和控制高压出油两种型式。

中国发明专利公开号CN101270715公开了一种柴油机高压共轨燃油系统供油泵，其为径向转子泵，控制原理是采用进油节流控制阀控制低压进油。该发明的高压供油泵结构紧凑、外形尺寸较小，主要应用于功率较低的轻型柴油机领域。

中国发明专利公开号CN 102003319公开了一种用于高压共轨燃油系统的高压供油泵，其为直列柱塞泵，控制原理是控制高压出油。该发明的高压供油泵在安装空间、转速适应范围、生产成本和使用维护等方面都不具备优越性，而且主要应用于400KW以下的中、重型柴油发动机。

在大功率的船用或发电机组的柴油发动机领域内，传统的燃油供油系统由二个或多个多缸机械直列泵进行串联而成，喷油泵的供油缸数与发动机缸数相对应。这需要很大的安装空间，且串联而成的供油系统运动刚度欠佳。随着排放法规的严格执行，大型发动机的排放升级也势在必行。设计一种共轨式大功率柴油发电机组(500KW以上)用直列柱塞高压供油泵，其功率覆盖范围广，能满足大功率柴油发电机组供油量的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有直列柱塞供油泵和径向转子泵在功率方面不适用于大功率柴油发电机组的局限性，而提供一种控制高压出油的直列柱塞多缸供油泵，该直列柱塞多缸供油泵能定时地向高压油轨提供足够的燃油，以保证发电机组稳定、高效的运行。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，包括泵体、多个泵油单元以及泵油单元驱动部件；其特征在于：

所述泵体内具有多个泵室、多个低压油室和一个泵油单元驱动部件工作室，所述泵油单元驱动部件工作室轴向布置在所述泵体内，所述多个泵室径向并列位于泵油单元驱动部件工作室的上方且它们的底部与所述泵油单元驱动部件工作室相连通；多个泵室的轴线与所述泵油单元驱动部件工作室的轴线相互垂直；所述多个低压油室同轴设置在所述泵油单元驱动部件工作室上方并与对应的泵室相连通，所述多个低压油室它们共同的轴线与多个泵室的轴线相互垂直并与所述泵油单元驱动部件工作室的轴线相互平行；

多个泵油单元分别安装在各个低压油室内，每一泵油单元的底部配置有一滚轮部件，所述滚轮部件中具有一可以进入所述泵油单元驱动部件工作室内的滚轮；

所述泵油单元驱动部件安装在所述泵油单元驱动部件工作室，该泵油单元驱动部件包括一凸轮轴和沿轴向间隔设置在所述凸轮轴上的多个凸轮，每一凸轮与对应的多个泵油单元中的滚轮部件中的滚轮接触，通过滚轮驱动泵油单元工作；所述泵油单元驱动部件中的凸轮轴与发动机的驱动齿轮动力连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述泵体上配置有至少一个滚轮部件润滑油室，所述至少一个滚轮部件润滑油室与一泵室的下部连通，以给所述滚轮部件供给润滑油，在所述滚轮部件润滑油室上配置有润滑油嘴。

在本发明的一个优选实施例中，在所述泵体上配置有至少一个凸轮位置传感器安装口，所述凸轮位置传感器安装口与所述泵油单元驱动部件工作室相连通，在所述凸轮位置传感器安装口安装有凸轮位置检测传感器，所述凸轮位置检测传感器对所述泵油单元驱动部件中的凸轮相位进行侦测并将所侦测的信号输送至ECU，以决定凸轮的泵油时刻。

