吕殿祥、蒙振波、梁联照、岑镇祥、冯烈英
广东德力柴油机有限公司 广东 佛山 528306
摘 要：输油泵为一体轴式的集成输油泵，优化了单缸电控喷射柴油机的机油与燃油的供给结构，从而使得柴油机的体积缩小，且能同时实现润滑机油的输送与燃油的输送，以克服现有技术所存在的不足。
关键词：一体轴式输油泵、单缸电控喷射、经济性能、排放性能
一、背景技术
目前，国内单缸电控喷射柴油机上的机械式机油泵和机械式燃油泵是以单独个体形式设置在柴油机上，由两个不同的驱动机构来带动工作，从而满足柴油机的燃油与润滑油的供给需求。
驱动机构有凸轮驱动式和转子驱动式，但是由于驱动机构结构复杂，且为独立个体，使得柴油机的体积庞大，结构不紧凑，且寿命短，同时也增加了柴油机的日常维护成本。本发明的目的在于提供一种单缸电控喷射柴油机的输油泵。输油泵为一体轴式的集成输油泵，优化了单缸电控喷射柴油机的机油与燃油的供给结构，从而使得柴油机的体积缩小，且能同时实现润滑机油的输送与燃油的输送，以克服现有技术所存在的不足。
安装状态示意图：
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图1
二、创新内容
输油泵为一体轴式的集成输油泵，优化了单缸电控喷射柴油机的机油与燃油的供给结构，从而使得柴油机的体积缩小，且能同时实现润滑机油的输送与燃油的输送，以克服现有技术所存在的不足。单缸电控喷射柴油机的输油泵，包括转子轴、机油泵体，还包括燃油泵体，转子轴贯穿机油泵体、燃油泵体，机油泵体设置在转子轴的前部，燃油泵体设置在转子轴的后部。
机油泵体与燃油泵体之间设置中隔板，中隔板中心设置轴孔，机油泵体、中隔板、燃油泵体按序连接，燃油泵体设置用于密封的后盖板。转子轴前端设置开口与柴油机曲轴连接，转子轴中部设置环形油槽、侧孔、定位销孔，转子轴后端设置扁块结构，转子轴的前半部中心设置油道，油道与所述环形油槽、侧孔相通。
机油泵体、燃油泵体均使用摆线式转子，机油泵体的机油泵内转子固定在所述定位销孔上，燃油泵体的燃油泵内转子的中心设置开孔与所述扁块配合连接。燃油泵体内设置轴承腔，轴承腔设置滚动轴承，滚动轴承用于支撑所述转子轴。燃油泵体内设置油封腔，油封腔设置油封。油封与燃油泵体上设置相连通的检漏孔，检漏孔贯穿到燃油泵体外。
燃油泵体内还设置稳压腔，稳压腔设置稳压机构，稳压机构包括滑动阀、弹簧，所述滑动阀的一端设置弹簧腔、另一端设置中心油道和与中心油道相通的侧油孔。稳压腔设置第一油孔、第二油孔、第三油孔，第一油孔与燃油泵体的出油腔相通，第二油孔、第三油孔与燃油泵体的进油腔相通。弹簧设置在弹簧腔内，具有油压的燃油经第一油孔进入中心油道推动滑动阀，当燃油油压达到某值时，第二油孔与侧油孔相通。
三、结构原理
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图2
参见图2，提供一种单缸电控喷射柴油机的输油泵2，包括转子轴25、机油泵体26、中隔板27、燃油泵体28。转子轴贯穿机油泵体、中隔板、燃油泵体。中隔板设置在转子轴的中部，在中隔板的一侧设置机油泵体、另一侧设置燃油泵体，机油泵体、中隔板、燃油泵体按序连接。转子轴25为一体轴式。前端设有U型开口251与柴油机曲轴连接；中部设有环形油槽252、侧孔253、定位销孔254；后端则设有扁块结构255；轴的前半部中心设有油道256，贯通到中间的环形油槽及侧孔。机油泵体26的前端设有轴孔260；机油泵体内设有两个相互隔离的进油腔261、出油腔262，进油腔与设置在机油泵体上的进油口263相通，出油腔与设置在机油泵体上的出油口264相通，出油口与机油滤清器11的进口相通，还设置有回油孔265，回油孔与机油滤清器的出口相通，也与转子轴上的环形油槽、侧孔相通；机油泵体的后端设置有转子腔266，与进油腔、出油腔相通，机油泵体的后端面上还设有O形密封圈271。机油泵外转子268安装在转子腔内，机油泵内转子267通过定位销固定在转子轴的定位销孔上，与机油泵外转子啮合，二者之间有一定的偏心距。
中隔板27设置在转子轴的中部，位于机油泵体与燃油泵体之间。中隔板的中心设有轴孔，圆周上设有三个螺孔，通过螺栓272将机油泵体、中隔板、燃油泵体按序连接起来。中隔板既起到机油泵体与燃油泵体的联接过渡作用，又起到密封机油泵体及其转子腔的作用。
燃油泵体28的前端设有轴承腔、油封腔，轴承腔与油封腔邻接。轴承腔内安装滚动轴承289，用于支撑转子轴。油封腔内安装油封2891，油封采用双唇骨架油封，能有效地将燃油与机油分隔开来，油封上与燃油泵体上设有相连通的检漏2892，且检漏孔贯穿到燃油泵体外，用于日常观察是否有燃油（或机油）从检漏孔流出，从而来判断是否因为骨架油封过渡磨损后导致漏油，以便于及时进行维修处理。燃油泵体的后端面设有后盖板280，用于密封燃油泵体及其转子腔。
