CN106089529A - 共轨高压泵的泵油系 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柴油机技术领域，涉及一种共轨高压泵的泵油系，包括柱塞套及压紧配合于柱塞套上部腔体中的出油阀接头，柱塞滑动配合于柱塞套的中孔中，所述出油阀接头下部腔体中依次设置出油阀座、进油阀座，进油阀座下端压紧于柱塞套中孔顶面上，进油阀座设有进油孔，进油阀座中孔连通所述进油孔，进油阀座中孔部位设置用于控制座面通断的进油阀芯，其特征在于：所述进油阀座的座面向下朝向柱塞，所述进油阀座中孔顶部为封闭结构；进油阀弹簧底端支撑于柱塞套中孔台阶上，上端顶紧于进油阀芯下端。本发明的泵油系制造成本低、容积效率高，能够满足柱塞高频工作的要求。

Description

共轨高压泵的泵油系
技术领域
本发明属于柴油机技术领域，涉及一种共轨高压泵的泵油系。
背景技术
共轨高压泵的脉动高压供油在轨中产生同步的压力波，为了保证柴油机每缸喷油压力一致，共轨高压泵的供油频率通常与喷油频率相等，现有技术用两柱塞或者三柱塞共轨高压泵实现此供油频率。依据本发明人专利CN101113707B在中国大批量生产的CB18共轨高压泵和依据日本博世株式会社专利CN101094983A在中国大批量生产的CPN2.2共轨高压泵都采用两柱塞直列式，德国博世公司生产并在全球大批量应用的共轨高压泵CP1H和CP3.3采用三柱塞转子式。按照供油频率与喷油频率相等的原则，发动机每转每个柱塞工作频率为：两柱塞油泵用于四缸柴油机=1次；两柱塞油泵用于六缸柴油机=1.5次；三柱塞油泵用于四缸柴油机=2/3次；三柱塞油泵用于六缸柴油机=1次。
理论上只要将单个柱塞工作频率提高，一个柱塞就能满足供油频率与喷油频率相等的要求，可以省去多余的柱塞以及与每个柱塞配成组的所有其他零件，共轨高压泵中零件价值最高的泵体和凸轮轴也简单而降低成本，从而大幅度降低产品成本，减少重量和体积。
现有专利CN101113707B公布的结构，如果提高柱塞工作频率会出现的问题：燃油相对于进油阀钢球的反向流动妨碍进油阀钢球迅速关闭，增加了流出进油阀座面的倒流。这种节流和倒流效果随工作频率的上升而增强，造成容积效率大幅度下降，导致油泵提供的高压流量不够而使共轨系统不能正常工作，所以这种进油阀座面背对柱塞的结构仅适用于工作频率不高的柱塞。
专利CN101094983A的泵油系结构与专利CN101113707B公布的结构的不同就是用进油阀芯和出油阀芯代替进油阀钢球和出油阀钢球，在柱塞开始上行和开始下行的时刻，进油阀芯与燃油的反向运动与专利CN101113707B公布的燃油运动方向一致，所以同样存在随工作频率的上升容积效率大幅度下降的缺陷。
以上两种结构的产品实际使用工作频率不超过4000次/分钟，可以满足现有两柱塞或者三柱塞共轨高压泵的使用范围。
专利CN105026753A展示了德国博世公司大批量生产的新一代共轨高压泵CP4采用的座面向下朝向柱塞的倒置式进油阀，专利CN103470416A和CN104265531A也采用了这种倒置式进油阀。这种结构改善节流和倒流问题的原理如下：柱塞下行时，进油阀芯向下打开进油阀座面，四周的燃油向下流入柱塞腔。柱塞上行时，进油阀芯向上关闭进油阀座面，柱塞推动燃油向上压向进油阀芯的底面，帮助其迅速关闭，柱塞腔压力上升，燃油推开出油阀钢球打开出油阀座面流出去。进油阀芯的运动方向与四周燃油的流动方向一致，节流和倒流效果较小，在柱塞高频工作区能够取得比CN101113707B和CN101094983A的结构更高的容积效率，所以CP4有单柱塞和双柱塞两种可选型号，如果柴油机可以将对油泵的传动比由传统的1:2改为1:1，使油泵转速翻倍，就可以使用价格较低的单柱塞CP4。