CN105888905A - 一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵及其装配方法 - Google Patents

一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵及其装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵及其装配方法，包括单缸共轨蓄能器和单缸共轨泵，单缸共轨蓄能器和单缸共轨泵密封地固定连接成一体，它将油泵和共轨的一体化，油泵与柴油机的安装方式不变，能在现有柴油机上直接安装使用，不需要对柴油机的机体的安装孔系进行另外加工，同时取消连接共轨与油泵的共轨管，还能最大化地减小单缸柴油机高压共轨泵的体积，采用高速电磁阀取代已有技术中比例电磁阀，成本可以降低50～60元/台；它能对现有柴油机直接进行共轨电喷提升改造，使用本发明能使单缸柴油机达到国四排放标准。所述装配方法装配工艺性好，不仅装配精度好，而且装配效率高，零件不会多装，也不会少装。

Description

一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵及其装配方法
技术领域
本发明涉及单缸柴油机的燃烧系统，尤其涉及单缸柴油机的高压共轨系统中共轨泵总成。
背景技术
长期以来单缸柴油机因其价格低廉、轻便等原因，广泛应用于备用电源、农业机械、抽水机械、工程机械、船用等各行业，近年来由于单缸柴油机的排放水平落后，国家环保排放要求的提高，国内市场份额逐步被压缩；据中国内燃机工业协会数据，2015年我国单缸柴油机产量在400万台左右，峰值时在800万台左右，单缸机保有量在2000万台左右；一方面、单缸柴油机产业整体排放水平落后，导致其每年向大气中排放大量的有害气体；另一方面，落后排放水平使得其逐渐被市场所排斥，急需技术的更新换代。
中国将于2016年底全面实行非道路国三排放标准，预计2018年将实施非道路国4排放标准，其中单缸柴油机正在该法规的限制范围之内。
排放法规升级后，单缸柴油机的共轨系统将成为单缸柴油机排放技术升级的根本性解决方案；在已公开的单缸柴油机共轨系统技术方案中，机械部分包含共轨泵、共轨管、喷油器三大部件，这三大部件之间采用高压油管连接。虽然这种替代的技术方案能够实现单缸柴油机的高压共轨电喷化，但是，现有单缸柴油机的共轨系统成本太高，体积太大，无法在现有单缸柴油机上直接应用。
在发明专利201610025226.6中公开了“集成式柴油机高压共轨燃油喷射系统用高压油泵总成”，其仍然延续常规技术思路，将系统机械部分分为三大部件，彼此之间使用高压油管连接；在该发明中，所述高压油泵总成中的挺柱体导向依赖柴油机，即柴油机的机体必须重新设计，需要机体上留有特殊的导向孔，柴油机的机体需要重新设计加工，整个加工生产线必须重新投入，投入很大；同时，这种高压油泵总成的油量控制方式采用比例电磁阀进油计量控制，这种电磁阀的价格较高。
在实用新型专利ZL201120052744.X中公开了“泵轨一体的共轨高压泵”，所述油泵应用于多缸柴油机供油系统；其油泵的驱动由自身凸轮轴执行，油泵体积庞大，在单缸柴油机上无法直接应用，也不能引用，在该实用新型中高压原件柱塞套采用内凹端面结构设计，工艺性极差，既提高了加工、装配的技术难度，增大了成本，又不能与现有单缸柴油机的机体配套使用，对现有单缸柴油机的喷油泵的替代性极差。现行的单缸柴油机生产商都不认可，更不接受。
发明内容：
本发明的目的是提供一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵及其装配方法，所述单缸柴油机用复合式高压共轨泵是根据现有单缸柴油机的特点设计，能在现有柴油机上直接使用，具有适应性强、结构经凑、成本低、技术潜力大特点。
