CN106762300B - 一种高压分配泵及发动机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压分配泵及发动机系统，属于发动机技术领域，该高压分配泵包括壳体、主轴、供油提前器组件和分配器组件，壳体的内部分隔有供油腔室和喷油腔室，主轴转动支撑于壳体的内部，主轴的位于喷油腔室的部分为第一段轴，主轴的位于供油腔室的部分为第二段轴，第一段轴设有喷油孔，第二段轴设有进油孔，主轴内设有喷油通道；供油提前器组件包括控制机构和供油提前角控制套，供油提前角控制套设于第二段轴的外侧，供油提前角控制套设有连通孔，控制机构用于控制供油提前角控制套沿主轴的轴线方向运动且使连通孔与进油孔连通或错开；分配组件与喷油孔对应且用于对燃油进行分配。其结构简单，使用方便，一个工作冲程能够多次供油。

Description

一种高压分配泵及发动机系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种高压分配泵及发动机系统。

背景技术

传统的发动机是通过柱塞泵在预先设定好的喷油时刻往气缸内喷油，其缺点是喷射压力受转速影响比较大，低速或者怠速运转时喷射压力很低，油嘴雾化质量差，使燃料燃烧不充分；而且柱塞泵在发动机的一个工作循环中只能一次喷油，气缸爆炸压力急剧上升，造成发动机噪音大、震动大，气缸爆压上升过快，使得气缸内平均有效压力降低，降低了油的燃烧效率。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高压分配泵，其结构简单、使用方便、能够较好的解决上述问题。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种发动机系统，其结构简单、动力性能和经济性较好。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种高压分配泵，包括壳体、主轴、供油提前器组件和分配器组件，壳体的内部分隔有供油腔室和喷油腔室，主轴转动支撑于壳体的内部，主轴的位于喷油腔室的部分为第一段轴，主轴的位于供油腔室的部分为第二段轴，第一段轴设有喷油孔，第二段轴设有进油孔，主轴内设置有用于连通进油孔与喷油孔的喷油通道；供油提前器组件包括控制机构和供油提前角控制套，供油提前角控制套可滑动的套设于第二段轴的外侧，供油提前角控制套设有连通孔，控制机构用于控制供油提前角控制套沿主轴的轴线方向运动且使连通孔与进油孔连通或错开；分配组件与喷油孔对应且用于对燃油进行分配。

在本发明可选的实施例中，分配器组件包括与壳体相对固定的分配套，分配套套设于第一段轴的外侧，分配套设有与喷油孔间断连通的分配孔。

在本发明可选的实施例中，喷油孔的数量为三个，分配孔的数量为多个且分为至少两组第一孔组，每组第一孔组包括三个分配孔，同一时间内仅有一个喷油孔与最多一个分配孔连通。

在本发明可选的实施例中，控制机构包括支撑件、飞块和卡盘，支撑件设置于第二段轴，飞块的一端与支撑件可转动的连接，飞块的另一端能够靠近或远离主轴，卡盘可滑动的套设于主轴的外侧，飞块能够拉动卡盘沿主轴的轴向运动，卡盘与供油提前角控制套连接。

在本发明可选的实施例中，供油提前角控制套的外侧套设有油量控制套，油量控制套设有油量控制孔，油量控制套可滑动的设置于壳体且油量控制孔能够与连通孔连通或错开。

在本发明可选的实施例中，沿油量控制套的轴线方向，油量控制孔的开孔尺寸从一端向另一端逐渐增大，油量控制孔的数量为多个且分为至少两组第二孔组，每组第二孔组包括三个油量控制孔，同一时间有两个油量控制孔与连通孔连通。

在本发明可选的实施例中，飞块的靠近支撑件的一端设有缺口，缺口的开口方向朝向主轴，卡盘的外缘卡设于缺口内，卡盘的外缘的厚度尺寸小于缺口的宽度尺寸。

在本发明可选的实施例中，壳体的内部还分隔有补油腔室，补油腔室内设有用于将补油腔室内的燃油补充到供油腔室内的补油组件。

在本发明可选的实施例中，补油组件包括柱塞泵、阀门和回复件，柱塞泵的进油端与补油腔室通过补油通道连通，柱塞泵的出油端与供油腔室连通，阀门设置于补油通道且用于控制补油通道的通断，回复件的一端与阀门连接，回复件的另一端设有用于检测供油腔室内部压力的压力感应器，回复件用于控制阀门的开关。

