CN110637155B - 用于向内燃机供给燃料的泵单元 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于向内燃机供给燃料、特别是柴油燃料的泵单元，所述泵单元包括：头部(2)，在头部内沿轴线形成缸(3)；泵动的活塞(4)，其容纳在缸内，且包括在缸内的头部(24)和伸出到缸外的相反的底座(23)；其中，所述活塞能够在底座相应地从缸伸出更大量或更小量的第一位置与第二位置之间以往复运动的方式在缸内滑动；其中，所述活塞的外表面包括一部分(16)，其具有一表面完工特征，以使得相对于所述活塞的其余外表面具有更小的摩擦和更大的润滑剂保持能力；该部分沿所述轴线在活塞的头部与第一居间点(17)之间延伸，在所述活塞的第一位置时，第一居间点位于缸内。

Description

用于向内燃机供给燃料的泵单元
技术领域
本发明涉及一种用于向内燃机供给燃料、优选柴油燃料的泵单元。
背景技术
如已知的，用于向内燃机供给燃料、优选柴油燃料的泵单元包括头部，头部中形成有至少一个缸，缸容纳相关的滑动的泵动活塞。泵动活塞的一端、特别是泵动活塞相对于泵单元的内端从缸伸出并被称为活塞底座，而且连接到致动器、通常是凸轮轴，所述致动器执行活塞运动。提供特定弹簧以使活塞底座保持压靠在相关的致动器上。活塞沿缸往复运动而执行吸入冲程和压缩冲程，其中，在吸入冲程期间，活塞将燃料吸入缸，在压缩冲程期间，活塞对保持在缸内的燃料进行压缩。执行压缩的缸部分被称为压缩室，且被称为活塞头部的活塞的另一端容纳在该室内。通常，向缸中供给通过孔或吸入孔进行，而被压缩的燃料的排放沿横向孔或排出孔进行。用于收集必须被供给到所述室中的燃料的头部的外部部件被称为吸入室，吸入室通过密封地固定于头部上的特定盖子或封闭件而被外部封闭。提供用于调节相应地从吸入室到压缩室以及从压缩室到发动机的燃料的正确流动的吸入阀和排出阀。在头部外，排出阀连接到发动机，优选地利用设置有多个喷射器的共用头连接到发动机。
吸入室与吸入管连通，吸入管用于利用低压泵、通常是齿轮泵供给从存储罐抽吸的燃料。泵单元还包括过滤系统，例如，位于吸入室的入口的环状过滤器，过滤系统用于保护高压泵的构件不受通过低压泵供给的燃料中存在的杂质的损坏。
缸内的滑动的活塞的润滑利用从压缩室向缸的基部渗出到活塞与缸之间的燃料本身来确保，而在该部分之外，活塞底座与凸轮轴相互作用。由于该凸轮轴通过油浴被润滑，因此现在需要向缸的基部提供能够防止下部油与已经渗出并在缸的基部处积聚的燃料之间接触的密封件。
此外，已经渗出并在缸的基部处积聚的所述燃料必须被周期性地从缸移除，这是因为燃料的高温可能损坏恰好位于缸的基部处的密封件。
根据现有技术，已经在缸的基部处积聚的渗出的燃料被再次供给到吸入室。为此目的，在缸头部中形成特定通道，所述特定通道将吸入室连接到密封件区域中的位于缸的基部处的用于存储燃料的室。
为了防止活塞在缸内卡住的风险，现在已知的是，将活塞涂覆DLC(类似碳的金刚石)层。
根据现有技术，如今存在对提供能够防止活塞在缸内卡住以及防止油从缸的外部向缸的内部渗透的可选方案的需求，其中，所述缸容纳被周期性传送回吸入室的燃料。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于向内燃机供给燃料、特别是柴油燃料的泵单元。此泵单元包括：
-头部，在头部内形成有沿轴线A延伸的缸；
-泵动的活塞，其容纳在缸内，且包括在缸内的头部和伸出到缸外的相反的底座。如已知的，活塞的头部位于压缩室的区域中，并且通过连接到吸入室的吸入阀供给。又以已知的方式，活塞的底座被保持压靠在通过油浴润滑的凸轮轴上。在凸轮轴的旋转期间，所述活塞在底座从缸伸出较大量或较小量的第一位置与第二位置之间以往复运动的方式在缸内滑动。所述活塞的这些运动被称为“吸入冲程”和“压缩冲程”，其中，对于活塞的底座，吸入冲程终止于从缸完全抽出的位置，对于活塞的底座，压缩冲程终止于向缸完全缩回的位置。
