一种电控分体单体泵

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种电控分体单体泵。

背景技术：

柴油机是热效率最高且在工农业、交通运输乃至国防领域内应用得最为广泛的热力发动机。因此，柴油机工业的发展，对社会经济建设及国防建设均有重要意义。目前，柴油机正向高速化、轻量化以及高强化等方面发展。

燃料供给系统是柴油机中最为重要也是最为精密的部件之一，被称为柴油机的“心脏”。柴油机的技术进步在很大程度上归功于燃料供给系统的发展。对于燃料供给系统，就要求喷油持续期内有高喷射压力和高喷油速率。电控单体泵和高压共轨技术是当前较为广泛应用的电喷技术，二者均可实现高压喷射和分缸独立控制。鉴于我国现有的机加工技术水平和油品，解决高压共轨系统的结构可靠性及耐久性将具有相当难度。而电控单体泵燃油系统以其高喷射压力、对现有发动机改动小、良好的油品适应性、优良的系统可靠性等优点成为大功率柴油机的理想选择之一。现今电控单体泵燃油系统已经被广泛应用于船舶、非道路车辆、商用车、机车等各个领域的柴油机当中。比如，玉柴3240船用大功率柴油机、man公司的28/33d系列高可靠性船用柴油机、玉柴yc6l-40车用重型柴油机、东方红-lr6a3lu非道路车辆柴油机、我国功率最大的交流传动内燃机车即hxn5内燃机车的柴油机等等。

目前国内常见的电控单体泵有博世电控单体泵和德尔福电控单体泵。

博世电控单体泵结构如图1和图2所示，位于泵体上方的横向油道为电磁阀控制油道、环形油腔a、b、f以及油道d、g均为低压油道，柱塞腔c以及油道e为高压油道。电磁阀通电后带动衔铁和锥阀向右运动，从而切断高低压油路间的通道，实现高压的建立；其结构特点是控制油道与主油道成精确的垂直关系。电控单体泵的控制阀总成是泵建立高压的关键部分，所以对如图10所示的平面e(垫块安装平面)、f(控制阀孔面)、g(控制阀限位块定位面)的平面度、垂直度、粗糙度等的要求极高。博世电控单体泵直接在泵体上加工这些平面，加工难度大，难以保证精度。

德尔福电控单体泵的工作原理与博世相同，但在结构形式上有很大的不同，如图3、图4所示。德尔福电控单体泵将电磁阀集成到了泵体内部，通过电磁阀控制阀体上下运动来控制高、低压油路的联通与断开。德尔福电控单体泵阀体与泵体的油道通过阀体下端大平面密封，所以该平面加工精度要求高，平行度要求高，不易保证，容易造成漏油。

综上，博世电控单体泵缺陷如下：

1、控制油道与主油道成精确的垂直关系，加工精度要求高。

2、柱塞腔上方的高压油孔为偏置，加工不便。

3、线圈横置，所占空间较大，在发动机上布置困难。

4、用长螺栓将横置的线圈固定在泵体上，故需要在泵体上加工螺栓通孔，增加了泵的体积与质量。

德尔福电控单体泵缺陷如下：

1、阀体下端密封大平面加工精度要求高，平行度要求高，不易保证。

2、泵嘴处与阻尼阀配合面要求精度较高，不易加工。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种电控分体单体泵，能够降低加工难度同时保证精度。

本发明采用的技术方案如下：

一种电控分体单体泵，包括泵体和阀体，阀体通过螺栓固定在泵体侧面，泵体内的高压油道为三通管状，三个油道出口分别与泵嘴油道、柱塞腔、阀体内的高压油道连通；泵体内的低压油道与阀体内的低压油道连通。

进一步地，所述泵体内的高压油道分为油道ⅰ、油道ⅱ及油道ⅲ；油道ⅰ倾斜设置，一端与泵嘴油道连通，另一端与油道ⅲ中部连通；油道ⅲ倾斜设置，一端与阀体内的高压油道连通，另一端与油道ⅱ连通；油道ⅱ竖直设置，一端与柱塞腔连通，另一端与油道ⅲ连通；油道ⅰ与油道ⅲ的夹角小于油道ⅲ与阀体内的高压油道的夹角。

