CN101230819A - 远距离安装的高压燃料泵组件 - Google Patents

Abstract

提供一具有辅助设备驱动系统的内燃机。一高压燃料泵组件相对于所述发动机安装并由辅助设备驱动系统驱动。另外，所述内燃机包括发动机气缸和至少一个安装在其上的气缸盖。所述气缸体和至少一个气缸盖描绘了一平面。所述高压燃料泵组件包括一高压燃料泵，其基本安装在所述平面的后面。所述高压燃料泵由一驱动轴驱动，所述驱动轴构造成当出现足够大小轴向力时收缩和/或套叠。

Description

远距离安装的高压燃料泵组件

交叉引用的有关申请

[0001]本申请要求申请日为2006年9月8日，申请号为No、60/824961的美国临时申请的优先权，其内容在此完全引用作为参考。

技术领域

[0002]本发明涉及一种用于内燃机的远距离安装的高压燃料泵组件，更具体地说，用于电火花点火直接喷射式发动机的高压燃料泵组件。

背景技术

[0003]车辆燃料泵用来从燃料源向内燃机的燃料输送系统泵送燃料。取决于燃料输送系统的类型；化油器，节气门阀体喷射，阀口喷射，或直接喷射，燃料被以低压或高压供给。燃料喷射系统通常需要燃料以比化油器高的压力泵送。

[0004]传统的电火花点火直接喷射(SIDI)发动机使用一高压燃料泵，其由凸轮轴驱动，所述凸轮轴用于内燃机气门机构的促动。用发动机的凸轮轴或凸轮轴传动装置驱动所述泵是有利的，因为所述泵通常需要与发动机正时同步。

[0005]对于某些结构紧凑的发动机设计包括，例如，发动机具有推杆气门机构系统，容纳所述泵的空间和凸轮轴的接口受到限制。所以，安装一由发动机凸轮轴直接驱动的高压燃料泵需要对气缸体进行重要的重新设计。于是，在这种情况下，一远距离安装的，辅助设备驱动的燃料泵将提供一种符合这种情况需要的改进方案。

[0006]一远距离安装，辅助设备-驱动的燃料泵还可以应用到所述SIDI和同样发动机的多口燃料喷射之间需要的模块中，或减少发动机转换为SIDI的投资。尽管，没有商业上可利用的发动机，但揭露了一种辅助设备驱动的高压燃料泵。

发明内容

[0007]提供一内燃机，例如一火花点燃直接喷射式发动机，其具有一辅助设备驱动系统。一高压燃料泵组件相对于所述发动机安装并由辅助设备驱动系统驱动。另外，所述内燃机包括发动机气缸和至少一个安装在其上的气缸盖。所述气缸体和至少一个气缸盖确定了一平面。所述高压燃料泵组件包括一高压燃料泵，例如一旋转式或活塞式泵，其大体上安装在所述平面的后面。高压燃料泵由一驱动轴驱动，所述驱动轴构造成当出现足够大小轴向力时收缩或套叠。

[0008]在一实施例中，高压燃料泵可以是一具有凸轮轴的活塞泵，该凸轮轴构造来操作所述高压燃料泵。所述驱动轴可被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地套叠在所述凸轮轴内。

[0009]在另一个实施例，燃料燃料泵组件的驱动轴可以包括一管部分和一与所述管部分连接从而随之一起转动的轴部分。所述轴部分可构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在所述管部分内套叠。可选择地，所述驱动轴可以包括多个褶从而允许当出现足够大小轴向力时允许驱动轴的收缩或变形。

[0010]在另一个实施例中，所述驱动轴可以包括一皮带轮，该皮带轮充分地构造来与一辅助设备驱动系统的传动带啮合。进一步说，所述高压燃料泵组件可以包括一传感器例如一霍耳型传感器，其可操作来相对于内燃机提供泵同步作用。

[0011]本发明的上述特征和优点以及其他的特征和优点从下面论述中将变得更加明显，所述论述是结合附图对实现本发明的最佳方式进行的论述。

附图说明

[0012]图1是根据本发明的火花点燃直接喷射式内燃机的部分俯视图，所述内燃机包括一远距离安装的活塞式高压燃料泵组件；

[0013]图2是一示意性剖视图，该图说明了图1所示的远距离安装的″活塞式″高压燃料泵组件。

[0014]图3是一示意性剖视图，该图说明了根据本发明的远距离安装的″旋转式″高压燃料泵组件。和

[0015]图4是一示意性剖视图，该图说明了图3所示的远距离安装的″旋转式″高压燃料泵组件的改进实施例。

具体实施方式

[0016]参见附图，其中类似的附图标记表示贯穿多个附图的相同或类似的元件，图1显示了一内燃机，通常表示为10。所述内燃机优选为电火花点火直接喷射，或SIDI发动机，其中的操作是本领域技术人员公知的。所示的内燃机10是V型发动机具有以V形方式布置的气缸，未显示。本领域技术人员会认识到下文描述的本发明可以应用到其他的发动机类型，例如直列式，水平对置式，W型，等等。

