CN103958879A - 用于共轨燃料泵的辊提升器的推力润滑策略 - Google Patents

用于共轨燃料泵的辊提升器的推力润滑策略 Download PDF

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Abstract

一种共轨燃料泵(10)包括可转动地支承在泵壳体(11)内并具有至少一个凸轮的凸轮轴(18)。多个挺杆组件(30)能够分别在泵壳体(11)内往复运动,并包括安装在挺杆(31)内的轴销(40)和接触安装以便围绕轴销(40)转动的辊(50)。辊(50)的每个端部包括通过润滑凹槽(56)分开的多个非连续平面推力表面。用于辊(50)的润滑路径(44)顺序地包括润滑通道,润滑通道通向辊支承表面(43),沿着辊支承表面(43)运动到润滑凹槽(56)内,并接着响应于辊(50)在凸轮轴(18)上的转动,位于辊(50)的平面推力表面和挺杆(31)的配合推力面之间。

Description

用于共轨燃料泵的辊提升器的推力润滑策略
技术领域
本发明总体涉及将加压燃料供应到内燃发动机的燃料喷射器的共轨燃料泵,并更具体地涉及用于共轨燃料泵的辊提升器的推力润滑策略。
背景技术
包括压燃发动机的许多现代发动机采用共轨燃料系统以便将燃料供应到发动机的每个单独缸。在共轨燃料系统中,共轨燃料泵采用低压燃料并将高压燃料供应到共轨。与每个单独缸相关的燃料喷射器经由单独分支通道流体连接到共轨。近年来,产业已经要求越来越高的喷射压力,以及越来越高的共轨燃料压力。随着共轨压力超过200MPa并快速接近300MPa,新问题出现在共轨燃料系统中。
共轨燃料泵通常在泵壳体内包括两个或更多泵组件,其通过转动包括一个或多个凸轮的凸轮轴驱动,每个凸轮具有一个或多个凸角。不同泵组件通常是异相的,使得共轨可以在发动机循环中接收高压燃料的间断剂量,以便在相同发动机循环补偿来自单独燃料喷射器的间断燃料喷射。在一个特殊例子中,共轨燃料泵可包括安装成在泵壳体内转动的凸轮轴。凸轮的转动运动通过两个或更多单独的挺杆组件被转换成泵活塞的往复运动。每个挺杆组件包括承载辊绕其可转动安装的轴的挺杆。辊保持与转动凸轮接触,并在凸轮凸角每次经过时造成往复运动。为了在长的工作寿命上适当操作,必须对于辊保持良好润滑,否则会出现泵的过早磨损和潜在失效。
本发明针对以上提出的一个或多个问题。
发明内容
在一个方面,共轨燃料泵包括可转动地支承在泵壳体内并具有至少一个凸轮的凸轮轴。多个挺杆组件能够分别在泵壳体内往复运动,并包括安装在挺杆内的轴销,以及接触安装以便围绕轴销转动的辊。辊包括支承表面和在第一推力表面和第二推力表面之间延伸的凸轮接触表面。辊被截留,以便在第一推力接触位置和第二推力接触位置之间在挺杆的挺杆凹部内沿着轴销的轴线运动。辊的第一推力表面在第一推力接触位置与挺杆的第一推力面接触,辊的第二推力表面在第二推力接触位置与挺杆的第二推力面接触。轴销限定经过轴销的辊支承表面通到辊的支承表面的润滑通道。第一推力表面包括通过第一润滑凹槽分开的多个非连续第一平面表面。第二推力表面包括通过第二润滑凹槽分开的多个非连续第二平面表面。