进一步地，所述油道ⅰ与竖直方向夹角为22°，油道ⅲ与竖直方向夹角为55°，阀体内的高压油道与竖直方向夹角为75°。

进一步地，所述泵体内的高压油道与阀体内的高压油道在泵体与阀体的接触平面采用金属垫密封；泵体内的低压油道与阀体内的低压油道在泵体与阀体的接触平面采用橡胶密封圈密封。

进一步地，所述金属垫上、下表面为锥面。

进一步地，所述泵体加工有斜面，所述斜面与泵体上的阀体安装面分置两侧。

有益效果：

1、本发明采用泵体与阀体分体式设计，泵体与阀体采用螺栓连接。这样能将阀体与泵体分开加工，大大降低了加工难度，精度得到保证。由于控制阀底部限位块是由限位块螺母压紧在阀体上的，采用泵体阀体分体设计就不需要预留出限位块螺母的安装位置，可以先将阀体内的零部件安装完成后再将阀体装在泵体上，这样可以大大减小电控单体泵的横向宽度，与博世电控单体泵相比本发明横向宽度减小了近20mm，同时也能减小整泵的质量。

其次，博世电控单体泵在泵体上加工通孔，通过长螺栓和盖板将线圈固定于泵体上，故需要加工两个如图11所示的配合面。配合面精度要求较高，加工不便。本发明采用直接在泵体上加工螺纹孔，只需加工一个配合面，降低了加工难度。

2、本发明泵体内的高压油道为三通管状，油道ⅰ、油道ⅱ及油道ⅲ的设置方式能够避免残留高压油流出造成喷油器的二次启喷。

3、本发明在同一平面上不同油道采用不同的方式密封，低压油道孔采用密封圈密封，高压油道孔采用金属密封垫密封，此方法降低了配合面的所需精度，降低加工难度，并且能取得更高的密封效果。

4、由于本发明泵体与阀体采用螺栓连接，不是通孔，不需要盖板，可将泵体加工出斜面，可进一步减小整泵的质量。

5、不带锥度的平面密封垫在被压紧时，由于接触面积较大，容易造成受力不均，从而导致密封不紧密。本发明高压油道采用的金属垫带有锥度，当泵体与阀体压紧时，密封垫的锥面与泵体阀体会由线接触到产生极小的形变，减小了承压面积，密封垫孔的圆周受力均匀，增加了密封的可靠性。

附图说明

图1为博世电控单体泵结构图；

图2为博世电控单体泵燃油喷射系统；

图3为德尔福电控单体泵结构；

图4为德尔福电控单体泵燃油喷射系统；

图5为本发明单体泵结构剖面图；

图6(a)为充油时燃油流向示意图；

图6(b)为控制阀总成结构图；

图7为本发明泵体与阀体分体设计示意图；

图8(a)为高压油道密封示意图；

图8(b)为低压油道密封示意图；

图9为金属密封垫结构图；

图10为加工面示意图；

图11为博世电控单体泵配合面示意图；

图12为配合面油道孔与密封示意图；

图13为泵体和阀体油道设置示意图；

其中，1-弹簧座，2-柱塞弹簧，5-柱塞，8-泵体，9-密封垫，10-泵嘴，11-阻尼阀总成，12-保护层，14-线圈，14-线圈压紧螺母，15-密封圈ⅰ，16-衔铁，17-垫块，18-上弹簧限位块，19-控制阀螺钉，20-控制阀弹簧，21-下弹簧限位块，22-控制阀，23-阀体，24-控制阀底部限位块，25-限位块螺母，26-密封圈ⅱ，27-橡胶密封圈，28-金属垫，29-泵嘴油道，30-油道ⅰ，31-油道ⅱ，32-油道ⅲ，33-弯折ⅰ，34-弯折ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种电控分体单体泵，包括泵体8和阀体23，阀体23通过螺栓固定在泵体8侧面，泵体8内的高压油道为三通管状，三个油道出口分别与泵嘴油道29、柱塞腔、阀体23内的高压油道d连通；泵体8内的低压油道与阀体23内的低压油道连通。

