CN102654093B - 泵压头 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于高压燃料泵的泵压头(200；300)。该泵压头包括具有孔(206)的压头壳体(204)；泵送元件(202)，其能够滑动地接纳在所述孔(206)中并且布置成在共同限定泵送循环的交替的前进冲程和返回冲程中沿着泵送轴线(Q)往复线性移动；第一泵送室(240)和第二泵送室(242)，每个泵送室(240，242)由所述泵送元件(202)部分地限定；用于从流体源将流体输送到所述第一泵送室(240)的入口装置(290；314)；用于将流体从所述第二泵送室(242)传送到所述泵压头的出口(244)的出口装置(246，248)；和用于将流体从所述第一泵送室(240)传送到所述第二泵送室(242)的输送装置(260，262)。泵送元件(202)的每个前进冲程引起所述第一泵送室(240)的容积增大和所述第二泵送室(242)的容积减小，因而引起流体从所述入口装置(290；314)流入所述第一泵送室(240)并引起流体流出所述第二泵送室(242)到所述出口装置(246，248)。泵送元件(202)的每个返回冲程引起所述第一泵送室(240)的容积减小和所述第二泵送室(242)的容积增大，因而引起流体从所述第一室(240)通过所述输送装置(260，262)流入所述第二室(242)。以这种方式，流体压力在返回冲程期间能被提升到中间压力并且然后在泵送元件的随后前进冲程期间达到较高的出口压力。

Description

泵压头

技术领域

本发明涉及一种用于流体泵的泵压头。具体地，但非排它地，本发明涉及一种适于在用于内燃发动机的燃料喷射系统的高压燃料泵中使用的泵压头。

背景技术

附图1是用于内燃发动机的常规燃料喷射系统10的示意图。

燃料喷射系统10包括多个燃料喷射器12。每个喷射器12设置成将雾化的高压燃料喷雾传送到发动机的各燃烧腔(未示出)。借助于高压供给管线16，喷射器12接收来自蓄能器容积或轨14的处于高压的燃料。轨14包括高压燃料的贮存器。

燃料从喷射器12的传送受电子控制单元18控制。当需要从喷射器12之一喷射燃料时，电子控制单元18发送致动信号到喷射器12，这引起喷射器12的输送阀(未示出)的致动。

借助燃料泵组件22燃料从贮存罐20泵送到轨14。燃料泵组件22包括：低压输送泵24，其用于将燃料从罐20输送到泵组件22；和高压泵26，其提升燃料的压力到喷射压力，典型地约2000巴(bar)。借助低压燃料管线28燃料从罐20输送到泵组件22，并且借助高压燃料管线30从泵组件22输送到轨。

入口计量阀32，在发动机控制单元18控制下，设置在泵组件22的输送泵24和高压泵26之间。入口计量阀32确定多少燃料到达高压泵26，用于后续增压和输送到轨14。轨14中的燃料压力通过电子控制单元18被调节到目标值。限压阀36和回流管线38防止轨压力超过预定的可接受的水平。

高压泵26包括在图2中示意性地表示的泵压头50，其设置成接纳往复式泵送柱塞或泵送元件52。泵26还包括在图3所示的驱动组件100，以便驱动泵送元件52沿着泵送轴线Q往复移动。

泵压头50包括壳体56，其包括盲孔58。泵送元件52可滑动地容纳在孔58中。在孔58的盲端处的泵送室60部分地由泵送元件52并且部分地由孔58限定。当泵送元件52被驱动组件沿着泵送轴线Q往复直线运动驱动时，泵送室60的容积，并因此泵送室60中的压力，相应地增大和减小。

泵压头50还包括弹簧偏置的入口阀62和弹簧偏置的出口阀64。当泵送元件52向下移动时(称作泵送元件52的填充冲程或返回冲程)，泵送室60的容积增大，出口阀64关闭，并且当通过其的压差达到第一预定水平时，入口阀62打开。然后燃料被允许从燃料供给端口63经过入口阀62进入泵送室60。从入口计量阀(图1中的32)向燃料供给端口63供给燃料。

当泵送元件52向上移动时(称作泵送元件52的泵送冲程或前进冲程)，泵送室60的容积减小，入口阀62关闭，并且在泵送室60内的燃料压力增大。出口阀64设置成在第二预定压力打开。然后，燃料在第二预定压力通过出口阀64从泵送室60输送，以便通过出口端口65输送到燃料轨14。通过设定高水平的第二预定压力，例如2000巴或更大，可以获得燃料轨14到期望水平的加压。

泵压头50为大体T形，使得壳体56包括垂直延伸部分56a和从垂直延伸部分56a的相反方向延伸的第一水平延伸部分56b和第二水平延伸部分56c。孔58在壳体56的垂直延伸部分56a内延伸，并且入口阀62和出口阀64分别被容纳在第一水平延伸部分56b和第二水平延伸部分56c中。

第一高压密封70设置成防止燃料从泵送室60通过入口阀62泄漏，并且第二高压密封72设置成防止燃料从泵送室60通过出口阀64泄漏。

壳体56的第一水平延伸部分56b包括从泵送室60横向延伸的入口通道74。入口通道74通向容纳入口阀62的直径扩大的入口阀孔76，以便：当入口阀62打开时，燃料能从供给端口63通过入口阀62和入口通道74进入泵送室60。在相对大直径的入口阀孔76与相对小直径的入口通道74交汇处限定壳体56的第一内肩部78。

