CN114856876A - 一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃油输送泵技术领域，尤其是一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，包括油箱中柴油通过粗滤进入泵盖5，由泵盖5恒压输入燃油精滤，燃油精滤将柴油输送至单体泵，单体泵连接单向阀，单向阀通过油管连接油箱，泵盖5内腔中设置泄压阀和单向阀，泵体11内腔中设置齿轮泵，泵盖5通过O型圈6与泵体11适配贴合并密封固定；本发明在有限的空间内，完成低压燃油输送泵的设计，该泵体积小，结构紧凑，安装便捷，保障柴油机功率的使用要求。

Description

一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵
技术领域
本发明涉及燃油输送泵技术领域，尤其是一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵。
背景技术
传统柴油机直列泵供油系统使用的低压输油泵一般集成在高压泵上，属于柱塞式，它可以为高压油泵建立起初级油压，将柴油经油管从油箱输送到高压油泵进油口，并输出约0.15MPa的油压。其工作原理是，在油泵柱塞压缩终了端，设计一个进油阀与一个出油阀，这两个油阀都是作用不同的单向油阀，输油泵柱塞在弹簧的作用下上行，远离柱塞底端形成真空状态，这时进油阀打开，出油阀关闭，燃油进入柱塞空间。柱塞上行到终点，在发动机的作用下，油泵的凸轮轴顶动油泵柱塞下行将燃油压缩，这时进油阀关闭，出油阀打开输出燃油，如此往复达到泵油目的。
传统的直列泵集成低压输油泵结构输出低压燃油压力低，流量小，不能满足电控单体泵的使用要求。电控单体泵供油系统在提高供油压力方面具有很大的潜力，在重型和大型柴油机的运用中拥有广阔的市场前景，随着柴油机功率不断提升，需要设计一款适应电控单体泵燃油喷射系统的专用低压燃油输送泵，用来保证柴油在低压油路内循环，并供应足够数量及一定压力的燃油给单体泵，保证其正常工作。
发明内容
针对上述缺陷，本发明在有限的空间内，完成低压燃油输送泵的设计，该泵体积小，结构紧凑，安装便捷，在各种工况下，以低压油路燃油压力0.6MPa 和输出流量≥10L/min下恒定的输送燃油，保障柴油机功率使用要求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方法是：
一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，包括油箱中柴油通过粗滤进入泵盖(5)，由泵盖(5)恒压输入燃油精滤，燃油精滤将柴油输送至单体泵，单体泵连接单向阀，单向阀通过油管连接油箱；泵盖(5)内腔中设置泄压阀和单向阀，泵体(11)内腔中设置齿轮泵，泵盖(5)通过O型圈(6)与泵体(11) 适配贴合并密封固定。
本发明技术方法的进一步改进在于：泵体(11)内腔中主动轴(17)一端延长于泵体(11)外，主动轴(17)由外而内，依次套装驱动拨叉(16)、蝶形卡环(15)、骨架油封(14)，主动轴另一端适配主动轮(13)内孔，其主动轴(17)外延端两侧分别设置进油孔(21)和出油孔(22)，出油孔(22) 一侧设置螺堵(1)。
本发明技术方法的进一步改进在于：泵盖(5)一侧内腔设置泄压阀，泄压阀横向设置由螺塞座(10)顶面锥形销固定弹簧(9)底面，弹簧(9)顶面与钢球(8)内套于钢套(7)中，钢球(8)位于弹簧(9)顶面。
本发明技术方法的进一步改进在于：泵盖(5)一侧内腔设置单向阀，单向阀由小弹簧(19)位于弹性圆柱销(18)与塑料阀(20)之间并固定其两端。
本发明技术方法的进一步改进在于：泵体(11)内腔中齿轮泵，由主动轮 (13)齿轮牙适配从动轮(12)齿轮牙，两者将油腔(25)分为低压区域和高压区域。
本发明技术方法的进一步改进在于：螺塞座(10)顶面锥形销与弹簧(9) 底面一侧的内腔上设置泄压孔。
本发明技术方法的进一步改进在于：一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵的设计工艺，低压燃油输送泵以恒定的压力和输油量向单体泵供给燃油，其低压燃油输送泵输油流量设计工艺和出油压力设计工艺分别为：
