一种机油润滑的高压燃油泵的制作方法

本实用新型涉及内燃发动机技术领域，特别是涉及一种机油润滑的高压燃油泵。

背景技术：

随能耗及排放法规的要求愈来愈严格，压燃式发动机燃油喷射系统面临更高的要求。高压燃油泵作为燃油喷射系统中压力供给源，面临更高的挑战。其主要体现在：高供给压力(设计目标压力达2000bar及以上)、紧凑高效(供油效率高，能耗低，结构紧凑、空间占用小)、高转速(高压燃油泵可在较高转速下工作，苛刻情况下额定转速可达5000rpm及以上)、高可靠性(产品密封性好，磨损失效分险低，针对燃油油品的润滑性、含尘、含水的适应性好)。

当前的高压、高速泵多采用燃油润滑，即高压油泵的驱动部件(凸轮、滚轮、滚轮座、挺柱体、柱塞尾部等)的摩擦副由其自身供给的燃油来润滑。但由于燃油的润滑性差，在高载荷、高转速下，经常出现驱动机构摩擦副磨损失效，并且对燃油油品的要求较高。

为突破燃油润滑性的限制，引入发动机润滑机油来润滑高压油泵的驱动部件的摩擦副，亦为机油润滑的燃油泵。由于机油润滑性好，其所润滑的驱动机构摩擦附磨损失效大为降低。但机油润滑高压燃油泵同时会面临新的机油与燃油掺混问题。燃油进入机油会造成机油稀释，机油的润滑性急剧降低；机油进入燃油会造成燃油喷射系统阻塞、结焦、碳烟排放增加。尤其针对国五、国六阶段，颗粒的排放要求更加严格，机油与燃油的掺混需要严格限制。对此机油润滑泵需要更加可靠、有效的防止机油与燃油掺混的措施。

由此可见，上述现有的高压燃油泵在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的机油润滑的高压燃油泵，成为当前业界极需改进的目标。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种机油润滑的高压燃油泵，使其润滑效果好，还能防止机油燃油掺混，从而克服现有的高压燃油泵的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种机油润滑的高压燃油泵，包括泵体、凸轮轴、驱动件、一个或两个以上柱塞副，以及与所述柱塞副相对应的挺柱体，所述柱塞副包括柱塞座和设置在其内孔中的柱塞，所述凸轮轴位于所述泵体中部，所述驱动件设置在所述凸轮轴外侧与所述挺柱体底部接触，所述柱塞套与所述泵体固定连接，所述柱塞底部与所述挺柱体凸台面接触，所述柱塞套与挺柱体之间设有柱塞弹簧，所述柱塞弹簧的底部设有用于将柱塞底部紧扣在所述挺柱体凸台面的柱塞弹簧座，所述挺柱体和柱塞在所述凸轮轴和柱塞弹簧的作用下沿所述柱塞套内孔方向上下移动，

所述高压燃油泵包括机油润滑机构，所述机油润滑机构包括开设在所述泵体上的机油进油管和机油出油管，以及开设在与所述挺柱体外壁接触的泵体上的泵体凹槽，所述机油进油管在泵体内分成两路，第一分路与所述泵体中的泵体机油腔连接，所述泵体机油腔为容纳所述凸轮轴的腔体，第二分路与所述泵体凹槽连接，所述挺柱体的外侧壁上开设有用于连通挺柱体腔的油道孔，随所述挺柱体的上下移动，所述油道孔与所述泵体凹槽间歇连通，所述挺柱体腔与所述泵体机油腔通过泄油通道连通，所述机油出油管与所述泵体机油腔连通。

作为本实用新型的一种改进，所述机油出油管的出油口垂直高度高于所述凸轮轴轴中心的垂直高度，所述泄油通道开设在所述挺柱体上或所述泵体上。

进一步改进，所述高压燃油泵还包括柱塞密封机构，所述柱塞密封机构包括开设于所述柱塞套底部的沉孔，以及设置于所述沉孔中的密封圈组件和卡簧，所述卡簧用于将所述密封圈组件轴向压紧在所述沉孔中。

