CN101828025A - 用于共轨系统的高压泵组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于共轨系统的高压泵组件，包括：铸壳；输送泵，其安装在铸壳上，用于从燃料箱中抽吸燃料并预压燃料；高压泵送单元，其安装在铸壳内，用于从输送泵接收预压燃料、进一步加压燃料并将其供给到共轨系统的燃料轨；公共驱动装置，其用于驱动输送泵和高压泵送单元以使它们操作；和流量调节器，其用于控制燃料轨内的燃料压力和燃料抽吸过程。

Description

用于共轨系统的高压泵组件
技术领域
本发明涉及用于燃料共轨系统的高压泵组件，其中，输送泵、高压泵送单元和燃料流量调节器通过单一的铸壳集成在一起。
背景技术
在用于柴油机的燃料喷射系统中，共轨技术在满足现在的和未来的排放标准(例如欧3和更高)方面起了主要作用。现在大部分欧洲汽车制造商在它们的产品线中具有共轨柴油机，甚至用于商用汽车。一些亚洲制造商也已经开发了共轨柴油机。
在装备有共轨的燃料喷射系统中，高压泵供给高压燃料到燃料轨(rail)内，燃料轨大体上是一根管子，其依次向下分岔到计算机控制的喷射阀上，每个喷射阀包含精密加工的喷嘴和由电磁螺线管驱动的活塞。当喷射燃料到气缸内时，喷射阀控制精确的时间且还允许燃料被喷射到气缸时压力被增加。流量调节器控制泵输送到燃料轨内的高压燃料的量。
对于供给高压燃料到燃料轨中去，预输送泵和高压泵可以被采用。请参考，例如，欧洲专利文献No.0,304,741公开了一种用于燃料喷射系统的管道泵。
在已知的燃料喷射系统中，预输送泵、高压泵和流量调节器被相互连接和/或通过管线被连接到其它部件上，造成体积大且结构复杂，成本也高。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有经济有效的紧凑和简单的结构的用于共轨系统的集成高压泵组件。
为了实现这一任务，根据本发明的一个方面，用于燃料共轨系统的高压泵组件包括：铸壳；输送泵，其安装在铸壳上，用于从燃料箱中抽吸燃料并预压燃料；高压泵送单元，其安装在铸壳内，用于从输送泵接收预压燃料、进一步加压燃料并将其供给到共轨系统的燃料轨；公共驱动装置，其用于驱动输送泵和高压泵送单元以使它们操作；和流量调节器，其用于控制燃料轨内的燃料压力和燃料抽吸过程。
高压泵组件可以还包括溢流阀，其当高压泵组件内的燃料压力超过上限时，从高压泵送单元排出一部分燃料。
高压泵送单元可以只包括一个活塞式高压泵；驱动装置是凸轮轴，其只形成有一个用于驱动泵活塞以使其操作的凸轮。
可替代地，高压泵送单元包括至少两个活塞式管道高压泵，而驱动装置是凸轮轴，其形成有用于驱动泵活塞以使其操作的凸轮，每个凸轮对应于其中一个活塞。
所述或每一个高压泵可以包括被固定在铸壳内并限定出活塞在其内部往复移动的活塞腔的主体、允许预压燃料被抽吸到活塞腔内的进口阀、和允许已经被抽吸到活塞内并已经被活塞进一步加压的燃料被排出到燃料轨内的出口阀，每个进口阀和出口阀都是单向阀，优选球状/圆锥状或扁平状的单向阀。
所述或每一个凸轮可以包括一个、两个以上的围绕凸轮轴的轴线按照相等的角度分隔开的凸轮凸角。
如果至少两个管道高压泵被提供了，对应的凸轮优选围绕驱动轴的轴线在圆周方向上彼此规则地偏置。
优选地，凸轮轴被由共轨系统供给燃料的发动机的输出驱动。
优选地，输送泵是叶片泵，其包括由凸轮轴驱动旋转的叶片。其它类型的输送泵也可以被使用，例如齿轮泵或电子输送泵。
输送泵具有进口连接件以与燃料箱连接，且当高压泵组件没有被组装时，进口连接件可以被可拆除的密封罩密封。