一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵，其特征是：包括单缸共轨蓄能器和单缸共轨泵，单缸共轨蓄能器的进油端和单缸共轨泵的出油端对接后密封地固定连接成一体，所述单缸共轨蓄能器包括共轨体、定压出油道、蓄压容腔、定压进油道、压力传感器和单向出油腔，蓄压容腔设置在共轨体内，定压出油道、定压进油道、压力传感器和单向出油腔均与蓄压容腔相连通，其中，定压出油道、定压进油道和单向出油腔同轴设置；所述单缸共轨泵包括泵体、挺柱体、柱塞弹簧下座、柱塞弹簧、柱塞、柱塞导向套、径向密封圈、高压腔、油道分配器、钢珠、进油阀弹簧、出油阀座、出油阀芯、出油阀弹簧、出油阀弹簧座和高速电磁阀，在出油阀座的中心设有出油孔，在出油阀座的下端面设有钢珠容腔，在出油阀座的侧面设有上侧进油道；在油道分配器的中心设有上端开口的进油盲孔、在油道分配器的侧面设有下侧进油道，在油道分配器的下侧进油道下端设有水平进油道，在油道分配器的上端面与下端面之间设有垂直油道，在油道分配器的下端面设有进油凹油坑，垂直油道与进油凹油坑相连通；所述泵体包括对接孔、螺纹连接孔、配合孔、过渡孔、下导向孔、电磁阀安装孔和转向进油道，对接孔、螺纹连接孔、配合孔、过渡孔、下导向孔从上到下依次同轴分布；柱塞导向套旋固在泵体的螺纹连接孔中，油道分配器和出油阀座设置在对接孔中，且出油阀座位于油道分配器的上方，钢珠设置在出油阀座与油道分配器之间，出油阀芯套装在出油阀座的出油孔中，进油阀弹簧设置在出油阀芯下端与钢珠之间，出油阀弹簧的下端套装在出油阀芯的上段，出油阀弹簧座套装在出油阀弹簧的上端的内孔中，柱塞弹簧下座套装在柱塞上且位于柱塞的下端，柱塞套装在柱塞导向套的导向孔中，柱塞弹簧设置在柱塞导向套与柱塞弹簧下座之间，挺柱体套装在泵体的下导向孔中，并由限位销对挺柱体的升降行程进行限位，限位销由限位卡簧限位，柱塞的下端与挺柱体接触，在柱塞导向套与泵体的配合孔之间间隔地设有二个径向密封圈，单缸共轨蓄能器的进油端和单缸共轨泵的出油端密封对接结构为，单缸共轨蓄能器的进油端套装在泵体的对接孔中，在共轨体与泵体的对接处设有端面密封圈。
所述单缸柴油机用复合式高压共轨泵的装配方法如下：
第一，单缸共轨泵的装配：
步骤1，先将径向密封圈安装在柱塞导向套外圆的预设密封槽中，然后将柱塞导向套旋入泵体内的螺纹连接孔中，使径向密封圈与配合孔之间形成二道径密封；
步骤2，将柱塞弹簧从下装入泵体的配合孔、过渡孔、下导向孔的下段孔组中，柱塞弹簧的上段内孔套装在柱塞导向套下段的弹簧芯座上；
步骤3，将柱塞弹簧下座套装在柱塞下端轴肩上，然后将柱塞的上段套装在柱塞导向套的中心孔中，再将挺柱体压入泵体的下导向孔中，并用限位销对挺柱体进行轴向移动行程限位，限位销由限位卡簧轴向限位；
步骤4，将油道分配器放入泵体的对接孔中，然后再放入钢珠和出油阀座，且出油阀座上的钢珠容腔朝下，在出油阀座的出油孔中放入进油阀弹簧，再将出油阀芯的下段插入出油阀座的出油孔中，将出油阀弹簧套装在出油阀芯上段的芯轴上；
步骤5，将出油阀弹簧座套装在出油阀弹簧的上端内孔中；
步骤6，将高速电磁阀密封地旋接在电磁阀安装孔中；
这样，单缸共轨泵的装配结束；
第二，所述单缸共轨蓄能器的装配，将单缸共轨蓄能器的进油端外圆上套装端面密封圈，然后再将进油端套装在泵体的对接孔中，这样在共轨体与泵体的对接处就形成了端面密封。
这种装配方法装配工艺性好，不仅装配精度好，而且装配效率高，零件不会多装，也不会少装。
单缸柴油机用复合式高压共轨泵的工作过程如下：
