CN109196214B - 燃料泵 - Google Patents

Abstract

根据本发明的第一方面，提供了一种燃料泵(110；210)，该燃料泵包括：泵头(112：212)，该泵头限定筒体，柱塞(116；216)可在该筒体内滑动以对泵送腔室(122；222)中的燃料进行加压；和流体入口路径(120；220)，在柱塞返回行程期间，燃料在入口阀的控制下经由所述流体入口路径流入所述泵送腔室(122；222)内，其中所述泵送柱塞(116；216)被构造成使所述流体入口路径(120；220)中的燃料加压。所述燃料泵可以包括流体出口路径(121；221)，在柱塞泵送行程期间，燃料优选在出口阀(136；236)的控制下经由所述流体出口路径(121；221)流出所述泵送腔室(122；222)。

Description

燃料泵

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料系统的燃料泵，具体而言，涉及一种包括用于向多个喷射器供应燃料的采取共轨形式的蓄压器容积的燃料系统。

背景技术

用于柴油发动机的传统共轨燃料喷射系统包括用于给蓄压器容积或共轨填充高压燃料的高压泵，利用该高压泵给燃料系统的多个喷射器供应燃料。燃料压力可以高达或甚至超过2000巴。典型地，每个喷射器设有电子控制的喷嘴控制阀以控制燃料喷射器阀针的运动并因而控制燃料从喷射器到发动机的相关燃烧室的输送时刻。

图1a至图1c示出了处于泵送循环的各种阶段的已知燃料泵10。燃料泵10包括设有柱塞钻孔或筒体14的燃料泵壳体12或泵送头，在使用中，泵送柱塞16在驱动装置18的影响作用下在柱塞钻孔或筒体14内往复运动。柱塞16及其筒体14同轴地延伸穿过泵壳体12。筒体14的上部区域限定燃料泵10的筒形泵送腔室22。燃料分别通过入口通路20和出口通路21而被允许进入泵送腔室22和从泵送腔室22排出。燃料通道24设置在泵壳体12中以保持低压燃料。

在泵10的操作过程中，供应线路28将低压燃料从合适的源输送至燃料通道24。低压燃料从通道24到泵送腔室22的流动由设置在入口通路20中的入口阀26控制。入口阀26的弹簧偏压入口阀构件30被构造成可在入口通路20内移动以便控制从通道24到泵送腔室22的燃料的流量。入口阀构件30响应于通道24和泵送腔室22之间的压力差变化而移位至打开位置或关闭位置。

驱动装置18包括挺杆32，该挺杆32可以通过凸轮(未示出)驱动，以向柱塞16的下端施加驱动。如本领域技术人员所公知的那样，凸轮通常连接至由发动机驱动的凸轮轴。挺杆32通过复位弹簧34连接至泵送壳体12的下部。复位弹簧34被构造成一旦驱动凸轮的力被移除就通过反冲在柱塞16上赋予向下运动。在这样做时，挺杆32被推离泵头12，由此从柱塞筒体14向外驱动柱塞16。

燃料泵的泵循环由泵送行程和返回行程构成，在泵送行程中，柱塞16在柱塞筒体14内被向内驱动以减小泵送腔室22的容积，而在返回行程中，柱塞16被从柱塞筒体14向外驱动以增加泵送腔室22的容积。

图1a示出了在已经执行泵送行程之后的燃料泵，其中柱塞16相对于柱塞筒体14位于其最内位置，由此使泵送腔室22的容积最小化。

参照图1b，当柱塞16通过复位弹簧34而从柱塞筒体14内向外拉动时，返回行程开始。柱塞16的向下运动致使泵送腔室22内的燃料压力下降，这导致在入口阀26两端形成负压力差，由此致使入口阀26允许低压燃料从流体入口通道24进入高压泵送腔室22。

如图1c所示，当柱塞16相对于柱塞筒体14位于其最外位置时，泵送行程开始。在泵送行程期间，柱塞16由驱动装置18在柱塞筒体14内向内驱动。当柱塞16在柱塞筒体14内向内移动时，燃料在泵送腔室22中被加压，并且在入口阀26两端形成正压力差，从而致使阀关闭。泵送腔室22中的燃料压力随着柱塞16进一步向柱塞筒体14内部移动而增加，直到在出口阀36两端形成预定水平的正压力差，从而致使该出口阀36打开。加压燃料然后通过出口阀36输送至燃料喷射系统的下游共轨。这样，发动机每转一圈，燃料泵10都允许加压燃料输送至燃料喷射系统的共轨。