此结构的缺点是，由于进油阀芯顶部不能承受高压，不能像专利CN101113707B那样在进油阀座上面安装出油阀座，而要像专利CN105026753A那样在柱塞套上横向磨削出油阀座面，磨削时工件回转中心与几何中心不一致，通用的内圆磨床无法加工，需要昂贵的专用磨床，而且加工时工件有离心力而影响精度和效率。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种共轨高压泵的泵油系，该泵油系能够减少柱塞高频工作时容积效率的下降，又能避免在柱塞套上进行横向磨削加工的困难。
按照本发明的技术方案：一种共轨高压泵的泵油系，包括柱塞套及压紧配合于柱塞套上部腔体中的出油阀接头，柱塞滑动配合于柱塞套的中孔中，所述出油阀接头下部腔体中依次设置出油阀座、进油阀座，进油阀座下端压紧于柱塞套中孔顶面上，进油阀座设有进油孔，进油阀座中孔连通所述进油孔，进油阀座中孔部位设置用于控制座面通断的进油阀芯，其特征在于：所述进油阀座的座面向下朝向柱塞，所述进油阀座中孔顶部为封闭结构；进油阀弹簧底端支撑于柱塞套中孔台阶上，上端顶紧于进油阀芯下端。
所述进油阀芯的圆柱部表面设有油槽。
所述油槽为螺栓槽或平面槽。
所述进油阀弹簧包括一体连接的圆锥弹簧、圆柱弹簧，其中圆柱弹簧下端支撑于柱塞套中孔台阶上，圆锥弹簧上端顶紧于进油阀芯底部。
所述进油阀芯为钢球，钢球置于进油阀座中孔端面，并通过进油阀弹簧压紧。
本发明的技术效果在于：本发明的泵油系制造成本低、容积效率高，能够满足柱塞高频工作的要求。
附图说明
图1为本发明第一种实施方式结构示意图。
图2为本发明第二种实施方式结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1、2中，包括柱塞1、柱塞套2、柱塞腔2.1、低压区2.2、柱塞套中孔顶面2.3、柱塞套中孔台阶2.4、凸脊2.5、注油孔2.6、进油阀弹簧3、圆柱弹簧3.1、圆锥弹簧3.2、进油阀芯4、油槽4.1、进油阀座5、座面5.1、进油阀座中孔5.2、下凸起5.3、出油孔5.4、进油孔5.5、出油阀座6、出油阀座底部区域6.1、出油阀钢球7、出油阀弹簧8、弹簧座9、出油阀接头10、高压区10.1、柱塞偶件11、进油阀组件12、出油阀组件13、钢球14等。
如图1、2所示，本发明是一种共轨高压泵的泵油系，包括柱塞套2及压紧配合于柱塞套2上部腔体中的出油阀接头10，柱塞1滑动配合于柱塞套2的中孔中，所述出油阀接头10下部腔体中依次设置出油阀座6、进油阀座5，进油阀座5下端压紧于柱塞套中孔顶面2.3上，进油阀座5设有进油孔5.5，进油阀座中孔5.2连通所述进油孔5.5，进油阀座中孔5.2部位设置用于控制座面5.1通断的进油阀芯4，所述进油阀座5的座面5.1向下朝向柱塞1，所述进油阀座中孔5.2顶部为封闭结构；进油阀弹簧3底端支撑于柱塞套中孔台阶2.4上，上端顶紧于进油阀芯4下端。
进油阀芯4的圆柱部表面设有油槽4.1，油槽4.1为螺栓槽或平面槽。
进油阀弹簧3包括一体连接的圆锥弹簧3.2、圆柱弹簧3.1，其中圆柱弹簧3.1下端支撑于柱塞套中孔台阶2.4上，圆锥弹簧3.2上端顶紧于进油阀芯4底部。
出油阀座6的出油口设置控制通断的出油阀钢球7，出油阀接头10的出油通道上端形成收口部，弹簧座9置于所述出油通道中，且弹簧座9上端与收口部下端相配合，弹簧座9上设置出油阀弹簧8，所述出油阀弹簧8下端压紧于出油阀钢球7上。
进油阀座5上贯穿设置出油孔5.4，出油孔5.4连通柱塞腔2.1与出油阀座底部区域6.1，所述出油阀座底部区域6.1为圆锥台形腔体。
