一种高压燃油泵的驱动机构的制作方法

1.本发明涉及汽车发动机，具体涉及一种高压燃油泵的驱动机构。


背景技术：

2.现代内燃机在汽车上的应用,为保证更好的燃油经济性与排放。普遍采用了缸内直喷的燃烧技术，而缸内直喷通常都是由一种高压燃油泵提供高压燃油进入燃烧室，并通过精确的电喷控制及喷嘴设计，使燃油雾化到最佳适合燃烧的状态。目前，在汽油发动机上高压燃油泵的压力一般在350bar以下；随着燃烧及排放的技术提升，未来高压燃油泵的压力将达到500bar，甚至高达1000bar。
3.在汽油机上，一般350bar以下的高压燃油泵都是布置在发动机的缸盖罩上，以凸轮轴的凸轮驱动高压油泵挺柱，然后高压油泵挺柱压缩高压燃油泵内部的柱塞进行泵油并建立油压。它的润滑方式，是通过凸轮轴的飞溅润滑，或在高压油泵挺柱安装孔内布置润滑油道润滑。
4.然而，未来的500bar的高压燃油泵，由于其压力的提升，直接在凸轮轴上设计凸轮，会使凸轮与高压油泵挺柱间的接触压力大幅提升，超出其许用的接触压力限值。同时高压油泵挺柱内部采用的滚针轴承，也由于负载的大幅提升，滚针转速大幅增加,使用寿命大幅降低，都不符合发动机的使用要求。为此，需要开发一种能适配500bar的高压烧油泵的驱动机构及润滑方式。
5.cn 202325947u公开了“缸内直喷发动机用高压燃油泵驱动机构”，它包括安装在缸内直喷发动机气缸盖上的凸轮轴，所述凸轮轴的一端连接有驱动轴，所述驱动轴为带有凸轮结构的阶梯轴，在驱动轴的轴线的垂直方向上设有高压燃油泵，所述高压燃油泵上连接的挺柱端面与所述的凸轮结构接触。其将高压燃油泵驱动结构布置在缸内直喷发动机的后端，不受凸轮轴的长短及气缸盖结构的限制，而且能有效提高凸轮轴的寿命。
6.cn 102536380b公开了“一种高压油泵润滑油路的过滤装置”，包括高压油泵，在高压油泵内设有连通高压油泵驱动腔和缸盖油道的润滑油道，所述润滑油道内安装有盲孔螺栓，在盲孔螺栓的螺杆腰部开有连通盲孔和润滑油道入口端的进油孔，该进油孔内装有过滤网，盲孔螺栓的盲孔连通进油孔与高压油泵驱动腔，形成连通油道。该装置结构简单，成本低，便于维修、拆装和清洗，能够有效地阻挡大于规定直径的金属杂质进入高压油泵驱动机构摩擦副内，避免了高压油泵驱动机构异常磨损，减小了运动机构的噪声和延长高压油泵的使用寿命。
7.毋庸置疑，以上两份专利文献公开的技术方案都是所述技术领域的一种有益的尝试。但都未提及是否能适配500bar高压烧油泵的驱动需求和润滑需求，


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种高压燃油泵的驱动机构，其既能满足500bar以上的高压燃油泵驱动及润滑的需求，延长高压油泵挺柱的使用寿命；同时，也能满足350bar以下高压
燃油泵驱动及润滑的需求。
9.本发明所述的一种高压燃油泵的驱动机构，包括链轮驱动系统、高压燃油泵、燃油泵挺柱和燃油泵驱动轴总成，其特征是：所述燃油泵驱动轴总成设在发动机缸体一侧的上部，其包括轴座、与轴座配合的驱动轴、两个衬套和后盖，在驱动轴的中部设有与其为一体的凸轮；所述高压燃油泵安装在轴座上，与高压燃油泵连接的燃油泵挺柱伸入轴座内并与驱动轴上的凸轮接触；所述链轮驱动系统位于发动机缸体的一端，其包括主动链轮、链条、从动链轮和张紧器；所述主动链轮与设在发动机缸体内的曲轴的一端配合连接，所述从动链轮与燃油泵驱动轴总成的驱动轴一端配合连接，主动链轮和从动链轮的传动比为1：1。
10.进一步，所述轴座具有安装导向轴、缸体安装面、燃油泵安装面和燃油泵挺柱安装孔；所述燃油泵驱动轴总成通过安装导向轴伸入发动机缸体上的安装孔且缸体安装面与发动机缸体紧贴，并通过安装螺栓与发动机缸体上的螺栓孔连接紧固；所述高压燃油泵与轴座上的燃油泵安装面对应，并通过螺栓连接紧固；所述燃油泵挺柱伸入轴座的燃油泵挺柱安装孔与驱动轴上的凸轮接触。
11.进一步，所述驱动轴具有支撑圆柱段和与之相连的圆锥段，在所述支撑圆柱段上设有凸轮，在所述圆锥段上设有键槽；所述驱动轴的圆锥段和从动链轮通过设在键槽内的平键配合连接并通过螺钉紧固。
12.进一步，两个所述衬套套设在驱动轴上，一个衬套设在驱动轴与后盖的配合部位之间，另一个衬套设在驱动轴与轴座的配合部位之间。
