CN1217097C - 带有燃料润滑用节流燃料路径的燃料喷射泵 - Google Patents

Abstract

一种带有燃料润滑用节流燃料路径的燃料喷射泵，在一个用于将燃料为润滑而供应到容纳着驱动轴(14)和凸轮(17)的泵凸轮腔(22)中的燃料路径(62，71，72)中，当球体(66)与设在圆柱形本体(61)中的支座(65)相接触时，环形节流燃料路径(67)形成在圆柱形本体(61)的内壁(61a)与球体(66)的外壁之间。支座(65)中设有切口，在球体(66)与支座(65)相接触时，燃料流经切口。即使混合在燃料中的异物(200)一度堵塞住环形节流路径(67)的一部分，在燃料流动停止且球体离开支座后，异物的堵塞也会消除，因此燃料总能够充足地供应到泵凸轮腔中，以防止驱动轴(14)和凸轮(17)烧焦，特别是在发动机的高转速范围内。

Description

带有燃料润滑用节流燃料路径的燃料喷射泵

技术领域

本发明涉及一种带有燃料润滑用节流燃料路径的燃料喷射泵，其可以用在内燃机(发动机)中。

背景技术

在将燃料直接喷射到泵缸中的泵缸喷射式发动机中，燃料的喷射压力必须非常高，以使喷射的燃料雾化。为此，燃料被一个用作初级压力源的低压燃料泵例如供应泵从燃料罐中抽出，再被一个柱塞泵以高压供应到燃料喷射阀中。

通常，燃料喷射泵具有一根驱动轴，其通过齿轮或皮带而被发动机的曲轴驱动。被发动机驱动的驱动轴用于带动燃料喷射泵中的柱塞泵和供应泵运转。通过这种方式，燃料的增压可以借助于发动机的驱动力而容易地实现。

作为内部齿轮式次摆线泵的供应泵，是以这样的方式从燃料罐抽出燃料并将燃料排放到柱塞泵的燃料增压腔中的，即相互啮合的内外齿轮间的每个齿隙容积是以次摆线的形式变化的。这里，供应压力，即供应泵的排放压力，是通过压力控制阀而在预定的范围内实现稳定化的。

燃料喷射泵在供应泵与泵凸轮腔之间设有一根燃料润滑用旁通导管，泵凸轮腔中容纳着驱动轴和与驱动轴一起旋转的凸轮，旁通导管可以为润滑泵凸轮腔而供应一部分来自供应泵的燃料。在前面描述的燃料喷射泵中，被发动机驱动的供应泵的排放压力随发动机转速而变化，而且在发动机转速较高时，从供应泵供应到泵凸轮腔的燃料量足够大，因此发动机性能是可靠的。然而，在发动机转速较低时，供应泵的供应压力相对较低。即使从供应泵排出并且供应到柱塞泵的燃料增压腔中的燃料量相对较小，燃料也仍然会为润滑泵凸轮腔而部分地供应。因此，燃料压力会过低，而不能恰当地将燃料供应到燃料增压腔中，这会导致发动机性能下降，特别是在发动机起动时。

为了解决这一问题，可以设想，可在从供应泵开始通向泵凸轮腔的旁通导管中设置一个节流器，以控制润滑用燃料向泵凸轮腔中的供应。然而，在图11中所示的传统孔隙式节流器中，混合在燃料中的异物容易被节流器俘获，从而可能导致旁通导管被完全堵塞。其结果是，燃料不能充分地供应而润滑和冷却泵凸轮腔中的驱动轴和凸轮，因此可能会因驱动轴和凸轮烧焦而导致可靠性较差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种燃料喷射泵，其中燃料润滑用节流燃料路径不容易被混合在燃料中的异物堵塞。本发明的另一个目的是提供一种燃料喷射泵，其带有简单结构的节流燃料路径。还有一个目的是提供一种燃料喷射泵，其驱动轴和凸轮可被良好地润滑而不会出现烧焦。