根据本发明，输送泵、高压泵送单元和燃料流量调节器通过单一的铸壳集成在一起以形成用于共轨系统的高压泵组件。同时，输送泵和高压泵送单元被相同的驱动装置驱动。这样，集成的高压泵组件很紧凑且很简单，因此也很经济有效。
附图说明
本发明的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，其中：
图1是本发明的高压泵组件的剖切正视图；
图2是图1中的高压泵组件的剖切侧视图；
图3是被用于图1中的高压泵组件中的高压泵送单元的一部分的剖切正视图。
图4是被用于图1中的高压泵组件中的输送泵的剖切正视图；和
图5是图4的输送泵的剖切侧视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的高压泵组件的实施例的总体配置。高压泵组件形成燃料共轨系统的部件，以供给高压燃料到燃料轨(图中未示出)内，而燃料轨则通过喷射器将燃料喷射到发动机(图中未示出)内。
可以看到，高压泵组件包括输送泵1、高压泵送单元2、燃料流量调节器3和溢流阀4，它们全部都通过铸壳5集成在一起。
铸壳5包括：第一外壳部分51，其限定出在横向方向(图1中的左右方向)上延伸的第一主腔；第二外壳部分52，其限定出在垂直于横向方向的纵向方向上延伸并开口到第一主腔内的第二主腔；和辅助连接部分53，其形成于第二外壳部分52的一侧上，并限定出开口到第二主腔内且垂直于第二主腔(优选在横向方向上，也就是平行于第一主腔)延伸的第一辅助腔以及通过通孔与第一辅助腔相通并垂直于第一辅助腔(优选在纵向方向上，也就是平行于第二主腔)延伸的第二辅助腔。
输送泵1可以具有传统的结构，且被安装到大致圆柱形的第一外壳部分51的第一端。燃料流量调节器3和溢流阀4可以都具有传统的结构，且被安装在辅助连接部分53上，分别与第一和第二辅助腔相通。
在图1中示出的实施例中，输送泵1是被驱动轴10驱动的叶片泵，该驱动轴还驱动高压泵送单元2。驱动轴10被安装成沿横向方向穿过第一主腔，且在其相对的两端部附近通过两个轴承14被可旋转地支撑。驱动轴10的两端都从第一外壳部分51突伸出来。驱动轴10的一端是输送泵驱动端12，以操作性地驱动输送泵的叶片旋转，并在第一外壳部分51的一端附近通过轴承14中的一个支撑。驱动轴10的另一端是从动端15，其被发动机的输出驱动旋转，优选通过传动机构例如齿轮、带机构或十字滑块(Oldham)连轴器。驱动轴10的从动端15通过另一轴承被固定到第一外壳部分51的另一端上的端盖74支撑。在驱动轴10相对的两端之间是整体地形成在轴上的至少一个凸轮16。
如图2中所示，润滑剂口80被形成于第一外壳部分51的上部分上，以喷射润滑油到限定在第一外壳部分51内的第一主腔内，润滑高压泵组件的活动零件，包括驱动轴10和相应的轴承、滚子式驱动装置44和活塞30。润滑剂口80被润滑剂口盖82密封，其被拆除以将泵连接到发动机的润滑系统上。
高压泵送单元2被安装在铸壳5内，且包括被驱动轴10驱动而进行操作的至少一个高压泵20。所述或每一个高压泵20是被驱动轴10的对应凸轮16驱动的活塞泵。高压泵20的数目等于凸轮16的数目。在图1中示出的实施例中，两个高压泵20被提供，且分别被驱动轴10的两个凸轮16驱动。这两个凸轮16被形成于驱动轴10上与高压泵20对应的轴向位置上，并围绕驱动轴的轴线在圆周方向上相互之间在以某一角度(在本实例中优选90°)规则地偏置。每个凸轮16具有带有至少一个凸轮凸角的凸轮表面，实际中优选两个，如图中所示出地相互被以某个角度隔开，实际中优选围绕驱动轴轴线的180度隔开。在实际情况中，凸轮可以具有相互间隔180°的2个凸轮凸角，当驱动轴10旋转一周时，每个凸轮16驱动高压泵20运转两次，且当一个高压泵运转抽吸燃料时，另一个高压泵运转排出燃料，这将在下面进行详细介绍。