本发明的实施例还提供了一种发动机系统，包括燃油箱、气缸和上述所述的高压分配泵，高压分配泵具有补油腔室和喷油腔室，补油腔室和喷油腔室均通过回油管道与燃油箱连通，喷油腔室与气缸通过管道连通。

本发明的实施例具有以下有益效果：

本发明提供的高压分配泵结构简单，使用方便，制造成本较低。该高压分配泵向气缸供油主要是通过机械元件的相互配合来实现的，减少了电磁阀和电控单元的使用，能够大大降低故障的发生。该高压分配泵中的供油提前角控制套能够控制进油口的通断，分配组件能够对燃油进行准确的分配，大大提高了燃油的有效利用率。

本发明提供的发动机系统，其结构简单，成本较低，动力性能和经济性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一的高压分配泵的结构示意图；

图2为壳体的结构示意图；

图3为主轴的结构示意图；

图4为图3中Ⅳ-Ⅳ处的剖视图；

图5为分配套的结构示意图；

图6为供油提前器组件的结构示意图；

图7为油量控制套的结构示意图；

图8为图7中油量控制孔的分布示意图；

图9为本发明实施例二的发动机系统的结构示意图。

图标：100-高压分配泵；10-壳体；101-供油腔室；102-喷油腔室；103-补油腔室；20-主轴；201-第一段轴；202-第二段轴；203-第三段轴；204-进油孔；205-喷油孔；2051-预喷油孔；2052-主喷油孔；2053-后喷油孔；206-喷油通道；30-供油提前器组件；301-供油提前角控制套；3011-连通孔；302-支撑件；303-飞块；3031-自由端；3032-缺口；304-卡盘；305-连接件；40-分配器组件；401-分配套；4011-预分配孔；4012-主分配孔；4013-后分配孔；50-油量控制套；501-油量控制孔；5011-预油量控制孔；5012-主油量控制孔；5013-后油量控制孔；60-补油组件；601-柱塞泵；602-阀门；603-回复件；604-补油通道；605-压力感应器；61-凸轮盘；700-燃油箱；701-回油管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参考图1所示，本发明实施例一提供的一种高压分配泵100，包括壳体10、主轴20、供油提前器组件30和分配器组件40。

参考图2所示，壳体10的内部分隔为供油腔室101、喷油腔室102和补油腔室103，供油腔室101位于补油腔室103和喷油腔室102之间。当然，壳体10的内部还可根据需要分隔出其他腔室。

参考图3所示，主轴20包括第一段轴201、第二段轴202和第三段轴203，第二段轴202处于第一段轴201和第三段轴203之间。第一段轴201的轴线、第二段轴202的轴线和第三段轴203的轴线重合，当然，其轴线也可以不重合。本实施例中，第一段轴201的直径大于第二段轴202的直径。

第二段轴202设有进油孔204，进油孔204可以是圆形孔、椭圆形孔、三角形孔或不规则形状的孔等，进油孔204沿主轴20的径向方向设置，进油孔204的数量可以有一个，也可以有多个，本实施例中，进油孔204的数量为一个且贯穿主轴20的相对侧。

第一段轴201设有喷油孔205，喷油孔205可以是圆形孔、椭圆形孔、三角形孔或不规则形状的孔等。喷油孔205的数量可以设置一个，也可以设置多个。

参考图4所示，本实施例中，喷油孔205的数量为三个，三个喷油孔205沿第一段轴201的周向分布，三个喷油孔205分别为预喷油孔2051、主喷油孔2052和后喷油孔2053，预喷油孔2051与后喷油孔2053之间的圆心角为40°，后喷油孔2053与主喷油孔2052之间的圆心角为160°，主喷油孔2052与预喷油孔2051之间的圆心角为160°。当然，相邻两个喷油孔205之间的圆心角也可以根据需要确定。

主轴20内部还设有用于连通进油孔204与喷油孔205的喷油通道206。

结合图1所示，主轴20穿过壳体10且与壳体10可转动的连接。为了减小主轴20与壳体10之间的摩擦力，减小主轴20和壳体10的磨损，提高主轴20和壳体10的使用寿命，可以使用轴承把主轴20转动支撑在壳体10上，轴承的摩擦力较小，动力损失较小，工作时噪音也较低。

