CN102287304A - 用于直接喷射系统的燃料泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于直接喷射系统的燃料泵(4)，该直接喷射系统具有公共轨道(3)；燃料泵(4)包括：在主体(12)中限定出的至少一个泵室(14)；可滑动地安装在泵室(14)内的活塞(15)；连接到泵室(14)并由导入阀(18)调节的导入通道(17)；连接到泵室(14)并由导出阀(20)调节的导出通道(19)；及在导出通道(19)处由环形焊缝(26)焊接到主体(12)的壁部的高压接头(25)，该高压接头具有允许连接到供给管(5)的功能，该供给管输入加压燃料到公共轨道(3)，且该高压接头在内部具有贯穿通道(27)，通过该贯穿通道，来自导出通道(19)的燃料朝向供给管(5)流动。

Description

用于直接喷射系统的燃料泵
技术领域
本发明涉及用于直接喷射系统的燃料泵。
背景技术
直接喷射系统包括多个喷射器；输入加压燃料到喷射器的公共轨道(commn rail)；通过高压燃料供给管输入燃料到公共轨道并具有流量调节装置的高压泵；及驱动流量调节装置以保持公共轨道内的燃料压力等于所需值的控制单元，该所需值通常随着时间推移根据发动机的操作条件可变。
高压泵(例如在专利申请IT2009BO00197中描述的类型)包括至少一个泵室，活塞在该泵室内往复运动；由导入阀(suction valve)调节以输入低压燃料到泵室中的导入管(suction duct)；及导出管(delivery duct)，其由导出阀(delivery valve)调节以通过供给管(supply duct)将来自泵室的高压燃料输入到公共轨道中。
在专利申请IT2009BO00197中描述的高压泵包括高压接头，该高压接头从泵室的侧壁悬挂地伸出并具有高压供给管的一端可旋入的螺纹，该高压供给管将高压泵的输出连接到公共轨道。为了控制生产成本，单独地制造该高压接头，然后通过环形焊缝在导出管处将其焊接到泵室的侧壁。然而，已注意到，将高压接头连接到泵室侧壁的环形焊缝会经受相当大的机械应力，这随着时间推移会造成疲劳失效。在使用中，高压接头内在导出阀下游的燃料压力不可避免地以通常为3至250Hz的频率产生脉动，从而使高压接头所经受的机械应力产生类似的脉动。此外，高压接头在使用中还经受由发动机振动产生并且也是脉动型的机械应力。
专利申请DE10322595A1描述了一种用于直接喷射系统的燃料泵，其包括：在主体中限定出的泵室；可滑动地安装在泵室内以圆柱形地改变泵室容积的活塞；连接到泵室并由导入阀调节的导入通道；连接到泵室并由导出阀调节的导出通道；及高压接头，其通过环形焊缝在导出通道处焊接到主体的壁部，并具有允许连接到将输入加压燃料到公共轨道的供给管的功能，并且在内部具有用于来自导出通道的燃料朝向供给管流动的贯穿通道。
发明内容
本发明的目标包括提供一种用于直接喷射系统的燃料泵，该燃料泵没有上述缺陷，同时可以容易地且具成本效益地制造。
根据本发明，提供一种用于直接喷射系统的燃料泵，该直接喷射系统具有公共轨道；该燃料泵包括：
在主体中限定出的至少一个泵室；
可滑动地安装在泵室内并圆柱形地改变泵室的容积的活塞；
连接到泵室并由导入阀调节的导入通道(suction channel)；
连接到泵室并由导出阀调节的导出通道；
高压接头，其对应于(in correspondence of)导出通道由环形焊缝(ringweld)焊接到主体的壁部，并具有允许连接到输入加压燃料到公共轨道的供给管的功能，并且在内部具有贯穿通道，来自导出通道的燃料通过该贯穿通道朝向供给管流动；
该燃料泵的特征在于，该贯穿通道包括第一环形槽，该第一环形槽在该贯穿通道的侧壁形成，位于该环形焊缝附近，并从该贯穿通道的侧壁延伸到该环形焊缝。
附图说明
下面参考示出本发明的一些非限定性的实施方案的附图，对本发明进行说明，在附图中：
图1是为清楚起见去除了部分部件的公共轨道型的直接燃料喷射系统的示意图；
图2是为清楚起见去除了部分部件的图1所示直接喷射系统的高压燃料泵的示意剖视图；
图3是从图2所示高压燃料泵的泵室的侧壁悬挂地伸出的高压接头的放大视图；
图4是图3所示高压接头的细节的放大视图；
图5是图4所示高压接头的细节在结构上的变体的示意图。
具体实施方式
在图1中，标号1整体表示内燃热力发动机的公共轨道型的直接燃料喷射系统。
直接喷射系统1包括多个喷射器2、输入加压燃料到喷射器2的公共轨道3、通过供给管5输入燃料到公共轨道3并具有流量调节装置的高压泵4、控制单元7，及低压泵8，该控制单元7保持公共轨道3中的燃料压力等于所需值，该所需值通常随着时间推移根据发动机的操作条件可变，该低压泵8将来自燃料箱9的燃料通过供给管10输入到高压泵4。
