專利名稱：泵壓頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于流體泵的泵壓頭。具體地，但非排它地，本發(fā)明涉及一種適于在用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)的高壓燃料泵中使用的泵壓頭。
背景技術(shù)：
附圖I是用于內(nèi)燃發(fā)動機的常規(guī)燃料噴射系統(tǒng)10的示意圖。燃料噴射系統(tǒng)10包括多個燃料噴射器12。每個噴射器12設(shè)置成將霧化的高壓燃/料噴霧傳送到發(fā)動機的各燃燒腔(未示出)。借助于高壓供給管線16，噴射器12接收來自蓄能器容積或軌14的處于高壓的燃料。軌14包括高壓燃料的貯存器。燃料從噴射器12的傳送受電子控制単元18控制。當需要從噴射器12之ー噴射燃料吋，電子控制単元18發(fā)送致動信號到噴射器12，這引起噴射器12的輸送閥(未示出)的致動。借助燃料泵組件22燃料從貯存罐20泵送到軌14。燃料泵組件22包括低壓輸送泵24，其用于將燃料從罐20輸送到泵組件22 ;和高壓泵26，其提升燃料的壓カ到噴射壓力，典型地約2000巴(bar)。借助低壓燃料管線28燃料從罐20輸送到泵組件22，并且借助高壓燃料管線30從泵組件22輸送到軌。入口計量閥32，在發(fā)動機控制單元18控制下，設(shè)置在泵組件22的輸送泵24和高壓泵26之間。入口計量閥32確定多少燃料到達高壓泵26，用于后續(xù)增壓和輸送到軌14。軌14中的燃料壓カ通過電子控制單元18被調(diào)節(jié)到目標值。限壓閥36和回流管線38防止軌壓カ超過預定的可接受的水平。高壓泵26包括在圖2中示意性地表示的泵壓頭50，其設(shè)置成接納往復式泵送柱塞或泵送元件52。泵26還包括在圖3所示的驅(qū)動組件100，以便驅(qū)動泵送元件52沿著泵送軸線Q往復移動。泵壓頭50包括殼體56，其包括盲孔58。泵送元件52可滑動地容納在孔58中。在孔58的盲端處的泵送室60部分地由泵送元件52并且部分地由孔58限定。當泵送元件52被驅(qū)動組件沿著泵送軸線Q往復直線運動驅(qū)動時，泵送室60的容積，并因此泵送室60中的壓カ，相應(yīng)地增大和減小。泵壓頭50還包括彈簧偏置的入口閥62和彈簧偏置的出口閥64。當泵送元件52向下移動時(稱作泵送元件52的填充沖程或返回沖程)，泵送室60的容積増大，出口閥64關(guān)閉，并且當通過其的壓差達到第一預定水平時，入口閥62打開。然后燃料被允許從燃料供給端ロ 63經(jīng)過入口閥62進入泵送室60。從入口計量閥(圖I中的32)向燃料供給端ロ63供給燃料。當泵送元件52向上移動時(稱作泵送元件52的泵送沖程或前進沖程)，泵送室60的容積減小，入ロ閥62關(guān)閉，并且在泵送室60內(nèi)的燃料壓カ増大。出口閥64設(shè)置成在第二預定壓力打開。然后，燃料在第二預定壓力通過出ロ閥64從泵送室60輸送，以便通過出口端ロ 65輸送到燃料軌14。通過設(shè)定高水平的第二預定壓力，例如2000巴或更大，可以獲得燃料軌14到期望水平的加壓。泵壓頭50為大體T形，使得殼體56包括垂直延伸部分56a和從垂直延伸部分56a的相反方向延伸的第一水平延伸部分56b和第二水平延伸部分56c?？?8在殼體56的垂直延伸部分56a內(nèi)延伸，并且入ロ閥62和出口閥64分別被容納在第一水平延伸部分56b和第二水平延伸部分56c中。第一高壓密封70設(shè)置成防止燃料從泵送室60通過入口閥62泄漏，并且第二高壓密封72設(shè)置成防止燃料從泵送室60通過出ロ閥64泄漏。殼體56的第一水平延伸部分56b包括從泵送室60橫向延伸的入口通道74。入口通道74通向容納入口閥62的直徑擴大的入口閥孔76，以便當入口閥62打開時，燃料能從供給端ロ 63通過入ロ閥62和入口通道74進入泵送室60。在相對大直徑的入ロ閥孔76與相對小直徑的入口通道74交匯處限定殼體56的第一內(nèi)肩部78。在其外側(cè)端處，入口閥孔76包括內(nèi)螺紋區(qū)域76a。入口閥62具有外螺紋區(qū)域，其接合入口閥孔76的螺紋區(qū)域76a以將入口閥62固定在殼體56內(nèi)。在使用中，大體圓柱形入口閥62的端面抵靠著殼體56的第一肩部78被夾持,從而形成第一高壓密封70。殼體56的第二水平延伸部分56c中存在類似的設(shè)置。出口閥86包括大體圓柱形端構(gòu)件64a,閥球64b,和作用在閥球64b和端構(gòu)件64a之間的彈簧64c。出ロ通道84從泵送室60橫向地延伸以通向容納出ロ閥64的端構(gòu)件64a的直徑擴大的出ロ閥孔86。出口通道84包括毗鄰泵送室60的第一部分84a，和直徑上比第一部分84a更大的第二部分84b。用于閥球64b的閥座84c設(shè)置在出ロ通道84內(nèi)，其中第一部分84與第二部分84b交匯。當出口閥64打開時(即，當閥球64b提升離開閥座84c吋)，燃料可從泵送室60通過出ロ通道84和出口閥64，并經(jīng)由出口端ロ 65流出殼體56。在相對大直徑的出ロ閥孔86與相對小直徑的出ロ通道84交匯處限定殼體56的第二內(nèi)肩部88。在其外側(cè)端處，出ロ閥孔86包括內(nèi)螺紋區(qū)域86a，其接合出ロ閥64的外螺紋區(qū)域以將出ロ閥64固定在殼體56中。在使用中，大體圓柱形的出口閥64的端面抵靠著殼體56的第二肩部88被夾持，并且施加足夠的夾持力以確保沒有燃料經(jīng)過第二高壓密封72泄漏。