CN104329198B - 一种控制低压进油的直列式共轨供油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，包括与输油泵连接的泵体和若干并列设置在所述泵体上的共轨单体泵，所述泵体内设置有驱动所述共轨单体泵工作的驱动凸轮，所述驱动凸轮的轴线与所述若干共轨单体泵的轴线垂直，所述泵体侧部设置有监控所述驱动凸轮相位的凸轮位置传感器，所述凸轮位置传感器与ECU单元信号连接，所述泵体侧壁设置有润滑油接头、油管接头和进油接头。本发明不需要使用电子比例阀来控制低压进油量，而是通过控制若干个共轨单体泵的电磁铁部件来控制低压进油量，电磁铁部件结构简单，可靠耐用，且成本相对较低，可国内生产，不需要依赖进口，符合国内市场需求。

Description

一种控制低压进油的直列式共轨供油泵

技术领域

本发明涉及柴油发动机的高压共轨供油泵领域，特别涉及一种控制低压进油的直列式共轨供油泵。

背景技术

在国外，高压共轨燃油喷射系统已经是成熟产品。而我国主要依靠引进国外的高压共轨燃油喷射系统。其中，BOSCH、DENSO、DELPHI和SIMENS等国际知名公司垄断着国内的柴油机燃油喷射系统的高端市场。国内的燃油喷射系统制造公司正在着手或已经研制的高压共轨燃油喷射系统大多是对国外公司的产品进行仿制或稍作改进而成。这种模式，在快捷化的同时，面临着两种风险：一是无法规避专利风险，二是由于关键技术的瓶颈限制，产品的更新换代无法与市场变化同步。

电控高压共轨燃油喷射系统，作为柴油发动机满足国三、国四或更高排放标准的最佳选择，一般由供油泵、共轨管、喷油器、ECU和传感器等组成。在该系统中，高压供油泵的主要功能是定时定量地向共轨管提供燃油，同时保证共轨管内燃油压力的稳定性。供油时刻、油量大小由ECU控制。按组成方式，高压供油泵有直列组合泵和径向转子泵两种型式，目前国内自主研发的产品以直列组合式为主，转子泵依赖国外公司；按控制原理，有控制低压进油和控制高压出油两种型式。在控制低压进油的方式中，油量控制阀是该类型泵的关键产品，也是制约该类型泵研发的主要因素。在控制高压出油的方式中，在高压时，燃油容易产生泄漏，从而导致油温高、泵油效率低和电磁铁工作负荷大等缺陷。

中国发明专利公开号CN101270715公开了一种柴油机高压共轨燃油系统供油泵，其类型为径向转子泵，控制原理是采用进油节流控制阀控制低压进油，它包括泵体和泵头，泵体内设有传动轴、由传动轴带动旋转的输油泵、与泵体固定的芯轴、套在芯轴外的旋转柱塞套及套在旋转柱塞套外的内凸轮，芯轴与传动轴同轴线，传动轴通过连接件带动旋转柱塞套旋转；旋转柱塞套内设径向的柱塞孔及柱塞；内凸轮由与传动轴轴线偏心的轴承支承于泵体内；内凸轮内腔设有使柱塞外端部与内凸轮内圆周表面压紧的弹性压紧装置；芯轴的外圆周表面设进、出油凹槽，旋转柱塞套旋转时，进、出油凹槽与同一柱塞孔交替连通；进油凹槽通过输油通道与输油泵出口处的出油通道连通，出油凹槽通过芯轴出油道与出油口连通。该专利申请没有对进油节流控制阀进行描述。

另外，中国发明专利公开号CN102003319A公开了另一种高压共轨燃油系统供油泵，其类型为直列组合式，其控制原理为控制高压出油方式。它包括电子控制泵、泵箱、驱动轴、输油泵等部件。若干个电子控制泵直列安装在泵箱上，发动机带动驱动轴转动，驱动轴上的凸轮带动电子控制单体泵内的柱塞上下运动，使燃油吸入、压缩，形成高压。电子控制泵内的电磁铁在ECU的控制下，根据系统的需求，定时定量的将高压燃油输出。输油泵通过驱动轴转动向泵箱提供燃油。但是该高压共轨燃油系统供油泵存在着组成部件多，体积大，容易高压泄漏，从而导致油温高、效率低等缺陷。