如果高压泵送单元2只包括一个高压泵20，则燃料轨将被供给具有压力波动的燃料。这样，提供几个高压泵20可以减小燃料轨内的压力波动。一般地说，根据本发明，当几个高压泵20被提供时，对应数目的凸轮被形成于驱动轴10上并在圆周方向上相互之间围绕驱动轴的轴线规则地偏置。每个凸轮16可以具有一个或多个凸轮凸角，优选两个凸轮凸角。凸轮凸角被围绕驱动轴的轴线均匀地间隔开。
在图1中示出的实施例中，第二外壳部分52的第二主腔被分成两个子腔，每个高压泵20被容纳在其中一个子腔内。每个高压泵20包括被设置在子腔内的主体22，且主体22通过被插入到形成于主体22的法兰24上的通孔26(参见图3)的螺钉被固定到第二外壳部分52上。主体22的内侧部分(朝向驱动轴的那部分)被形成有圆柱形活塞腔28以接收活塞30，而主体22的外侧部分(朝外的那部分)被形成有阀容腔以接收进口阀32和出口阀34。活塞腔的轴线与驱动轴10的轴线相交并垂直于驱动轴10的轴线，这样活塞30可以在垂直于驱动轴10的轴线方向上在活塞腔内往复移动。活塞30具有从活塞腔突伸出来并被连接到滚子式驱动装置44上的驱动端，驱动装置44被弹簧46偏压到凸轮16的凸轮表面上。这样，当驱动轴10旋转时，凸轮16的凸轮表面通过滚子式驱动装置44驱动活塞30，以使活塞30在活塞腔28内往复移动。
每一个进口阀32和出口阀34都优选为单向阀。在图1至3中示出的实施例中，尤其在图3中，它们都是包括作为控制元件的阀球的球式单向阀。通常地，阀球被弹簧偏压，以阻塞阀内的流动通道直到达到一定的压力；而且，其它类型的单向阀也可以被使用。进口阀32被设置在活塞腔28和出口阀34之间并与它们相通。出口阀34被固定在主体22内，优选通过螺钉。进口阀32通过出口阀34被夹紧在出口阀34和主体22的内侧部分之间。
出口阀34具有出口连接件36，以连接通向燃料轨的高压供给管线。
在图3中示出的实施例中，进口阀32包括两个阀体，也就是保持弹簧式阀球偏压装置和阀球40的第一阀体和被形成有内部通道39和阀座的第二阀体，阀球40被进口阀的弹簧式阀球偏压装置推压靠在阀座上。出口阀34包括一个阀体，其保持弹簧式阀球偏压装置和阀球42。第一进口阀体的外端被示出形成有阀座，出口阀的阀球42被出口阀的弹簧式阀球偏压装置推压靠在阀座上。
当活塞30(图1)向着驱动轴移动以在活塞腔28内制造负压时，燃料通过被形成为穿过主体22的外侧部分的进口38(图3)和进口阀32的内部通道39被抽吸到进口阀32内，且燃料不能抵抗着进口阀的弹簧式球体的偏压力而向上推动阀球40，因此，燃料只流进活塞腔28内。在此周期内，出口阀34被其阀球42关闭，因此燃料轨内的高压燃料不能通过出口阀34回流。
另一方面，当活塞30远离驱动轴移动以在活塞腔28内制造正压时，活塞腔内的燃料被加压并被迫使通过通道41从活塞腔内向外流动，流经进口阀32，抵抗着出口阀的弹簧式球体的偏压力向上推动阀球42，然后通过出口连接件36向燃料轨流动。在此周期内，进口被阀球40关闭，因此活塞腔内的燃料不能通过进口38回流。
如图4和5中所示出的，从燃料箱(图中未示出)中进给燃料并预压燃料的输送泵1具有用于抽吸燃料进入输送泵的进口62，用于在输送泵内移动和预压燃料的叶片64，和用于从输送泵中排出预压燃料的出口66。进口62通过进口连接件72和供应管线(图中未示出)连接到燃料箱。出口66通过形成于图1中示出的铸壳5上的内管68连接到用于进口阀32的进口38。这样，燃料被从燃料箱内抽吸并被输送泵1(图4，图5)预压，然后预压的燃料被供给到高压泵送单元2(图1)以进一步被加压和供给到处于高压(最高可达2000巴)的共轨。
