泵油加热预滤器
技术领域
本实用新型涉及一种泵油加热预滤器,尤其是用于满足国III、国IV、国V排放标准柴油机车油路供给系统,集自动泵油排气、温控预热解蜡、过滤分水为一体。泵油排气功能降低起动机故障率;燃油加热保障低温启动、可使用高标号燃油降低使用成本;过滤分水降低燃油系统故障率。保障低温环境下使用高标号柴油的泵油加热预滤器。
背景技术
2008年国家实现国III排放法规以来,现在逐步实现国IV、国V排放标准,高压共轨系统已经普遍被装于柴油发动机上,2013年7月国家停止达不到国III排放标准的车辆上户。
但是,高压共轨系统在提高燃油喷射压力的同时,在发动机低速启动状态下,低压油路往往不能自动排空,造成发动机启动不稳、启动困难或突然熄火。为了降低了车辆驾乘人员操作舒适性。因此需要一个在发动机低速启动状态下具有自动排空功能的装置。
目前,国内外排空装置主要是在柴油发动机粗滤清器上安装一个手油泵或是在高压共轨系统和粗滤清器之间增加一个启动泵。从两种结构比较看:手油泵设计简单,但是操作时必须手工按动手油泵来排气,这种排气方法对于中重型的客车和卡车是非常的费时和费力。对于部分驾驶员不想去手动油泵排气的情况下,可能会采用接连不断的给发动机点火启动,造成启动电机的过温损坏或启动电机碳刷异常磨损而降低工作寿命,所以目前国内柴油发动机的厂家,大部份只能选择外资品牌的启动电机,从而,提高了发动机乃至整车制造成本。在高压共轨系统和粗滤清器之间增加一个电动泵,是目前大多数柴油发动机厂家的选择,但该结构比较复杂,同时启动泵需要安装支架用于固定在发动机汽缸壁上,占用了汽车发动机安装空间。而且都是采用有刷电机,使用中碳刷磨损,杂质污染燃油,发动机容易形成积碳。且碳刷磨损后不能正常工作,使用寿命短。
目前使用的柴油滤清器均为不加热或滤清器外部加装加热套的方式,低温环境机车无法正常启动和工作,部分机车采用具有加热泵油功能的产品,又因其泵油耗电大、产品体积大,使应用受到限制,不能充分满足使用者的要求。
发明内容
为克服现有技术中的不足,本实用新型的目的在于提供的一种可减少制造费用、结构简单化、体积小、通用性好,通过调整可以满足国III、国IV、国V排放标准,可以用于不同的发动机上实现低温环境下使用高标号燃油机车能正常启动和工作,体现低压油路自动泵油排气、温控预热解蜡、过滤分水的一体化装置的泵油加热预滤器。
为实现上述目的,本实用新型采用下述技术方案:
一种泵油加热预滤器,包括:底座,所述底座的一侧设有装机法兰,另一侧设有泵油腔室,在底座的下端设有滤清器安装面、滤清器外腔室和滤清器连接螺栓;无刷电机滚柱泵,所述无刷电机滚柱泵安装在泵油腔室的上端;滤清器,所述滤清器通过所述滤清器连接螺栓与底座相连;泵油腔室,所述泵油腔室内设有主进油路和主出油路,所述主进油路设有进油口,进油口通过滤清器外腔室与滤清器相连;所述滤清器连接螺栓内部设有燃油导出孔,所述主出油路设有出油口,燃油导出孔与主出油路之间设有贯通孔,贯通孔处设有单向阀;泵油腔室内还设有旁进油路,所述旁进油路一端与燃油导出孔贯通,另一端与所述无刷电机滚柱泵的进油口相连,无刷电机滚柱泵的出油口与旁出油路相连,旁出油路与主出油路贯通;温控预热装置,所述温控预热装置包括加热棒和测温探头,所述加热棒上端固定在滤清器连接螺栓内部的燃油导出孔内,另一端伸入到滤清器的内部;所述测温探头设在贯通孔内;控制系统,所述控制系统分别与无刷电机滚柱泵、加热棒和测温探头相连。
进一步地,所述主进油路和主出油路分别设有两个进油口和两个出油口,其中一个进油口和一个出油口均用堵头并套组合垫圈封堵。
进一步地,所述单向阀包括阀座和阀片。
进一步地,所述控制系统包括左控制盒和右控制盒,泵油腔室两侧分别设有左、右控制盒安装面,左控制盒和右控制盒分别通过第二螺栓安装在于泵油腔室左、右控制盒安装面上;左控制盒和右控制盒内分别设有左电路板部件和右电路板部件。
