CN1042218A - 泵 - Google Patents

Abstract

一种特别用于内燃机燃油喷射系统的燃油泵，它包括泵体(14)，活塞(16)，液体出口(11、12)，将液体导入所述泵体(14)的封闭端(19)的通道装置(17)，所述活塞(16)在其圆周面上具有螺旋槽装置(18)与泵体(14)的封闭端(19)液体连通，所述活塞(16)还具有当活塞(16)处于中间位置(C-D)时将所述通道装置(17)与所述泵体(14)的所述封闭端(19)连通的装置(22，28)。

Description

本发明涉及泵，特别是用在压缩着火内燃机燃油喷射系统中的燃油喷射泵。

在压燃式燃油喷射系统中，发动机每个气缸都配有喷油泵。当活塞在气缸中运动时，喷油器在适当的时刻喷射燃油，燃油经输油阀泵送到喷油器。所述输油阀接受从油泵来的燃油。该油泵包括活塞和油缸组件（它们通常称为柱塞和柱塞套）。柱塞与发动机旋转同步地作往复运动。

图1和图2示出了一种常用之结构，其中图1示出了一种常规喷射系统。它包括喷油器10，油管11，输油阀12和油泵13。图1还详细示出了带燃油通道17和柱塞16的油泵柱塞套14的结构。图2是柱塞16上部及柱塞套壁上燃油通道17附近部分的放大图。

在图1的结构中，燃油通过柱塞套壁上的通道17供入柱塞套14的封闭端19中。随着柱塞16向上运动通过燃油通道17，通道17开始关闭。这时，封在柱塞套14封闭端19中的燃油经输油阀12和油管11泵送入喷油器。

为改变泵油量，柱塞16之圆周面21有一个螺旋槽18。该槽延伸至前表面（上表面）23。很清楚，当柱塞16向上运动足够距离后，螺旋槽18和燃油通道17连通，然后，柱塞上方的（柱塞套封闭端19中的）压力经槽18卸掉，从而停止向输油阀12泵送油。由于螺旋槽18是螺旋形的，柱塞16与其套14的相对转动会使螺旋槽18与燃油通道17在柱塞16不同的轴向位置连通。常用的结构是柱塞16由齿条和小齿轮带动，绕其轴线旋转（图中未示出）。因此，每个循环燃油之泵油量就可控制了。

图2示出了油泵柱塞16周向面21，螺旋槽18及燃油通道17相关位置的放大图。实际上，柱塞16上下往复运动。但为了便于作图，图中示出了燃油通道17相对柱塞16运动的情况（本来燃油通道是不动的）。因此，图中示出的是，柱塞16之周向面21是与柱塞套壁和螺旋槽18（或部分螺旋槽）密封连接的。

在柱塞16与通道17之初始相关位置（该通道处于图中Ⅰ位置），柱塞上方通道与柱塞套的封密端19相连通，所以柱塞运动不会压缩其上方的燃油。当通道的位置如图中Ⅱ所示时，通道17由柱塞之周面封住，因此柱塞向上运动压缩柱塞套封闭端19中的燃油，并使其泵入燃油器。当柱塞与通道的相对位置处于图中Ⅲ所示的位置时，通道开始与槽18连通，所以，随着柱塞进一步向上运动，柱塞上部的压力经槽18和通道17而卸掉。

上面所描述的各部件基本上是常规的。

多年来，人们认识到所谓的“柴油敲缸”（“diesel    knock”）能借助于这样的方法减轻，即大量的燃油在主供油阶段供入发动机气缸之前喷入小量的燃油（即引燃燃油）的方法。

美国专利说明书4824341公开了一种喷射泵，其主喷射开始之前喷入初始引燃燃油。然而，该美国专利说明书所述的结构在实际应用时有许多困难。该专利中油泵缸壁上设有一对凹坑（11.14），这两个凹坑通常是长方形的。很显然，在闭合的受空间限制的油缸中精确地加工这种凹坑是很困难的。此外，要准确使该装置动作起来也存在困难。它要这些凹坑（11）和（14）的上下边缘准确地平齐，显然，这对小直径的油缸加工将带来困难。

