CN205260189U - 柱塞泵和高压燃油泵 - Google Patents

Abstract

一种柱塞泵包括：柱塞套(5)，其内限定出柱塞腔(6)和密封环室(9)；在柱塞腔(6)中往复移动的柱塞(7)；和围绕柱塞(7)布置在密封环室(9)中的柱塞密封环(10)；其中柱塞套(5)中包括从形成在柱塞套(5)和柱塞(7)之间的间隙延伸到柱塞套(5)外侧的排放通道，以及连通于密封环室(9)和排放通道之间的排放槽(18)。一种高压燃油泵包括至少一个由上述柱塞泵构成的高压组件。可避免柱塞密封环上受到高压。

Description

柱塞泵和高压燃油泵

技术领域

本实用新型涉及一种柱塞泵以及包含这种柱塞泵的高压燃油泵。

背景技术

在用于柴油机的燃油喷射系统中，共轨技术在满足现在和未来的排放标准方面起了重要作用。现在许多汽车制造商在他们的产品线中具有共轨柴油机。

在配备有共轨的燃油喷射系统中，高压燃油泵将燃油以高压供应到油轨中。高压燃油泵可包括供油泵和多个柱塞型高压组件。对于柱塞型高压组件，燃油可能会泄漏到用于润滑柱塞驱动机构的润滑油中，并且润滑油也可能泄漏到燃油中。受燃油污染的润滑油和受润滑油污染的燃油会给高压燃油泵、发动机和尾气带来负面影响。为了降低这种污染，可围绕柱塞布置密封环。然而，当柱塞后退时，密封环会受到“拖曳压力(drag-pressure)”引起的高燃油侧压力，这可能导致密封环损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是避免柱塞型泵或组件中的柱塞密封环受到高压。

为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种柱塞泵，其包括：

柱塞套，其内限定出柱塞腔和密封环室；

柱塞，其在柱塞腔中往复移动；和

柱塞密封环，其围绕柱塞布置在密封环室中；

其中，柱塞套中包括排放通道和排放槽，所述排放通道从形成在柱塞套和柱塞之间的间隙延伸到柱塞套的外侧，所述排放槽连通于密封环室和排放通道之间。

根据本实用新型的一种可行实施方式，排放槽围绕柱塞腔的中心轴线呈螺旋形；或者，排放槽沿着柱塞腔的中心轴线是直的。

根据本实用新型的一种可行实施方式，排放通道包括环形的集油槽和外延槽，所述集油槽围绕柱塞形成并且凹入到限定柱塞腔的壁面中，所述外延槽从集油槽延伸到柱塞套的外侧。

根据本实用新型的一种可行实施方式，排放槽连接着集油槽和外延槽中的任意一个或二者。

根据本实用新型的一种可行实施方式，排放槽的横截面面积为柱塞和柱塞套之间间隙的横截面积的至少1.5倍。

根据本实用新型的一种可行实施方式，柱塞密封环具有大致“H”或“X”形横截面。

本实用新型在其另一个方面提供了一种高压燃油泵，包括：

至少一个高压组件，用于以高压输出燃油，所述高压组件包括至少一个如前所述的柱塞泵；和

供油泵，用于将预加压的燃油供应到高压组件。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述高压燃油泵还包括低压油路，并且所述排放通道与所述低压油路连通。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述低压油路包括其中以0.35巴至7巴、优选0.8巴至4巴范围内的压力输送燃油的油路段。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述油路段为下述之一：供油泵的回流通道，高压组件的回流通道，高压组件进油通道。

根据本实用新型，提供了用于将柱塞密封环的燃油侧连通到柱塞型泵的排放通道的排放槽，从而避免或减弱因拖曳压力引起的作用于柱塞密封环燃油侧的高压，这有助于减轻柱塞密封环的损耗。

附图说明

本实用新型的前述和其他方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，其中：

图1是本实用新型的高压燃油泵的示意性布局图。

图2是高压燃油泵的高压组件的柱塞套的局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了本实用新型的高压燃油泵的一种实施方式的总体结构。所述高压燃油泵构成共轨系统中的一个部件，用于向发动机(尤其是柴油机)供给高压燃油(尤其是柴油)，并且主要包括至少一个高压组件1，和供油泵2，所述供油泵2通过燃油通道L1从油箱3向高压组件1供给燃油。高压组件1将燃油加压到高压，并将加压燃油通过燃油通道L2输出到油轨4，所述油轨4又将燃油通过喷嘴喷射到发动机(未示出)中。

高压组件1包括固定在泵壳(未示出)中的柱塞套5。在采用多于一个的高压组件的情况下，各高压组件组装在同一泵壳中。同时，供油泵2和高压燃油泵的其他部件也安装于该泵壳上或泵壳内。