进一步改进，所述密封圈组件包括内部塑性密封圈和两个外部弹性密封圈，所述内部塑性密封圈的外壁中部设有环形凸起，所述两个外部弹性密封圈分别套设在所述环形凸起两侧，且所述内部塑性密封圈与所述柱塞外壁的配合面上设有上唇口和下唇口。

进一步改进，所述内部塑性密封圈采用聚四氟乙烯或聚四氟乙烯填充物材质，所述外部弹性密封圈采用氟橡胶材质。

进一步改进，所述密封圈组件与卡簧之间设有密封圈垫片。

进一步改进，所述沉孔中还设有柱塞套压块，所述柱塞套压块设置在所述密封圈组件与所述沉孔顶面之间。

进一步改进，所述柱塞套压块与所述沉孔顶面接触的端面内侧或所述沉孔顶面内侧开设有环形台阶孔，所述沉孔顶面上还开设有与所述环形台阶孔相连的柱塞套回油孔，所述柱塞套回油孔与所述柱塞套上的泵体进燃油油道相通。

进一步改进，所述环形台阶孔上方的所述柱塞套内孔内壁与所述柱塞外壁采用间隙密封，所述环形台阶孔下方的所述柱塞套压块内壁与所述柱塞外壁采用间隙密封，且所述柱塞套压块的长度大于所述柱塞的上下行程，所述密封圈组件与所述柱塞外壁密封配合。

进一步改进，所述环形台阶孔上方的柱塞套内孔内壁与所述柱塞外壁之间的间隙宽度为2μm～5μm，且所述间隙密封的长度大于20mm。

进一步改进，所述柱塞套的内孔内壁上开设有沉割槽，所述柱塞套上开设有与所述沉割槽相连的柱塞套回油孔，所述柱塞套回油孔与所述柱塞套上的泵体进燃油油道相通。

进一步改进，所述沉割槽上方的所述柱塞套内孔内壁与所述柱塞外壁采用间隙密封，所述沉割槽下方的所述柱塞套内孔内壁、所述柱塞套压块内壁以及所述密封圈组件内壁均与所述柱塞外壁密封配合。

进一步改进，当所述高压燃油泵包括多个柱塞副和与其对应的多个挺柱体时，与所述多个挺柱体外壁接触的多个所述泵体凹槽之间通过凹槽连通孔连通。

进一步改进，所述多个挺柱体的挺柱体腔之间设有挺柱体腔连接孔。

进一步改进，所述高压燃油泵还包括限压阀组件，

所述泵体上开设有分别与挺柱体腔连通的多个机油油道，所述多个机油油道的另一端分别连接所述限压阀组件的入口，所述限压阀组件的出口与所述泵体机油腔连通。

进一步改进，所述驱动件为滚轮，所述挺柱体底端设有与所述滚轮配合的弧形凹槽。

进一步改进，所述挺柱体底部外侧设有台阶面，所述台阶面与衬套过盈配合，所述衬套用于限制所述滚轮轴向窜动。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1)本实用新型通过设置机油润滑机构，采用机油润滑该高压燃油泵的摩擦副，润滑性能好，克服燃油润滑泵易磨损、油品要求高、适应性差等缺点，适应于高压、高转速、紧凑高效的产品需求。

2)本实用新型通过泵体凹槽与油道孔随挺柱体上下运动时间歇连通，保证了挺柱体腔内充入机油，为柱塞底部与挺柱体凸台面摩擦副提供机油润滑；同时通过优化油道孔的直径、泵体凹槽宽度及油道孔与泵体凹槽沿柱塞轴向的相对位置，控制合适的机油流量。

3)对于双柱塞结构的高压燃油泵，通过挺柱体连通孔实现两个挺柱体腔之间的连通，利用泵在工作过程中两侧挺柱体腔存在压缩与膨胀的相位差，平衡两个挺柱体腔内的机油压力；还通过挺柱体腔与限压阀组件相连通，防止腔内机油压力过高，减小机油进入燃油的风险；同时避免弹塑性密封圈组件因承受过高的机油压力而失效。对于单柱塞结构的高压燃油泵，开设泄油通道用于连通挺柱体腔与泵体机油腔，用以平衡两腔中的机油压力。