为了达到上述目的，本发明提供了一种燃料喷射泵，包括：驱动轴；初级压力供应源，其用于随着所述驱动轴的旋转而将燃料吸入、初步增压和排放；凸轮，其可以与所述驱动轴一起旋转；压力产生件，其可以随着所述凸轮的旋转而往复移动，以便对所述初级压力供应源排出的燃料进一步加压并在高压下供应；泵凸轮腔，其容纳着所述驱动轴和所述凸轮；燃料路径，其用于将所述初级压力供应源排出的燃料的一部分供应到所述泵凸轮腔中；以及节流件，其安置在所述燃料路径中，其特征在于：所述节流件具有用于使所述一部分燃料从中流过的内壁、可移动地布置在所述内壁中的活动件和用于接触被所述一部分燃料移动的所述活动件的支座，当所述活动件与所述支座相接触时，所述活动件的外表面与所述内壁的内表面之间形成了第一间隙，而且所述活动件的所述外表面与所述支座之间形成了第二间隙；其中，所述第一间隙的横截面积小于所述第二间隙的横截面积，因而控制流经所述燃料路径和所述节流件的所述一部分燃料的流量。

优选的结构是，所述活动件可被成形为球形。

所述支座中可设有构成第二间隙的切口。

所述内壁可被成形为圆柱形，所述支座被成形为圆弧的形状；以及所述圆的中心轴线从所述圆柱的中心轴线径向偏移。

所述支座可被成形为圆弧的形状。

节流件布置在从初级压力供应源通向泵凸轮腔的燃料路径中。在活动件接触支座时，节流件由形成在内壁与活动件之间的第一间隙和形成在活动件与支座之间的第二间隙构成。这样，即使混合在燃料中的异物被俘获在第一或第二间隙中，也只有一部分的第一或第二间隙被堵塞，因而可以确保所需的燃料流量。此外，节流件通过第一间隙控制燃料的流量。

根据本发明，燃料喷射泵具有高可靠性，特别是在发动机高转速范围内，这样，可以防止泵凸轮腔中的驱动轴和凸轮烧焦。

附图说明

通过下面结合附图所作的详细描述，可以使本发明的上述以及其他目的、特征和优点清楚地显现出来。

图1是根据本发明第一个实施例的狄塞尔内燃机燃料喷射泵中的节流件的示意性剖视图；

图2是沿着图1中的线II-II所作的剖视图；

图3是沿着图1中的线III-III所作的剖视图；

图4是根据本发明第一个实施例的燃料喷射泵的总体结构剖视图；

图5是根据本发明第一个实施例的燃料喷射泵的结构轮廓示意图；

图6是根据本发明第一个实施例的燃料喷射泵中的节流件的另一个示意性剖视图；

图7是根据本发明第二个实施例的燃料喷射泵中的节流件的示意性剖视图；

图8是沿着图7中的线VIII一VIII所作的剖视图；

图9是根据本发明第三个实施例的燃料喷射泵中的节流件的示意性剖视图；

图10是沿着图9中的线X-X所作的剖视图；

图11是现有技术的燃料喷射泵中的节流件的示意性剖视图；

图12是现有技术的燃料喷射泵中的节流件的另一个示意性剖视图。

具体实施方式

下面基于附图描述本发明的多个实施例。

(第一个实施例)

下面参照图1至6描述根据本发明第一个实施例的狄塞尔内燃机燃料喷射泵。

参看图4，燃料喷射泵10的外壳包括壳体11和缸盖12和13。壳体11由铝制成。缸盖12和13由铁制成，并且以可滑动和可往复移动的方式支承着作为压力产生件的柱塞20。燃料增压腔30由缸盖12和13的内侧表面、单向阀23和柱塞20的端面构成。在第一个实施例中，缸盖12和13被成形为几乎相同的形状，只是螺纹孔、燃料路径和其他结构的位置有所不同。当然，也可以与此不同，即可以将缸盖12和13成形得完全相同。

驱动轴14通过轴颈15而被壳体11可旋转地支承着。油封16密封住壳体11与驱动轴14之间的间隙。圆形横断面的凸轮17与驱动轴14以偏心的形式形成并且组合为一体。柱塞20以180度的间隔安置在驱动轴14的相反两侧。套筒19安置在滑瓦18与凸轮17之间。滑瓦18上的与每个柱塞20面对着的外表面以及每个柱塞头20a的端面是平的，并且彼此可滑动地接触着。将要旋转的驱动轴14和凸轮17以及滑瓦18与柱塞20之间的滑动接触面容纳在由壳体11的内壁和缸盖12和13的外壁构成的泵凸轮腔22中。