吸油过程：凸轮轴处于下降段时，柱塞弹簧带动挺柱体和柱塞弹簧下座、柱塞同步下行，此时高压腔容积增大而形成负压，油道分配器下端的进油凹油坑通过垂直油道与钢珠的容腔相连通，此时高速电磁阀通电处于打开状态，燃油通过转向进油道、高速电磁阀进入泵体的对接孔中，然后通过出油阀座的上侧进油道和油道分配器的下侧进油道进入水平进油道和进油盲孔推开钢珠，再进入钢珠空腔从垂直油道吸入高压腔；
压油过程：凸轮轴处于上升阶段时，挺柱体推动柱塞下端上移，柱塞弹簧在柱塞弹簧下座的作用下被压缩，此时，高压腔容积缩小，油压升高，高压腔中吸储的燃油则从进油凹油坑、垂直油道进入钢珠容腔中，钢珠在压力燃油的作用下密封地压合在进油盲孔的开口处，关闭进油盲孔，压力燃油推动出油阀芯上移，从而使出油阀芯处于开启状态，压力燃油通过单缸共轨蓄能器的定压进油道进入蓄压容腔中，压力传感器对蓄压容腔中油压进行测控，当油压达到预定值时，从定压出油道输入喷油装置，完成压油过程。
本发明将油泵和共轨的一体化，油泵与柴油机的安装方式不变，能在现有柴油机上直接安装使用，不需要对柴油机的机体的安装孔系进行另外加工，同时取消连接共轨与油泵的共轨管，还能最大化地减小单缸柴油机高压共轨泵的体积，采用高速电磁阀取代已有技术中比例电磁阀，成本可以降低10％～15％/台；在本发明中，挺柱体的升降移动导向和定位结构均设置在泵体内孔中，对柴油机机体无特殊设计要求；它能对现有柴油机直接进行共轨电喷提升改造，对于现有单缸柴油机进行国三标准环保排放是十分经济可行的技术方案，使用本发明能使单缸柴油机达到国四排放标准。
在本发明中将高压元件柱塞导向套与泵体进行分离设计成为多级圆柱状结构，该结构周向均质对称，有利于后期柱塞套中孔的高精度加工；相比较现有技术中的异形结构，需要做配重处理，工艺难度大大降低；挺柱体、柱塞弹簧等运动件，内包结构设计，避免了与柴油机零部件产生碰撞、干涉、影响的可能性。本发明的结构紧凑、低成本，工艺性好、性能稳定、适用于单缸柴油机使用的高压共轨系统供油泵总成。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中单缸共轨蓄能器的结构示意图；
图3为单缸共轨泵的结构示意图；
图4为泵体的结构示意图；
图5为出油阀座的结构示意图；
图6为油道分配器的结构示意图；
图中：1-单缸共轨蓄能器；2-单缸共轨泵；3-端面密封圈；11-共轨体；12-定压出油道；13-蓄压容腔；14-定压进油道；15-压力传感器；16-单向出油腔；17-进油端；21-泵体；22-挺柱体；23-柱塞弹簧下座；24-柱塞弹簧；25-柱塞；26-柱塞导向套；27-径向密封圈；28-高压腔；29-油道分配器；30-钢珠；31-进油阀弹簧；32-出油阀座；33-出油阀芯；34-出油阀弹簧；35-出油阀弹簧座；36-高速电磁阀；37-限位销；38-限位卡簧；211-对接孔；212-螺纹连接孔；213-配合孔；214-过渡孔；215-下导向孔；216-电磁阀安装孔；217-转向进油道；291-进油盲孔；292-下侧进油道；293-水平进油道；294-垂直油道；295-进油凹油坑；321-出油孔；322-钢珠容腔；323-上侧进油道。
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