在共轨燃料喷射系统中，趋势是增加喷射压力以便优化燃烧质量和发动机效率，除了改善燃烧特性之外，更高喷射压力还使发动机达到更大速度，这又导致发动机功率输出增加。然而，由于燃料通常由发动机驱动，发动机速度增加使燃料泵的速度包络增加。泵效率增加导致在每个泵送循环的泵送行程之前可用来填充泵送腔室22的时间减少，在以更高发动机速度操作时这会导致燃料泵10的泵送效率下降。在使泵输送与燃料喷射同步的趋势下，这种效果可能更差。

该问题可以通过增加供应至燃料泵10的压力燃料来稍微解决。然而，这需要从发动机转移更多能量，这会危及发动机效率并且导致车辆碳排放随之增加，而这不是令人期望的。

本发明的一个目的是提供一种用于共轨燃料系统的燃料系统，该燃料系统给已知共轨燃料系统提供了改进并且特别地解决了可变喷射特性和寄生燃料损失的问题，从而提供了增强的系统效率。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种燃料泵，该燃料泵包括：

泵头，该泵头限定筒体，泵送柱塞可在该筒体内滑动以对泵送腔室中的燃料进行加压；和

流体入口路径，在柱塞返回行程期间，燃料在入口阀的控制下经由所述流体入口路径流入所述泵送腔室内，其中所述泵送柱塞被构造成使所述流体入口路径中的燃料加压。

在一个实施方式中，所述燃料泵包括燃料出口路径，在柱塞泵送行程期间，燃料优选在出口阀的控制下经由所述流体出口路径流出所述泵送腔室。

通过使所述流体入口路径中的燃料加压，所述柱塞被有利地构造成增加燃料流入所述泵送腔室的流量。这样，所述柱塞可以被构造成在柱塞泵送行程之前利用加压燃料“起动”所述泵送腔室。由于所述泵送腔室在柱塞返回行程期间可以填充有更大量的燃料，这导致燃料泵的泵送效率增加，这导致在柱塞泵送行程期间从所述泵送腔室输出的燃料压力随之增加。

在高泵送频率下，柱塞快速运动往往减少在柱塞返回行程期间利用燃料填充所述泵送腔室可用的时间。然而，由于增加了进入所述泵送腔室的燃料流，所述燃料泵能够以更高泵送频率(＞150Hz)操作，同时维持其泵送效率不变。这样，所述燃料泵能够确保在整个泵送效率范围上的一致泵送。

当与用于向发动机供应高压燃料的燃料系统结合使用时，本发明特别有利。当结合在这种系统中时，传统的燃料泵通常从相对低压的供应源供应燃料，并且通常例如由电动提升泵驱动。

有利地，通过借助于柱塞将所述流体入口路径内的燃料加压显著地降低了燃料必须供应至所述燃料泵的压力。这使得所述燃料泵对于入口管件的规格不太敏感。换言之，所述燃料泵可以配备有等级适合于低燃料压力的管件而不会危及所述泵的操作。

当联接至用于发动机的燃料喷射系统时，更高的泵送效率使得所述燃料泵能够特别地以更高的发动机频率向发动机产生更高的输出压力，这使得能够实现更高的发动机速度，同时优化发动机的效率和燃烧质量。

所述流体入口路径的一部分可以由起动泵腔室限定。有利地，所述起动泵腔室可以被构造成接收燃料，该燃料可以在被输送至所述泵送腔室之前通过所述柱塞加压。

所述起动泵腔室可以远离所述泵送腔室定位。这样，所述起动泵腔室内的燃料可以方便与所述泵送腔室中的燃料隔离。所述起动泵腔室中的燃料因此可以与所述泵送腔室中的燃料独立地加压。

所述泵送柱塞可以与起动泵活塞相关联，该起动泵活塞被构造成使所述起动泵腔室中的燃料加压。所述活塞可以有利地附装至所述柱塞的轴，并由此被构造成收纳在所述起动泵腔室中，从而所述柱塞的运动使所述起动泵活塞在所述起动泵腔室内移动。因而，所述主泵活塞可以被构造成使所述起动泵腔室内的燃料的有效容积减小，由此使所述流体入口路径中的燃料加压。