[0017]所述内燃机10包括气缸体12，气缸体12具有安装在其上的一第一气缸盖14和一第二气缸盖16。一辅助设备驱动系统18相对于所述内燃机10安装在一平面的前面，所述平面如虚线P所示(所述平面垂直于纸面)，其通过气缸体12和第一和第二气缸盖14和16分别确定。所以，气缸体12和第一和第二气缸盖14和16通常位于平面P后面，而所述辅助设备驱动系统18基本上位于平面P的前面。车辆内所述面P的方向，未显示，将根据内燃机10的方向而变化。对一纵向内燃机10来说，所述平面P将朝着车辆的前部。可选择地，对一横向的的内燃机10来说，所述平面P将朝着车辆的驾驶员侧或乘客侧。

[0018]所述辅助设备驱动系统18包括一发电机20，水泵22，和一高气压的燃料泵组件24，所有这些组件都由一弯曲的传动带25驱动。所述弯曲的传动带25将来自所述内燃机10的曲轴，未显示，的扭矩传递到发电机20，水泵22，和高压燃料泵组件24。本领域技术人员将会认识到所述辅助设备驱动系统18还可以包括另外的元件，例如动力转向泵，空调压缩机，等等。这些都在要求保护的权利要求的范围内。因为所述高压燃料泵组件24不是像在传统的燃油泵驱动中那样直接地由发动机凸轮轴(未显示)或凸轮传动装置(未显示)驱动，所述高压燃料泵组件24的特征在于远距离安装。

[0019]高压燃料泵组件24包括一相对于泵凸轮轴箱28安装的高压燃料泵26。所述高压燃料泵组件24进一步地包括一皮带轮30，皮带轮30可操作来传递来自弯曲的传动带25的扭矩至一驱动轴32，如虚线所示。所述驱动轴32被构造成以下文结合图2所述的方式驱动所述高压燃料泵26。

[0020]一轴承座支架34和泵凸轮轴箱28配合从而将高压燃料泵组件24相对于所述内燃机10安装。所述高压燃料泵26优选安装在平面P的后面，借此减少在车辆事故或碰撞时导致高压燃料泵26受损的可能性。一高压油供给36可能被提供，高压燃料泵组件24需要一外部润滑源。所述油可以从高压燃料泵26排出到摇杆盖40下面的区域。可选择地，可以在摇杆盖40中提供一回油通道38从而使得来自高压燃料泵组件24的润滑剂回流。

[0021]现在参见图2，显示了高压燃料泵组件24的剖面视图。皮带轮30通过多个紧固件44安装在凸缘轴42上。凸缘轴42通过一轴承46可旋转地支撑在轴承座支架34上。轴承46可以是本领域公知的类型例如滚柱轴承，球轴承，滑动轴承，等等。凸缘轴42包括一尾部48，尾部48充分地构造成与一联轴节50连接从而与其一起转动。尾部48可以通过过盈配合，螺纹啮合，或任何其他的公知结构与连接元件50连接，从而在允许他们之间传递扭矩的同时基本上限制凸缘轴42和连接元件50之间的轴向移动。

[0022]连接元件50被充分地构造成与驱动轴32啮合从而与其一起转动。连接元件50优选通过一花键连接，六角形连接或其他任何公知的连接机构与驱动轴32的第一端52啮合，从而在允许他们之间传递扭矩的同时允许驱动轴32和连接元件50之间的轴向移动。驱动轴32的第二端54被充分地构造成与凸轮轴56啮合从而与其一起转动。驱动轴32的第二端54优选通过一花键连接，六角形连接或其他任何本领域公知的连接机构与凸轮轴56啮合，从而在允许他们之间传递扭矩的同时允许凸轮轴56和驱动轴32之间的轴向移动。凸轮轴56可旋转地支撑在泵凸轮轴箱28内并包括一偏心凸轮58，偏心凸轮58可操作来选择性地偏压一活塞60从而随着凸轮轴56转动实现高压燃料泵26的操作。

