CN106014722A - 一种电控燃油泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电控燃油泵，包括泵体和设置于泵体内的流量控制阀，流量控制阀包括阀座、能轴向移动的针阀、预紧弹簧和能调节预紧弹簧预紧力的调节螺钉；预紧弹簧的一端固定设置于背离阀座的针阀头部，预紧弹簧的另一端与调节螺钉固定连接。针阀头部设置有台阶，该台阶具有能对预紧弹簧导向的台阶圆柱面和作为预紧弹簧支撑面的台阶平面。采用上述结构后，电控燃油泵在总成装配后，上述调节螺钉，通过螺纹旋合，能对预紧弹簧施加的弹簧预紧力，在一定范围内进行微小的调节，引起流量控制阀工作特性的改变，从而使得电控燃油泵的供油量能够实现微量调节，最终既能精确控制电控燃油泵的供油量，又能保证电控燃油泵总成装配后供油量的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车内燃机使用的电控燃油泵，适用于将燃料直接喷射到内燃机燃烧室中的燃料喷射***，特别是一种电控燃油泵。
背景技术
众所周知，电控燃油泵，能将燃料直接喷射到内燃机燃烧室中的燃料喷射***中。电控燃油泵将燃料由油箱输送到低压腔，再由低压腔输送到一个与高压腔连接的燃油轨中。燃油轨中燃油的压力，通常通过流量控制阀来调节。因此，对燃油泵供油量的精确控制直接影响着整个燃油喷射***的工作特性，也是燃油泵的关键技术之一。
目前，为了精确控制燃油泵供油量，通常采用集成在燃油泵上的电控流量控制阀来实现供油量的按需调节。发动机电控单元根据燃油轨压力传感器的信息来计算该流量控制阀的开启时间，仅仅将为达到喷油压力所必需的燃油量泵入燃油轨中去，一旦燃油轨中的燃油压力达到所需的额定值，流量控制阀即被关闭，多余的燃油被剩下的柱塞行程泵回到燃油泵的进油油路中去。
由US 8925525B2公开了一种运行内燃机使用的燃料喷射***的方法，该燃料喷射***具有一个流量控制阀。燃油泵的进油端与腔内有一个单向阀，当电磁线圈不通电时，单向阀处于常开状态；当电磁线圈通电时，单向阀关闭，腔内压力建立，出油阀打开，燃料进入油轨；当电磁线圈的电流供给再次被终止的时候，单向阀又被强制打开。所以，燃油泵输送到油轨的燃料量的多少是受流量控制阀的脉宽控制时刻决定的。
由US 8925525B2公开了一种运行内燃机使用的燃料喷射***的方法，其中涉及的流量控制阀控制流量的缺点主要是，在燃料泵总成装配后，燃油泵的供油量已经不能再次调节，只能由控制单元监测燃油轨内燃油压力调节控制脉宽实现流量调节，批次生产的燃料泵会由于零部件的制造误差或装配误差造成燃料泵的供油量偏差，这种供油量偏差是无法修正的，进而会影响整个燃油喷射***的工作特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种电控燃油泵，该电控燃油泵能实现电控燃油泵总成装配后供油量的实时和微小调节，精确控制供油量，保证电控燃油泵供油量的一致性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电控燃油泵，包括泵体和设置于泵体内的流量控制阀，所述流量控制阀包括阀座、能轴向移动的针阀、预紧弹簧和能调节预紧弹簧预紧力的调节螺钉；所述预紧弹簧的一端固定设置于背离阀座的针阀头部，预紧弹簧的另一端与调节螺钉固定连接。
