CN103228903B - 喷射泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃发动机的喷射泵(1)，包括：泵体(2)；在泵体(2)内互相流体连通的第一流体腔(15)和第二流体腔(16)；伸入第一流体腔(15)的往复式第一柱塞(3)；至少部分地位于第二流体腔(16)内的第二柱塞(4)；与第一流体腔(15)流体连通的第一流体端口(11)；以及与第二流体腔(16)流体连通的第二流体端口(12)。流体供应通道(10)经由第一流体端口(11)和/或第二流体端口(12)与第一流体腔(15)和/或第二流体腔(16)流体连通，并且流体出口(14)与第一流体腔(15)和/或第二流体腔(16)流体连通。第一柱塞(3)和第二柱塞(4)具有不同的直径。

Description

喷射泵
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的喷射泵。
背景技术
作为压燃式内燃发动机的燃料喷射泵需要能产生高喷射压力的喷射泵。特别是在大型内燃发动机中，类似的喷射泵也可被用于喷射其他流体，比如用于降低发动机排放的水。这里使用的大型内燃发动机是指被用于例如发电厂或者作为船舶主要或辅助引擎的发动机。
专利申请EP0715070A1披露了一种将压力介质喷入内燃发动机气缸的喷射泵。该泵包括被布置在共同泵体内的两个往复活塞构件。所述活塞构件具有控制边缘，所以活塞构件之一的控制边缘确定喷射的启动瞬间，而另一个活塞构件的控制边缘确定喷射的终止。通过这种喷射泵能实现高喷射压力，而且可调整喷射正时。但是，EP0715070A1的构造在所述活塞构件被布置的腔室之间的流体流动方面存在弱点。该构造还存在有效密封的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于内燃发动机的喷射泵。
根据本发明，用于内燃发动机的喷射泵包括泵体和布置在泵体内的第一流体腔与第二流体腔。第一流体腔和第二流体腔互相流体连通。往复式第一柱塞被布置在泵体内并伸入第一流体腔。所述泵还包括被至少部分地布置在第二流体腔内的第二柱塞、与第一流体腔流体连通的第一流体端口、与第二流体腔流体连通的第二流体端口、经由第一流体端口和/或第二流体端口与第一流体腔和/或第二流体腔流体连通的流体供应通道，以及与第一流体腔和/或第二流体腔流体连通的流体出口。根据本发明，所述第一柱塞和第二柱塞具有不同的直径。
当所述柱塞之一的直径小于另一个的直径时，第一流体腔和第二流体腔之间的流体流动被减少。泵体也可被制造得更小。本发明的另一个优点是喷射泵的密封能被改进。
根据本发明的一个实施方式，第二柱塞的直径小于第一柱塞的直径。根据本发明的另一个实施方式，第二柱塞的直径比第一柱塞的直径的50％小。根据本发明的再一个实施方式，第二柱塞的直径比第一柱塞的直径的15％小。
根据本发明的一个实施方式，第一柱塞被布置为控制流体喷射的起点，第二柱塞被布置为控制流体喷射的终点。如果第二柱塞的直径小于第一柱塞的直径，那么只需要较少的功率来使第二柱塞旋转。在许多情况下，喷射的终点相比喷射的起点被更频繁地调整，所以使用第二柱塞来控制流体喷射的终点可能是有利的。
根据本发明的一个实施方式，第二柱塞被布置为控制流体喷射的起点，而第一柱塞被布置为控制流体喷射的终点。
根据本发明的一个实施方式，第一柱塞包括旋转不对称的切口，用于在第一流体腔与第一流体端口流体连通时，允许流体流出第一流体腔。根据本发明的另一个实施方式，喷射泵包括使第一柱塞旋转的旋转装置。所述切口和旋转装置使得可以调节流体喷射的起点和/或终点。
根据本发明的一个实施方式，第二柱塞包括旋转不对称的切口，用于在第二流体腔与第二流体端口流体连通时，允许流体流出第二流体腔。根据本发明的另一个实施方式，喷射泵包括使第二柱塞旋转的旋转装置。所述切口和旋转装置使得可以调节流体喷射的起点和/或终点。
根据本发明的一个实施方式，所述喷射泵包括与第一流体腔流体连通的第三流体端口。如果第一流体腔包括两个分离的流体端口，则所述流体端口之一可被用于将流体引入流体腔，而另一个可被用于在喷射终点给所述腔释放压力。
根据本发明的一个实施方式，所述喷射泵包括用于将第一流体腔连接至第二流体腔的连接管道。
根据本发明的一个实施方式，所述连接管道被布置为连接第一流体腔和第二流体腔的出口端。