本发明提供的液体泵包括泵体，在泵体中作往复运动的且通常与泵体密封的活塞，该泵体带有在其上设有液体出口之封闭端和引导液体进入所述泵体的封密端的装置，所述活塞包括其周面上设置的并与泵体封闭端呈流体联接的螺旋槽装置，所述泵体包括另外的装置，即当活塞处于位置A-B与位置E之间的C-D位置时，连通所述通道与所述泵体封闭端的装置，在所述的A-B位置，通道与泵体封闭端直接连通，所述的另外的装置还包括设置在活塞的周面及所述螺旋槽装置与活塞靠近泵体封闭端的部分之间的第二槽，其特征在于所述另外的装置还包括设在所述壳体壁上与所述第二槽连通的切除部分，该切除部分与所述的通道共轴线。

这种结构极为有效，且便于制造。由于切除部分22和通道装置17共轴线，所以，可用同一刀具将它们加工出来。实际上，可希望通道部分17和切除部分22用同一旋转钻头加工出来。

在最佳结构中，当引燃充量切断时，可设置多对通道装置和切除部分以帮助流体流过切除部分和第二槽。

螺旋槽装置不必以恒定的角度沿着长度方向延伸至轴线。

在使用时，随着活塞（柱塞）进一步向着泵体（即柱塞套）的封闭端运动，首先关闭通道，柱塞进一步运动，就开始压缩柱塞套封闭端内的液体，使液体从出口流出（即引燃充量），柱塞再继续运动使槽与通道和切除部分连通，借以卸除封闭端中的液体压力，柱塞进一步向柱塞套封闭端运动并关闭连通通道，从而再压缩柱塞套封闭端中的液体，使之从出口（主充量）流出，柱塞再进一步向柱塞套封闭端运动使所述的第一槽与通道连通，从而卸除封闭端中的液压。

下面参照附图，仅作为示例的方式来说明本发明的最佳结构。

图3是本发明类似于图1所示的泵的示意图。

图4是类似于图2所示泵柱塞顶部的放大图，该图2中还示出了通道位置。

图5是本发明类似于图4结构的替代结构的示意图。

图6是本发明类似于图3的结构的替代结构的示意图。

图7和图8是本发明对应于图4和图5所示结构的替代结构的示意图。

在图3至图8中，类似零部件使用在图1和图2中所用的同一编号。

参见附图3，可以看到在通道17的对面，柱塞套14侧壁上设有一个一端不通的旁通孔22一样的切除部分。该切除部分实际上在加工通道17的同时将钻头进一步深钻到通道17对面柱塞套14的壁上形成的。靠近封闭端19的柱塞上表面23是阶梯形的，以提供一个上阶梯26和下阶梯27。在该结构中，两个阶梯26.27基本上为半圆形面。柱塞16上表面23和槽18之间在周面21上有一个第二槽28，该槽的形状及作用是显而易见的。

现在让我们来看图4，该图除通道17的位置外，还展示了旁通孔22的对应位置。第二槽28的形状在图4中已清楚地表示出来。具体地说，该槽包括上圆周部分28A和下圆周部分28B及内连通部分28C。

图4示出了柱塞和标有A到E的通道之间的五个相关位置，位置A、B和E分别对应于图2中的位置Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。

当通道17处于位置A和B之间时，它与封闭端直接连通。在位置B和C之间时，通道17与第二槽28的圆周部分连通，而旁通孔22只与封闭端19连通。随着柱塞从B至C运动，柱塞压缩封闭端19中的液体，并经输送阀12泵出以提供引燃充量。

然而，当柱塞运动到通道处于C和D之间的位置时，通道17与第二槽28连通，并且旁通孔22除与封闭端19连通外还和第二槽28的下圆周部分28B连通。因此，在该位置封闭端19经第二槽28与通道17连通，所以封闭端中的液体卸压，从而停止将液体泵入输送阀。柱塞16再继续向上运动，液体就简单地从封闭端19经旁通孔22和第二槽28流入通道17。