实施例1：一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵，如图1～图6所示，它由单缸共轨蓄能器1和单缸共轨泵2组成，单缸共轨蓄能器1和单缸共轨泵2通过紧固件和端面密封圈3固定连接成一体；所述单缸共轨蓄能器1包括共轨体11、定压出油道12、蓄压容腔13、定压进油道14、压力传感器15和单向出油腔16，蓄压容腔13设置在共轨体11内，定压出油道12、定压进油道14、压力传感器15和单向出油腔16均与蓄压容腔13相连通，其中，定压出油道12、定压进油道14和单向出油腔16同轴设置；所述单缸共轨泵2包括泵体21、挺柱体22、柱塞弹簧下座23、柱塞弹簧24、柱塞25、柱塞导向套26、径向密封圈27、高压腔28、油道分配器29、钢珠30、进油阀弹簧31、出油阀座32、出油阀芯33、出油阀弹簧34、出油阀弹簧座35和高速电磁阀36，在出油阀座32的中心设有出油孔321，在出油阀座32的下端面设有钢珠容腔322，在出油阀座32的侧面设有上侧进油道323；在油道分配器29的中心设有上端开口的进油盲孔291、在油道分配器29的侧面设有下侧进油道292，在油道分配器29的下侧进油道292下端设有水平进油道293，在油道分配器29的上端面与下端面之间设有垂直油道294，在油道分配器29的下端面设有进油凹油坑295，垂直油道294与进油凹油坑295相连通；所述泵体21包括对接孔211、螺纹连接孔212、配合孔213、过渡孔214、下导向孔215、电磁阀安装孔216和转向进油道217，对接孔211、螺纹连接孔212、配合孔213、过渡孔214和下导向孔215从上到下依次同轴分布；柱塞导向套26旋固在泵体21的螺纹连接孔212中，油道分配器29和出油阀座32设置在对接孔211中，且出油阀座32位于油道分配器29的上方，钢珠30设置在出油阀座32与油道分配器29之间，出油阀芯33套装在出油阀座32的出油孔321中，进油阀弹簧31设置在出油阀芯33下端与钢珠30之间，出油阀弹簧34的下端套装在出油阀芯33的上段，出油阀弹簧座35套装在出油阀弹簧34的上端的内孔中，柱塞弹簧下座23套装在柱塞25上且位于柱塞25的下端，柱塞25套装在柱塞导向套26的导向孔中，柱塞弹簧24设置在柱塞导向套26与柱塞弹簧下座23之间，挺柱体22套装在泵体21的下导向孔215中，并由限位销37对挺柱体22的升降行程进行限位，限位销37由限位卡簧38限位，柱塞25的下端与挺柱体22接触；在柱塞导向套26与泵体21的配合孔213之间设有二个径向密封圈27。
本发明的实施方式很多，只要采用与本发明相同原理的其它等功能代换的一切方案均属本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种单缸柴油机用复合式高压共轨泵，其特征是：包括单缸共轨蓄能器(1)和单缸共轨泵(2)，单缸共轨蓄能器(1)的进油端和单缸共轨泵(2)的出油端对接后密封地固定连接成一体，所述单缸共轨蓄能器(1)包括共轨体(11)、定压出油道(12)、蓄压容腔(13)、定压进油道(14)、压力传感器(15)和单向出油腔(16)，蓄压容腔(13)设置在共轨体(11)内，定压出油道(12)、定压进油道(14)、压力传感器(15)和单向出油腔(16)均与蓄压容腔(13)相连通，其中，定压出油道(12)、定压进油道(14)和单向出油腔(16)同轴设置；所述单缸共轨泵(2)包括泵体(21)、挺柱体(22)、柱塞弹簧下座(23)、柱塞弹簧(24)、柱塞(25)、柱塞导向套(26)、径向密封圈(27)、高压腔(28)、油道分配器(29)、钢珠(30)、进油阀弹簧(31)、出油阀座(32)、出油阀芯(33)、出油阀弹簧(34)、出油阀弹簧座(35)和高速电磁阀(36)，在出油阀座(32)的中心设有出油孔(321)，在出油阀座(32)的下端面设有钢珠容腔(322)，在出油阀座(32)的侧面设有上侧进油道(323)；在油道分配器(29)的中心设有上端开口的进油盲孔(291)、在油道分配器(29)的侧面设有下侧进油道(292)，在油道分配器(29)的下侧进油道(292)下端设有水平进油道(293)，在油道分