根据本发明的一个实施方式，所述连接管道的末端被布置为与第一流体腔和第二流体腔的末端隔开一距离。
根据本发明的一个实施方式，所述流体出口仅与第一流体腔流体连通。
当连接管道被布置为使得其不连接流体腔的末端并且流体出口仅与第一流体腔流体连通时，第二柱塞可被布置为堵塞连接管道，使得第二柱塞不被用于对流体加压。这样是有利的，因为泵能实现更高的效率。第二流体腔中的压力也保持较低。
根据本发明的一个实施方式，第一流体端口和第二流体端口与流体供应通道流体连通。当相同的流体端口作为流体入口和溢出口使用时，不需要用于收集溢出流体的分离管道。
根据本发明的一个实施方式，喷射泵包括移动第一柱塞的推力装置。
根据本发明的一个实施方式，第二柱塞被布置为由所述推力装置驱动。如果第二柱塞也和第一柱塞一样由相同的推力装置驱动，那么喷射泵可由凸轮轴的单独凸轮驱动。
根据本发明的一个实施方式，喷射泵是燃料喷射泵。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施方式的喷射泵。
图2示出了在压缩冲程末端的图1喷射泵。
图3示出了第二柱塞的设计选项。
图4示出了第二柱塞的另一种设计选项。
图5示出了根据本发明另一个实施方式的喷射泵。
图6示出了根据本发明再一个实施方式的喷射泵。
图7示出了具有电子喷射正时的喷射泵。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的实施方式。根据本发明的一个实施方式的喷射泵1在图1和图2中示出。泵1用于对经喷嘴25喷入例如内燃发动机气缸的流体(比如燃料)加压。喷射泵1包括泵体2。泵体2由下体部2a和上体部2b形成。在泵体2内，设有内体部20。内体部20内的柱状空间形成第一流体腔15。在内体部20内还有另一个柱形空间，形成了第二流体腔16。往复式第一柱塞3伸入第一流体腔15，第二柱塞4伸入第二流体腔16。第一柱塞3被附接到在泵体2内能往复运动的推力装置5。推力装置5包括能抵靠凸轮轴的凸轮6旋转的辊子5a。第二柱塞4象第一柱塞3那样被附接到相同的推力装置5。喷射泵1还具有被布置为向外(也就是朝着凸轮6)推动推力装置5的弹簧29。
第一柱塞3和第二柱塞4具有不同的直径。在图中所示的实施方式中，第二柱塞4的直径小于第一柱塞3的直径。由于直径的不同，第一流体腔15和第二流体腔16之间的流体流动被减少。泵体2也可被制造得更小。
外围流体供应通道10被布置在泵体2和内体部20之间。内体部20中的孔形成将第一流体腔15和第二流体腔16与流体供应通道10连通的第一流体端口11和第二流体端口12。还有将第一流体腔15连接到流体供应通道10的第三流体端口13。流体出口14被连接到第一流体腔15和第二流体腔16。包括弹簧17a的止逆阀17被布置在流体出口14内，用于防止第一流体腔15和第二流体腔16的返流。
第一柱塞3具有切口18。切口18包括外围段18c和被布置在外围段18c与第一柱塞3的末端之间的纵向段18a。纵向段18a朝着外围段18变宽，形成倾斜段18b。
当辊子5a在凸轮6的基圆6a上时，第一柱塞3和第二柱塞4位于它们最外侧的位置。第一柱塞3的切口18与第三流体端口13对准，并且第二柱塞4不覆盖第二流体端口12。因此，将被喷射的流体可从流体供应通道10经第三流体端口13流入第一流体腔15并经第二流体端口12流入第二流体腔16。
当凸轮6旋转时，辊子5a与凸轮6的凸轮座圈6b接合，并开始向内推动推力装置5。只要第三流体端口12和/或第二流体端口12没有被第一柱塞3和第二柱塞4的外表面所覆盖，第一流体腔15和第二流体腔16中的流体就可流回流体供应通道10，并且止逆阀17保持关闭。当第一柱塞3和第二柱塞4向内移动时，它们的外表面最终覆盖第三流体端口13和第二流体端口12，并防止流体流回流体供应通道10。第一流体腔15和第二流体腔16内的压力开始增加，并最终打开止逆阀17，从而允许流体流出流体腔15、16。当柱塞3、4继续向内移动时，第一柱塞3最终抵达图2所示的位置。在该位置，第一柱塞3的切口18的外围段18c与第一流体端口11对准。因此，第一流体腔15中的流体可流出流体腔15而进入流体供应通道10，并且第一流体腔15和第二流体腔16中的压力下降，使止逆阀17关闭。