在使用中，需要另一高壓密封(未示出)來密封出ロ端ロ 65和將壓頭50連接到燃料軌(圖I中的14)的燃料管線(圖I中的30)之間的連接。參見圖3，驅(qū)動組件100包括殼體102，也公知為凸輪箱，其容納圓柱型凸輪104。殼體102僅部分地表示在圖3中。凸輪104通過延伸通過殼體104的驅(qū)動軸(圖3未示出)以偏心旋轉(zhuǎn)運動被驅(qū)動，使得在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，凸輪104的筒體軸線C描繪圍繞驅(qū)動軸的軸線A(其垂直于圖3中的附圖平面延伸)的圓形路徑。當凸輪104旋轉(zhuǎn)時其邊緣所描繪的路徑由圖3中的虛線P指示。驅(qū)動軸比凸輪104具有更小的直徑。凸輪104帶有凸輪環(huán)或套件(rider) 106，其包括容納凸輪104的中心圓筒形孔108。套件106包括平的表面區(qū)域或平面110，其布置成與作為泵送元件52的驅(qū)動構(gòu)件的凸輪從動件或挺桿112協(xié)作。凸輪104在孔108內(nèi)自由地旋轉(zhuǎn)，使得在使用中套件106的平 面110的定向保持水平。挺桿112被導引在殼體102內(nèi)的開ロ 114中往復移動，并且耦接到泵送元件52使得挺桿112的移動引起泵送元件52的移動。
挺桿112包括平的基表面116，其通過偏置或復位彈簧118保持與凸輪套件106的平面110滑動接觸。殼體102包含對在挺桿112和套件106之間以及在挺桿112和開ロ114的壁之間的滑動接觸面潤滑的潤滑劑(便利地燃料)。在操作中，當驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)時，凸輪104攜載套件106在具有向上分量的路徑中朝向殼體102中的開ロ 114。憑借套件106的移動的向上分量，挺桿112被套件106向上驅(qū)動，以致驅(qū)動泵送元件的(圖2中的52)的前進沖程。一旦凸輪104到達它的最上位置(上止點或TDC)，驅(qū)動軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn)導致凸輪104攜載套件106在有向下分量的路徑中離開殼體102中的開ロ 114。偏置彈簧118保持挺桿112與套件106的平面110接合，使得挺桿112向下移動，并且因此泵送元件(圖2中的52)在其返回沖程被偏置彈簧114驅(qū)動。當驅(qū)動軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，泵送循環(huán)重復。圖2和3中所示泵送裝置的ー個缺點在于，僅泵送循環(huán)的前進沖程部分用于增大泵送室60內(nèi)的燃料壓力。泵送循環(huán)的反向沖程部分僅用于向泵送室60再灌入低壓燃料。因此，與在返回沖程期間相比，在前進沖程期間轉(zhuǎn)動泵的驅(qū)動軸所需的扭矩和因此向發(fā)動機索取的扭矩大大地更高，從而產(chǎn)生扭矩峰值或尖峰。這種性質(zhì)的扭矩尖峰是不期望的，因為它們能引起泵送布置的部件和相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動鏈的損壞。特別地，部件所經(jīng)受的重復的循環(huán)カ會導致部件的疲勞故障。由于泵壓頭設(shè)計成用于日益的高泵送壓力以滿足現(xiàn)代排放法律的要求，所以相應(yīng)地較高扭矩尖峰產(chǎn)生，這增大了該問題。減小該問題的ー種方法是提供ー個或多個泵壓頭，以致對于高壓燃料的需求可分散在泵壓頭之間。每個壓頭所需的峰值扭矩因此得以減小。例如，第二泵壓頭(未示出)可以與圖2所示的泵壓頭50直徑相對地安置。這種情況下，與第二泵壓頭關(guān)聯(lián)的泵送元件(未示出)由與設(shè)置在套件106上的第二平面IlOa協(xié)作的挺桿(末示出)驅(qū)動。當?shù)谝槐盟驮?2經(jīng)歷其前進沖程時，第二泵送元件經(jīng)歷其返回沖程，并且反之亦然。因此扭矩需求更平均地分布在泵送循環(huán)中。然而，這種多壓頭泵送裝置需要額外的空間來容納每ー個附加的泵壓頭。此外，必須提供額外的燃料管線或其它合適的連接裝置以將低壓燃料傳送到額外的壓頭和以接收來自泵壓頭的高壓燃料。因此，一個或多個額外壓頭的提供増加了泵送裝置的復雜性和成本。針對該背景技木，期望提供一種解決或克服現(xiàn)有技術(shù)問題的泵壓頭。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供ー種用于高壓燃料泵的泵壓頭。該泵壓頭包括具有孔的壓頭殼體；泵送元件，其能夠滑動地接納在所述孔中并且布置成在共同限定泵送循環(huán)的交替的前進沖程和返回沖程中沿著泵送軸線往復線性移動；第一泵送室和第二泵送室，每個泵送室由所述泵送元件部分地限定；和用于從流體源將流體輸送到所述第一泵送室的入口裝置。泵壓頭還包括用于將流體從所述第二泵送室傳送到所述泵壓頭的出口的出口裝 置和用于將流體從所述第一泵送室傳送到所述第二泵送室的輸送裝置。所述泵送元件的每個前進沖程引起所述第一泵送室的容積增大和所述第二泵送室的容積減小，因而引起流體從所述入口裝置流入所述第一泵送室并引起流體流出所述第ニ泵送室到所述出口裝置。所述泵送元件的每個返回沖程引起所述第一泵送室的容積減小和所述第二泵送室的容積増大，因而引起流體從所述第一室通過所述輸送裝置流入所述第ニ室。因為泵壓頭設(shè)置有兩個泵送室，所以流體的壓カ在泵送循環(huán)的前進沖程和返回沖程上得到増大，因而增大了泵壓頭的效率。此外，當隨旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)使用時，與具有單個泵送室的泵壓頭相比，為獲得給定出ロ壓カ所需的峰值驅(qū)動扭矩得到減小。有利地，因此，本發(fā)明中對用于泵送元件的驅(qū)動機構(gòu)損壞的風險得到降低。