低压燃油输送泵输油量设计工艺：
增大低压燃油输送泵流量，同时增大低压油路供油容积，降低低压油路压力波动，保证单体泵吸入燃油量，避免柱塞腔气穴现象；并对柴油机理论循环供油量进行计算，设定发动机功率Pe和额定工作转速ne，则循环供油量mf可由下式算出：
Figure BDA0003696812930000031
式中：τ为冲程数，四冲程柴油机τ＝4，i为柴油机气缸数，be为柴油机的燃油消耗率，单位为g/kw.h；
经计算：循环供油量mf＝0.26g；
依据上述公式可得，每分钟所需燃油量为：
0.26×i×r/2÷ρ÷1000＝0.26×8×2500/2÷0.82÷1000＝3.17L/min
式中：i为气缸数，r为转速，ρ为燃油密度；
由于燃油泵的流量为理论供油量的3倍以上，针对上述计算结果，低压燃油输送泵的流量范围为≥10L/min；
低压燃油输送泵出油压力设计工艺：
低压油路供油压力影响供油系统稳定性，压力过小，会造成单体泵柱塞腔内无法及时充满燃油，导致气穴产生，从而对供油系统以及喷油过程稳定性造成影响，而供油压力过大，又会对供油系统可靠性造成影响，进而对供油压力进行仿真计算；
为了便于实现模型计算条件，减少多参数耦合因素影响，在低压油路供油压力仿真计算中，低压燃油泵选用恒压模型，设定转速为600r/min，通过改变低压油路供油压力分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa和1MPa 进行仿真计算，当低压供油压力为0.6MPa时，单体泵入口压力曲线平滑无波动，在此供油压力下，柱塞腔内能及时充满燃油，低压燃油输送泵出油压力0.6MPa。
与现有技术相比，本发明提供一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵有益效果如下：
1、本发明提供一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，该低压燃油输送泵，在有限的空间内，完成低压燃油输送泵的设计，该泵体积小，结构紧凑，安装便捷，在各种工况下，以低压油路燃油压力0.6MPa和输出流量≥10L/min 下恒定的输送燃油，保障柴油机功率使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵示意图；
图2是图1中仰视结构示意图；
图3是图1中正切截面结构示意图；
图4是图1中侧切右视结构示意图；
图5是图1中侧切左视结构示意图；
图6是图1中燃油输送泵齿轮结构示意图；
图7是不同低压供油压力对应单体泵入口压力变化曲线图；
图中标号：1-螺堵；5-泵盖；6-O型圈；7-钢套；8-钢球；9-弹簧；10-螺塞座；11-泵体；12-从动轮；13-主动轮；14-骨架油封；15-蝶形卡环；16-驱动拨叉；17-主动轴；18-弹性圆柱销；19-小弹簧；20-塑料阀；21-进油孔；22- 出油孔；25-油腔。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
电控单体泵燃油系统原理：柴油由柴油箱通过柴油进油管输入燃油粗滤中，燃油粗滤连接低压燃油输送泵进油孔21，低压燃油输送泵出油孔22通过油管连接燃油精滤，燃油精滤通过输油管连接若干个单体泵，单体泵分别连接高压油管和单体泵油管，高压油管连接喷油器，单体泵油管上安装单向阀，单体泵油管将余量柴油输送至柴油箱中。
如图1、2、4所示，本发明提供一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，包括油箱(图中未示)中柴油通过粗滤(图中未示)进入泵盖5，由泵盖5 恒压输入燃油精滤(图中未示)，燃油精滤将柴油输送至单体泵(图中未示)，单体泵连接单向阀(图中未示)，单向阀通过油管连接油箱；泵盖5内腔中设置泄压阀和单向阀，泵体11内腔中设置齿轮泵，泵盖5通过O型圈6与泵体 11适配贴合并密封固定。在泵体11内腔中主动轴17一端延长于泵体11外，主动轴17由外而内，依次套装驱动拨叉16、蝶形卡环15、骨架油封14，主动轴另一端适配主动轮13内孔，其主动轴17外延端两侧分别设置进油孔21和出油孔22，出油孔22一侧设置螺堵1。本实施例中，通过主动轮13的驱动带动从动轮12，从而使齿轮发生转动，通过齿轮的转动，排空齿轮室的空气，使其产生真空，进而使燃油从进油口进入齿轮室，在随之齿轮的转动，燃油从出油口被挤出。
