高压燃油泵
技术领域
本发明涉及高压车辆泵,尤其是用于内燃机(例如柴油发动机)共轨系统的高压泵,其中,高压泵的高压组件具有改进的凸轮从动装置。
背景技术
在用于车辆或其它设备的燃油喷射系统中,为了将高压燃油供应到发动机,高压泵被采用。高压泵通常包括一或多个高压组件,用于将燃油加压到高压后供应到发动机。
图1中示意性地示出了一种现有的高压泵,其主要包括:壳体5,其在内部限定出公共驱动轴容腔以及垂直于公共驱动轴容腔延伸的凸轮从动装置容腔和柱塞套安装腔,环形台肩25将凸轮从动装置容腔和柱塞套安装腔分开但保持二者连通;柱塞式高压组件2,其主体被安装在壳体5中;驱动轴3,其安装在壳体5的驱动轴容腔中,并且具有凸轮50,用于驱动高压组件2。
高压组件2主要包括:柱塞套20,其固定在壳体5的柱塞套安装腔中,柱塞套20的轴向位置由台肩25限定;柱塞22,其在柱塞套中前后移动;单向阀装置24,其安装在柱塞套中,从而在柱塞22与单向阀装置24之间在柱塞套中限定出加压腔;凸轮从动装置4,其安装在壳体5的凸轮从动装置容腔中,并被凸轮50驱动而带动柱塞前后移动;出油接头23,其安装在单向阀装置24外侧,用于将高压燃油通过单向阀装置24从高压组件输出。
单向阀装置24一方面允许从油箱供应到高压组件中的燃油流入加压腔中,但不允许加压腔中的燃油向油箱方向回流;另一方面,允许加压腔中的燃油沿着图1中的箭头F的方向排出并且供应到发动机或共轨系统中,但不允许排出的燃油回流到加压腔中。
参看图2-4,凸轮从动装置4主要包括在凸轮从动装置容腔中前后滑动的挺柱体6和安装在挺柱体中的滚子8。滚子8可旋转地安装在转轴7上,滚子8和转轴7之间设有滑动轴承15。
柱塞22通过保持板14和安置在凸轮从动装置容腔的前部内的弹簧12而被推抵于凸轮从动装置4上。弹簧12还将凸轮从动装置4的滚子8偏压到凸轮50的凸轮面上。
当驱动轴3旋转时,凸轮50的凸轮面上的凸轮凸角将凸轮从动装置4推升并且通过凸轮从动装置4驱动柱塞22在柱塞套中前进。当凸轮凸角转过凸轮从动装置4后,弹簧12推动凸轮从动装置4向凸轮面的凹陷部位中下落,从而柱塞22在柱塞套中后退。
为了保持凸轮从动装置4在凸轮从动装置容腔中的正确定位,在凸轮从动装置4上装有从挺柱体6的外周突伸的导向件10,在凸轮从动装置容腔中形成有平行于柱塞轴向延伸的相应导槽16。导向件10插入导槽16中,并且沿着平行于柱塞轴向的方向在导槽中滑动,藉此引导凸轮从动装置4的运动并保持器正确定位。
由于壳体5中设有将凸轮从动装置容腔和柱塞套安装腔二者分开的环形台肩25,并且由于从挺柱体6的外周突伸的导向件10,因此无法将从凸轮从动装置4以及弹簧12和保持板14经过柱塞套安装腔安装到凸轮从动装置容腔中。为此,在壳体5的下部开设有安装孔17。在组装时,先将柱塞套20安装在柱塞套安装腔中,再通过安装孔17将柱塞22带着弹簧12和保持板14装入凸轮从动装置容腔中,使柱塞22插入柱塞套20中。然后,通过安装孔17将凸轮从动装置4安装在凸轮从动装置容腔中,使得导向件10插入导槽16中。然后,再将驱动轴3安装在驱动轴容腔中。最后用密封件18密封住安装孔17。