在一個實施例中，流體以相對低的入口壓カ輸送到第一泵送室。在返回沖程期間第一泵送室的容積減小優(yōu)選地引起流體壓カ増大到中間壓力。在前進沖程期間第二泵送室的容積減小優(yōu)選地引起流體壓カ進一步增大到相對高的出口壓力。通過在隨后將流體加壓到相對高的出口壓カ之前首先將流體加壓到中間壓力，為驅(qū)動泵送元件所需的力，并因此由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)所需的扭矩，在前進沖程期間得到降低。中間壓カ優(yōu)選地為至少大約出ロ壓カ的25%。第一泵送室在垂直于所述泵送軸線的平面中的橫截面積可比第二泵送室更大。所述輸送裝置優(yōu)選地包括在泵送元件中的輸送通道。替代地或額外地，輸送裝置可包括輸送閥，其布置成允許在返回沖程期間流體從第一室流到第二室和在前進沖程期間限制流體從第二室流到第一室?？梢栽O(shè)置用于提供在孔和低壓排出處之間的連通的釋放裝置，所述釋放裝置遠離第一室和第二室。通過提供釋放裝置，流體在泵壓頭內(nèi)的任何內(nèi)部泄漏可從泵壓頭排出到排泄處，從而阻止泄漏流體在泵壓頭中的積累。在一個例子中，釋放裝置包括阻止流體從排出處流入泵送孔的止回閥。替代地或額外地，釋放裝置可以包括釋放室，其由泵送元件部分地限定并且可選地由孔部分地限定。在泵壓頭的一個實施例中，泵送元件包括軸和套環(huán)部分。第一室可由套環(huán)部分的第一表面部分地限定。在存在時，釋放室可由套環(huán)部分的相對地面對的第二表面部分地限定。第二泵送室可以由泵送元件的端部部分地限定。第一泵送室、第二泵送室和在存在時的釋放室只能怪的ー個或多個可以由殼體的孔部分地限定。泵壓頭可以包括用于泵送元件的導向件和用于保持所述導向件的保持件。第一泵送室由所述導向件部分地限定。當存在導向件時，所述入口裝置可包括在導向件和保持件之間的流體流動路徑，并且導向件可以接合保持件以限制在返回沖程期間流體流過所述流體流動路徑。替代地或額外地，所述入口裝置可包括通向第一室的入口通道，并且泵送元件可設(shè)置成在泵送循環(huán)的一部分期間阻塞入口通道以限制第一室和入口通道之間的流。出口裝置可以包括出ロ閥，出口閥被配置成在前進沖程期間允許流體從第二泵送室流到出ロ。出口閥被配置成允許流體僅當在第二泵送室內(nèi)的流體壓カ達到預定的出ロ壓カ時流動。出口閥優(yōu)選為止回閥，以防止流體在返回沖程期間從出口進入第二泵送室。在本發(fā)明的一個實施例中，泵壓頭包括第三泵送室，其包括入口泵送室，用于從流體源輸送流體到入口泵送室的第一入口通道，和用于從入口泵送室輸送流體到第一泵送室的第二入口通道。泵送元件的返回沖程引起入口泵送室的容積増大，因而引起流體從第一入口通道流入入口泵送室。泵送元件的前進沖程引起入口泵送室的容積減小，因而引起流體從入口泵送室通過第二入口通道流入第一泵送室。以這種方式，流體可在入口泵送室內(nèi)加壓到第一中間壓カ，然后在第一室達到第二中間壓カ，然后在第二室達到出口壓力。在本發(fā)明的第二方面，提供一種用于燃料噴射系統(tǒng)的燃料泵。燃料泵包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的泵壓頭和用于驅(qū)動泵壓頭的泵送元件線性往復移動的驅(qū)動機構(gòu)。來自第三方面，本發(fā)明提供一種用于在流體泵的泵壓頭中將流體加壓到相對高的出口壓カ的方法。所述方法包括允許流體以相對低的入口壓カ進入泵壓頭；在泵送循環(huán)的第一階段期間將流體加壓到中間壓カ；和在泵送循環(huán)的第二階段期間將流體加壓到相對高的出口壓力。通過將流體首先加壓到中間壓力，然后進一歩到相對高的出口壓力，加壓流體所需的カ在泵送循環(huán)的第一階段和第二階段上得到分配。因此，所需的峰值カ有利地比流體 壓カ在一個泵送操作中從入口壓カ増大到出口壓カ時更小。本發(fā)明每個方面的優(yōu)選的和/或可選的特征還可以單獨地使用或者和本發(fā)明的其它方面適當?shù)亟Y(jié)合使用。


上面已經(jīng)被參照的附圖的圖I是具有常規(guī)高壓燃料泵的內(nèi)燃發(fā)動機的常規(guī)燃料噴射系統(tǒng)的示意圖。上面也已經(jīng)被參照的圖2和3分別是在圖I的燃料噴射系統(tǒng)中使用的常規(guī)高壓燃料泵的泵壓頭和驅(qū)動組件的示意性剖視圖。現(xiàn)在將參考剩余附圖僅作為例子來描述本發(fā)明，其中相似的參考標記用于相似的特征，并且其中圖4是根據(jù)本發(fā)明的泵壓頭的剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另ー個泵壓頭的一部分的剖視圖；圖6是圖5的泵壓頭的斜切視圖，斜切在線R-S上。貫穿該描述，術(shù)語例如“上”、“下”等涉及到在附圖中所示的部件的定向，并且僅僅為了方便和參考而使用。應(yīng)理解本發(fā)明能以任何合適定向使用。