在其外侧端处，入口阀孔76包括内螺纹区域76a。入口阀62具有外螺纹区域，其接合入口阀孔76的螺纹区域76a以将入口阀62固定在壳体56内。在使用中，大体圆柱形入口阀62的端面抵靠着壳体56的第一肩部78被夹持，从而形成第一高压密封70。

壳体56的第二水平延伸部分56c中存在类似的设置。出口阀86包括大体圆柱形端构件64a，阀球64b，和作用在阀球64b和端构件64a之间的弹簧64c。出口通道84从泵送室60横向地延伸以通向容纳出口阀64的端构件64a的直径扩大的出口阀孔86。出口通道84包括毗邻泵送室60的第一部分84a，和直径上比第一部分84a更大的第二部分84b。用于阀球64b的阀座84c设置在出口通道84内，其中第一部分84与第二部分84b交汇。

当出口阀64打开时(即，当阀球64b提升离开阀座84c时)，燃料可从泵送室60通过出口通道84和出口阀64，并经由出口端口65流出壳体56。在相对大直径的出口阀孔86与相对小直径的出口通道84交汇处限定壳体56的第二内肩部88。在其外侧端处，出口阀孔86包括内螺纹区域86a，其接合出口阀64的外螺纹区域以将出口阀64固定在壳体56中。

在使用中，大体圆柱形的出口阀64的端面抵靠着壳体56的第二肩部88被夹持，并且施加足够的夹持力以确保没有燃料经过第二高压密封72泄漏。在使用中，需要另一高压密封(未示出)来密封出口端口65和将压头50连接到燃料轨(图1中的14)的燃料管线(图1中的30)之间的连接。

参见图3，驱动组件100包括壳体102，也公知为凸轮箱，其容纳圆柱型凸轮104。壳体102仅部分地表示在图3中。凸轮104通过延伸通过壳体104的驱动轴(图3未示出)以偏心旋转运动被驱动，使得：在驱动轴旋转时，凸轮104的筒体轴线C描绘围绕驱动轴的轴线A(其垂直于图3中的附图平面延伸)的圆形路径。当凸轮104旋转时其边缘所描绘的路径由图3中的虚线P指示。驱动轴比凸轮104具有更小的直径。

凸轮104带有凸轮环或套件(rider)106，其包括容纳凸轮104的中心圆筒形孔108。套件106包括平的表面区域或平面110，其布置成与作为泵送元件52的驱动构件的凸轮从动件或挺杆112协作。凸轮104在孔108内自由地旋转，使得在使用中套件106的平面110的定向保持水平。

挺杆112被导引在壳体102内的开口114中往复移动，并且耦接到泵送元件52使得挺杆112的移动引起泵送元件52的移动。

挺杆112包括平的基表面116，其通过偏置或复位弹簧118保持与凸轮套件106的平面110滑动接触。壳体102包含对在挺杆112和套件106之间以及在挺杆112和开口114的壁之间的滑动接触面润滑的润滑剂(便利地燃料)。

在操作中，当驱动轴旋转时，凸轮104携载套件106在具有向上分量的路径中朝向壳体102中的开口114。凭借套件106的移动的向上分量，挺杆112被套件106向上驱动，以致驱动泵送元件的(图2中的52)的前进冲程。一旦凸轮104到达它的最上位置(上止点或TDC)，驱动轴的连续旋转导致凸轮104携载套件106在有向下分量的路径中离开壳体102中的开口114。偏置弹簧118保持挺杆112与套件106的平面110接合，使得挺杆112向下移动，并且因此泵送元件(图2中的52)在其返回冲程被偏置弹簧114驱动。当驱动轴连续旋转时，泵送循环重复。

图2和3中所示泵送装置的一个缺点在于，仅泵送循环的前进冲程部分用于增大泵送室60内的燃料压力。泵送循环的反向冲程部分仅用于向泵送室60再灌入低压燃料。因此，与在返回冲程期间相比，在前进冲程期间转动泵的驱动轴所需的扭矩和因此向发动机索取的扭矩大大地更高，从而产生扭矩峰值或尖峰。

这种性质的扭矩尖峰是不期望的，因为它们能引起泵送布置的部件和相关联的驱动链的损坏。特别地，部件所经受的重复的循环力会导致部件的疲劳故障。由于泵压头设计成用于日益的高泵送压力以满足现代排放法律的要求，所以相应地较高扭矩尖峰产生，这增大了该问题。

减小该问题的一种方法是提供一个或多个泵压头，以致对于高压燃料的需求可分散在泵压头之间。每个压头所需的峰值扭矩因此得以减小。

例如，第二泵压头(未示出)可以与图2所示的泵压头50直径相对地安置。这种情况下，与第二泵压头关联的泵送元件(未示出)由与设置在套件106上的第二平面110a协作的挺杆(末示出)驱动。当第一泵送元件52经历其前进冲程时，第二泵送元件经历其返回冲程，并且反之亦然。因此扭矩需求更平均地分布在泵送循环中。

