CN1811158A - 可变排量燃油泵 - Google Patents

Abstract

一种泵，它具有形成第一泵腔和第二泵腔的外壳。该泵还具有第一柱塞和第二柱塞。该泵还包括至少一个驱动器，该驱动器可操作地与第一和第二柱塞中的至少一个接合，从而使第一和第二柱塞中的至少一个在第一和第二端部位置之间移动。该泵还包括可与第一和第二泵腔流体连接的共用溢流通道、以及置于共用溢流通道与第一和第二泵腔之间的选择阀。选择阀具有阀体和可操作地置于阀体中的球阀件。球阀件可在第一和第二球阀位置之间移动，从而可选择地使第一和第二泵腔与共用溢流通道流体连接。

Description

可变排量燃油泵

技术领域

本发明主要涉及一种燃油泵，尤其涉及一种可变排量燃油泵。

背景技术

可变排量燃油泵是用来保持共用轨道燃油系统中多个喷油器的压力燃油供应。例如，授予Sommars等人的美国专利2004/0109768(‘768专利)描述了一种用于共用轨道燃油喷射系统的可变排量高压泵。在这种共用轨道系统中，泵向共用轨道供应燃油，随后，在喷油器启动后，共用轨道向喷油器供应燃油。泵是用来使共用轨道保持所要求的压力，且通过将每个泵腔与一压力驱动盘形往复阀联系在一起的方法来完成此任务。当泵活塞中的一个处于泵送冲程时，被活塞所推动的燃油挤压往复阀，从而打开一条允许燃油流向共用轨道的通道。

然而，由于‘768专利使用盘形往复阀，会使泵昂贵且难以制造。具体地说，与往复阀盘匹配的阀座表面要通过费时的电火化机加工(EDM)工艺来制成，这就要使用昂贵的制造设备。制造盘形往复阀座表面所需要的时间，连同昂贵的EDM制造设备一起会增加泵的成本。此外，由EDM工艺带来的高温还会对往复阀表面的材料特性产生不利影响。

另外，由于盘形往复阀依赖于表面密封，就会需要紧公差来产生所需要的密封特性。这些紧公差会进一步增加泵的成本。

本发明的泵旨在解决上述一个或更多的问题。

发明内容：

在一个方面，本发明旨在提供一种包括外壳的泵，外壳形成第一泵腔和第二泵腔。该泵还包括：第一柱塞，该第一柱塞可滑动地置于第一泵腔中，并可在第一和第二间隔端部之间移动以压缩流体；以及第二柱塞，该第二柱塞可滑动地置于第二泵腔中，并可在第一和第二间隔端部之间移动以压缩流体。该泵还包括至少一个驱动器，该驱动器可操作地与第一和第二柱塞中至少一个接合，从而使第一和第二柱塞中至少一个在第一和第二端部位置之间移动。该泵还包括可与第一和第二泵腔流体连接的共用溢流通道、以及置于共用溢流通道与第一和第二泵腔之间的选择阀。选择阀具有阀体和可操作地置于阀体中的球阀件。球阀件可在第一和第二球阀位置之间移动，从而可选择地使第一和第二泵腔与共用溢流通道流体连接。

在另一个方面，本发明旨在提供一种操作泵的方法。该方法包括：使第一柱塞在第一泵腔中从第二端部位置移到第一端部位置，从而将流体抽进第一泵腔中；以及使第一柱塞从第一端部位置移到第二端部位置，从而通过共用溢流通道将流体泵出。该方法还包括：使第二柱塞在第二泵腔中从第二端部位置移到第一端部位置，从而将流体抽进第二泵腔中；以及使第二柱塞从第二端部位置移到第以端部位置，从而通过共用溢流通道将流体泵出。该方法还包括使球阀件在选择阀体内、在第一位置和第二位置之间移动，从而可选择地将第一和第二泵腔与共用溢流通道流体连通。

附图说明

图1是根据本发明的典型实施例的共用轨道燃油系统的示意图；

图2是图1所示系统的泵的填充及溢流部分的放大横截面图；以及

图3是图2所示填充及溢流部分的选择阀部分的放大横截面图。

具体实施方式

参见图1，一个燃油系统10包括燃油传输泵12，它可通过流体通道17将燃油从低压储池14输送到高压泵16。高压泵16可对燃油加压并将加压后的燃油经通道18导入燃油轨道20，燃油轨道20通过流体通道24与多个喷油器22流体连通。喷油器22可通过泄漏回流通道26与储油池流体连接。电子控制模块28可通过控制通讯线32与连接在高压泵16上的启动器30通讯，且通过别的通讯线(未示出)与各个喷油器22通讯。

