CN115013202A - 一种二冲程发动机用电动泵及二冲程发动机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二冲程发动机用电动泵及二冲程发动机系统，涉及发动机领域，包括依次连接的泵体、壳体和后盖，壳体内安装无刷电机，无刷电机与油腔连接；无刷电机的电机转子通过齿轮组件连接泵体，泵体同一端设置与油腔连通的进油接头和出油接头；后盖内安装控制器，控制器连接ECU以形成闭环控制。本发明具有集成化的特点，采用电驱动方式，各部分结构紧凑、空间尺寸更小、重量更轻；采用ECU闭环控制，通过调节占空比，实现液体压力恒压控制和全工况可调的特点。

Description

一种二冲程发动机用电动泵及二冲程发动机系统

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种二冲程发动机用电动泵及二冲程发动机系统。

背景技术

油泵为发动机系统的重要部件，传统油泵采用机械传动结构，存在布置复杂、空间尺寸大、重量高等缺点，同时压力随负荷转速而变化，无法实时动态调整或恒定控制，存在功耗浪费等情况。因此，逐渐出现一些电动泵替代传统油泵，尤而对于二冲程发动机，其对油泵结构、驱动形式的要求更高，现有电动泵不能满足二冲程发动机的要求。

例如：CN106762776B公开了一种电动燃油泵泵体组件及电动燃油泵，采用叶轮结构，通过设置容尘结构降低对密封面的磨损。但该装置无法实现燃油压力的闭环控制，同时存在一定的泄露问题。CN109707588A公开了一种多功能油泵，可以实现压力调节和感知油量，但压力调节通过内置调压阀实现，该机械调压阀因结构的限制，在压力调节时，会存在一定的滞后性和误差，同时该装置因结构的限制，应用场景存在一定限制，仅适用于回收废油。

CN105986994A公开了一种24V采用无刷电机的内置控制器甲醇外接式燃油泵，包括泵体外壳和电机组件，泵体外壳套接在泵体支架的外侧，泵体支架的内部安装有无刷电机组件。虽然该方案内置控制器，但是其为了满足驱动更大的电机，电压设置为24V，且体积较大。另外，虽然该方案，采用了内置控制器，但与二冲程发动机的要求的重量轻度、体积小，且流量压力恒定要求不匹配。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种二冲程发动机用电动泵及二冲程发动机系统，具有集成化的特点，采用电驱动方式，各部分结构紧凑、空间尺寸更小、重量更轻；采用ECU闭环控制，通过调节占空比，实现液体压力恒压控制和全工况可调的特点。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种二冲程发动机用电动泵，包括依次连接的泵体、壳体和后盖，壳体内安装无刷电机，无刷电机与油腔连接；无刷电机的电机转子通过齿轮组件连接泵体，泵体同一端设置与油腔连通的进油接头和出油接头；后盖内安装控制器，控制器连接ECU以形成闭环控制。

作为进一步的实现方式，所述齿轮组件包括安装于电机转子的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，主动齿轮与齿轮轴为一体结构。

作为进一步的实现方式，所述齿轮轴与泵盖、泵体之间均设有轴套。

作为进一步的实现方式，所述无刷电机包括电机定子和电机转子，电机转子与电机定子、泵盖之间均设有轴套。

作为进一步的实现方式，所述电机转子与泵盖之间设有止推片。

作为进一步的实现方式，所述控制器连接外伸于后盖的线束接口，所述线束接口连接12V电源。

作为进一步的实现方式，所述泵体和泵盖通过定位部件连接。

作为进一步的实现方式，所述壳体与后盖、泵盖通过螺纹连接。

作为进一步的实现方式，所述泵体端部设有方向识别标识。

第二方面，本发明的实施例提供了一种二冲程发动机系统，包括所述的电动泵。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明采用无刷电机驱动的方式，内置控制器，并通过线束端连接到ECU，通过ECU动态控制电动泵的出口压力，进行压力全时域、全空域实时调整；泵体、壳体和后盖依次连接，结构紧凑，具有集成化的特点；无刷电机与油腔连接，采用液冷方式，使电机可靠性更高；进油接头和出油接头位于同一侧，优化泵体结构，使结构更加紧凑。

(2)本发明壳体与泵体、后盖通过螺纹配合形成一体结构，设于壳体内的电机转子与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮啮合，且从动齿轮与齿轮轴为一体结构，泵盖端部嵌入电机定子内，使结构更加紧凑；通过主动齿轮与从动齿轮的配合，利用电机的高转速实现有限的空间尺寸内电动泵的高泵油性能。

(3)本发明的电机转子与泵盖之间安装有止推片，能够防止电机转子轴向窜动所产生的磨损；且配合转轴与电机定子之间、齿轮轴与泵盖和泵体之间的轴套，减少部件的磨损，延长使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的立体图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的剖面图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的爆炸示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的前端示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的后端示意图。

