一種高壓分配泵及發動機系統的製作方法

2023-12-04 00:15:46

本實用新型涉及發動機技術領域，具體而言，涉及一種高壓分配泵及發動機系統。

背景技術：

傳統的發動機是通過柱塞泵在預先設定好的噴油時刻往氣缸內噴油，其缺點是噴射壓力受轉速影響比較大，低速或者怠速運轉時噴射壓力很低，油嘴霧化質量差，使燃料燃燒不充分；而且柱塞泵在發動機的一個工作循環中只能一次噴油，氣缸爆炸壓力急劇上升，造成發動機噪音大、震動大，氣缸爆壓上升過快，使得氣缸內平均有效壓力降低，降低了油的燃燒效率。

技術實現要素：

本實用新型實施例的目的在於提供一種高壓分配泵，其結構簡單、使用方便、能夠較好的解決上述問題。

本實用新型實施例的另一個目的在於提供一種發動機系統，其結構簡單、動力性能和經濟性較好。

本實用新型的實施例是這樣實現的：

本實用新型的實施例提供了一種高壓分配泵，包括殼體、主軸、供油提前器組件和分配器組件，殼體的內部分隔有供油腔室和噴油腔室，主軸轉動支撐於殼體的內部，主軸的位於噴油腔室的部分為第一段軸，主軸的位於供油腔室的部分為第二段軸，第一段軸設有噴油孔，第二段軸設有進油孔，主軸內設置有用於連通進油孔與噴油孔的噴油通道；供油提前器組件包括控制機構和供油提前角控制套，供油提前角控制套可滑動的套設於第二段軸的外側，供油提前角控制套設有連通孔，控制機構用於控制供油提前角控制套沿主軸的軸線方向運動且使連通孔與進油孔連通或錯開；分配組件與噴油孔對應且用於對燃油進行分配。

在本實用新型可選的實施例中，分配器組件包括與殼體相對固定的分配套，分配套套設於第一段軸的外側，分配套設有與噴油孔間斷連通的分配孔。

在本實用新型可選的實施例中，噴油孔的數量為三個，分配孔的數量為多個且分為至少兩組第一孔組，每組第一孔組包括三個分配孔，同一時間內僅有一個噴油孔與最多一個分配孔連通。

在本實用新型可選的實施例中，控制機構包括支撐件、飛塊和卡盤，支撐件設置於第二段軸，飛塊的一端與支撐件可轉動的連接，飛塊的另一端能夠靠近或遠離主軸，卡盤可滑動的套設於主軸的外側，飛塊能夠拉動卡盤沿主軸的軸向運動，卡盤與供油提前角控制套連接。

在本實用新型可選的實施例中，供油提前角控制套的外側套設有油量控制套，油量控制套設有油量控制孔，油量控制套可滑動的設置於殼體且油量控制孔能夠與連通孔連通或錯開。

在本實用新型可選的實施例中，沿油量控制套的軸線方向，油量控制孔的開孔尺寸從一端向另一端逐漸增大，油量控制孔的數量為多個且分為至少兩組第二孔組，每組第二孔組包括三個油量控制孔，同一時間有兩個油量控制孔與連通孔連通。

在本實用新型可選的實施例中，飛塊的靠近支撐件的一端設有缺口，缺口的開口方向朝向主軸，卡盤的外緣卡設於缺口內，卡盤的外緣的厚度尺寸小於缺口的寬度尺寸。

在本實用新型可選的實施例中，殼體的內部還分隔有補油腔室，補油腔室內設有用於將補油腔室內的燃油補充到供油腔室內的補油組件。

在本實用新型可選的實施例中，補油組件包括柱塞泵、閥門和回復件，柱塞泵的進油端與補油腔室通過補油通道連通，柱塞泵的出油端與供油腔室連通，閥門設置於補油通道且用於控制補油通道的通斷，回復件的一端與閥門連接，回復件的另一端設有用於檢測供油腔室內部壓力的壓力感應器，回復件用於控制閥門的開關。

本實用新型的實施例還提供了一種發動機系統，包括燃油箱、氣缸和上述所述的高壓分配泵，高壓分配泵具有補油腔室和噴油腔室，補油腔室和噴油腔室均通過回油管道與燃油箱連通，噴油腔室與氣缸通過管道連通。