高压泵16可包括形成第一和第二圆筒36、38的外壳34。高压泵16还可包括可滑动地置于第一圆筒36中的第一柱塞40。第一圆筒36和第一柱塞40可一起形成第一泵腔42。高压泵16还可包括可滑动地置于第二圆筒38中的第二柱塞44。第二圆筒38和第二柱塞44可一起形成第二泵腔46。可以设想在高压泵中还可有更多的泵腔。

第一和第二驱动器48、50可分别可操作地与第一和第二柱塞40、44连接。第一和第二驱动器48、50可包括任何可驱动第一和第二柱塞40、44的装置，比如凸轮、螺线管传动器、压电致动器、液压致动器马达或其它本领域已知的驱动装置。第一驱动器48的旋转可导致第一柱塞40相应的往复运动，而第二驱动器50的旋转可导致第二柱塞44相应的往复运动。第一和第二驱动器48、50可互相定位成使第一和第二驱动器40、44相互异相地往复运动。第一和第二驱动器48和50可各自包括三个凸耳，从而与第一和第二驱动器48、50连接的一根泵轴(未示出)的旋转可导致六个泵送冲程。或者，第一和第二驱动器48、50可包括不同数量的凸耳，它们的旋转速度使泵送动作与喷油动作同步。可以设想采用单个驱动器来驱动第一和第二这两个柱塞40、44。

高压泵16可包括进口52，它将高压泵16与流体通道17流体连接。高压泵16还可包括低压通廊60，该通廊与进口52流体连通并可选择地与第一和第二泵腔42、46连通。第一进口止回阀58可置于低压通廊60和第一泵腔42之间，并可构造成可使低压流体从低压通廊60流到第一泵腔42。第二进口止回阀62可置于低压通廊60和第二泵腔46之间，并可构造成可使低压流体从低压通廊60流到第二泵腔46。

高压泵16还可包括出口54，它将高压泵16与流体通道18流体连接。高压泵16可包括高压通廊68，该通廊可选择地与第一和第二泵腔42、46以及出口54流体连通。第一出口止回阀70可置于第一泵腔42和高压通廊68之间，并可构造成可使流体从第一泵腔42流到高压通廊68。第二出口止回阀74可置于第二泵腔46和高压通廊68之间，并可构造成可使流体从第二泵腔46流到高压通廊68。

高压泵16还可包括第一溢流通道64，它可选择地与第一泵腔42和第二溢流通道72流体连接。溢流控制阀66可置于第一和第二溢流通道64、72与低压通廊60之间的共用溢流通道73中，并可构造成可选择地使流体从第一和第二溢流通道64、72流向低压通廊60。

如图2所示，泵腔42、46和低压通廊60之间的流体连接可通过选择阀76来建立，选择阀具有阀体75、球阀件77、第一阀座78和第二阀座80，第二阀座78的方向与第一阀座80相反。第二阀座80可与阀体75构成整体并置于阀体75的贯通流体通道81中，而第一阀座78可在组装过程中压入贯通流体通道81中。如图3所示，选择第一阀座78的长度以形成与为了74的两个点接触79，从而防止阀座78在泵送压力的影响下移出选择阀76。参见图2，可将球阀件77置于流体通道81内，并可在第一和第二阀座78、80之间摆动，从而可选择地使流体从第一和第二泵腔42、46中的一个通过流体通道83流向共用溢流通道73。阀座78和80之间的间隔可以使球阀件77无法阻断所有来自流体通道83的流体。可以设想，第一和第二阀座78、80可都与阀体75分开、并在组装过程中与阀体75连接。还可设想，可用除了挤压以外的方法将分开的阀座连接到阀体75上，比如螺纹固定、焊接、化学粘结或其它本领域已知的方法。在将球阀件77和第一阀座78组装好以后，可将阀体75压入外壳34中的孔85中。可以设想，可用除了挤压以外的方法将阀体75连接到外壳34上，比如螺纹固定、焊接、化学粘结或其它本领域已知的方法。

一次只有第一和第二泵腔42、46中的一个可以与低压通廊60流体连接。由于第一和第二柱塞40、44互相间可异相移动，在一个泵腔处于低压(吸入冲程)时，另一个泵腔会处于高压(泵送冲程)，或者相反。这一动作可用于使球阀件77来回运动，从而或者使第一溢流通道64与溢流控制阀66流体连接，或者使第二溢流通道72与溢流控制阀66流体连接。这样，第一和第二泵腔42、46可共享一共用的溢流控制阀66。

