一种共轨泵的压力润滑挺柱

技术领域

本申请涉及柴油机共轨系统技术领域，具体地说是一种共轨泵的压力润滑挺柱。

背景技术

柴油机油泵挺柱承受的载荷是柱塞直径的面积与供油压力的乘积，共轨泵供油压力高达200Mpa甚至更高，挺柱载荷作用时间占比长达50％甚至更长，而机械式喷油泵供油压力仅100Mpa左右，挺柱载荷作用时间占比仅15％左右，所以共轨泵的挺柱滚轮销对销孔和对滚轮这两对摩擦副的摩擦功率是机械式喷油泵的十几倍，要求更有效的润滑减摩和带走摩擦功率转化的热量，常用的润滑方式是利用挺柱往复运动接通和切断机油进口，让机油间断进入凸轮腔，凸轮转动将机油飞溅到滚轮和滚轮销上实现润滑。现有公开的专利提供了将机油直接引向这两对摩擦副的强制润滑挺柱，分为摩擦副的配合间隙中无机油压力和有机油压力两种结构，如CN103047063A、CN203035419U、CN203098114U，机油同时接通摩擦副和挺柱上下方的无压力区，所以摩擦副部位的机油没有压力，机油不能穿透摩擦副的配合间隙；又如CN201025197Y、CN206468471U，机油接通摩擦副时与无压力区隔绝，维持机油泵提供的压力，机油在压力作用下穿过摩擦副的配合间隙再流向挺柱下方无压力的凸轮腔，润滑效果优于前者。为了区分前后者，将后者称为压力润滑挺柱。

不管是现有柴油机油泵挺柱还是以上专利文件提供的强制润滑挺柱，其接通机油的流通时间占比都是固定的，挺柱在一段升程内接通机油或全部升程都接通机油，所以机油流量与挺柱上下运动频率无关，也就与转速无关，取决于机油压力、接通机油的时间占比和油路流通阻力。机油压力取决于柴油机的机油泵，在怠速到高速全转速范围内变化较小，控制机油流量的设计措施是油路流通阻力与接通机油的升程占比之间的合理搭配，必须保证机油流量满足油泵最高转速时的需求。但是，挺柱的摩擦功和油泵的总摩擦功都与挺柱上下运动频率成正比，导致中低转速时机油流量过剩，浪费能量。

以上专利结构还都有一个共同缺点：机油都被引导直接接触到滚轮销外径，一旦机油中有颗粒物，有可能被转动中的滚轮销外径卷入配合间隙，咬死滚轮销，破坏摩擦副，所以目前上述专利均未见批量产品。

申请内容

针对上述问题，本申请提供一种共轨泵的压力润滑挺柱，以解决上述背景技术存在的问题。

一种共轨泵的压力润滑挺柱，包括挺柱体、滚轮和滚轮销，滚轮销插在挺柱体销孔中，滚轮支承在滚轮销上。挺柱体外径在滚轮销垂直方向有轴向导向槽，拧入泵体的导向销头部圆柱插入导向槽，挺柱体外径上部有圈槽，挺柱体外径在圈槽与销孔之间有导油缺口将圈槽与滚轮销球头接通。

所述圈槽与导向槽隔绝，当机油进入圈槽时，不会通过导向槽将压力释放掉。

所述滚轮销球头外部容积在挺柱升程下段只通向凸轮腔，在挺柱升程中段同时通向凸轮腔和机油进口，在挺柱升程上段只通向机油进口。

本申请的有益效果为：

(1)机油流量与油泵转速成正比，机油总流量随转速上升而增加的趋势正好与油泵总摩擦功率和发热量随转速上升而增加的趋势相匹配，达到节约能量的效果；

(2)如果机油中有颗粒物，由于颗粒物只能接触到球面，不能接触到滚轮销的外径，就不可能被外径的线速度卷吸到配合间隙里，等到挺柱体下行到球头露出到凸轮腔，颗粒物就下落到凸轮腔，流回柴油机油底壳，最终被机油滤清器截留，该设置能防止颗粒物进入滚轮销配合间隙而卡死滚轮销，提高可靠性和耐久性。