具體實施例方式圖4表示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的泵壓頭200。泵壓頭200適合使用在燃料噴射系統(tǒng)的高壓燃料泵中。泵壓頭200包括由泵的驅(qū)動機構(gòu)(未示出)沿泵送軸線Q線性往復移動能夠驅(qū)動的泵送元件或柱塞202。泵壓頭200包括具有盲泵送孔206的大體圓筒形殼體204，盲泵送孔206從殼體204的最下端204a向上延伸，并且接納泵送元件202。泵送孔206和泵送軸線Q同軸地延伸。泵送孔206包括相對小直徑的上部分206b,和相對大直徑的下部分206a。泵送孔206的內(nèi)肩部208限定在上部分206b和下部分206a交匯處。泵送元件202包括軸210和沿軸210部分地定位的套環(huán)部分212。軸210的上端部分210a，在套環(huán)部分212之上，可滑動地容納在泵送孔206的相對小直徑的上部分206a中，并且軸210的下部分210b向下延伸出泵壓頭200以與驅(qū)動機構(gòu)(未示出)協(xié)作。套環(huán)部分212有比軸210大的直徑，并且可滑動地容納在泵送孔206的相對大直徑的下部分206a 中。
泵送孔206在殼體204的最下端204a處被密封裝置214封閉，軸210的下部分210b穿過密封裝置214延伸。密封裝置214包括大體管狀形式的環(huán)形導向件216、密封墊218和保持件220。導向件216包括用于容納軸210的下部分210b的中心孔216a。導向件216的上端部設(shè)置有向外延伸的法蘭216b。密封墊218定位在法蘭216b的上面和殼體204的下端204a之間。保持件220是大體管狀形式，并且包括用于容納殼體204的最下端204a的孔220a。保持件220和殼體204的最下端204a設(shè)置有協(xié)作的螺紋區(qū)域(未示出)，使得在泵壓頭200的裝配過程中，保持件220能被牢固地和殼體204的端204a接合。保持件220的下端部分設(shè)置有向內(nèi)延伸的法蘭220b，其和導向件216的向外延伸的法蘭216b協(xié)作。以這種方式，導向件216被保持件220保持，并且密封墊218被夾持在導向件216和殼體204的最下端204a之間。泵壓頭200的環(huán)形第一泵送室240由套環(huán)212的最下面、軸210的下部分210b的部分、泵送孔的下部分206a的壁的部分和導向件216的最上面來限定。密封墊218阻止流體在殼體204和導向件216之間從第一泵送室240泄漏。軸210的下部分210b緊密地滑動配合在導向件216的孔216a中，以致在軸210和導向件216之間從第一泵送室240的泄
漏最小。泵送孔206的上部分206b終結(jié)在殼體204的端壁204b從。大體圓筒形的第二泵送室242由泵送元件軸210的最上端、上部分206b的壁和殼體204的端壁204b來限定。泵送元件軸210的上部分210a緊密地滑動配合在泵送孔206的上部分206b內(nèi)，以致在軸210和殼體204之間從第二泵送室242的泄漏最小。在其最上端處，殼體204設(shè)置有管狀出ロ端ロ 244，在泵壓頭200的使用中，出口端ロ 244螺接成與高壓流體管線(未示出)連接。出口閥246容納在出ロ端ロ 244中。出口閥246提供控制流體通過出ロ通道248的流的出口裝置，出ロ通道248在第ニ泵送室242和出ロ端ロ 244之間延伸通過殼體的端壁204b。出口閥246包括閥球250，其與在出ロ通道248的上端處形成的安放表面252接合。偏置彈簧254將閥球250偏置成與安放表面252接合。偏置彈簧254作用在閥球250和杯形出口閥體256之間。出口閥體256與出口端ロ 244干涉配合，并且包括孔258，以在閥球250與安放表面252脫離接合時允許流體流通過出ロ閥246。輸送通道260在第一泵送室240和第二泵送室242之間延伸通過泵送元件206，以給流體提供輸送裝置。輸送通道260包括第一部分260a，其在傾斜于泵送軸線Q的方向從泵送元件202的外表面向內(nèi)延伸。第一部分260a在套環(huán)部分212和下軸部分210b之間的拐角處通向第一室240。在泵送兀件202內(nèi)部,輸送通道260的第一部分260a與輸送通道260的與相對于泵送軸線Q同軸方向延伸的第二部分260b交匯。輸送通道260的第二部分260b繼而通向輸送通道的第三部分260c,第三部分260c相對于第一部分260a和第二部分260b具有增大的直徑。輸送通道260的第三部分260c通向在泵送元件202的頂端處的第二泵送室242。輸送通道閥262被容納在輸送通道260的第三部分260c內(nèi)，以控制流體從第一泵送室240通過輸送通道260到第二泵送室242的流量。輸送通道閥262具有類似于出ロ閥246的結(jié)構(gòu)，且包括與在第三輸送通道部分260c的上端處形成的安放表面266能夠接合的閥球264。偏置彈簧268作用在閥球264和杯形輸送通道閥體270之間以驅(qū)使閥球264與安放表面266接合。閥體270與第三輸送通道部分260c干涉配合并且包括孔272，以在閥球264與安放表面266脫離接合時允許流體流通過輸送通道閥262。泵壓頭200的釋放室274由套環(huán)212的最上面、軸210上部分210a的一部分、泵送孔206的上部分206b的壁和泵送孔206的肩部208限定。釋放端ロ 276設(shè)置在殼體206的壁中，并且釋放端ロ 276通過釋放通道278連通釋放室274。止回釋放閥280容納在釋放室274中，以控制流體從釋放室274到釋放端ロ 276的流。