另外，传统的低压控制方式使用于转子式共轨泵，通过调节电子比例阀来调节进油量来控制轨压。而目前市场电子比例阀被国外公司垄断，是限制国内低压控制式共轨燃油系统研发的主要瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高压共轨泵组成部件多，体积大，容易高压泄漏，从而导致油温高、效率低等缺陷以及低压控制式共轨泵受电子比例阀所限的缺陷，提供一种控制低压进油的直列式共轨供油泵。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，包括与输油泵连接的泵体和若干并列设置在所述泵体上的共轨单体泵，所述泵体内设置有驱动所述共轨单体泵工作的驱动凸轮，所述驱动凸轮的轴线与所述若干共轨单体泵的轴线垂直，所述泵体侧部设置有监控所述驱动凸轮相位的凸轮位置传感器，所述凸轮位置传感器与ECU单元信号连接，所述泵体侧壁设置有润滑油接头、油管接头和进油接头，

其特征在于，所述共轨单体泵包括：

设置在所述泵体润滑油腔内的单体泵体，所述单体泵体沿中部沿轴线方向设置有一柱塞腔，所述柱塞腔顶部与高压出油通道连通，所述高压出油通道通过一单向阀与所述油管接头连通，所述单体泵体的上部外周设置有与所述泵体的低压燃油腔连通的低压腔，所述低压腔还与所述进油接头连通，所述单体泵体顶部具有一阀体腔，所述单体泵体侧部设置有若干与所述低压腔连通的第一进油通道；

设置在所述柱塞腔内的柱塞；

设置在所述单体泵体下部且与所述驱动凸轮连接以驱动所述柱塞上下活动的柱塞驱动部件；

设置在所述阀体腔内的阀体，所述阀体的底端与所述单体泵体的顶端密封配合，所述阀体沿轴线方向设置有与所述柱塞腔连通的油道，所述油道包括上油道、中油道以及下油道，所述下油道内设置有单向阀组件，所述单向阀组件单向控制所述下油道与所述中油道之间的通闭，所述上油道内设置有控制阀芯，所述控制阀芯的下部套设有一下弹簧，所述控制阀芯的中部与一衔铁连接，所述控制阀芯的上部套设有一上弹簧，所述控制阀芯的下端与所述上油道和所述中油道之间活动密封配合，所述阀体内还设置有若干第二进油通道，所述第二进油通道的一端与所述第一进油通道连通，另一端与所述上油道连通；

设置在所述阀体顶部的电磁铁，所述上弹簧的两端分别抵接在所述电磁铁和所述控制阀芯上，所述电磁铁的通电模块与所述ECU单元控制连接；

将所述电磁铁固定在所述阀体上的紧固件；

在本发明的一个优选实施例中，所述单向阀组件包括单向阀座、单向阀弹簧以及单向球阀，所述单向阀座设置在所述下油道底部，所述单向阀弹簧的两端分别连接所述单向阀座和所述单向球阀。

在本发明的一个优选实施例中，所述控制阀芯的下端为锥形密封头，所述中油道的顶部为与所述锥形密封头配合的锥形密封面。

在本发明的一个优选实施例中，所述柱塞驱动部件包括滚动体、柱塞弹簧、柱塞弹簧座，所述滚动体与所述驱动凸轮连接，所述柱塞弹簧的一端套设在所述单体泵体的下部外围，另一端抵接在所述柱塞弹簧座上，所述柱塞弹簧座一端与所述柱塞的底端连接，另一端与所述滚动体连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述阀体的底端与所述单体泵体的顶端为锥形面密封配合。

由于采用了如上的技术方案，本发明不需要使用电子比例阀来控制低压进油量，而是通过控制若干个共轨单体泵的电磁铁部件来控制低压进油量，电磁铁部件结构简单，可靠耐用，且成本相对较低，可国内生产，不需要依赖进口，符合国内市场需求。

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案，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是本发明一种实施例的工作连接示意图。

图2是本发明一种实施例的外形结构示意图。

图3是本发明一种实施例的剖视图。

图4是本发明一种实施例的共轨单体泵与柱塞驱动部件连接的结构示意图。

图5是本发明一种实施例的共轨单体泵的结构示意图。

图6是本发明一种实施例的共轨单体泵工作过程的第一状态示意图。

图7是本发明一种实施例的共轨单体泵工作过程的第二状态示意图。

图8是本发明一种实施例的共轨单体泵工作过程的第三状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

参见图1和图2所示的一种控制低压进油的直列式共轨供油泵1000，包括泵体100和若干并列设置在泵体100上的共轨单体泵200，泵体100的侧部与输油泵300连接，泵体100内设置有驱动共轨单体泵200工作的驱动凸轮400，驱动凸轮400的轴线与若干共轨单体泵200的轴线垂直。泵体100侧部设置有监控驱动凸轮400相位的凸轮位置传感器500，凸轮位置传感器500与ECU单元2000通过信号线缆2100信号连接，泵体100侧壁设置有进油接头1100、润滑油接头1200和油管接头270。油管接头270通过油管3100与共轨管3000连接，而共轨管3000的输油端通过油管4100与喷油器4000连接。