如图13所示，泵体8内的高压油道分为油道ⅰ30、油道ⅱ31及油道ⅲ32；油道ⅰ30倾斜设置，一端与泵嘴油道29连通，另一端与油道ⅲ32中部连通；油道ⅲ32倾斜设置，一端与阀体23内的高压油道d连通，且二者存在弯折ⅱ34，另一端与油道ⅱ31连通；油道ⅱ31竖直设置，一端与柱塞腔连通，另一端与油道ⅲ32连通；油道ⅰ30与油道ⅲ32的夹角小于油道ⅲ32与阀体23内的高压油道的夹角。油道ⅰ30与竖直方向夹角a为22°，油道ⅲ32与竖直方向夹角b为55°，阀体23内的高压油道d与竖直方向夹角c为75°。

弹簧座1与柱塞5底部配合，柱塞弹簧2安装在泵体8与弹簧座1之间。

泵嘴10与泵体8采用螺纹连接，二者之间设有密封垫9。阻尼阀总成11安装在泵嘴10内。泵嘴10外侧设有保护层12。

阀体23通过四个螺栓压紧在泵体8上。泵体8加工有斜面，可进一步减小整泵的质量，斜面与泵体8上的阀体安装面分置两侧。限位块螺母25将控制阀底部限位块24压紧在阀体23上。控制阀22与阀体23上的控制阀孔配合。垫块17安装于阀体23上。控制阀弹簧20的预紧力将上弹簧限位块18压紧于垫块17的下表面，并将与控制阀22配合的下弹簧限位块21压紧。衔铁16通过控制阀螺钉19连接在控制阀22上。线圈压紧螺母14与阀体23采用螺纹连接，将线圈13压在垫块17上。线圈13与阀体23之间设有密封圈ⅰ15。改变垫块17的厚度即可改变线圈13与衔铁16的气隙大小。

泵体8内的高压油道c与阀体23内的高压油道d在泵体8与阀体23的接触平面采用金属垫28密封；金属垫28上、下表面为锥面。泵体8内的低压油道与阀体23内的低压油道a、b在泵体8与阀体23的接触平面采用橡胶密封圈27密封。控制阀22与阀体23底部的油道设有密封圈ⅱ26。

单体泵工作原理为：

充油过程：供油凸轮推动单体泵挺柱体总成克服柱塞弹簧力向上运动。当凸轮转过时，柱塞5在柱塞弹簧力作用下向下运动，单体泵柱塞腔内压力低于低压油路油压，此时低压燃油由图5中泵体上的泵体油道a、b依次进入图6(a)中的控制阀22的环形油腔，经过阀体23油道d和泵体油道c进入柱塞腔，即完成充油过程。泵体油道a、b为低压油道，泵体油道c为高压油道。

旁通过程：柱塞5上行时，柱塞腔内的燃油被压缩导致柱塞腔内油压上升，此时若电磁铁处于断电状态，控制阀芯没有切断低压油路和高压油路，受压燃油沿充油过程反方向从图6(a)中的泵体油道回到低压油路。

高压产生过程:柱塞5压油过程中，ecu在特定时刻给出控制脉冲，通过驱动电路使电磁铁通电，这样图6(b)中的衔铁16带动控制阀22向上运动，控制阀22与阀体23底部的油道闭合，使得高、低压油路断开，柱塞腔内形成一封闭容积。随着图5中柱塞5上行，柱塞腔内的燃油被压缩而产生高压燃油，并经泵体油道c、泵嘴油道29输送到喷油器前端。

卸荷过程：控制脉冲结束后，电磁铁断电，单体泵内的高压燃油由图5中的油道c、d快速流回低压油路。

当喷油结束时，电磁阀断电，柱塞腔中的油通过油道c与油道d以及控制阀油腔和油道b回到低压油路。本发明中，由于油道ⅰ30与油道ⅲ32的夹角较小，而斜油道d与油道ⅲ32的夹角较大，油流过弯折ⅰ33所受阻力比流过弯折ⅱ34所受阻力大，所以可以使喷油结束时柱塞腔内残留的高压油顺畅地回流到低压油路，避免了残留高压油从油道ⅰ30流出造成喷油器的二次启喷。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。