一種用於高壓共軌燃油噴射系統的高壓供油泵的製作方法與工藝

2023-05-05 21:27:41

本發明涉及一種柴油發動機的高壓共軌單體泵，特別涉及一種應用於高壓共軌燃油噴射系統的高壓供油泵。

背景技術：
在國外，高壓共軌燃油噴射系統已經是成熟產品。而我國主要依靠引進國外的高壓共軌燃油噴射系統。其中，BOSCH、DENSO、DELPHI和SIMENS等國際知名公司壟斷著國內的柴油機燃油噴射系統的高端市場。國內的燃油噴射系統製造公司正在著手或已經研製的高壓共軌燃油噴射系統大多是對國外公司的產品進行仿製或稍作改進而成。這種模式，在快捷化的同時，面臨著兩種風險：一是無法規避專利風險，二是由於關鍵技術的瓶頸限制，產品的更新換代無法與市場變化同步。電控高壓共軌燃油噴射系統，作為柴油發動機滿足國三、國四或更高排放標準的最佳選擇，一般由供油泵、共軌管、噴油器、ECU和傳感器等組成。在該系統中，高壓供油泵的主要功能是定時定量地向共軌管提供燃油，同時保證共軌管內燃油壓力的穩定性。供油時刻、油量大小由ECU控制。按組成方式，高壓供油泵有直列組合泵和徑向轉子泵兩種型式，目前國內自主研發的產品以直列組合式為主，轉子泵依賴國外公司；按控制原理，有控制低壓進油和控制高壓出油兩種型式。在控制低壓進油的方式中，油量控制閥是該類型泵的關鍵產品，也是制約該類型泵研發的主要因素。在控制高壓出油的方式中，在高壓時，燃油容易產生洩漏，從而導致油溫高、泵油效率低和電磁鐵工作負荷大等缺陷。中國發明專利公開號CN101270715公開了一種柴油機高壓共軌燃油系統供油泵，其類型為徑向轉子泵，控制原理是採用進油節流控制閥控制低壓進油，它包括泵體和泵頭，泵體內設有傳動軸、由傳動軸帶動旋轉的輸油泵、與泵體固定的芯軸、套在芯軸外的旋轉柱塞套及套在旋轉柱塞套外的內凸輪，芯軸與傳動軸同軸線，傳動軸通過連接件帶動旋轉柱塞套旋轉；旋轉柱塞套內設徑向的柱塞孔及柱塞；內凸輪由與傳動軸軸線偏心的軸承支承於泵體內；內凸輪內腔設有使柱塞外端部與內凸輪內圓周表面壓緊的彈性壓緊裝置；芯軸的外圓周表面設進、出油凹槽，旋轉柱塞套旋轉時，進、出油凹槽與同一柱塞孔交替連通；進油凹槽通過輸油通道與輸油泵出口處的出油通道連通，出油凹槽通過芯軸出油道與出油口連通。該專利申請沒有對進油節流控制閥進行描述。中國發明專利公開號CN102003319A公開了另一種高壓共軌燃油系統供油泵，其類型為直列組合式，其控制原理為控制高壓出油方式。它包括電子控制泵、泵箱、驅動軸、輸油泵等部件。若干個電子控制泵直列安裝在泵箱上，發動機帶動驅動軸轉動，驅動軸上的凸輪帶動電子控制單體泵內的柱塞上下運動，使燃油吸入、壓縮，形成高壓。電子控制泵內的電磁鐵在ECU的控制下，根據系統的需求，定時定量的將高壓燃油輸出。輸油泵通過驅動軸轉動向泵箱提供燃油。但是該高壓共軌燃油系統供油泵存在著組成部件多，體積大，容易高壓洩漏，特別是調整墊塊處，沒有設計洩油通道和密封圈，高壓燃油經密封面洩漏後會直接洩漏到泵體外面，且頂部單向閥處，由於是分體式結構，高壓燃油易從密封面洩露。由於存在上述問題，該種設計供油泵工作壓力較低，約為140MPa左右。