所述起动泵活塞可以为连接至所述泵送柱塞的环形元件。环形的所述起动泵活塞可以固定至所述柱塞的圆周表面，从而它可以收纳在筒形起动泵腔室内。所述起动泵活塞可以通过被收纳在所述柱塞中限定的例如环形凹槽内而固定就位。所述起动泵活塞可以是可以卡合到这种凹槽内并由此固定就位的套爪。另选地，所述起动泵活塞可以被焊接在适当位置或者压配合到适当位置，特别是在活塞为实心环而不是套爪时。所述起动泵活塞还可以与所述柱塞成一体。所述起动泵活塞的环形构造可以给保持在所述筒形起动泵腔室内的燃料提供均匀加压。

所述流体入口路径可以包括从所述起动泵腔室通向泵送腔室入口的流体入口通路。有利地，所述流体入口通路可以提供从所述起动泵腔室到所述泵送腔室入口的流体连接，以便允许加压燃料从所述起动泵腔室直接输送至所述泵送腔室入口。

所述流体入口通路可以由所述泵头限定。所述流体入口通路可以被构造成允许燃料从流体入口通道流入所述起动泵腔室。所述流体入口通道为所述流体入口通路和所述流体入口路径的流体供应通路的互连提供了方便的接合部。

所述流体入口通路和所述泵送腔室入口可以由所述泵送柱塞限定。该构造有利地消除了将泵送腔室入口设置在泵头中的需要，由此减少了必须在泵头中钻孔的钻孔数量。将所述流体入口通路和所述泵送腔室入口结合到所述泵送柱塞内还在布置所述燃料泵的部件时提供了更大的设计自由度。泵送腔室出口可以例如与限定所述泵送柱塞中的泵送腔室入口对齐。这使得所述泵头中的泵送应力关于由所述泵送腔室入口、所述泵送腔室出口和所述柱塞筒体限定的中心轴线基本对称。这避免在所述泵头内进行横向钻孔的任何需要，并且还极大地降低了所述泵送腔室内的固有泵送应力，而且简化了所述燃料泵的机加工。

所述泵送腔室入口可以包括入口阀。有利地，通过将所述柱塞入口阀结合到所述柱塞的泵送腔室入口内，可以改善所述柱塞入口阀响应。所述柱塞入口阀可以被构造成使得所述阀的打开和关闭可以通过可动阀构件由所述柱塞的运动引起的惯性帮助。因而，所述柱塞入口阀可以被构造成使其可动部件具有比操作位于泵头中的阀所需的质量低的质量。这样，所述柱塞入口阀的操作可以从所述柱塞的运动受益。

所述流体入口路径可以进一步包括被构造成向所述起动泵腔室供应流体的流体供应通路。所述流体供应通路可以直接向所述起动泵腔室供应流体。这样，所述起动入口通路的燃料供应可以与从所述起动泵腔室到所述泵送腔室的燃料供应方别地隔离开。

所述流体供应通路可以经由所述流体入口通路间接地向所述起动泵腔室供应流体。有利地，所述流体入口路径的流体供应通路和流体入口通路可以限定同一个通路。这样，单个通路可以被构造成从所述起动泵腔室向所述泵送腔室供应燃料并且从所述泵送头的入口端口向所述起动泵腔室供应燃料。因此，减少了向和从所述起动泵腔室供应燃料所需的钻孔数量，由此降低制造所述燃料泵的成本。

所述流体供应通路可以包括穿过其以防止所述起动泵腔室减压的阀装置。所述阀装置可以有利地布置成在所述起动泵活塞的泵送行程期间防止所述起动泵腔室中的加压燃料流过所述流体供应通路。在所述起动泵活塞的返回行程期间，所述阀装置可以允许流过所述流体供应通路以便重填所述起动泵腔室。

本发明进一步延伸至包括燃料泵的燃料系统，所述燃料泵包括：

泵头，该泵头限定筒体，泵送柱塞可在该筒体内滑动以对泵送腔室中的燃料进行加压；和

流体入口路径，在柱塞返回行程期间，燃料在入口阀的控制下经由所述流体入口路径流入所述泵送腔室内，其中所述泵送柱塞被构造成对所述流体入口路径中的燃料进行加压。

可以设置流体出口路径，在柱塞泵送行程期间，燃料优选在出口阀的控制下经由所述流体出口路径流出所述泵送腔室。

附图说明

已经描述的图1a、图1b和图1c示出了位于泵送循环的不同阶段的用于共轨燃料喷射系统的已知正排量燃料泵的一部分的剖视图。

现在将参照附图仅以示例方式描述本发明的优选实施方式，其中：

图2a、图2b和图2c示出了本发明的第一实施方式的燃料泵的剖视图，其中图2b和图2c分别示出了燃料泵泵送循环的返回行程和泵送行程；以及

图3a、图3b和图3c示出了本发明的第二实施方式的燃料泵的剖视图，其中图3b和图3c分别示出了燃料泵泵送循环的返回行程和泵送行程。

具体实施方式

在如下描述中对“上”、“下”和具有暗含取向的其它术语的参考不是为了进行限制，并且仅仅是指附图中所述的部件的取向。此外，尽管这些实施方式涉及燃料泵，但是仍然对“流体”进行参考，在本发明的上下文中，该术语“流体”被认为与燃料同义。然而，应该指出，这里描述的实施方式的燃料泵也可以用来泵送燃料以外的流体。