在上述高压燃油泵中,在壳体5的底部开设具有足够尺寸的安装孔17需要耗费大量时间。此外,上述组装操作也麻烦、耗时。而且,尽管安装孔17被密封件18密封,但由于安装孔17位于壳体5的下部,因此凸轮从动装置容腔中的润滑油容易通过安装孔17泄露。此外,在需要拆下活塞杆、弹簧、保持板和凸轮从动装置时,需要先将密封件18拆下,放泄掉从动装置容腔中的润滑油、再将驱动轴3拆下。因此活塞杆、弹簧、保持板和凸轮从动装置的检修、更换非常麻烦。
因此,需要对现有的高压燃油泵进行改进,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压燃油泵,尤其是用于内燃机(例如柴油发动机)共轨系统的高压泵,其能够良好地解决现有技术中与凸轮从动装置的挺柱体的安装相关的上述问题。
为了实现这一目的,根据本发明的一个方面,一种高压燃油泵包括:
壳体,其在内部具有圆柱形高压组件容腔;
对燃油(例如柴油)进行加压的高压组件;和
利用凸轮驱动高压组件以使其操作的驱动轴,其部分地安装在所述壳体中;
其中,所述高压组件包括:柱塞套,其插装于所述高压组件容腔;在所述柱塞中前后往复移动的柱塞;被驱动轴上的凸轮驱动而带动柱塞前后往复移动的凸轮从动装置;
所述凸轮从动装置包括:在高压组件容腔中滑动的挺柱体;安装在挺柱体中的滚子,所述滚子与驱动轴凸轮的凸轮面接合;
其中,所述挺柱体的外周设有沿平行于柱塞轴向的方向延伸的导向凹部,壳体在与导向凹部对应的位置上设有突出的导向凸部,所述导向凸部插入导向凹部中并允许导向凹部相对于导向凸部沿平行于柱塞轴向的方向滑动。
根据本发明,在将高压组件容腔向壳体组装时,整个高压组件从高压组件容腔的外部开口安装到所述高压组件容腔中。
根据本发明的一个优选实施方式,所述导向凸部为安装在壳体中的导向件,所述导向件的内端插入导向凹部中。
根据本发明的一个优选实施方式,所述导向件至少在其内端包括销部,并且所述导向件穿过形成在壳体中的导向件插孔。
根据本发明的一个优选实施方式,所述导向件通过紧配合或螺纹啮合紧固在所述导向件插孔中。
根据本发明的一个优选实施方式,所述导向凹部为导槽。
根据本发明的一个优选实施方式,所述壳体具有密闭的底部。
根据本发明的一个优选实施方式,所述高压泵还包括从油箱中抽吸燃油并将燃油供应到所述高压组件的供油泵,所述供油泵安装在所述壳体上。
根据本发明的一个优选实施方式,所述挺柱体具有与高压组件容腔的内周表面滑动配合的圆柱形外周表面。
根据本发明的一个优选实施方式,所述柱塞套具有插装于高压组件容腔中的安装部和推抵于高压组件容腔周围的外壳外表面部分上的台肩。
根据本发明的一个优选实施方式,所述高压组件容腔具有恒定的内径。
根据本发明的一个优选实施方式,所述高压组件还包括将所述凸轮从动装置的滚子推抵于驱动轴凸轮的凸轮面上的弹簧。
根据本发明的一个优选实施方式,所述柱塞具有直径加大后端,所述直径加大后端将一保持板限定在柱塞上,所述弹簧推抵于所述保持板以将所述柱塞的后端推抵于所述挺柱体上。
根据本发明的一个优选实施方式,所述导向件是紧配合在导向件插孔内的导销。
根据本发明的一个优选实施方式,所述柱塞套中设有使得沿着柱塞与柱塞套之间的间隙泄漏的燃油全部返回到油箱的泄漏油排放通道。
本发明的高压燃油泵优选为用于柴油发动机的高压泵。对于配备有共轨系统的柴油发动机,所述高压组件连接着所述共轨系统。
根据本发明,壳体底部不必开设安装孔,因此可以避免安装孔导致的壳体底部润滑油泄露。