第一段轴201处于喷油腔室102内，第二段轴202处于供油腔室101内，第三段轴203处于补油腔室103内。第一段轴201与第二段轴202的连接处、第二段轴202与第三段轴203的连接处均与壳体10机械密封，当然，也可以用密封圈或其他密封件进行密封。

参考图5所示，分配器组件40包括分配套401，分配套401为环状结构，分配套401上开设有分配孔，分配孔的数量有多个，多个分配孔沿分配套401的周向均布设置。多个分配孔构成至少两组第一孔组，每组第一孔组包括三个分配孔，同一组第一孔组里的相邻两个分配孔之间的圆心角为120°，同一组第一孔组里的三个分配孔分别为预分配孔4011(图中a1位置)、主分配孔4012(图中a2位置)和后分配孔4013(图中a3位置)，其余的第一孔组的位置以此类推。本实施例以四缸发动机为例，分配孔的数量为十二个，相邻两个分配孔之间的圆心角为30°，十二个分配孔构成四组第一孔组。

结合图1，分配套401套设在第一段轴201的外侧且相对且相对壳体10固定设置，主轴20相对分配套401能够转动，主轴20在旋转过程中，第一段轴201上的喷油孔205与分配套401上的分配孔间断的连通。本实施例中，同一时间内只有一个喷油孔205与一个分配孔连通，而且是预喷油孔2051是与预分配孔4011连通、主喷油孔2052是与主分配孔4012连通或者后喷油孔2053是与后分配孔4013连通。

参考图6所示，供油提前器组件30包括控制机构和供油提前角控制套301。

供油提前角控制套301为环状结构，供油提前角控制套301上设有连通孔3011，连通孔3011的数量为两个，两个连通孔3011对称设置在供油提前角控制套301的相对侧，连通孔3011为斜孔。结合图1所示，供油提前角控制套301套设在第二段轴202的外侧，供油提前角控制套301能够沿第二段轴202的轴线方向左右滑动，供油提前角控制套301具有连通孔3011与进油孔204连通的第一状态，以及连通孔3011与进油孔204错开的第二状态,供油提前角控制套301左右滑动时可以改变连通孔3011与进油孔204的相对位置而改变供油时间。

需要说明的是，供油提前角控制套301上对称设置两个连通孔3011是为了平衡燃油对供油提前角控制套301的径向压力。

控制机构包括支撑件302、飞块303和卡盘304。飞块303的一端与支撑件302通过销轴连接，飞块303的另一端为自由端3031，飞块303能够绕着销轴的轴线转动，飞块303的靠近支撑件302的一端设有缺口3032，缺口3032的开口方向朝向内侧。飞块303的数量为至少两块，飞块303沿支撑件302的周向方向均布设置。

结合图1，支撑件302设置在第二段轴202上，卡盘304套设在第二段轴202的外侧，卡盘304能够沿第二段轴202的轴线方向左右滑动，卡盘304的外缘部分卡设在飞块303的缺口3032内，卡盘304的外缘的厚度尺寸小于缺口3032的宽度尺寸，卡盘304与供油提前角控制套301通过连接件305连接。主轴20转动时，飞块303的自由端3031在离心力的作用下朝向远离主轴20的方向运动，主轴20的转速降低时，飞块303的自由端3031朝向靠近主轴20的方向运动，飞块303转动时能够带动卡盘304沿主轴20的轴向方向运动，从而带动供油提前角控制套301也沿主轴20的轴向方向运动。

当然，卡盘304上也可以设置复位件，比如可以在卡盘304与支撑件302之间设置弹簧，飞块303与卡盘304抵接，飞块303向外转动时，能够带动卡盘304朝向远离支撑件302的方向运动，飞块303向内转动时，卡盘304在弹簧的作用下朝向靠近支撑件302的方向运动。

本发明提供的高压分配泵100还包括油量控制套50。

参考图7所示，油量控制套50为环状结构，油量控制套50上设有油量控制孔501。沿油量控制套50的轴线方向，油量控制孔501的开孔尺寸从一端向另一端逐渐增大。油量控制孔501的开孔尺寸可由下式计算得到：

式中，L为油量控制套50的开孔尺寸，d为第一段轴201的直径，K为油量与转速的比例系数，P₁供油腔室101内的燃油压力，P₂为油嘴预喷压力，n为发动机转速，ρ为燃油的密度。