进一步地,所述加热棒通过加热线束与左控制盒内的加热输出端和右控制盒内的加热输入端相连接;测温探头通过信号线与左控制盒内的控制插件插接;无刷电机滚柱泵通过泵油线束与左控制盒相连。加热线束用于右控制盒内的加热输入与左控制盒内的控制加热输出相连接。
进一步地,所述滤清器连接螺栓内设有加热棒连接螺纹,加热棒安装在加热棒连接螺纹内。
进一步地,所述旁进油路包括依次相连通的第一旁进油路、第二旁进油路和第三旁进油路,所述第二旁进油路和旁出油路均设有工艺孔,该工艺孔用第一堵头并套第一O型圈封堵;所述贯通孔也设有工艺孔,该工艺孔用第二堵头并套第二O型圈封堵。
进一步地,还包括设置在泵油腔室底部的第一密封圈、套设在无刷电机滚柱泵上的第二密封圈、套设在无刷电机滚柱泵上控制器上的第三密封圈。
进一步地,所述无刷电机滚柱泵包括:滚柱泵,所述滚柱泵包括泵座,泵座中心孔上设有中心轴,中心轴外套有叶轮,叶轮上均布有若干个滚柱,滚柱外端设有轮腔,轮腔右端设置有压板,压板通过螺栓固定在泵座上,所述螺栓穿过所述轮腔;泵座的左侧端设有泄压阀;无刷电机,所述无刷电机包括缸体、定转、永磁磁芯转子和同心板,所述永磁磁芯转子通过联轴器与滚柱泵的叶轮相连,所述中心轴穿入联轴器和永磁磁芯转子,中心轴的右端固定在同心板上,左端固定在泵座中心孔上,确保永磁磁芯转子和定转同心;无刷电机控制器,所述无刷电机控制器包括出油端盖、电路板部件、盖板,出油端盖与无刷电机的缸体相连,出油端盖内部固定有电路板部件,电路板部件与镶嵌在出油端盖内部的铜件连接,铜件与所述定转的漆包线接头连接,盖板设在出油端盖外,且盖板上设有电源输入插件口,电源输入插件口与电路板部件相连。
进一步地,所述泄压阀包括螺孔、弹簧、钢珠和调压螺钉,所述螺孔设在泵座上,螺孔通过泄压孔与滚柱泵内的腔室相连通,螺孔内从内向外依次为钢珠、弹簧和调压螺钉,所述调压螺钉旋在螺孔内。
本实用新型带低压油路自动泵油排气、温控预热解蜡、过滤分水的一体化装置的泵油加热预滤器总成。
由于本实用新型采用了以上的技术方案,其产生的技术效果是明显的:
1.由于将无刷电机滚柱泵、加热棒、滤清器与底座集成安装,缩小了整体安装体积,实现了结构的小型化。与原带手油泵柴油虑清器总成一样大小。在确保与原柴油虑清器座互换性的前提下,使安装后有更多的剩余空间,防止了产品安装后不必要的干涉。
2.由于采用的无刷电机,避免了碳刷磨损污染燃油,使用寿命更长。
3.由于在滤清器底座上集成了单向阀结构,有效防止了该系统在排空时的内部循环,提高了排空效率,保证高压共轨系统能获得预定压力在柴油发动机低速启动状态下。
4.为可通过改变滤清器底座的连接座的安装孔位置,满足不同发动机安装的要求,即可在不更改产品总体结构的前提下实现和满足汽车柴油发动机整机厂的功能要求。
5.双油路设计,当发动机机械式输油泵工作时,燃油从油箱至输油管经泵油加热预滤器的进油孔至滤清器外腔室,经过滤至内腔室,经燃油导出孔通过单向阀至出油孔到发动机,避免了燃油通过离心泵的阻力;当油路进气、燃油蜡化、油路超长等因素的阻力导致燃油供给油压和油量不足,发动机无法启动和正常工作时,开启电源控制开关,无刷电机滚柱泵工作将燃油从油箱吸至输油管经泵油加热预滤器的进油孔至滤清器外腔室,经过滤至内腔室,经旁进油路至泵油腔室从旁出油路至出油孔到发动机,此时单向阀在滚柱泵的作用下处于闭合状态,避免燃油回流。在滚柱泵的作用下,排除油路中的阻力,使燃油供给油压和油量增加;为避免滚柱泵的作用使油压无限增加导致油管破裂,滚柱泵设置限压阀,可根据需要设定压力。