进一步的，如图3所示，在泵盖5一侧内腔设置泄压阀，泄压阀横向设置由螺塞座10顶面锥形销固定弹簧9底面，弹簧9顶面与钢球(8)内套于钢套 7中，钢球8位于弹簧9顶面，在螺塞座10顶面锥形销与弹簧9底面一侧的内腔上设置泄压孔，当泵盖5内的压力大于恒定压力0.6MPa时，其泄压孔开启，并释放压力，当泵盖5内压力恢复正常时，泄压阀关闭。
如图5所示，在泵盖5一侧内腔设置单向阀，单向阀由小弹簧19位于弹性圆柱销18与塑料阀20之间并固定其两端。燃油从进油孔21单向到达出油孔22，此阀在齿轮泵不工作时即电动泵工作时，对燃油系统进行补油加载，可实现低温或高温启动，在齿轮泵工作并建立压力后就反向关闭，至少燃油不会倒流。
如图6所示，泵体11内腔中齿轮泵，由主动轮13齿轮牙适配从动轮12 齿轮牙，两者将油腔25分为低压区域和高压区域。齿轮泵的低压区域，与粗滤进油端连通，承受进油端的压力，当油泵工作时，此端压力为负压力。齿轮泵的高压区域，与精滤出油端连通，承受燃油系统的高压力。
本实施例中，还提供了一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵的设计工艺，低压燃油输送泵以恒定的压力和输油量向单体泵供给燃油，其低压燃油输送泵输油流量设计工艺和出油压力设计工艺分别为：
低压燃油输送泵输油量设计工艺：
增大低压燃油输送泵流量，同时增大低压油路供油容积，降低低压油路压力波动，保证单体泵吸入燃油量，避免柱塞腔气穴现象；并对柴油机理论循环供油量进行计算，设定发动机功率Pe和额定工作转速ne，则循环供油量mf可由下式算出：
Figure BDA0003696812930000061
式中：τ为冲程数，四冲程柴油机τ＝4，i为柴油机气缸数，be为柴油机的燃油消耗率，单位为g/kw.h；
经计算：循环供油量mf＝0.26g；
依据上述公式可得，每分钟所需燃油量为：
0.26×i×r/2÷ρ÷1000＝0.26×8×2500/2÷0.82÷1000＝3.17L/min
式中：i为气缸数，r为转速，ρ为燃油密度；
由于燃油泵的流量为理论供油量的3倍以上，针对上述计算结果，低压燃油输送泵的流量范围为≥10L/min；
低压燃油输送泵出油压力设计工艺：
低压油路供油压力影响供油系统稳定性，压力过小，会造成单体泵柱塞腔内无法及时充满燃油，导致气穴产生，从而对供油系统以及喷油过程稳定性造成影响，而供油压力过大，又会对供油系统可靠性造成影响，进而对供油压力进行仿真计算；
为了便于实现模型计算条件，减少多参数耦合因素影响，在低压油路供油压力仿真计算中，低压燃油泵选用恒压模型，设定转速为600r/min，通过改变低压油路供油压力分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa和1MPa 进行仿真计算，如图7所示，不同低压供油压力对应单体泵入口压力变化曲线图。
从图7可知，不同低压供油压力对应单体泵入口压力变化曲线如下：
(1)低压供油压力为0.2MPa时，单体泵入口压力曲线起始段波动明显，柱塞运动的压力曲线段波动剧烈，对供油稳定性影响很大，低压油路供油稳定性很差，不能正常工作。
(2)低压供油压力为0.3MPa时，单体泵入口压力依然存在波动，但相比 0.2MPa的供油压力，低压油路压力波动并不明显。