如图8所示为油量控制孔501的分布示意图，油量控制孔501的数量为多个，三个油量控制孔501组成一组第二孔组，一组第二孔组里的三个油量控制孔501分别为预油量控制孔5011(图中e1位置)、主油量控制孔5012(图中e2位置)和后油量控制孔5013(图中e3位置)，其余第二孔组以此类推。本实施例是以四缸发动机为例说明，共有四组第二孔组，四组第二孔组沿油量控制套50的周向均匀分布。每一组第二孔组里，预油量控制孔5011与主油量控制孔5012之间的圆心角为40°，主油量控制孔5012与后油量控制孔5013之间的圆心角为40°，预油量控制孔5011与后油量控制孔5013之间的圆心角为80°。

结合图1，油量控制套50套设在供油提前角控制套301的外侧且可滑动的设置在壳体10上，油量控制套50通过操纵杆控制能够沿主轴20的轴线方向滑动，油量控制套50不跟随主轴20转动，油量控制孔501能够与连通孔3011连通或错开，同一时间内对称分布的两个油量控制孔501与两个连通孔3011连通，这样能够减小油量控制孔501与供油提前角控制套301之间的摩擦力。

本发明提供的高压分配泵100还包补油组件60。补油组件60设置在补油腔室103内且用于将补油腔室103内的燃油补充到供油腔室101内。

补油组件60包括柱塞泵601、阀门602和回复件603。柱塞泵601固定在壳体10内，柱塞泵601的进油端与补油腔室103通过补油通道604连通，柱塞泵601的出油端与供油腔室101连通，本实施例中，补油通道604开设在壳体10上，当然，补油通道604也可以由管道构成；阀门602设置于补油通道604上且用于控制补油通道604的通断，回复件603的一端与阀门602连接，回复件603的另一端设有用于检测供油腔室101内部压力的压力感应器605，压力感应器605能够控制回复件603作用于阀门602，控制阀门602的开关。

第三段轴203上还可以设置凸轮盘61。

本实施例的高压分配泵100的工作原理如下：

本实施例的高压分配泵100对气缸的供油过程具有预喷、主喷和后喷三个阶段。现对一个气缸的供油过程进行说明，当进油孔204、连通孔3011和第二孔组中的预油量控制孔5011连通时，预喷油孔2051和第一孔组中的预分配孔4011也连通，此时，燃油从供油腔室101经过喷油通道206从预分配孔4011流出向气缸进行供油；主轴20旋转40°后，此时，进油孔204、连通孔3011和第二孔组中的主油量控制孔5012连通，主喷油孔2052和第一孔组中的主分配孔4012也连通，燃油从供油腔室101经过喷油通道206从主分配孔4012流出向气缸进行供油；主轴20继续旋转40°后，此时，进油孔204、连通孔3011和第二孔组中的后油量控制孔5013连通，后喷油孔2053和第一孔组中的后分配孔4013也连通，燃油从供油腔室101经过喷油通道206从后分配孔4013流出向气缸进行供油。然后主轴20旋转10°后对第二个气缸进行供油，供油过程同上，其余气缸的供油过程以此类推。

需要说明的是，可以根据需要，通过改变油量控制套50上的预油量控制孔5011、主油量控制孔5012、后油量控制孔5013的相对位置，当发动机处于不同工况下选择供油次数。比如怠速或是低转速时只需要主喷而不用预喷和后喷。

当压力感应器605检测到供油腔室101内的压力低于设定值时，回复件603控制阀门602打开，此时，补油腔室103向供油腔室101补充燃油直至供油腔室101内的压力达到设定值，当供油腔室101内的压力达到设定值时，回复件603控制阀门602关闭。

实施例2

参考图9所示，本发明实施例二提供了一种发动机系统，包括燃油箱700、气缸(图中未示出)和高压分配泵100。

需要说明的是，本实施例中所述的高压分配泵100可以采用实施例一的高压分配泵100，其结构、工作原理和产生的技术效果可以参考实施例一中的相应内容，此处不作详细描述。当然，本实施例中的高压分配泵100也可以采用现有技术。