具有中心轴线的大致圆柱形的柱塞腔6形成在柱塞套5的一部分中，用于接纳柱塞7。柱塞7的一部分从柱塞套5中伸出并被驱动机构、例如凸轮机构驱动，使得柱塞7能够在柱塞腔6中往复移动。柱塞腔6的背离驱动机构且未被柱塞7占据的那一部分构成燃油腔，用于容纳从供油泵2供给的燃油。

为了降低燃油通过柱塞7和柱塞套5之间间隙从燃油腔向柱塞7的驱动侧的泄漏，柱塞套5形成有面朝驱动机构的后端部8。所述后端部8的径向尺寸相对于柱塞套5的其余部分减小，并且在其内限定出大致圆柱形的密封环室9。密封环室9与柱塞腔6大致同轴，并且柱塞腔6开通于密封环室9。柱塞密封环(PSR)10围绕着柱塞7布置在密封环室9中。柱塞密封环10通过附加的机械元件夹持在密封环室9中，例如垫圈11和弹簧卡12，或通过后端部8形成的夹持结构夹持在密封环室9中，例如后端部8的变形部位。

柱塞密封环10优选具有大致“H”或“X”形横截面，包括密封唇缘13。

柱塞套5的另一部分(背离驱动机构的部分)形成有阀室，用于容置第一单向阀14和第二单向阀15。第一单向阀14的进油端口通过燃油通道L1连接着供油泵2，出口端口通过燃油通道L3与所述燃油腔连通。第二单向阀15的进油端口通过燃油通道L4与第一单向阀14的出口端口或燃油通道L3连通，出口端口通过燃油通道L2连接着油轨4。燃油通道L1、L3和L4可以至少部分地形成在泵壳和/或柱塞套5内，而燃油通道L2由单独的管线构成。

第一和第二单向阀14和15可以具有各式各样的结构，因此它们不在这里详细图示和描述。

当柱塞7被驱动机构驱动而在柱塞腔6中前进时，即沿着背离驱动机构的方向移动时，燃油腔的体积减小，从而燃油腔中的燃油被柱塞7挤压到高压且被迫流过燃油通道L4、第二单向阀15和燃油通道L2而到达油轨4。在这个阶段，第一单向阀14是关闭的。

另一方面，当柱塞7后退时，即沿着朝向驱动机构的方向移动时，可能是在驱动机构的作用下或在复位元件(未示出)例如复位弹簧的作用下后退，燃油腔的体积增大，从而燃油通过燃油通道L1、第一单向阀14和燃油通道L3被抽入燃油腔中。在这个阶段，第二单向阀15是关闭的。

通过这种方式，燃油被供应到高压组件1，在其内被加压，然后以高压供应到油轨4。

在柱塞7和柱塞套5之间间隙中存在燃油的油膜。当柱塞7后退时，该间隙中的燃油随着柱塞7移动并且在该间隙中产生拖曳压力。该拖曳压力不但趋向于负面影响柱塞7的运动，还趋向于在柱塞密封环10的燃油侧(即柱塞密封环10的面向燃油腔的那一侧)产生高压，这对于柱塞密封环10、尤其是柱塞密封环10的燃油侧密封唇缘13是有害的。

拖曳压力可以如下表示：

ΔP＝6ηVs/h²

其中ΔP为拖曳压力或升高的压力，η为燃油密度，V为柱塞7后退时的速度，s为间隙的轴向长度，h为间隙宽度(等于柱塞腔6的内半径减去柱塞7的内半径)。

为了限制拖曳压力，在柱塞套5中形成有排放通道。如图1和2中所示，所述排放通道包括环形的集油槽16，其围绕着柱塞7形成在柱塞套5中，并且从限定柱塞腔6的壁面凹入，和外延槽17，其从集油槽16延伸到柱塞套5的外侧。集油槽16形成在这样的轴向位置上，即在柱塞7的前进行程和后退行程中，集油槽16总是环绕着柱塞7。通过这一排放通道，在柱塞7后退时从燃油腔带入所述间隙中的燃油可从柱塞套5流出，从而避免了这部分燃油向柱塞密封环10的方向聚集。

另外，在柱塞套5中形成有排放槽18，其将排放通道与密封环室9连通。

在图1和2所示的实施方式中，排放槽18围绕柱塞腔6的中心轴线呈螺旋形并且从集油槽16延伸到密封环室9。

如图2中进一步显示，圆环形的过渡凹槽19可形成在密封环室9和集油槽16之间，并且排放槽18一端开通于集油槽16、另一端开通于过渡凹槽19。排放槽18的螺旋角使得其围绕柱塞腔6的中心轴线盘绕多圈。