釋放閥280結(jié)構(gòu)類似于出ロ閥246和輸送通道閥262，并且包括與在釋放通道278端部處形成的安放表面284接合的閥球282，偏置彈簧284，和具有孔288的閥體286。釋放閥280的部件如上面描述的出ロ閥246和輸送通道閥262布置。在使用中，釋放端ロ 276連接到低壓泄放處(例如泵殼體的內(nèi)部容積或燃料噴射系統(tǒng)的燃料罐)。釋放室274和釋放端ロ 276遠離第一泵送室240和第二泵送室242。換言之，釋放室274和釋放端ロ 276不通過專用的流體流通道與第一泵送室240或第二泵送室242連通。然而，流體能從第一泵送室240和第二泵送室242沿著在柱塞202和孔206之間的滑動接觸面泄漏進入釋放室274。流體通過與入口裝置連通的供給管線(未示出)供應(yīng)到泵壓頭200，該入口裝置包括延伸通過殼體204的壁的入口通道290。入口通道290設(shè)置成使得當泵送元件202在泵送孔206內(nèi)往復運動時，入口通道290被泵送元件202的套環(huán)部分212被阻止(如圖4所示)，或者打開從而允許流體從入口通道290流入第一泵送室240。現(xiàn)在將描述泵壓頭200的操作。如上面提到的，驅(qū)動機構(gòu)(未示出)驅(qū)動泵送元件202往復線性移動。泵送元件202在下止點(BDC)位置和上止點(TDC)位置之間移動，在下止點位置，泵送元件202處于其在泵送孔206中的最遠向下行程，在上止點位置，泵送元件202處于其在泵送孔206中的最遠向上行程。泵送元件202從BDC位置到TDC位置的移動公知為泵送元件202的前進沖程，而泵送元件202從TDC位置到BDC位置的移動公知為泵送元件202的返回沖程。泵送元件202的前進沖程和返回沖程一起限定出泵送循環(huán)。從BDC位置開始，當泵送元件202在泵送循環(huán)的前進沖程中在泵送孔206內(nèi)向上移動時，第一泵送室240的容積増大，而第二泵送室242的容積減小。輸送通道閥262用作止回閥從而阻止流體從第二泵送室242通過輸送通道260流入第一泵送室240。因此，在泵送元件202的前進沖程期間，在第一泵送室240內(nèi)的流體壓カ隨著第一泵送室240的容積的増大而減小。在前進沖程的第一部分期間，入口通道290被泵送元件202的套環(huán)部分212阻塞。然后，隨著泵送元件202繼續(xù)向上移動，套環(huán)部分212移動通過通道290的開ロ從而允許流體從入ロ通道290流入第一泵送室240,從而使用流體以與流體供給到入口通道290的壓カ對應(yīng)的相對低壓カ填充第一泵送室240。同時，在泵送元件202的前進沖程期間，在第二泵送室242內(nèi)的流體壓カ隨著第二泵送室242的容積的減小而増大。第二泵送室242內(nèi)的壓カ隨著泵送元件202在泵送孔206內(nèi)向上移動而繼續(xù)提升。出口閥246配置成使得當跨過出ロ閥246的流體壓差達到預定值時，抵抗偏置彈簧254的作用，閥球250移動離開其安放表面252。換言之，當在第二泵送室242中的流體壓カ達到足夠高的壓カ時，出口閥246打開。一旦出口閥246打開，流體以相對高的壓カ從第二泵送室242通過出口端ロ 244噴射出。一旦泵送元件202達到TDC位置，出口閥246關(guān)閉，并且泵送元件202的返回沖程開始。在返回沖程期間，第一泵送室240的容積減小，而第二泵送室242的容積増大。因此，第一泵送室240內(nèi)的流體壓カ増大，而第二泵送室242內(nèi)的流體壓カ減小。輸送通道閥262配置成使得當?shù)谝槐盟褪?40內(nèi)的流體壓カ超過第二泵送室242內(nèi)的流體壓カ達預定量時，輸送通道閥262打開以允許流體通過輸送通道260從第一泵送室240流到第二泵送室。在返回沖程的第一部分期間，入口通道290保持打開，因此ー些流體可以從第一泵送室240流回入口通道290外。然而，在返回沖程的第二部分，泵送元件202的套環(huán)部分212阻塞入口通道290以限制進ー步流過入口通道290。在返回沖程的該第二部分期間，特別地，在第一泵送室240內(nèi)的流體被加壓，并且被強迫通過輸送通道260進入第二泵送室242。在泵送元件202的給定線性移位期間在第一泵送室240內(nèi)出現(xiàn)的容積改變大于在同一線性移位期間在第二泵送室242內(nèi)出現(xiàn)的容積改變。因此，在返回沖程期間在流體從第一泵送室240流到第二泵送室242時，流體壓カ提升到中間水平。泵送循環(huán)繼續(xù)另一前進沖程，其中第一泵送室240被來自入口通道290的流體再填充，并且在第二泵送室242內(nèi)的流體以高壓被驅(qū)出通過出口端ロ 244。因此，流體在泵送元件的三個連續(xù)沖程中從入口通道290通過泵壓頭200泵送到出ロ端ロ 244，所述三個連續(xù)沖程即是第一前進沖程、返回沖程和第二前進沖程，現(xiàn)在將對其進行描述。在泵送元件202的第一前進沖程期間，一定量的流體被吸入第一泵送室240。在隨后的返回沖程期間，該一定量的流體在第一泵送室240內(nèi)被加壓到中間壓カ并且被輸送到第二泵送室242。因此，在返回沖程的末端，在第二泵送室242內(nèi)的流體已經(jīng)處于提升的中間壓カ處，其低于最終的出口壓力，但大大高于入口壓力。在第二前進沖程期間，在第二泵送室242內(nèi)的流體被進ー步增壓到相對高的出ロ壓力，并且從泵壓頭200通過出ロ端ロ244以出口壓カ輸送。 在泵送元件202的前進沖程和返回沖程期間在第一室240出現(xiàn)的容積改變的量大于在前進沖程和返回沖程期間在第二室242出現(xiàn)的容積改變的量。換句話說，在垂直于泵送軸線Q的平面內(nèi)第一室240的橫截面積大于第二室242的橫截面積，以致在使用中泵送元件202在第一室240中掃過的容積大于在第二室242中掃過的容積。以這種方式，在使用時，雖然在每個室中泵送元件202的線性移位是相同的，但是在第一室240內(nèi)出現(xiàn)的流體壓カ增加小于在第二室242中出現(xiàn)的流體壓カ增加。
