CN1824943A

CN1824943A - 引燃喷射泵

Info

Publication number: CN1824943A
Application number: CNA2006100011425A
Authority: CN
Inventors: 马尔科姆·希金斯
Original assignee: STANDYNE CORP
Current assignee: STANDYNE CORP; Stanadyne LLC
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2006-08-30
Also published as: US20060159572A1; GB0600240D0; GB2422177A; FR2881478A1; BRPI0600161A

Abstract

本发明增加了单独的引燃预压缩室和相关的泵柱塞，以及轴向偏移于主预压缩室和泵柱塞设置的凸轮从动件。引燃柱塞腔的轴角度偏移于主柱塞腔的轴设置，这样以致使引燃柱塞由不同组的凸轮轮廓的凸轮凸部驱动。这种设置使一个预压缩室重新充满，而另一个预压缩室正在排放。因为每个预压缩室填充一次，就用于包括引燃和主喷射的喷射动作，所以在没有重新填充的问题情况下，引燃喷射动作适当地先于主喷射可能发生。，来自各个预压缩室的排放通道被转向以将引燃脉冲和主燃油脉冲输送到同一个排放端口。

Description

引燃喷射泵

技术领域

本发明通常涉及用于燃油喷射系统的高压泵，尤其涉及用于所述系统的旋转分配式燃油泵。

背景技术

机动车辆被要求遵守日益严格的噪声和废气排放的限制。公布的调查已经表明来自内燃机的噪声和废气排放受到燃油流经喷油器喷射孔的时间关系曲线，换句话说称为喷射的“规律形状”的影响。已经付出相当大的努力来调节响应于特殊发动机应用的特定需求的喷射的规律形状和喷射正时。先前在控制喷射的规律形状方面的努力包括对喷射器装置和燃油泵的修正。

一种与本发明特别相关的燃油泵是旋转分配式燃油泵。在已知的这种燃油泵中，分火头在坚固的管状的液压头内旋转。分火头包括一对对置的往复式柱塞，柱塞的运动由向内定向的角度间隔布置的凸轮环定子的凸轮凸部控制。用于旋转分配式燃油燃油泵的凸轮环定子特别包括用于发动机各汽缸的凸轮凸部。径向对置的凸轮凸部作用于凸轮从动件以便同时驱动泵柱塞。分火头中的通道顺次与液压头中的燃油进油通道对准，以便将向限定在对置的往复式柱塞间的预压缩室供应燃油。分火头的旋转中断液压头的燃油供油通道和预压缩室之间的连通。分火头的持续旋转使凸轮从动件滚子与一对径向对置的凸轮凸部啮合。凸轮凸部通过凸轮滚子和制动器运转，从而推动柱塞向内以对容纳在预压缩室中的燃油加压，达到高的喷射压力。预压缩室的加压燃油通过燃油输送通道输送到从预压缩室延伸到分火头的表面的一系列输送通道中的一个输送通道。输送通道顺序地与分配器端口对准，该分配器端口连接于内部内燃机的每个汽缸的燃油喷射器。

燃油通过通常设置于泵机组中的输送泵，输送到旋转分配式燃油泵。当输入端口与输入通道对准时，由输送泵加压的燃油通过输送泵流入预压缩室。通过延长每一泵送周期的压缩冲程，为引燃喷射和主喷射提供正时范围是可能的。然而，延长每个凸轮凸部的压缩冲程必须减小可利用于返回泵柱塞及用燃油填充预压缩室的旋转角度。因为由可利用的旋转角度提供的时限最终剩下不充足的时间，以便为下一次喷射过程而重新填满预压缩室，所以正时范围受被限制。

对于旋转分配式燃油泵而言，需要在本领域中扩大用于提供预喷射和主喷射过程的可利用的正时范围。

发明内容

根据本发明的实施例的旋转分配式燃油泵增加了单独的引燃预压缩室、相联的泵柱塞以及自主预压缩室和泵柱塞轴向偏移的凸轮从动件。引燃柱塞腔的轴与主柱塞腔的轴角度地偏置，以致使不同组的凸轮轮廓的凸轮凸部驱动引燃柱塞。这种配置使一个预压缩室被重新充满，而另一个预压缩室正在被排放。恰好在主喷射之前的引燃喷射动作可能在不存在重新填充的问题就发生，原因在于每个预压缩室一旦充满就用于包括引燃喷射和主喷射的喷射动作。