然而，当柱塞运动到D和E位置间的某一位置时，旁通孔22不再与封闭端19相通，这时封闭端成了独立的了。柱塞继续向上运动就会压缩封闭端19中的液体，从而流体通过输送阀12提供主充量。

当柱塞运动到通道处于E所示位置时，然后封端19中的液压经槽18以图1和图2所示例子同样的方式卸掉。

从根本上说，本发明提供的装置，能在很短的瞬间，柱塞16将液体经输送阀12从封闭端19中泵出之后，卸掉封闭端19中的压力，致使在一个循环中不是一个压力脉冲而是两个压力脉冲通过喷油器10。但是，将会理解的是，第一脉冲与第一和第二脉冲之间的间隔是极短的，实际上比如由柱塞槽行程或者通过通道17的柱塞环槽脊（land）所要求的时间更短。

第一脉冲间隔短一方面是由通道17与上阶梯26和上圆周部分28A的重叠性决定的，另一方面是由旁通孔22与下阶梯27和下圆周部分28B的重叠性决定的。第一个小压力脉冲的持续期和准确的时间可由改变上阶梯26、上圆周部分28A和下阶梯27、下圆周部分28B的各自的排布而改变。第一脉冲与第二脉冲之间隔一方面是由旁通孔22与下阶梯27（位置C）的重叠性，另一方面是由旁通孔22与下圆周部分28B（位置D）的重叠性决定。该间隔之准确时间及持续期可随下阶梯27和下圆周部分28B各自的排布而变化。

在图6中，旁通孔22设置于通道17上部，所以，柱塞16的上表面23没有必要做成阶梯状，可以是平的。此外，第二槽28也可不必做成带上下圆周部分28A、28B的台阶状，可以由单个圆周部分组成。实际上，图6所示之结构除旁通孔22之外，与图3和图4相对应只要将下阶梯27和第二槽28的下圆周部分28B上升与另一部分一样即可。这样，使柱塞的加工就简单化了，并且可用不同半径的钻头同时钻出通道17和旁通孔22。

图3、图4和图6所示结构的动作过程可概括于下列表1中：

表1

位置	通道口与…相连	旁通孔22与…相连	泵
				A至B	封密端19和／或槽28	封闭端19	不提供液体充量直接通过通道17卸压
B至C	第二槽28	只与封闭端19	提供液体充量作引燃充量泵
				C至D	第二槽28	封闭端19和第二槽28	停止提供液体充量经旁通孔、槽及通道17卸压
D至E	第二槽28，然后柱塞侧部	只与第二槽28	提供液体充量作主喷射泵
				＊E点以下	槽18	第二槽28或柱塞侧壁	停止供入流体充量，经槽18卸压

＊E点以下即柱塞处于通道17之上部。

图5示出了另一种替代结构，其中上圆周部分28A和下圆周部分28B位置调换。因此，内连通部分按下列表2所示变化：

表2

	通道17与…相连	旁通孔22与…相连	泵
				A至B	封闭端19	只与封闭端19	不提供液体充量经通道17直接卸压
B至C	柱塞侧边	封闭端19和第二槽28	提供液体充量作引燃充量泵
				C至D	第二槽28	封闭端19和第二槽28	停止供入液体充量经旁通孔，第二槽及通道17卸压
D至E	第二槽28然后柱塞侧壁	第二槽28，然后柱塞侧壁	提供液体充量作主喷射泵
				E点以下	槽18	柱塞侧边	停止供入流体充量，经槽18和通道17卸压

由此可清楚地知道，上述提供的装置，可以安排成向喷油器10中泵入一定的初始或引燃充量，继而停止，然后进行主喷射。这种引燃充量是在位置B和C之间泵入的，而主充量是通道和柱塞通过位置D之后泵入的。改变位置C和D就可改变引燃充量之喷射持续期和时间。

本发明还可采用其它结构。如柱塞16之上表面23（不管它是否包括上下阶梯）不必一定是圆形的，也可设置成与轴线成一定的角度。具体说就是可用螺旋形的。这样，在引燃充量喷射期间，喷射的时间及燃油量可设计得随发动机之负荷而变化。

