CN101725446B - 具有可变压力调节的低噪音燃料泵 - Google Patents

具有可变压力调节的低噪音燃料泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有可变压力调节的低噪音燃料泵，公开了一种发动机组件，该发动机组件可包括限定燃烧室的发动机结构、与所述燃烧室流体连通的燃料喷射器、燃料供应以及燃料泵组件。所述燃料泵组件可包括壳体、往复构件以及电磁阀组件。所述壳体可限定与所述燃料供应流体连通的入口、与所述燃料喷射器流体连通的出口以及旁路通道。所述往复构件可位于所述壳体内以限定与所述入口、所述出口及所述旁路通道流体连通的压缩室。所述电磁阀组件可包括阀构件，该阀构件位于所述旁路通道内并可在打开位置与关闭位置之间移动，以在所述往复构件的压缩冲程期间有选择地提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通。

Description

具有可变压力调节的低噪音燃料泵
技术领域
本发明涉及发动机燃料系统，更具体地涉及发动机燃料喷射系统中的压力控制。
背景技术
该部分提供与本公开相关的背景信息，其并不必定为现有技术。
发动机燃料系统可包括燃料泵组件，其具有入口阀，以控制供应至燃料泵的压缩室的燃料量。该泵可为往复泵的形式，并且入口阀可包括电磁阀。在最大燃料输送模式期间，在泵的整个压缩冲程期间入口阀可关闭。然而，在减小燃料需求状态期间，可基于泵的压缩冲程期间入口阀的关闭正时对泵供应的燃料压力进行控制。
例如，入口阀可在压缩冲程的第一部分期间保持打开，并可在压缩冲程期间的某一点处关闭以提供期望的燃料压力输出。然而，阀的关闭正时会产生压缩室内的压力的激增，从而在燃料系统中产生不期望的噪音。
发明内容
该部分提供本公开的概要说明，而不是其完整范围或其所有特征的全面公开。
一种发动机组件可包括限定燃烧室的发动机结构、与所述燃烧室流体连通的燃料喷射器、燃料供应以及燃料泵组件。所述燃料泵组件可包括壳体、往复构件以及电磁阀组件。所述壳体可限定与所述燃料供应流体连通的入口、与所述燃料喷射器流体连通的出口以及旁路通道。所述往复构件可位于所述壳体内以限定与所述入口、所述出口及所述旁路通道流体连通的压缩室。所述电磁阀组件可包括阀构件，该阀构件位于所述旁路通道内并可在打开位置与关闭位置之间移动，以在所述往复构件的压缩冲程期间有选择地提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通。
从这里提供的描述将会清楚其它应用领域。该发明内容中的描述和具体实施例仅旨在说明之目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
这里所述的图仅用于图示所选的实施方式而不是图示所有可能实施，而且并不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本公开的发动机组件的示意图；
图2是根据本公开的第一燃料系统的示意图；以及
图3是根据本公开的第二燃料系统的示意图。
在所有这些附图中，相应附图标记指示相应部件。
具体实施方式
以下将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
如图1中所见，发动机组件10可包括发动机缸体12、气缸盖14、曲轴16、活塞18(示出了其中一个)、配气系统组件20、火花塞22以及燃料系统24。发动机缸体12可限定缸膛26(示出了其中一个)，每一缸膛内均布置有活塞18。应当理解，本教导适用于任何数量的活塞-气缸布置以及各种发动机构造，包括但不限于V型发动机、直列发动机以及水平对置发动机，还适用于顶置凸轮构造和整体凸轮构造。
气缸盖14可包括进气通道28和排气通道30。发动机缸体12、气缸盖14以及活塞18可协作而限定燃烧室32。配气系统组件20可由气缸盖14支撑并可包括进气凸轮轴34和排气凸轮轴36以及进气门组件38和排气门组件40。进气凸轮轴34可包括与进气门组件38接合的凸角42，排气凸轮轴36可包括与排气门组件40接合的凸角46。进气凸轮轴34上可包含附加凸角构件48，用于与燃料系统24接合，如以下所述。尽管凸角构件48被示出为位于进气凸轮轴34上，但是应理解凸角构件48可以另选地作为排气凸轮轴36的一部分或者单独燃料泵驱动轴(未示出)的一部分。另选的是，可利用辅助驱动带驱动燃料泵。此外，应当理解，单个凸轮轴可包括进气凸角42以及排气凸角46二者，并包括附加的凸角构件48。凸角构件48可包括适于燃料系统24的操作的任何数量的凸角。作为非限制性示例，凸角构件48可包括两个、三个或四个凸角布置。
