CN109723588A - 一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，包括壳体、柱塞套、进出油阀部件、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件，壳体外侧用于与发动机密封连接，进出油阀部件、柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件依次沿壳体的内部通孔设置，且挺柱体部件在发动机配气凸轮和柱塞弹簧的作用下，沿壳体内部通孔上下移动，带动柱塞的上下移动，实现进出油阀部件的进油和出油动作。挺柱体部件还包括防脱机构，柱塞套采用低碳钢渗碳淬火工艺处理，壳体采用铸钢材质。本发明通过将凸轮轴与配气凸轮合并，简化了结构，降低了成本，还通过防脱机构避免挺柱体部件脱落，通过分体设置壳体与柱塞套，满足高精度要求，降低加工难度。

Description

一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵

技术领域

本发明涉及内燃发动机技术领域，特别是涉及一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵。

背景技术

随着排放法规的要求愈来愈严格，单缸压燃式发动机燃油喷射系统面临更高的要求。高压单体燃油泵作为燃油喷射系统中压力供给源，面临更高的挑战。其主要要满足的技术参数包括：(1)高供给压力，设计目标压力达160Mpa及以上；(2)精准供油，即精准的供油量和供油时间；(3)结构紧凑效率高，即供油效率高、能耗低、结构紧凑、空间占用小；(4)高可靠性，即产品密封性好，磨损失效风险低。

而当前的机械高压单体燃油泵是通过凸轮型线的设计、柱塞和出油阀的结构设计以及供油系统其他结构的改进来提高泵端压力，降低排放。且现有的机械高压单体燃油泵由于均包括油量调节机构和结构复杂的柱塞套，使其体积较大，结构复杂，在燃油泵的结构、功能和精度上很难达到较高标准。因此，现有的机械高压单体燃油泵在加工难度、可靠性、成本上均很难达到上述技术要求。

由此可见，上述现有的机械单体高压燃油泵在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，使其满足高供给压力、精准供油、结构紧凑且高可靠性的要求，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，使其满足高供给压力、精准供油、结构紧凑且高可靠性的要求，从而克服现有的机械单体高压燃油泵的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，包括壳体、柱塞套、进出油阀部件、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件，所述壳体外侧用于与发动机密封连接，所述进出油阀部件、柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件依次沿所述壳体的内部通孔设置，且所述挺柱体部件在所述发动机配气凸轮和柱塞弹簧的作用下，沿所述壳体内部通孔上下移动，进而带动所述柱塞在所述柱塞套中心孔上下移动，实现所述进出油阀部件的进油和出油动作。

作为本发明的一种改进，所述挺柱体部件还包括防脱机构，所述防脱机构包括钢丝挡圈和挡钉，所述钢丝挡圈设置在所述壳体的外侧圆环槽内，所述壳体的外侧圆环槽底部还设有通孔，所述挺柱体部件的外侧还开设有导向槽，所述挡钉一端与所述钢丝挡圈连接，另一端穿过所述通孔设置在所述导向槽内，所述挡钉用于限制所述挺柱体部件的上下移动范围。

进一步改进，所述柱塞套采用低碳钢渗碳淬火工艺处理而得。

进一步改进，所述壳体采用铸钢材质制得。

进一步改进，所述壳体与柱塞套之间采用锥面环带接触密封。

进一步改进，所述进出油阀部件包括进油机构、出油机构和出油阀紧座，

所述进油机构包括吸油阀座、吸油阀芯和吸油阀弹簧，所述吸油阀座设置在所述柱塞套上部，所述吸油阀芯采用倒锥形密封阀芯，所述倒锥形密封阀芯在所述吸油阀弹簧作用下，实现与所述吸油阀座的内导向孔开口端的密封配合；

所述出油机构包括出油阀座、出油阀芯和出油阀弹簧，所述出油阀座设置在所述吸油阀座上部，所述出油阀芯采用球形阀，所述球形阀在所述出油阀弹簧的作用下，实现与所述出油阀座的出油端的密封配合；

所述出油阀紧座设置在所述出油阀座的上部，所述出油阀紧座开设有与所述出油阀座的出油端相通的高压出油孔，所述出油阀弹簧远离所述球形阀的一端抵靠在所述高压出油孔的沉孔处。

进一步改进，所述壳体与所述吸油阀座、出油阀座之间采用平面硬接触密封，所述壳体与所述出油阀紧座之间采用密封圈密封，所述壳体与发动机之间采用密封圈密封。

进一步改进，所述壳体上与所述吸油阀座相通的进油口处设有燃油计量阀。

进一步改进，所述壳体与燃油计量阀之间形成进油A腔，所述进油A腔通过进油螺钉与所述发动机的输油泵连接，所述进油A腔通过所述燃油计量阀与进油B腔相通，所述进油B腔与所述吸油阀座的进油口相通。