在另一方面,挺杆组件包括具有部分限定挺杆凹部的第一推力面和第二推力面的挺杆。挺杆限定润滑供应通道。轴销固定到挺杆并包括在第一推力面和第二推力面之间延伸的环形辊支承表面并限定在一端连接到润滑供应通道并在相对端经过辊支承表面开口的辊润滑通道。辊包括滚动支承表面和在第一推力表面和第二推力表面之间延伸的凸轮接触表面,并接触安装以便围绕轴销转动。第一推力表面包括通过第一润滑通道分开的多个非连续第一平面表面,并且第二推力表面包括通过第二润滑凹槽分开的多个非连续第二平面表面。润滑流体的一部分从润滑供应通道沿着辊支承表面运动到第一润滑凹槽和第二润滑凹槽内,并接着在辊转动时位于第一推力面和第一推力表面之间以及第二推力面和第二推力表面之间。
在又一方面,操作共轨燃料泵的方法包括通过转动凸轮轴使多个挺杆组件在泵壳体内往复。往复步骤包括使辊在每个挺杆组件的轴销上转动,并且使辊与凸轮轴的凸轮接触。从经过轴销的辊支承表面开口的润滑通道,对于辊和轴销之间的滚动相互作用进行润滑。通过使润滑流体从将辊的平面推力表面分开的润滑凹槽运动到推力表面和挺杆的推力面之间来对于辊和挺杆组件的挺杆的推力面之间的推力相互作用进行润滑。
附图说明
图1是根据本发明的共轨燃料泵的立体图;
图2是图1的共轨燃料泵的一个泵送元件的截面侧视图;
图3是经过图1的共轨燃料泵的前部截面图;
图4是图3所示的挺杆组件之一的放大截面前视图;
图5是图2所示的挺杆组件的放大截面侧视图;以及
图6是根据本发明的辊的透视端视图。
具体实施方式
开始参考图1,共轨燃料泵10在共轨燃料系统中示意表示,使得燃料到达低压入口12,燃料压力在泵壳体11内上升并在燃料出口13处离开。随后,共轨为单独燃料喷射器进行供应,燃料喷射器可以定位成在压燃发动机的情况下直接喷射。共轨燃料泵10可以经由包括齿轮16的齿轮系通过发动机直接驱动。共轨燃料泵10可以通过润滑油内部润滑,润滑油到达入口14处,润滑内部运动部件,并在润滑油出口15处离开泵壳体11以便再循环。
另外参考图2和3,共轨燃料泵10包括凸轮轴18,其可转动地支承在泵壳体11内,并被驱动以便通过齿轮16转动。泵轴18示出为包括四个凸轮19,每个凸轮19包括两个凸角20。因此,在所示例子中,共轨燃料泵10包括分别与单独挺杆组件30相关的四个泵送组件21。挺杆组件30将凸轮凸角20的转动运动转换成传递到泵活塞23的往复运动,泵活塞23进行往复以便加压泵室22内的燃料。泵组件21和凸轮轴18之间的联接以已知方式通过偏压弹簧24的预加载来保持。
现在另外参考图4和5,每个挺杆组件30包括固定和安装到通过挺杆31限定的挺杆凹部33的轴销40。辊50接触安装以便围绕轴销40转动。泵活塞23可接触挺杆组件30的顶表面32,而凸轮接触表面53在弹簧24的作用下在凸轮19上滚动。辊40可包括贴靠轴销40的辊支承表面43支承的支承表面52。响应于凸轮轴18的转动,辊50围绕轴线51转动。支承表面52和凸轮表面53在第一推力表面54和第二推力表面55之间延伸。辊50被截留,以便在第一推力接触位置和相反方向上的第二推力接触位置之间在挺杆31的挺杆凹部33内沿着轴线51运动。辊50的第一推力表面54在第一推力接触位置处与挺杆31的第一推力面34接触。在辊50在相反方向上运动时,第二推力表面55在第二推力接触位置处与挺杆31的第二推力面35接触。
