一种高压燃油泵及其供油方式

摘要

本发明公开了一种高压燃油泵，包括有泵体，泵体连接有进油接头和出油接头，泵体内设有：压缩腔；柱塞组件；低压缓冲腔室；针阀式电磁阀；出油单向阀组件。还公开了该高压燃油泵的供油方式，每个供油周期包括了全流量供油、比例供油、零供油三种方式。本发明通过轻型铝材料的使用降低了加工工艺难度，降低成本，同时局部加强的结构保证整体的强度及使用寿命；能够实现每个柱塞往复周期全流量供油，或单个周期按任意比例流量供油以及周期性跳跃输出高压燃油三种供油方式，做到节能减排效果；降温润滑油通道的设计及时保护运动件的润滑防止发热烧结等现象；保证了高压燃油泵系统的节能、经济、可靠运行。

说明书

技术领域

本发明属于高压燃油泵技术领域，具体涉及一种高压燃油泵及其供油方式。

背景技术

汽油缸内直喷(Gasoline Direct Injection，GDI)系统里的高压燃油泵，作用是把燃油从燃油箱中吸出、加压后输送到供油管中，和燃油压力调节器配合建立一定的燃油压力。现有高压燃油泵存在加工复杂、供油方式单一、燃油压力控制复杂等缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高压燃油泵，包括有泵体，泵体连接有进油接头和出油接头，出油接头用于连接共轨，所述泵体内设有：

压缩腔；

柱塞组件，所述柱塞组件用于压缩压缩腔中的燃油；

低压缓冲腔室，低压缓冲腔室连通进油接头；

针阀式电磁阀，用于连接低压缓冲腔室与压缩腔并控制可输出燃油油量与油压；

出油单向阀组件，用于连接出油接头与压缩腔，并防止共轨中燃油回流到高压燃油泵。

作为上述技术方案的优选，所述低压缓冲腔室连接有低压传感器，低压缓冲腔室内设有阻尼器。

作为上述技术方案的优选，所述柱塞组件包括有柱塞套和柱塞，柱塞套连通压缩腔，柱塞由驱动装置驱动在压缩腔内往复运动。

作为上述技术方案的优选，所述泵体内还设有降温润滑油通道，降温润滑油通道连通低压缓冲腔室和柱塞套。

作为上述技术方案的优选，所述进油接头内安装有滤芯。

作为上述技术方案的优选，所述针阀式电磁阀包括有电磁阀线圈、电磁阀阀门片、电磁阀顶杆、顶杆弹簧。

作为上述技术方案的优选，还包括有电子控制单元，所述针阀式电磁阀、低压传感器、驱动装置分别连接电子控制单元。

作为上述技术方案的优选，所述泵体由轻质铝制成。

一种高压燃油泵的供油方式，所述柱塞升程包括有上止点和下止点，高压燃油泵输出燃油流量在任意供油周期内分为全流量供油、比例供油或零供油三种方式，柱塞由下止点运动到上止点的过程中依次设有t1时刻、t2时刻，

全流量供油时：柱塞经由驱动装置驱动下行，由上止点位置向下止点位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀绕过电磁阀阀门片进入压缩腔；当柱塞由下止点位置向上止点位置运动运动时，柱塞压缩压缩腔中燃油，部分多余燃油溢出进入到低压缓冲腔室，在t1时刻电子控制单元向针阀式电磁阀输入高电流，针阀式电磁阀在瞬间关闭；电子控制单元继续向针阀式电磁阀输入保持电流保证针阀式电磁阀处于关闭状态；柱塞继续加压燃油，高压燃油经由出油单向阀组件供应到共轨；当柱塞运动至近上止点位置时电子控制单元控制针阀式电磁阀断电，针阀式电磁阀打开，柱塞往复运动进入下一个周期；

比例供油：柱塞经由驱动装置驱动下行，由上止点位置向下止点位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀绕过电磁阀阀门片进入压缩腔；当柱塞由下止点位置向上止点位置运动运动时，柱塞压缩压缩腔中燃油，部分多余燃油溢出进入到低压缓冲腔室，在t2时刻电子控制单元向针阀式电磁阀输入高电流，针阀式电磁阀瞬间时刻关闭；电子控制单元继续向针阀式电磁阀输入保持电流保证针阀式电磁阀处于关闭状态；柱塞继续加压燃油，高压燃油经由出油单向阀组件供应到共轨；当柱塞运动至近上止点位置时电子控制单元控制针阀式电磁阀断电，针阀式电磁阀打开，柱塞往复运动进入下一个周期；