燃料系统24可包括燃料箱50、燃料喷射器52以及燃料泵组件54。燃料箱50可与燃料泵组件54流体连通。燃料喷射器52可延伸至燃烧室32内并因此与其流体连通而形成直喷式构造。燃料喷射器52可接收来自燃料泵组件54的加压燃料供应。
参照图2，燃料泵组件54可包括壳体56、往复构件58以及电磁阀组件60。壳体56可包括壳体入口62、壳体出口64以及旁路通道66。往复构件58可包括位于壳体56内的柱塞68以及从壳体56延伸的凸轮随动件70，该凸轮随动件70与进气凸轮轴34上的附加凸角构件48接合。柱塞68可与壳体56协作而形成压缩室71。壳体入口62、壳体出口64以及旁路通道66均可与压缩室71流体连通。
燃料泵组件54还可包括高压通道72、低压通道74以及供应通道76。高压通道72可包括第一部分78和第二部分80。第一部分78可提供壳体出口64与燃料喷射器52之间的流体连通。第二部分80可形成释压通道，其提供高压通道72的第一部分78与低压通道74之间的流体连通。第一阀组件82可位于第一部分78中，并可有选择地提供压缩室71与燃料喷射器52之间经由壳体出口64的流体连通。第二阀组件84可位于第二部分80中，以有选择地提供高压通道72与低压通道74之间的流体连通。第一阀组件82和第二阀组件84均可包括具有正常情况下向关闭位置偏压(图2中所示)的阀构件和弹簧布置的机械阀组件。作为非限制性示例，第一阀组件82和第二阀组件84均可为单向阀形式，并且阀构件可包括球或盘。第二阀组件84可附加包括节流件86(例如孔)，以限制第二阀组件84处于打开位置时的流动。
燃料箱50、低压通道74以及供应通道76可总体形成用于压缩室71的燃料供应。低压通道74可提供供应通道76与压缩室71之间的流体连通。第三阀组件88可位于低压通道74中，以有选择地提供低压通道74与压缩室71之间的流体连通。第三阀组件88也可包括具有阀构件和弹簧布置的机械阀组件，并可在正常情况下向关闭位置偏压(图2中所示)。作为非限制性示例，第三阀组件88也可形成单向阀，并且阀构件可包括球或盘。低压通道74可附加地与电磁阀组件60、蓄压器90以及在壳体56中位于柱塞68下方的低压室92流体连通。蓄压器90可降低由柱塞68产生的压力脉动。作为非限制性示例，蓄压器90可包括脉动累积器，例如流体容量件、弹簧加载活塞装置、膜片式蓄压器或者网格式吸收器(waffle absorber)。
供应通道76可提供燃料箱50与低压通道74之间的流体连通。尽管未示出，应当理解，燃料供应可包括燃料泵，以将燃料供应至供应通道76。供应通道76可包括与低压通道74流体连通的第一部分94和第二部件96。第一部分94和第二部分96可控制流向低压通道74的燃料流。第四阀组件98可位于第一部分94中，以有选择地提供供应通道76与低压通道74之间的流体连通。第四阀组件98也可包括具有阀构件和弹簧布置的机械阀组件，并可在正常情况下向关闭位置偏压(图2中所示)。作为非限制性示例，第四阀组件98也可形成单向阀，并且阀构件可包括球或盘。节流件100(例如孔)可位于第二部分96中，以限制返回燃料箱50的燃料流并降低来自柱塞68返回燃料箱50的压力脉动。
电磁阀组件60可有选择地提供压缩室71与低压通道74之间经由旁路通道66的流体连通。电磁阀组件60可最终控制供应至燃料喷射器52的燃料压力并可包括壳体102、电磁线圈104、阀构件106、偏压构件108以及座114。偏压构件108可包括螺旋弹簧，并可在正常情况下将阀构件106偏压至关闭位置(如图2中所示)，从而防止压缩室71与低压通道74之间经由旁路通道66的流体连通。电磁线圈104可有选择地通电，以克服偏压构件108的力使阀构件106移位，从而提供压缩室71与低压通道74之间经由旁路通道66的流体连通。作为非限制性示例，电磁阀组件60可形成执行电机，其中阀构件106在由脉宽调制(PWM)信号控制时与电磁线圈104中产生的电磁场(EMF)成比例地(与偏压构件108对抗平衡)移位。
阀构件106可包括第一流体通道110、第二流体通道112和第三流体通道113。当阀构件106处于关闭位置时，流体通道110、112、113可与低压通道74流体连通。流体通道110、112、113可使壳体102的内部暴露于来自低压通道74的燃料，并可附加地提供阀构件106的压力平衡。通道110、112、113可使阀构件106的相对轴向端部近似等同地暴露于来自低压通道74的燃料压力，从而消除对复杂密封件的需求，并限制阀构件106上的任何附加偏压。当阀构件106处于关闭位置时，阀构件106的一端可与座114接合。座114可位于旁路通道66内，并可包括与阀构件106的所述端处的锥形表面接合的锥形表面。阀构件106从座114移位可产生可变开口(或孔)，从而提供压缩室71与低压通道之间经由旁路通道66的受控连通。