4)本实用新型通过采取分段密封的方法，以及加工燃油回流孔和环形油腔，并将环型油腔通过燃油回流孔与泵进燃油油道相连通，可确保柱塞中段处于低压状态，大大降低了燃油向机油侧的泄露风险，还防止下部密封结构因承受过高的燃油压力而失效，极好的限制了机油与燃油的掺混，应用于满足国五、国六阶段颗粒的排放的机油润滑高压燃油泵。

5)本实用新型中柱塞套回油孔、柱塞套台阶孔加工工艺简单，位置调整灵活。

6)本实用新型还利用整体式挺柱体结构，取消了滚轮座部件，滚轮直接与挺柱体配合，装配工艺性提高，并且采用整体式挺柱体结构，挺柱体刚度增加，结构布置更加紧凑。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型高压燃油泵实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型高压燃油泵实施例一的侧面剖视图。

图3是本实用新型高压燃油泵实施例一的结构剖视图。

图4是本实用新型高压燃油泵实施例一中泵体连通布置剖视图。

图5是本实用新型高压燃油泵实施例一中密封圈组件的剖视图。

图6是本实用新型高压燃油泵实施例一中柱塞套实施方案一的剖视图。

图7是本实用新型高压燃油泵实施例一中柱塞套实施方案二的剖视图。

图8是本实用新型高压燃油泵实施例一中挺柱体的结构剖视图。

图9是本实用新型高压燃油泵实施例一中挺柱体的结构侧剖图。

图10是本实用新型高压燃油泵实施例一中限压阀组件在泵体中安装位置及油路剖视图。

图11是本实用新型高压燃油泵实施例二的结构示意图。

图12是本实用新型高压燃油泵实施例二的侧面剖视图。

其中，泵体1、柱塞套2、柱塞3、挺柱体4、衬套5、滚轮6、凸轮轴7、轴瓦8、吸油阀9、出油阀组件11、柱塞弹簧12、柱塞套压块13、弹塑性密封圈圈组件14、密封圈垫片15、卡簧16、柱塞弹簧座17、堵头19、柱塞腔20、挺柱体腔21、泵体机油腔22、机油进油管23、机油出油管24、环形油腔25、燃油进油管26、燃油回油管27、燃油计量阀组件28、限压阀组件29。

具体实施方式

实施例一

参照附图1至10所示，本实施例高压燃油泵为双柱塞结构的高压燃油泵，包括泵体1、凸轮轴7、驱动件、两个柱塞副，以及与该两个柱塞副相对应的两个挺柱体4。该柱塞副包括柱塞套2和设置在其内孔中的柱塞3，该凸轮轴7位于该泵体1中部，该驱动件设置在该凸轮轴7外侧与该挺柱体4底部接触，该柱塞套2与该泵体1固定连接，该柱塞3底部与该挺柱体4凸台面4c接触，该柱塞套2与挺柱体4之间设有柱塞弹簧12，该柱塞弹簧12的底部设有用于将柱塞3底部紧扣在该挺柱体凸台面4c的柱塞弹簧座17，该挺柱体4和柱塞3在该凸轮轴7和柱塞弹簧12的作用下沿该柱塞套2内孔方向上下移动。

该高压燃油泵包括机油润滑机构，该机油润滑机构包括开设在该泵体1上的机油进油管23和机油出油管24，以及开设在与该挺柱体4外壁接触的泵体1上的泵体凹槽1c。该机油进油管23与发动机机油泵相连，该机油进油管23在高压燃油泵泵体1内分成两路，第一分路1d与该泵体1中的泵体机油腔22连接，该泵体机油腔22为容纳该凸轮轴7的腔体，这样从该第一分路压入的机油可对高压油泵凸轮轴7与轴瓦8间的摩擦副进行润滑，润滑后的燃油流回泵体机油腔22中。第二分路与该泵体凹槽1c连接，该挺柱体4的外侧壁上开设有用于连通挺柱体腔的油道孔4b。在高压燃油泵工作过程中，随该挺柱体4的上下移动，该油道孔4b与该泵体凹槽1c间歇连通，在机油油压的驱动下，挺柱体腔21内会充有机油，保证柱塞尾部3f与挺柱体凸台顶面4c配合摩擦副的润滑。通过调整油道孔4b孔径及其与泵体凹槽1c的相对位置，可以控制流入的机油流量。当然，该双柱塞结构的高压燃油泵中的两个泵体凹槽1c和1c’之间通过凹槽连通孔1e连通。

