CN101070804A - 一种内燃机喷油泵 - Google Patents

Abstract

一种内燃机喷油泵，用于内燃机的供油***。由燃料油箱(14)、低压燃料油管(16)、凸轮轴(23)、计量泵A、出油阀(18)、高压燃料油管(17)、单向阀(13)、增压器(7)、高压介质油管(20)、压力泵B、凸轮轴(22)、低压介质油管(19)和介质油箱(15)顺序连接而成。计量泵A在凸轮轴(23)的驱动下，从燃料油箱(14)中吸入燃料油，加压后通过高压燃料油管(17)单向阀(13)输入燃料油室(26)中，使柱塞(2)、(3)向上移动而覆盖介质油低压回路(11)，压力泵B在凸轮轴(22)的驱动下，通过低压介质油管(19)从介质油箱(15)中吸入介质油加压后经高压介质油管(20)输入增压器(7)中，推动柱塞(3)、(2)向下运动，从而将(26)内的燃料油压入喷油器中。本发明利用现有的泵可以实现超高压喷射，而不必对现有的柴油机进行重新设计和大的改造，另外其中的一个实施例还可以用于汽油的高压喷射。

Description

一种内燃机喷油泵

所属技术领域

本发明涉及一种喷油泵，属于内燃机领域，该装置用于内燃机中的供油***。

背景技术

现在国内绝大部分柴油机的喷油泵都是分列式泵、多缸直列泵或分配泵。这些种类的泵都有一段相当长的高压油管。由于该油管的存在内燃机在高速高负荷工况下容易产生二次喷射，在低速低负荷特别是怠速工况下容易产生不稳定喷射并且还容易产生穴蚀现象，而且随着喷油压力的提高，上述现象则更加严重，以至于不能正常工作。所以上述种类的泵一般是在低于300巴的喷射压力的情况下使用。由于不能提高喷射压力，所以采用上述种类的泵的内燃机不能达到国III的排放标准。为了取消高压油管，人们在柴油机上采用泵喷嘴，泵喷嘴的穴蚀和二次喷射的倾向性很小，低速稳定性也好，而且它还可以大幅度地提高供油***的工作压力，实现超高压喷射。在现在全世界各国对内燃机的排放要求日益苛刻的情况下，泵喷嘴可以轻而易举地使柴油机达到国III的排放标准。但泵喷嘴不能用于现有的在数量上占绝大部分的使用分列式泵、直列泵或分配泵的柴油机，因为这些型号的柴油机没有给泵喷嘴预留安装空间。另外，以上喷油泵都只能泵柴油，而对于粘度小和润滑性差的汽油不能可靠持久地工作。

