一种汽车内燃机用高压共轨系统的伺服电机泵的制作方法

本发明涉及汽车内燃机用高压共轨技术领域，尤其涉及一种汽车内燃机用高压共轨系统的伺服电机泵。

背景技术：

随着环境污染的日益严重，汽车排放法规也愈发严格。为了适应日益严格的排放法规，近年来人们对汽车内燃机燃油喷射系统的要求不断增多，更高的压力，更短的响应时间以及根据发动机工况不同调整的喷油曲线都使得内燃机更加地经济、清洁和强大动力。其中一个先进的燃油喷射系统就是高压共轨燃油喷射系统，高压共轨燃油喷射系统的主要优点是能够在一个广泛的范围内改变喷射压力和喷射时间，这是通过将压力产生和燃油喷射系统分离开来实现的。高压共轨系统是开发新型内燃机的创新性系统，这一点已经达成社会共识。

高压共轨系统有三大核心部件：高压供油泵，共轨管和喷油嘴。高压供油泵由内燃机输出轴经过皮带带动，燃油经过高压供油泵压缩至额定压力后；被储存在共轨管中，内燃机根据喷油需要从共轨管中取油，由喷油嘴喷射进内燃机气缸中。

目前国内外高压共轨系统中的油泵及其驱动方式存在以下不足：

(1)高压供油泵的动力来源是通过皮带传动连接到内燃机的输出轴上，高压共轨泵工作时对汽车内燃机的输出特性产生不良影响，大大增加了内燃机输出特性控制的难度和复杂性，造成了内燃机控制精度降低。

(2)凸轮轴驱动高压供油泵柱塞压油过程中，驱动轴与滚柱体之间为线接触，驱动轴和滚柱体之间磨损较严重。

(3)现有高压供油泵普遍采用进油计量单元对进入高压供油泵的燃油量进行控制，增加了高压供油泵的整体成本。

(4)高压共轨泵直接安装在汽车内燃机的侧面，给内燃机机械结构布置的空间安排带来困难。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽车内燃机用高压共轨系统的伺服电机泵，能够降低内燃机的输出转矩波动，省去进油计量单元和改善高压泵驱动轴和柱塞的磨损情况。

为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种汽车内燃机用高压共轨系统的伺服电机泵，包括通过双头螺柱20连接的高压供油泵41和调速永磁同步伺服电机42；

所述的高压供油泵41包括左泵壳1、右泵壳15，左泵壳1和右泵壳15之间安装有泵间夹环13和柱塞套3，3个以上的柱塞套3通过滑动轴承7均匀安装在左泵壳1和右泵壳15的安装孔中，柱塞套3的一端为吸油腔，吸油腔内安装有进油单向阀4控制柱塞37的吸油过程，柱塞套3的另一端为排油腔，排油腔内安装有出油单向阀14控制柱塞37的排油过程，柱塞套3的吸油腔和排油腔端部均安装有螺堵5；驱动轴10一端通过驱动轴左端轴承11和驱动轴中间轴承9安装在左泵壳1和右泵壳15上，驱动轴左端轴承11由左泵壳轴承端盖8进行轴向固定，驱动轴中间轴承9由右泵壳轴承端盖18进行轴向固定，左泵壳轴承端盖11和右泵壳轴承端盖18安装在左泵壳1和右泵壳15上；

所述的调速永磁同步伺服电机42包括电机转子27，电机转子27固定在驱动轴10另一端上，电机转子27两端通过电机转子左套筒21和电机转子右套筒34轴向固定在驱动轴10上，电机转子右套筒34另一端顶在驱动轴右端轴承36上，驱动轴右端轴承36安装在驱动轴右端轴承端盖35上，驱动轴右端轴承端盖35与电机右端盖33连接，电机转子压板29将电机转子27进行压紧，电机定子压板23将电机定子25进行压紧，电机定子25布置着电机绕组30，电机转子27外圆周上布置着永磁体26；

所述的柱塞套3通过柱塞腔与柱塞37连接，柱塞37上方安置有复位弹簧40，柱塞37的工作面与驱动轴10的驱动球面配合，驱动球面的球心与驱动轴10的圆柱段轴线有偏心量，柱塞套3绕着两端圆柱面的轴线进行旋转，因此，柱塞37在吸排油过程中不仅沿着柱塞腔前后运动，同时还会带动柱塞套3进行摆动。

所述的柱塞套3和滑动轴承7中采用密封格莱圈6对油道实施密封。

所述的左泵壳轴承端盖8和右泵壳轴承端盖18通过密封垫片2对柱塞套3实施密封。

唇型密封圈19安装在所述的右泵壳轴承端盖18内对驱动轴10实施密封。

齿形组合密封圈38在密封圈挡板39的作用下安装在所述的柱塞套3的沟槽内对柱塞37实施密封。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)汽车在行驶过程中根据不同的工况调整高压供油泵的供油量，供油量的变化会引起高压供油泵所需驱动转矩波动，进而引起汽车内燃机的输出转矩波动。本发明中高压供油泵不再由汽车内燃机驱动，因此高压供油泵的转矩波动不会影响内燃机的输出转矩，降低了内燃机的输出转矩波动。