然而，这种多压头泵送装置需要额外的空间来容纳每一个附加的泵压头。此外，必须提供额外的燃料管线或其它合适的连接装置以将低压燃料传送到额外的压头和以接收来自泵压头的高压燃料。因此，一个或多个额外压头的提供增加了泵送装置的复杂性和成本。

针对该背景技术，期望提供一种解决或克服现有技术问题的泵压头。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于高压燃料泵的泵压头。该泵压头包括：

具有孔的压头壳体；泵送元件，其能够滑动地接纳在所述孔中并且布置成在共同限定泵送循环的交替的前进冲程和返回冲程中沿着泵送轴线往复线性移动；第一泵送室和第二泵送室，每个泵送室由所述泵送元件部分地限定；和用于从流体源将流体输送到所述第一泵送室的入口装置。

泵压头还包括用于将流体从所述第二泵送室传送到所述泵压头的出口的出口装置和用于将流体从所述第一泵送室传送到所述第二泵送室的输送装置。

所述泵送元件的每个前进冲程引起所述第一泵送室的容积增大和所述第二泵送室的容积减小，因而引起流体从所述入口装置流入所述第一泵送室并引起流体流出所述第二泵送室到所述出口装置。所述泵送元件的每个返回冲程引起所述第一泵送室的容积减小和所述第二泵送室的容积增大，因而引起流体从所述第一室通过所述输送装置流入所述第二室。

因为泵压头设置有两个泵送室，所以流体的压力在泵送循环的前进冲程和返回冲程上得到增大，因而增大了泵压头的效率。此外，当随旋转驱动机构使用时，与具有单个泵送室的泵压头相比，为获得给定出口压力所需的峰值驱动扭矩得到减小。有利地，因此，本发明中对用于泵送元件的驱动机构损坏的风险得到降低。

在一个实施例中，流体以相对低的入口压力输送到第一泵送室。在返回冲程期间第一泵送室的容积减小优选地引起流体压力增大到中间压力。在前进冲程期间第二泵送室的容积减小优选地引起流体压力进一步增大到相对高的出口压力。

通过在随后将流体加压到相对高的出口压力之前首先将流体加压到中间压力，为驱动泵送元件所需的力，并因此由旋转驱动机构所需的扭矩，在前进冲程期间得到降低。中间压力优选地为至少大约出口压力的25％。

第一泵送室在垂直于所述泵送轴线的平面中的横截面积可比第二泵送室更大。

所述输送装置优选地包括在泵送元件中的输送通道。替代地或额外地，输送装置可包括输送阀，其布置成允许在返回冲程期间流体从第一室流到第二室和在前进冲程期间限制流体从第二室流到第一室。

可以设置用于提供在孔和低压排出处之间的连通的释放装置，所述释放装置远离第一室和第二室。通过提供释放装置，流体在泵压头内的任何内部泄漏可从泵压头排出到排泄处，从而阻止泄漏流体在泵压头中的积累。

在一个例子中，释放装置包括阻止流体从排出处流入泵送孔的止回阀。替代地或额外地，释放装置可以包括释放室，其由泵送元件部分地限定并且可选地由孔部分地限定。

在泵压头的一个实施例中，泵送元件包括轴和套环部分。第一室可由套环部分的第一表面部分地限定。在存在时，释放室可由套环部分的相对地面对的第二表面部分地限定。

第二泵送室可以由泵送元件的端部部分地限定。第一泵送室、第二泵送室和在存在时的释放室只能怪的一个或多个可以由壳体的孔部分地限定。

泵压头可以包括用于泵送元件的导向件和用于保持所述导向件的保持件。第一泵送室由所述导向件部分地限定。

当存在导向件时，所述入口装置可包括在导向件和保持件之间的流体流动路径，并且导向件可以接合保持件以限制在返回冲程期间流体流过所述流体流动路径。替代地或额外地，所述入口装置可包括通向第一室的入口通道，并且泵送元件可设置成在泵送循环的一部分期间阻塞入口通道以限制第一室和入口通道之间的流。

出口装置可以包括出口阀，出口阀被配置成在前进冲程期间允许流体从第二泵送室流到出口。出口阀被配置成允许流体仅当在第二泵送室内的流体压力达到预定的出口压力时流动。出口阀优选为止回阀，以防止流体在返回冲程期间从出口进入第二泵送室。

在本发明的一个实施例中，泵压头包括第三泵送室，其包括入口泵送室，用于从流体源输送流体到入口泵送室的第一入口通道，和用于从入口泵送室输送流体到第一泵送室的第二入口通道。泵送元件的返回冲程引起入口泵送室的容积增大，因而引起流体从第一入口通道流入入口泵送室。泵送元件的前进冲程引起入口泵送室的容积减小，因而引起流体从入口泵送室通过第二入口通道流入第一泵送室。以这种方式，流体可在入口泵送室内加压到第一中间压力，然后在第一室达到第二中间压力，然后在第二室达到出口压力。