此外,在壳体中加工小尺寸导向件插孔所需的时间远远少于现有技术中在壳体底部开设大尺寸安装孔的情况,并且在凸轮从动装置容腔上方位于壳体侧面的导向件插孔不会导致凸轮从动装置容腔中的润滑油泄露。
此外,整个高压组件可以直接装入高压组件容腔中和从其中拆下,而与驱动轴无关,因此高压组件的安装和拆卸简便且耗时较少。
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是一种现有技术的高压燃油泵的侧向剖视图;
图2是图1所示高压燃油泵的高压组件的凸轮从动装置与壳体之间配合关系的示意性局部剖视图。
图3是图2所示的凸轮从动装置的正视图;
图4是图2所示的凸轮从动装置沿着箭头B方向所作的侧视图
图5是根据本发明的一个实施方式的高压燃油泵的正向剖视图。
图6是沿着图5中的A-A方向所作的高压燃油泵的剖视图。
图7、8分别是类似于图5、6的视图,但高压组件等被拆除,以显示高压组件容腔。
图9是根据本发明的一个实施方式的高压燃油泵的高压组件的凸轮从动装置与壳体之间配合关系的示意性局部剖视图。
图10是图9所示的凸轮从动装置沿着箭头C方向所作的侧视图。
具体实施方式
图5、6示出了本发明的高压燃油泵的实施例的总体配置。所述高压燃油泵可以用于向车辆或其它设备的内燃机供应高压燃油。
目前,在车辆领域,共轨技术被越来越多地采用。共轨式燃油喷射系统中燃油压力的产生和燃油的喷射是彼此脱开的。燃油以一定的高压被高压泵供应并储存在共轨中,共轨以分支的形式依次连接到电子控制单元控制的喷射器上,每个喷射器包含精密加工的喷嘴和由电磁螺线管驱动的柱塞。电子控制单元控制各电磁阀向相应的发动机气缸中喷射燃油。因此,本发明的高压燃油泵可以构成内燃机(例如柴油发动机)共轨系统中的一个部件,以将高压燃油到供给共轨内,而共轨则通过喷射器将燃油喷射到发动机内。
从图5、6中可以看到,本发明的高压泵其主要包括:壳体5,其在内部限定出沿横向延伸的公共驱动轴容腔以及沿纵向垂直于公共驱动轴容腔延伸的圆柱形高压组件容腔;由壳体5承载的供油泵1;柱塞式高压组件2(2’),其部分地安装在壳体5中;驱动轴3,其安装在壳体5的驱动轴容腔中,并且具有凸轮50,用于驱动高压组件2,驱动轴3还用于驱动供油泵1。
壳体5优选为铸壳。其可以一体地制成为单件,也可以是由多个部件组装在一起而形成的。
供油泵1安装在壳体5上,用于从油箱(未示出)吸入燃油(例如柴油),并将其供应到形成在壳体中的总供油通道35(图6),燃油从总供油通道35进入与高压组件对应的支线供给油道31(图6),然后经过分别与支线供给油道31相连的高压组件供油孔30(图6)而被供应到高压组件2和2’中。来自供油泵1的燃油可以通过形成在壳体5内部的管道(未示出)供应到总供油通道35,也可以通过连接在壳体5外部的管件(未示出)经高压组件燃油进口40(见图5)供应到总供油通道35。
供油泵1被安装到壳体5上并与驱动轴3的末端耦合,以便由驱动轴3驱动。供油泵1可以具有传统的结构,例如,可以是传统的叶片泵、齿轮泵等。
高压组件用于将来自供油泵1的燃油加压并供应到发动机或共轨。高压组件的数量为至少一个,但为了降低供油压力的波动,优选为两个或更多个。图中显示了两个高压组件2和2’。