结合图3至图5所示，共轨单体泵200包括单体泵体210、阀体220、柱塞230、单向阀组件240、控制阀芯252、衔铁251、电磁铁250。

泵体100的下部具有一凸轮腔101，驱动凸轮400位于凸轮腔101内转动。凸轮腔101的顶部为润滑油腔102，单体泵体210的下部伸入润滑油腔102内。

单体泵体210沿中部沿轴线方向设置有一柱塞腔211，柱塞腔211内设置有柱塞230。柱塞230的下端延伸出柱塞腔211后与柱塞驱动部件600连接，本实施例中的柱塞驱动部件600包括滚动体610、柱塞弹簧630、柱塞弹簧座620，滚动体610与驱动凸轮400连接，柱塞弹簧630的一端套设在单体泵体210的下部外围，另一端抵接在柱塞弹簧座620上，柱塞弹簧座620一端与柱塞230的底端连接，另一端与滚动体610连接。滚动体610上设置有若干与润滑油腔102及润滑油接头1200连通的润滑油道611。

柱塞腔211顶部与高压出油通道270a连通，高压出油通道270a通过一单向阀组件271与油管接头270连通。单体泵体210的上部外周设置有与泵体100的低压燃油腔103连通的低压腔212，低压腔212还与进油接头1100连通。单体泵体210顶部具有一阀体腔215，单体泵体210侧部设置有若干与低压腔212连通的第一进油通道213，单体泵体210的顶部为与阀体220的下密封面221配合密封的锥形面214。

阀体220安装在阀体腔215内，阀体220沿轴线方向设置有与柱塞腔211连通的油道222，油道222包括上油道222a、中油道222b以及下油道222c。下油道222c内设置有单向阀组件240。本实施例中的单向阀组件240包括单向阀座243、单向阀弹簧242以及单向球阀241，单向阀座243设置在下油道222c底部，单向阀弹簧242的两端分别连接单向阀座242和单向球阀243。单向球阀243在单向阀弹簧242的弹力作用下单向控制下油道222c与中油道222b之间的密封面222bb通闭。控制阀芯252设置在上油道222a内，控制阀芯252的下部套设有一下弹簧253，控制阀芯252的中部与衔铁251连接，控制阀芯252的上部套设有一上弹簧254，控制阀芯252的下端锥形面252a与上油道222a和中油道222b之间的锥形面222ba活动密封配合。阀体220内还设置有若干第二进油通道223，第二进油通道223的一端与第一进油通道连通213，另一端与上油道222a连通。

电磁铁250设置在阀体220顶部，上弹簧254的两端分别抵接在电磁铁250和控制阀芯252上，电磁铁250的通电模块与ECU单元2000控制连接，通过ECU单元2000可以控制其电磁铁250的通电时长。电磁铁250通过一紧帽260锁紧在阀体220顶部。

参见图6至图8所示，本发明的工作原理如下：

驱动凸轮400转动，驱动输油泵300将燃油通过进油管泵入进油接头1100，再进入泵体100的低压燃油腔103内，低压燃油腔103与单体泵体200的低压腔212相通，驱动凸轮400转动的同时，驱动滚轮体上下运动，滚轮体400推动柱塞230上下运动，实现吸油和压油动作。润滑油通过润滑油接头120进入润滑油腔102，为运动件提供润滑，凸轮位置传感器500安装在泵体100一侧，检测集成在驱动凸轮400上的信号盘的凸轮信号，ECU单元2000根据检测到得凸轮信号，控制共轨单体泵200上的电磁铁200的通电开启和关闭，从而控制共轨单体泵200的进油量的大小，达到控制轨压的目的。

本发明完成一次供油包括以下三个工作过程：

结合图6所示，驱动凸轮400处于下降阶段，柱塞230在柱塞弹簧630推动下，向下运动，此时燃油由箭头方向充满低压燃油腔103，此时电磁铁250没有通电，控制阀芯252在上弹簧254的弹力作用下压在锥形面252a上，中油道222b处于关闭状态，尽管柱塞230下行，但燃油无法通过阀体220的油道222吸入柱塞腔211内，燃油可经泵体100进回油孔流回至单体泵体210的低压腔212内。