技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題針對現有直列式高壓供油泵組成部件多，體積大，容易高壓洩漏，從而導致油溫高、效率低等缺陷而提供一種應用於高壓共軌燃油噴射系統的高壓供油泵。本發明所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現：一種應用於高壓共軌燃油噴射系統的高壓供油泵，包括：一泵體，所述泵體內具有一注油通道、一控制閥芯安裝腔、一閥芯調整墊塊安裝腔、柱塞腔、一高壓噴油腔，其中所述高壓噴油腔和所述柱塞腔分別位於所述注油通道上、下方並分別與注油通道的上、下端聯通，所述閥芯調整墊塊安裝腔和控制閥芯安裝腔分別位於所述注油通道的左、右兩側；所述控制閥芯安裝腔通過一錐形密封腔與所述注油通道聯通，在所述閥芯調整墊塊安裝腔與所述注油通道連接處設置有一密封法蘭，所述閥芯調整墊塊安裝腔通過密封法蘭的內孔與所述注油通道聯通；在所述泵體內還設置有一進油通道、一回油通道和一洩油通道，所述進油通道的外端與設置在泵體上的進油口聯通，所述進油口通過高壓油管與共軌油管連接；進油通道的內端與所述控制閥芯安裝腔聯通；所述回油通道的內端與所述控制閥芯安裝腔聯通，回油通道的外端連接至高壓供油泵的低壓腔；所述洩油通道的內端與所述閥芯調整墊塊安裝腔聯通，洩油通道的外端連接至高壓供油泵的低壓腔；安裝在所述高壓噴油腔內的單向閥；安裝在所述閥芯調整墊塊安裝腔內的閥芯調整墊塊，所述閥芯調整墊塊與所述閥芯調整墊塊安裝腔的內壁之間設置有密封圈，所述閥芯調整墊塊內端具有密封環面，所述密封環面與所述密封法蘭的內端面形成密封接觸；在所述密封圈與密封法蘭之間這一段，所述閥芯調整墊塊的外周面與閥芯調整墊塊安裝腔的內壁之間設置有節流間隙，所述洩油通道的內端與所述節流間隙聯通；安裝在所述柱塞腔內的柱塞閥杆，所述柱塞閥杆的外端套有一柱塞閥回位彈簧；安裝在所述控制閥芯安裝腔內的控制閥芯，所述控制閥芯的內端具有一密封錐臺，所述密封錐臺位於所述錐形密封腔內，該密封錐臺的外錐密封面與所述錐形密封腔的內錐密封面接觸時形成密封；所述控制閥芯的外端套有控制閥芯復位彈簧並固定有銜鐵；通過電磁鐵調整墊安裝在泵體上的電磁鐵，所述電磁鐵調整墊內設置有一銜鐵容納孔，所述銜鐵位於所述銜鐵容納孔內並受所述電磁鐵控制。在本發明的一個優選實施例中，所述泵體直接安裝在發動機上，所述柱塞閥杆的外端與所述發動機驅動凸輪軸連接，所述柱塞閥杆的軸線與所述發動機驅動凸輪軸的軸線相互垂直。在本發明的一個優選實施例中，所述柱塞閥杆的工作段為光杆結構，在工作段的外圓表面鍍有一層複合材料鍍層。在本發明的一個優選實施例中，在所述電磁鐵調整墊塊與所述泵體、電磁鐵之間設置有橡膠密封圈進行密封。在本發明的一個優選實施例中，所述閥芯調整墊塊為階梯軸狀，其中所述閥芯調整墊塊的大徑端外圓與所述閥芯調整墊塊安裝腔的內壁之間密封連接，所述閥芯調整墊塊的中徑端外圓與所述閥芯調整墊塊安裝腔的內壁之間具有所述的節流間隙；所述閥芯調整墊塊的小徑端外圓位於所述密封法蘭的內孔中；所述密封圈設置有所述中徑端外圓與大徑端外圓的連接處；所述中徑端外圓的端面為所述密封環面；所述節流間隙設有洩油通道與低壓腔連接。在本發明的一個優選實施例中，所述高壓噴油腔的底面具有內錐形的高壓密封面，所述單向閥包括閥芯、彈簧和閥塞，所述閥塞將所述彈簧和閥芯安裝在所述高壓噴油腔內，所述閥塞具有一噴油孔，所述閥芯的底面具有外錐形的高壓密封面，所述閥芯的外錐形的高壓密封面與高壓噴油腔底面上的內錐形的高壓密封面相互配合形成密封，由於閥芯、閥塞是直接安裝在噴油腔內，無其它聯接的密封面，可以有效解決以往設計中的燃油洩露現象。由於採用了如上的技術方案，本發明的高壓供油泵為單體式，其特點在於不需要泵箱，直接安裝在發動機上，驅動軸、輸油泵等部件集成在發動機內，外接燃油油管至泵體供給燃油，其結構簡單、體積小、更換方便且維修成本低。本發明的高壓供油泵為高壓控制方式，其特點是單向閥、閥芯調整墊塊等密封結構採用了新的結構設計，能有效解決以往高壓供油泵出現的高壓燃油洩漏現象，實現更高的工作壓力、效率，工作壓力可由140MPa提升至200MPa，且工作性能更穩定可靠。