驱动轴3延伸穿过壳体5,并在两端处分别通过轴承装置支撑在壳体5上。
驱动轴3同时驱动供油泵1和高压组件2、2’。为此,驱动轴3的末端用于旋转驱动供油泵1,而驱动轴3的中部设有凸轮50,用于驱动柱塞式高压组件2、2’。各高压组件沿着所述驱动轴的方向排列。
驱动轴3的前端54为驱动端,其延伸到壳体5之外,并被发动机的输出驱动而旋转,优选通过传动机构而被驱动。
根据图中所示的实施方式,每个高压组件2、2’为柱塞式高压组件,并且并排地安装在壳体5上。这两个高压组件具有相同的结构,因此下面只针对高压组件2的结构进行详细描述。当然,高压组件2和2’可以具有不同的结构。
高压组件2主要包括:柱塞套20,其下部固定在壳体5的高压组件容腔中,并且在内部具有彼此连通的阀安装室和柱塞室,柱塞套20的轴向位置由台肩29(图6)限定;柱塞22,其在所述柱塞室中前后移动;单向阀装置24,其安装在所述阀安装室中,从而在柱塞22的前端与单向阀装置24之间在柱塞室中限定出加压腔;凸轮从动装置4,其安装在壳体5的高压组件容腔中,并被凸轮50驱动而带动柱塞前后移动;出油接头23,其安装在单向阀装置24外侧,用于将高压燃油通过单向阀装置24从高压组件输出。
高压组件2主要包括:柱塞套20,其固定在壳体5的圆柱形高压组件容腔55(见图7、8)中,并且在内部具有彼此连通的阀安装室和柱塞室;柱塞22,其在所述柱塞室中前后移动;单向阀装置24,其安装在所述阀安装室中,从而在柱塞22的前端与单向阀装置24之间在柱塞室中限定出加压腔26;凸轮从动装置4,其被驱动轴3上的凸轮50驱动而带动柱塞22前后移动。
柱塞套20具有位于其大致中部的圆柱形安装部27,该安装部的外径与高压组件容腔55的内径大致相等。在将柱塞套20的下部和中部插入高压组件容腔55中后,安装部27与高压组件容腔55配合而限定柱塞套20相对于壳体5的径向位置。安装部27的外周表面与高压组件容腔55的内周表面之间装有密封环。
柱塞套20还具有从安装部27上方向外径向突伸的台肩29,所述凸肩用于与高压组件容腔55外侧开口周围的壳体上表面部分57(图7)抵接,以限定柱塞套相对于壳体的轴向位置。
柱塞套20中形成有供油孔30,其两端分别与单向阀装置24以及壳体中的支线供给油道31连通。
单向阀装置24是由两个单向阀组成的组件,其中一个单向阀允许供油孔30中的燃油流入加压腔26中,但不允许加压腔26中的燃油回流到供油孔30中;另一个单向阀允许加压腔26中的燃油排出并且供应到发动机或共轨中,但不允许排出的燃油回流到加压腔26中。这种功能的单向阀装置是本领域中公知的,并且其各式各样的结构容易被设计出来,因此这里不再详细描述。
凸轮从动装置4是滚子式凸轮从动装置,其主要包括在高压组件容腔中沿着柱塞22的轴线方向前后滑动的挺柱体6和安装在挺柱体中的滚子8。滚子8可旋转地安装在转轴7上,转轴7固定在挺柱体6中。为了便于滚子8转动和减少磨损,滚子8和转轴7之间设有滑动轴承15。
挺柱体6可以具有与高压组件容腔55的内周表面滑动配合的圆柱形外周表面。
柱塞22具有直径加大后端,藉此将保持板14保持在柱塞后端。在高压组件容腔的前部内围绕柱塞套下部安装的弹簧12将保持板14推压在凸轮从动装置4上,从而使得柱塞22的后端总是推抵于凸轮从动装置4上,由此保持柱塞22与凸轮从动装置4总是彼此紧密接合。弹簧12还将凸轮从动装置4偏压到凸轮50的凸轮面上,从而总是保持凸轮从动装置4的滚子8与凸轮50的凸轮面滚动接合。
