CN104956069B - 高压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于共轨泵系统的高压泵以及一种共轨泵系统。一种用于共轨泵系统的高压泵（2）包括：泵主体（4），其设有汽缸（6），所述汽缸设有活塞缸筒（8）；以及活塞（10），其通过偏心轮在所述活塞缸筒（8）中被往复驱动，以便给所述汽缸（6）中的燃料加压。所述活塞（10）包括位于所述活塞缸筒（8）中的内端（12）和位于所述活塞缸筒（8）外部的外端（14）。设有第一开口（22）和第二开口（24）的波纹管（20）布置在所述活塞（10）与所述泵主体（4）之间，其中，所述活塞（10）延伸穿过所述第一开口（22）和所述第二开口（24），其中，所述波纹管（20）连接至所述泵主体（40），从而使得所述第一开口（22）密封在所述泵主体（4、50）上，并且其中，所述波纹管（20）连接至所述活塞（10）的所述外端（14），从而使得所述第二开口（24）密封在所述活塞（10）上。在所述泵直接附接至发动机时，这样能防止发动机油与燃料混合。所述波纹管可以通过单向阀连接至泄放管路。

Description

高压泵

技术领域

本发明涉及一种用于共轨泵系统的高压泵以及一种共轨泵系统。

背景技术

用于共轨泵系统的已知高压泵通常包括活塞，活塞可移动地支撑在泵主体中形成的汽缸的活塞缸筒中。活塞被偏心轮往复驱动，并且交替地向内移动到活塞缸筒中和从活塞缸筒向外移动。在活塞向外运动的过程中，活塞缸筒从燃料入口接收燃料。在后续的向内运动的过程中，活塞将特定的压力施加到燃料上，并且将燃料提供到燃料出口，燃料出口又连接至共轨燃料喷射系统的燃料轨。

泵主体可以直接附接至发动机，以便容易驱动活塞。通常，活塞通过活塞密封件和/或专用小间距（small clearance）相对于活塞缸筒密封。因此，当高压泵安装在发动机上时，分开燃料与发动机油以及防止发动机油与燃料混合成了问题。为了确保正确的排放规范且避免因燃料泄漏使发动机油稀释，需要能可靠地分开燃料与发动机油。

发明内容

因此，一个目的是提出一种用于共轨泵系统的高压泵，它能够明显可靠地避免发动机油与燃料混合。

通过根据独立权利要求1所述的用于共轨泵系统的高压泵，可以实现这个目的。通过从属权利要求和下面的说明，可以获知其他有利实施例和改进方案。

根据本发明的一个方面，提供一种用于共轨泵系统的高压泵，包括：泵主体，其设有汽缸，所述汽缸设有活塞缸筒；以及活塞，其通过偏心轮在所述活塞缸筒中被往复驱动，以便给所述汽缸中的燃料加压。所述活塞具有位于所述活塞缸筒中的内端和位于所述活塞缸筒外部的外端。

设有第一开口和第二开口的波纹管布置在所述活塞与所述泵主体之间，其中，所述活塞延伸穿过所述第一开口和所述第二开口，其中，所述波纹管连接至所述泵主体，从而使得所述第一开口密封在所述泵主体上，并且其中，所述波纹管连接至所述活塞的所述外端，从而使得所述第二开口密封在所述活塞上。

优选地，所述泵主体可以附接至燃烧发动机以及更具体来说附接至燃烧发动机的发动机机体或汽缸头，或者可以与其联接。这样允许高压泵的活塞的外端在发动机的开口中轴向移动，以便受到偏心轮驱动，而偏心轮又受到发动机驱动。所述高压泵可以是芯式泵（plug-in pump）的类型。由于发动机的开口就在附近，所以发动机油可能到达高压泵。

在泵主体的面朝活塞外端的侧面处且向发动机的相应开口提供波纹管，能防止发动机油流进活塞缸筒中，并且反之亦然。波纹管设有防流体护套，所述护套有足够的弹性可以跟随活塞的往复运动。

因此，在流体从活塞与汽缸之间的界面中流出的情况下，将任何泄漏燃料收集到波纹管中，并且任何泄漏燃料都无法通过活塞运动所必要的间距从高压泵流出。而且，发动机油无法通过波纹管进入泵主体，从而能防止发动机油引入到燃料中且因此稀释燃料。

优选地，波纹管是金属波纹管，其包括多个环状折叠或弯曲的轮缘状区段，这些区段焊接在一起或者通过滚轧、液压成形或深拉伸而一体成形。波纹管可以另外涂覆有防燃料和防油的塑料涂层。波纹管的设计应顺应活塞的预期运动，活塞的预期运动直接决定了波纹管的运动，并且应顺应高压泵的期望使用寿命。波纹管还可以由像如PTFE、橡胶或硅酮材料的其他非金属材料制成。

波纹管分别与泵主体和活塞的附接可以通过不同的附接方法实现，诸如通过焊接或胶合。

尤其是，波纹管可以包括凸缘，所述凸缘与泵主体上的附接凸缘匹配。所述波纹管因此可以通过分布在圆周上的一组螺丝被旋拧到泵主体上。为了改善密封功能，可以将另一个密封件引入到波纹管与附接凸缘之间的界面中。