當柱塞閥杆向上壓縮，且單向閥關閉時，且控制閥芯的外錐密封面與泵體內的錐形密封腔的內錐密封面接觸時形成密封；高壓腔為密封狀態。另外由於閥芯調整墊塊的外周面與閥芯調整墊塊安裝腔的內壁之間設置有節流間隙，洩油通道的內端與所述節流間隙聯通；如果燃油高壓腔燃油從閥芯調整墊塊的密封環面與密封法蘭的內端面之間洩流可通過此節流間隙、洩流通道流回低壓腔，這樣可以有效解決以往高壓控制結構中出現的燃油外洩現象。附圖說明圖1為本發明的高壓供油泵結構示意圖。圖2為本發明高壓供油泵工作過程第一狀態示意圖。圖3為本發明高壓供油泵工作過程第二狀態示意圖。圖4為本發明高壓供油泵工作過程第三狀態示意圖。圖5為本發明高壓供油泵工作過程第四狀態示意圖。具體實施方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。參見圖1，圖中給出的一種應用於高壓共軌燃油噴射系統的高壓供油泵，包括泵體100，泵體100內具有一注油通道110、一控制閥芯安裝腔、一閥芯調整墊塊安裝腔130、柱塞腔140、一高壓噴油腔150，其中高壓噴油腔150和柱塞腔140分別位於注油通道110的上、下方並分別與注油通道110的上、下端聯通。在高壓噴油腔150的底面設置有一內錐形的高壓密封面151。閥芯調整墊塊安裝腔130和控制閥芯安裝腔分別位於注油通道110的左、右兩側；控制閥芯安裝腔通過一錐形密封腔160與注油通道110聯通。在閥芯調整墊塊安裝腔130與注油通道110連接處設置有一密封法蘭，閥芯調整墊塊安裝腔130通過密封法蘭的內孔171與注油通道110聯通。在泵體100內還設置有進油通道180、回油通道191和洩油通道192，進油通道180的外端與設置在泵體100上的進油口181聯通，進油口181通過高壓油管與共軌油管連接，進油通道180的內端與控制閥芯安裝腔聯通。回油通道191的內端與控制閥芯安裝腔聯通，外端連接至高壓供油泵的低壓腔。洩油通道192的內端與閥芯調整墊塊安裝腔130聯通，外端連接至高壓供油泵的低壓腔。該高壓供油泵向共軌系統供油的單向閥包括閥芯210、彈簧220和閥塞230，閥塞230將彈簧220和閥芯230安裝在高壓噴油腔150內，閥塞230具有一噴油孔231，閥芯210的底面具有外錐形的高壓密封面211，在彈簧220的作用下，閥芯210的外錐形的高壓密封面211與高壓噴油腔150底面上的內錐形的高壓密封面151相互配合形成密封。該高壓供油泵中的閥芯調整墊塊300為階梯軸狀，安裝在閥芯調整墊塊安裝腔130中，其中閥芯調整墊塊300的大徑端外圓310與閥芯調整墊塊安裝腔130的內壁之間密封連接；閥芯調整墊塊300的中徑端外圓320與閥芯調整墊塊安裝腔130的內壁之間具有節流間隙131；閥芯調整墊塊300的小徑端外圓330位於密封法蘭的內孔171中；在中徑端外圓320與大徑端外圓310的連接處設置有一大直徑的密封圈340，中徑端外圓320的端面為密封環面321，密封環面321與密封法蘭的內端面172形成密封接觸。洩油通道192的內端與節流間隙131之間是聯通的。該高壓供油泵中的柱塞閥杆400安裝在柱塞腔140內，在柱塞閥杆400的外端套有一柱塞閥回位彈簧410；當泵體100直接安裝在發動機上時，柱塞閥杆400的外端與發動機驅動凸輪軸連接，柱塞閥杆400的軸線與發動機驅動凸輪軸的軸線相互垂直。柱塞閥杆400的工作段為光杆結構，在工作段的外圓表面鍍有一層複合材料鍍層。