例如，当第一柱塞40移动通过泵送冲程、而第二柱塞44移动通过吸入冲程时，球阀件77会位于图2所示的位置，在这个位置上，第一泵腔42与溢流控制阀66流体连接。第一泵腔42和溢流控制阀66之间的流体连接在由作用于第一球阀件77的第一泵腔42加压的流体推动球阀件77与阀座80接合、并从溢流控制阀66关闭第二溢流通道72时形成。以类似的方式，当第二柱塞44移动通过泵送冲程而第一柱塞40移动通过吸入冲程，球阀件77会移动到与阀座78接合处，从而使第二溢流通道72和溢流控制阀66连接，同时将低压燃油通过第一进口止回阀58抽进第一泵腔42中。

溢流控制阀66可包括具有液压表面84的溢流阀件82，液压表面82在溢流阀件82与阀座86接触时产生锁闭作用。溢流阀件82通常可通过偏压弹簧88向第一位置偏置，在第一位置处，流体可流过溢流阀件82，如图2所示。溢流阀件82还可移到第二位置，在第二位置处，通过启动致动器30，可阻止流体流过溢流阀件82。致动器30可包括螺线管31，螺线管构造成在螺线管31通电时吸引连接在溢流阀件82上的衔铁90，从而关闭溢流阀件82。本领域技术人员会认识到致动器30可以是本领域已知的任何致动器，比如压电致动器和/或压电弯折致动器。

由电子控制模块28所产生的、通过通讯线32连接到高压泵16的控制信号可决定何时将燃油泵入燃油轨道20中以及泵入多少燃油。由电子控制模块28所产生的、连接到喷油器22的控制信号可决定喷油器22的启动定时和启动持续时间。

电子控制模块28可包括完成所要求的系统控制的所有所需的元件，比如存储器、辅助存储装置和处理器(比如中央处理器)。本领域技术人员会知道电子控制模块28可以包含别的或不同的元件。与电子控制模块28连接的可以是其它各种已知的电路，比如供电电路、信号调整电路和螺线管驱动电路等。

在任何需要控制泵的排量的流体系统中可以找到所揭示的泵潜在的应用可能。在燃油喷射系统中可以找到所揭示的泵的应用可能，尤其是在共用轨道燃油喷射系统中。本领域技术人员会认识到，所揭示的泵可用于其它流体系统中，该流体系统可与或可不与内燃机相关联。例如，所揭示的泵可用于使用液压介质(比如发动机润滑油)的内燃机中的流体系统。该流体系统可用于启动各种子系统，比如液压启动喷油器或用于发动机制动的换气阀。根据本发明的泵还可用于替代在其它燃油系统中的组合泵对，包括那些没有共用轨道的系统。

参见图1，当燃油系统10在工作中时，第一和第二驱动器48、50旋转，而使第一和第二柱塞40、44在各自的第一和第二圆筒36、38中相互异相地往复运动。当第一柱塞40移动通过吸入冲程时，第二柱塞移动通过泵送冲程。

在第一柱塞40的吸入冲程过程中，将流体通过第一进口止回阀58吸入第一泵腔42中。当第一柱塞40开始泵送冲程时，流体压力使球阀件77与阀座80接合，并使所推动的流体从第一泵腔42通过溢流控制阀66流到低压通廊60。当需要从高压泵16输出高压流体时，致动器30的螺线管31通电，从而将溢流阀件82移向螺线管31并关闭溢流控制阀66。

关闭的溢流控制阀66可使第一泵腔42中立即建立起压力。当压力超出下阈值时，螺线管31失电，且由所建立的推动液压表面84的压力所产生的力将溢流控制阀66牢固地定位在关闭位置。随着第一泵腔42中的压力继续上升，第一出口止回阀70两端之间的压差在该出口止回阀上产生一个超出关闭出口止回阀70的弹簧力的开启力。当关闭第一出口止回阀70的弹簧力被超出时，第一出口止回阀70打开，来自第一泵腔42中的高压流体经第一出口止回阀70流进高压通廊68，然后通过流体通道18流进燃油轨道20。

本领域技术人员会知道，致动器30通电的定时可决定将第一柱塞40所推动的流体量中的多少比率泵入高压通廊68中，以及多少比率泵回低压通廊60。这一操作是作为保持和控制燃油轨道20中压力的手段。如以上部分所提出的，对致动器30通电的控制是由从电子控制模块28通过通讯线32而接收的信号提供的。

向着泵送冲程的末端，随着使第一柱塞40运动的第一驱动器48部分的角度减小，第一柱塞40的往复运动的速度也成比例地减小。随着柱塞40往复运动的速度减小，由第一出口止回阀70两端的压差形成的开启力接近、随后低于第一出口止回阀70的弹簧力。当由第一出口止回阀70两端的压差形成的开启力低于第一出口止回阀70的弹簧力时，第一出口止回阀70移动到关闭位置，从而阻断流经第一出口止回阀70的流体。