其中，1-进油接头，2-出油接头，3-螺钉，4-泵体，5-定位销，6-从动齿轮，7-主动齿轮，8-第一轴套，9-泵盖，10-止推片，11-电机转子，12-第二轴套，13-电机定子，14-壳体，15-后盖，16-控制器，17-线束接口，18-方向识别标识，19-齿轮轴。

具体实施方式

实施例一：

由于二冲程发动机对结构有特殊要求，如体积小、精巧、便于布置，本实施例提供了一种二冲程发动机用电动泵，如图1-图3所示，包括依次连接的泵体4、壳体14和后盖15，壳体14内置无刷电机，后盖15内设置控制器16，通过控制器16、无刷电机、泵体4等集成在一起，使结构紧凑，满足二冲程发动机对体积的要求。

本实施例的壳体14为圆筒形结构，便于安装、携带；泵体4连接于壳体14一端，后盖15连接于壳体14另一端；泵体4和后盖15的形状与泵体4相适应，即整体呈圆柱形结构。

为了便于描述，本实施例以泵体4所在端为前端，后盖15所在端为后端。

泵体4安装泵盖9，壳体14与后盖15、泵盖9均通过螺纹连接，便于拆装。

在本实施例中，壳体14后端设有外螺纹，后盖14设有与壳体14外螺纹配合的内螺纹；壳体14前端设有内螺纹，泵盖9周向设有与壳体14内螺纹配合的外螺纹，通过内外螺纹的配合使泵体4、壳体14和后盖14的圆周面尺寸保持一致，达到整体空间尺寸小的效果，且连接牢固。

如图2和图5所示，后盖15内安装控制器16，无刷电机的电机定子13与控制器16相连，控制器16通过数据线连接线束接口17，其中数据线位于后盖15外侧，线束接口17连接12V电源，使无刷电机的工作电压12V，以满足二冲程发动机的要求。

在本实施例中，线束接口17相对于控制器16偏心安装；可以理解的，在其他实施例中，线束接口17的安装位置也可以适应性调节。控制器16通过线束端连接到ECU(发动机控制单元)，通过ECU动态控制电动泵的出口压力，进行压力全时域、全空域实时调整。

如图2所示，后盖15的横截面呈圆形，其两端均为开口结构，其中一端与壳体14通过螺纹配合，另一端具有限位部，用于对控制器16进行限位。其中，限位部为环形凸起，与后盖15主体部分固定为一体。

壳体14内安装无刷电机，无刷电机沿壳体14轴线方向设置；无刷电机与泵体4的油腔连接，采用液冷方式，使电机可靠性更高。

无刷电机包括电机定子13和电机转子11，电机转子11安装于电机定子13内，电机转子11的转轴一端与电机定子13内壁设有第二轴套12，另一端连接泵盖9和泵体4。

如图3所示，泵盖9朝向电机转子11的一端具有凸起部，该凸起部嵌入电机定子13内，与电机转子11形成紧凑型结构，节省空间。转轴另一端贯穿泵盖9并延伸至泵体4内；转轴与泵盖9之间设有第二轴套12；第二轴套12带有含油材质，可降低磨损。

如图2所示，转轴上安装主动齿轮7，主动齿轮7与从动齿轮6啮合，主动齿轮7和从动齿轮6设于泵体4与泵盖9的交界处；泵体4与泵盖9通过设置在泵体4上的密封圈进行密封。

由于电机转子11高速旋转会产生一定热量，本实施例的电子转子11和电机定子13通过燃油或其他介质进行冷却，电机转子11的转轴驱动主动齿轮7转动，油腔内的燃油会通过转轴两侧的间隙进入电机内部，从而进行冷却。

从动齿轮6与齿轮轴19为一体结构，齿轮轴19与转轴的轴线相互平行。齿轮轴19一端与泵盖9相连，另一端连接泵体4，且齿轮轴19的两端均套设有第一轴套8，通过第一轴套8与泵盖9、泵体4配合，第一轴套8同样带有含油材质，能够减少高速旋转过程中的磨损。

其中，第一轴套8和第二轴套12中的“第一”、“第二”仅为了便于描述，用于区分安装位置，并不对轴套结构本身形成限制。

本实施例的第一轴套8和第二轴套12均为筒状结构。

如图2和图3所示，电机转子11与泵盖9之间安装有止推片10，防止电机转子11轴向窜动所产生的磨损。本实施例通过多种减少磨损的方式配合，延长使用寿命。

泵体4通过多个螺钉3与泵盖9连接，并通过定位部件进行定位。在本实施例中，定位部件采用定位销5，定位销5与泵体4、泵盖4过渡配合，且定位销5沿平行于电机转子11转轴的轴线方向设置，泵体4前端开设有用于定位销5头部限位的沉孔。

