CN104854340A

CN104854340A - 泵单元

Info

Publication number: CN104854340A
Application number: CN201380066597.3A
Authority: CN
Inventors: T.马吉尔
Original assignee: Delphi Technologies Holding SARL
Current assignee: Delphi Technologies IP Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP6185601B2; US20150316012A1; JP2016500419A; EP2746566A1; CN104854340B; WO2014095175A1; EP2935858A1

Abstract

本申请涉及一种用于燃料喷射系统的泵单元（1）。该泵单元（1）具有低压燃料供给管线（11）和高压燃料出口（13）。泵送室（5）具有柱塞（15），可操作成执行包括泵送行程和填充行程的泵送循环。泵单元（1）还包括具有进口阀构件（19）的进口阀（7），该进口阀构件在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时允许从低压燃料供给管线（11）供应燃料给泵送室（5），在关闭位置时禁止从泵送室（5）供应燃料给低压供给管线（11）。出口阀（9）设置在高压燃料出口（13）中。该泵单元（1）还包括装置（39）用于连接该柱塞（15）到进口阀构件（19）。本申请还涉及操作泵单元（1）的方法。

Description

泵单元

技术领域

本发明涉及用于燃料喷射系统的泵单元；和操作泵单元的方法。

背景技术

从申请人的早先申请WO2011/003789知道提供一种包含轴向进口阀的泵单元。提供弹簧偏压的进口阀构件用于控制燃料从低压供给管线向泵送室的供应。该进口阀构件响应于正或负压差移动到打开或关闭位置。然而，有各种因素支配在进口阀构件上的压差。例如，在低速和低压时（如接近发动机起动时会出现的），压差能够是较小的。GB739528公开了如权利要求1的前序部分所述的泵单元。

本发明，至少在某些实施例中，开始提供一种改进的泵单元。

发明内容

本发明的多个方面涉及一种泵单元；和操作泵单元的方法。

本发明的另一方面涉及一种用于燃料喷射系统的泵单元，该泵单元包括：

低压燃料供给管线；

泵送室，其具有柱塞，该柱塞可操作成执行包括泵送行程和填充行程的泵送循环；

进口阀，其具有进口阀构件，该进口阀构件在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时允许从低压燃料供给管线供应燃料给泵送室，和在关闭位置时禁止从泵送室供应燃料给低压供给管线；和

高压燃料出口，其具有出口阀；

其中，该泵单元进一步地包括连接装置，用于连接柱塞到进口阀构件。通过连接柱塞到进口阀构件，在所述填充行程的至少一些期间，该柱塞能够施加提升力到进口阀构件。该提升力能够例如在填充行程开始时被施加到进口阀构件。在低工作速度和/或低工作压力下，该连接装置能够促进进口阀构件的打开。同样地，至少在某些实施例中，连接装置能够提供进口阀构件的更快速动作。连接装置能够具有可变几何形状，例如，以适应柱塞和进口阀构件的不同行程长度。替代地，连接装置能够布置成可松开地连接柱塞到进口阀构件。

能够设置凸轮，例如安装到旋转凸轮轴的凸轮来驱动该柱塞以执行所述泵送行程。能够设置致动器或弹簧用于驱动该柱塞以执行所述填充行程。该进口阀构件能够行进到形成在泵筒中的孔中。

至少在某些实施例中，该连接装置能够从柱塞传递提升力到进口阀构件以帮助泵送室的打开。该连接装置能够构造成当该柱塞执行填充行程时把进口阀构件从所述关闭位置提起。该连接装置能够布置成使进口阀构件从其关闭位置移向其打开位置。所施加的提升力能够补充柱塞执行填充行程时在进口阀构件上的压差引起的液压打开力。实际上，在某些实施例中，该提升力会足以使进口阀构件移到其打开位置，而不依靠液压打开力。