應(yīng)理解，泵壓頭200設(shè)置成使得流體壓カ在泵送循環(huán)的前進沖程和返回沖程上增大。因此，在驅(qū)動裝置上的扭矩需求，以及在驅(qū)動驅(qū)動裝置的驅(qū)動鏈上的扭矩需求在前進沖程和返回沖程之間分開，并且與僅在泵送元件202的前進沖程期間流體壓カ被提升到出ロ壓カ時的情形相比，較低幅值的扭矩峰值出現(xiàn)。特別地，因為流體以經(jīng)提升的壓カ輸送到第二泵送室242，所以，與公知的泵壓頭的單ー泵送室相比，第二泵送室242在容積上可得到減小，例如圖2所示，同時獲得相同的輸送容積。因此，在本發(fā)明的泵壓頭中，將流體加壓到相同的出口壓カ所需的最大扭矩更小。在泵送元件202的返回沖程期間流體被提升到的中間流體壓カ主要取決于第一泵送室240的橫截面積、泵送元件202的沖程、輸送通道閥262的偏置彈簧268的力。

優(yōu)選地，泵壓頭200設(shè)置成使得在泵送元件202的返回沖程期間，到達第二泵送室242的流體壓カ被増大到為泵壓頭200出口壓カ的大約25%的中間壓力。然而，應(yīng)意識至IJ，泵壓頭200可以設(shè)計成使得中間壓カ高于或低于出口壓カ的25%。在泵壓頭200的操作過程中，流體在泵送元件202和泵送孔206之間可以泄漏到釋放室274。例如，在泵送元件202的前進沖程期間，流體可從第二泵送室242通過泵送元件軸210的上部分210a進入釋放室274，并且在泵送元件202的返回沖程期間，流體可從第一泵送室通過泵送元件202的套環(huán)部分212進入釋放室274。泄漏進入釋放室274的流體可通過釋放閥280流出泵壓頭200，因而防止泄漏流體在泵壓頭200中的積累，這否則會損害其操作。釋放閥280作為止回閥以阻止流體從低壓排泄處吸入釋放室274?，F(xiàn)在參考圖5和圖6描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的泵壓頭300，圖5是在含有泵送軸線Q的垂直平面上所取的泵壓頭300的部分的剖視圖，圖6是在沿圖5中的R-S線的傾斜面所取的剖視圖。第二實施例的泵壓頭300與圖4所示的第一實施例的泵壓頭200不同在于，入口裝置的布置和封閉泵送孔的最下端的密封部件的構(gòu)造，并且下面僅詳細描述這些差異。本發(fā)明第一實施例的泵壓頭200和第二實施例的泵壓頭300在其它方面是相同的。因此，在圖5和6中使用相同參考標記來標示已經(jīng)相對于圖4所描述的相同部件，并且，對于以下不再參考的第二實施例泵壓頭300的特征的解釋，適當時應(yīng)該參考對前面的描述。在第二實施例的泵壓頭300中，泵送孔206由入口布置314在殼體204的最下端204a處封閉，入口布置314提供向第一泵送室240供給流體的入口裝置。不需要提供與泵送孔204分立的入口通道。入口布置314包括大體管狀形式的環(huán)形導向件316，和保持件320。導向件316包括滑動地容納泵送元件軸210的下部分210b的中心孔316a。導向件316的上部分設(shè)置有向外延伸的法蘭316b。如圖6最清楚地所示，法蘭316b的上表面設(shè)有從法蘭316b周邊徑向向內(nèi)延伸的多個槽道316c。槽道316c未達到孔316a。保持件320與本發(fā)明第一實施例的泵壓頭200的保持件220類似。因此，保持件320為大體管狀并且包括用于容納殼體204的最下端204a的孔320a。保持件320和殼體204的最下端204a設(shè)置有協(xié)作的螺紋區(qū)域(未示出)。當已組裝時，保持件320的上端320c毗鄰殼體204的肩部204c。
保持件320的下端部分設(shè)置有向內(nèi)延伸的法蘭320b。導向件316在法蘭320b內(nèi)間隙配合，并且導向件316的法蘭316b的外直徑小于保持件320的內(nèi)直徑。此外，滑動件的法蘭316a的厚度小于殼體204的最下端204a和保持件320的法蘭320b的最上面之間的間隙。因此，導向件316可在殼體204的最下端204a和保持件的法蘭320b之間的間隙內(nèi)平行于泵送軸線Q的方向移動。在使用中，導向件316同保持件320和殼體204協(xié)作以起到用于泵壓頭300的入口盤形閥的作用，現(xiàn)在將對此進行描述。在泵送循環(huán)的前進沖程期間，當泵送元件202向上移動時，第一泵送室240內(nèi)的減壓引起導向件316向上移動進入第一位置。在第一位置，導向件316的法蘭316b的上表面毗鄰殼體204的最下端204a，從而在導向件316的法蘭316b的下表面和保持件320的法蘭 320b的上表面之間留有間隙。導向件316在該第一位置時，經(jīng)由導向件316和保持件320之間的間隙，并通過在法蘭320b的上表面內(nèi)的槽道316c，流體可流入第一泵送室240，其中槽道316c為流體提供通過殼體204的最下端204a的流動路徑。在泵送循環(huán)的返回沖程期間，當泵送元件202向下移動時，第一泵送室240內(nèi)的增壓引起導向件316向下移動進入第二位置。在第二位置，導向件316的法蘭316b坐抵保持件320的法蘭320b，因而阻止流體通過入口布置314流出第一泵送室240。