发明内容

本发明的目的是要提供一种喷油泵装置，该装置具有泵喷嘴上述的优点，但却不象泵喷嘴那样需要预留安装空间，在现在绝大部分使用分列式泵、多缸直列泵或分配泵的内燃机上都可以安装上去，为现有内燃机的改造升级换代提供了条件。另外本发明其中的一个实施例可以泵汽油，为解决汽油机缸内喷射又提供了一个有力的技术手段。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：现有的喷油泵是将一定量的燃油压入喷油嘴，也就是说喷油泵既要计量还要负责产生压力把计量出的燃油压入喷油嘴，一个泵要同时完成两项工作，喷油泵与喷油嘴之间也就必须有相当长的高压油管相连，此油管越长工作压力越高产生二次喷射和穴蚀现象的可能性越大。本发明的构思是，将计量与产生高压这两项工作分开，一个泵A只负责计量燃油，把一定量的燃油通过燃料油管、单向阀输送到一个叫增压器的装置里面去，另一个泵B只负责产生高压，通过压力介质油把增压器里面的燃油定时地压送到喷油器里然后喷入汽缸。增压器里面有一对直径不同的连在一起的柱塞，其直径之比也就是介质油与燃油的压力之比，所以选择好适当的参数，可以使燃料获得很高的压力，远大于压力泵所提供的压力，能像泵喷嘴一样实现超高压喷射。试验结果表明，增压器与压力泵之间的高压油管的长短、增压器与计量泵之间的高压油管的长短对整个喷油***产生二次喷射和穴蚀现象的影响很小，所以这两根油管可以适当加长，使增压器和喷油器可以靠得很近甚至可以设计为一体，而二次喷射和穴蚀现象的主要影响因素是增压器与喷油器之间的高压油路的长短以及此油路中油量的多少，由于增压器和喷油器靠得很近甚至结合为一体，因此里面的高压油路很短，就像泵喷嘴一样，所以有与泵喷嘴一样的积极效果。另外，由于增压器与压力泵B之间、增压器与计量泵A之间的管路可以适当地加长，所以计量泵A与压力泵B可以紧凑地设计在一起，原来安装分列式泵、多缸直列泵或分配泵的空间可以让位于它，这对于现有柴油机的改造升级换代具有重要意义，而不像泵喷嘴那样要对它们进行重新设计。这里还要指出的是，产生高压的泵B是工作在介质油里面的，介质油可以是润滑性更好和粘度更适合的柴油、机油或其混合油，所以现在所有的喷油泵包括机械式泵和电控泵都可以充当泵B。而负责计量的泵A只需要把燃料油压入增压器就可以了，其工作压力比较低，一般不会超过100巴。如果燃料油是柴油，则现在所有的喷油泵包括机械式泵和电控泵都可以充当泵A。如果燃料油是粘度低润滑性差的汽油或酒精之类的液体就可能出现柱塞副胶着和卡死的现象，为此可以在油泵内设置油道并相应地在柱塞上刻槽，让柱塞副充满润滑油，这样柱塞副胶着和卡死的现象就基本解决了。

本发明的有益效果是，一是提供了一种能超高压工作的喷油泵来代替现有的只能提供较低压力的分列式泵、多缸直列泵或分配泵而不必对柴油机进行大的改造，二是提供了一种可以泵汽油的喷油泵，为汽油机的缸内喷射创造了条件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的第一个实施例结构示意图。

图2是图1中的柱塞(2)、(3)处在另一位置的示意图。

图3是本发明的第二个实施例结构示意图。

图4是图3中的柱塞(2)、(3)处在另一位置的示意图。

图5是本发明的第三个实施例结构示意图。

图6是本发明的第四个实施例结构示意图。

图7是图6C处的局部放大图。

图8是本发明实施例中排气阀的结构示意图。

图9是图8所示的排气阀处在另一位置的示意图。

图中1.喷油器，2.柱塞，3.柱塞，4.连通腔，5.上限位圈，6.压缩弹簧，7.增压器，8.增压器体，9.介质油室，10.介质油进口，11.介质油低压回路，12.漏油回收管，13.单向阀，14.燃料油箱，15.介质油箱，16.低压燃料油管，17.高压燃料油管，18.出油阀，19.低压介质油管，20.高压介质油管，21.排气出油阀，22.凸轮轴，23.凸轮轴，24.燃料油进口，25.下限位圈，26.燃料油室，27.燃料油出口，28.管路，29.出油阀，30.管路，31.喷油头，32.端面，33.润滑油槽，34.润滑油道，35.润滑油箱，36.单向阀，37.输油管，38.油道，39.油槽，40.计量泵柱塞，41.滑塞套，42.压力泵柱塞，43.弹簧，44.单向阀，45.滑塞，46.弹簧，47柱塞套。