在发动机操作期间，燃料可经由供应通道76供应至压缩室71。在柱塞68的向下(或抽吸)冲程期间，燃料可被吸入压缩室71中。具体地说，在抽吸冲程期间压缩室71内的压力可小于低压通道74中的燃料压力，从而致使第三阀组件88移动至打开位置而允许燃料从供应通道76流动至压缩室71。电磁阀组件60的阀构件106可在一部分或全部发动机操作状态下在整个抽吸冲程期间处于关闭位置。例如，阀构件106可在最大燃料输送模式下在整个抽吸冲程期间处于关闭位置。
在柱塞68的向上(或者压缩)冲程期间，压缩室71内的燃料压力可增大。压缩室内的燃料压力的增大可致使第三阀组件88关闭，从而防止压缩室71与低压通道74之间经由壳体入口62流体连通。压缩燃料可通过壳体出口64排放，经过第一阀组件82。第一阀组件82可在压缩冲程期间基于压缩室71内的压力打开。加压燃料可提供至燃料喷射器52。第二阀组件84可控制供应至燃料喷射器52的最大燃料压力。当超过高压通道72中的燃料压力极限时，过量燃料可借助高压通道72的第二部分80通过第二阀组件84返回低压通道74。
在最大燃料输送模式期间，电磁阀组件60可处于关闭位置，以防止压缩室71与低压通道74之间经由旁路通道66的流体连通。因此，在最大燃料输送模式期间，压缩室71可在整个压缩冲程期间与低压通道74隔离。然而，燃料需求可基于发动机操作状态而变化。
在减小燃料需求状态期间，电磁阀组件60可在柱塞68的压缩冲程期间移动至打开位置，其中旁路通道66与低压通道74流体连通。阀构件106可移动而提供压缩室71与低压通道74之间的可变节流件(或孔)，以提供其间的受控泄漏路径。可利用阀构件106调节该受控泄漏路径以提供至高压通道72并因此至燃料喷射器52的期望燃料压力。
更具体地说，在减小燃料需求状态期间，加压燃料可经由壳体出口64从压缩室71流向高压通道72，并经由旁路通道66从压缩室71流向低压通道74。当燃料泵组件54在减小燃料需求状态期间操作时，阀构件106可在整个压缩冲程期间移动预定量，以提供受控泄漏路径。该大致连续的泄漏路径可减小通常在减小燃料需求状态期间产生的压力脉动。旁路流量可基本上控制提供至燃料喷射器52的燃料压力。
在压缩冲程期间由低压通道74中的旁路流产生的压力脉动可由蓄压器90吸收。在抽吸冲程期间由从低压室92移动的燃料产生的压力脉动也可由蓄压器90吸收。可由第四阀组件98和节流件100的组合进一步限制在压缩冲程或抽吸冲程期间在低压通道74中产生的压力脉动向供应通道76的传递。第四阀组件98可防止从低压通道74通过供应通道76的第一部分94向供应通道76的流动，从而迫使回流通过供应通道76的第二部分96中的节流件100。
图3中示出了另选燃料泵组件254。除电磁阀组件260以外，燃料泵组件254可与燃料泵组件54基本类似。图3中所示的电磁阀组件260可包括成滑阀形式的阀构件306，并可以以与图2的阀构件106类似的方式有选择地提供壳体256中的旁路通道266与低压通道274之间的流体连通。电磁阀组件260还可包括与旁路通道266流体连通的附加蓄压器310，并且节流件312(例如孔)可位于旁路通道266中，以进一步限制传递至低压通道274的压力脉动。

Claims (18)

1.一种发动机组件，该发动机组件包括：
限定燃烧室的发动机结构；
与所述燃烧室流体连通的燃料喷射器；
燃料供应；以及
燃料泵组件，该燃料泵组件包括壳体、往复构件以及电磁阀组件，所述壳体限定与所述燃料供应流体连通的入口、与所述燃料喷射器流体连通的出口以及旁路通道，所述往复构件位于所述壳体内以限定与所述入口、所述出口及所述旁路通道流体连通的压缩室，所述电磁阀组件包括阀构件，该阀构件位于所述旁路通道内并可在打开位置与关闭位置之间移动，以在所述往复构件的压缩冲程期间有选择地提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通，其中所述燃料供应包括燃料箱，所述燃料泵组件包括：与该燃料箱流体连通的第一流路和第二流路；燃料供应阀，所述燃料供应阀位于所述第一流路内并防止燃料流从所述压缩室通过所述第一流路流向所述燃料箱；以及节流构件，该节流构件位于所述第二流路内，并限制从所述压缩室通过所述第二流路流向所述燃料箱的燃料流。
2.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述燃料泵组件包括位于所述燃料供应与所述压缩室之间的第一入口阀组件，该第一入口阀组件可在打开位置和关闭位置之间移动，该第一入口阀组件在处于打开位置时提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述压缩室与所述燃料供应的流体连通。