6.温控预热解蜡,当油温高于5℃时,0#柴油不会结蜡,控制盒温控系统输出端没有电压输出,加热部分不作功。当油温低于5℃时,加热系统通电加热解蜡,直至油温高于25℃时断电停止加热。加热棒置于滤清器内部有效发挥加热棒的热能。从而使油温保持在不结蜡的流通状态;保障燃油供给系统畅通供给,确保机车正常启动和工作。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本实用新型的正等侧视图。
图2是本实用新型的结构爆炸示意图。
图3是本实用新型图2的逆时针旋转90度的结构爆炸示意图。
图4是本实用新型的剖视图。
图5是本实用新型的俯视图。
图6是本实用新型的温控原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-6所示,一种泵油加热预滤器,带低压油路自动泵油排气、温控预热解蜡、过滤分水的一体化装置的泵油加热预滤器总成。它由底座1、无刷电机滚柱泵16、左控制盒19、右控制盒6、左电路板部件18、右电路板部件23、测温探头4、加热棒22、滤清器24、积水杯25、放水阀26、单向阀等组成。
具体说来,它以底座1为载体,底座1的一侧设有装机法兰30,在垂直于装机法兰30面上设有泵油腔室31,无刷电机滚柱泵16通过第一螺栓17安装于泵油腔室31的上端;在垂直于装机法兰30面上泵油腔室31下面设有滤清器安装面32及滤清器外腔室40和滤清器连接螺栓33,滤清器24通过连接螺栓33与底座1旋紧。
在平行于装机法兰面30滤清器安装面32上端的泵油腔室31内设有主进油路34和主出油路35,分别有两个进油口36和两个出油口37,其中一个进油口36和其中一个出油口37均用堵头8并套组合垫圈3封堵,方便用户左右切换。进油口36通过滤清器外腔室40与滤清器24相连;滤清器连接螺栓33内部设有燃油导出孔38,燃油导出孔38与主出油路35之间设有贯通孔39,贯通孔39处设有单向阀安装孔位,单向阀安装在此,单向阀由阀座12和阀片13组成。泵油腔室内还设有旁进油路,旁进油路的一端与燃油导出孔38贯通,另一端与所述无刷电机滚柱泵16的进油口相连,无刷电机滚柱泵16的出油口与旁出油路44相连,旁出油路44与主出油路35贯通。
旁进油路包括依次相连通的第一旁进油路41、第二旁进油路42和第三旁进油路43。所述第一旁进油路41、第二旁进油路42和第三旁进油路43均呈直筒形,且第一旁进油路41和第三旁进油路43平行设计。将旁进油路分别三个,可以缩小泵油腔室31的体积。将第一、第二和第三旁进油路41、43和43设计为直筒形且第一、第三旁进油路41、43平行设计,使得第二旁进油路42和第一、第三旁进油路41、43连接处均呈一定角度,即可以增加燃油导出孔38与无刷电机滚柱泵之间的路程,又可以减少燃油在旁进油路中流通的平滑性,以当无刷电机滚柱泵不工作时,减少燃油从旁进油路中流通,有利于保护无刷电机滚柱泵。
所述控制系统包括左控制盒19和右控制盒6,在垂直于装机法兰面、泵油腔室和滤清器安装面之间设有左右控制盒安装面,左控制盒19、右控制盒6分别通过第二螺栓7安装于左右控制盒安装面上。左电路板部件18、右电路板部件23分别固定在左控制盒19、右控制盒6内。在滤清器连接螺栓内的燃油导出孔38内部的上端设有加热棒连接螺纹,加热棒22的上端安装在加热棒连接螺纹内,并通过加热线束2中的正极连接线与左控制盒19内的加热输出端插接,以及通过加热线束2中的负极连接线与右控制盒6内的加热输入端插接,加热棒22的另一端伸入到滤清器24的内部。测温探头4设在贯通孔39的油路上,测量出油温度,信号线与左控制盒19内的控制插件插接。泵油线束29用于连接左控制盒和无刷电机滚柱泵。
密封条5用于左控制盒19和右控制盒6与底座1的密封保证控制盒内部插接件的防尘防水。第三O型圈9用于测温探头的密封。平垫21用于加热棒22与底座1的密封。