[0023]一密封支撑62安装在泵凸轮轴箱28上并被构造来相对于凸轮轴56保持一密封元件64从而减少来自泵凸轮轴箱28的润滑剂向外泄漏的可能性。此外，密封元件64可以防止异物进入泵凸轮轴箱28的干扰，借此增加高压燃料泵组件24的可靠性。一管套66在密封支撑62和轴承座支架34之间延伸并分别通过密封元件68和70密封。所述管套66可操作来防止高压燃料泵组件24内的异物，例如污垢，水，油脂，等等的渗入。

[0024]标记轮72相对于凸轮轴56安装，而一传感器74相对于泵凸轮轴箱28安装。传感器74和标记轮72配合以为泵同步的目的提供凸轮轴位置信息。所述传感器可以是本领域中任何公知的类型，例如一霍尔效应传感器，同时保持在权利要求的范围之内。

[0025]凸轮轴56优选形成为具有一空的中心，所述空的中心具有一内径D1，而驱动轴32形成为具有一D2的外径。优选地，直径D1大于直径D2。一轴挡图76位于凸轮轴56内并操作来保持驱动轴32和凸轮轴56之间的轴向相对位置。一足够大小的轴向力会施加在皮带轮30和凸缘轴42上，例如在车辆碰撞时，传动轴32将导致所述轴挡圈76切断借此允许驱动轴32在凸轮轴56内移动。驱动轴32和凸轮轴56之间的这个相对平移或轴向的运动允许在高压燃料泵组件24内发生一定量的变位从而允许高压燃料泵26基本保持不受损害。所述管套66包括多个褶78，其允许管套66当驱动轴32套入凸轮轴内时收缩或变形。

[0026]参见图3，显示了一图1和2中高压燃料泵组件24的改进实施例，通常表示为24A。所述高压燃料泵组件24A包括一由皮带轮30通过驱动轴32A驱动的高压燃料泵26a。所述高压燃料泵26a是优选为“旋转式”泵。所述驱动轴32A包括一至少部分地位于管部分82内的轴部分80。轴部分80优选通过一花键连接，六角形连接或其他任何本领域公知的连接机构与管部分82啮合，从而在允许他们之间传递扭矩的同时允许管部分82和轴部分80之间的轴向移动。在管部分82内提供一轴挡圈84，轴挡图84可操作来限制轴部分80在管部分82内的轴向移动。一足够大小的轴向力会施加在皮带轮30和凸缘轴42上，例如在车辆碰撞时轴部分80将导致所述轴挡圈84切断借此允许轴部分80在管部分82内的移动。轴部分80和管部分82之间的这个相对平移或轴向的运动允许在驱动轴32A内发生一预定量的变位从而允许高压燃料泵26A保持基本不受损害。

[0027]参见图4，显示了一图3中高压燃料泵组件24A的改进实施例，通常表示为24B。所述高压燃料泵组件24B包括一由皮带轮30通过驱动轴32B驱动的高压燃料泵26A。如附图3所示，高压燃料泵26A优选为″旋转式″泵。所述驱动轴32B通常是管状的并包括多个褶86。所述管优选设计为允许在皮带轮30和高压燃料泵26A之间的扭矩有效的传递。皮带轮30会被施加一足够大小的轴向力，例如在车辆碰撞时，所述褶86将允许驱动轴32B收缩或变形，借此允许在驱动轴32B内发生一预定量的变位从而允许高压燃料泵26A保持基本上不受损害。

[0028]传动轴32和32A的伸缩特性，驱动轴32B的打折特性以及燃料泵26和26A位于平面P后(例如朝向图1中的上部)的位置，如图1所示，并通过气缸盖14和气缸体12体现，有效地防止了所述高压燃料泵26和26A受到某种碰撞力。

[0029]尽管已经详细描述了实现本发明的最佳方式，但所属技术领域技术人员应当认识到，实现本发明的各种可选择的设计和实施方案都落在随附的权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种内燃机，包括：