对于辊50和轴销40之间的辊相互作用以及辊50与挺杆31的推力相互作用的润滑通过润滑路径44来辅助,润滑路径44在润滑油入口14和润滑油出口15之间延伸,并具有与挺杆组件30相关的分段,如图4所示。润滑路径44顺序地包括润滑供应通道36,润滑供应通道36通过挺杆31限定,并接着进入通过轴销40限定的辊润滑通道43。特别是,辊润滑通道41在一端42处通到润滑供应通道36,并在其相对端45处经过辊支承表面43开口。相对开口端45可定位在轴销40和辊50的大致中心处。在离开相对端45之后,润滑流体平行于轴51沿着辊支承表面43在相反方向上运动,以便对于辊50和轴销40之间的滚动相互作用进行润滑。
在沿着辊支承表面43运动之后,润滑流体运动到使多个平面表面57分开的润滑凹槽56内,这些平面表面在辊50的相对端处一起构成第一推力表面54和第二推力表面55。随着辊50转动,润滑凹槽56内的润滑流体可以被迫沿着终止于平面表面57的斜面58。虽然不是必要的,每个润滑凹槽56的形状可以在其中心线60的任一侧上对称,使得辊50可以围绕垂直于轴线51的平面59对称。由于这种对称,辊50可在组装时在任何方向上安装在轴销40上,从而错误组装是不可能的。单独润滑凹槽56的每个中心线60可与从转动轴线51延伸的半径重合。在所示实施方式中,每个辊50包括在辊的每端上通过六个单独润滑凹槽56分开的六个分开的平面表面57。不过,本领域普通技术人员将理解到任何数量的平面表面和润滑凹槽也落入本发明的范围内。因此,平面表面57由于其通过润滑凹槽56分开而可以认为是不连续的。
工业实用性
本发明的共轨燃料泵10可以潜在地适用于采用共轨燃料系统的内燃发动机的任何燃料系统中。虽然共轨燃料泵已经表示成包括具有四个凸轮凸角并与四个单独泵组件21相关的凸轮轴,本领域普通技术人员将理解到每个凸轮19可为两个或更多泵组件供能,并且泵可只具有单个凸轮。本发明的共轨燃料泵适用于与采用极高喷射压力的压燃发动机相关的具体应用,例如辅助清洁器燃烧循环以形成更好的排放。这些极高的压力造成新的润滑问题出现。在一些情况下,在辊的与挺杆31的配合推力表面34、35接触的推力表面54、55之间操控足够量的润滑流体会是不可能的。
在操作时,未示出的发动机驱动齿轮16和凸轮轴18转动。挺杆组件30响应于凸轮轴18的转动在泵壳体11内往复。辊50响应于单独凸轮19经由与其接触相互作用而造成的转动在轴销40上转动。辊50和轴销40之间的辊相互作用通过来自轴销40的辊支承表面43的开口处的润滑通道的润滑油润滑。辊50和挺杆31之间的推力相互作用通过使润滑油运动到使辊50的平面推力表面57分开的润滑凹槽56内来润滑。润滑油运动离开润滑凹槽56,进入推力表面54、55和挺杆31的推力面34、35之间的空间。每个润滑凹槽56可包括终止于平面表面57之一的斜面58,以迫使润滑流体沿着斜面并进入推力润滑区域。通过使润滑凹槽56定向成与距辊50的转动轴线51的半径重合,离心力可趋于帮助运动润滑流体进入单独润滑凹槽56,并且对称可允许辊50在任何方向上安装,且具有相同性能。由于共轨燃料泵10的单独部件的几何结构、潜在安装取向和其他已知和未知的因素,会期望辊50在与挺杆31的推力面34和35接触之间沿着轴线51运动。通过确保润滑流体在辊50的推力表面54、55与挺杆31的配合推力面34、35之间充分供应,可以减小共轨燃料泵10的过早磨损和潜在失效。
应该理解到以上描述只是示例性目的,并不意欲以任何方式限制本发明的范围。因此,本领域普通技术人员将理解到本发明的其他方面可以从附图、说明书和权利要求的研读中得到。