在本发明的第二方面，提供一种用于燃料喷射系统的燃料泵。燃料泵包括根据本发明第一方面的泵压头和用于驱动泵压头的泵送元件线性往复移动的驱动机构。

来自第三方面，本发明提供一种用于在流体泵的泵压头中将流体加压到相对高的出口压力的方法。所述方法包括允许流体以相对低的入口压力进入泵压头；在泵送循环的第一阶段期间将流体加压到中间压力；和在泵送循环的第二阶段期间将流体加压到相对高的出口压力。

通过将流体首先加压到中间压力，然后进一步到相对高的出口压力，加压流体所需的力在泵送循环的第一阶段和第二阶段上得到分配。因此，所需的峰值力有利地比流体压力在一个泵送操作中从入口压力增大到出口压力时更小。

本发明每个方面的优选的和/或可选的特征还可以单独地使用或者和本发明的其它方面适当地结合使用。

附图说明

上面已经被参照的附图的图1是具有常规高压燃料泵的内燃发动机的常规燃料喷射系统的示意图。

上面也已经被参照的图2和3分别是在图1的燃料喷射系统中使用的常规高压燃料泵的泵压头和驱动组件的示意性剖视图。

现在将参考剩余附图仅作为例子来描述本发明，其中相似的参考标记用于相似的特征，并且其中：

图4是根据本发明的泵压头的剖视图；

图5是根据本发明的另一个泵压头的一部分的剖视图；

图6是图5的泵压头的斜切视图，斜切在线R-S上。

贯穿该描述，术语例如“上”、“下”等涉及到在附图中所示的部件的定向，并且仅仅为了方便和参考而使用。应理解本发明能以任何合适定向使用。

具体实施方式

图4表示了根据本发明第一实施例的泵压头200。泵压头200适合使用在燃料喷射系统的高压燃料泵中。泵压头200包括由泵的驱动机构(未示出)沿泵送轴线Q线性往复移动能够驱动的泵送元件或柱塞202。

泵压头200包括具有盲泵送孔206的大体圆筒形壳体204，盲泵送孔206从壳体204的最下端204a向上延伸，并且接纳泵送元件202。泵送孔206和泵送轴线Q同轴地延伸。

泵送孔206包括相对小直径的上部分206b，和相对大直径的下部分206a。泵送孔206的内肩部208限定在上部分206b和下部分206a交汇处。

泵送元件202包括轴210和沿轴210部分地定位的套环部分212。轴210的上端部分210a，在套环部分212之上，可滑动地容纳在泵送孔206的相对小直径的上部分206a中，并且轴210的下部分210b向下延伸出泵压头200以与驱动机构(未示出)协作。套环部分212有比轴210大的直径，并且可滑动地容纳在泵送孔206的相对大直径的下部分206a中。

泵送孔206在壳体204的最下端204a处被密封装置214封闭，轴210的下部分210b穿过密封装置214延伸。密封装置214包括大体管状形式的环形导向件216、密封垫218和保持件220。

导向件216包括用于容纳轴210的下部分210b的中心孔216a。导向件216的上端部设置有向外延伸的法兰216b。密封垫218定位在法兰216b的上面和壳体204的下端204a之间。

保持件220是大体管状形式，并且包括用于容纳壳体204的最下端204a的孔220a。保持件220和壳体204的最下端204a设置有协作的螺纹区域(未示出)，使得在泵压头200的装配过程中，保持件220能被牢固地和壳体204的端204a接合。

保持件220的下端部分设置有向内延伸的法兰220b，其和导向件216的向外延伸的法兰216b协作。以这种方式，导向件216被保持件220保持，并且密封垫218被夹持在导向件216和壳体204的最下端204a之间。

泵压头200的环形第一泵送室240由套环212的最下面、轴210的下部分210b的部分、泵送孔的下部分206a的壁的部分和导向件216的最上面来限定。密封垫218阻止流体在壳体204和导向件216之间从第一泵送室240泄漏。轴210的下部分210b紧密地滑动配合在导向件216的孔216a中，以致在轴210和导向件216之间从第一泵送室240的泄漏最小。

泵送孔206的上部分206b终结在壳体204的端壁204b从。大体圆筒形的第二泵送室242由泵送元件轴210的最上端、上部分206b的壁和壳体204的端壁204b来限定。泵送元件轴210的上部分210a紧密地滑动配合在泵送孔206的上部分206b内，以致在轴210和壳体204之间从第二泵送室242的泄漏最小。

在其最上端处，壳体204设置有管状出口端口244，在泵压头200的使用中，出口端口244螺接成与高压流体管线(未示出)连接。出口阀246容纳在出口端口244中。

出口阀246提供控制流体通过出口通道248的流的出口装置，出口通道248在第二泵送室242和出口端口244之间延伸通过壳体的端壁204b。出口阀246包括阀球250，其与在出口通道248的上端处形成的安放表面252接合。偏置弹簧254将阀球250偏置成与安放表面252接合。偏置弹簧254作用在阀球250和杯形出口阀体256之间。出口阀体256与出口端口244干涉配合，并且包括孔258，以在阀球250与安放表面252脱离接合时允许流体流通过出口阀246。

输送通道260在第一泵送室240和第二泵送室242之间延伸通过泵送元件206，以给流体提供输送装置。输送通道260包括第一部分260a，其在倾斜于泵送轴线Q的方向从泵送元件202的外表面向内延伸。第一部分260a在套环部分212和下轴部分210b之间的拐角处通向第一室240。