柱塞和进口阀构件能够具有不同的行程长度。不同的行程长度能够通过可变几何形状连接例如弹簧构件进行适应。替代地，通过配置该连接装置可松开地连接进口阀构件和柱塞，能够适应不同的行程长度。该泵单元能够包括分离器或分离装置，用于使柱塞与进口阀构件分离。分离装置能够是机械、液压或磁力构造的形式。该分离装置能够例如布置成禁止进口阀构件的行进。该分离装置能够包括阀止动件，用于限制进口阀构件的行进。因此，阀止动件能够限定出进口阀构件的打开位置。阀止动件能够设置在泵筒上以限制进口阀构件的行进。例如，阀止动件能够是形成在阀筒中的环形止动件以限制进口阀构件的行进。替代地，或附加地，能够在进口阀构件上设置突起例如凸缘或套环以限制行进。该突起能够例如与泵筒协作以限定出进口阀构件的打开位置。

该连接装置能够包括在所述柱塞与所述进口阀构件之间的机械连接。机械连接能够布置成可松开地连接进口阀构件和柱塞。该机械连接能够包括布置在柱塞或进口阀构件上的连接构件。该连接构件能够构造成可松开地接合形成在所述柱塞和进口阀构件的另一者上的协作孔、掣子或突起。该连接构件能够包括弹性构件或弹簧偏压的构件。例如，该连接构件能够枢转地安装，并且提供弹簧构件把该连接构件偏压向接合位置。该机械连接能够形成可松开的机械闩。该机械连接还可以通过柱塞与进口阀构件之间的过盈配合来建立。该机械连接能够包括相连的弹簧，布置成在柱塞执行填充行程时施加提升力给进口阀构件。一旦进口阀构件已经到达其打开位置，相连的弹簧就能够延伸，以适应柱塞的更长的行程长度。设想相连的弹簧将保持连接到进口阀构件和柱塞。

液压连接能够建立在柱塞与进口阀构件之间。当进口阀构件前后的压差减小时，液压连接能够松开。

替代地，该连接装置能够采取磁性连接的形式。能够通过一个或多个永磁体和/或一个或多个电磁体建立磁性连接。磁体和/或电磁体能够布置在柱塞和/或进口阀构件上。当柱塞最接近进口阀构件时，例如当柱塞处于其上止点位置（即，其行程的最高点）时，能够建立磁性连接。当柱塞处于其上止点位置时，柱塞能够接触进口阀构件，同时，进口阀构件处于其关闭位置（即，位于阀座中以密封泵送室）。

连接装置能够包括布置在柱塞的第一端的磁体（永磁体或电磁体），最接近进口阀构件。孔例如钻孔能够形成在进口阀构件中，用于在柱塞处于其上止点位置时容纳磁体。该孔的尺寸能够制定为保持磁体与进口阀构件之间的间隙。互补磁体能够可选地设置在进口阀构件上用于与布置在柱塞上的磁体协作。替代地，磁体能够布置在进口阀构件上。

该磁体能够是例如稀土磁体。例如，该磁体能够是钕磁体。例如，NEH或NZ型的钕磁体具有200°C（392°F）的工作温度和≥300°C的居里温度。类似地，NUH型的钕磁体具有180°C（356°F）的工作温度和≥300°C的居里温度。这些磁体具有~ 1 Ts的剩余磁通密度。也可以采用其它类型的磁体。磁体能够粘结或机械固定在适当位置。

根据本发明的其他方面，提供一种用于燃料喷射系统的泵单元，该泵单元包括：

柱塞，其布置在泵送室中并且可操作成执行泵送循环；

进口阀，其具有进口阀构件，该进口阀构件在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时允许供应燃料给泵送室，在关闭位置时禁止从泵送室供应燃料给低压供给管线；并且

其中，该泵单元进一步地包括连接装置，用于连接柱塞到进口阀构件。可松开的连接装置能够包括机械和/或磁性连接结构。该连接装置能够提供柱塞与进口阀构件之间的可变几何形状连接，例如以适应不同的行程长度。替代地，连接装置能够布置成可松开地连接柱塞到进口阀构件。