流体喷射的正时可以通过第二柱塞4来调节。第二柱塞4具有用于使柱塞4旋转的装置9，该旋转装置9包括齿条9a和齿轮9b。当齿条9a被移动时，它驱动附接到第二柱塞4的延长部的齿轮9b旋转。第二柱塞4的内端具有切口19，如图3和图4所示。当第二柱塞4被旋转时，它可影响何时用第二柱塞4来堵塞第二流体端口12，并且因此流体喷射的起点可被调节。在图3的实施方式中，第二柱塞4具有位于自由端(也就是柱塞4的内端)的锥形切口19。通过旋转第二柱塞4，可以平滑地调节何时柱塞4堵住第二流体端口12和喷射起点。在图4的实施方式中，第二柱塞4包括阶梯状的切口19。如果第二柱塞4被旋转到左侧所示的位置，则正在使用最后的可能喷射正时。当第二柱塞处于右侧所示的位置时，则正在使用最早的可能正时。中间的位置用于中间喷射正时。
喷射流体的数量可通过第一柱塞3来调节。第一柱塞3也具有齿条8a和齿轮8b，因此第一柱塞3可以按类似于第二柱塞3的方式旋转。当第一柱塞3被旋转时，它可影响何时切口18与第一流体端口11对准，并且流体腔15、16内的压力被释放，因此喷射终止。
图5的实施方式类似于图1和图2。区别在于，图5的喷射泵1不像图1和图2的喷射泵1那样包括第三流体端口。这两个实施方式之间的另一个区别是，在图5的实施方式中，流体出口14仅被连接到第一流体腔15。第一流体腔15和第二流体腔16通过连接管22互相连通。设置连接管22的位置，使得其将流体腔15、16的出口端互相连通。在图5的实施方式中，第二柱塞4不被推力装置5直接驱动，而是布置连接到推力装置5的推杆23来驱动第二柱塞4。当推力装置5不处于最内侧位置(也就是压缩冲程的终点)时，在推杆23和第二柱塞4之间可留有间隙24。可通过调节所述间隙24来影响喷射正时。如果当推力装置的辊子5a位于凸轮6的基圆上时在推杆23和第二柱塞4之间留有大间隙24，那么将实现较后的喷射正时，因为在推杆23和柱塞4互相接触之前第二柱塞4不移动。如果间隙24很小或者当辊子5a位于凸轮6的基圆6a上时推杆23和第二柱塞4是接触的，则喷射正时是较早的。第二弹簧30被布置以向外(也就是朝着凸轮6)推动第二柱塞4。
在图5的实施方式中，第一流体腔15仅包括一个流体端口11。在喷射开始之前，因此流体可经第一流体端口11流入第一流体腔15。喷射的终点取决于第一柱塞3的切口18何时与第一流体端口11对准。
在图6中示出了本发明的另一个实施方式。在图6的实施方式中，流体出口14仅连接到第一流体腔15。代替流体出口14，第一流体腔15和第二流体腔16如图5的实施方式那样通过类似的连接管22连通。图5的实施方式和图6的实施方式的主要区别在于，在图6的实施方式中，连接管22不连接流体腔15、16的出口端。相反地，连接管22大约被布置在第一流体腔15和第二流体腔16的中间。因此，第二柱塞4不被用于对流体加压，而仅仅控制喷射正时。当第二柱塞4堵住第一流体腔15和第二流体腔16之间的连接管22时，喷射开始。当连接管22被第二柱塞4堵住时，第二流体腔16不与第一流体腔15或流体出口14流体连通。该实施方式的一个优点是，由于只有第一柱塞3被用于加压流体，泵的效率会更好。图6的实施方式的另一个优点是，第二流体腔16中的压力在喷射过程中较低。
在图7的实施方式中，第二流体腔16被布置在泵体2的上体部2b内。第二柱塞4不被推力装置5直接驱动。而是，第二柱塞4是一种由电致动器26驱动的阀构件。当第二柱塞4的切口19与第二流体端口12和连接管22对准时，流体可从第一流体腔15流入第二流体腔16，然后进一步流入流体供应通道10。线性位置传感器28的心轴27被附接到推力装置5。当心轴27抵达预定位置时，阀致动器26收到堵塞第一流体腔15和第二流体腔16之间的流体连通的信号。第二柱塞4被移动，使得阻止流体流入第二流体腔16，并且流体经流体出口14流到喷射喷嘴25。
本领域技术人员将会明白本发明不被限制于上面所描述的实施方式，而是可以在后附独立权利要求的范围内进行改变。例如，柱塞的切口可能有很多设计。分离的推力装置可被设置来用于驱动第一柱塞和第二柱塞，并且推力装置可被布置在泵体以外。第一柱塞被布置为控制喷射的开始，而第二柱塞被布置为控制何时终止喷射也是可能的。任何一个柱塞都可具有小于另一个的直径。上述不同实施方式的特征也可以被组合。

Claims (14)

1.一种用于内燃发动机的喷射泵(1)，该喷射泵(1)包括：
泵体(2)，