在泵送元件202内部，输送通道260的第一部分260a与输送通道260的与相对于泵送轴线Q同轴方向延伸的第二部分260b交汇。输送通道260的第二部分260b继而通向输送通道的第三部分260c，第三部分260c相对于第一部分260a和第二部分260b具有增大的直径。输送通道260的第三部分260c通向在泵送元件202的顶端处的第二泵送室242。

输送通道阀262被容纳在输送通道260的第三部分260c内，以控制流体从第一泵送室240通过输送通道260到第二泵送室242的流量。

输送通道阀262具有类似于出口阀246的结构，且包括与在第三输送通道部分260c的上端处形成的安放表面266能够接合的阀球264。偏置弹簧268作用在阀球264和杯形输送通道阀体270之间以驱使阀球264与安放表面266接合。阀体270与第三输送通道部分260c干涉配合并且包括孔272，以在阀球264与安放表面266脱离接合时允许流体流通过输送通道阀262。

泵压头200的释放室274由套环212的最上面、轴210上部分210a的一部分、泵送孔206的上部分206b的壁和泵送孔206的肩部208限定。释放端口276设置在壳体206的壁中，并且释放端口276通过释放通道278连通释放室274。

止回释放阀280容纳在释放室274中，以控制流体从释放室274到释放端口276的流。释放阀280结构类似于出口阀246和输送通道阀262，并且包括：与在释放通道278端部处形成的安放表面284接合的阀球282，偏置弹簧284，和具有孔288的阀体286。释放阀280的部件如上面描述的出口阀246和输送通道阀262布置。

在使用中，释放端口276连接到低压泄放处(例如泵壳体的内部容积或燃料喷射系统的燃料罐)。释放室274和释放端口276远离第一泵送室240和第二泵送室242。换言之，释放室274和释放端口276不通过专用的流体流通道与第一泵送室240或第二泵送室242连通。然而，流体能从第一泵送室240和第二泵送室242沿着在柱塞202和孔206之间的滑动接触面泄漏进入释放室274。

流体通过与入口装置连通的供给管线(未示出)供应到泵压头200，该入口装置包括延伸通过壳体204的壁的入口通道290。入口通道290设置成使得：当泵送元件202在泵送孔206内往复运动时，入口通道290被泵送元件202的套环部分212被阻止(如图4所示)，或者打开从而允许流体从入口通道290流入第一泵送室240。

现在将描述泵压头200的操作。如上面提到的，驱动机构(未示出)驱动泵送元件202往复线性移动。泵送元件202在下止点(BDC)位置和上止点(TDC)位置之间移动，在下止点位置，泵送元件202处于其在泵送孔206中的最远向下行程，在上止点位置，泵送元件202处于其在泵送孔206中的最远向上行程。

泵送元件202从BDC位置到TDC位置的移动公知为泵送元件202的前进冲程，而泵送元件202从TDC位置到BDC位置的移动公知为泵送元件202的返回冲程。泵送元件202的前进冲程和返回冲程一起限定出泵送循环。

从BDC位置开始，当泵送元件202在泵送循环的前进冲程中在泵送孔206内向上移动时，第一泵送室240的容积增大，而第二泵送室242的容积减小。输送通道阀262用作止回阀从而阻止流体从第二泵送室242通过输送通道260流入第一泵送室240。

因此，在泵送元件202的前进冲程期间，在第一泵送室240内的流体压力随着第一泵送室240的容积的增大而减小。在前进冲程的第一部分期间，入口通道290被泵送元件202的套环部分212阻塞。然后，随着泵送元件202继续向上移动，套环部分212移动通过通道290的开口从而允许流体从入口通道290流入第一泵送室240，从而使用流体以与流体供给到入口通道290的压力对应的相对低压力填充第一泵送室240。

同时，在泵送元件202的前进冲程期间，在第二泵送室242内的流体压力随着第二泵送室242的容积的减小而增大。第二泵送室242内的压力随着泵送元件202在泵送孔206内向上移动而继续提升。

出口阀246配置成使得：当跨过出口阀246的流体压差达到预定值时，抵抗偏置弹簧254的作用，阀球250移动离开其安放表面252。换言之，当在第二泵送室242中的流体压力达到足够高的压力时，出口阀246打开。一旦出口阀246打开，流体以相对高的压力从第二泵送室242通过出口端口244喷射出。

一旦泵送元件202达到TDC位置，出口阀246关闭，并且泵送元件202的返回冲程开始。在返回冲程期间，第一泵送室240的容积减小，而第二泵送室242的容积增大。

因此，第一泵送室240内的流体压力增大，而第二泵送室242内的流体压力减小。输送通道阀262配置成使得：当第一泵送室240内的流体压力超过第二泵送室242内的流体压力达预定量时，输送通道阀262打开以允许流体通过输送通道260从第一泵送室240流到第二泵送室。