接于引燃预压缩室和主预压缩室的输入/排放通道装有汽门，以接收来自同一输入端口的燃油，并将加压燃油输送到同一排放端口。安装溢流控制阀，以便在有压燃油的输送期间与排放端口连通。当启动溢流控制阀时，溢流控制阀将排放端口连接到低压燃油区域，准许由普通的溢流阀、泵和溢流装置控制两个预压缩室的输出量。或者，两个预压缩室的输出量可通过调节输入到预压缩室的燃油输入压力或燃油输入时间控制。

可优化与每个预压缩室相联的柱塞尺寸(直径)，以产生所需的从泵输送燃油的规律形状。两次泵送动作之间的相位差可通过引燃和主柱塞腔轴之间的角度偏移量建立。

附图说明

图1为根据本发明的旋转分配式燃油喷射泵的侧面剖视图；

图2为图1所示的旋转分配式燃油喷射泵的左端剖视图；和

图3为根据本发明用于旋转分配式燃油泵的典型操作实施例的燃油输送率、泵柱塞排量、引燃、主泵柱塞与控制端口对准及阀操作的图解表示法。

具体实施方式

在图1和图2中显示了根据本发明的旋转分配式燃油喷射泵的典型实施例，并且总体上用附图标识10标明。具有前端14和后端16的基本管状的液压头12，限定了多个在液压头周围沿圆周间隔设置的基本共面的燃油输入端口18和多个在液压头周围沿圆周间隔设置的基本共面的燃油排放端口20。基本柱形的分火头22近乎共轴的容纳于管状液压头12中，并由管状液压头12支撑，以便分火头22在其内旋转。分火头22具有从液压头的前端轴向延伸的前部24和通过轴颈(在28)连接到液压头12的后部26。分火头的前部24包括用于啮合旋转驱动装置(未显示)的固定装置30。

分火头的前端24限定了从第一预压缩室34径向延伸的第一对基本共面的柱塞腔32a和32b。泵柱塞36a和36b分别置于各柱塞腔32a和32b中以作往复运动。分火头的前端24还限定了第二对基本共面的柱塞腔38a和38b，柱塞腔38a和38b从第二预压缩室40延伸并轴向偏移于第一预压缩室34。泵柱塞42a和42b分别置于第二对柱塞腔38a和38b中以作往复运动。第一输入/排放通道48从第一预压缩室34延伸到分火头22的表面，以便顺序地与每个输入端口18和排放端口20对准。第二输入/排放通道50从第二个预压缩室40延伸到分火头的表面，以便顺序地与每个输入端口18和排放端口20对准。图1表明用实线表示的在旋转位置与排放端口20对准的第一和第二输入/排放通道48、50。用虚线表示的在旋转位置的第一和第二输入/排放通道48、50与输入端口18对准。当在液压头12内驱动分火头22时，会出现第一和第二输入/排放通道48、50与输入端口18、排放端口20的顺序地对准。

静止凸轮轮廓52环绕着分火头22的前端24。第一组凸轮从动件54位于第一对泵柱塞36a、36b和凸轮轮廓52之间。第二组凸轮从动件56位于第二对泵柱塞42a、42b和凸轮轮廓之间。正如图2所示，角度间隔设置的各对凸轮凸部驱动两对泵柱塞36a、36b和38a、38b，以便提供两个加压燃油的脉冲。各对柱塞在其内作往复运动的柱塞腔32a、32b和38a、38b以相对的角度方向设置，这样以致于当另一个预压缩室正在被排放时，一个重新被充满。在图示的实施例中，两个加压燃油的脉冲施加于与单个的喷射器连接的公共排放端口，以便在主喷射之前产生的引燃喷射动作。柱塞腔室相对于用于启动各对泵柱塞的凸轮凸部的径向位置形成两次泵送动作的相位差。