辅助设备驱动系统；和

一高压燃料泵组件，相对于所述发动机安装并由辅助设备驱动系统驱动。

2.如权利要求1所述的内燃机，进一步包括：

发动机气缸体；

安装在所述发动机气缸体上的至少一个气缸盖；

其中所述发动机气缸体和所述至少一个气缸盖确定一平面；

其中所述发动机气缸体和至少一个气缸盖都基本上位于所述平面的后面，并且所述辅助设备驱动系统基本上位于所述平面的前面。

其中所述高压燃料泵组件包括一高压燃料泵；和

其中所述高压燃料泵基本安装在所述平面的后面。

3.如权利要求1所述的内燃机，其中所述高压燃料泵组件包括一高压燃料泵以及所述高压燃料泵是一旋转式燃料泵。

4.如权利要求1所述的内燃机，其中所述高压燃料泵组件包括一高压燃料泵以及所述高压燃料泵是一活塞式燃料泵。

5.如权利要求1所述的内燃机，其中所述高压燃料泵组件包括：

高压燃料泵；

可操作来驱动所述高压燃料泵的驱动轴；和

一可操作来通过所述驱动轴将来自辅助设备驱动系统的扭矩传递到所述高压燃料泵的皮带轮。

6.如权利要求5所述的内燃机，其中所述驱动轴包括：

管部分；和

与所述管部分结合从而与其一起转动的轴部分，所述轴部分被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在所述管部分内套叠。

7.如权利要求5所述的内燃机，其中所述驱动轴包括多个褶且所述驱动轴被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地变形。

8.如权利要求4所述的内燃机，其中所述高压燃料泵组件包括：

一构造成操作所述高压燃料泵的凸轮轴；

一驱动轴，可操作来驱动所述凸轮轴；和

其中所述驱动轴被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在凸轮轴内套叠。

9.如权利要求1所述的内燃机，其中所述高压燃料泵组件包括一传感器，该传感器可操作来提供泵的同步作用。

10.如权利要求1所述的内燃机，其中所述内燃机是一火花点燃直接喷射式发动机。

11.如权利要求1所述的内燃机，其中所述辅助设备驱动系统由一传动带驱动。

12.一种用于内燃机的高压燃料泵组件，所述内燃机具有气缸体，气缸盖，和辅助设备驱动系统，其中一平面由所述气缸体和气缸盖的至少一个确定，这样气缸体和气缸盖中的至少一个基本上位于所述平面的后面而所述辅助设备驱动系统基本上位于所述平面的前面，所述高压燃料泵组件包括：

一高压燃料泵，相对于所述内燃机基本上安装在所述平面的后面，所述平面由所述气缸体和气缸盖中的至少一个确定；

一驱动轴，可操作地连接到所述高压燃料泵；和

其中所述驱动轴由辅助设备驱动系统驱动。

13.如权利要求12所述的高压燃料泵组件，其中所述高压燃料泵是旋转泵和活塞泵中的一个。

14.如权利要求12所述的高压燃料泵组件，其中所述驱动轴包括：

管部分；和

与所述管部分结合从而与其一起转动的轴部分，所述轴部分被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在所述管部分内套叠。

15.如权利要求12所述的高压燃料泵组件，其中所述驱动轴包括多个褶且所述驱动轴构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地变形。

16.如权利要求12所述的高压燃料泵组件，其中所述高压燃料泵包括：

一构造成操作所述高压燃料泵的凸轮轴；和

其中所述驱动轴被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在凸轮轴内套叠。

17.如权利要求12所述的高压燃料泵组件，其中所述辅助设备驱动系统由一传动带驱动。

18.一种用于内燃机的高压燃料泵组件，所述内燃机具有气缸体，气缸盖，和一由传动带驱动的辅助设备驱动系统，其中一平面由所述气缸体和气缸盖的至少一个确定，这样气缸体和气缸盖中的至少一个基本上位于所述平面的后面而所述辅助设备驱动系统基本上位于所述平面的前面，所述高压燃料泵组件包括：

一高压燃料泵，相对于所述内燃机基本安装在所述平面的后面，所述平面由所述气缸体和气缸盖中的至少一个确定；

一驱动轴，可操作地连接到所述高压燃料泵；和

一皮带轮，安装在所述驱动轴上从而与其一起转动；

其中所述皮带轮被充分地构造成由所述辅助设备驱动系统的传动带驱动；和

其中所述高压燃料泵是旋转泵和活塞泵中的一个。

19.如权利要求18所述的高压燃料泵组件，其中所述驱动轴包括：

管部分；和

与所述管部分结合从而与其一起转动的轴部分，所述轴部分被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在所述管部分内套叠。

20.如权利要求18所述的高压燃料泵组件，其中所述高压燃料泵包括：

一构造成操作所述高压燃料泵的凸轮轴；和

其中所述驱动轴被构造成当出现足够大小的轴向力时选择性地在凸轮轴内套叠。

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