参照图2a，用于在车辆柴油发动机中的共轨燃料喷射器中使用的燃料泵10包括设有柱塞钻孔或筒体114的燃料泵头112，在使用中泵送柱塞116在驱动装置118的影响作用下在该柱塞钻孔或筒体114内往复运动。柱塞116及其筒体114同轴地延伸穿过泵头112。柱塞筒体114的上部区域限定燃料泵110的泵送腔室122。稍后将进一步详细描述的流体入口路径120与泵送腔室122连通以向泵送腔室122供应燃料。流体出口路径121与柱塞筒体114的顶部区域相交并且提供供流体从泵送腔室122出来的路径。

泵送腔室122与流体出口路径121和泵头112的下游出口端口129经由出口阀136连通，在该实施方式中，该出口阀136包括弹簧偏压的球阀构件137。出口端口129与出口阀136、流体出口路径121和柱塞116基本同轴地对齐。如本领域技术人员已知的，出口阀136根据阀两端的燃料压力控制从泵送腔室122到流体出口路径121的燃料流动。泵头112进一步设有密封装置，该密封装置位于其中柱塞116退出泵头112的开口处。采取环形橡胶密封件138的形式的密封装置被构造成防止流体和空气进入或退出柱塞筒体114。

柱塞116在驱动装置118的影响下可在柱塞筒体114内可滑动地往复运动，该驱动装置118可以通过凸轮(未示出)操作以使泵送腔室122内的燃料加压。驱动装置包括挺杆132，该挺杆132联接至柱塞116以在使用中给予该柱塞驱动，从而使柱塞116执行包括泵送行程和返回行程的泵送循环。

挺杆132通过复位弹簧134连接至泵壳体112的下部。复位弹簧134被构造成一旦驱动凸轮的力被移除就通过反冲在柱塞116上施加向下运动。在这样做时，挺杆132被推离泵头112，由此从柱塞筒体114向外驱动柱塞116。

在这方面，应该注意，与以上参照图1a至图1c描述的已知燃料泵不同，该实施方式的燃料泵包括通向泵送腔室122的入口125，该入口125不是由泵头112限定的，而是由柱塞116本身限定的。而且，限定在泵送柱塞116中的入口125由也是至少部分地限定在泵送柱塞116中的流体入口路径120供送。这样的一个好处是简化了泵头112的设计，因为只有流体出口路径121和相关的出口阀136需要由泵头112容纳。这样，就可以自由地将泵出口端口129定位在最佳位置或取向，并且在泵头112中需要更少的钻孔，这在制造方面是有益的。另外，柱塞116被构造成致使流体入口路径120中的燃料加压，并且这意味着需要更小的提升泵来给燃料加压，以供应燃料泵110的入口侧。总体来说，现在将描述的设计通过不管泵速度如何都在泵送腔室入口125处提供基本恒定压力而提高了燃料泵110的泵送效率。

现在返回到图2a至图2c，可以看到，筒体114的中间部分限定了扩大直径区域，该扩大直径区域提供起动泵腔室123，该起动泵腔室123被构造成从外部供应管线(未示出)接收低压燃料。起动泵腔室123因此距离泵送腔室122遥远地定位。供送管线将低压燃料从合适的源输送至泵头112的入口端口128。

在图示实施方式中，起动泵腔室123部分地由柱塞筒体114的远离泵送腔室122定位的扩大部分限定。起动泵腔室123在其底端处由起动泵头113封闭。起动泵头112相邻于主泵头112并且位于柱塞筒体114的开口处，在该开口处，柱塞116退出泵头112。因此将认识到，起动泵头113在该实施方式中是单独部件，该单独部件使得能够方便地制造起动泵腔室123，不过其它构造也是可行的。起动泵头113成形为限定提供插槽113b的环形壁113a，该插座113b被收纳在泵头112的互补形状部分上。因此，起动泵头113与泵头112配合以成为其一体部分。这种部件配合可以通过压配合或通过螺纹进行。