当驱动轴3旋转时,凸轮50的凸轮面上的凸轮凸角52将凸轮从动装置4推升并且通过凸轮从动装置4驱动柱塞22在柱塞室中前进。当凸轮凸角52转过凸轮从动装置4后,弹簧12推动凸轮从动装置4向凸轮面的凹陷部位中下落,从而柱塞22在柱塞室中后退,这样,凸轮驱动柱塞22在柱塞室内前后往复移动。
所述高压组件是被驱动轴3上的凸轮50驱动的柱塞泵。高压组件的数量等于凸轮50的数量。在图5中示出的实施例中,两个高压组件2、2’被提供,且分别被驱动轴3的两个凸轮50驱动。这两个凸轮50被形成于驱动轴3上与高压组件2、2’对应的轴向位置上,并围绕驱动轴3的轴线在圆周方向上相互之间以一角度规则地偏置。每个凸轮50的凸轮面具有至少一个(图6中所示的实施方式为彼此规则分布的三个)凸轮凸角52。在图中所示的情况中,当驱动轴3旋转一周时,每个凸轮50通过其凸轮凸角52驱动高压组件运转三次,且当一个高压组件运转抽吸燃油时,另一个高压组件运转排出燃油,这将在下面进行详细介绍。在图5所示的状态下,高压组件2中的活塞22位于其行程的上止点,即加压腔的体积位于最小值;高压组件2’中的活塞22位于其行程的下止点,即加压腔的体积位于最大值。这种高压组件彼此错置的工作周期有利于抑制发动机或共轨中的燃油供应压力波动。
凸轮50可以一体地形成为驱动轴3的一部分,或者,可以单独制造并安装到驱动轴3上。
在高压泵工作时,来自供油泵1的低压燃油被供应到总供油通道35中,再从总供油通道35进入支线供给油道31中,然后从支线供给油道31被供应到供油孔30中。在柱塞22后退(沿着远离单向阀装置24的方向、即导致加压腔26体积增大的方向移动)时,供油孔30中的燃油被吸入加压腔26中。在柱塞22前进(朝向单向阀装置24、即导致加压腔26体积减小的方向移动)时,加压腔26中的燃油被柱塞22加压并且通过单向阀装置24向高压泵外排出。
在柱塞22前进而对加压腔26中的燃油加压时,由于加压腔26中的压力很高,因此会有小量的燃油在柱塞22的外表面与柱塞室内壁之间的间隙中沿着向后的方向泄漏。为了收集这部分泄漏的燃油,在柱塞套20中在柱塞室的大致中部围绕着柱塞22形成有环形的集油槽32和从集油槽32通向柱塞套20外周的泄漏油排放通道34。
泄漏油排放通道34与形成在壳体5中的对应的泄漏油支线返回油道60连通,而各支线返回油道60连通至公共的总返回油道65(参看图6),该总返回油道65则通向油箱。这样,沿着柱塞22的外表面泄漏的高温燃油被聚集在集油槽32中,并且全部会经过泄漏油排放通道、支线返回油道60、总返回油道65返回到油箱中,而不会影响供应加压腔的燃油的温度。
此外,为了避免泄漏的高温燃油的温度传递到供给的燃油,各供油孔、支线供给油道、总供给油道排布在这些高压组件的一侧,而各泄漏油排放通道、支线返回油道和总返回油道排布在这些高压组件的另一侧。这样,高温泄漏燃油通过单独设置的支线返回油道和总返回油道全部返回到油箱中,因此不会导致进入加压腔中的燃油温度升高,也就不会导致燃油的粘度降低和燃油泄漏量增大。