作为替代方案，排放槽18可具有与所示不同的构造。例如，排放槽18可包括两个或更多个排放槽；排放槽18可采取一个或多个直的轴向槽的形式，尽管直槽不是最优选的；排放槽18的螺旋角可设置成使之围绕柱塞腔6的中心轴线盘绕不到一圈。

此外，排放槽18既可以如所示的那样连接在密封环室9和集油槽16之间，也可以连接在密封环室9和外延槽17之间。作为替代方案，排放槽18也可连接在密封环室9和集油槽16二者与外延槽17之间；在这种情况下，可能需要多于一个的排放槽。

此外，排放槽18可以如所示的那样形成到限定柱塞腔6的壁面中和/或形成为柱塞套5中的通孔(通向外延槽17)。

本领域技术人员在本实用新型的主旨下可以构想出排放槽18以及排放通道的各种结构。

排放槽18的横截面面积为柱塞7和柱塞套5之间间隙的横截面面积的至少1.5倍，优选至少3倍。

排放通道(外延槽17)连接着高压燃油泵的低压油路(LPC)。这里，低压油路是指其中燃油压力比高压组件1的输出燃油的高压压力低的油路。低压油路中可存在供油泵2的回油压力、高压燃油泵的回油压力、最高到高压组件1的进油压力。因此，排放通道可连接到供油泵2的回流通道(未示出)，高压组件1的回流通道(未示出)，燃油通道L1或第一单向阀14的进油通道(即高压组件1的进油通道)，或高压燃油泵的低压油路的任何其他段，取决于高压燃油泵的低压油路的布局。对于柴油机的共轨系统，排放通道优选连接到高压燃油泵中的任何以0.35巴至7巴、优选0.8巴至4巴范围内的压力输送燃油的低压油路段。

通过将排放通道与低压油路相连，排放通道中的燃油压力被有效地降低。并且，通过利用排放槽18经排放通道将密封环室9与高压燃油泵的低压油路连通，在柱塞7后退时在集油槽16与密封环室9之间这一段间隙中被向后携带的燃油可通过排放槽18回到集油槽16中，从而该段间隙内、直到柱塞密封环10的拖曳压力可以消除或减小，可以有效地防止密封环室9中的压力增加到高压级别，并且因此可防止柱塞密封环10、尤其是其燃油侧密封唇缘13因高压而受损。柱塞密封环10的使用寿命可以延长，并且高压燃油泵由于具有更低的润滑油-燃油污染而可以维持其性能。

本实用新型特别适用于高压燃油泵、尤其是柴油机共轨系统高压燃油泵中的高压组件。然而，可以理解，本实用新型也适用于其他类型的柱塞泵。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本实用新型，但是本实用新型的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种柱塞泵，包括：

柱塞套(5)，其内限定出柱塞腔(6)和密封环室(9)；

柱塞(7)，其在柱塞腔(6)中往复移动；和

柱塞密封环(10)，其围绕柱塞(7)布置在密封环室(9)中；

其特征在于，柱塞套(5)中包括排放通道和排放槽(18)，所述排放通道从形成在柱塞套(5)和柱塞(7)之间的间隙延伸到柱塞套(5)的外侧，所述排放槽(18)连通于密封环室(9)和排放通道之间。

2.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，排放槽(18)围绕柱塞腔(6)的中心轴线呈螺旋形；或者

排放槽(18)沿着柱塞腔(6)的中心轴线是直的。

3.如权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于，排放通道包括环形的集油槽(16)和外延槽(17)，所述集油槽(16)围绕柱塞(7)形成并且凹入到限定柱塞腔(6)的壁面中，所述外延槽(17)从集油槽(16)延伸到柱塞套(5)的外侧。

4.如权利要求3所述的柱塞泵，其特征在于，排放槽(18)连接着集油槽(16)和外延槽(17)中的任意一个或二者。

5.如权利要求1至4中任一项所述的柱塞泵，其特征在于，排放槽(18)的横截面面积为柱塞(7)和柱塞套(5)之间间隙的横截面积的至少1.5倍。

6.如权利要求1至4中任一项所述的柱塞泵，其特征在于，柱塞密封环具有大致“H”或“X”形横截面。

7.一种高压燃油泵，包括：

至少一个高压组件，用于以高压输出燃油；和

供油泵，用于将预加压的燃油供应到高压组件；

其特征在于，所述高压组件包括如权利要求1至6中任一项所述的柱塞泵。

8.如权利要求7所述的高压燃油泵，其特征在于，所述高压燃油泵还包括低压油路，并且所述排放通道与所述低压油路连通。

9.如权利要求8所述的高压燃油泵，其特征在于，所述低压油路包括其中以0.35巴至7巴范围内的压力输送燃油的油路段。

10.如权利要求9所述的高压燃油泵，其特征在于，所述油路段为下述之一：供油泵的回流通道，高压组件的回流通道，高压组件进油通道。