该机油出油管24与该泵体机油腔22连通。且该机油出油管24的出油口垂直高度高于该凸轮轴7轴中心的垂直高度，以保证泵体机油腔22内存有一定液位高度的机油。在高压燃油泵工作过程中，随凸轮轴7旋转甩油、挺柱体组件的往复运动带油，使高压燃油泵的驱动部件的摩擦副均置于机油的环境中。

为了减小挺柱体腔21内的机油压力，在挺柱体4上或泵体1上开设泄油通道，本实施例为开设在挺柱体4上的泄油通孔4f，如附图9所示，能使泵体机油腔22与挺柱体腔21之间连通，该挺柱体腔21的机油会回流至泵体机油腔22中。

还由于在高压燃油泵运转过程中，挺柱体4组件高速的往复运动，泄油通孔4f的流通面积有限，为防止挺柱体腔21内的机油受压缩产生过高的瞬时压力，该双柱塞结构的高压燃油泵的两个挺柱体腔21之间开设挺柱体腔连通孔1f，以连通挺柱体腔21与另外一缸的挺住体腔21＇，利用泵在工作过程中两侧挺柱体腔存在压缩与膨胀的相位差，平衡两侧挺柱体腔内的机油压力。

还为了防止挺柱体腔21中的机油压力过高的情况发生，减小机油进入燃油的风险，在该泵体1上还分别开设连通两个挺柱体腔的机油油道1g、1g’，该两个机油油道1g、1g’分别连接限压阀组件29的两个入口，当挺柱体腔21的压力高于设定压力限值时，限压阀开启，机油经限压阀回油油道1i流回泵体机油腔22内。

为了防止该高压燃油泵中机油燃油的掺混，该高压燃油泵还包括柱塞密封机构。参照附图2所示，该柱塞密封机构包括开设于该柱塞套2底部的沉孔，该沉孔包括沉孔侧面2e和沉孔顶面2f，在沉孔顶面2f上加工柱塞套回油孔2b和与其连通的环形台阶孔2g，该环形台阶孔2g形成环形油腔25，该柱塞套回油孔2b与该柱塞套2上的泵体进燃油油道2a相通。当然该环形台阶孔也可开设在柱塞套压块13的端面内侧。在沉孔内压入柱塞套压块13，柱塞套压块外壁面13b与沉孔侧面2e过赢装配，并在装配后整体精磨柱塞套内孔2d与柱塞套压块内孔13a。泵装配过程中柱塞套沉孔2e内压入密封圈组件14、密封圈垫片15，并通过卡簧16轴向压紧实现密封组件固定。

其中，参照附图5所示，该密封圈组件14包括内部塑性密封圈14a和两个外部弹性密封圈14b，该内部塑性密封圈14a的外壁中部设有环形凸起，该两个外部弹性密封圈14b分别套设在该环形凸起两侧，且该内部塑性密封圈14a与该柱塞3外壁的配合面上设有上唇口14c和下唇口14d。该内部塑性密封圈14a采用聚四氟乙烯或聚四氟乙烯填充物材质，该外部弹性密封圈14b采用氟橡胶材质。

参照附图3所示，该机油润滑的高压燃油泵属动态密封，在高压燃油泵工作过程中，柱塞顶部3a同高压燃油接触，下部3f同机油接触；随柱塞3上下往复运动，燃油与机油易发生掺混。针对机油润滑高压燃油泵的特点，采取分段密封的方法实现避免机油燃油掺混。具体结构如下：