流体入口路径120包括被构造成将低压燃料从入口端口128供应至起动泵腔室123的流体供应通路120a。这样，流体供应通路120a将流体直接供应至起动泵腔室123。

流体供应通路120a包括止回阀142，该止回阀142可操作以在柱塞116的泵送行程过程中控制供应至起动泵送腔室123的燃料。止回阀142防止燃料从起动泵腔室123沿着流体供应通路120a流回并经由入口端口128流出泵头112，由此防止起动泵腔室123减压。

为了将起动泵腔室123内的燃料加压，将柱塞116与起动泵活塞117相关联。在图示实施方式中，起动泵活塞117为沿着柱塞116的长度环绕一点的环形元件如套爪。可以想到各种材料都将适合于起动泵活塞117。例如，活塞117可以是与泵送柱塞116相同或类似等级的钢，或者它可以是合适的工程塑料。

起动泵活塞117沿着柱塞116位于固定位置，从而在使用中，起动泵活塞117位于起动泵腔室123中并且与柱塞116的轴向运动一起在起动泵腔室123内运动。这样，当柱塞16在筒体114内往复运动时，起动泵活塞117与柱塞116一起移动，以在柱塞116的操作过程中使起动泵腔室123中的燃料加压。更具体地说，在进行泵送行程时，当柱塞116在筒体114内向上移动时，起动泵活塞117作用而将燃料抽吸到起动泵腔室123内，而当柱塞116向下移动时，起动泵活塞117作用而给起动泵腔室123中的燃料加压。

起动泵活塞117可以通过被收纳在例如限定柱塞116中的环形凹槽中而固定就位。如果该活塞为套爪，则它将卡合在这种凹槽内并因此固定就位。另选地，它可以被焊接在适当位置或者压配合到适当位置，特别是在活塞为实心环而不是套爪时。它还可以与柱塞成一体。本领域技术人员将想到可以用来组合活塞117和柱塞116的其它技术。这样，当柱塞116在筒体114中往复运动时，起动泵活塞117与柱塞116一起移动，以在柱塞116的操作过程中致使起动泵腔室123中的燃料加压。更具体地说，在进行泵送行程时，当柱塞116在筒体114内向上移动时，起动泵活塞117作用而将燃料抽吸到起动泵腔室123内，而当柱塞116向下移动时，起动泵活塞117作用而给起动泵腔室123中的燃料加压。

为了管理越过起动泵活塞117的外表面的任何燃料，在泵头112中设置采取钻孔形式的回漏通道140，该回漏通道140以倾斜角度从起动泵腔室123的上端延伸开。尽管没有在附图中示出，该回漏通路140可以连接至相对较低压力的适当源，以便从起动泵腔室123抽走溢出的燃料。

泵送柱塞116限定一系列通路或钻孔，这些通路或钻孔用来将起动泵腔室123中的加压燃料传送至主泵送腔室122。如能够在附图中看到的，柱塞116设有纵向钻孔120b，该纵向钻孔120b允许燃料通过柱塞116从起动泵腔室123流到位于柱塞116的上端的泵送腔室入口125。纵向钻孔120b经由一个或多个横向钻孔120c与起动泵腔室123连通。由于该结构，可以认为纵向钻孔120b是用于泵送腔室122的流体入口通路120b，并且从现在开始其将被称为流体入口通路120b。流体入口通路120b因而形成了用于泵送腔室122的流体入口路径的一部分。

在该实施方式中，泵送腔室入口125包括流体入口阀126，以控制燃料通过泵送腔室入口125到泵送腔室122内的流动。流体入口阀126可以采取弹簧偏压的球阀的形式，或者可以更简单地基于泵送腔室入口125和泵送腔室122之间的压力差操作。可以想到，流体入口阀126可以被构造成允许流体以近似8巴的压力进入泵送腔室122，应该注意，该压力显著高于传统提升泵的工作压力。

总之，因此，泵送腔室122通过泵送腔室入口125连接至流体入口路径120，以在流体入口阀126的控制下从起动泵腔室123接收相对较低压力的燃料。因此，在操作过程中，泵送腔室122通过流体入口路径120(更准确地说，通过限定在柱塞116中的流体入口通路120b)从起动泵腔室123接收被部分加压的燃料，并且通过流体出口路径121接收高压燃料。