槽28的棱边，柱塞的顶部棱边及槽18的顶部棱边可以是凹沟形的或者其上带有台阶（在不同的径向位置）。这样，喷射时间与喷射量可设计得随发动机的速度而变。台阶或凹沟对燃油压力的升高或衰落速度有一定的控制作用。

此外，所述的泵可与电控卸油阀配用，对时间，如主喷射结束之时间，作出某种程度的控制。

如上所述，最初的小喷射量是依赖于位置B和C之间的轴向运动的。然而，旁通孔在主通道（即位置C之前）位置B之前发生卸油可能是必要的。在柱塞低速情况下，不会发生初始喷射，但高速情况下，通道和槽中的节流将会足以产生足够的喷射压力。如果这种情况存在，那么槽中和台阶就没有必要有了，它可变成一种结构简单的圆周形槽。

将两种喷射分开是通过柱塞尺寸（包括柱塞头部阶梯）确定的。这本可以是不分开的喷射，只要将单个喷射的初始喷射速率降低就可以了。

现在参看图7和图8，在图7中示出了一种除有第二通道17A和相应的第二旁通孔22A之外与图4相应的结构，第二通道17A和第二旁通孔22A相对于另一对通道17和旁通孔22成一角度布置，这种布置的优点在于当旁通孔22的下缘与槽28B开始接触时提供了一条使流体从柱塞16上方流动的另一流体通道，这就有助于精确地切断引燃充量。

Claims (7)

1、一种液体泵，它包括泵体(14)，在泵体(14)内作往复运动并通常与泵体(14)密封的活塞(16)，泵体(14)具有带液体出口(11、12)的封闭端(19)，将液体导入所述泵体(14)封闭端(19)的通道装置(17)，所述活塞(16)包括圆周表面的、与所述泵体(14)密封端呈流体连接的螺旋槽装置(18)，所述活塞(16)还包括当活塞(16)处于位置A-B与位置E之间的位置C-D时使所述通道(17)与所述泵体(14)封闭端(19)连通的另外的装置(22、23)，在所述位置A-B，通道(17)与泵体封闭端(19)直接连通，在所述位置E，通道(17)与螺旋槽(18)连通，所述的另外的装置(22、28)包括设在活塞(16)的周面位于所述螺旋槽装置(18)与活塞(16)靠近泵体(14)封闭端(19)的部分之间的第二槽(28)，本发明的特征是，所述的另外的装置(22、28)还包括设在所述泵体壁上与所述第二槽(28)连通的切除部分(22)，该切除部分(22)与所述的通道装置(17)共轴线。

2、如权利要求1所述的泵，其特征是所述切除部分（22）是用加工通道装置（17）的同一刀具加工而成的。

3、如权利要求1或2所述的泵，其特征是所述切除部分（22）和所述通道装置（17）的横截面为圆形。

4、如权利要求1、2或3所述的泵，其特征是所述的第二槽（28）包括两个由沿非圆周方向延伸的联接部分（28C）的圆周部分（28A、28B），该两部分的第一部分（28A）与通道装置（17）协同工作，第二部分（28B）与切除部分协同工作。

5、如权利要求1、2或3所述的泵，其特征是所述的通道装置和切除部分的共轴线朝液体出口方向与活塞轴线成小于90°角度。

6、如权利要求1至5所述的泵，其特征是，使用时随着活塞（16）继续向泵体（14）的封闭端（19）运动，首先关闭通道（17），活塞（16）再向上运动，压缩泵体（14）封闭端（19）中的液体，使液体从通道（11、12）流出以提供引燃充量，活塞（16）再继续向上运动使第二槽（28）与通道（17）及切除部分（22）连通，致使封闭端（19）中的液体卸压，活塞（16）进一步朝泵体（14）的封闭端（19）运动，关闭连通，压缩泵体（14）封闭端（19）中的液体，使之从出口（11、12）流出以提供主充量，活塞再进一步朝泵（14）的封闭端（19）运动，使螺旋槽（18）与通道（17）连通，以卸除封闭端（19）中的液压。

7、如权利要求1至6任一项所述的泵，其特征是设置有一对以上的通道（17）及各自的共轴线的切除部分（22）。

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