每个柱塞20分别通过滑瓦18而被与驱动轴14一起旋转的凸轮17驱动着往复移动。柱塞20对通过单向阀23而从燃料路径53引入到燃料增压腔30中的燃料增压。具有阀体23a的单向阀23可以防止燃料从燃料增压腔30反向流回燃料路径53中。也就是说，单向阀23以这样的方式打开，即在如后文所述用作初级压力供应源的供应泵50的供应压力比燃料增压腔中的压力高出预定设置值时，阀体将向着燃料增压腔30偏移。

每个弹簧21分别用于将相应的柱塞20推向滑瓦18。由于滑瓦18与每个柱塞20之间的接触面被成形为平面，因此单位面积中的表面压力较小。另外，随着凸轮17的旋转，滑瓦18将滑动并且绕着凸轮17回转，但不会自转。

缸盖12中设有燃料排放路径32，其被成形为直线式的，并且具有与增压腔30连通的开口32a。缸盖12中还设有位于燃料排放路径32下游侧的燃料腔33，其横断面流通面积大于燃料排放路径32。燃料腔33中容纳着单向阀44。横断面面积大于燃料腔33的容孔34形成在燃料腔33的下游侧。容孔34具有向着缸盖12的外壁敞开的燃料出口24a。燃料压力供应路径由燃料排放路径32、燃料腔33和容孔34构成。用于连接燃料管线的接头41螺纹连接并容纳在容孔34中。形成在接头41中的燃料路径41a与燃料腔33连通。燃料路径41a形成在几乎与燃料排放路径32相同的直线上。

布置在燃料排放路径32下游侧的单向阀44具有球形阀体45和用于将阀体45沿阀关闭的方向推动的弹簧47。单向阀44用于防止燃料从位于单向阀44下游侧的燃料腔33通过燃料排放路径32而反向流回燃料增压腔30中。接头41通过燃料管线连接着共用轨道(未示出)，在燃料喷射泵10中增压后的燃料被供应到所述共用轨道中，以便聚集燃料。与缸盖12类似，缸盖13中设有燃料排放路径(未示出)和单向阀(未示出)，该单向阀连接着位于燃料排放路径下游侧的燃料腔33。

参看图4和5，作为初级压力供应源的内部齿轮式供应泵50具有外齿轮50b和内齿轮50a。在内齿轮50a与驱动轴14一起旋转时，供应泵50通过燃料路径101和图4中所示的燃料入口56而从燃料罐100抽出燃料。被燃料泵50增压后的燃料被输送到燃料路径52和71。燃料路径57从燃料路径52中分支出来。在燃料泵50中的压力超过了预定压力后，用于调节压力的调节阀54打开，而且多余的燃料通过返回路径58返回到燃料路径101中。此外，调整电磁阀55在壳体11中设在燃料路径52与燃料路径53之间。调整电磁阀55用于根据发动机的操作状态而调节从燃料路径53经单向阀23引入燃料增压腔30中的燃料量。

节流件60设在燃料路径71和72之间，用于控制泵凸轮腔22中的润滑用燃料量。燃料路径71连接着供应泵50，而且供应泵的供应压力作用在燃料路径72的端部上。燃料路径72连接着泵凸轮腔22，而且燃料通过燃料路径72供应，以便润滑泵凸轮腔22的内部。也就是说，燃料路径71和72是旁通导管，用于将供应柱塞压力的燃料路径52分流，以将燃料供应到泵凸轮腔22中，从而润滑驱动轴14、凸轮17以及滑瓦18与柱塞20之间的滑动接触面。