本实用新型泵油加热预滤器总成,所述第二旁进油路42和旁出油路44均设有工艺孔,该工艺孔用第一堵头11并套第一O型圈10封堵;所述贯通孔39也设有工艺孔,该工艺孔用第二堵头15并套第二O型圈14封堵。工艺孔是为了油路贯通机加工时的需要,堵头是封堵加工工艺孔,使油路密封。
本实用新型泵油加热预滤器总成,所述的左控制盒19、右控制盒6、左电路板部件18、右电路板部件23、测温探头4、泵油线束29、加热线束2组成,相互都是采用插接件插件。当油温高于5℃时,0#柴油不会结蜡,控制盒温控系统输出端没有电压输出,加热部分不作功。当油温低于5℃时,加热系统通电加热解蜡,直至油温高于25℃时断电停止加热。加热棒22置于滤清器24内部有效发挥加热棒22的热能。
本实用新型泵油加热预滤器总成,还包括设置在泵油腔室31底部的第一密封圈20、套设在无刷电机滚柱泵16上的第二密封圈27、套设在无刷电机滚柱泵控制器上的第三密封圈28。
实用新型泵油加热预滤器总成,所述的无刷电机滚柱泵16有滚柱泵47、无刷电机48、无刷电机控制器49、泄压阀50组成。
具体说来,所述无刷电机滚柱泵16包括:滚柱泵47,所述滚柱泵47包括泵座,泵座中心孔上设有中心轴,中心轴外套有叶轮,叶轮上均布有若干个滚柱,滚柱外端设有轮腔,轮腔右端设置有压板,压板通过螺栓固定在泵座上,所述螺栓穿过所述轮腔;泵座的左侧端设有泄压阀50;无刷电机48,所述无刷电机48包括缸体、定转、永磁磁芯转子和同心板,所述永磁磁芯转子通过联轴器与滚柱泵47的叶轮相连,所述中心轴穿入联轴器和永磁磁芯转子,中心轴的右端固定在同心板上,左端固定在泵座中心孔上,确保永磁磁芯转子和定转同心;无刷电机控制器49,所述无刷电机控制器49包括出油端盖、电路板部件、盖板,出油端盖与无刷电机48的缸体相连,出油端盖内部固定有电路板部件,电路板部件与镶嵌在出油端盖内部的铜件连接,铜件与所述定转的漆包线接头连接,盖板设在出油端盖外,且盖板上设有电源输入插件口,电源输入插件口与电路板部件相连。
针对无刷电机滚柱泵16的改进,所述泄压阀50包括螺孔、弹簧、钢珠和调压螺钉,所述螺孔设在泵座上,螺孔通过泄压孔与滚柱泵47内的腔室相连通,螺孔内从内向外依次为钢珠、弹簧和调压螺钉,所述调压螺钉旋在螺孔内。
其中,无刷电机滚柱泵的进油口设在泵座的底部,无刷电机滚柱泵的出油口设在出油端盖的中部。
本实用新型泵油加热预滤器总成,所述的电源输入45和经控制的加热输出46都是采用防水接插件插件的形式。经控制的加热输出46可以接加热式输油管、加热式输油导管、加热式燃油传感器,一起同步控制,提高整车预热解蜡效率。
本实用新型泵油加热预滤器总成,所述的双油路设计,无刷电机滚柱泵16工作时燃油从主进油口36经过主进油路34到滤清器外腔室40经滤清器24过滤后,燃油中的水分过滤沉淀到积水杯25,定时通过放水阀26放掉,过滤后的燃油由燃油导出孔38经第一、第二、第三旁进油路41、42、43,在经滚柱泵47、无刷电机48、旁出油路44到主出油路35,由出油口37流出,单向阀处于关闭状态。无刷电机滚柱泵16不工作时燃油从主进油口36经过主进油路34到滤清器外腔室40经滤清器24过滤后,燃油中的水分过滤沉淀到积水杯25,定时通过放水阀26放掉,过滤后的燃油由燃油导出孔38经第一、第二、第三旁进油路41、42、43,在经滚柱泵47、无刷电机48、旁出油路44及同时经过燃油导出孔38与主出油路35之间设有贯通孔39到达主出油路35,由出油口37流出,单向阀处于开启状态。无刷电机滚柱泵不工作时两个油路同时都可通油,但以贯通孔39为主。