在返回冲程的第一部分期间，入口通道290保持打开，因此一些流体可以从第一泵送室240流回入口通道290外。然而，在返回冲程的第二部分，泵送元件202的套环部分212阻塞入口通道290以限制进一步流过入口通道290。在返回冲程的该第二部分期间，特别地，在第一泵送室240内的流体被加压，并且被强迫通过输送通道260进入第二泵送室242。

在泵送元件202的给定线性移位期间在第一泵送室240内出现的容积改变大于在同一线性移位期间在第二泵送室242内出现的容积改变。因此，在返回冲程期间在流体从第一泵送室240流到第二泵送室242时，流体压力提升到中间水平。

泵送循环继续另一前进冲程，其中第一泵送室240被来自入口通道290的流体再填充，并且在第二泵送室242内的流体以高压被驱出通过出口端口244。

因此，流体在泵送元件的三个连续冲程中从入口通道290通过泵压头200泵送到出口端口244，所述三个连续冲程即是第一前进冲程、返回冲程和第二前进冲程，现在将对其进行描述。

在泵送元件202的第一前进冲程期间，一定量的流体被吸入第一泵送室240。在随后的返回冲程期间，该一定量的流体在第一泵送室240内被加压到中间压力并且被输送到第二泵送室242。因此，在返回冲程的末端，在第二泵送室242内的流体已经处于提升的中间压力处，其低于最终的出口压力，但大大高于入口压力。在第二前进冲程期间，在第二泵送室242内的流体被进一步增压到相对高的出口压力，并且从泵压头200通过出口端口244以出口压力输送。

在泵送元件202的前进冲程和返回冲程期间在第一室240出现的容积改变的量大于在前进冲程和返回冲程期间在第二室242出现的容积改变的量。换句话说，在垂直于泵送轴线Q的平面内第一室240的横截面积大于第二室242的横截面积，以致在使用中泵送元件202在第一室240中扫过的容积大于在第二室242中扫过的容积。以这种方式，在使用时，虽然在每个室中泵送元件202的线性移位是相同的，但是在第一室240内出现的流体压力增加小于在第二室242中出现的流体压力增加。

应理解，泵压头200设置成使得流体压力在泵送循环的前进冲程和返回冲程上增大。因此，在驱动装置上的扭矩需求，以及在驱动驱动装置的驱动链上的扭矩需求在前进冲程和返回冲程之间分开，并且与仅在泵送元件202的前进冲程期间流体压力被提升到出口压力时的情形相比，较低幅值的扭矩峰值出现。

特别地，因为流体以经提升的压力输送到第二泵送室242，所以，与公知的泵压头的单一泵送室相比，第二泵送室242在容积上可得到减小，例如图2所示，同时获得相同的输送容积。因此，在本发明的泵压头中，将流体加压到相同的出口压力所需的最大扭矩更小。

在泵送元件202的返回冲程期间流体被提升到的中间流体压力主要取决于第一泵送室240的横截面积、泵送元件202的冲程、输送通道阀262的偏置弹簧268的力。

优选地，泵压头200设置成使得：在泵送元件202的返回冲程期间，到达第二泵送室242的流体压力被增大到为泵压头200出口压力的大约25％的中间压力。然而，应意识到，泵压头200可以设计成使得中间压力高于或低于出口压力的25％。

在泵压头200的操作过程中，流体在泵送元件202和泵送孔206之间可以泄漏到释放室274。例如，在泵送元件202的前进冲程期间，流体可从第二泵送室242通过泵送元件轴210的上部分210a进入释放室274，并且在泵送元件202的返回冲程期间，流体可从第一泵送室通过泵送元件202的套环部分212进入释放室274。

泄漏进入释放室274的流体可通过释放阀280流出泵压头200，因而防止泄漏流体在泵压头200中的积累，这否则会损害其操作。释放阀280作为止回阀以阻止流体从低压排泄处吸入释放室274。

现在参考图5和图6描述根据本发明的第二实施例的泵压头300，图5是在含有泵送轴线Q的垂直平面上所取的泵压头300的部分的剖视图，图6是在沿图5中的R-S线的倾斜面所取的剖视图。

第二实施例的泵压头300与图4所示的第一实施例的泵压头200不同在于，入口装置的布置和封闭泵送孔的最下端的密封部件的构造，并且下面仅详细描述这些差异。本发明第一实施例的泵压头200和第二实施例的泵压头300在其它方面是相同的。因此，在图5和6中使用相同参考标记来标示已经相对于图4所描述的相同部件，并且，对于以下不再参考的第二实施例泵压头300的特征的解释，适当时应该参考对前面的描述。

在第二实施例的泵压头300中，泵送孔206由入口布置314在壳体204的最下端204a处封闭，入口布置314提供向第一泵送室240供给流体的入口装置。不需要提供与泵送孔204分立的入口通道。

入口布置314包括大体管状形式的环形导向件316，和保持件320。导向件316包括滑动地容纳泵送元件轴210的下部分210b的中心孔316a。导向件316的上部分设置有向外延伸的法兰316b。如图6最清楚地所示，法兰316b的上表面设有从法兰316b周边径向向内延伸的多个槽道316c。槽道316c未达到孔316a。