13.进一步，所述后盖具有止推面和销孔，所述后盖的止推面与轴座紧贴并通过销孔定位和螺栓及密封垫连接在轴座上并与驱动轴的另一端配合。
14.进一步，所述凸轮的基圆为φ32mm、行程高度约3～5mm，具有两个桃尖的轮廓，即一圈有两个行程高点。
15.进一步，所述燃油泵挺柱由挺柱本体、配合连接在挺柱本体端部内的横轴和通过轴承与横轴配合连接的滚子，该滚子与所述驱动轴上的凸轮接触；所述轴承为滑动轴承。
16.进一步，所述衬套采用采用铜合金或铝合金制作。
17.进一步，所述轴座上设有轴座进油孔、斜油孔和轴座出油孔，在斜油孔的端部设有钢球；所述驱动轴上设有驱动轴进油孔、横向油孔和驱动轴出油孔，在横向油孔的端部也设有钢球；所述衬套设有油槽；所述后盖上设有后盖回油孔和后盖出油孔，在后盖出油孔的端部设有喷油嘴。
18.进一步，机油从发动机缸体上的安装螺栓孔的进入，先通过轴座的进油孔、斜油孔、一个衬套上的油槽，对驱动轴的支撑圆柱段进行润滑；油槽的一端通往轴座出油孔，对燃油泵挺柱进行机油喷射，实行喷射润滑冷却；油槽的另一端依次通过驱动轴进油孔、驱动轴横向油孔、驱动轴出油孔到达设在后盖上的另一个衬套的油槽，对后盖和驱动轴的磨擦面进行润滑；再由设在后盖上的衬套的油槽通往后盖出油孔及喷油嘴，对燃油泵挺柱的另一侧进行机油喷射。
19.本发明的有益效果：
20.由于燃油泵驱动轴总成设在发动机缸体一侧的上部，并通过与曲轴配合连接的链轮驱动系统驱动高压燃油泵，改变了传统的凸轮轴驱动的高压燃油泵的模式，使之能够适应500bar的高压燃油泵的需求；
21.由于在本发明的构件上均设有润滑有道，连通后形成润滑油路，改变了传统的凸轮飞溅润滑的方式，能够满足本发明内部摩擦副的润滑需求，特别是在燃油泵挺柱的两侧布置对应的喷油孔；能够充分有效的润滑及冷却燃油泵挺柱内滑动轴承，延长使用寿命。
22.由于设在驱动轴上的凸轮的基圆为φ32mm、行程高度约3～5mm，具有两个桃尖的轮廓，即一圈有两个行程高点，从而以减小了凸轮与燃油泵挺柱之间的接触压力，提高燃油泵挺柱的使用寿命。本驱动机构的凸轮在同样高压燃油泵使用边界下,凸轮的基圆直径由φ42mm减小至φ32mm；轴的动态力矩由35n.m减小至20n.m；凸轮和燃油泵挺柱的接触应力由1900mpa减小至1400mpa。从而使整个系统的功耗大幅降低，可靠性大幅提升。
23.由于燃油泵挺柱的滚子采用滑动轴承配合，能够满足500bar的高压燃油泵驱动需求，解决了原燃油泵挺柱的滚针轴承寿命不足问题。
附图说明
24.图1是本发明安装在发动机缸体上的示意图；
25.图2是图的局部放大图；
26.图3是燃油泵驱动轴总成的轴座、驱动轴和链轮驱动系统的从动链轮的配合示意图；
27.图4是高压燃油泵配合在燃油泵驱动轴总成的轴座上的示意图；
28.图5是燃油泵驱动轴总成的后盖的结构示意图；
29.图6是燃油泵驱动轴总成的轴座的结构示意图；
30.图7是燃油泵挺柱的结构示意图；
31.图8是燃油泵挺柱与驱动轴配合的局部放大图；
32.图9是驱动轴的轴测图；
33.图10的驱动轴的剖面图。
34.图中(技术图中标记)
35.1—发动机缸体；
36.2—曲轴；
37.3—链轮驱动系统，31—主动链轮，32—链条，33—从动链轮，34—张紧器；
38.4—高压燃油泵；
39.5—燃油泵挺柱；51—挺柱本体，52—横轴；53—轴承，54—滚子；
40.6—燃油泵驱动轴总成：
41.61—轴座，611—安装导向轴，612—缸体安装面，613—燃油泵安装面，614—油泵挺柱安装孔，615—轴座进油孔，616—斜油孔，617—轴座出油孔，618—后盖安装孔，619—安装螺栓；
42.62—驱动轴，621—凸轮，622—键槽，623—圆锥段，624—支撑圆柱段，625—驱动轴进油孔，626—横向油孔，627—驱动轴出油孔；
43.63—衬套，631—油槽；
44.64—后盖，641—止推面，642—销孔，643—后盖回油孔，644—后盖出油孔；
45.65—喷油嘴；
46.66—钢球。
具体实施方式
47.下面根据说明书附图对本发明的技术方案作进一步的描述：