在第一柱塞40完成泵送冲程并开始在吸入冲程中向相反的方向移动时，第一泵腔42中的流体压力产生由溢流阀件82两端的压差所造成的力，该力接近、随后低于偏压弹簧88所施加的力。随着溢流阀件82两端的压差变得小于偏压弹簧88的弹簧力，偏压弹簧88将溢流阀件82从螺线管31移到打开位置。

当第二柱塞44从充液模式切换到泵送模式(第一柱塞40从泵送模式切换到充液模式)时，球阀件77移动到其腔室与阀座78接合的另一侧，从而阻断来自第一泵腔42的流体流、并打开泵腔46和溢流控制阀66之间的通道，从而使溢流控制阀66控制第二泵腔46的排放。然后，第二柱塞44完成与上述第一柱塞40类似的泵送冲程。

由于选择阀76是球形选择阀，几个优点得以实现。与球阀件77相适应的阀体75的几何形状可由传统的制造工艺和设备得到。使用传统的制造工艺和设备可得到更加便宜、且制造时间更短的泵。此外，由于球阀件77依赖于线密封而不是面密封，对制造公差的限制会更少，这就可导致制造时间和成本的进一步降低。

对于本领域技术人员来说，很显然，可以对本发明的泵进行各种修改和变型。在参考了此处所揭示的本发明的说明书和附图以及实践后，其它的实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。本说明书和所揭示的例子只是作为举例，本发明实际的范围和精神实质应由所附权利要求及其等效内容来指明。

Claims (10)

1、一种泵，包括：

外壳，该外壳形成第一泵腔和第二泵腔；

第一柱塞，该第一柱塞可滑动地置于第一泵腔中，并可在第一和第二间隔端部位置之间移动以压缩流体；

第二柱塞，该第二柱塞可滑动地置于第二泵腔中，并可在第一和第二间隔端部位置之间移动以压缩流体；

至少一个驱动器，该驱动器可操作地与第一和第二柱塞中至少一个接合，从而使第一和第二柱塞中至少一个在第一和第二端部位置之间移动；

共用溢流通道，该共用溢流通道可与第一和第二泵腔流体连接；以及

选择阀，该选择阀置于共用溢流通道以及第一和第二泵腔之间；该选择阀具有：

阀体；和

可操作地置于阀体中的球阀件，该球阀件可在第一和第二球阀位置之间移动，从而可选择地使第一和第二泵腔与共用溢流通道流体连接。

2、如权利要求1所述的泵，其特征在于，阀体包括与第一和第二泵腔连接的贯穿流体通道，球阀件置于贯穿流体通道内。

3、如权利要求2所述的泵，其特征在于，贯穿流体通道为第一流体通道，且阀体还包括第二流体通道，该第二流体通道将第一流体通道与共用溢流通道流体连接。

4、如权利要求1所述的泵，其特征在于，选择阀还包括：

第一阀座；和

第二阀座，球阀件置于第一和第二阀座之间，且构造成可选择地与第一和第二阀座接合。

5、如权利要求4所述的泵，其特征在于，第一阀座与阀体形成一体，且第二阀座与阀体分离，在泵的组装过程中将第二阀座连接到阀体上。

6、如权利要求4所述的泵，其特征在于，在泵的组装过程中，第二阀座是压进阀体中的。

7、如权利要求1所述的泵，其特征在于，在泵的组装过程中，阀体是压进外壳中的。

8、一种操作泵的方法，包括：

使第一柱塞在第一泵腔中从第二端部位置移到第一端部位置，从而将流体抽进第一泵腔中；

使第一柱塞从第一端部位置移到第二端部位置，从而通过共用溢流通道将流体泵出；

使第二柱塞在第二泵腔中从第二端部位置移到第一端部位置，从而将流体抽进第二泵腔中；

使第二柱塞从第二端部位置移到第一端部位置，从而通过共用溢流通道将流体泵出；以及

使球阀件在选择阀体内、在第一球阀位置和第二球阀位置之间移动，从而可选择地将第一和第二泵腔与共用溢流通道流体连通。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

将共用溢流通道阻断，从而在第一和第二泵腔中建立压力；以及

使加压流体在第一端部位置和第二端部位置之间移动时通过高压出口。

10、一种燃油系统，包括：

流体储池；

多个喷油器；

燃油轨道，该燃油轨道与多个喷油器流体连通；以及

如权利要求1-7中的任何一个所述的泵，该泵与储池和燃油轨道流体连通。

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