保持件320与本发明第一实施例的泵压头200的保持件220类似。因此，保持件320为大体管状并且包括用于容纳壳体204的最下端204a的孔320a。保持件320和壳体204的最下端204a设置有协作的螺纹区域(未示出)。当已组装时，保持件320的上端320c毗邻壳体204的肩部204c。

保持件320的下端部分设置有向内延伸的法兰320b。导向件316在法兰320b内间隙配合，并且导向件316的法兰316b的外直径小于保持件320的内直径。

此外，滑动件的法兰316a的厚度小于壳体204的最下端204a和保持件320的法兰320b的最上面之间的间隙。

因此，导向件316可在壳体204的最下端204a和保持件的法兰320b之间的间隙内平行于泵送轴线Q的方向移动。在使用中，导向件316同保持件320和壳体204协作以起到用于泵压头300的入口盘形阀的作用，现在将对此进行描述。

在泵送循环的前进冲程期间，当泵送元件202向上移动时，第一泵送室240内的减压引起导向件316向上移动进入第一位置。在第一位置，导向件316的法兰316b的上表面毗邻壳体204的最下端204a，从而在导向件316的法兰316b的下表面和保持件320的法兰320b的上表面之间留有间隙。导向件316在该第一位置时，经由导向件316和保持件320之间的间隙，并通过在法兰320b的上表面内的槽道316c，流体可流入第一泵送室240，其中槽道316c为流体提供通过壳体204的最下端204a的流动路径。

在泵送循环的返回冲程期间，当泵送元件202向下移动时，第一泵送室240内的增压引起导向件316向下移动进入第二位置。在第二位置，导向件316的法兰316b坐抵保持件320的法兰320b，因而阻止流体通过入口布置314流出第一泵送室240。

图5和6所示的泵压头300可以被使用，此时，待被泵送的流体通过由容纳用于泵送元件204的驱动机构的壳体(未示出)所限定的内部容积被供给到泵压头300。在这种情况下，待被泵送的流体可以包括润滑驱动机构的润滑流体，例如柴油燃料。

可以构思上面描述的实施例的若干改变和变化。

例如，可提供任何合适的入口装置用于供给流体到第一泵送室。替代被端口(图4所示)或盘形阀装置(图5和6所示)阻塞的入口通道，可以提供总是连通第一泵送室的入口通道，并且在泵送元件的返回冲程期间可以使用外部止回阀阻止回流进入入口通道。在任何布置中，入口计量阀可被设置以调节流体通过入口装置到泵压头的供给。可以想象，入口装置可以包括一个或多个在泵送元件内的通道。

可以提供任何合适的出口阀布置替代上面描述的球形出口阀。出口阀布置可以如上述与泵压头成一体，或可通过高压管线与泵压头分立地容纳以从泵压头向出口阀布置输送流体。

类似地，能提供任何合适的输送通道阀布置。例如，具有在泵送循环的部分期间被泵送元件阻塞的一个或多个端口的输送通道布置能用于实现流体从第一室到第二室的输送。

在使用中，任何合适的手段可以用于从第一泵送室向第二泵送室输送流体。例如，替代或额外于泵送元件中的输送通道，能提供在壳体的壁内延伸的一个或多个输送通道。

可以构思根据本发明的具有泵送元件和泵送孔的替代构造的泵压头。例如，泵送孔的上部分和泵送元件轴的上部分能被去掉，并且第一室能设置在在上述实施例中由第三室占据的空间中。

在上述实施例中，第三室仅用于提供泄漏流体返回到排出处的路径。然而，第三室能替代用作泵压头的额外泵送室。

在具有三个泵送室和在泵送室之间输送流体的合适输送通道布置的布置中，流体可在泵送元件的一个冲程期间在第一泵送室中增压到第一中间压力，然后在接下来的冲程期间在第二泵送室内被增压到第二、较高的中间压力，然后在接下来的冲程期间在第三泵送室内被增压到出口压力。

例如，在一个实施例中(未图示)，第三室包括入口泵送室。替代被连接到第一室，入口通道被设置成输送流体到入口泵送室。第二入口通道设置成将流体从入口泵送室传送到第一泵送室。例如，第二入口通道可以延伸通过泵送元件的套环部分，且可以包括止回阀以阻止流体从第一室回流到入口泵送室。

当在泵送元件的返回冲程期间入口泵送室的容积增大时，流体从第一入口通道流入入口泵送室。然后，当在泵送元件的前进冲程期间入口泵送室的容积减小时，入口泵送室内的流体被增压到第一中间压力，并且通过第二入口通道从入口泵送室输送到第一泵送室。随后的返回冲程在流体被输送到第二泵送室的同时进一步提升在第一泵送室内的流体压力到第二中间压力。最后，在接下来的前进冲程期间，在第二泵送室内，流体压力从第二中间压力增大到出口压力。

公知的驱动机构例如相对于图3所描述的驱动机构可用于驱动泵送元件的往复移动，在该情况下，驱动柱塞的返回冲程可用的力取决于驱动机构的复位弹簧的强度。在替代实施例中，借助复位弹簧以外的装置能够驱动柱塞的返回冲程的驱动机构可使用。

应意识到，本发明的泵压头不限于使用在燃料喷射系统中，而将是适用于期望具有良好可靠性和简单设计的高压泵压头的任何应用中。

本领域技术人员还可以预计到更多改变和变化，而不脱离本发明的如在随附权利要求限定的范围。

Claims (14)