根据本发明的其他方面，提供一种操作泵单元的方法，该方法包括：

使柱塞在泵送室内往复，以执行包括泵送行程和填充行程的泵送循环；

使进口阀构件在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置时允许从低压燃料供给管线供应燃料给泵送室，和在关闭位置时禁止从泵送室供应燃料给低压供给管线；

连接该柱塞到进口阀构件以使进口阀构件从所述关闭位置提升。当它们彼此连接时，提升力能够从柱塞传递给进口阀构件。在填充行程的至少一部分期间，柱塞和进口阀构件能够彼此连接。至少在某些实施例中，在填充行程开始时能够加速打开泵送室。这个结构布置在低速和/或低压和/或高速时证明是有利的。

该柱塞能够可松开地连接到进口阀构件以适应不同的行程长度。该方法还可以包括在柱塞的填充行程的一半，分离柱塞和进口阀构件。因此，该方法能够适应柱塞和进口阀构件的不同的行程长度。通过限制进口阀构件的行进能够分离柱塞和进口阀构件。例如，能够设置止动件例如阀座来限定出所述进口阀构件的打开位置。

该方法能够包括当柱塞完成所述泵送行程时连接柱塞到进口阀构件。因此，当柱塞接近或在上止点位置时，该进口阀构件能够连接到柱塞。

文中用以限定出方向（包括向上、向下及它们的派生词）、方位和位置（包括上和下）的相对措辞是参照附图中所示的结构并且不看做限制给予的保护范围。

在本申请的范围内，明确规定，前面段落、权利要求和/或下列描述和附图中阐述的各个方面、实施例、例子和替代，特别是其单个特征可以单独或组合地采取。例如，参照一个实施例描述的特征适合于所有实施例，除非这样的特征是矛盾的。

附图说明

现在将仅仅以举例的方式描述本发明，参照附图，其中：

图1示出根据本发明的泵单元的略图。

具体实施方式

根据本发明的第一实施例的泵单元1在图1中示出。泵单元1包括泵头3、泵送室5、进口阀7和出口阀9。燃料从低压进口通道11供应给泵送室5并且从泵送室5排出到高压歧管13。

柱塞15设置在泵送室5中用于对燃料加压。安装到可旋转凸轮轴（未示出）的凸轮与柱塞的下端协作使柱塞15往复。工作时柱塞15执行包括泵送行程和填充行程的泵送循环。柱塞15安装在形成在泵筒18中的孔17中，并且在柱塞15与筒18之间以已知方式形成密封。

进口阀7包括进口阀构件19用于控制燃料到泵送室5中的流量。进口阀构件19沿轴向在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时泵送室5与低压进口通道11流体连通，在关闭位置时泵送室5与低压进口通道11之间的流体连通用尽。

进口阀构件19包括具有环形套环23的圆柱体21；轴向孔25；和上环形阀27。环形阀27形成在圆柱体21的顶部并且与形成在泵头3中的上阀座29协作以密封泵送室5，此时进口阀构件19处于其关闭位置，如图1所示。设置进口复位弹簧31使进口阀构件19偏压向所述关闭位置。进口复位弹簧31与布置在圆柱体21顶部的环形凸缘32协作。筒18的上表面形成环形止动件30，用于与套环23协作以限制进口阀构件19的行进，由此限定出进口阀构件19的打开位置。

圆柱体21的外壁形成与孔17的内壁的密封。轴向孔25贯穿圆柱体21并且形成泵送室5的唯一进口/出口。工作时，当进口阀构件19处于所述关闭位置时，轴向孔25中的高压燃料促使圆柱体21沿径向膨胀并且提供与孔17的改善密封。当进口阀构件19处于所述打开位置（即套环23邻接环形止动件30）时，进口通道11通过轴向孔25与泵送室5流体连通从而允许燃料进入泵送室5。当进口阀构件19处于所述关闭位置（即环形阀27落座在上阀座29中）时，泵送室5通过轴向孔25仅仅与出口阀9流体连通。