参看图1、2和3，节流件60包括具有大致圆柱形内壁61a的本体61和作为球形活动件的球体66。内壁61a构成了容纳着球体66的燃料路径62。燃料路径62在上游侧即供应泵50一侧连接着燃料路径71，并在下游侧即泵凸轮腔22一侧连接着燃料路径72。燃料路径62在上下游侧的开口被成形为大致圆形的。本体61在下游侧开口的径向外侧设有轴向端壁63，如图3所示。所述轴向端壁63具有多个切口(四个切口)64，它们沿圆周方向以给定间隔彼此相隔，而且燃料路径62通过它们而与燃料路径72连通。下游侧开口在轴向端壁63处的圆周边缘构成了用于支承球体66的支座65，因而所述切口形成在支座65上。当球体66在图1中箭头所示的燃料流的作用下接触并支靠在支座65上时，本体61的内壁61a与球体66的外壁之间会形成环形节流燃料路径67，如图2所示。环形燃料路径67确保其流道面积小于由所述切口64所形成的流道面积，因而控制流经燃料路径62的燃料量。根据第一个实施例，由于构成了燃料路径62的本体61的内壁61a被成形为圆柱形，因此燃料路径67形成为内壁61a与球体66的外壁之间的圆环形状。位于支座65下游的燃料路径72的内径小于球体66的外径，因此燃料流永远不会将球体66带到燃料路径62之外。

接下来描述燃料喷射泵10的操作。凸轮17随着驱动轴14的旋转而一起旋转，滑瓦18不会旋转，但会绕着凸轮17回转。柱塞20往复移动，而滑瓦18与柱塞20之间的接触面将随着滑瓦18的回转而彼此相对滑动。

随着滑瓦18的回转，每个柱塞20将从其上死点开始下降，从供应泵50排出的燃料量被调整电磁阀55控制和调整，调节后的燃料通过每个单向阀23而从每个燃料路径53流入每个燃料增压腔30中。当柱塞20从其下死点向着上死点上升时，单向阀23关闭，而燃料增压腔30中的燃料压力上升。当燃料增压腔中的燃料压力上升到超过燃料路径41a中的压力值后，单向阀44将打开。

在缸盖12中，在燃料增压腔30中增压后的燃料通过单向阀44和燃料腔33而从燃料路径32排放到燃料路径41a中。在缸盖13中，在燃料增压腔30中增压后的燃料通过燃料路径(未示出)排放到燃料腔33中。这样，在两个燃料增压腔30中增压后的燃料将在燃料腔33中汇合，并且通过燃料路径41a供应到共用轨道中。共用轨道中聚集并储存一定压力的燃料，所述燃料是从燃料喷射泵10供应的并且具有波动的压力。高压燃料从共用轨道供应到每个喷射器(未示出)中。

下面参照图1、2、5和6描述节流件60的操作。球体66被通过燃料路径71和62而从供应泵50引入本体61中的燃料流推压在支座65上。在此，间隙形成在球体66的外侧与构成燃料路径62的本体61的内壁61a之间。该间隙构成了节流燃料路径67。节流路径67被形成为内壁61a与球体66的外壁之间的圆环形，如图2所示。从供应泵50排出的燃料量被节流燃料路径67控制，并且通过燃料路径72供应到泵凸轮腔22中。由于节流燃料路径67形成为内壁61a与球体66的外壁之间的圆环形，因此即使有异物混合在进入节流燃料路径67中的燃料中，也只有一部分环形节流路径67被异物堵塞。需要很长时间才能导致混合在燃料中的异物将节流燃料路径67完全堵塞。因此，燃料流经节流燃料路径67的程度足以保证防止需要燃料润滑的部分出现烧焦。

此外，在发动机停止或类似情况下流经燃料路径62的燃料流停止后，被燃料流推压在支座65上的球体66将离开支座65，从而可以在燃料路径62中自由移动。这意味着本体61的内壁61a与球体66的外壁之间的间隙是可变的。因此，当球体66从其与支座65的接触中释放后，俘获在节流燃料路径67中的异物可被排除，因而异物在节流燃料路径67中造成的堵塞可以被清除。

一旦发动机重新启动且燃料再次在燃料路径62中流动，在球体66被燃料路径62中流动的燃料推向支座65之前，从节流燃料路径67中清除的异物将被排入燃料路径72中。因此，俘获在节流燃料路径67中的异物永远不会聚集在燃料路径62中。