已经描述了燃料泵110的一般结构，下面描述说明在泵送行程和返回行程过程中燃料泵110的操作。这里，“泵送行程”和“返回行程”的操作涉及泵送柱塞116在筒体114中的运动，并且应该注意，起动泵活塞117在泵送活塞116的返回行程期间执行起动泵腔室123的加压(即活塞泵送行程)，而在柱塞的泵送行程期间起动泵活塞117使起动泵腔室123被填充(即活塞返回或填充行程)。

图2b示出了返回行程期间的柱塞116，其中柱塞116在柱塞筒体114中被向外驱动以增加泵送腔室122的容积。在返回行程开始时，柱塞116在筒体114内位于其最内位置，并且起动泵活塞117在起动泵腔室123内位于最内位置。换言之，当柱塞116位于柱塞泵送行程的顶部时，起动泵活塞117位于活塞泵送行程的底部。

随着柱塞116相对于柱塞筒体114向外移动，起动泵活塞117在起动泵腔室123内在向外方向上移动，由此减小起动泵腔室123的容积，并且致使其中的燃料加压，该燃料然后被强制进入柱塞116的流体入口通路120b内。

被供应至流体入口通路120b的加压燃料导致作用在流体入口阀126的燃料压力增加，从而导致燃料入口阀126克服弹簧力或者另选地克服泵送腔室122中的燃料压力而打开，由此允许燃料通过打开的燃料入口阀126进入泵送腔室122。

转到图2c，在返回行程后，柱塞116执行泵送行程，在该泵送行程期间，柱塞116在柱塞筒体114内被向内驱动以减小泵送腔室122的容积，由此通过输出阀136输送加压燃料。

当柱塞116相对于柱塞筒体114位于其最外位置时，泵送行程开始。在泵送行程期间，柱塞116在柱塞筒体114内由驱动装置118向内驱动。泵送腔室122中的燃料压力随着柱塞116前进而增加，直到以预定压力水平在出口阀136两端形成正压力差，从而将该出口阀打开。加压燃料然后通过出口阀136输送至泵110的出口端口129。

有利地，柱塞116的运动导致被部分加压的燃料从起动泵腔室123输送至高压泵送腔室122，这由此确保了在柱塞116的每次泵送行程之前都向泵送腔室122输送足够量的燃料。由于起动泵腔室123和主泵送腔室122的操作通过柱塞116的运动相连，在发动机的整个速度范围内都确保向泵送腔室122内一致地输送燃料。即使在更高的泵送频率下，也维持了流体入口路径120中的燃料的加压，由此允许在柱塞116的每个返回行程过程中充分地填充泵送腔室122。这提高了燃料泵110的容积效率。还使得燃料泵110的设计对入口管件不敏感。

将流体入口路径120构造成穿过柱塞116的特别优点在于，它使得能够将高压流体出口路径136布置成与柱塞筒体114同轴对准。这避免了在泵头112内进行横向钻孔的任何需要，并且还极大地降低了泵送腔室122内的固有泵送应力并且简化了燃料泵110的机加工。

现在参照图3a至图3c描述根据本发明的另选实施方式的燃料泵210。燃料泵210与之前实施方式具有需要类似之处，最特别的是通过柱塞216的运动在起动泵腔室223中加压燃料从而将该燃料在压力作用下输送到泵送腔室222内的功能。然而，在该实施方式中，如现在将详细地描述的，燃料入口路径220通过燃料泵210的泵头212限定，而不是位于柱塞216中。

与之前实施方式的燃料泵110相同的方式，图示的燃料泵210包括设有柱塞筒体214或钻孔的燃料泵壳体或头212，在使用中，泵送柱塞216在驱动装置218的影响作用下在柱塞筒体214内往复运动，该驱动装置218可以是凸轮操作的。柱塞216及其筒体214同轴地延伸穿过泵头212。柱塞筒体214的上部区域限定筒形泵送腔室222。燃料分别通过燃料入口路径220和燃料出口路径221而被允许进入泵送腔室222并从泵送腔室222排出。

泵头212包括回漏通道240，该回漏通道240与环形扫气凹槽241连通，以在使用中管理筒体214和柱塞216之间的燃料泄漏。

供应线路228将低压燃料从合适的源经由供应通路220a输送至流体入口通道224。从流体入口通道224到泵送腔室222的低压燃料的流动由入口阀226控制。入口阀226的弹簧偏压入口阀构件230被构造成控制从流体入口通道224到泵送腔室222的燃料流量。入口阀构件230响应于流体入口通道224和泵送腔室222之间的压力差变化而移位至打开或关闭位置。出口阀236设置成控制从泵送腔室222到流体出口路径221的加压燃料流。