螺钉3和定位销5的个数可以根据实际要求选择，例如，设置五个螺钉3，两个定位销5；螺钉3可以为内六角沉头螺钉或其他。

如图4所示，进油接头1和出油接头2设置于泵体4同一端，进油接头1和出油接头2与泵体4内油腔连通，通过进油接头1和出油接头2位于同一端的设置减小泵体整体体积，满足外形精巧、重量小的要求。进油接头1和出油接头2采用自锁结构，便于与油管进行快速连接。

泵体4端部设有方向识别标识18，通过方向识别标识18方便识别液体(燃油、水、机油等)流动方向。其中，方向识别标识18为箭头标识，用于识别进油和出油方向。

本实施例的壳体14、后盖15和泵盖9通过螺纹旋合连接，组装后整体呈圆柱形，外形美观精巧；控制器16、无刷电机、齿轮组件等集成于装置内部，结构紧凑，空间尺寸小。无刷电机与油腔连接，采用液冷方式，电机可靠性更高；控制器16通过ECU闭环控制，响应快、性能稳定；壳体14采用螺纹连接及密封圈密封，结构简单、密封可靠。

本实施例的电动泵可以为燃油泵、水泵、机油泵，通用性强，可应用于不同介质的液体单元和应用场景。

本实施例针对二冲程电控发动机，尤其是针对地面无人动力、航空小型无人机、应急救援、新能源增程器等细分领域，提供专用的电动泵，具有结构精巧、性能高效的特点；由于一体化结构的设计，具有安全可靠，密封性能稳定，便于携带、安装、布置等特点。同时，采用电驱动方式，结构更简单、空间尺寸更小、重量更轻。燃油压力ECU闭环控制，通过调节占空比，实现燃油压力恒压控制和全工况可调的特点。

实施例二：

本实施例提供了一种二冲程发动机系统，包括电动泵、发动机，电动泵与发动机相连，电动泵采用实施例一所述的结构。

电动泵可以为燃油泵、机油泵或水泵，本实施例以燃油泵为例进行详细说明：

燃油泵能够将燃油从燃油箱中吸出、加压后输送到供油管中，与燃油压力调节器配合建立一定的燃油压力。通过燃油泵向分油管输送高压燃油，以保证向喷油嘴供应持续的燃油。

燃油泵位于车辆油箱内部，燃油泵在启动和发动机运转时工作，如果发动机停止而点火开关仍处于ON时，控制模块关闭燃油泵的电源，以避免意外点火。

如图1-图3所示，本实施例的燃油泵采用无刷电机驱动的方式，无刷电机的工作电压12V，与二冲程发动机相匹配。燃油泵内设有控制器16，控制器16通过线束端连接到ECU，通过ECU动态控制燃油泵的出口压力，进行压力全时域、全空域实时调整。无刷电机与油腔连接，采用液冷方式。

燃油泵的泵盖9、泵体4和电机盖通过两个定位销5进行定位，定位销5与其过渡配合；泵体4通过螺钉与泵盖9连接。无刷电机通过相互啮合的主动齿轮7和从动齿轮6与泵体4连接，从动齿轮6与齿轮轴为一体结构，齿轮轴的两端均安装有第一轴套8，减少高速旋转时的磨损。

无刷电机的电机轴与主动齿轮7连接，电机轴两端设置有第二轴套12，以减少高速旋转时的磨损；通过齿轮结构与电机转子11连接，利用电机的高转速，实现有限的空间尺寸内，燃油泵的高泵油的性能。

燃油泵的电机转子11与泵盖9之间安装有止推片10，防止电机转子轴向窜动所产生的磨损。

泵体4的端部为进出油口连接部位，泵体4上安装有进油口和出油口，进油口和出口分别与油管连接，泵体4上刻有进油标识，方便识别燃油流动方向。油泵泵体4与油泵泵盖9的密封，通过设置在油泵泵体4上的密封圈进行密封。

本实施例的电动燃油泵通过电机驱动、燃油压力ECU闭环控制，通过调节占空比，实现燃油压力恒压控制和全工况可调的特点。

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

Claims (10)

1.一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，包括依次连接的泵体、壳体和后盖，壳体内安装无刷电机，无刷电机与油腔连接；无刷电机的电机转子通过齿轮组件连接泵体，泵体同一端设置与油腔连通的进油接头和出油接头；后盖内安装控制器，控制器连接ECU以形成闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述齿轮组件包括安装于电机转子的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，主动齿轮与齿轮轴为一体结构。

3.根据权利要求2所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述齿轮轴与泵盖、泵体之间均设有轴套。

4.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述无刷电机包括电机定子和电机转子，电机转子与电机定子、泵盖之间均设有轴套。

5.根据权利要求4所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述电机转子与泵盖之间设有止推片。

6.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述控制器连接外伸于后盖的线束接口，所述线束接口连接12V电源。

7.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述泵体和泵盖通过定位部件连接。

8.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述壳体与后盖、泵盖通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的一种二冲程发动机用电动泵，其特征在于，所述泵体端部设有方向识别标识。

10.一种二冲程发动机系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的电动泵。

Images