圖5和6所示的泵壓頭300可以被使用，此時，待被泵送的流體通過由容納用于泵送元件204的驅(qū)動機構(gòu)的殼體(未示出)所限定的內(nèi)部容積被供給到泵壓頭300。在這種情況下，待被泵送的流體可以包括潤滑驅(qū)動機構(gòu)的潤滑流體，例如柴油燃料?？梢詷?gòu)思上面描述的實施例的若干改變和變化。例如，可提供任何合適的入口裝置用于供給流體到第一泵送室。替代被端ロ(圖4所示)或盤形閥裝置(圖5和6所示)阻塞的入口通道，可以提供總是連通第一泵送室的入ロ通道，并且在泵送元件的返回沖程期間可以使用外部止回閥阻止回流進入入口通道。在任何布置中，入口計量閥可被設(shè)置以調(diào)節(jié)流體通過入口裝置到泵壓頭的供給?？梢韵胂?，入口裝置可以包括一個或多個在泵送元件內(nèi)的通道?？梢蕴峁┤魏魏线m的出ロ閥布置替代上面描述的球形出ロ閥。出口閥布置可以如上述與泵壓頭成一體，或可通過高壓管線與泵壓頭分立地容納以從泵壓頭向出ロ閥布置輸送流體。類似地，能提供任何合適的輸送通道閥布置。例如，具有在泵送循環(huán)的部分期間被泵送元件阻塞的一個或多個端ロ的輸送通道布置能用于實現(xiàn)流體從第一室到第二室的輸送。在使用中，任何合適的手段可以用于從第一泵送室向第二泵送室輸送流體。例如，替代或額外于泵送元件中的輸送通道，能提供在殼體的壁內(nèi)延伸的一個或多個輸送通道。可以構(gòu)思根據(jù)本發(fā)明的具有泵送元件和泵送孔的替代構(gòu)造的泵壓頭。例如，泵送孔的上部分和泵送元件軸的上部分能被去棹，并且第一室能設(shè)置在在上述實施例中由第三室占據(jù)的空間中。在上述實施例中，第三室僅用于提供泄漏流體返回到排出處的路徑。然而，第三室能替代用作泵壓頭的額外泵送室。在具有三個泵送室和在泵送室之間輸送流體的合適輸送通道布置的布置中，流體可在泵送元件的一個沖程期間在第一泵送室中增壓到第一中間壓力，然后在接下來的沖程期間在第二泵送室內(nèi)被增壓到第二、較高的中間壓力，然后在接下來的沖程期間在第三泵送室內(nèi)被增壓到出口壓力。例如，在一個實施例中(未圖示)，第三室包括入口泵送室。替代被連接到第一室，入ロ通道被設(shè)置成輸送流體到入ロ泵送室。第二入口通道設(shè)置成將流體從入ロ泵送室傳送到第一泵送室。例如，第二入口通道可以延伸通過泵送元件的套環(huán)部分，且可以包括止回閥以阻止流體從第一室回流到入口泵送室。當在泵送元件的返回沖程期間入口泵送室的容積增大時，流體從第一入口通道流入入口泵送室。然后，當在泵送元件的 前進沖程期間入口泵送室的容積減小時，入口泵送室內(nèi)的流體被增壓到第一中間壓力，并且通過第二入口通道從入口泵送室輸送到第一泵送室。隨后的返回沖程在流體被輸送到第二泵送室的同時進ー步提升在第一泵送室內(nèi)的流體壓カ到第二中間壓力。最后，在接下來的前進沖程期間，在第二泵送室內(nèi)，流體壓カ從第二中間壓カ增大到出ロ壓力。公知的驅(qū)動機構(gòu)例如相對于圖3所描述的驅(qū)動機構(gòu)可用于驅(qū)動泵送元件的往復移動，在該情況下，驅(qū)動柱塞的返回沖程可用的力取決于驅(qū)動機構(gòu)的復位彈簧的強度。在替代實施例中，借助復位彈簧以外的裝置能夠驅(qū)動柱塞的返回沖程的驅(qū)動機構(gòu)可使用。應(yīng)意識到，本發(fā)明的泵壓頭不限于使用在燃料噴射系統(tǒng)中，而將是適用于期望具有良好可靠性和簡單設(shè)計的高壓泵壓頭的任何應(yīng)用中。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以預計到更多改變和變化，而不脫離本發(fā)明的如在隨附權(quán)利要求限定的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種用于高壓燃料泵的泵壓頭(200 ;300)，包括 具有孔(206)的壓頭殼體(204)； 泵送元件(202)，其能夠滑動地接納在所述孔(206)中并且布置成在共同限定泵送循環(huán)的交替的前進沖程和返回沖程中沿著泵送軸線(Q)往復線性移動； 第一泵送室(240)和第二泵送室(242)，每個泵送室(240，242)由所述泵送元件(202)部分地限定； 用于從流體源將流體輸送到所述第一泵送室(240)的入口裝置(290 ；314)； 用于將流體從所述第二泵送室(242)傳送到所述泵壓頭的出口(244)的出口裝置(246,248);和 用于將流體從所述第一泵送室(240)傳送到所述第二泵送室(242)的輸送裝置(260，262)； 其中所述泵送元件(202)的每個前進沖程引起所述第一泵送室(240)的容積增大和所述第二泵送室(242)的容積減小，因而引起流體從所述入口裝置(290 ；314)流入所述第一泵送室(240)并引起流體流出所述第二泵送室(242)到所述出口裝置(246，248)； 并且其中所述泵送元件(202)的每個返回沖程引起所述第一泵送室(240)的容積減小和所述第二泵送室(242)的容積増大，因而引起流體從所述第一室(240)通過所述輸送裝置(260,262)流入所述第二室(242)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的泵壓頭，其中流體以相對低的入口壓カ輸送到第一泵送室(240)，并且其中 在返回沖程期間第一泵送室(240)的容積減小引起流體壓カ増大到中間壓カ；和 在前進沖程期間第二泵送室(242)的容積減小引起流體壓カ進一步增大到相對高的出口壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的泵壓頭，其中第一泵送室(240)在垂直于所述泵送軸線的平面中的橫截面積比第二泵送室(242)更大。