补油腔室103和喷油腔室102均通过回油管道701与燃油箱700连通，这样使得高压分配泵100中多余的燃油可以回流到燃油向内，从而减少燃油的消耗。燃油箱700还与补油通道604的进油端通过管道连通。喷油腔室102与气缸通过管道连通，从而可以向气缸提供燃油。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高压分配泵，其特征在于，包括壳体、主轴、供油提前器组件和分配器组件，所述壳体的内部分隔有供油腔室和喷油腔室，所述主轴转动支撑于所述壳体的内部，所述主轴的位于所述喷油腔室的部分为第一段轴，所述主轴的位于所述供油腔室的部分为第二段轴，所述第一段轴设有喷油孔，所述第二段轴设有进油孔，所述主轴内设置有用于连通所述进油孔与所述喷油孔的喷油通道；

所述供油提前器组件包括控制机构和供油提前角控制套，所述供油提前角控制套可滑动的套设于所述第二段轴的外侧，所述供油提前角控制套设有连通孔，所述控制机构用于控制所述供油提前角控制套沿所述主轴的轴线方向运动且使所述连通孔与所述进油孔连通或错开；

所述分配器组件与所述喷油孔对应且用于对燃油进行分配；

所述供油提前角控制套的外侧套设有油量控制套，所述油量控制套设有油量控制孔，所述油量控制套可滑动的设置于所述壳体且所述油量控制孔能够与所述连通孔连通或错开；

沿所述油量控制套的轴线方向，所述油量控制孔的开孔尺寸从一端向另一端逐渐增大，所述油量控制孔的数量为多个且分为至少两组第二孔组，每组所述第二孔组包括三个所述油量控制孔，所述连通孔的数量为两个且对称设置在所述供油提前角控制套的相对侧，同一时间内有两个所述油量控制孔与所述连通孔连通；

其中，所述油量控制孔的开孔尺寸可由下式计算得到：

式中，L为所述油量控制套的开孔尺寸，d为所述第一段轴的直径，K为油量与转速的比例系数，P₁为所述供油腔室内的燃油压力，P₂为油嘴预喷压力，n为发动机转速，ρ为燃油的密度。

2.根据权利要求1所述的高压分配泵，其特征在于，所述分配器组件包括与所述壳体相对固定的分配套，所述分配套套设于所述第一段轴的外侧，所述分配套设有与所述喷油孔间断连通的分配孔。

3.根据权利要求2所述的高压分配泵，其特征在于，所述喷油孔的数量为三个，所述分配孔的数量为多个且分为至少两组第一孔组，每组所述第一孔组包括三个分配孔，同一时间内仅有一个所述喷油孔与最多一个分配孔连通。

4.根据权利要求1所述的高压分配泵，其特征在于，所述控制机构包括支撑件、飞块和卡盘，所述支撑件设置于所述第二段轴，所述飞块的一端与所述支撑件可转动的连接，所述飞块的另一端能够靠近或远离所述主轴，所述卡盘可滑动的套设于所述主轴的外侧，所述飞块能够拉动所述卡盘沿所述主轴的轴向运动，所述卡盘与所述供油提前角控制套连接。

5.根据权利要求4所述的高压分配泵，其特征在于，所述飞块的靠近所述支撑件的一端设有缺口，所述缺口的开口方向朝向所述主轴，所述卡盘的外缘卡设于所述缺口内，所述卡盘的外缘的厚度尺寸小于所述缺口的宽度尺寸。

6.根据权利要求1所述的高压分配泵，其特征在于，所述壳体的内部还分隔有补油腔室，所述补油腔室内设有用于将所述补油腔室内的燃油补充到所述供油腔室内的补油组件。

7.根据权利要求6所述的高压分配泵，其特征在于，所述补油组件包括柱塞泵、阀门和回复件，所述柱塞泵的进油端与所述补油腔室通过补油通道连通，所述柱塞泵的出油端与所述供油腔室连通，所述阀门设置于所述补油通道且用于控制所述补油通道的通断，所述回复件的一端与所述阀门连接，所述回复件的另一端设有用于检测所述供油腔室内部压力的压力感应器，所述回复件用于控制所述阀门的开关。

8.一种发动机系统，其特征在于，包括燃油箱、气缸和权利要求1-7任意一项所述的高压分配泵，所述高压分配泵具有补油腔室和喷油腔室，所述补油腔室和所述喷油腔室均通过回油管道与所述燃油箱连通，所述喷油腔室与所述气缸通过管道连通。

Images