本实用新型泵油加热预滤器总成,双油路设计,当发动机机械式输油泵工作时,燃油从油箱至输油管经泵油加热预滤器的进油孔至滤清器外腔室,经过滤至内腔室,经燃油导出孔通过单向阀至出油孔到发动机,避免了燃油通过离心泵的阻力;当油路进气、燃油蜡化、油路超长等因素的阻力导致燃油供给油压和油量不足,发动机无法启动和正常工作时,开启电源控制开关,无刷电机滚柱泵工作将燃油从油箱吸至输油管经泵油加热预滤器的进油孔至滤清器外腔室,经过滤至内腔室,经旁进油路至泵油腔室从旁出油路至出油孔到发动机,此时单向阀在滚柱泵的作用下处于闭合状态,避免燃油回流。在滚柱泵的作用下,排除油路中的阻力,使燃油供给油压和油量增加;为避免滚柱泵的作用使油压无限增加导致油管破裂,滚柱泵设置限压阀,可根据需要设定压力。
本实用新型泵油加热预滤器总成,安装在汽车柴油发动机上或车架上,当驾乘人员开启汽车点火开关时,该带低压油路自动排空装置开启,发动机燃油管道油压升高,开始排空。启动泵工作产生一个压力差(大于50KPa),柴油液体随着压力差移动,直至进入滤清器和燃油管道,保证共轨系统可以获得预定压力。
本实用新型泵油加热预滤器总成,取代原滤清器座带手油泵的结构,实现了低压油路自动泵油排气、温控预热解蜡、过滤分水的一体化的功能,并实现了原滤清器座和柴油发动机安装位置不变、使滤清器与滤清器底座连接互换性,客户无需更改安装位置便可安装本装置。在滤清器与滤清器底座间增加了单向阀组件结构,满足了该系统启动和停止状态下功能要求,防止了该系统启动状态下燃油形成内部回路,保证燃油系统获得预定燃油压力和排空效率。温控预热解蜡,当油温高于5℃时,0#柴油不会结蜡,控制盒温控系统输出端没有电压输出,加热部分不作功。当油温低于5℃时,加热系统通电加热解蜡,直至油温高于25℃时断电停止加热。加热棒置于滤清器内部有效发挥加热棒的热能。从而使油温保持在不结蜡的流通状态;保障燃油供给系统畅通供给,确保机车正常启动和工作。安装时,将连接座与发动机缸体或车架贴合,采用螺栓来固定,通用性好,体积小。
所述泵油加热预滤器电控系统工作原理,由自动泵油控制系统和自动温控加热系统两部分组成,其各自工作原理分述如下:
1.自动泵油控制系统工作原理:启动电源开关,电器控制盒得电,无刷电机控制器无刷电机供电,无刷电机旋转带动滚柱泵旋转,滚柱高速旋转产生吸力,将燃油从油箱吸至输油管经泵油加热预滤器到发动机,此时单向阀在滚柱泵的作用下处于闭合状态,避免燃油回流,在滚柱泵的作用下,发动机燃油管道油压升高,开始排空。启动泵工作产生一个压力差(大于50kPa),柴油液体随着压力差移动,直至进入滤清器和燃油管道,保证共轨系统可以获得预定压力。使燃油供给油压和油量增加,保障燃油供给系统畅通供给,确保机车正常启动和工作。为避免离心泵的作用使油压无限增加导致油管破裂,滚柱泵设置限压阀,可根据需要设定压力,当泵油腔室的油压大于限压阀设定压力时,限压阀门开启自动卸压。无刷电机滚柱泵工作5min后,泵油控制系统断电,泵油停止。5min后若需继续泵油,重新启动电源开关即可。
2.自动温控加热工作原理:根据油温控制特性要求,本设计选用了具有可调回差控制特性的磁滞比较器控制方式,以实现燃油自动温控加热功能。其实现方式:以运放模块、外围元件组成磁滞比较器控制电路,通过热敏电阻检测油温实现对油温的高低温范围控制。以三极管继电器组成开关控制电路,实现对加热的关闭控制。1.低温启动加热控制原理:根据0#柴油在环境温度5℃时不挂蜡并能畅通的特性,本电路参数设置在当环境温度低于5℃时启动加热。即当环境温度≤5℃时,由热敏电阻检测的电压值,将大于由调节电阻设定分压值,即比较器同相端输入电压大于其反相端输入电压,比较器输出为高电平,三极管导通,继电器吸合,其常开触点闭合,接通电加热器通电升温。2.高温停止加热控制原理:磁滞比较器控制是高温停止加热基本原理,由相关原件组成的磁滞比较电路;当油温加热到≥25℃时,比较器同相端输入电压小于其反相端输入电压,比较器输出为低电平,三极管截至,继电器释放,其常开触点断开,电加热器断电停止加热。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。