出口阀9控制增压燃料从泵送室5向高压歧管3的供应。轴向连通通道33形成在泵头3中以提供从泵送室5到出口阀9的流体通路。出口阀9包括可动的出口阀构件34、出口复位弹簧35和出口阀座37。出口复位弹簧35使出口阀构件34偏压向出口阀座37以关闭出口阀9。出口复位弹簧35在出口阀构件34上的偏压力和高压歧管13中的燃料液压力必须被克服以打开出口阀9。

泵单元1包括连接装置，用于连接柱塞15到进口阀构件19。在当前的实施例中，连接装置是永磁体39的形式，布置在柱塞15的第一端，可松开地接合进口阀构件19。进口阀构件19由含铁材料形成以建立与磁体39的磁性连接。磁体39具有圆柱形形状，并且布置成位于进口阀构件19中形成的互补孔43内。孔43能够例如是进口阀构件19中的轴向孔。在当前的实施例中，孔43具有锥形轮廓以接收磁体39。当柱塞15处于其在泵送行程结尾的最高位置（即处于上止点位置）时，柱塞15的第一端41的位置最接近进口阀构件19并且磁体39建立柱塞15与进口阀构件19之间的磁性连接。孔43的尺寸制定成使得，当柱塞15处于其最高位置时，在磁体39与进口阀构件19之间保持大约50微米的径向间隙。

磁体39形成柱塞15与进口阀构件19之间的磁性连接。在工作时，磁体39能够从柱塞15传递提升力给进口阀构件19。当柱塞15到达其上止点位置（即，所示结构中的其最高位置）时，建立磁性连接。柱塞15的行进方向然后反向以开始填充行程（即，所示结构中的向下行程），并且磁体39从柱塞15传递提升力给进口阀构件19。填充行程期间，作为在进口阀构件19上建立的压差的结果，液压力被施加给进口阀构件19。进口阀构件19能够单独由液压力控制，如申请人的共同申请WO 2011/003789中描述的，其全部通过引用并入本文。在当前结构中，当柱塞15开始其填充行程时，磁体39建立的连接向进口阀构件19施加提升力。提升力的施加能够减小使环形阀27离开阀座所需的压差；或者，这个提升力能够足以在建立压差之前使环形阀27离开阀座。至少在某些实施例中，这允许对进口阀构件19的改进控制，例如能够减少进口阀构件19打开泵送室5所花费的时间。这在低速和/或低压时（例如在起动期间）具有特定应用，此时，施加给进口阀构件9的合成液压力更低。至少在某些实施例中，提升力施加给进口阀构件19能够提供泵送室5的更早打开并且这能够在高工作速度下是合乎需要的。

进口阀构件19执行的行程的长度（即轴向运动）小于柱塞15的（以在柱塞15执行其泵送行程时允许进口阀构件19密封泵送室5）。为了适应不同的行程长度，在柱塞15执行填充行程达到一半，柱塞15和进口阀构件19被分离。具体地，进口阀构件19移动到其打开位置，并且套环23邻接形成在筒18中的止动件30；禁止进口阀构件19的进一步移动。柱塞15的继续移动克服磁体39施加的连接力，促使进口阀构件19和柱塞15分离。柱塞15能够完成填充行程，且由合成的压差把进口阀构件19保持在其打开位置。

提升力施加给进口阀构件19能够有助于环形阀27的结构的修改。显然，相比于仅依靠压差移动进口阀构件19的阀来说，形成在环形阀27与上阀座29之间的密封线的位置能够沿径向向外移位。环形阀27的直径能够例如增大以形成更长的密封线。这可能要求致动进口阀构件19所需的操作力增大，但是，这会由操作进口阀构件19的所需提升（即轴向行进）的减小来补偿。进口阀构件19的工作速度由此能够增大，并且至少在某些实施例中，这可以提供改进的效率。