泵送循环由泵送行程和返回行程构成，在泵送行程中，柱塞216在柱塞筒体214内由驱动装置218向内驱动以减小泵送腔室222的容积，在返回行程中，柱塞216被从柱塞筒体214向外驱动以增加泵送腔室222的容积。驱动装置218的操作与之前实施方式中的驱动装置的操作相同，因此这里将不再进行描述。

流体入口通道224在燃料通过入口阀226输送到泵送腔室222之前为燃料提供贮存器。以与之前实施方式类似的方式，燃料泵210被构造有起动泵腔室223，该起动泵腔室223及时地增加通道224内的燃料压力以使燃料吸入到泵送腔室222内。燃料泵210包括位于泵头212中的燃料供应通路220b，该燃料供应通路220b将通道224和起动泵腔室223连接，如将描述的那样。尽管通道224为通路220和229b的互连提供了方便的接合部，但是注意这不是必须的。

起动泵腔室223由柱塞筒体214的远离泵送腔室222定位的扩大部分限定。起动泵腔室223容纳在燃料泵212的由起动泵头213限定的部分内。起动泵头213相邻于泵头212并且位于柱塞筒体214的其中柱塞216退出泵头212的开口处。因此，将认识到，起动泵头213在该实施方式中是一个单独部件，该单独部件使得能够方便地制造起动泵腔室223，不过其它构造也是可行的。

柱塞216与起动泵活塞217相关联，该起动泵活塞217由柱塞214承载的环形元件诸如套爪限定。活塞217可以保持在柱塞216上的环形凹槽(未示出)内或通过对本领域技术人员来说将显而易见的其它技术来保持。它也可以与柱塞成一体，不过这可能不太方便制造。起动泵活塞217沿着柱塞216的轴位于这样的位置处，使得在使用中，起动泵活塞217位于起动泵腔室223中。这样，起动泵活塞217被构造成在柱塞216的操作过程中致使起动泵腔室223中的燃料加压。

燃料供应通路220b提供从起动泵腔室223到通道224的流体连接，因而提供从起动泵腔室223到位于泵送腔室222的启动泵入口225的入口阀226的流体连接。流体入口通路220b的上部由泵送头212限定，并且流体入口通路220b的下部由起动泵头213限定。

因此，燃料供应通路220b允许燃料双向流动，也就是说，燃料沿着通路220b流入起动泵腔室223，由此给起动泵腔室223填充燃料而准备好加压，并且相反，部分加压燃料沿着通路220b从起动泵腔室223流入通道224内而准备好输送到泵送腔室222内。

通向通道224的流体供应通路220a包括流体供应阀242，该流体供应阀242可操作成在柱塞216的泵送行程过程中控制供应至起动泵送腔室223的燃料量。流体供应阀242被构造成防止来自起动泵腔室223的燃料流出通道224并沿着流体供应通路220a经由入口端口228流回。这样，流体供应阀242被构造成防止流体入口路径220的起动泵腔室223和流体入口通路220b减压。流体供应阀242可以被构造成基于其两端的压力差被动地操作，或者它可以被电子地控制。

在燃料泵210的操作过程中，低压燃料在入口阀226的控制下通过起动泵腔室入口225从通道224流入泵送腔室222。入口阀226的弹簧偏压入口阀构件230控制从通道224到泵送腔室222的燃料流量。入口阀构件230响应于流体入口通道224和泵送腔室222之间的压力差变化而移位至打开位置或关闭位置。

因此，在燃料泵210的操作过程中，泵送腔室222被构造成通过流体入口220(包括通路220b和通道224)从起动泵腔室223接收半加压燃料，并且通过流体出口路径211将加压燃料输送至燃料喷射系统的共轨。

如下描述涉及在泵送柱塞216的泵送行程和返回行程过程中燃料泵210的操作。

如图2b中所示，返回行程涉及柱塞216被从柱塞筒体214向外驱动以增加泵送腔室222的容积。柱塞214的向外运动还减小了起动泵腔室223的容积，由此致使来自燃料起动泵腔室223的燃料通过流体入口通路220b流入泵送腔室222内。换言之，返回行程致使燃料在入口阀226的控制下通过流体入口路径220流入泵送腔室222内。在泵送行程过程中将燃料加压并且通过流体出口路径221从泵送腔室222驱动出来。