进一步改进，所述进油A腔还通过溢油阀与油箱相通，所述进油B腔还通过排干阀与油箱相通。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1.本发明单体高压燃油泵将凸轮轴与发动机配气凸轮合并，直接依靠该配气凸轮对其挺柱体部件进行驱动，简化了燃油泵结构，降低了燃油泵成本。

2.本发明通过设置钢丝挡圈和挡钉，避免了该单体高压燃油泵在与发动机装配和运输过程中挺柱体部件在自由状态下脱落，提高了该单体高压燃油泵的工艺性。

3.本发明还通过将壳体与柱塞套分体设置，根据两者的作用不同分别采用不同的材质，达到既满足该高压燃油泵的高精度要求，又降低该高压燃油泵的加工难度，显著降低该高压燃油泵的生产成本。

4.本发明还通过设置燃油计量阀，通过ECU控制燃油计量阀的开度，达到控制输油泵的进油量，最终实现系统轨压的精确控制。

5.本发明还能满足发动机各工况下高轨压需求，以及满足发动机非道路国三和国四排放需求。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵的结构示意图。

图2是图1中I区的结构放大图。

图3是图1中A-A线的结构剖视图。

图4是图1中B-B线的结构剖视图。

具体实施方式

参照附图1所示，本实施例用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，包括壳体10、柱塞套4、进出油阀部件、柱塞11、柱塞弹簧5、柱塞弹簧下座9和挺柱体部件7。

该壳体10的外侧用于与发动机(图中未示出)密封连接，该进出油阀部件、柱塞套4、柱塞11、柱塞弹簧5、柱塞弹簧下座9和挺柱体部件7依次沿该壳体10的内部通孔设置，且该挺柱体部件7在该发动机配气凸轮20和柱塞弹簧5的作用下，沿该壳体10内部通孔上下移动，进而带动该柱塞11在该柱塞套4中心孔上下移动，实现该进出油阀部件的进油和出油动作。

本实施例中该进出油阀部件的具体结构同申请人在先申请的实用新型专利(专利号为201720881759.0)中的进出油阀组件，具体包括进油机构、出油机构和出油阀紧座。

参照附图2所示，该进油机构包括吸油阀座34、吸油阀芯33和吸油阀弹簧32，该吸油阀座34设置在该柱塞套4的上部，该吸油阀芯33采用倒锥形密封阀芯，该倒锥形密封阀芯在该吸油阀弹簧32作用下，实现与该吸油阀座34的内导向孔开口端的密封配合。

该出油机构包括出油阀座31、出油阀芯2和出油阀弹簧13，该出油阀座31设置在该吸油阀座34上部，该出油阀芯2采用球形阀，该球形阀在该出油阀弹簧13的作用下，实现与该出油阀座31的出油端的密封配合。

该出油阀紧座1设置在该出油阀座31的上部，该出油阀紧座1开设有与该出油阀座31的出油端相通的高压出油孔，该出油阀弹簧13远离该球形阀的一端通过出油阀弹簧座15抵靠在该高压出油孔的沉孔处。

并且本实施例中该壳体10与柱塞套4之间采用锥面环带接触密封，该壳体10与该吸油阀座34、出油阀座31之间采用平面硬接触密封，该壳体10与该出油阀紧座1之间采用密封圈14密封，该壳体10与发动机之间采用密封圈12密封。

则该壳体10上部与出油阀紧座1、进出油阀部件、柱塞副之间形成封闭的燃油高低压进出油油道，该壳体10下部与柱塞弹簧5、柱塞弹簧下座9、挺柱体部件7连接，为挺柱体部件7的上下往复运动提供导向和支撑。

本发明将现有高压燃油泵中的凸轮轴去掉，通过壳体外侧的两级外圆定位直接固定在发动机上，直接依靠发动机的配气凸轮来驱动其挺柱体部件7往复运动，实现该单体高压燃油泵的结构简化，使其体积减小，占用面积小，降低燃油泵的成本。

本实施例中将壳体10与柱塞套4分开设计，其中该柱塞套4由于与柱塞11为配副偶件，加工精度要求高，且要求具有较高的硬度和耐磨性，故本实施例柱塞套4采用低碳钢渗碳淬火处理而得。而壳体10的硬度和耐磨性不需要太高，所以该壳体10采用铸钢材质即可，便于开模，制成外形复杂的壳体结构。该设计大大减轻该燃油泵的加工难度，且大大降低成本，还提高使用寿命。