参看图6，如果混合在燃料中并且通过燃料路径71进入到本体61中的异物200的外径大于本体61的内壁61a与球体66的外壁之间的间隙的宽度，则异物将被限制在球体66的上游侧。当异物200的外径小于本体61的内壁61a与球体66的外壁之间的间隙的宽度时，异物将通过节流燃料路径67流入位于球体66下游侧的燃料路径72中。这样，异物永远不会堵塞节流燃料路径67，因此润滑用燃料的流量足以保证润滑和冷却驱动轴14、凸轮17以及泵凸轮腔22中的其他元件，从而可以非常有效地防止它们烧焦，并且确保在大的发动机转速范围内实现燃料喷射泵的更高可靠性。

在图11和12中所示的传统节流件的情况下，与图1和6所示第一个实施例中相同的附图标记表示等同的元件，其中位于供应泵一侧的燃料路径71通过孔隙式节流器160连接着位于泵凸轮腔一侧的燃料路径72。孔隙式节流器160由具有狭长内壁路径162的圆柱形本体160构成。在图11中以箭头表示的流经孔隙式节流器160的燃料的流量取决于内壁路径162的横断面面积。

参看图12，如果混合在燃料中的异物的外径大于内壁路径162的内径，则异物200会被限制在本体161的上游侧，因而内壁路径162的开口会被堵塞。如果内壁路径162被异物200堵塞，则润滑用燃料不能供应到泵凸轮腔中，因而难以润滑和冷却驱动轴、凸轮和其他元件。其结果是，驱动轴、凸轮和其他元件的烧焦可能性相对较高，从而导致燃料喷射泵的可靠性较低。

此外，在第一个实施例中，由于球体66是活动件，而且有切口形成在支座65中，因此可以通过本体61的内壁61a与球体66的外壁的简单组合而容易地构成节流燃料路径67。虽然在第一个实施例中燃料路径62的下游开口被构造成圆形形状的，但它也可以是椭圆形或其他形状的，只要是在球体66接触到燃料路径62的下游开口支座时能够形成使燃料路径62与燃料路径72连通的开口即可。在燃料路径62的下游开口是椭圆形或其他形状的情况下，不再需要在支座65上开设切口。

另外，在第一个实施例中，由于位于支座65下游侧的燃料路径72的内径小于球体66的外径，因此可以防止球体66流出。这样，节流旁通导管的构造较为简单。

在第一个实施例中，在球体66被推压在支座上时，流经燃料路径62的燃料量被本体61的内壁61a与球体66的外壁之间的环形间隙调节。因此，形成在本体61的内壁61a与球体66的外壁之间的节流燃料路径67的流动面积小于切口64的流动面积或者形成在椭圆形或其他形状的开口与相接触的球体66之间的间隙中的流动面积。

(第二个实施例)

下面参照图7和8描述第二个实施例。与图1和3所示第一个实施例中相同的附图标记表示等同的元件

在第二个实施例中，如图7所示，节流件80由球体66和本体81构成，本体81具有构成燃料路径82的圆柱形内壁81a。燃料路径82在上游侧即供应泵一侧连接着燃料路径71，并在下游侧即泵凸轮腔一侧连接着燃料路径72。燃料路径82在上下游侧的开口被成形为大致圆形的。如图8所示，本体81中设有轴向端壁84，燃料路径72敞开在该端壁上，而且端壁被成形为大致新月形。新月形结构的周边构成了支座85，球体66部分地支靠在支座上，从而在它们之间形成了间隙。位于燃料路径72上游侧的燃料路径82相对于位于支座85下游侧的燃料路径72偏移，如图8中的点P和点Q所示。因此，如图7所示，当球体66被如箭头所示流动的燃料推压在支座85上时，新月形的节流燃料路径87将形成在本体81的内壁81a与球体66的外壁之间。节流燃料路径87比围绕支座85而构成的所述间隙窄，因而控制流经然流路径82的燃料量。

在上述第二个实施例中，节流燃料路径87不会完全被混合在燃料中的异物堵塞，因此可以确保润滑用燃料的必须量。这样，可以防止彼此滑动接触并且需要被燃料润滑的元件出现烧结，从而可以实现燃料喷射泵的更高可靠性，特别是在发动机高转速范围内。