3.如权利要求2所述的发动机组件，其中所述第一入口阀组件在所述往复构件的压缩冲程期间保持处于关闭位置。
4.如权利要求2所述的发动机组件，其中所述第一入口阀组件包括可基于所述压缩室内的压力而在打开位置和关闭位置之间移动的机械阀。
5.如权利要求4所述的发动机组件，其中在所述往复构件的压缩冲程期间，由于所述压缩室内的燃料压力大于所述燃料供应中的燃料压力，因而所述机械阀保持处于关闭位置。
6.如权利要求2所述的发动机组件，其中所述燃料泵组件包括位于所述燃料喷射器与所述压缩室之间的出口阀组件，该出口阀组件可在打开位置与关闭位置之间移动，该出口阀组件在处于打开位置时提供所述压缩室与所述燃料喷射器之间的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述燃料喷射器与所述压缩室的流体连通。
7.如权利要求6所述的发动机组件，其中所述燃料泵组件包括位于所述出口阀组件与所述燃料喷射器之间的释压阀组件，该释压阀组件可在打开位置与关闭位置之间移动，该释压阀组件在处于打开位置时提供供给至所述燃料喷射器的加压燃料供给与所述燃料供应的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述加压燃料供给与所述燃料供应的流体连通。
8.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述阀构件在所述往复构件的整个抽吸冲程期间处于关闭位置。
9.如权利要求1所述的发动机组件，其中所述阀构件在所述往复构件的整个压缩冲程期间处于打开位置，以提供所述压缩室与所述燃料供应之间通过所述旁路通道的受控泄漏路径。
10.一种燃料泵组件，该燃料泵组件包括：
壳体，该壳体限定与燃料供应流体连通的入口、与燃料喷射器流体连通的出口以及与所述燃料供应流体连通的旁路通道；
往复构件，该往复构件位于所述壳体内以限定与所述入口、所述出口及所述旁路通道流体连通的压缩室；以及
电磁阀组件，该电磁阀组件包括阀构件，该阀构件位于所述旁路通道内并可在打开位置与关闭位置之间移动，以在所述往复构件的压缩冲程期间有选择地提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通，其中所述燃料供应包括燃料箱，所述燃料泵组件包括：与该燃料箱流体连通的第一流路和第二流路；燃料供应阀，所述燃料供应阀位于所述第一流路内并防止燃料流从所述压缩室通过所述第一流路流向所述燃料箱；以及节流构件，该节流构件位于所述第二流路内，并限制从所述压缩室通过所述第二流路流向所述燃料箱的燃料流。
11.如权利要求10所述的燃料泵组件，该燃料泵组件还包括位于所述燃料供应与所述压缩室之间的第一入口阀组件，该第一入口阀组件可在打开位置和关闭位置之间移动，该第一入口阀组件在处于打开位置时提供所述压缩室与所述燃料供应之间的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述压缩室与所述燃料供应的流体连通。
12.如权利要求11所述的燃料泵组件，其中所述第一入口阀组件在所述往复构件的压缩冲程期间保持处于关闭位置。
13.如权利要求11所述的燃料泵组件，其中所述第一入口阀组件包括可基于所述压缩室内的压力而在打开位置和关闭位置之间移动的机械阀。
14.如权利要求13所述的燃料泵组件，其中在所述往复构件的压缩冲程期间，由于所述压缩室内的燃料压力大于所述燃料供应中的燃料压力，因而所述机械阀保持处于关闭位置。
15.如权利要求11所述的燃料泵组件，还包括位于所述燃料喷射器与所述压缩室之间的出口阀组件，该出口阀组件可在打开位置与关闭位置之间移动，该出口阀组件在处于打开位置时提供所述压缩室与所述燃料喷射器之间的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述燃料喷射器与所述压缩室的流体连通。
16.如权利要求15所述的燃料泵组件，还包括位于所述出口阀组件与所述燃料喷射器之间的释压阀组件，该释压阀组件可在打开位置与关闭位置之间移动，该释压阀组件在处于打开位置时提供供给至所述燃料喷射器的加压燃料供给与所述燃料供应的流体连通，在处于关闭位置时隔绝所述加压燃料供给与所述燃料供应的流体连通。
17.如权利要求10所述的燃料泵组件，其中所述阀构件在所述往复构件的整个抽吸冲程期间处于关闭位置。
18.如权利要求10所述的燃料泵组件，其中所述阀构件在所述往复构件的整个压缩冲程期间处于打开位置，以提供所述压缩室与所述燃料供应之间通过所述旁路通道的受控泄漏路径。
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