该环形台阶孔上方的该柱塞套内孔内壁2d与该柱塞外壁上段3b采用间隙密封，该间隙宽度为2μm～5μm，为减少高压燃油的泄露量，该间隙密封的长度大于20mm。也就是说，可通过控制耦合件的配合间隙及耦合密封长度，减小高压燃油向低压的泄露量。此措施可显著提高的燃油泵的泵油效率，在低转速、高轨压工况尤为显著。在柱塞中段上侧3c处，柱塞套2与柱塞套压块13间形成环型油腔25，该环型油腔25通过柱塞套回油孔2b与泵进油油道2a连通，因为泵进油油道2a内的压力较低(小于8bar),从上段间隙泄露的燃油经环型油腔25回流至泵进油油道2a.又因为柱塞顶部配合间隙较长，经该配合面的燃油泄露量较少，环型油腔25内的燃油压力与泵进油油道2a的压力相接近，由此保证环形油腔25内的燃油处于低压状态。

该环形台阶孔下方的该柱塞套压块内壁与该柱塞外壁中段下侧3d采用间隙密封，能更好的限制因柱塞3的外壁面带油上下运动所造成的燃油与机油掺混，且该柱塞套压块13的长度大于该柱塞的上下行程。该密封圈组件14与该柱塞外壁下段3e密封配合，用于防止机油窜入同时限制机油与燃油掺混。

当然，还可以在该柱塞套2的内孔内壁上开设有沉割槽2i，该柱塞套上开设有与该沉割槽2i相连的倾斜加工而成的柱塞套回油孔2b’，该柱塞套回油孔2b’与该柱塞套2上的泵体进燃油油道2a相通。该结构时，该沉割槽2i上方的该柱塞套内孔内壁与该柱塞外壁采用间隙密封，该沉割槽2i下方的该柱塞套2内孔内壁、该柱塞套压块13内壁以及该密封圈组件14内壁均与该柱塞3外壁密封配合。

上述机油润滑的高压燃油泵的工作过程为：

燃油进油管26连接输油泵下游的燃油，燃油出油口2c通过高压油管连接油轨，燃油回油管27接燃油回油油路，燃油计量阀28接控制电流信号，机油进油管23引入发动机机油泵加压后润滑机油，机油出油管24接发动机油底壳，高压油泵凸轮轴7输入发动机驱动扭矩带动凸轮轴7转动。

高压油泵吸油阶段，输油泵加压的燃油经燃油计量阀28的节流孔流入柱塞套进油油道2a，柱塞弹簧12推动柱塞3下行，柱塞腔20内燃油压力降低，吸油阀9开启，燃油流入柱塞腔20。

高压油泵压油阶段，凸轮轴7旋转带动挺柱体4和柱塞3向上止点移动，柱塞3对对柱塞腔20内的燃油压缩，燃油压力升高到一定限值后，推动出油阀组件11开启，高压燃油由出油口2c供入油轨。

实施例二

参照附图11和12所示，本实施例高压燃油泵为单柱塞结构的高压燃油泵，其与上述实施例一不同在于，只有一个柱塞副和一个挺柱体，不用设置上述双柱塞结构时连通两个泵体凹槽、两个挺柱体腔之间的通道，只需开设泄油通道1h连通挺柱体腔21与泵体机油腔22即可，用以平衡两腔中的机油压力。其余部分均与上述实施例一中相同，在此不再赘述。

当然，该机油润滑的高压燃油泵还可以为三个及以上柱塞副，其结构与实施例一种双柱塞结构相似。

另外，本实用新型中采用整体式挺柱体，该整体式挺柱体集成驱动件和挺柱体为一体。参照附图8和9所示，具体结构为：驱动件为滚轮6，该挺柱体4底端设有与该滚轮外表面6a配合的弧形凹槽4d。该挺柱体4底部外侧还设有台阶面4e，该台阶面4e与衬套内表面5a过盈配合，用于限制该滚轮6轴向窜动。

本实用新型采用发动机机油润滑高压燃油泵的驱动部件的主要摩擦副，润滑效果好，克服了燃油润滑泵易磨损、油品要求高、适应性差等缺点，适应于高压、高转速、紧凑高效的产品需求。

本实用新型采用整体式挺柱体结构集成了滚轮与挺柱体的功能于一体，提高了装配工艺性；还为了防止机油与燃油的掺混，采用分段密封的方法，对机油与燃油间的泄露与掺混采取逐级控制。本实用新型机油润滑的高压燃油泵满足于高压、高转速、紧凑高效、高排放指标的产品需求。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。