根据本发明的第一方面，活塞的外表面包括第一表面加工部分，其具有第一表面完工特征，以使得与缸产生更小的摩擦并具有更大的用于保持润滑剂的能力，即，在部分燃料已经渗出到活塞与缸之间的情况下。这些特性是相对于活塞的其余外表面而言的，而且也是相对于经表面处理之前的第一部分本身而言的。第一部分沿轴线A基本上从所述活塞的头部延伸到第一居间点。第一居间点总是位于缸内，即，即使当活塞完全抽出时也位于缸内。
此方案有利地改善了恰好位于可能卡住的接触区域中的活塞与缸之间的机械相互作用。
优选地，在表面加工之后，第一部分包括成以矩阵型式布置的微凹坑形式的多个凹腔。根据实施例的一个示例，这些凹腔可通过激光表面加工形成，并可具有从活塞头部向第一居间点缩减的发展，也就是减小的强度。优选地，凹腔之间的轴向间距为大约100微米至250微米，而每个凹腔的直径和深度分别为大约30微米至150微米和大约2微米至10微米。
根据可附加于或替代前述方面的本发明的另一方面，活塞的外表面包括第二表面加工部分，其具有第二表面完工特征，以使得具有更小的润滑剂保持能力，也就是以使得基本排斥油。这样的特性是相对于活塞的其余外表面而言的，而且也是相对经表面处理之前的第二部分本身而言的。第二部分沿轴线A在活塞的底座与第二居间点之间延伸。第二居间点总是位于缸内，即，即使当活塞完全抽出时也位于缸内。
因此，有利地防止了凸轮轴润滑油向它本可能与渗出的燃料混合的缸内传输。
优选地，在表面加工之后，第二部分包括被配置为使得表面排斥油的涂层沉积物和/或该第二部分中的也被配置为减小油滴保持能力的表面纳米结构。根据实现方式的一个示例，这些表面纳米结构通过等离子或激光表面加工形成。作为示例，排斥油的表面涂层具有400纳米至900纳米之间的厚度，而纳米结构具有几十纳米的高度。
根据本发明的两个优选的可选实施例，第二居间点与第一居间点重合，或者未进行表面加工的活塞的第三部分存在于第一部分与第二部分之间。
本发明的前述两个实施例中的第一实施例适用于未在缸的内端设置特殊的密封件的泵。
相反，第二实施例能够与前述密封件配合使用，使得当活塞完全抽出时，第二居间点面对密封件，而当活塞完全缩回时，第二居间点位于缸内、密封件之外。
附图说明
参照附图中的图，基于本发明的实施例的非限制性示例的以下描述，本发明的另外的典型特征和优点将变得清楚，其中：
-图1是用于向内燃机供给燃料的泵单元的一部分的示意性剖视图；
-图2是根据本发明的根据图1的泵单元的一部分的视图，所述视图示意性示出设置有不同的表面加工完工特征的活塞的各个区域；
-图3和图4示出在不同的操作位置时的本发明的两个不同的实施例的示意性剖视图。
具体实施方式
参照以上给出的图列，图1是用于向内燃机输送燃料的泵单元的结构示例的示意性剖视图。根据此示例，泵单元1包括头部2，在所述头部内形成有具有轴线A的用于容纳滑动的泵动的活塞4的缸3。头部2还具有形成在其内的吸入管5和排出管22(在图2中可见)，其中，吸入管5用于从泵外的存储罐向缸3供给燃料，排出管22用于排放通过缸3压缩的燃料。
用于执行活塞在缸3内的往复运动的致动器装置(未示出)、例如凸轮轴设置在活塞的内端或底座23处。为此目的，活塞的底座23伸出到缸3外并利用弹簧被压靠在凸轮轴上。凸轮轴通过油浴润滑。在活塞的相反端或者头部24处，缸3设置有沿轴线A轴向布置的孔7，用于容纳吸入阀8，吸入阀8将缸3的压缩室10设置为与位于头部2外并经由吸入管5供给有燃料的吸入室9连通。吸入阀8包括杆式闭合元件，杆式闭合元件穿过孔7，且在一侧伸入压缩室10，在另一侧伸入吸入室9。在头部2的外部，吸入室9通过由锁环12压到头部2的盖子11封闭。盖子11与头部2的密封连接以及锁环12与盖子11之间的连接二者是已知的。
泵单元1包括位于缸3的内端处的密封件13。此密封件13具有阻止已经渗出到缸3与活塞4之间的燃料向下流动的目的，从而在头部2内限定出针对渗出的燃料的存储室14。而且，密封件13防止用于润滑与活塞的底座23接触的凸轮轴的油回流到缸3内。优选地，此存储室14具有关于轴线A的环形形状。
如可在图1中观看到的，内部排放通道15形成在头部2内并从存储室14延伸到吸入室9。