配器(29)的上端面与下端面之间设有垂直油道(294)，在油道分配器(29)的下端面设有进油凹油坑(295)，垂直油道(294)与进油凹油坑(295)相连通；所述泵体(21)包括对接孔(211)、螺纹连接孔(212)、配合孔(213)、过渡孔(214)、下导向孔(215)、电磁阀安装孔(216)和转向进油道(217)，对接孔(211)、螺纹连接孔(212)、配合孔(213)、过渡孔(214)、下导向孔(215)从上到下依次同轴分布；柱塞导向套(26)旋固在泵体(21)的螺纹连接孔(212)中，油道分配器(29)和出油阀座(32)设置在对接孔(211)中，且出油阀座(32)位于油道分配器(29)的上方，钢珠(30)设置在出油阀座(32)与油道分配器(29)之间，出油阀芯(33)套装在出油阀座(32)的出油孔(321)中，进油阀弹簧(31)设置在出油阀芯(33)下端与钢珠(30)之间，出油阀弹簧(34)的下端套装在出油阀芯(33)的上段，出油阀弹簧座(35)套装在出油阀弹簧(34)的上端的内孔中，柱塞弹簧下座(23)套装在柱塞(25)上且位于柱塞(25)的下端，柱塞(25)套装在柱塞导向套(26)的导向孔中，柱塞弹簧(24)设置在柱塞导向套(26)与柱塞弹簧下座(23)之间，挺柱体(22)套装在泵体(21)的下导向孔(215)中，并由限位销(37)对挺柱体(22)的升降行程进行限位，限位销(37)由限位卡簧(38)限位，柱塞(25)的下端与挺柱体(22)接触，在柱塞导向套(26)与泵体(21)的配合孔(213)之间间隔地设有二个径向密封圈(27)，单缸共轨蓄能器(1)的进油端和单缸共轨泵(2)的出油端密封对接结构为，单缸共轨蓄能器(1)的进油端(17)套装在泵体(21)的对接孔(211)中，在共轨体(11)与泵体(21)的对接处设有端面密封圈(3)。
2.权利要求1所述单缸柴油机用复合式高压共轨泵的装配方法如下：
第一，单缸共轨泵的装配：
步骤1，先将径向密封圈(27)安装在柱塞导向套(26)外圆的预设密封槽中，然后将柱塞导向套(26)旋入泵体(21)内的螺纹连接孔(212)中，使径向密封圈(27)与配合孔(213)之间形成二道径密封；
步骤2，将柱塞弹簧(24)从下装入泵体(21)的配合孔(213)、过渡孔(214)、下导向孔(215)的下段孔组中，柱塞弹簧(24)的上段内孔套装在柱塞导向套(26)下段的弹簧芯座上；
步骤3，将柱塞弹簧下座(23)套装在柱塞(25)下端轴肩上，然后将柱塞(25)的上段套装在柱塞导向套(26)的中心孔中，再将挺柱体(22)压入泵体(21)的下导向孔(215)中，并用限位销(37)对挺柱体(22)进行轴向移动行程限位，限位销(37)由限位卡簧(38)轴向限位；
步骤4，将油道分配器(29)放入泵体(21)的对接孔(211)中，然后再放入钢珠(30)和出油阀座(32)，且出油阀座(32)上的钢珠容腔(322)朝下，在出油阀座(32)的出油孔(321)中放入进油阀弹簧(31)，再将出油阀芯(33)的下段插入出油阀座(32)的出油孔(321)中，将出油阀弹簧(34)套装在出油阀芯(33)上段的芯轴上；
步骤5，将出油阀弹簧座(35)套装在出油阀弹簧(34)的上端内孔中；
步骤6，将高速电磁阀(36)密封地旋接在电磁阀安装孔(216)中；这样，单缸共轨泵(2)的装配结束；
第二，所述单缸共轨蓄能器的装配，将单缸共轨蓄能器(1)的进油端(17)外圆上套装端面密封圈(3)，然后再将进油端(17)套装在泵体(21)的对接孔(211)中，这样在共轨体(11)与泵体(21)的对接处就形成了端面密封。
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