在本发明的一个优选实施例中，在至少一低压油室上安装有一燃油回油管接头，以循环燃油。

在本发明的一个优选实施例中，在所述凸轮轴上配置有至少一中间轴承，所述中间轴承支撑在所述泵油单元驱动部件工作室内。

在本发明的一个优选实施例中，所述凸轮的数量为6个、8个或10个。

在本发明的一个优选实施例中，所述凸轮按照一定的相位配置在所述凸轮轴上，其中有两个凸轮的相位相同。

在本发明的一个优选实施例中，所述凸轮具有三个凸形，三个凸形的形成120°布置。

由于采用了如上的技术方案，本发明的多缸高压供油泵可完全满足大功率柴油发电机组供油量的要求。

附图说明

图1为本发明多缸高压供油泵的结构示意图。

图2为本发明多缸高压供油泵泵室的结构示意图。

图3为本发明多缸高压供油泵(10缸)凸轮轴的结构示意图。

图4为本发明多缸高压供油泵(8缸)凸轮轴的结构示意图。

图5为本发明多缸高压供油泵(6缸)凸轮轴的结构示意图。

图6位本发明多缸高压供油泵工作过程第一状态示意图。

图7为本发明多缸高压供油泵工作过程第二状态示意图。

图8为本发明多缸高压供油泵工作过程第三状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1和图2,图中所示为应用于高压共轨燃油喷射系统的一种十缸高压供油泵，该十缸高压供油泵包括一个泵体100、10个泵油单元200以及泵油单元驱动部件300。

泵体100具有10个泵室110和一个泵油单元驱动部件工作室120，泵室110但不只限于10个。

泵油单元驱动部件工作室120轴向布置在泵体100内，10个泵室110并列位于泵油单元驱动部件工作室120的上方且它们的底部与泵油单元驱动部件工作室120相连通；10个泵室110的轴线与泵油单元驱动部件工作室120的轴线相互垂直，每个泵室内安装有一个泵油单元200。

10个低压油室130同轴设置在泵油单元驱动部件工作室120上方并与对应的泵室110相连通，10个低压油室130它们共同的轴线与10个泵室110的轴线相互垂直并与泵油单元驱动部件工作室120的轴线相互平行。其中在泵体100最左侧的低压油室130上安装有一个燃油回油管接头140以循环燃油，当然也可以根据循环供油量选择在多个低压油室130上安装燃油进油管接头150。

在泵油单元驱动部件工作室120内装有泵油单元驱动部件300，泵油单元驱动部件300包括凸轮轴320和沿轴向间隔设置在凸轮轴320上的十个凸轮310，另外在凸轮轴320上配置有左、右侧轴承312、313和两个中间轴承311，左、右侧轴承312、313和中间轴承311起辅助支撑作用。

在泵体100的中下部设置有滚轮体部件润滑油室160，该滚轮体部件润滑油室160与泵室110连通，在滚轮体部件润滑油室160安装有润滑油嘴161，通过润滑油嘴161和滚轮体部件润滑油室160给在泵室110内运动的滚轮体部件410供给润滑油以润滑。

滚轮体部件410属于泵油单元200中的一部分，位于泵油单元200的下方，滚轮体部件410中的滚轮420与泵油单元驱动部件中的凸轮310接触，通过泵油单元驱动部件中的凸轮轴320与发动机的驱动齿轮动力连接，驱动泵油单元200工作。

在泵体100的下部泵室110上设置有一凸轮位置传感器安装口171，在凸轮位置传感器安装口171中安装有一个凸轮位置传感器170，用以分别判断多个凸轮310的相位，从而决定凸轮310的泵油时刻。

由于多缸高压供油泵是按泵室110的数目划分的，8缸、6缸高压供油泵的结构与10缸基本相同，在此就不再详细复述其内容了。

由于中国发明专利CN 102003319已将泵油单元充分公开，在此就不再详细复述其内容了。

参看图3，图中所示为多缸高压供油泵的泵油单元驱动部件300(图示为10缸)，该泵油单元驱动部件300包括一凸轮轴320和间隔安装在凸轮轴320上的10个凸轮310(Ⅰ-Ⅹ)，凸轮轴320置于泵油单元驱动部件工作室120内(参见图1),10个凸轮310分别位于10个泵室110的下方；每个凸轮310为三作用凸轮，三个凸形成120°布置，相邻两个凸轮的凸形错位24°。当凸轮轴320每旋转360°时，泵油单元200泵油3N次(N为凸轮310的个数)，且同一泵油时刻，两个泵油单元200(如Ⅰ和Ⅵ、Ⅱ和Ⅶ对应的泵油单元)同时泵油，相邻两个泵油单元200(如Ⅰ和Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ对应的泵油单元)的泵油过程可能部分叠交,因此能满足大功率大排量发电机组供油量的要求。