图2是根据本发明的一个示例的根据图1的泵单元的一部分的视图，所述视图示意性示出具有不同的表面加工完工特征的活塞的各个区域。从头部24开始并沿轴线A向底座23下移时，活塞4具有串联布置的具有不同的表面特性的三个部分。特别地，三个部分中的两个部分具有不同的表面加工完工特征，而第三表面仅仅是根据现有技术的未经任何另外处理的表面。第一部分16基本上从活塞4的头部24延伸直到第一居间点17。如在图2中示意性示出的，在此第一部分16中，活塞4的侧表面包括多个凹腔21，所述凹腔21成以矩阵型式布置的微缝隙或凹坑形式，且从活塞4的头部24向第一居间点17具有缩减的扩展。未经表面加工的第三部分20与第一部分16串联设置。第二部分18与第三部分20串联设置并在活塞的底座23处终止。如图2中示意性示出的，在第二部分18中，活塞4的侧表面包括以表面纳米结构的形式设置的涂层。在图2中，油珠通过附图标记25被示意性示出；由于这些油珠不再能够粘附于活塞，因此这些油珠会利用重力而向活塞的底座滑落。
图3以示意形式示出根据图2的从缸3完全抽出(左侧)和最小限度抽出(右侧)的活塞4。如可在此示例中观看到的，将第一部分16与第三部分20连接在一起的第一居间点17总是位于缸3内并且永不位于面向存在于所述缸3的端部处的密封件13处。在此实施例中，将第三部分20连接到第二部分18的第二居间点19在活塞4完全抽出的位置时面对密封件13，并在活塞4完全缩回的位置时位于缸3内、密封件13之外。
图4示出不存在密封件13并且活塞4未设置有第三部分20的本发明的一个可选实施例。因此，在此示例中，第一居间点17与第二居间点19重合。
清楚的是，在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，这里描述的本发明可被修改和改变。

Claims (8)

1.一种用于向内燃机供给燃料的泵单元，所述泵单元(1)包括：
-头部(2)，在所述头部内形成有沿轴线(A)延伸的缸(3)；
-泵动的活塞(4)，其容纳在缸(3)内，且包括在缸内的头部(24)和伸出到缸(3)外的相反的底座(23)，所述活塞(4)能够在底座(23)相应地从缸(3)伸出较大量或较小量的第一位置与第二位置之间以往复运动的方式在缸(3)内滑动；
其中，所述活塞(4)的外表面包括第一部分(16)，其具有第一表面完工特征，以使得相对于所述活塞(4)的其余外表面具有更小的摩擦和更大的润滑剂保持能力；第一部分(16)沿所述轴线(A)在活塞(4)的头部(24)与第一居间点(17)之间延伸，在所述活塞(4)的第一位置时，第一居间点(17)位于缸(3)内，其中第一部分(16)包括成以矩阵型式布置的微凹坑形式的多个凹腔(21)，其中，所述活塞(4)的外表面还包括第二部分(18)，其具有第二表面完工特征，以使得相对于加工之前的同一部分具有更小的润滑剂保持能力；第二部分(18)沿所述轴线(A)在所述活塞(4)的底座(23)与第二居间点(19)之间延伸，在所述活塞(4)的第一位置时，第二居间点(19)位于缸(3)内，其中，第二部分(18)包括以表面纳米结构的形式设置的涂层。
2.如权利要求1所述的泵单元，其中，所述多个凹腔(21)通过激光表面加工形成。
3.如权利要求1或2所述的泵单元，其中，第一部分的所述凹腔(21)从所述活塞(4)的头部(24)向第一居间点(17)缩减。
4.如权利要求1或2所述的泵单元，其中，表面纳米结构通过等离子表面加工形成。
5.如权利要求1或2所述的泵单元，其中，第二居间点(19)与第一居间点(17)重合。
6.如权利要求1或2所述的泵单元，其中，所述燃料是柴油燃料。
7.如权利要求1或2所述的泵单元，其中，活塞的未被表面加工的第三部分(20)存在于第一部分(16)与第二部分(18)之间。
8.如权利要求7所述的泵单元，其中，所述泵单元(1)还包括密封件(13)，其位于缸(3)的与活塞(4)的底座(23)接合的端部处；在所述活塞(4)的第一位置时，第二居间点(19)面对密封件(13)，而在所述活塞(4)的第二位置时，第二居间点位于缸(3)内、密封件(13)外。
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