附图说明

图1为挺柱在升程下段下止点位置；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为挺柱在升程中段位置；

图4为挺柱在升程上段上止点位置；

图5为滚轮销球头外部机油压力随挺柱升程变化曲线；

图6为机油流量随转速变化曲线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

参照图1和图2：一种用于共轨泵的压力润滑挺柱，包括挺柱体1、滚轮2和滚轮销3。滚轮销3插在挺柱体销孔1.1中，滚轮2支承在滚轮销3上。挺柱体外径在滚轮销径向有垂直导向槽1.3，导向销5拧入泵体4，导向销5的头部圆柱插入导向槽1.3，对挺柱进行圆周方向定位。导向槽1.3上方有挺柱体1的外径圈槽1.2与导向槽1.3不通，圈槽1.2与销孔1.1之间有导油缺口1.4将圈槽1.2与滚轮销球头3.1接通。挺柱在凸轮6驱动下在泵体导向孔4.1中上下往复运动，到达在图2所示的下止点位置附近，加速度向上，惯性力向下。机油流向如图中箭头所示，上一次充满滚轮销球头3.1外部容积的机油在惯性力和重力作用下落入凸轮腔4.3。

参照图3：挺柱上行到达中段，圈槽1.2接通机油进口4.2，销孔1.1孔口与泵体导向孔4.1下端之间尚有狭窄开口，机油流向如图中箭头所示：机油通过圈槽1.2和导油缺口1.4到达和充满滚轮销球头3.1外部容积，由于狭窄开口节流作用，滚轮销球头3.1外机油压力在零与机油进口压力之间，一部分机油通过狭窄开口进入凸轮腔，一部分机油在压力作用下进入滚轮销3与销孔1.1之间的配合间隙，再从挺柱体1与滚轮2的轴向间隙流出，下落到凸轮腔，同时也少量渗入到滚轮2与滚轮销3的配合间隙里。

参照图4：挺柱上行到上段，圈槽1.2继续接通机油进口4.2，销孔1.1孔口与泵体导向孔4.1下端之间的狭窄开口消失，机油流向如图中箭头所示：机油通过圈槽1.2和导油缺口1.4到达滚轮销球头3.1外部容积，滚轮销球头3.1外部机油压力与机油进口压力基本相等，机油在压力作用下进入滚轮销3与销孔1.1之间的配合间隙，再从挺柱体1与滚轮2的轴向间隙流出，下落到凸轮腔，同时也少量渗入到滚轮2与滚轮销3的配合间隙里，此段行程直到上止点结束。

图3和图4都有机油从滚轮销球头3.1外进入滚轮销3与销孔1.1的配合间隙，如果机油中有颗粒物，由于颗粒物只能接触到球面，不能接触到滚轮销3的外径，就不可能被外径的线速度卷吸到配合间隙里，等到挺柱下行到滚轮销球头3.1露出到凸轮腔，颗粒物就下落到凸轮腔，流回柴油机油底壳，最终被机油滤清器截留。

挺柱到达上止点后返回向下，位置从图4到图3再到图2，机油流向也如图中箭头所示。

图5表达了挺柱升程由下而上过程中，滚轮销球头3.1外部机油压力变化，下段压力为零，滚轮销球头3.1外部机油在惯性力和自重作用下落入凸轮腔，产生流量Q1；中段压力由零上升到机油进口4.2的压力，落入凸轮腔的机油流量为Q2；上段压力维持机油进口4.2的压力，落入凸轮腔的机油流量为Q3；

参照图6:机油总流量Q由Q1+Q2+Q3三部分组成,Q1为图2中箭头所示的机油流量，为滚轮销球头3.1外部容积与挺柱运动频率的乘积，与转速成正比,流量曲线的斜率与滚轮销球头3.1外部容积成正比，可改变此容积大小来满足需求；Q2为图3中指向凸轮腔4.3的箭头所产生的机油流量，与中段升程成正比，可通过改变中段升程来调节，如果流量偏大，可以减小中段升程直至为零；Q3为图4中指向凸轮腔4.3的箭头所产生的机油流量；Q2和Q3流通时间占比是不变的，与转速无关，产生的流量也是恒定的。机油总流量Q随转速上升而增加的趋势正好与油泵总摩擦功率和发热量随转速上升而增加的趋势匹配，达到节约能量的效果。