所述针阀的轴向移动主要由电磁执行器所驱动，所述电磁执行器包括固定套装于针阀外周的衔铁、套装于预紧弹簧外周的定铁芯和套装于定铁芯外周的电磁线圈。
所述定铁芯与调节螺钉螺纹配合，所述调节螺钉上的螺纹长度大于定铁芯中的螺纹长度。
所述电磁执行器还包括壳体，定铁芯压配于壳体内，调节螺钉与壳体之间通过O型圈密封连接。
所述针阀上还套装有与衔铁固定连接的止挡块。
所述针阀头部设置有台阶，该台阶具有能对预紧弹簧导向的台阶圆柱面和作为预紧弹簧支撑面的台阶平面。
所述阀座的中心依次设置有中心孔和弹簧孔，所述弹簧孔内设置有阀片弹簧，阀片弹簧的一端固定连接有阀片；阀座的外周套装有过渡连接装置，该过渡连接装置上设置有贯通孔和能与阀片相配合的密封座面；所述阀座沿周向均匀设置有若干个斜孔；所述针阀的尾部能与阀片的中心相配合，当针阀轴向移动且使阀片弹簧压缩时，所述贯通孔、斜孔和中心孔能相互连通。
所述泵体内设置有与中心孔相连通的压缩腔和能调节压缩腔容积大小的柱塞。
所述泵体内设置有进油口、进油通道和将进油口与进油通道相连接的压力阻尼腔。
本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：
电控燃油泵在总成装配后，上述调节螺钉，通过螺纹旋合，能对预紧弹簧施加的弹簧预紧力，在一定范围内进行微小的调节，引起流量控制阀工作特性的改变，从而使得电控燃油泵的供油量能够实现微量调节，最终既能精确控制电控燃油泵的供油量，又能保证电控燃油泵总成装配后供油量的一致性。
附图说明
图1显示了本发明电控燃油泵的结构示意图。
图2显示了本发明电控燃油泵中流量控制阀的结构示意图。
图3显示了本发明电控燃油泵中电磁执行器的结构示意图。
图4显示了本发明中弹簧预紧力对可动部件运动的影响关系。
图5显示了本发明电控燃油泵的工作过程示意图。
其中有：1、泵体；2、进油端部件；3、出油端部件；4、柱塞部件；5、流量控制阀；6、进油口；7、压力阻尼器；8、出油口；9、出油阀；10、柱塞；11、柱塞套；12、法兰盘；13、阀座；131、弹簧孔；132、斜孔；133、中心孔；14、电磁执行器；15、过渡连接装置；151、密封座面；152、贯通孔；16、压力阻尼腔；17、进油通道；18、压缩腔；19、阀片；191、阀片座面；192、阀片平面；20、阀片弹簧；21、纵轴线；22、横向孔；23、横向孔轴线；24、出油端部件的轴线；25、电磁线圈；26、可动部件；27、壳体；28、定铁芯；281、通孔；282、内螺纹 ；29、预紧弹簧；30、调节螺钉；301、外螺纹；31、针阀；311、台阶；312、圆柱面；313、平面；314、尾部；32、衔铁；33、止挡块；34、O型圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种电控燃油泵， 包括泵体1、进油端部件2、出油端部件3、压缩腔18、柱塞部件4以及流量控制阀5。
上述进油端部件2包括进油口6和压力阻尼器7。压力阻尼器7位于泵体1内的压力阻尼腔16中，压力阻尼腔16下方的泵体1中设置进油通道17。输油泵将3～6.5bar的低压燃油通过油管泵入到进油口6中，压力阻尼器7能够缓解压力阻尼腔16内燃油的压力波动，使得电控燃油泵在高转速时能保证较高的泵油率。
上述出油端部件3包括出油口8和出油阀9。上述压缩腔18位于泵体1的中部，压缩腔18的右侧设置有横向孔22，横向孔22通过流量控制阀5与进油通道17相连接；压缩腔18的左侧与出油端部件3相连接。