具体实施方式

在图1中，A是计量泵，所有分列式泵、多缸直列泵、分配泵以及其它能够定时定量地提供一定压力燃油的喷油泵包括电控泵等都可以用作计量泵。B是压力泵，所有能够定时地提供足够高压力、足够量油的喷油泵都可以作为压力泵B，这里说的足够量是指它每一次的喷油量必须大于计量泵A所提供的燃料油量，一般是把泵B的喷油量固定不变，使它的喷油量大于计量泵A的最大喷油量即可。现有的分列式泵、多缸直列泵、分配泵以及电控泵等都可以用作压力泵B。由于B不必要有量的调节，这些泵的柱塞可以没有调节喷油量的斜槽。(7)是增压器，它由增压器体(8)，两个直径不同的连在一起的柱塞(2)、柱塞(3)和上限位圈(5)、压缩弹簧(6)、下限位圈(25)等组成，柱塞(2)的下面有燃料油室(26)，柱塞(3)的上面是介质油室(9)，其端部有连通腔(4)，增压器(7)的上端有介质油进口(10)，下端有燃料油进口(24)和燃料油出口(27)，中间有介质油低压回路(11)和漏油回收管(12)。增压器(7)在没有开始工作之前，柱塞(2)柱塞(3)在压缩弹簧(5)的推力作用下抵住下限位圈(25)，此时连通腔(4)与介质油低压回路(11)相通。工作原理如下：计量泵A在其凸轮轴(23)的推动下，通过低压燃料油管(16)从燃料油箱(14)中吸入一定量的燃油，加压后经出油阀(18)高压燃料油管(17)单向阀(13)燃料油进口(24)送入燃料油室(26)，推动柱塞(2)、柱塞(3)克服压缩弹簧(6)的推力往上运动，使燃料油室(26)的容积增大，连通腔(4)与介质油低压回路(11)的位置错开，错开的距离与计量泵A输入到燃料油室(26)的燃料油的多少成正比，如图2所示。泵B在凸轮轴(22)的驱动下，从介质油箱(15)中通过低压介质油管(19)吸入介质油，加压后经排气出油阀(21)、高压介质油管(20)、介质油进口(10)送入介质油室(9)内，推动柱塞(3)、柱塞(2)向下运动，使燃料油室(26)的容积缩小，从而使里面的燃料油经管路(28)出油阀(29)管路(30)被压送到喷油器(1)中，喷油开始，当柱塞(2)、柱塞(3)向下运动到接近下限位圈(25)使连通腔(4)与介质油低压回路(11)相通时，如图1所示，介质油室(9)内的压力骤然下降，柱塞(2)、柱塞(3)停止向下运动，燃料油室(26)里面的压力急剧下降，喷油器(1)停止喷射。下一次工作周期又这样重新开始。图1左边双点画线方框内所表示的是一般柴油机用的喷油器(1)，该喷油器是所谓的闭式喷油器。从图1中可以看出，增压器(7)与喷油器(1)可以靠得很近，甚至可以设计为一体，管路(28)、(30)可以很短，而产生二次喷射和穴蚀现象的根本因素主要取决于增压器(7)与喷油器(1)之间的油路的长短，这个长度越短越好，因此本实施例能够有效地避免二次喷射和穴蚀现象的产生。试验表明，高压介质油管(20)的长短对二次喷射和穴蚀现象的影响不明显，而高压燃料油管(17)的长短根本不是影响因素，所以这两根油管可以适当地加长，使泵A和泵B可以象现有的多缸直列泵一样紧凑地设计在一起，而泵A和泵B的动力仍可以由现有柴油机的油泵传动轴提供，所以本发明的喷油泵不需要对现有采用多缸直列泵、分列式泵或分配泵的柴油机进行重新设计和大的改造，就可以在其上面安装使用。