本實用新型的實施例具有以下有益效果：

本實用新型提供的高壓分配泵結構簡單，使用方便，製造成本較低。該高壓分配泵向氣缸供油主要是通過機械元件的相互配合來實現的，減少了電磁閥和電控單元的使用，能夠大大降低故障的發生。該高壓分配泵中的供油提前角控制套能夠控制進油口的通斷，分配組件能夠對燃油進行準確的分配，大大提高了燃油的有效利用率。

本實用新型提供的發動機系統，其結構簡單，成本較低，動力性能和經濟性較好。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例一的高壓分配泵的結構示意圖；

圖2為殼體的結構示意圖；

圖3為主軸的結構示意圖；

圖4為圖3中Ⅳ-Ⅳ處的剖視圖；

圖5為分配套的結構示意圖；

圖6為供油提前器組件的結構示意圖；

圖7為油量控制套的結構示意圖；

圖8為圖7中油量控制孔的分布示意圖；

圖9為本實用新型實施例二的發動機系統的結構示意圖。

圖標：100-高壓分配泵；10-殼體；101-供油腔室；102-噴油腔室；103-補油腔室；20-主軸；201-第一段軸；202-第二段軸；203-第三段軸；204-進油孔；205-噴油孔；2051-預噴油孔；2052-主噴油孔；2053-後噴油孔；206-噴油通道；30-供油提前器組件；301-供油提前角控制套；3011-連通孔；302-支撐件；303-飛塊；3031-自由端；3032-缺口；304-卡盤；305-連接件；40-分配器組件；401-分配套；4011-預分配孔；4012-主分配孔；4013-後分配孔；50-油量控制套；501-油量控制孔；5011-預油量控制孔；5012-主油量控制孔；5013-後油量控制孔；60-補油組件；601-柱塞泵；602-閥門；603-回復件；604-補油通道；605-壓力感應器；61-凸輪盤；700-燃油箱；701-回油管道。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「左」、「右」、「內」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例1

參考圖1所示，本實用新型實施例一提供的一種高壓分配泵100，包括殼體10、主軸20、供油提前器組件30和分配器組件40。

參考圖2所示，殼體10的內部分隔為供油腔室101、噴油腔室102和補油腔室103，供油腔室101位於補油腔室103和噴油腔室102之間。當然，殼體10的內部還可根據需要分隔出其他腔室。

參考圖3所示，主軸20包括第一段軸201、第二段軸202和第三段軸203，第二段軸202處於第一段軸201和第三段軸203之間。第一段軸201的軸線、第二段軸202的軸線和第三段軸203的軸線重合，當然，其軸線也可以不重合。本實施例中，第一段軸201的直徑大於第二段軸202的直徑。

第二段軸202設有進油孔204，進油孔204可以是圓形孔、橢圓形孔、三角形孔或不規則形狀的孔等，進油孔204沿主軸20的徑向方向設置，進油孔204的數量可以有一個，也可以有多個，本實施例中，進油孔204的數量為一個且貫穿主軸20的相對側。

第一段軸201設有噴油孔205，噴油孔205可以是圓形孔、橢圓形孔、三角形孔或不規則形狀的孔等。噴油孔205的數量可以設置一個，也可以設置多個。

參考圖4所示，本實施例中，噴油孔205的數量為三個，三個噴油孔205沿第一段軸201的周向分布，三個噴油孔205分別為預噴油孔2051、主噴油孔2052和後噴油孔2053，預噴油孔2051與後噴油孔2053之間的圓心角為40°，後噴油孔2053與主噴油孔2052之間的圓心角為160°，主噴油孔2052與預噴油孔2051之間的圓心角為160°。當然，相鄰兩個噴油孔205之間的圓心角也可以根據需要確定。

主軸20內部還設有用於連通進油孔204與噴油孔205的噴油通道206。

結合圖1所示，主軸20穿過殼體10且與殼體10可轉動的連接。為了減小主軸20與殼體10之間的摩擦力，減小主軸20和殼體10的磨損，提高主軸20和殼體10的使用壽命，可以使用軸承把主軸20轉動支撐在殼體10上，軸承的摩擦力較小，動力損失較小，工作時噪音也較低。

第一段軸201處於噴油腔室102內，第二段軸202處於供油腔室101內，第三段軸203處於補油腔室103內。第一段軸201與第二段軸202的連接處、第二段軸202與第三段軸203的連接處均與殼體10機械密封，當然，也可以用密封圈或其他密封件進行密封。