零供油时：柱塞经由驱动装置驱动下行，由上止点位置向下止点位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀绕过电磁阀阀门片进入压缩腔；当柱塞由下止点位置向上止点位置运动运动时，柱塞压缩压缩腔中燃油，电子控制单元控制针阀式电磁阀保持打开状态，高压燃油全部溢出进入到低压缓冲腔室。

本发明的有益效果是：

1、通过轻型铝材料的使用降低了加工工艺难度，降低成本，同时局部加强的结构保证整体的强度及使用寿命；

2、轻型铝制泵体作为载体，泵体上加强后高压压缩腔室能承受压力不大于100bar的高压,适用于系统工作压力为5-80bar缸内直喷燃油供应系统；

3、在油路上采用该针阀式电磁阀能实时精准按照喷油需要燃油量提供燃油，高压燃油泵能够实现每个柱塞往复周期全流量供油，或单个周期按任意比例流量供油以及周期性跳跃供油三种供油方式，做到节能减排效果；

4、通过利用零件结构的优化及功能集成原理设计一条降温润滑油通道，及时保护运动件的润滑防止发热烧结等现象；

5、本发明保证了高压燃油泵系统的节能、经济、可靠运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是全流量供油时电流、柱塞、针阀式电磁阀的配合示意图；

图3是比例供油时电流、柱塞、针阀式电磁阀的配合示意图；

图4是周期性跳跃供油时电流、柱塞、针阀式电磁阀的配合示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，一种高压燃油泵，包括有泵体10，泵体10连接有进油接头50和出油接头310，出油接头310用于连接共轨，所述泵体10内设有：

压缩腔60；

柱塞组件，所述柱塞组件用于压缩压缩腔60中的燃油，柱塞组件包括有柱塞套52和柱塞51，柱塞套52连通压缩腔60，柱塞51由驱动装置驱动在压缩腔60内往复运动。柱塞51上伸出柱塞套52的一端设有凸轮轴，并套有柱塞弹簧。柱塞弹簧朝柱塞套52轴线外侧顶住柱塞51，凸轮轴由电机驱动转动。柱塞51与柱塞套52通过双向密封圈12进行密封。柱塞套52通过位于泵体10内的定位块80进行定位。

低压缓冲腔室250，低压缓冲腔室250通过进油通道200连通进油接头50，并在进油接头50内设置起过滤作用的滤芯。

针阀式电磁阀100，用于连接低压缓冲腔室250与压缩腔60并控制可输出燃油油量与油压。

出油单向阀组件300，用于连接出油接头310与压缩腔60，并防止共轨中燃油回流到高压燃油泵。出油单向阀组件300通过出油通道连接压缩腔60。

进一步的，所述低压缓冲腔室250连接有低压传感器255，低压缓冲腔室250内设有阻尼器251。低压传感器255用于监控低压缓冲腔室250的油压。低压缓冲腔室250上盖有泵盖，低压传感器255安装在泵盖上。

进一步的，所述泵体10内还设有降温润滑油通道270，降温润滑油通道270连通低压缓冲腔室250和柱塞套52。小部分溢流燃油通过降温润滑油通道270到达双向密封圈12、柱塞51底部，经由柱塞51与柱塞套52间极小间隙形成油膜。该油膜在柱塞51往复运动中起到润滑作用。降温润滑油通道270里流动的燃油带走运动摩擦产生的热量，同时保持双向密封圈12内燃油与低压端压力平衡。

进一步的，所述针阀式电磁阀100包括有电磁阀线圈110、电磁阀阀门片120、电磁阀顶杆130、顶杆弹簧140。电磁阀线圈110通电后电磁阀顶杆130被电磁吸引，电磁阀阀门片120打开，低压缓冲腔室250与压缩腔60之间的油路开通。电磁阀线圈110断电后电磁力消失，电磁阀顶杆130在顶杆弹簧140的恢复力作用下拉动电磁阀阀门片120打开，低压缓冲腔室250与压缩腔60之间的油路关闭。