第一流体腔(15)和第二流体腔(16)，所述第一流体腔(15)和所述第二流体腔(16)被布置在所述泵体(2)内，并且所述第一流体腔(15)和所述第二流体腔(16)互相流体连通，
往复式第一柱塞(3)，该往复式第一柱塞被布置在所述泵体(2)内并伸入所述第一流体腔(15)，
第二柱塞(4)，该第二柱塞被至少部分地布置在所述第二流体腔(16)内并具有与所述第一柱塞(3)的直径不同的直径，
第一流体端口(11)，该第一流体端口与所述第一流体腔(15)流体连通，
第二流体端口(12)，该第二流体端口与所述第二流体腔(16)流体连通，
流体供应通道(10)，该流体供应通道经由所述第一流体端口(11)与所述第一流体腔(15)流体连通，和/或经由所述第二流体端口(12)与所述第二流体腔(16)流体连通，
流体出口(14)，该流体出口与所述第一流体腔(15)和/或所述第二流体腔(16)流体连通，以及
推力装置(5)，该推力装置(5)用于移动所述第一柱塞(3)和所述第二柱塞(4)，所述推力装置(5)包括辊子(5a)，该辊子能抵靠凸轮轴(6)的凸轮旋转，
其特征在于，所述第二柱塞(4)的直径比所述第一柱塞(3)的直径的15％小。
2.根据权利要求1所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述第一柱塞(3)被布置为控制流体喷射的起点，所述第二柱塞(4)被布置为控制流体喷射的终点。
3.根据权利要求1所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述第二柱塞(4)被布置为控制流体喷射的起点，所述第一柱塞(3)被布置为控制流体喷射的终点。
4.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述第一柱塞(3)包括非旋转对称的切口(18)，用于在所述第一流体腔(15)与所述第一流体端口(11)流体连通时允许流体流出所述第一流体腔(15)。
5.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述喷射泵(1)包括用于使所述第一柱塞(3)旋转的装置(8a，8b)。
6.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述第二柱塞(4)包括非旋转对称的切口(19)，用于在所述第二流体腔(16)与所述第二流体端口(12)流体连通时允许流体流出所述第二流体腔(16)。
7.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述喷射泵(1)包括用于使所述第二柱塞(4)旋转的装置(9a，9b)。
8.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述喷射泵(1)包括与所述第一流体腔(15)流体连通的第三流体端口(13)。
9.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述喷射泵(1)包括将所述第一流体腔(15)连接到所述第二流体腔(16)的连接管(22)。
10.根据权利要求9所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述连接管(22)被布置为连接所述第一流体腔(15)的出口端和所述第二流体腔(16)的出口端。
11.根据权利要求9所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述连接管(22)的末端被布置为与所述第一流体腔(15)的末端和所述第二流体腔(16)的末端隔开一距离。
12.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述流体出口(14)仅与所述第一流体腔(15)流体连通。
13.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述第一流体端口(11)和所述第二流体端口(12)与所述流体供应通道(10)流体连通。
14.根据权利要求1或2所述的喷射泵(1)，其特征在于，所述喷射泵(1)是燃料喷射泵。
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