图3显示的是本发明的喷油泵连接开式喷油头的示意图。喷油头(31)是一般泵喷嘴所用的开式喷油头。在本实施例开始工作之前，柱塞(2)柱塞(3)在压缩弹簧(6)的推力作用下抵住下限位圈(25)，处在图3所示的位置上，柱塞(3)的端面(32)处在介质油低压回路(11)的下面，当计量泵A将一定量的燃料油压入燃料油室(26)后，柱塞(2)柱塞(3)向上运动到图4所示的位置，此时端面(32)与介质油低压回路(11)的位置错开，错开的距离与计量泵A输入到燃料油室(26)的燃料油的多少成正比，介质油室(9)与介质油低压回路(11)不相通。压力泵B在凸轮轴(22)的驱动下把介质油压入介质油室(9)，推动柱塞(3)柱塞(2)向下运动使燃料油室(26)中的燃料油压入喷油头(31)中，喷射开始，当(3)、(2)运动到图3所示的位置时，端面(32)处在介质油低压回路(11)的下面，介质油室(9)里的压力骤然下降，(3)、(2)停止向下运动，喷油头(31)停止喷射。下一个喷油周期又这样开始。图1、图3所显示的柱塞(2)的直径比柱塞(3)的直径小，根据液压原理可知，增压器(7)是起到增压的作用，燃料油的压力大于介质油的压力，即喷油器的喷射压力大于压力泵B提供的压力。这适合柴油机的供油***，为实现高压特别是超高压喷射提供了一个技术手段。

图5是本发明的第三个实施例结构示意图，本实施例可以用于柴油但更适合汽油的高压喷射。请看图5的左边，与图1、图3不同的是增压器(7)的增压器体(8)内设计有润滑油道(34)，在柱塞(2)上有相应的润滑油槽(33)。由于燃料油是汽油，汽油的润滑性差，粘度小，使与它接触的柱塞(2)极容易磨损，设计润滑油道(34)和润滑油槽(33)是为了改善柱塞(2)的润滑条件。但汽油的渗透性很强，很容易渗透到介质油里面去，使介质油变质，因此必须使介质油的压力大于燃料油即汽油的压力，为此(2)的直径必须大于(3)的直径，选择适当的直径比可以使汽油不渗透到介质油里面去，而相反有少量的介质油会渗透到汽油里面去，但这也不要紧，这种介质油与汽油的混合油不影响内燃机的燃烧。计量泵A泵汽油可能有问题，容易出现柱塞副胶着和卡死的现象，原因是汽油的润滑性差造成的，也同样可以采取增设油道和在柱塞上刻槽的方法来解决，让柱塞副充满润滑油，这样柱塞副胶着和卡死的现象就不存在了。下面结合图6、图7作进一步地详细说明。见图6，在计量泵A的右侧有润滑油箱(35)，里面装了具有相当高压力的润滑油。又见图7，计量泵柱塞(40)上开了油槽(39)，相应的在柱塞套上开了油道(38)，润滑油通过单向阀(36)、输油管(37)和油道(38)向油槽(39)提供润滑油。润滑油箱(35)内的压力必须相当地高，这里所谓“相当地高”的意思是指让润滑油能少量地进入汽油里，而不能让汽油渗入油槽(39)里。计量泵A的柱塞副有了润滑油的润滑一般不会出现卡死和胶着的现象。

下面对排气出油阀(21)的作用及工作原理进行说明。请看图1，压力泵B开始工作的时候，泵腔及高压介质油管(20)里都有空气，如果这部分空气不排除掉，油泵根本不可能提供高压介质油，所以油泵开始工作之前必须把介质油***里的空气全部排除干净，而且油泵正常工作以后介质油***内也会因升温和其他某种原因而不断产生气体，所以油泵B无论在工作之前还是工作中都存在一个不断排除空气的问题。为此本发明提供一种排气出油阀(21)，可以比较好地解决这个问题。排气出油阀(21)安装在压力泵B的柱塞套(47)之上，由滑塞套(41)、弹簧(43)、单向阀(44)、滑塞(45)和弹簧(46)组成。滑塞(45)与滑塞套(41)是滑动配合。它的工作过程是：计量泵A将燃料油压入燃料油室(26)时，柱塞(2)柱塞(3)向上移动，覆盖介质油低压回路(11)(图1)，使介质油室(9)容积缩小，介质油沿着高压介质油管(20)流回压力泵B，并使排气出油阀(21)向下滑动一段距离s(见图8)，由图8可见排气出油阀(21)上面的介质油流回不到泵腔里，在一定时刻压力泵B的柱塞(42)向上顶起，把介质油压入高压介质油管(20)里，此时排气出油阀(21)向上移动到顶部，但还有多余的介质油冲开单向阀(44)流进(20)中，如图9所示，而流进(20)里以后却再也回不到泵腔D里。所以泵腔D内的介质油和空气被不断地压入到(20)和增压器(7)中，最后到介质油箱(15)中，这样空气被不断地排出，介质油也在不断地循环，使介质油***特别是泵B的工作腔D内的温度不会升得过高。