(2)本发明中柱塞与驱动轴之间为面接触且省去了滚柱体，改善了高压供油泵驱动轴和柱塞的磨损情况。

(3)根据汽车不同工况的需油量调节调速永磁同步伺服电机的转速，使得此转速下高压供油泵的供油量精确等于汽车内燃机的需油量，可以省去进油计量单元，降低成本。

(4)伺服电机与高压供油泵集成一体化的智能控制系统符合现阶段智能制造的发展趋势，具有结构紧凑，性能稳定，工作可靠的特点，可使得高压供油泵自适应地满足汽车内燃机对不同工况供油量的需求。

(5)本发明中高压供油泵的柱塞个数多达5个，工作过程中同时有2-3个柱塞处于压油状态，优于现有高压供油泵单个柱塞压油的情况，降低了输出流量波动；而且驱动电机的转速较高，带动油泵高速旋转进行压油，也相应地减少了高压供油泵的输出流量波动。

附图说明

图1是本发明的整体轴测图。

图2是本发明的结构剖视图。

图3是图2的a-a剖视图。

图4是图2的b-b剖视图。

图5是柱塞套轴测图。

图6是电机转子左套筒和右套筒轴测图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参照图1和图2，一种汽车内燃机用高压共轨系统的伺服电机泵，包括高压供油泵41和调速永磁同步伺服电机42，双头螺柱20穿过调速永磁同步伺服电机42的电机外壳16将调速永磁同步伺服电机42和高压供油泵41连为一体，双头螺柱20通过锁紧螺母32进行锁紧。

参照图2、图5和图6，所述的高压供油泵41包括左泵壳1、右泵壳15，左泵壳1和右泵壳15通过泵壳拉紧螺钉12连接在一起，左泵壳1和右泵壳15之间安装有泵间夹环13和柱塞套3，五个柱塞套3通过滑动轴承7均匀安装在左泵壳1和右泵壳15的安装孔中，柱塞套3的一端为吸油腔，吸油腔内安装有进油单向阀4控制柱塞37的吸油过程，柱塞套3的另一端为排油腔，排油腔内安装有出油单向阀14控制柱塞37的排油过程，柱塞套3的吸油腔和排油腔端部均安装有螺堵5；驱动轴10一端通过驱动轴左端轴承11和驱动轴中间轴承9安装在左泵壳1和右泵壳15上，驱动轴左端轴承11由左泵壳轴承端盖8进行轴向固定，驱动轴中间轴承9由右泵壳轴承端盖18进行轴向固定，左泵壳轴承端盖11和右泵壳轴承端盖18分别通过螺钉安装在左泵壳1和右泵壳15上；为了进行密封，柱塞套3和滑动轴承7中采用密封格莱圈6对油道实施密封，左泵壳轴承端盖8和右泵壳轴承端盖18通过密封垫片2对柱塞套3实施密封，唇型密封圈19安装在右泵壳轴承端盖18内对驱动轴10实施密封，齿形组合密封圈38在密封圈挡板39的作用下安装在柱塞套3的沟槽内对柱塞37实施密封。

所述的调速永磁同步伺服电机42包括电机转子27，电机转子27通过驱动轴平键28周向固定在驱动轴10另一端上，电机转子27两端通过电机转子左套筒21和电机转子右套筒34轴向固定在驱动轴10上，电机转子右套筒34另一端顶在驱动轴右端轴承36上，驱动轴右端轴承36安装在驱动轴右端轴承端盖35上，进行轴向定位，驱动轴右端轴承端盖35通过螺钉与电机右端盖33连接，电机转子压板29通过电机转子压板螺钉31将电机转子27进行压紧，电机定子压板23通过电机定子压板螺钉22将电机定子25进行压紧。

参照图3和图5，所述的柱塞套3通过柱塞腔与柱塞37连接，柱塞37上方安置有复位弹簧40，柱塞37的工作面与驱动轴10的驱动球面配合，驱动球面的球心与驱动轴10的圆柱段轴线有偏心量，柱塞套3绕着两端圆柱面的轴线进行旋转，因此，柱塞37在吸排油过程中不仅沿着柱塞腔前后运动，同时还会带动柱塞套3进行摆动。

参照图2和图4，所述的电机定子25由电机定子平键24实现周向固定，由圆柱销43穿过电机外壳16实现轴向固定，电机定子25的定子槽内布置着电机绕组30，电机转子27外圆周上布置着永磁体26。

本发明的工作原理为：

电机绕组30通电后，通过永磁体26驱动电机转子27旋转，电机转子27通过驱动轴平键28带动驱动轴10同步旋转，驱动轴10的驱动球面与柱塞37的工作面配合，驱动球面的球心与驱动轴10的圆柱段轴线有一定偏心量，柱塞套3可以绕着两端圆柱面的轴线进行旋转，供油泵吸油过程中，柱塞3沿着柱塞腔向后运动，使得密封工作容腔变大形成局部真空，燃油经过进油单向阀4被吸入柱塞腔，供油泵排油过程中，柱塞3沿着柱塞腔向前运动，使得密封工作容腔变小，燃油经过出油单向阀14排出供油泵，吸排油过程中，柱塞37不仅沿着柱塞腔前后运动，同时还会带动柱塞套3进行摆动。