参看图4，8缸高压供油泵所对应的泵油单元驱动部件300a中的凸轮轴320a上设置有8个凸轮310a，8个凸轮310a为三作用凸轮，三个凸形成120°布置，相邻两个凸轮310a的凸形错位30°。当凸轮轴320a每旋转360°时，泵油单元200泵油3N次(N为凸轮310a的个数)，且同一泵油时刻，两个泵油单元200(如Ⅰ和Ⅴ、Ⅱ和Ⅵ对应的泵油单元)同时泵油，因此能满足大功率大排量发电机组供油量的要求。

参看图5，6缸高压供油泵所对应的凸轮轴320b上设置有6个凸轮310b，8个凸轮310b为三作用凸轮，三个凸形成120°布置，相邻两个凸轮的凸形错位20°。当凸轮轴320b每旋转360°时，泵油单元200泵油3N次(N为凸轮310b的个数)，且相邻两个泵油单元200(如Ⅰ和Ⅱ、Ⅴ和Ⅵ对应的泵油单元)的泵油过程可能部分叠交，因此能满足大功率大排量发电机组供油量的要求。

以十缸为例，本发明多缸高压供油泵的工作过程如下：参见图6，从驱动端看，凸轮轴320在发动机的驱动齿轮的带动下，以一定的转速按逆时针的方向产生旋转运动，当凸轮轴320上的两个凸轮310(图3中所示位置为编号为Ⅴ、Ⅹ的凸轮)上的一个凸形点逐渐离开滚轮420，在柱塞弹簧240的作用下，推动柱塞230随之下行，柱塞230下行过程中，通过滚轮体部件410带动滚轮420始终与凸轮310接触。在柱塞230下行过程中，ECU 500控制电磁铁251不通电，这时控制阀芯252在电磁铁弹簧254的作用下，与调整垫块256接触而处于第一位置。此时，控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c分开，产生间隙，而出油阀260中的阻尼阀263在阻尼阀弹簧262和共轨油管520内燃油的背压作用下，阻尼阀密封锥面263c紧紧顶住燃油出孔210a的出口，即出油阀260处于关闭状态。从燃油入孔218而来的燃油通过环形压力油室258、控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c之间的间隙、柱塞油孔219进入到燃油室212a内，进入燃油室212a中燃油的多少取决于柱塞220直径和凸轮310升程的大小。

参见图7，凸轮轴320在发动机的驱动齿轮的带动下，按逆时针的方向继续转动，柱塞230随着凸轮310的旋转而上升，柱塞弹簧240逐渐被压缩，在此过程中，ECU 500控制电磁铁251不通电，控制阀芯252依然处于与调整垫块256接触的第一位置，控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c分开，产生间隙，而出油阀260中的阻尼阀263在阻尼阀弹簧262和共轨油管520内燃油的背压作用下，阻尼阀密封锥面263c紧紧顶住燃油出孔210a的出口，即单向阀260处于关闭状态。燃油室212a内的部分燃油在柱塞230的推压下通过柱塞油孔219、控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c之间的间隙、环形压力油室258、控制阀芯252上的油孔、阀芯部内的油道、油孔及燃油入孔218返回至低压油室。