(第三个实施例)

下面参照图9和10描述第三个实施例。与图1和3所示第一个实施例中相同的附图标记表示等同的元件

在第三个实施例中，如图9所示，节流件90由球体66和本体91构成，本体91具有用于构成燃料路径92的圆柱形内壁91a。燃料路径92在上游侧即供应泵一侧连接着燃料路径71，并在下游侧即泵凸轮腔一侧连接着燃料路径72。燃料路径92在上下游侧的开口被成形为大致圆形的。如图10所示，本体91中设有轴向端壁94，燃料路径72敞开在该端壁上，而且端壁被成形为大致圆环形。被成形为U形或半圆弧环形的垫片93布置在轴向端壁94与球体66之间。垫片93上设有倾斜开口端面96、外周表面98、内周表面99和分别位于上下游侧的轴向端面93a。被球体66推压的支座95形成在倾斜开口端面96、内周表面99和上游侧轴向端面93a三者间的两个交点处。外周表面98与圆柱形内壁91a接触，下游侧端面93a与轴向端壁94接触。这样，如图9所示，当球体66被如箭头所示流动的燃料推压在支座95上时，两个间隙就形成了。第一间隙即节流燃料路径97形成在本体91的内壁91a与球体66的外壁之间，第二间隙形成在球体66的外壁与垫片93的支座95之间。第一间隙比第二间隙窄，因而能够控制流经燃料路径92的燃料量。

在上述第三个实施例中，当异物混合在燃料中时，节流燃料路径97不会完全被异物堵塞。因此，需要被燃料润滑的元件上的滑动接触表面不容易出现烧结，从而可以在发动机高转速下实现更高的可靠性。

在前面描述的各个实施例中，节流件设在燃料路径中，所述路径从用于为柱塞供应压力的燃料路径中分支出来，并且用于将燃料从供应泵供应到泵凸轮腔中。然而，节流件也可以设在泵壳中的任何用于控制燃料量的燃料路径中。

Claims (5)

1.一种燃料喷射泵(10)，包括：

驱动车轴(14)；

初级压力供应源(50)，其用于随着所述驱动轴(14)的旋转而将燃料吸入、初步增压和排放；

凸轮(17)，其可以与所述驱动轴(14)一起旋转；

压力产生件(20)，其可以随着所述凸轮(17)的旋转而往复移动，以便对所述初级压力供应源(50)排出的燃料进一步加压并在高压下供应：

泵凸轮腔(22)，其容纳着所述驱动轴(14)和所述凸轮(17)；

燃料路径(62，71，72，82，92)，其用于将所述初级压力供应源(50)排出的燃料的一部分供应到所述泵凸轮腔(22)中；以及

节流件(60，80，90)，其安置在所述燃料路径中，

其特征在于：

所述节流件(60，80，90)具有用于使所述一部分燃料从中流过的内壁(61a，81a，91a)、可移动地布置在所述内壁(61a，81a，91a)中的活动件(66)和用于接触被所述一部分燃料移动的所述活动件(66)的支座(65，85，95)，当所述活动件(66)与所述支座(65，85，95)相接触时，所述活动件(66)的外表面与所述内壁(61a，81a，91a)的内表面之间形成了第一间隙(67，87，97)，而且所述活动件(66)的所述外表面与所述支座(65，85，95)之间形成了第二间隙；

其中所述第一间隙(67，87，97)的横截面积小于所述第二间隙的横截面积，因而控制流经所述燃料路径(62，71，72，82，92)和所述节流件(60，80，90)的所述一部分燃料的流量。

2.如权利要求1所述的燃料喷射泵，其特征在于：所述活动件(66)被成形为球形。

3.如权利要求1或2所述的燃料喷射泵，其特征在于：所述支座(65)中设有构成第二间隙的切口。

4.如权利要求2所述的燃料喷射泵，其特征在于：

所述内壁(81a)被成形为圆柱形，所述支座(85)被成形为圆弧的形状；以及

所述圆的中心轴线从所述圆柱的中心轴线径向偏移。

5.如权利要求2所述的燃料喷射泵，其特征在于：所述支座(95)被成形为圆弧的形状。

Images