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的泵壓頭，其中所述輸送裝置包括在泵送元件(202)中的輸送通道(260)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的泵壓頭，其中輸送裝置包括輸送閥(262)，其布置成允許在返回沖程期間流體從第一室(240)流到第二室(242)和在前進沖程期間限制流體從第二室(242)流到第一室(240)。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的泵壓頭，還包括用于提供在所述孔(206)和低壓排出處之間的連通的釋放裝置(274，276，278，280)，所述釋放裝置(274，276，278，280)遠離第一室(240)和第二室(242)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的泵壓頭，其中釋放裝置包括阻止流體從排出處流入泵送孔(202)的止回閥(280)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的泵壓頭，其中釋放裝置包括由泵送元件(202)部分地限定的釋放室(274)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的泵壓頭，其中泵送元件(202)包括軸(210)和套環(huán)部分(212)，并且其中第一室(240)由套環(huán)部分(212)的第一表面部分地限定，而釋放室(274)由套環(huán)部分(212)的相對地面對的第二表面部分地限定。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任ー項的泵壓頭，其中泵送元件(202)包括軸(210)和套環(huán)部分(212)，并且其中第一室(240)由套環(huán)部分(212)的表面部分地限定。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的泵壓頭，其中第二泵送室(232)由泵送元件(202)的端部部分地限定。
12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求的泵壓頭，包括用于泵送元件(202)的導向件(216;316)和用于保持所述導向件(216 ；316)的保持件(220 ;320)，其中第一泵送室(240)由所述導向件(216 ；316)部分地限定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的泵壓頭，其中所述入口裝置包括在導向件(316)和保持件(320)之間的流體流動路徑，并且其中導向件(316)能夠接合保持件(320)以限制在返回沖程期間流體流過所述流體流動路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任ー項的泵壓頭，其中所述入口裝置包括通向第一室 (240)的入口通道(290)，并且其中泵送元件(202)設(shè)置成在泵送循環(huán)的一部分期間阻塞入ロ通道(290)以限制第一室(240)和入口通道(290)之間的流。
15.一種用于在流體泵的泵壓頭(200 ;300)中將流體加壓到相對高的出口壓カ的方法，所述方法包括 允許流體以相對低的入口壓カ進入泵壓頭； 在泵送循環(huán)的第一階段期間將流體加壓到中間壓カ；和 在泵送循環(huán)的第二階段期間將流體加壓到相對高的出口壓力。
全文摘要
公開了一種用于高壓燃料泵的泵壓頭(200；300)。該泵壓頭包括具有孔(206)的壓頭殼體(204)；泵送元件(202)，其能夠滑動地接納在所述孔(206)中并且布置成在共同限定泵送循環(huán)的交替的前進沖程和返回沖程中沿著泵送軸線(Q)往復線性移動；第一泵送室(240)和第二泵送室(242)，每個泵送室(240，242)由所述泵送元件(202)部分地限定；用于從流體源將流體輸送到所述第一泵送室(240)的入口裝置(290；314)；用于將流體從所述第二泵送室(242)傳送到所述泵壓頭的出口(244)的出口裝置(246，248)；和用于將流體從所述第一泵送室(240)傳送到所述第二泵送室(242)的輸送裝置(260，262)。泵送元件(202)的每個前進沖程引起所述第一泵送室(240)的容積增大和所述第二泵送室(242)的容積減小，因而引起流體從所述入口裝置(290；314)流入所述第一泵送室(240)并引起流體流出所述第二泵送室(242)到所述出口裝置(246，248)。泵送元件(202)的每個返回沖程引起所述第一泵送室(240)的容積減小和所述第二泵送室(242)的容積增大，因而引起流體從所述第一室(240)通過所述輸送裝置(260，262)流入所述第二室(242)。以這種方式，流體壓力在返回沖程期間能被提升到中間壓力并且然后在泵送元件的隨后前進沖程期間達到較高的出口壓力。
文檔編號F02M59/44GK102654093SQ20121009708
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者J·麥哈蒂 申請人:德爾福技術(shù)控股有限公司