Claims (9)

1.一种内燃机喷油泵，其特征是由燃料油箱(14)、低压燃料油管(16)、凸轮轴(23)、计量泵A、出油阀(18)、高压燃料油管(17)、单向阀(13)、增压器(7)、高压介质油管(20)、压力泵B、低压介质油管(19)和介质油箱(15)顺序连接而成，计量泵A连凸轮轴(23)，压力泵B连凸轮轴(22)，现在所有的喷油泵包括机械式泵(如分列式泵、多缸直列泵、分配泵)和电控泵都可以用作计量泵A和压力泵B，其中压力泵B里的柱塞可以没有调节喷油量的斜槽，增压器(7)里面有连在一起的柱塞(2)和(3)，柱塞(2)的下端有下限位圈(25)和燃料油室(26)，柱塞(3)的上端有压缩弹簧(6)，增压器体(8)上设置有5个孔，它们分别是燃料油进口(24)，燃料油出口(27)，漏油回收管(12)，介质油低压回路(11)和介质油进口(10)，其中燃料油进口(24)连接单向阀(13)，漏油回收管(12)和介质油低压回路(11)分别连接介质油箱(15)，介质油进口(10)与高压介质油管(20)相连接，燃料油出口(27)与喷油头(31)相连或经管路(28)、出油阀(29)和管路(30)与喷油器(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机喷油泵，其特征是在压力泵B的柱塞套(47)的上面安装有排气出油阀(21)，(21)由滑塞套(41)、弹簧(43)、单向阀(44)、滑塞(45)和弹簧(46)组成，其中弹簧(43)、单向阀(44)安装在滑塞(45)的里面，(43)靠其弹力始终顶着单向阀(44)，滑塞(45)在滑塞套(41)的里面并可以自由滑动，弹簧(46)顶着滑塞(45)。

3.根据权利要求1所述的一种内燃机喷油泵，其特征是在增压器体(8)之内有润滑油道(34)，在柱塞(2)上有润滑油槽(33)。

4.根据权利要求2所述的一种内燃机喷油泵，其特征是在增压器体(8)之内有润滑油道(34)，在柱塞(2)上有润滑油槽(33)。

5.根据权利要求3所述的一种内燃机喷油泵，其特征是柱塞(2)的直径比柱(3)的直径大。

6.根据权利要求4所述的一种内燃机喷油泵，其特征是柱塞(2)的直径比柱(3)的直径大。

7.根据权利要求5所述的一种内燃机喷油泵，其特征是在计量泵A里有输油(37)、油道(38)和油槽(39)，在A的外面有润滑油箱(35)和单向阀(36)，其中(35)、(36)、(37)、(38)依顺序相连。

8.根据权利要求4所述的一种内燃机喷油泵，其特征是在计量泵A里有输油管(37)、油道(38)和油槽(39)，在A的外面有润滑油箱(35)和单向阀(36)，其中(35)、(36)、(37)、(38)依顺序相连。

9.根据权利要求8所述的一种内燃机喷油泵，其特征是柱塞(2)的直径比柱塞(3)的直径大。

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