现在将描述根据本发明的泵单元1的操作。响应于传动凸轮轴的旋转，柱塞15执行包括泵送行程（在所示结构中向上行进）和填充行程（在所示结构中向下行进）的泵送循环。在泵送行程期间，柱塞15在孔17内前进并且在进口阀构件19前后建立正压差。这个压差使进口阀构件19移向其关闭位置，由此关闭泵送室5。柱塞15的继续前进使包含在泵送室5内的燃料增压。当泵送室5中的压力足以克服出口复位弹簧35的弹簧偏压力和歧管13中的高压燃料的液压力时，出口阀构件34提升离开出口阀座37，并且高压燃料被排出泵送室5到歧管13中。

当柱塞15到达其最高位置（即上止点位置）时，磁体39位于形成在进口阀构件19中的圆柱形孔43内。磁体39施加的磁力使柱塞15连接到进口阀构件19。在填充行程期间，柱塞15的行进方向反向。当柱塞15执行填充行程时，泵送室15中的压力减小，并且出口阀构件34落座在出口阀座37中。泵送室5中的压力的减小在进口阀构件19上建立负压差，这施加液压力给进口阀构件19。柱塞15与进口阀构件19之间建立的磁性连接传递来自柱塞15的提升力给进口阀构件19。这个提升力补充了液压力，并且进口阀构件19朝着其打开位置移动。泵送室5由此打开并且低压燃料从低压进口通道11进入。

在填充行程的开始部分，柱塞15和进口阀构件19一起在孔17内行进。然而，进口阀构件19的行程长度比柱塞15的更短，因此进口阀构件19一旦处于其全开位置就与柱塞15分离。具体地，进口阀构件19中形成的套环23邻接筒18的环形止动件30，由此禁止进口阀构件19的进一步移动。柱塞15的继续移动（当它完成其填充行程时）克服磁体39施加的连接力并且进口阀构件19被松开。当柱塞15完成填充行程时，进口阀构件19前后的压差使它保持在其打开位置。

柱塞15的行进方向反向以执行下一泵送行程。柱塞15在向上方向上的移动再次使进口阀构件19上的压差反向。进口阀构件19由此移动到其关闭位置，且环形阀27落座在上阀座29中。泵送室5关闭，并且柱塞15的继续移动使其中的燃料增压。通过柱塞15的继续往复来重复这个过程。

泵单元1能够可选地布置成控制进口阀构件19的移动以计量泵送室5内的燃料量。泵单元1能够被修改以提供锁闩，包括螺线管，用于选择性地接合布置在进口阀构件19的圆柱体21上的电枢。具体地，螺线管能够构造成操作以保持进口阀构件19在其关闭位置，由此禁止低压燃料从进口通道11的供应。这个结构在2012年9月6日提交的申请人的共同待审批申请欧洲专利申请号EP12183360.2中描述，其内容通过引用全部并入文本。锁闩的操作相对于早期申请中描述的结构没有变化，但是将意识到，为了计量从进口通道11输入泵送室5的燃料量，激励的螺线管必须产生足够的闭锁力从而在填充行程期间使进口阀构件19与柱塞15分离。现在将参照附上的编号段落概括本发明的各个方面。