为了在高压组件容腔55中引导凸轮从动装置4并且保持凸轮从动装置4在高压组件容腔中的正确定位,在凸轮从动装置4的挺柱体6的外周形成了平行于柱塞轴向延伸的导向凹部,并且,在与导向凹部对应的位置上,壳体5设有导向凸部,其可以一体地形成在壳体5中,也可以是安装到壳体的单独部件。该导向凸部插入导向凹部中并允许导向凹部相对于导向凸部沿平行于柱塞轴向的方向滑动。
每个高压组件可以配备至少一对彼此配合的导向凹部和导向凸部。
在优选实施方式中,导向凹部为导槽82的形式,导向凸部为导向件80的形式,参看图9、10。在与导槽82对应的位置上,穿通壳体5形成了导向件插孔85(图8),导向件80插入并固定在导向件插孔85中。导向件80的内端插入导槽82中,以允许导槽82相对于导向件80前后滑动,因而利用导向件80引导挺柱体6在高压组件容腔55中沿着平行于柱塞轴向的方向滑动,并且保持挺柱体6在高压组件容腔55中的正确定位。导向件插孔85的位置这样设置,即在挺柱体6在高压组件容腔55中前后滑动过程中,导向件80的内端总是位于导槽82中。
导槽82在垂直于柱塞轴向的平面内可以具有各种可行的横截面形状,导向件80的内端具有与导槽82配合的相应横截面形状。
导向件80可以是简单的导销,其通过紧配合固定在导向件插孔85内。或者,导向件80的一部分(内侧部分)可以是销部。
或者,导向件80可以通过螺纹固定在导向件插孔85内。
导向件80与导向件插孔85之间可以设有密封件。
根据本发明,在高压燃油泵的壳体5中设有与每个高压组件2对应的单一高压组件容腔55,并且凸轮从动装置4的挺柱体6上设有凹入的导槽82,因此,凸轮从动装置4能够从高压组件容腔55的外侧开口直接插入高压组件容腔中。
高压组件容腔55优选具有恒定的内径,以便于加工。
在高压泵组装时,可以先将驱动轴3装入壳体5的驱动轴容腔中。然后,将凸轮从动装置4从高压组件容腔55的外侧开口插入高压组件容腔中,使得挺柱体6的导槽82对准导向件插孔85。然后,将向件80插入并固定在导向件插孔85中,而导向件80的内端插入导槽82中。然后,可通过高压组件容腔55的外侧开口将柱塞22(带着弹簧12和保持板14)以及柱塞套20(带着单向阀装置24)插入高压组件容腔中。柱塞套20通过其安装部27和台肩29确定了相对于壳体5的位置,然后用螺钉将柱塞套20固定在壳体5上。这样,就完成了高压组件在壳体上的组装。可以看出,从壳体的一侧安装整个高压组件,同现有技术中从壳体的两侧安装高压组件相比,操作简单且耗时较少。
此外,当需要拆下高压组件以便对其各个部件进行检修或维护时,可以从高压组件容腔55直接将各个部件拆下,而不需要像现有技术那样先拆下驱动轴,因此高压组件的安拆卸简便且耗时较少。
根据本发明,壳体5的底部可以是密闭的,而不需要在壳体5的底部开设安装孔,而是在凸轮从动装置容腔上方在壳体侧面开设导向件插孔,因此壳体5的底部是整体封闭的,不会发生凸轮从动装置容腔中的润滑油泄露的状况。
此外,导向件插孔85的直径远远小于现有技术中壳体底部安装孔的直径。因此,在壳体中加工导向件插孔所需的时间远远少于现有技术中在壳体底部开设安装孔的所需的时间。
综上所述,根据本发明的高压泵在总体性能上明显由于前面描述的现有技术。
虽然基于特定的实施例显示和描述了本发明,但本发明并不限制于所示出的细节。相反地,在权利要求及其等同替换的范围内,本发明的各种细节可以被制造。