上述出油端部件的轴线24、横向孔轴线23与流量控制阀5的纵轴线21均同轴。
上述柱塞部件4包括柱塞10和柱塞套11，柱塞10能够上下移动。柱塞10由一个凸轮驱动，该凸轮由凸轮轴或者曲轴驱动。柱塞10安装在柱塞套11内并相对柱塞套11上下移动。
当柱塞10向下运动时，压缩腔18容积增大，由此抽吸燃油。当柱塞10向上运动时，燃油被压缩升压，经过出油阀9，从出油口8流出输送到燃油喷射***的燃油轨中。也即压缩腔18的容积取决于柱塞10在泵体1内的位置。
如图1和图2所示，流量控制阀5包括法兰盘12、阀座13、电磁执行器14、过渡连接装置15、阀片19、阀片弹簧20、针阀31、预紧弹簧29和调节螺钉30。
上述阀座13被压配安装在泵体1的油道中，并依靠法兰盘12通过螺钉与泵体1紧固连接。阀座13沿周向优选均布有6个斜孔132，阀座13的中心依次设置有中心孔133和弹簧孔131。
上述6个斜孔132均与中心孔133相连通，中心孔133与横向孔22相连通。
上述弹簧孔131内设置有阀片弹簧20，阀片弹簧20的另一端固定在阀片19的阀片座面191上。
上述过渡连接装置15套装在阀座13的外周，过渡连接装置15上设置有密封座面151和贯通孔152。上述密封座面151能与阀片19的阀片平面192密封配合，并形成一个环状的密封配合面。
上述针阀31能够轴向移动，针阀31具有一个位于右侧的针阀头部和一个位于左侧的尾部314。
上述针阀头部上设置有台阶311，该台阶311具有能对预紧弹簧29导向的台阶圆柱面312和作为预紧弹簧29支撑面的台阶平面313。也即预紧弹簧29的一端套装在台阶圆柱面312外周，并与台阶平面313固定连接。预紧弹簧29的另一端与调节螺钉30固定连接。
针阀31的尾部314能与阀片19的阀片平面192相接触并紧配合，使得阀片19跟随针阀31的运动而运动。
针阀31的轴向移动主要由电磁执行器14所驱动，如图3所示，电磁执行器14包括壳体27、固定套装于针阀31外周的衔铁32、套装于预紧弹簧29外周的定铁芯28和套装于定铁芯28外周的电磁线圈25。
上述针阀31上还套装有与衔铁32固定连接的止挡块33，止挡块33与针阀31之间优选为焊接。针阀31、衔铁32和止挡块33固定集成为一体，本申请称之为可动部件26。
上述定铁芯28与调节螺钉30螺纹配合，调节螺钉30上的螺纹长度大于定铁芯28中的螺纹长度。
上述定铁芯28压配于壳体27内，定铁芯28的中心加工有通孔281，通孔281的一端优选加工有一段内螺纹282，该内螺纹282与调节螺钉30的外螺纹301相配合。调节螺钉30的外螺纹301的旋合长度应大于定铁芯28的内螺纹281的旋合长度，保证调节螺钉30永远压紧预紧弹簧29并对预紧弹簧29产生与弹簧力相当的压紧力。预紧弹簧29的弹簧力与调节螺钉30压缩预紧弹簧29的长度相关，弹簧力随着调节螺钉30压缩预紧弹簧29的长度的增大而增大。
上述预紧弹簧29容纳在定铁芯28内，装配在可动部件26和调节螺钉30之间。
上述调节螺钉30与定铁芯28通过螺纹旋合连接，并施压于预紧弹簧29，使得预紧弹簧29对可动部件26产生一定的弹簧力，该弹簧力的施力方向将阀片19远离过渡连接装置15。针阀31的尾部314抵住阀片19。调节螺钉30与壳体27通过O型圈34密封连接，保证燃油能密封在流量控制阀内不被泄漏。