参见图8，凸轮轴320在发动机的驱动齿轮的带动下，按逆时针的方向继续转动，柱塞230随着凸轮310的旋转而上升，柱塞弹簧240逐渐被压缩，在此过程中，ECU 500控制电磁铁251通电，通过衔铁253而产生的电磁力克服弹电磁铁弹簧254的阻力使控制阀芯252向左运动，直到控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c接触，此时控制阀芯252处于第二位置，燃油室212a内的燃油在柱塞230的推压下压力升高，当燃油室212a内的燃油压力大于密封锥面263c所承受的阻尼阀弹簧262的弹簧力和共轨油管520内燃油的背压时，燃油将阻尼阀263顶开，燃油室212a内的燃油通过柱塞油孔219、高压油腔215、燃油出孔210a、阻尼阀安装腔、斜向小孔、过油孔、燃油出孔流向共轨油管520。柱塞230继续上升，电磁铁251断电。此时，燃油室212a内的燃油压力作用在控制阀芯252的右端面，其作用力远远大于电磁铁弹簧254的反作用力，控制阀芯252上的密封锥面252c与控制阀芯安装孔217内的密封锥面217c持续保持关闭，燃油在高压下继续流向共轨油管520。当凸轮310上的另一个凸形接触到滚轮420时，柱塞230运行到上止点，供油结束，在柱塞弹簧240的作用下，柱塞230下行，进入下一个循环。电磁铁251的通电和断电时间由ECU 500控制。由于同一时刻有两个泵油单元同时泵油，且凸轮轴旋转一周，每个泵油单元泵油三次，从而能减小共轨管内压力的波动，保证发电机组稳定、高效的运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围有所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，包括泵体、多个泵油单元以及泵油单元驱动部件；其特征在于：

所述泵体内具有多个泵室、多个低压油室和一个泵油单元驱动部件工作室，所述泵油单元驱动部件工作室轴向布置在所述泵体内，所述多个泵室径向并列位于泵油单元驱动部件工作室的上方且它们的底部与所述泵油单元驱动部件工作室相连通；多个泵室的轴线与所述泵油单元驱动部件工作室的轴线相互垂直；所述多个低压油室同轴设置在所述泵油单元驱动部件工作室上方并与对应的泵室相连通，所述多个低压油室它们共同的轴线与多个泵室的轴线相互垂直并与所述泵油单元驱动部件工作室的轴线相互平行；

多个泵油单元分别安装在各个低压油室内，每一泵油单元的底部配置有一滚轮部件，所述滚轮部件中具有一可以进入所述泵油单元驱动部件工作室内的滚轮；

所述泵油单元驱动部件安装在所述泵油单元驱动部件工作室，该泵油单元驱动部件包括一凸轮轴和沿轴向间隔设置在所述凸轮轴上的多个凸轮，每一凸轮与对应的多个泵油单元中的滚轮部件中的滚轮接触，通过滚轮驱动泵油单元工作；所述泵油单元驱动部件中的凸轮轴与发动机的驱动齿轮动力连接。

2.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，在所述泵体上配置有至少一个滚轮部件润滑油室，所述至少一个滚轮部件润滑油室与一泵室的下部连通，以给所述滚轮部件供给润滑油，在所述滚轮部件润滑油室上配置有润滑油嘴。

3.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，在所述泵体上配置有至少一个凸轮位置传感器安装口，所述凸轮位置传感器安装口与所述泵油单元驱动部件工作室相连通，在所述凸轮位置传感器安装口安装有凸轮位置检测传感器，所述凸轮位置检测传感器对所述泵油单元驱动部件中的凸轮相位进行侦测并将所侦测的信号输送至ECU，以决定凸轮的泵油时刻。

4.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，在至少一低压油室上安装有一燃油回油管接头，以循环燃油。

5.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，在所述凸轮轴上配置有至少一中间轴承，所述中间轴承支撑在所述泵油单元驱动部件工作室内。

6.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，所述凸轮的数量为6个、8个或10个。

7.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，所述凸轮按照一定的相位配置在所述凸轮轴上，其中有两个凸轮的相位相同。

8.如权利要求1所述的一种应用于高压共轨燃油喷射系统的多缸高压供油泵，其特征在于，所述凸轮具有三个凸形，三个凸形的形成120°布置。