进一步的，还包括有电子控制单元，所述针阀式电磁阀100、低压传感器255、驱动装置等高压燃油泵的各个需要控制的部件分别连接电子控制单元并由电子控制单元控制。

泵体10为轻型铝制泵体，铝制泵体材质轻盈易于加工，同时能承受较高的液压压力。泵体10毛坯采用轻型铝进行锻造加工，通过锻造能消除铝在冶炼过程中产生的疏松、气孔等缺陷，优化微观组织结构，同时机械性能优于一般铸造。同时设计结构区分高压腔(压缩腔60)与低压腔(低压缓冲腔室250)，在高压腔进行壁厚加强，局部壁厚不少于5mm，做到轻盈又不失机械强度。

实施例二

一种高压燃油泵的供油方式，所述柱塞升程包括有上止点(TDC)和下止点(BDC)，高压燃油泵输出燃油流量在任意供油周期内分为全流量供油、比例供油或零供油三种方式，柱塞51由下止点(BDC)运动到上止点(TDC)的过程中依次设有t1时刻、t2时刻。

全流量供油(100％流量)时，如图2所示。柱塞51经由柱塞弹簧驱动下行，由上止点(TDC)位置向下止点(BDC)位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀100绕过电磁阀阀门120片进入压缩腔60；当柱塞51由下止点(BDC)位置向上止点(TDC)位置运动运动时，柱塞51压缩压缩腔60中燃油，部分多余燃油溢出进入到低压缓冲腔室250，在t1时刻电子控制单元(ECU)向针阀式电磁阀100输入高电流，针阀式电磁阀100在ta时刻瞬间关闭；电子控制单元(ECU)继续向针阀式电磁阀100输入保持电流保证针阀式电磁阀100处于关闭状态；柱塞51继续加压燃油，高压燃油经由出油单向阀组件300供应到共轨；当柱塞51运动至近上止点(TDC)位置时电子控制单元(ECU)控制针阀式电磁阀100断电，针阀式电磁阀100打开，柱塞51往复运动进入下一个周期。其中t1-ta＝Δta，Δta时间的长短用来衡量针阀式电磁阀100的快速响应能力。

比例供油(50％流量)，如图3所示。柱塞51经由柱塞弹簧驱动下行，由上止点(TDC)位置(TDC)向下止点(BDC)位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀100绕过电磁阀阀门120片进入压缩腔60；当柱塞51由下止点(BDC)位置向上止点(TDC)位置运动运动时，柱塞51压缩压缩腔60中燃油，部分多余燃油溢出进入到低压缓冲腔室250，在t2时刻电子控制单元(ECU)向针阀式电磁阀100输入高电流，针阀式电磁阀100瞬间时刻关闭；电子控制单元(ECU)继续向针阀式电磁阀100输入保持电流保证针阀式电磁阀100处于关闭状态；柱塞51继续加压燃油，高压燃油经由出油单向阀组件300供应到共轨；当柱塞51运动至近上止点(TDC)位置时电子控制单元(ECU)控制针阀式电磁阀100断电，针阀式电磁阀100打开，柱塞51往复运动进入下一个周期。由于电子控制单元(ECU)滞后于t1时刻在t2给电，而t1-t2＝△t时间段内被柱塞51推挤的燃油通过针阀式电磁阀100溢流到低压缓冲腔室250。通过控制△t时间段的长短来控制溢流出的燃油，从而控制输出50％高压燃油或者其他内燃机需要的供油量。

零供油时，柱塞51经由柱塞弹簧驱动下行，由上止点(TDC)位置向下止点(BDC)位置运动过程中，低压燃油经由针阀式电磁阀100绕过电磁阀阀门片120进入压缩腔60；当柱塞51由下止点(BDC)位置向上止点(TDC)位置运动运动时，柱塞51压缩压缩腔60中燃油，电子控制单元(ECU)控制针阀式电磁阀100保持打开状态，高压燃油全部溢出进入到低压缓冲腔室250。

电子控制单元ECU输入电流信号控制针阀式电磁阀100，高压燃油泵能够实现每个柱塞往复周期全流量供油(如图2所示)，或单个周期按任意比例流量供油(如图3所示)以及周期性跳跃输出高压燃油(如图4所示)三种供油方式。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的针阀式电磁阀100、电子控制单元(ECU)、低压传感器255、阻尼器251、共轨等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。