输送泵1的进口连接件72将通过上面所提到的供应管线被连接到燃料箱内。当高压泵组件没有被组装到燃料喷射系统内时，进口连接件72不被连接到供应管线上。这样，进口连接件72应该被密封以不让外来物质进入输送泵1。为了此目的，可拆除的密封罩70被连接到进口连接件72上。结果，当高压泵组件被运输和搬送时，输送泵1被可拆除的密封罩70保护。当高压泵组件被组装到燃料喷射系统内时，可移除的密封罩70被拆除而进口连接件72被连接到供应管线上。
同时，当高压泵组件没有被组装到燃料喷射系统内时，驱动轴10的从动端15被用可拆除的轴端密封罩90保护以保护暴露的从动端15。可拆除的轴端密封罩90通过螺钉92被临时连接到从动端15上。
流量调节器3可以是传统类型的，其控制燃料轨内的高压和流量抽吸过程。
溢流阀4(图1)也可以是传统的过压保护阀。在高压泵组件内的燃料压力超过上限的情况下，溢流阀4动作从高压泵组件内排出一部分燃料。被从溢流阀4排出的燃料流回到燃料箱内。
根据本发明，输送泵、高压泵送单元和流量调节器通过单一的铸壳集成在一起以形成用于共轨系统的高压泵组件。同时，输送泵和高压泵送单元被相同的驱动装置驱动。这样，集成的高压泵组件很紧凑且很简单，因此也很经济有效。
虽然本发明关于特殊的实施例被示意和介绍了，但本发明并不意于限制到所示出的细节中。相反地，在权利要求及其等同替换的范围内的不偏离本发明的细节的各式修改可以被制造。

Claims (11)

1.一种用于共轨系统的高压泵组件，包括：
铸壳；
输送泵，其安装在铸壳上，用于从燃料箱中抽吸燃料并预压燃料；
高压泵送单元，其安装在铸壳内，用于从输送泵接收预压燃料、进一步加压燃料并将其供给到共轨系统的燃料轨；
公共驱动装置，其用于驱动输送泵和高压泵送单元以使它们操作；和
流量调节器，其用于控制燃料轨内的燃料压力和燃料抽吸过程。
2.根据权利要求1所述的高压泵组件，还包括溢流阀，其在高压泵组件内的燃料压力超过上限时从高压泵送单元排出一部分燃料。
3.根据权利要求1所述的高压泵组件，其中，所述高压泵送单元包括活塞式高压泵；所述驱动装置是凸轮轴，其形成有驱动泵活塞以使其操作的凸轮。
4.根据权利要求1所述的高压泵组件，其中，所述高压泵送单元包括至少两个活塞式管道高压泵；驱动装置是凸轮轴，其形成有驱动泵活塞以使其操作的凸轮，每个凸轮对应于其中一个活塞。
5.根据权利要求3或4所述的高压泵组件，其中，所述高压泵包括：主体，其被固定在铸壳内并限定出活塞在其内往复移动的活塞腔；进口阀，其允许预压燃料被抽吸到活塞腔内；和出口阀，其允许已经被抽吸到活塞内并已经被活塞进一步加压的燃料被排放到燃料轨内，每个进口阀和出口阀分别为单向阀。
6.根据权利要求5所述的高压泵组件，其中，所述单向阀是球式单向阀。
7.根据权利要求3或4所述的高压泵组件，其中，所述凸轮包括两个以上的凸轮凸角，它们围绕凸轮轴的轴线以相等的角度彼此分隔开。
8.根据权利要求4所述的高压泵组件，其中，所述凸轮围绕驱动轴的轴线在圆周方向上彼此规则地偏置。
9.根据权利要求3或4所述的高压泵组件，其中，所述凸轮轴被由共轨系统供给燃料的发动机的输出驱动。
10.根据权利要求3或4所述的高压泵组件，其中，所述输送泵是叶片泵，其包括被凸轮轴驱动旋转的叶片。
11.根据权利要求9所述的高压泵组件，其中，所述输送泵具有进口连接件以连接燃料箱；且当高压泵组件没有被组装时，进口连接件被可拆除的密封罩密封。
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