在返回行程开始时，柱塞216在筒体214内位于其最内位置，并且起动泵活塞217在起动泵腔室223内位于其最内位置。随着柱塞216相对于筒体214向外移动，起动泵活塞217在向外方向上在起动泵腔室223内移动，从而强制起动泵腔室223中的燃料进入流体入口通路220b。流体供应阀242防止燃料从致使燃料加压的入口路径220逃逸。来自起动泵腔室223的一定量的半加压燃料通过流体入口通路220b和通道224经由流体入口阀226供应至泵送腔室222。这样，柱塞216被构造成使流体入口路径220的流体入口通路220b中的燃料加压。通过流体入口通路220b供应的燃料导致燃料压力作用在流体入口阀226上，从而使该流体入口阀226克服弹簧力而打开。随着燃料通过打开的流体入口阀226进入泵送腔室222，柱塞216被挺杆232在柱塞214内向外推动。

泵送行程在图3c中示出，并且涉及柱塞216在柱塞筒体214内被向内驱动，以减小泵送腔室222的容积，由此通过输出阀236将加压燃料输送至流体出口路径221。在柱塞216的该运动过程中，起动泵活塞217在起动泵腔室223内向内移动，这将燃料沿着通路220b抽吸到起动泵腔室223内。在该阶段，流体供应阀242允许低压燃料进入入口路径220，这补充了其中的燃料供应，由此允许起动泵腔室223填充而准备好加压。

从以上讨论将认识到，图3a至图3c中所示的实施方式提供了类似于图2a至图2c的益处，即：柱塞216的运动致使燃料在起动泵腔室223中加压以供应至主泵送腔室222。因此，柱塞的运动用来以燃料“起动”泵送腔室222，这与使用高容量加压燃料供应泵给泵送腔室222填充燃料的传统方案不同。因此，有利的是，图3a至图3c的实施方式实现了关于图2a至图2c讨论的相同的泵送效率益处。

本领域技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求的范围所限定的发明构思的情况下，可以对本发明进行修改以采取许多另选形式。

Claims (11)

1.一种燃料泵，该燃料泵包括：

泵头(112：212)，该泵头限定筒体，泵送柱塞(116；216)能在该筒体内滑动以对泵送腔室(122；222)中的燃料进行加压；和

流体入口路径(120；220)，在柱塞返回行程期间，燃料在入口阀的控制下经由所述流体入口路径流入所述泵送腔室(122；222)内，

其中，所述泵送柱塞(116；216)被构造成使所述流体入口路径(120；220)中的燃料加压，

其中，所述流体入口路径(120；220)的一部分由起动泵腔室(123；223)限定，

其中，所述流体入口路径(120；220)包括从所述起动泵腔室(123；223)通向泵送腔室入口(125；225)的流体入口通路(120b；220b)，

其中，所述流体入口通路(120b；220b)由所述泵头(112；212)限定，并且

其中，所述流体入口通路(120b；220b)被构造成允许燃料从流体入口通道(224)流入所述起动泵腔室(123；223)。

2.根据权利要求1所述的燃料泵，其中，所述起动泵腔室(123；223)被定位成远离所述泵送腔室(122；222)。

3.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，所述泵送柱塞(116；216)与起动泵活塞(117；217)相关联，该起动泵活塞(117；217)被构造成使所述起动泵腔室(123；223)中的燃料加压。

4.根据权利要求3所述的燃料泵，其中，所述起动泵活塞(117；217)是连接至所述泵送柱塞(116；216)的环形元件。

5.根据权利要求1所述的燃料泵，其中，所述流体入口通路(120b；220b)和所述泵送腔室入口(125；225)由所述泵送柱塞(116；216)限定。

6.根据权利要求5所述的燃料泵，其中，所述泵送腔室入口(125；225)包括所述入口阀。

7.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，所述流体入口路径(120；220)进一步包括被构造成向所述起动泵腔室(123；223)供应流体的流体供应通路(120a；220a)。

8.根据权利要求7所述的燃料泵，其中，所述流体供应通路(120a；220a)将流体直接地供应至所述起动泵腔室(123；223)。

9.根据权利要求7所述的燃料泵，其中，所述流体供应通路(120a；220a)将流体经由所述流体入口通路(120b；220b)间接地供应至所述起动泵腔室(123；223)。

10.根据权利要求7所述的燃料泵，其中，所述流体供应通路(120a；220a)包括穿过其以防止所述起动泵腔室(123；223)减压的阀装置。

11.一种燃料系统，该燃料系统包括根据前述权利要求中任一项所述的燃料泵(110；210)。

Images