控制单元7耦合到控制高压泵4的流量的调节装置6，以便将在公共轨道3中获得期望的燃料压力所需的量的燃料即时地(instant by instant)输入到公共轨道3自身中；特别是，控制单元7使用公共轨道3内的燃料压力通过反馈控制来调节高压泵4的流量，公共轨道3内的燃料压力值作为反馈变量由压力传感器11实时检测。
如图2所示，高压泵4包括主体12，该主体具有纵向轴线13并在其中限定出圆柱形泵室14。活塞15可滑动地安装在泵室14中，该活塞通过沿纵向轴线13的往复运动来确定泵室14的容积的圆柱形变化。活塞15的下部在一侧耦合到弹簧16，该弹簧倾向于朝向泵室14的最大容积位置推压活塞15并在另一侧耦合到凸轮(未示出)，该凸轮由发动机的驱动轴旋转输入以向上圆柱形地移动活塞15，从而压缩弹簧16。
导入管17通过供给管10连接到低压泵8，该导入管开17始于泵室14的侧壁并由位于泵室14处的导入阀18调节。导入阀18通常是压力控制式的，且在没有外部干预的情况下，导入阀18在泵室14中的燃料压力高于导入管17中的燃料压力时关闭，并在泵室14中的燃料压力低于导入管17中的燃料压力时开启。
导出管19通过供给管5连接到公共轨道3并由单向导出阀20调节，该单向导出阀20位于泵室14处并仅允许燃料流出泵室14，该导出管19在与导入管17相对的一侧开始于泵室14的侧壁。导出阀20是压力控制式的，并且在泵室14中的燃料压力高于导出管19中的燃料压力时开启，在泵室14中的燃料压力低于导出管19中的燃料压力时关闭。
调节装置6耦合到导入阀18以允许控制单元7在活塞15进行泵送动作期间保持导入阀18开启，从而允许燃料流通过导入管17从泵室14流出。调节装置6包括控制杆21，该控制杆21耦合到导入阀18并可以在允许导入阀18关闭的被动位置和不允许导入阀18关闭的主动位置之间移动。调节装置6还括电磁致动器22，其耦合到控制杆21以在主动位置和被动位置之间移动控制杆21。
排出管23使泵室14与导出管19连通并由单向最大压力阀24调节，该单向最大压力阀24仅允许燃料流入泵室14，该排出管23开始于泵室14的上壁。最大压力阀24的功能是在公共轨道3中的燃料压力超过在设计步骤中预先确定的最大值(通常在控制单元7执行的控制出错的情况下)时，允许释放燃料；换言之，在最大压力阀24的终端处的压力降高于在设计步骤期间确定的阈值时，自动地校准最大压力阀24，从而避免公共轨道3中的燃料压力超过在设计步骤期间确定的最大值。
高压接头25由环形焊缝26在导出通道19处焊接到主体12(其中限定出泵室14)的侧壁。高压接头25是圆柱形对称的、内部中空的管状体，其具有允许在高压泵4和供给管5之间提供稳定、液密的机械连接的功能，供给管5用于输入加压流体到公共通道3中。在高压接头25内限定出贯穿通道27，通过该贯穿通道，来自导出管19的燃料流到供给管5。在高压接头25的外表面上形成螺纹28(图3示出)，供给管5液密地旋到该螺纹上。
如图3和图4所示，高压接头25的贯穿通道27包括环形槽29，该环形槽在贯穿通道27的侧壁处(即，在高压接头25内)形成，位于环形焊缝26附近(即，在与环形焊缝26相距不超过2-4mm处)，并从贯穿通道27的侧壁朝向环形焊缝26延伸。
如图4所示，环形槽29的底部和高压接头25的侧壁外表面之间的距离D1类似于(即，具有近似相同的值)环形焊缝26的内端和高压接头25的侧壁外表面之间的距离D2；特别是，距离D1和距离D2之差的绝对值D3小于距离D1和/或距离D2的35％。以数值衡量，距离D1和距离D2之差的绝对值D3小于0.5mm(且根据优选实施例，小于0.3mm)。
根据附图所示优选实施例，距离D2大于或等于距离D1，即环形槽29在径向上与环形槽26部分地重叠(superimposed)(换言之，环形槽29的轴向突起与环形焊缝26相交)。
根据图5所示优选实施例，可以想到又一环形槽30，其在高压接头25与主体12的侧壁接触的下侧31形成。高压接头25的下壁31上形成的环形槽30的外边缘位于环形焊缝26内端，即位于与高压接头25的侧壁外表面有距离D2处。环形槽30的功能是提高环形焊缝26的质量和可重复性，因为其对环形焊缝26的内端建立了精确的物理限制。换言之，以高精度获得环形焊缝26的精确定位(特别是环形焊缝26的内端的精确定位)是复杂的；为了解决该问题，使用环形槽30，该环形槽通过对环形焊缝26的内端建立精确的物理限制，可以允许精确定位环形焊缝26自身的内端。