弹簧预紧力对可动部件26的抬起和落座运动有着重要的影响。研究表明，弹簧预紧力增加，将会增加可动部件26抬起所需的阻力，从而使得针阀31开启所需的时间延长；同时，可动部件26落座时的弹簧力增加，使得落座的速度增加，从而使得针阀31关闭时所需的时间缩短。
图4显示了弹簧预紧力对可动部件26运动的影响关系。从图4可以看出，弹簧预紧力增加，可动部件26落座时的弹簧力增加，使得落座的速度增加，从而使得针阀31关闭的时间，从t2缩短至t1。
由于针阀31与阀片19直接接触，阀片19的运动跟随针阀31的运动。因此，弹簧预紧力对针阀31运动的作用也是弹簧预紧力对阀片19运动的作用。
本发明的电控燃油泵的工作过程如下：
1.电控燃油泵处于吸油行程
图5则显示了电控燃油泵的工作过程示意图。当柱塞10向下移动，电磁线圈25不通电。此时，针阀31在预紧弹簧29的作用下挤压阀片19远离过渡连接装置15的密封座面151。柱塞10向下移动的过程中，泵体1内压缩腔18的容积变大，压力减小。由此，从贯通孔152施加给阀片19的液压力大于从压缩腔18施加给阀片19的液压力。因此，使得阀片19远离过渡连接装置15的密封座面151。压力阻尼腔16通过进油通道17、贯通孔152、斜孔132、横向孔22与压缩腔18连通。因此，压力阻尼腔16的燃油被吸入到压缩腔18中。
2. 电控燃油泵处于溢流行程
柱塞10从下止点向上移动至上止点的过程中，压缩腔18内的燃油压力增大，压缩腔18内燃油液压力对阀片19产生作用力，阀片19向着密封座面151移动。但是，针阀31在预紧弹簧29的作用下挤压阀片19，使得阀片19仍然远离过渡连接装置15的密封座面151。所以，压力阻尼腔16保持与压缩腔18连通，压缩腔18中通过柱塞10向上移动而加压的燃油通过横向孔22、中心孔133、斜孔132、贯通孔152和进油通道17返回到压力阻尼腔16。
3. 电控燃油泵处于压缩行程
在溢流行程结束时，此时向电磁线圈25施加电压，电磁线圈25周围的定铁芯28、衔铁32和壳体27形成磁路产生磁场，彼此分离的定铁芯28和衔铁32之间产生磁吸引力。当定铁芯28和衔铁32之间产生的磁吸引力变大直至大于预紧弹簧29的弹簧力时，衔铁32就向定铁芯28移动，由此，与衔铁32集成在一起的针阀31也向着定铁芯28移动。当针阀31向着定铁芯28移动时，阀片19和针阀31彼此分离，阀片19不再承受由针阀31施加的力。因此，阀片19在阀片弹簧20的回弹力和压缩腔18的燃油液压力的作用下移动到过渡连接装置15的密封座面151上。
阀片19移动到过渡连接装置15的密封座面151上并且与密封座面151贴合，斜孔132与贯通孔152断开。由此，终止了燃油由压缩腔18流向压力阻尼腔16。在柱塞10向上运动时，通过隔断压缩腔18与压力阻尼腔16来调节从压缩腔18返回压力阻尼腔16的燃油量。由此，控制了压缩腔18内加压的燃油量。由此可见，溢流行程在柱塞10上升过程中何时结束，是由所需的供油量确定的，供油量大则溢流行程短，反之则长。
在压缩腔18与压力阻尼腔16被隔断的状态下，当柱塞10进一步向上移动至上止点时，压缩腔18中的燃油压力进一步增大。当压缩腔18中的燃油压力变成预定压力或者更大时，出油阀9打开，压缩腔18内的高压燃油通过出油口8从电控燃油泵排出，输送到燃油喷射***的燃油轨中。
柱塞10到达上止点之后向下移动，这样减小了压缩腔18中的燃油压力。此时，断开电磁线圈25的电流供给。因此，阀片19从密封座面151上再次远离，燃料从压力阻尼腔16吸进压缩腔18。当压缩腔18中的燃油压力增大至预定压力时，就可以断开电磁线圈25的电流供给。通过反复的上述的吸油行程至压缩行程，电控燃油泵压缩吸入的燃油并排出加压的燃油。燃油的供油量通过控制电磁线圈25的电流供给的起始时刻和脉宽周期进行调节。