參考圖5所示，分配器組件40包括分配套401，分配套401為環狀結構，分配套401上開設有分配孔，分配孔的數量有多個，多個分配孔沿分配套401的周向均布設置。多個分配孔構成至少兩組第一孔組，每組第一孔組包括三個分配孔，同一組第一孔組裡的相鄰兩個分配孔之間的圓心角為120°，同一組第一孔組裡的三個分配孔分別為預分配孔4011(圖中a1位置)、主分配孔4012(圖中a2位置)和後分配孔4013(圖中a3位置)，其餘的第一孔組的位置以此類推。本實施例以四缸發動機為例，分配孔的數量為十二個，相鄰兩個分配孔之間的圓心角為30°，十二個分配孔構成四組第一孔組。

結合圖1，分配套401套設在第一段軸201的外側且相對且相對殼體10固定設置，主軸20相對分配套401能夠轉動，主軸20在旋轉過程中，第一段軸201上的噴油孔205與分配套401上的分配孔間斷的連通。本實施例中，同一時間內只有一個噴油孔205與一個分配孔連通，而且是預噴油孔2051是與預分配孔4011連通、主噴油孔2052是與主分配孔4012連通或者後噴油孔2053是與後分配孔4013連通。

參考圖6所示，供油提前器組件30包括控制機構和供油提前角控制套301。

供油提前角控制套301為環狀結構，供油提前角控制套301上設有連通孔3011，連通孔3011的數量為兩個，兩個連通孔3011對稱設置在供油提前角控制套301的相對側，連通孔3011為斜孔。結合圖1所示，供油提前角控制套301套設在第二段軸202的外側，供油提前角控制套301能夠沿第二段軸202的軸線方向左右滑動，供油提前角控制套301具有連通孔3011與進油孔204連通的第一狀態，以及連通孔3011與進油孔204錯開的第二狀態,供油提前角控制套301左右滑動時可以改變連通孔3011與進油孔204的相對位置而改變供油時間。

需要說明的是，供油提前角控制套301上對稱設置兩個連通孔3011是為了平衡燃油對供油提前角控制套301的徑向壓力。

控制機構包括支撐件302、飛塊303和卡盤304。飛塊303的一端與支撐件302通過銷軸連接，飛塊303的另一端為自由端3031，飛塊303能夠繞著銷軸的軸線轉動，飛塊303的靠近支撐件302的一端設有缺口3032，缺口3032的開口方向朝向內側。飛塊303的數量為至少兩塊，飛塊303沿支撐件302的周向方向均布設置。

結合圖1，支撐件302設置在第二段軸202上，卡盤304套設在第二段軸202的外側，卡盤304能夠沿第二段軸202的軸線方向左右滑動，卡盤304的外緣部分卡設在飛塊303的缺口3032內，卡盤304的外緣的厚度尺寸小於缺口3032的寬度尺寸，卡盤304與供油提前角控制套301通過連接件305連接。主軸20轉動時，飛塊303的自由端3031在離心力的作用下朝向遠離主軸20的方向運動，主軸20的轉速降低時，飛塊303的自由端3031朝向靠近主軸20的方向運動，飛塊303轉動時能夠帶動卡盤304沿主軸20的軸向方向運動，從而帶動供油提前角控制套301也沿主軸20的軸向方向運動。

當然，卡盤304上也可以設置復位件，比如可以在卡盤304與支撐件302之間設置彈簧，飛塊303與卡盤304抵接，飛塊303向外轉動時，能夠帶動卡盤304朝向遠離支撐件302的方向運動，飛塊303向內轉動時，卡盤304在彈簧的作用下朝向靠近支撐件302的方向運動。

本實用新型提供的高壓分配泵100還包括油量控制套50。

參考圖7所示，油量控制套50為環狀結構，油量控制套50上設有油量控制孔501。沿油量控制套50的軸線方向，油量控制孔501的開孔尺寸從一端向另一端逐漸增大。油量控制孔501的開孔尺寸可由下式計算得到：

式中，L為油量控制套50的開孔尺寸，d為第一段軸201的直徑，K為油量與轉速的比例係數，P1供油腔室101內的燃油壓力，P2為油嘴預噴壓力，n為發動機轉速，ρ為燃油的密度。