柱塞套中孔顶面2.3形成凸脊2.5，进油阀座5底面形成下凸起5.3，所述下凸起5.3压紧配合于凸脊2.5上。
出油阀接头10下端与柱塞套中孔顶面2.3之间形成低压区2.2，低压区2.2连通进油阀座5的进油孔5.5及柱塞套2的注油孔2.6。
出油阀接头10的出口端形成高压区，出油阀接头10与柱塞套2之间设置密封圈。
本发明产品中的柱塞套2与柱塞1构成柱塞偶件11，进油阀座5、进油阀芯4及进油阀弹簧3构成进油阀组件12，出油阀座6、出油阀钢球7、出油阀弹簧8、弹簧座9及出油阀接头10构成出油阀组件13。
图1示出本发明的第一种实施方式，工作时，高压区10.1连接到轨的35Mpa以上的高压，低压区2.2连接到输油泵出口的0.6Mpa以下的低压。进油阀弹簧3是圆柱弹簧3.1和圆锥弹簧3.2组成的复合弹簧，圆柱弹簧3.1底面支撑在柱塞套中孔台阶2.4上，圆柱内径可以避开到达上止点位置的柱塞1，圆锥弹簧3.2小头直径缩小以便能顶住进油阀芯4的底面，进油阀座中孔5.2对进油阀芯4导向，进油阀座中孔5.2上端封闭以隔开柱塞1压油时出油阀座底部区域6.1的高压。进油阀芯4圆柱面上加工出螺旋槽或者平面，以便进油阀芯4运动时补充和排出进油阀座中孔5.2内的燃油。
柱塞1下行时，柱塞腔2.1压力下降，出油阀钢球7在高压区10.1的压力作用下关闭，进油阀芯4在低压区2.2压力作用下打开，燃油进入柱塞腔2.1。柱塞1上行时，柱塞腔2.1压力上升，推动进油阀芯4关闭，压力继续上升到超过高压区10.1的轨压，推开出油阀钢球7，燃油流出出油阀接头10进入轨。
图2示出本发明的第二种实施方式，与第一种实施方式的区别在于，进油阀芯4采用钢球14，钢球14置于进油阀座中孔5.2端面，并通过进油阀弹簧3压紧，优点在于进油阀座中孔5.2由于不必导向，精度要求低，热处理后不必精加工，同时钢球14的成本也比第一种实施方式中进油阀芯的成本低。缺点是钢球14在柱塞腔2.1中占据较大的空间，柱塞1到达上止点时柱塞腔2.1的死容积较大，容积效率随压力上升而下降的幅度略大于图1的结构。

Claims (5)

1.一种共轨高压泵的泵油系，包括柱塞套（2）及压紧配合于柱塞套（2）上部腔体中的出油阀接头（10），柱塞（1）滑动配合于柱塞套（2）的中孔中，所述出油阀接头（10）下部腔体中依次设置出油阀座（6）、进油阀座（5），进油阀座（5）下端压紧于柱塞套中孔顶面（2.3）上，进油阀座（5）设有进油孔（5.5），进油阀座中孔（5.2）连通所述进油孔（5.5），进油阀座中孔（5.2）部位设置用于控制座面（5.1）通断的进油阀芯（4），其特征在于：所述进油阀座（5）的座面（5.1）向下朝向柱塞（1），所述进油阀座中孔（5.2）顶部为封闭结构；进油阀弹簧（3）底端支撑于柱塞套中孔台阶（2.4）上，上端顶紧于进油阀芯（4）下端。
2.如权利要求1所述的共轨高压泵的泵油系，其特征在于：所述进油阀芯（4）的圆柱部表面设有油槽（4.1）。
3.如权利要求2所述的共轨高压泵的泵油系，其特征在于：所述油槽（4.1）为螺栓槽或平面槽。
4.如权利要求1所述的共轨高压泵的泵油系，其特征在于：所述进油阀弹簧（3）包括一体连接的圆锥弹簧（3.2）、圆柱弹簧（3.1），其中圆柱弹簧（3.1）下端支撑于柱塞套中孔台阶（2.4）上，圆锥弹簧（3.2）上端顶紧于进油阀芯（4）底部。
5.如权利要求1所述的共轨高压泵的泵油系，其特征在于：所述进油阀芯（4）为钢球（14），钢球（14）置于进油阀座中孔（5.2）端面，并通过进油阀弹簧（3）压紧。
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