Claims (10)

1.一种共轨燃料泵(10),其包括:
泵壳体(11);
凸轮轴(18),其可转动地支承在泵壳体(11)内,并包括凸轮;
多个挺杆组件(30),其能够分别在泵壳体(11)内往复运动,并包括安装在挺杆(31)内的轴销(40)以及接触安装以便围绕轴销(40)转动的辊(50);
辊(50)包括支承表面(52)和在第一推力表面(54)和第二推力表面(55)之间延伸的凸轮接触表面(53),并且辊(50)被截留以便在第一推力接触位置和第二推力接触位置之间在挺杆(31)的挺杆凹部(33)内沿着轴销(40)的轴线(51)运动;
辊(50)的第一推力表面(54)在第一推力接触位置接触挺杆(31)的第一推力面(34),并且辊(50)的第二推力表面(55)在第二推力接触位置接触挺杆(31)的第二推力面(35);
轴销(40)限定经过轴销(40)的辊支承表面(43)通到辊(50)的支承表面(52)的润滑通道;
第一推力表面(54)包括通过第一润滑凹槽(56)分开的多个非连续第一平面表面(57);以及
第二推力表面(55)包括通过第二润滑凹槽(56)分开的多个非连续第二平面表面(57)。
2.根据权利要求1所述的共轨燃料泵(10),其中,挺杆组件(30)限定润滑路径(44),润滑路径(44)顺序地包括润滑通道,其沿着辊支承表面(43),进入第一润滑凹槽和第二润滑凹槽(56)并接着在辊(50)响应于凸轮轴(18)的转动而转动时在第一推力面(34)和第一推力表面(54)之间以及第二推力面(35)和第二推力表面(55)之间。
3.根据权利要求1所述的共轨燃料泵(10),其中,每个润滑凹槽(56)部分通过终止于推力表面之一的斜面(58)限定。
4.根据权利要求1所述的共轨燃料泵(10),其中,辊(50)在垂直于轴线(51)的平面的每侧上对称。
5.一种挺杆组件(30),其包括:
挺杆(31),其具有部分限定挺杆凹部(33)的第一推力面(34)和第二推力面(35),并且挺杆(31)限定润滑供应通道(36);
轴销(40),其固定到挺杆(31),并包括在第一推力面(34)和第二推力面(35)之间延伸的环形辊支承表面(43),并限定将一端(42)连接到润滑供应通道(36)并在相对端(45)处经过辊支承表面(43)开口的辊润滑通道(41);
辊(50)包括滚动支承表面(52)和在第一推力表面(54)和第二推力表面(55)之间延伸的凸轮接触表面(53),并接触安装以便围绕轴销(40)转动;
第一推力表面(54)包括通过第一润滑凹槽(56)分开的多个非连续第一平面表面(57);
第二推力表面(55)包括通过第二润滑凹槽(56)分开的多个非连续第二平面表面(57);以及
其中,润滑流体的一部分沿着辊支承表面(43)从润滑供应通道(46)运动到第一润滑凹槽和第二润滑凹槽(56)内,并接着在辊(50)转动时位于第一推力面(34)和第一推力表面(54)之间以及第二推力面(35)和第二推力表面(55)之间。
6.根据权利要求5所述的挺杆组件(30),其中,每个润滑凹槽(56)部分通过终止于推力表面之一的斜面(58)限定;以及
辊(50)在垂直于辊(50)的转动轴线(51)的平面的每侧上对称。
7.根据权利要求5所述的挺杆组件(30),其中,每个润滑凹槽(56)具有与距辊(50)的转动轴线(51)的半径重合的中心线(60);
辊(50)在垂直于轴线(51)的平面的每侧上对称;以及
每个润滑凹槽(56)部分通过终止于推力表面之一的斜面(58)限定。
8.一种操作共轨燃料泵(10)的方法,包括如下步骤:
通过转动凸轮轴(18)使多个挺杆组件(30)在泵壳体(11)内往复;
往复步骤包括使辊(50)在每个挺杆组件(30)的轴销(40)上转动;
往复步骤还包括使辊(50)与凸轮轴(18)的凸轮接触;
从经过轴销(40)的辊支承表面(43)开口的润滑通道,对于辊(50)和轴销(40)之间的滚动相互作用进行润滑;以及
通过使润滑流体从将辊(50)的推力表面分开的润滑凹槽(56)运动到推力表面和挺杆(31)的推力面之间来对于辊(50)和挺杆组件(30)的挺杆(31)的推力面之间的推力相互作用进行润滑。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,对于推力相互作用进行润滑的步骤包括使润滑流体沿着辊支承表面(43)运动并进入润滑凹槽(56)。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,对于推力相互作用进行润滑的步骤包括迫使润滑流体沿着每个润滑凹槽(56)的斜面(58);以及
对于推力相互作用进行润滑的步骤包括定向每个润滑凹槽(56)以便与距辊(50)的转动轴线(51)的半径重合。
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