进一步改进在于，该挺柱体部件7还包括防脱机构。参照附图3所示，该防脱机构包括钢丝挡圈6和挡钉8，该钢丝挡圈6设置在该壳体10的外侧圆环槽21内，该壳体10的外侧圆环槽21底部还设有通孔，该挺柱体部件7的外侧还开设有导向槽22，该挡钉8一端与该钢丝挡圈6连接，另一端穿过该通孔设置在该导向槽22内，这样该挡钉8在钢丝挡圈6的径向弹簧力作用下，避免了挡钉8的径向脱落，该挺柱体部件7在柱塞弹簧5的作用下，会沿着竖直方向往下运动，直至导向槽22的上边缘与挡钉8的外圆接触后，该挺柱体部件7将停止运动，避免了挺柱体部件7的脱落。

本实施例中该壳体10上与该吸油阀座34相通的进油口处设有燃油计量阀16。

具体的，参照附图1和4所示，该壳体10与燃油计量阀16之间形成进油A腔，该进油A腔通过进油螺钉18与该发动机的输油泵连接，该进油A腔通过该燃油计量阀16与进油B腔相通，该进油A腔还通过溢油阀19与油箱相通；该进油B腔与该吸油阀座34的进油口相通，该进油B腔还通过排干阀17与油箱相通。

这样经过发动机输油泵加压后的燃油从进油螺钉18进油孔进入进油A腔中，当进油A腔中的燃油压力大于溢油阀19的开启压力时，一部分燃油将通过溢油阀19回到油箱，另一部分燃油通过燃油计量阀16进入进油B腔，则进油B腔中的燃油是经燃油计量阀16调节流量后的燃油，燃油流量值是根据燃油系统需求，通过ECU控制燃油计量阀电流值实现的流量控制。该进油B腔中的燃油在柱塞11的往复运动中，分别打开吸油阀芯33和钢球2后进入到共轨管总成，为系统提供可控的燃油。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，包括壳体、柱塞套、进出油阀部件、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件，所述壳体外侧用于与发动机密封连接，所述进出油阀部件、柱塞套、柱塞、柱塞弹簧、柱塞弹簧下座和挺柱体部件依次沿所述壳体的内部通孔设置，且所述挺柱体部件在所述发动机配气凸轮和柱塞弹簧的作用下，沿所述壳体内部通孔上下移动，进而带动所述柱塞在所述柱塞套中心孔上下移动，实现所述进出油阀部件的进油和出油动作。

2.根据权利要求1所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述挺柱体部件还包括防脱机构，所述防脱机构包括钢丝挡圈和挡钉，所述钢丝挡圈设置在所述壳体的外侧圆环槽内，所述壳体的外侧圆环槽底部还设有通孔，所述挺柱体部件的外侧还开设有导向槽，所述挡钉一端与所述钢丝挡圈连接，另一端穿过所述通孔设置在所述导向槽内，所述挡钉用于限制所述挺柱体部件的上下移动范围。

3.根据权利要求1所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述柱塞套采用低碳钢渗碳淬火工艺处理而得。

4.根据权利要求1所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述壳体采用铸钢材质制得。

5.根据权利要求1所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述壳体与柱塞套之间采用锥面环带接触密封。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述进出油阀部件包括进油机构、出油机构和出油阀紧座，

所述进油机构包括吸油阀座、吸油阀芯和吸油阀弹簧，所述吸油阀座设置在所述柱塞套上部，所述吸油阀芯采用倒锥形密封阀芯，所述倒锥形密封阀芯在所述吸油阀弹簧作用下，实现与所述吸油阀座的内导向孔开口端的密封配合；

所述出油机构包括出油阀座、出油阀芯和出油阀弹簧，所述出油阀座设置在所述吸油阀座上部，所述出油阀芯采用球形阀，所述球形阀在所述出油阀弹簧的作用下，实现与所述出油阀座的出油端的密封配合；

所述出油阀紧座设置在所述出油阀座的上部，所述出油阀紧座开设有与所述出油阀座的出油端相通的高压出油孔，所述出油阀弹簧远离所述球形阀的一端抵靠在所述高压出油孔的沉孔处。

7.根据权利要求6所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述壳体与所述吸油阀座、出油阀座之间采用平面硬接触密封，所述壳体与所述出油阀紧座之间采用密封圈密封，所述壳体与发动机之间采用密封圈密封。

8.根据权利要求6所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述壳体上与所述吸油阀座相通的进油口处设有燃油计量阀。

9.根据权利要求8所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述壳体与燃油计量阀之间形成进油A腔，所述进油A腔通过进油螺钉与所述发动机的输油泵连接，所述进油A腔通过所述燃油计量阀与进油B腔相通，所述进油B腔与所述吸油阀座的进油口相通。

10.根据权利要求9所述的用于共轨燃油喷射系统的单体高压燃油泵，其特征在于，所述进油A腔还通过溢油阀与油箱相通，所述进油B腔还通过排干阀与油箱相通。