已注意到，通过提供环形槽29，出现在环形焊缝26的顶点(即，环形焊缝26内端)处并由贯穿通道27内的燃料压力产生的机械应力与不具有环形槽29的类似构造的高压接头25相比可减少约30-40％。这样的结果是由于下述事实而达到的：通过提供环形槽29的作用，在环形焊缝26的顶点处(最关键的区域，因为疲劳造成的失效开始于该区域)的应力分布显著减少；特别是，在环形槽29处，贯穿通道27中的燃料的压力在高压接头25上产生将高压接头25推向主体12的侧壁的力，这进而“有助于”环形焊缝26保持高压接头25与主体12的侧壁接触。
出现在环形焊缝26的顶点处的机械应力减少得越多，环形槽29和环形焊缝26的重叠越多(即，距离D2与距离D1相差越大，即距离D2和距离D1之差D3越大，环形槽29越深)。环形槽29和环形焊缝26之间的重叠限制(即，环形槽29的深度的限制)由高压接头25的侧壁的机械阻力决定：环形槽29的底部和高压接头25的侧壁的外表面之间的距离D1(即，高压接头25的侧壁的最小厚度)不能过小，以免负面影响高压接头25的侧壁的机械强度(该侧壁必须承受贯穿通道27内的燃料压力)。
上述高压泵4具有很多优点。
首先，与不具有环形槽29的类似构造的高压接头25相比，在上述高压泵4中，环形焊缝26具有明显小得多得机械应力。
此外，可以容易地且具成本效益地实现上述高压泵4，因为贯穿通道27中的环形槽29和高压接头25的下壁31上的环形槽30是通过简单的去除材料的机械操作形成的。

Claims (10)

1.一种用于直接喷射系统的燃料泵(4)，所述直接喷射系统具有公共轨道(3)；所述燃料泵(4)包括：
在主体(12)中限定出的至少一个泵室(14)；
可滑动地安装在泵室(14)内以圆柱形地改变泵室(14)的容积的活塞(15)；
连接到泵室(14)并由导入阀(18)调节的导入通道(17)；
连接到泵室(14)并由导出阀(20)调节的导出通道(19)；及
对应于导出通道(19)由环形焊缝(26)焊接到主体(12)的壁部的高压接头(25)，所述高压接头(25)具有允许连接到供给管(5)的功能，所述供给管(5)输入加压燃料到公共轨道(3)，且所述高压接头(25)在内部具有贯穿通道(27)，通过所述贯穿通道(27)，来自导出通道(19)的燃料朝向供给管(5)流动；
所述燃料泵(4)的特征在于，所述贯穿通道(27)包括第一环形槽(29)，所述第一环形槽(29)在贯穿通道(27)的侧壁处形成，位于环形焊缝(26)附近，并从贯穿通道(27)的侧壁延伸到环形焊缝(26)。
2.根据权利要求1所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第一环形槽(29)的底部和所述高压接头(25)的侧壁外表面之间的第一距离(D1)和所述环形焊缝(26)的内端和所述高压接头(25)的侧壁外表面之间的第二距离(D2)具有实质上相同的值。
3.根据权利要求2所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)之间的绝对差值(D3)小于第一距离(D1)和/或第二距离(D2)的35％。
4.根据权利要求2所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)之间的绝对差值(D3)小于0.5mm。
5.根据权利要求2所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)之间的绝对差值(D3)小于0.3mm。
6.根据权利要求2所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第二距离(D2)大于或等于所述第一距离(D1)。
7.根据权利要求1所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第一环形槽(29)在径向上与所述环形焊缝(26)部分地重叠。
8.根据权利要求1所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述高压接头(25)包括第二环形槽(30)，所述第二环形槽(30)形成在所述高压接头(25)与主体(12)的壁部接触的下壁(31)上。
9.根据权利要求8所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述第二环形槽(30)的外边缘对应于所述环形焊缝(26)内端设置。
10.根据权利要求9所述的燃料泵(4)，其特征在于，所述环形焊缝(26)的内端和所述第二环形槽(30)的外边缘以与所述高压接头(25)的侧壁的外表面相距相同的第二距离(D2)的方式设置。
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