48.参见图1至图10，所述的一种高压燃油泵的驱动机构，包括链轮驱动系统3、高压燃油泵4、燃油泵挺柱5和燃油泵驱动轴总成6，其特征是：燃油泵驱动轴总成6设在发动机缸体1一侧的上部，其包括轴座61、与轴座配合的驱动轴62、两个衬套63和后盖64，在驱动轴62的中部设有与其为一体的凸轮623；高压燃油泵4安装在轴座61上，与高压燃油泵4连接的燃油泵挺柱5伸入轴座61内并与驱动轴62上的凸轮623接触；链轮驱动系统3位于发动机缸体1的一端，其包括主动链轮31、链条32、从动链轮33和张紧器34；主动链轮31与设在发动机缸体1内的曲轴2的一端配合连接，从动链轮33与燃油泵驱动轴总成6的驱动轴62一端配合连接，主动链轮31和从动链轮33的传动比为1：1。发动机的曲轴旋转带动主动链轮旋转，主动链轮通过链条带动从动链轮旋转，从动链轮带动驱动轴旋转，驱动轴带动凸轮旋转，凸轮旋转驱动燃油泵挺柱往复移动，燃油泵挺柱压缩高压燃油泵内部的柱塞进行泵油并建立油压。
49.轴座61具有安装导向轴611、缸体安装面612、燃油泵安装面613和燃油泵挺柱安装孔614；燃油泵驱动轴总成6通过安装导向轴611伸入发动机缸体上的安装孔且缸体安装面612与发动机缸体紧贴，并通过安装螺栓618与发动机缸体1上的螺栓孔连接紧固；高压燃油泵4与轴座61上的燃油泵安装面613对应，并通过螺栓连接紧固；燃油泵挺柱5伸入轴座61的燃油泵挺柱安装孔614与驱动轴62上的凸轮621接触。
50.驱动轴62具有支撑圆柱段621和与之相连的圆锥段622，在支撑圆柱段621上设有凸轮623，在圆锥段622上设有键槽624；驱动轴62的圆锥段622和从动链轮33通过设在键槽624内的平键配合连接并通过螺钉紧固。以产生较大的摩擦力，确保驱动轴和从动链轮联接的可靠性。
51.两个衬套63套设在驱动轴62上，一个衬套63设在驱动轴62与后盖64的配合部位之间，另另一个衬套63设在驱动轴62与轴座(61)的配合部位之间。
52.后盖64具有止推面641和销孔642，后盖64的止推面641与轴座61紧贴，通过销孔642定位和螺栓及密封垫连接在轴座61上并与驱动轴62的另一端配合。
53.凸轮623的基圆为φ32mm、行程高度约3～5mm，具有两个桃尖的轮廓，即一圈有两个行程高点；以减小凸轮与燃油泵挺柱之间的接触压力，提高燃油泵挺柱的使用寿命。本驱动机构的凸轮在同样高压燃油泵使用边界下,凸轮的基圆直径由φ42mm减小至φ32mm；轴的动态力矩由35n.m减小至20n.m；凸轮和燃油泵挺柱的接触应力由1900mpa减小至1400mpa。从而使整个系统的功耗大幅降低，可靠性大幅提升。
54.燃油泵挺柱5由挺柱本体51、配合连接在挺柱本体端部内的横轴52和通过轴承53与横轴配合连接的滚子54，该滚子54与驱动轴62上的凸轮623接触；轴承53为滑动轴承，以适配500bar的高压燃油泵驱动需求，解决原燃油泵挺柱的滚针轴承寿命不足问题。
55.衬套63采用采用铜合金或铝合金制作，具有一定的承载性能。
56.轴座61上设有轴座进油孔615、斜油孔616和轴座出油孔617，在斜油孔616的端部设有钢球66；驱动轴62上设有驱动轴进油孔625、横向油孔626和驱动轴出油孔627，在横向油孔626的端部也设有钢球66；衬套63设有油槽631；后盖64上设有后盖回油孔643和后盖出油孔644，在后盖出油孔644的端部设有喷油嘴65。
57.机油从发动机缸体1上的安装螺栓孔(未画出标注)的进入，先通过轴座61的进油
孔615、斜油孔616、一个衬套63上的油槽631，对驱动轴62的支撑圆柱段624进行润滑；油槽631的一端通往轴座61出油孔617，对燃油泵挺柱5进行机油喷射，实行喷射润滑冷却；油槽631的另一端依次通过驱动轴进油孔625、驱动轴横向油孔626、驱动轴出油孔627到达设在后盖64上的另一个衬套63的油槽631，对后盖64和驱动轴62的磨擦面进行润滑；再由设在后盖64上的衬套63的油槽631通往后盖出油孔644及喷油嘴65，对燃油泵挺柱5的另一侧进行机油喷射。以上所述的润滑油路能够满足本发明内部摩擦副的润滑需求，并在燃油泵挺柱的两侧布置对应的喷油孔；能够充分有效的润滑及冷却燃油泵挺柱内滑动轴承，延长使用寿命。
58.以上所述仅为本发明优选实施而已，并不用以限制本发明，凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明型的保护范围之内。