燃油泵体内设有两个相互隔离的进油腔281、出油腔282；进油腔与设置在燃油泵体上的进油口283相通，进油口与燃油箱22联接，出油腔与设置在燃油泵体上的出油口284相通，出油口与电控喷油泵10联接；燃油泵体的后端设有转子腔，与进油腔和出油腔相通；燃油泵体的前端面、后端面上均设有O形密封圈271。燃油泵外转子288装在燃油泵体的转子腔内，可自由转动，燃油泵内转子287的中心设有U形孔与转子轴后端的扁块结构255配合连接，燃油泵内转子与燃油泵外转子啮合后，二者之间有一定的偏心距。
燃油泵体还设有稳压腔285（图3），稳压腔的底部设有与出油腔相连通的第一油孔2851，稳压腔的中部设有与进油腔相连通的第二油孔2852、第三油孔2853。稳压腔内设有稳压机构2850，稳压机构包括滑动阀2856、弹簧2855、螺塞2854，滑动阀的后端设有弹簧腔2858、前端设有中心油道2859，滑动阀的前端还设有与中心油道连通的侧油孔2857。滑动阀安装时，带侧孔一端朝向在稳压腔底部。弹簧装在弹簧腔内，最后将螺塞压住弹簧并拧紧。
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图3
机油泵、燃油泵均使用摆线式转子，内转子273与外转子274啮合，且两者之间有一定的偏心距，当内转子转动时，内转子、外转子每个齿的齿形、齿廓线上总能互相成点接触，内转子、外转子间便形成相互隔离的四个工作腔。因此，当中某一工作腔转过进油腔时，其容积增大，产生局部真空，机油/燃油从进油口经进油腔时被吸入，当此工作腔转过出油口时，容积减小，油压升高，机油/燃油经出油腔从出油口被压出。
柴油机运转工作时，在曲轴驱动下，转子轴的两个主动的内转子（即：机油泵内转子与燃油泵内转子）和两个从动的外转子（即：机油泵外转子与燃油泵外转子），同时一起转动工作。机油升压后经机油泵体内的出油口压入机油滤清器，精滤后的机油再流回机油泵，部分经回油孔直接进入环形油槽，并经侧孔和中心孔进入曲轴中心孔，进而润滑其它零部件；燃油经燃油泵体内的出油腔从出油口被压出进入电控喷油泵。
当燃油泵处于非工作状态时，由于螺塞压住弹簧，弹簧将滑动阀压在稳压腔的底部；当燃油泵处于稳压工作状态时，出油腔的燃油从第一油孔进入到中心油道，推动滑动阀移动较小的距离后，燃油压力与弹簧压力处于平衡状态，燃油压力被稳住，此时，滑动阀上的侧油孔与第二油孔不连通，就这样进油腔与出油腔就被隔开不连通，从而实现燃油压力稳定在特定的范围内，促使燃油经燃油泵体内的出油腔从出油口被压出，然后进入电控喷油泵，以满足柴油机燃油供给需求；但当燃油泵输出过压时，出油腔燃油压力大于弹簧压力，滑动阀移动距离较大，以至于滑动阀的侧孔与第二油孔相连通压，此时进油腔与出油腔就连通起来，升压后的燃油便马上流入进油腔，不能经出油腔的出油口被压出，就不能建立高压燃油进入到电控喷油泵。稳压腔的第三油孔与进油腔相通，燃油进入到稳压机构弹簧内的区间，以避免此空间形成较大的真空阻力，如此滑动阀就能容易地在腔体内推动弹簧压缩移动。
四、测试方法
1.引用标准
Q/JS02.06-2018 转子式输油泵总成性能试验规范
JB/T 12037-2015 柴油机电控供油泵用转子式输油泵技术条件
GB 252-2000 轻柴油
B/T6291.2-2004 活塞式输油泵总成性能试验方法
JB/T7661-2004 柴油机油泵油嘴产品清洁度限值及测定方法
2.技术要求
2.1 转子式输油泵外形尺寸和密封垫圈按配套厂家对应代号的要求。
2.2 试验条件
2.2.1转子式输油泵试验用油按 GB252 规定的0号或-10号轻柴油，供油性能试验时的油温为40±5℃。
2.2．2 转子式输油泵供油性能试验时的油路系统如图4，其中真空表中心应置于距转子式输油泵中心高200mm处，输油泵中心应置于油箱油面高1200mm，进油管内径为16mm。
2.2.3 性能试验时的油路系统应保证密封性。
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图4
3．主要性能指标：
3.1.密封试验：从进油口通入0.5MPa压缩空气，浸入柴油中，1分钟无漏气
3.2 低速性能：100rpm，背压0.05MPa，出油量≥60ml/min
3.3 高速性能：2200rpm, 机油泵出油量≥8L/min
3.4 2200rpm机油泵出油孔压力为0.245-0.392MPa
五、结束语
输油泵采用一体轴结构来带动两组转子工作，且采用单滚动轴承支撑转子轴，具有结构紧凑、功能强、寿命长的特点，并且设有燃油压力稳压机构，以便建立特定范围内的燃油压力，来满足电控喷射柴油机的经济性能与排放性能需求。
参考文献:
[1]徐一心, 牟如强, 袁敏,等. 基于CFD的单缸风冷柴油机气缸盖冷却分析[J]. 山东工业技术, 2019, 291(13):76.