在图示的实施例中，机械装置完成各对泵柱塞的协调运行。用于各对预压缩室的驱动的正时装置包括凸轮轮廓52、凸轮从动件54和56、以及引燃柱塞腔32a、32b的轴A1和主柱塞腔38a、38b的轴A2之间的有角度的偏置。在图2中所示的旋转位置，由引燃柱塞36a、36b产生的引燃脉冲几乎完成，由主泵柱塞42a、42b产生的主脉冲即将开始。图示的凸轮轮廓52产生六个协调的、重叠的引燃/主高压的燃油脉冲，用于分火头22相对于液压头12的各个全程旋转。各个重叠的引燃/主燃油脉冲被正时，以便与各输入/排放通道48、50和与连接于发动机气缸(未显示)的喷射器的排放端口20的连通一致。在用于实现引燃柱塞和主柱塞的协调启动的特殊的机械装置由图示说明时，其他的用于柱塞启动的正时装置可以被本领域的技术人员想到。例如，可将图示的单个的凸轮表面52分成与各组柱塞的凸轮从动件轴向对准的两个凸轮表面。本领域的技术人员可以想到其他用于引燃柱塞相对于主柱塞的正时启动的液压或机电装置，并且这些装置将包含于权利要求用语“正时装置”之内。

在图示的实施例中，液压头12上的各分配器端口20包括排放通道58、60，该排放通道58、60顺序地与分别连接于预压缩室34、40的第一和第二输入/排放通道48、50对准。排放通道58、60与在液压头12表面的公共排放口62相通。液压头12上的各个输入端口18包括输入通道64、66，该输入通道64、66顺序地与分别连接于预压缩室34、40的第一和第二输入/排放通道48、50对准。输入通道64、66与在液压头12表面的公共输入口68相通。

泵10的后部包括内腔70。排放控制阀72位于该内腔中。控制通道74从控制阀72延伸到在分火头表面的控制端口76，以便和控制通道78顺序对准，该控制通道78与在液压头表面的排放口62相通。

液压头12的图示结构允许分配器端口20的燃油压力由单独控制阀72控制。液压头12设计成将两个预压缩室34、40的输出量输送到公共排放端口20的结构。或者，可以将液压头12设成将各个预压缩室34、40的输出量输送到分开的排放端口(未显示)。

根据本申请，柱塞直径可优化。在图示的实施例中，泵柱塞36a、36b的直径小于泵柱塞38a、38b的直径。这种设置将使两个预压缩室34、40产生如图3所示的不同的泵排量80、84和不同的泵送率82、86。将要注意到的是两组柱塞由同一凸轮轮廓驱动，以致如果预压缩室的尺寸和泵柱塞的直径是完全相同的，则两个预压缩室的泵送率将是恒等的。通过改变各个预压缩室的泵送率，调整如图3图解表示的泵排量的比率形状是可能的。可以看到，第一预压缩室的最大泵送率90小于第二预压缩室的最大泵送率92。由于两组柱塞由同一凸轮轮廓52驱动，故在燃油从一个预压缩室输送到下一个预压缩室的重叠88期间，燃油输送率将线性增大。柱塞腔32a、32b与38a、38b相对于彼此和凸轮轮廓52布置，以致当来自第一个预压缩室的燃油输送量在下降96时，第二预压缩室开始输送94。

图3表明图示的旋转分配式燃油泵10中的部件之间的关系。曲线82和86以立方毫米(毫米³/度)分别表明第一和第二预压缩室34、40的泵送率。曲线98表明第一输入/排放通道48与通向排放端口20的通道58重合的时间-形状。曲线100表明第二输入/排放通道50与通向排放端口20的通道60对准的时间-形状。曲线98和100表明在预压缩室34、40和排放端口20之间对应于其各排放阶段的连能的时间-形状。曲线102表明第一输入/排放通道48和通向输入端口18的通道64对准确的时间-形状。曲线104表明在第二输入/排放通道50和通向输入端口18的通道66对准的时间-形状。曲线102和104表明在预压缩室34、40和输入端口18之间对应于预压缩室的填充阶段的连通的时间-形状。图3清楚地表明当第二预压缩室在填充阶段104时，第一个预压缩室在排放阶段98，和当第一个预压缩室是填充阶段102时，第二预压缩室是填充阶段100。