如圖8所示為油量控制孔501的分布示意圖，油量控制孔501的數量為多個，三個油量控制孔501組成一組第二孔組，一組第二孔組裡的三個油量控制孔501分別為預油量控制孔5011(圖中e1位置)、主油量控制孔5012(圖中e2位置)和後油量控制孔5013(圖中e3位置)，其餘第二孔組以此類推。本實施例是以四缸發動機為例說明，共有四組第二孔組，四組第二孔組沿油量控制套50的周向均勻分布。每一組第二孔組裡，預油量控制孔5011與主油量控制孔5012之間的圓心角為40°，主油量控制孔5012與後油量控制孔5013之間的圓心角為40°，預油量控制孔5011與後油量控制孔5013之間的圓心角為80°。

結合圖1，油量控制套50套設在供油提前角控制套301的外側且可滑動的設置在殼體10上，油量控制套50通過操縱杆控制能夠沿主軸20的軸線方向滑動，油量控制套50不跟隨主軸20轉動，油量控制孔501能夠與連通孔3011連通或錯開，同一時間內對稱分布的兩個油量控制孔501與兩個連通孔3011連通，這樣能夠減小油量控制孔501與供油提前角控制套301之間的摩擦力。

本實用新型提供的高壓分配泵100還包補油組件60。補油組件60設置在補油腔室103內且用於將補油腔室103內的燃油補充到供油腔室101內。

補油組件60包括柱塞泵601、閥門602和回復件603。柱塞泵601固定在殼體10內，柱塞泵601的進油端與補油腔室103通過補油通道604連通，柱塞泵601的出油端與供油腔室101連通，本實施例中，補油通道604開設在殼體10上，當然，補油通道604也可以由管道構成；閥門602設置於補油通道604上且用於控制補油通道604的通斷，回復件603的一端與閥門602連接，回復件603的另一端設有用於檢測供油腔室101內部壓力的壓力感應器605，壓力感應器605能夠控制回復件603作用於閥門602，控制閥門602的開關。

第三段軸203上還可以設置凸輪盤61。

本實施例的高壓分配泵100的工作原理如下：

本實施例的高壓分配泵100對氣缸的供油過程具有預噴、主噴和後噴三個階段。現對一個氣缸的供油過程進行說明，當進油孔204、連通孔3011和第二孔組中的預油量控制孔5011連通時，預噴油孔2051和第一孔組中的預分配孔4011也連通，此時，燃油從供油腔室101經過噴油通道206從預分配孔4011流出向氣缸進行供油；主軸20旋轉40°後，此時，進油孔204、連通孔3011和第二孔組中的主油量控制孔5012連通，主噴油孔2052和第一孔組中的主分配孔4012也連通，燃油從供油腔室101經過噴油通道206從主分配孔4012流出向氣缸進行供油；主軸20繼續旋轉40°後，此時，進油孔204、連通孔3011和第二孔組中的後油量控制孔5013連通，後噴油孔2053和第一孔組中的後分配孔4013也連通，燃油從供油腔室101經過噴油通道206從後分配孔4013流出向氣缸進行供油。然後主軸20旋轉10°後對第二個氣缸進行供油，供油過程同上，其餘氣缸的供油過程以此類推。

需要說明的是，可以根據需要，通過改變油量控制套50上的預油量控制孔5011、主油量控制孔5012、後油量控制孔5013的相對位置，當發動機處於不同工況下選擇供油次數。比如怠速或是低轉速時只需要主噴而不用預噴和後噴。

當壓力感應器605檢測到供油腔室101內的壓力低於設定值時，回復件603控制閥門602打開，此時，補油腔室103向供油腔室101補充燃油直至供油腔室101內的壓力達到設定值，當供油腔室101內的壓力達到設定值時，回復件603控制閥門602關閉。

實施例2

參考圖9所示，本實用新型實施例二提供了一種發動機系統，包括燃油箱700、氣缸(圖中未示出)和高壓分配泵100。

需要說明的是，本實施例中所述的高壓分配泵100可以採用實施例一的高壓分配泵100，其結構、工作原理和產生的技術效果可以參考實施例一中的相應內容，此處不作詳細描述。當然，本實施例中的高壓分配泵100也可以採用現有技術。

補油腔室103和噴油腔室102均通過回油管道701與燃油箱700連通，這樣使得高壓分配泵100中多餘的燃油可以回流到燃油向內，從而減少燃油的消耗。燃油箱700還與補油通道604的進油端通過管道連通。噴油腔室102與氣缸通過管道連通，從而可以向氣缸提供燃油。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。