1. 一种用于燃料喷射系统的泵单元，该泵单元包括：

低压燃料供给管线；

高压燃料出口，其具有出口阀；

其中，该泵单元进一步地包括连接装置，用于连接柱塞到进口阀构件。

2. 如段落1所述的泵单元，其中，在所述柱塞执行的所述填充行程期间，该连接可操作成施加提升力给进口阀构件。

3. 如段落1所述的泵单元，其中，该连接配置成可松开地连接柱塞到进口阀构件。

4. 如段落1所述的泵单元，包括用于使柱塞与进口阀构件分离的分离器。

5. 如段落4所述的泵单元，其中，该分离器包括阀止动件，其限定进口阀构件的所述打开位置。

6. 如段落1所述的泵单元，其中，所述连接包括至少一个永磁体和/或至少一个电磁体。

7. 如段落6所述的泵单元，其中，所述至少一个永磁体和/或所述至少一个电磁布置在柱塞和/或进口阀构件上。

8. 如段落1所述的泵单元，其中，该连接包括机械连接。

9. 如段落8所述的泵单元，其中，该机械连接包括布置在所述柱塞和进口阀构件中的一者上的连接构件，用于接合所述柱塞和进口阀构件中的另一者。

10. 如段落9所述的泵单元，其中，该连接构件是弹性构件或是弹簧偏压的。

11. 如段落1所述的泵单元，其中，该连接包括液压连接。

12. 一种用于燃料喷射系统的泵单元，该泵单元包括：

柱塞，其布置在泵送室中并且可操作成执行泵送循环；

进口阀，其具有进口阀构件，该进口阀构件在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时允许供应燃料给泵送室，和在关闭位置时禁止从泵送室供应燃料给低压供给管线；并且

其中，该泵单元进一步地包括连接装置，构造成连接柱塞到进口阀构件。

13. 一种操作泵单元的方法，该方法包括：

连接该柱塞到进口阀构件以使进口阀构件从所述关闭位置提升。

14. 如段落13所述的方法，包括：

在柱塞的填充行程的一半，分离柱塞和进口阀构件。

15. 如段落13所述的方法，其中，当柱塞完成所述泵送行程时，柱塞连接到进口阀构件。

Claims

1.一种用于燃料喷射系统的泵单元（1），该泵单元包括：

低压燃料供给管线（11）；

泵送室（5），其具有柱塞（15），该柱塞可操作成执行包括泵送行程和填充行程的泵送循环；

进口阀（7），其具有进口阀构件（19），该进口阀构件在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置时允许从低压燃料供给管线供应燃料给泵送室，和在关闭位置时禁止从泵送室供应燃料给低压供给管线；和

高压燃料出口（13），其具有出口阀（9）；

其中，该泵单元进一步地包括连接装置（39），用于连接柱塞到进口阀构件，其特征在于，

该泵单元还包括用于使柱塞与进口阀构件分离的装置，该分离装置包括阀止动件，其限定进口阀构件的所述打开位置。

2.如权利要求1所述的泵单元（1），其中，该连接装置可操作成在由所述柱塞（15）执行的填充行程期间施加提升力给进口阀构件（19）。

3.如权利要求1或2所述的泵单元（1），其中，该连接装置适于可松开地连接柱塞（15）到进口阀构件（19）。

4.如前述权利要求中任一项所述的泵单元（1），其中该连接装置包括至少一个永磁体和/或至少一个电磁体。

5.如权利要求4所述的泵单元（1），其中，所述至少一个永磁体和/或所述至少一个电磁布置在柱塞（15）和/或进口阀构件（19）上。

6.如前述权利要求中任一项所述的泵单元（1），其中，所述连接装置包括机械连接。

7.如权利要求6所述的泵单元（1），其中，该机械连接包括布置在所述柱塞（15）和进口阀构件（19）中的一者上的连接构件，用于接合所述柱塞和进口阀构件中的另一者。

8.如权利要求7所述的泵单元（1），其中，该连接构件是弹性构件或是弹簧偏压的。

9.如前述权利要求中任一项所述的泵单元（1），其中，该连接装置包括液压连接。

10.一种操作泵单元（1）的方法，该方法包括：

11.如权利要求10所述的方法，包括：

在柱塞的填充行程的一半，分离柱塞和进口阀构件。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中，当柱塞完成所述泵送行程时，柱塞连接到进口阀构件。