曲线106表明控制通道74和与排放端口20连通的控制端口76对准的时间-形状。曲线106说明在控制阀72和排放端口20之间流体连通。曲线108和109表明控制阀驱动的时间-形状，表明加压的燃油从排放端口到低压区域的“溢流(spill)”。这表明了调节两个预压缩室34、40的输出量的“溢流-泵送-溢流(spill-pump-spill)”方法。要注意的是控制阀72是与排放端口20在第一和第二预压缩室34、40的排放阶段的主要部分的持续的时间内是连通的。

虽然前述的本发明的优选实施例已经阐述了图示的目的，但不应该认为前述的描述是对本发明的限制。因此，对本领域的技术人员而言，各种修正、改写和改变都不脱离本发明的精神和范围。

Claims

1、一种旋转分配式燃油泵，包括分火头，该分火头包括多个可同时驱动的主泵柱塞，用于顺序地通过主排放通道向分别连接于各燃油喷射器的多个排放端口输送高压燃油，改进包括：

截然不同的多个同时驱动的引燃泵柱塞和相关的连通于所述排放端口的引燃泵通道，以及引燃柱塞驱动的正时装置，该正时装置用于相对于主柱塞的驱动提前重叠相位调整，籍此，由引燃柱塞排放的燃油通过相关的引燃通道先于主排放柱塞输送到同一个排放端口的燃油输送到排放端口。

2、按照权利要求1所述的改进的旋转分配式燃油泵，包括环绕所述主泵柱塞及引燃泵柱塞的凸轮轮廓，以及在各个上述的主泵柱塞、引燃泵柱塞和上述的凸轮轮廓之间的凸轮从动件，

其中，所述的主泵柱塞在具有共用的第一轴的主柱塞腔中往复运动，所述的引燃泵柱塞在具有共用的第二轴的引燃柱塞腔中往复运动，所述正时装置角度偏移地设置在所述的第一和第二个轴之间。

3、按照权利要求1所述的改进的旋转分配式燃油泵，其中，所述的主泵柱塞在与主预压缩室相通的，基本共面的主柱塞腔中往复运动，所述的引燃泵柱塞在与引燃预压缩室相通的，基本共面的引燃柱塞腔中往复运动，具有旋转轴的所述分火头，且所述的主柱塞腔相对于所述的引燃柱塞腔沿所述的旋转轴轴向偏移设置。

4、一种旋转分配式燃油泵，具有多个同时驱动的主泵柱塞，用于将高压燃油顺序地输送到分别连接于各燃油喷射器的多个排放端口，将输送引燃排放连同主排放至各个喷射器的方法，包括在相对于主柱塞驱动的提前重叠相位调整中同时驱动多个引燃柱塞，和将从引燃柱塞排放的燃油先于从主排放输送的燃油输送到同一个排放端口。

5、一种旋转分配式燃油喷射泵，包括：

(a)具有前端与后端的基本管状的液压头，多个在液压头周围沿圆周间隔设置的基本共面的燃油输入端口，和多个在液压头周围沿圆周间隔放置的基本共面的燃油排放端口；

(b)基本柱形的分火头近乎共轴的设置于液压头内，由液压头支撑并在其内旋转，所述的分火头具有从液压头的前端轴向延伸的前部和通过轴颈连接于液压头的后部，上述的前部包括用于啮合旋转驱动器的装置；