在电控燃油泵的整个工作过程中，阀片19起到连通或隔断电控燃油泵中压力阻尼腔16与泵体1内的压缩腔18的作用。当阀片19远离过渡连接装置15时，压力阻尼腔16与压缩腔18之间相互连通；当阀片19与过渡连接装置15贴合时，阀片平面192与密封座面151之间形成一密封直径，压力阻尼腔16与压缩腔18之间相互隔断。针阀31的抬起和落座的运动速度直接影响着燃料流通量的多少。也就是说，旋合调节螺钉30，使得预紧弹簧29压缩长度变长，弹簧预紧力增大，可动部件26的抬起速度变慢，阀片19的关闭时间也变慢，从压力阻尼腔16流入泵体1内的压缩腔18的进油量也会稍微的增多。同样，旋合调节螺钉30，使得预紧弹簧29压缩长度变长，弹簧预紧力增大，可动部件26的落座速度变快，阀片19的打开时间也会变快，从压力阻尼腔16流入压缩腔18的进油量也会稍微的增多。
电控燃油泵总成装配后，检测电控燃油泵的流量特性，通过改变调节螺钉30与定铁芯28的螺纹旋合长度调节弹簧力，引起流量控制阀工作特性的改变，从而实现电控燃油泵供油量的微量调节，最终既能精确控制电控燃油泵的供油量，又可以保证电控燃油泵总成供油量的一致性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电控燃油泵，包括泵体和设置于泵体内的流量控制阀，其特征在于：所述流量控制阀包括阀座、能轴向移动的针阀、预紧弹簧和能调节预紧弹簧预紧力的调节螺钉；所述预紧弹簧的一端固定设置于背离阀座的针阀头部，预紧弹簧的另一端与调节螺钉固定连接。
2.根据权利要求1所述的电控燃油泵，其特征在于：所述针阀的轴向移动主要由电磁执行器所驱动，所述电磁执行器包括固定套装于针阀外周的衔铁、套装于预紧弹簧外周的定铁芯和套装于定铁芯外周的电磁线圈。
3.根据权利要求2所述的电控燃油泵，其特征在于：所述定铁芯与调节螺钉螺纹配合，所述调节螺钉上的螺纹长度大于定铁芯中的螺纹长度。
4.根据权利要求2所述的电控燃油泵，其特征在于：所述电磁执行器还包括壳体，定铁芯压配于壳体内，调节螺钉与壳体之间通过O型圈密封连接。
5.根据权利要求2所述的电控燃油泵，其特征在于：所述针阀上还套装有与衔铁固定连接的止挡块。
6.根据权利要求1所述的电控燃油泵，其特征在于：所述针阀头部设置有台阶，该台阶具有能对预紧弹簧导向的台阶圆柱面和作为预紧弹簧支撑面的台阶平面。
7.根据权利要求1所述的电控燃油泵，其特征在于：所述阀座的中心依次设置有中心孔和弹簧孔，所述弹簧孔内设置有阀片弹簧，阀片弹簧的一端固定连接有阀片；阀座的外周套装有过渡连接装置，该过渡连接装置上设置有贯通孔和能与阀片相配合的密封座面；所述阀座沿周向均匀设置有若干个斜孔；所述针阀的尾部能与阀片的中心相配合，当针阀轴向移动且使阀片弹簧压缩时，所述贯通孔、斜孔和中心孔能相互连通。
8.根据权利要求7所述的电控燃油泵，其特征在于：所述泵体内设置有与中心孔相连通的压缩腔和能调节压缩腔容积大小的柱塞。
9.根据权利要求8所述的电控燃油泵，其特征在于：所述泵体内设置有进油口、进油通道和将进油口与进油通道相连接的压力阻尼腔。
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