1.一种用于高压燃料泵的泵压头（200；300），包括：

具有孔(206)的压头壳体（204）；

泵送元件（202），其能够滑动地接纳在所述孔（206）中并且布置成在共同限定泵送循环的交替的前进冲程和返回冲程中沿着泵送轴线（Q）往复线性移动；

第一泵送室（240）和第二泵送室（242），每个泵送室（240,242）由所述泵送元件（202）部分地限定；

用于从流体源将流体输送到所述第一泵送室（240）的入口装置（290；314）；

用于将流体从所述第二泵送室（242）传送到所述泵压头的出口（244）的出口装置（246,248）；

用于将流体从所述第一泵送室（240）传送到所述第二泵送室（242）的输送装置（260,262）；和

用于提供在所述孔（206）和低压排出处之间的连通的释放装置（274,276,278,280），所述释放装置（274,276,278,280）远离第一泵送室（240）和第二泵送室（242），

其中所述泵送元件（202）的每个前进冲程引起所述第一泵送室（240）的容积增大和所述第二泵送室（242）的容积减小，因而引起流体从所述入口装置（290；314）流入所述第一泵送室（240）并引起流体流出所述第二泵送室（242）到所述出口装置（246,248）；

并且其中所述泵送元件（202）的每个返回冲程引起所述第一泵送室（240）的容积减小和所述第二泵送室（242）的容积增大，因而引起流体从所述第一泵送室（240）通过所述输送装置（260,262）流入所述第二泵送室（242）。

2.根据权利要求1的泵压头，其中流体以相对低的入口压力输送到第一泵送室（240），并且其中：

在返回冲程期间第一泵送室（240）的容积减小引起流体压力增大到中间压力；和

在前进冲程期间第二泵送室（242）的容积减小引起流体压力进一步增大到相对高的出口压力。

3.根据权利要求1或2的泵压头，其中第一泵送室（240）在垂直于所述泵送轴线的平面中的横截面积比第二泵送室（242）更大。

4.根据权利要求1的泵压头，其中所述输送装置包括在泵送元件(202)中的输送通道(260)。

5.根据权利要求1的泵压头，其中输送装置包括输送阀（262），其布置成允许在返回冲程期间流体从第一泵送室（240）流到第二泵送室（242）和在前进冲程期间限制流体从第二泵送室（242）流到第一泵送室（240）。

6.根据权利要求1的泵压头，其中释放装置包括阻止流体从排出处流入孔（202）的止回阀（280）。

7.根据权利要求6的泵压头，其中释放装置包括由泵送元件（202）部分地限定的释放室（274）。

8.根据权利要求7的泵压头，其中泵送元件（202）包括轴（210）和套环部分（212），并且其中第一泵送室（240）由套环部分（212）的第一表面部分地限定，而释放室（274）由套环部分（212）的相对的第二表面部分地限定。

9.根据权利要求1的泵压头，其中泵送元件（202）包括轴（210）和套环部分（212），并且其中第一泵送室（240）由套环部分（212）的表面部分地限定。

10.根据权利要求1的泵压头，其中第二泵送室（232）由泵送元件（202）的端部部分地限定。

11.根据权利要求1的泵压头，包括用于泵送元件（202）的导向件（216；316）和用于保持所述导向件（216；316）的保持件（220；320），其中第一泵送室（240）由所述导向件（216；316）部分地限定。

12.根据权利要求11的泵压头，其中所述入口装置包括在导向件（316）和保持件（320）之间的流体流动路径，并且其中导向件（316）能够接合保持件（320）以限制在返回冲程期间流体流过所述流体流动路径。

13.根据权利要求1的泵压头，其中所述入口装置包括通向第一泵送室（240）的入口通道（290），并且其中泵送元件（202）设置成在泵送循环的一部分期间阻塞入口通道（290）以限制第一泵送室（240）和入口通道（290）之间的流。

14.一种用于在流体泵的泵压头（200；300）中将流体加压到相对高的出口压力的方法，所述泵压头（200；300），包括：具有孔(206)的压头壳体（204）；泵送元件（202），其能够滑动地接纳在所述孔（206）中并且布置成在共同限定泵送循环的交替的前进冲程和返回冲程中沿着泵送轴线（Q）往复线性移动；第一泵送室（240）和第二泵送室（242），每个泵送室（240,242）由所述泵送元件（202）部分地限定；用于从流体源将流体输送到所述第一泵送室（240）的入口装置（290；314）；用于将流体从所述第二泵送室（242）传送到所述泵压头的出口（244）的出口装置（246,248）；用于将流体从所述第一泵送室（240）传送到所述第二泵送室（242）的输送装置（260,262），所述方法包括：

允许流体以相对低的入口压力进入泵压头；

在泵送循环的第一阶段期间将流体加压到中间压力；

在泵送循环的第二阶段期间将流体加压到相对高的出口压力；和

提供释放装置（274,276,278,280），用于提供在所述孔（206）和低压排出处之间的连通，所述释放装置（274,276,278,280）远离第一泵送室（240）和第二泵送室（242）。