(c)多个基本共面的第一柱塞腔位于前端，并且径向延伸至第一共用预压缩室，每个所述的第一柱塞腔中都具有设置于其中作往复运动的泵柱塞；

(d)多个基本共面的第二柱塞腔位于前端，并且径向延伸至第二个共用预压缩室，每个所述的第二柱塞腔中都具有设置于其中作往复运动的泵柱塞；

(e)当驱动分火头时，为了与各个输入端口顺序对准，第一输入/排放通道穿过分火头从第一个预压缩室延伸到分火头的表面；

(f)当驱动分火头时，为了与各个输入端口顺序对准，第二输入/排放通道穿过分火头从第二个预压缩室延伸到分火头的表面；

(g)静止凸轮轮廓包括多个分别环绕第一对和第二对泵柱塞的以角度间隔设置的凸部；

(h)位于各个泵柱塞和凸轮轮廓之间的凸轮滚轮装置；

(i)由此，分火头的旋转产生(i)在填充阶段和第一排放阶段之间所述第一对泵柱塞的同时往复运动，在所述的填充阶段，燃油通过输入端口和第一输入/排放通道被抽入第一个预压缩室，在所述第一排放阶段，抽入的燃油被加压，并通过第一输入/排放通道和排放端口排出，(ii)在填充阶段和第二输入/排放阶段之间的所述的第二对泵柱塞的同时的往复运动，在所述的填充阶段，燃油通过输入端口和第二输入通道被抽入第二个预压缩室，在所述第二输入/排放阶段，抽入的燃油被加压，并通过第二输入/排放通道排放到排放端口；和

(j)第一和第二排放阶段是顺序的，所述上述的第一和第二输入/排放通道设计成输送上述的第一和第二燃油排放到同一个排放端口，并且上述的第一和第二燃油排放在时间上部分重叠的结构。

6、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，各个排放端口包括与分火头中的所述第一输入/排放通道对准设置的液压头中的第一排放通道，与分火头中的所述第二输入/排放通道对准设置的液压头中的第二排放通道，和在液压头表面的共用排放口。

7、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，各个输入端口包括与分火中的所述第一输入/排放通道对准设置的液压头中的第一输入通道与分火头中的所述第二输入/排放通道对准设置的液压头中的第二输入通道，和在液压头表面的共用输入口。

8、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，分火头的后部包括内腔、位于内腔中的排放控制阀、控制通道，该控制通道从控制阀延伸到在分火头表面的控制端口，用于与液压头中的各个排放端口顺序对准，由此，控制阀的操作将燃油转到所述控制内腔，从而限制了从泵通过排放端口排放的燃油量。

9、按照权利要求8所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，液压头中的各个排放端口包括从液压头中的排放口延伸到控制端口的控制通道。

10、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，第一凸轮轮廓和所述第一柱塞的直径限定了第一预压缩室排放量和排放率，凸轮轮廓和所述第二柱塞的直径限定了第二预压缩室排放量和排放率，并且第一排放量小于第二排放量，第一排放率慢于第二排放率。

11、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，所述的第一柱塞腔具有共用的第一个轴，所述的第二柱塞腔具有共用的第二个轴，所述第一轴和第二轴之间的角度偏移设置正时调节第一和第二排放阶段，这样以致在第一和第二排放阶段重叠期间，输送到排放端口的总燃油排放率线性增大。

12、按照权利要求5所述的旋转分配式燃油喷射泵，其中，第一和第二排放阶段具有各自最大排放率，所述的第一柱塞腔具有共用的第一个轴，所述的第二柱塞腔具有共用的第二个轴，所述第一轴和第二轴的角度偏移设置正时调节第一和第二排放阶段，这样以致使当第一排放率从最大值开始下降时，第二排放阶段开始。

13、一种旋转分配式燃油泵，包括：

具有外表面和限定柱形内腔的液压头，所述的液压头包括多个基本共面的燃油输入端口和多个基本共面的燃油排放端口；

容纳于上述内腔中的分火头包括：

多个主泵柱塞，同时驱动该主泵柱塞，以顺序地通过主排放通道将高压燃油的主脉冲顺序地输送到各个所述的燃油排放端口；

多个引燃泵柱塞，同时驱动该引燃泵柱塞，通过引燃泵通道将高压燃油的引燃脉冲顺序地输送到各个所述的燃油排放端口；和

驱动装置，用于驱动所述的引燃泵柱塞和所述的主泵柱塞，

其中，所述的引燃脉冲先于所述的主脉冲被输送到各个上述的燃油排放端口，并且所述的引燃脉冲和主脉冲在各个所述燃油排放端口在时间上部分重叠。