结合图7所示，柱塞230继续下行，ECU单元2000根据检测到得轨压，计算出共轨管需要的油量，给电磁铁250提供一段相应时长的通电电流，电磁铁250通电后，衔铁251在电磁力的作用，克服上弹簧254的弹力，带动控制阀芯252向上动作，此时，阀体220上部的锥形面252a打开，同时阀体220下部单向球阀241在柱塞230吸力作用下打开，此时阀体220的进油通孔和油道222全部打开，柱塞230继续下行将燃油吸入柱塞腔211内，当柱塞230下行至最低点时，吸油停止，此时单向球阀241在单向阀弹簧243的弹簧力作用下顶住密封面222bb密封，同时，电磁铁250通电停止，控制阀芯252落至锥形面252a密封，吸油动作完成。

结合图8所示，驱动凸轮400转动至上升段，推动柱塞230上行，此时单向球阀241在单向弹簧242的弹簧力和液压力的共同作用下，将阀体220的密封面222bb封住，柱塞230继续上行，压缩燃油形成高压，当燃油压力大于单向阀271时，单向阀271开启，高压燃油通过油管接头270进入共轨管，当柱塞230上行至最高点时，压油行程结束，单向阀271在弹簧力作用下落座密封，防止燃油回流至泵腔内，共轨单体泵200压油结束。压油结束后，驱动凸轮400继续下行，重复循环吸油动作，在ECU单元2000的控制下，不断的为共轨管提供适量的高压燃油。

本发明不需要使用电子比例阀来控制低压进油量，而是通过控制若干个共轨单体泵200的电磁铁部件来控制低压进油量，电磁铁部件结构简单，可靠耐用，且成本相对较低，可国内生产，不需要依赖进口，符合国内市场需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，包括与输油泵连接的泵体和若干并列设置在所述泵体上的共轨单体泵，所述泵体内设置有驱动所述共轨单体泵工作的驱动凸轮，所述驱动凸轮的轴线与所述若干共轨单体泵的轴线垂直，所述泵体侧部设置有监控所述驱动凸轮相位的凸轮位置传感器，所述凸轮位置传感器与ECU单元信号连接，所述泵体侧壁设置有润滑油接头、油管接头和进油接头，

其特征在于，所述共轨单体泵包括：

设置在所述泵体润滑油腔内的单体泵体，所述单体泵体沿中部沿轴线方向设置有一柱塞腔，所述柱塞腔顶部与高压出油通道连通，所述高压出油通道通过一单向阀与所述油管接头连通，所述单体泵体的上部外周设置有与所述泵体的低压燃油腔连通的低压腔，所述低压腔还与所述进油接头连通，所述单体泵体顶部具有一阀体腔，所述单体泵体侧部设置有若干与所述低压腔连通的第一进油通道；

设置在所述柱塞腔内的柱塞；

设置在所述单体泵体下部且与所述驱动凸轮连接以驱动所述柱塞上下活动的柱塞驱动部件；

设置在所述阀体腔内的阀体，所述阀体的底端与所述单体泵体的顶端密封配合，所述阀体沿轴线方向设置有与所述柱塞腔连通的油道，所述油道包括上油道、中油道以及下油道，所述下油道内设置有单向阀组件，所述单向阀组件单向控制所述下油道与所述中油道之间的通闭，所述上油道内设置有控制阀芯，所述控制阀芯的下部套设有一下弹簧，所述控制阀芯的中部与一衔铁连接，所述控制阀芯的上部套设有一上弹簧，所述控制阀芯的下端与所述上油道和所述中油道之间活动密封配合，所述阀体内还设置有若干第二进油通道，所述第二进油通道的一端与所述第一进油通道连通，另一端与所述上油道连通；

设置在所述阀体顶部的电磁铁，所述上弹簧的两端分别抵接在所述电磁铁和所述控制阀芯上，所述电磁铁的通电模块与所述ECU单元控制连接；

将所述电磁铁固定在所述阀体上的紧固件。

2.如权利要求1所述的一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，其特征在于，所述单向阀组件包括单向阀座、单向阀弹簧以及单向球阀，所述单向阀座设置在所述下油道底部，所述单向阀弹簧的两端分别连接所述单向阀座和所述单向球阀。

3.如权利要求1所述的一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，其特征在于，所述控制阀芯的下端为锥形密封头，所述中油道的顶部为与所述锥形密封头配合的锥形密封面。

4.如权利要求1所述的一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，其特征在于，所述柱塞驱动部件包括滚动体、柱塞弹簧、柱塞弹簧座，所述滚动体与所述驱动凸轮连接，所述柱塞弹簧的一端套设在所述单体泵体的下部外围，另一端抵接在所述柱塞弹簧座上，所述柱塞弹簧座一端与所述柱塞的底端连接，另一端与所述滚动体连接。

5.如权利要求1所述的一种控制低压进油的直列式共轨供油泵，其特征在于，所述阀体的底端与所述单体泵体的顶端为锥形面密封配合。