(3)低压供油压力大于0.4MPa时，单体泵入口压力已基本没有波动现象，当供油压力为0.6MPa时，单体泵入口压力曲线平滑且完全没有波动，说明在此供油压力下，柱塞腔内能及时充满燃油，优选低压燃油输送泵出油压力0.6MPa。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方法做出的各种变形和改进，均应落入本发明装置权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，包括油箱中柴油通过粗滤进入泵盖(5)，由泵盖(5)恒压输入燃油精滤，燃油精滤将柴油输送至单体泵，单体泵连接单向阀，单向阀通过油管连接油箱；其特征在于：泵盖(5)内腔中设置泄压阀和单向阀，泵体(11)内腔中设置齿轮泵，泵盖(5)通过O型圈(6)与泵体(11)适配贴合并密封固定。
2.根据权利要求1所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，其特征在于：泵体(11)内腔中主动轴(17)一端延长于泵体(11)外，主动轴(17)由外而内，依次套装驱动拨叉(16)、蝶形卡环(15)、骨架油封(14)，主动轴另一端适配主动轮(13)内孔，其主动轴(17)外延端两侧分别设置进油孔(21)和出油孔(22)，出油孔(22)一侧设置螺堵(1)。
3.根据权利要求1所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，其特征在于：泵盖(5)一侧内腔设置泄压阀，泄压阀横向设置由螺塞座(10)顶面锥形销固定弹簧(9)底面，弹簧(9)顶面与钢球(8)内套于钢套(7)中，钢球(8)位于弹簧(9)顶面。
4.根据权利要求1所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，其特征在于：泵盖(5)一侧内腔设置单向阀，单向阀由小弹簧(19)位于弹性圆柱销(18)与塑料阀(20)之间并固定其两端。
5.根据权利要求1所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，其特征在于：泵体(11)内腔中齿轮泵，由主动轮(13)齿轮牙适配从动轮(12)齿轮牙，两者将油腔(25)分为低压区域和高压区域。
6.根据权利要求3所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵，其特征在于：螺塞座(10)顶面锥形销与弹簧(9)底面一侧的内腔上设置泄压孔。
7.根据权利要求1所述一种用于大功率燃油系统的低压燃油输送泵的设计工艺，其特征在于：低压燃油输送泵以恒定的压力和输油量向单体泵供给燃油，其低压燃油输送泵输油流量设计工艺和出油压力设计工艺分别为：
低压燃油输送泵输油量设计工艺：
增大低压燃油输送泵流量，同时增大低压油路供油容积，降低低压油路压力波动，保证单体泵吸入燃油量，避免柱塞腔气穴现象；并对柴油机理论循环供油量进行计算，设定发动机功率Pe和额定工作转速ne，则循环供油量mf可由下式算出：
Figure FDA0003696812920000021
式中：τ为冲程数，四冲程柴油机τ＝4，i为柴油机气缸数，be为柴油机的燃油消耗率，单位为g/kw.h；
经计算：循环供油量mf＝0.26g；
依据上述公式可得，每分钟所需燃油量为：
0.26×i×r/2÷ρ÷1000＝0.26×8×2500/2÷0.82÷1000＝3.17L/min
式中：i为气缸数，r为转速，ρ为燃油密度；
由于燃油泵的流量为理论供油量的3倍以上，针对上述计算结果，低压燃油输送泵的流量范围为≥10L/min；
低压燃油输送泵出油压力设计工艺：
低压油路供油压力影响供油系统稳定性，压力过小，会造成单体泵柱塞腔内无法及时充满燃油，导致气穴产生，从而对供油系统以及喷油过程稳定性造成影响，而供油压力过大，又会对供油系统可靠性造成影响，进而对供油压力进行仿真计算；
为了便于实现模型计算条件，减少多参数耦合因素影响，在低压油路供油压力仿真计算中，低压燃油泵选用恒压模型，设定转速为600r/min，通过改变低压油路供油压力分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa和1MPa进行仿真计算，当低压供油压力为0.6MPa时，单体泵入口压力曲线平滑无波动，在此供油压力下，柱塞腔内能及时充满燃油，低压燃油输送泵出油压力0.6MPa。
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