該高壓供油泵中的控制閥芯500安裝在控制閥芯安裝腔內，控制閥芯500的內端具有一密封錐臺510，密封錐臺510位於錐形密封腔160內，在電磁鐵作用下，該密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161接觸形成密封；控制閥芯500的外端套有控制閥芯復位彈簧520並固定有銜鐵530；電磁鐵600通過電磁鐵調整墊610安裝在泵體100上的，電磁鐵調整墊610內設置有一銜鐵容納孔611，銜鐵530位於銜鐵容納孔611內並受電磁鐵600控制。在電磁鐵調整墊塊610與泵體100、電磁鐵600之間設置有橡膠密封圈進行密封。上述高壓供油泵的工作過程如下：參見圖2，柱塞閥杆400在柱塞閥回位彈簧410作用下向下運動，單向閥中的閥芯210在彈簧220的作用下，閥芯210的外錐形的高壓密封面211與高壓噴油腔150底面上的內錐形的高壓密封面151相互配合形成密封，單向閥被關閉。此時控制閥芯500在控制閥芯復位彈簧520作用下向內運動，控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間的密封被打開，燃油通過進油口181、進油通道180進入到控制閥芯安裝腔內，然後通過控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間被打開的縫隙進入到注油通道110內並充滿注油通道110內，多餘的燃油通過控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間被打開的縫隙、控制閥芯安裝腔以及回油通道191流回到高壓供油泵的低壓腔。參見圖3，發動機驅動凸輪軸驅動柱塞閥杆400向上運動，柱塞閥回位彈簧410被壓縮。此時由於電磁鐵600未得電，控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間依然處於被打開的狀態，注油通道110內的燃油通過控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間被打開的縫隙、控制閥芯安裝腔以及回油通道191流回到高壓供油泵的低壓腔，使得注油通道110內的油壓不足以打開單向閥。參見圖4，發動機驅動凸輪軸驅動柱塞閥杆400繼續向上運動，電磁鐵600得電，電磁鐵600產生的磁場通過銜鐵530帶動控制閥芯500向外運動，控制閥芯復位彈簧520被壓縮，此時控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間被打開的縫隙被關閉，注油通道110內的油壓逐漸升高，但注油通道110內的油壓足以克服單向閥中的彈簧220的阻力時，注油通道110內的油壓推動單向閥中的閥芯210上升，閥芯210的外錐形的高壓密封面211與高壓噴油腔150底面上的內錐形的高壓密封面151之間被打開，高壓燃油通過單向閥進入高壓油管，本發明的高壓供油泵向共軌系統供油。參見圖5，柱塞閥杆400上行至上止點後，供油結束，在彈簧220的作用下，、閥芯210的外錐形的高壓密封面211與高壓噴油腔150底面上的內錐形的高壓密封面151之間被關閉，之後柱塞閥杆400在柱塞閥回位彈簧410作用下向下運動，控制閥芯500在控制閥芯復位彈簧520作用下向內運動，控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間的密封被打開，燃油通過進油口181、進油通道180進入到控制閥芯安裝腔內，然後通過控制閥芯500的密封錐臺510的外錐密封面511與錐形密封腔160的內錐密封面161之間被打開的縫隙進入到注油通道110內，等待下一次供油動作。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍有所附的權利要求書及其等同物界定。