在一个有利实施例中，所述波纹管包括回漏连接部，所述回漏连接部联接至泄放管路，所述泄放管路用于将泄漏燃料从所述波纹管的内部空间泄放出来。所述回漏连接部应理解为一个流体端口，用于将流体从波纹管的内部空间递送到外部。在通过活塞与活塞缸筒之间的间距发生燃料泄漏的情况下，泄漏的燃料会在波纹管中蓄积，并且可以通过回漏连接部和泄放管路馈回到燃料回路。通过从波纹管的内部空间永久地泄放任何泄漏燃料，可以保持可靠的密封功能，并且能防止溢出或任何相关保养。

优选的是一个单向阀布置在所述回漏连接部与所述泄放管路之间。所述单向阀或止回阀允许来自波纹管的泄漏燃料流到泄放管路。同时，所述单向阀或止回阀防止来自燃料回路的燃料直接到达波纹管的内部空间，并且能防止压力对波纹管造成损害。

在另一个有利实施例中，汽缸中的活塞缸筒包括径向向外延伸的凹座，所述凹座与泄放管路连接。所述凹座可以实现为活塞缸筒的圆周限界表面中的凹口。与泄放管路的连接可以通过凹座中的钻孔或从凹座到紧接泵主体中的泄放管路的相应延伸部来实现。在活塞运动到活塞缸筒中的过程中（即，在活塞进入活塞缸筒的向内冲程中），泵主体与活塞的外端之间的距离减小到最小值。因此，波纹管压缩，并且将泄漏的燃料泵送到泄放管路。通过泄放管路上的燃料流，根据伯努利效应向凹座上施加抽吸力，这有助于经过凹座将燃料从活塞缸筒直接抽吸到泄放管路中。

在另一个有利实施例中，燃料入口连接至径向向外延伸的凹座。这允许传入的“新鲜”燃料与在凹座中蓄积的燃料混合，从而使得燃料自动冷却。

另外有利的是，回漏连接部与泄放管路之间的单向阀在活塞缸筒中的凹座与泄放管路的连接的上游。这样，在波纹管的内部空间内部的压力过低无法打开单向阀的情况下，可以防止从活塞缸筒经过凹座回漏到波纹管中。此外，单向阀的安装更容易实现，因为单向阀可以简单地从泵主体的面朝活塞外端的一侧插入，而活塞缸筒中的凹座在泵主体的更里面。

由于波纹管提供的密封功能非常可靠，所以活塞与供活塞在里面移动的活塞缸筒之间的密封不需要符合一般高压泵中那样严苛的要求。因此，可以超过活塞与活塞缸筒之间的间距（通常在0.003mm至0.008mm的范围内）。优选地，活塞与活塞缸筒之间的间距大于0.008mm。间距增大，制造成本就可以减少，因为制造技术的精度降低。

在另一个有利实施例中，压力阻尼薄膜布置在波纹管中，从而在活塞的外端与泵主体之间的波纹管中形成流体接收空间。高压泵的燃料供应源与流体接收空间连接，并且活塞缸筒的燃料入口与流体接收空间连接。因此，流体接收空间通过阻尼薄膜与波纹管的其余内部空间很大程度上隔开。压力阻尼薄膜总体上是柔性的板状主体，其可以示例性地通过两个金属板实现，这两个金属板结合在一起并且在里面封围一个小的空气体积。通过入口阀的快速关闭或打开移动，可以起始泵中的压力峰值。如果这些峰值未被阻尼，它们也可能会被带到入口管路。如果泵操作期间发生这样的压力峰值，封围的空气体积就会压缩，从而使得阻尼薄膜起到弹簧作用。压力峰值在很大程度上得到补偿。

阻尼薄膜可以由限定形状（例如板状）的任何柔性材料制成，优选具有带小孔或不带小孔的不同的层（橡胶或塑料等），这种材料能够阻尼压力峰值。阻尼薄膜可以通过夹子、螺丝或简单地通过波纹管或泵中的沟槽固定在波纹管中或泵主体中。

接收空间对波纹管的其他区域不是流体密封的。燃料能够通过阻尼薄膜内的特殊端口或小孔在阻尼薄膜隔开的两个区域之间移动，提供阻尼薄膜只是为了阻尼燃料的脉冲，而不是密封这两个隔开的区域。然而，由于压缩动作和阻尼薄膜中的开口的流动阻力，压力峰值显然得到衰减。

阻尼薄膜可以由诸如PTFE之类的热塑材料制成，或者由诸如硅酮、丁基橡胶、EPDM、丁晴橡胶或FPM之类的橡胶类材料制成。阻尼薄膜允许弹性变形，这样能防止在燃料供应源与活塞缸筒的燃料入口之间直接传递明显的压力峰值。

又另外，薄膜可以有利地包括泄放端口，用于将蓄积的燃料从波纹管的内部空间递送到泄放管路。因此，阻尼泵操作与明显改善密封功能的优点组合起来。

本发明还涉及一种共轨泵系统，其包括内部输送泵和根据上文所述的高压泵。共轨泵系统主要用于柴油发动机中的喷射系统。内部输送泵可以附接至高压泵，并且将燃料从燃料储箱馈送到高压泵的燃料入口。这个内部输送泵的类型与本发明无关。

另外，本发明涉及使用波纹管在共轨泵系统的高压泵的泵主体中的活塞缸筒中密封活塞的用途。

附图说明

下面对图中的示例性实施例的说明中，公开了本发明的其他特性、优点和应用选择。图中相同或相似的部件用相同的附图标记表示。

图1a和图1b示出了在两个不同的观察方向上看的高压泵的第一示例性实施例的一部分。

图2示出了设有根据图1a和图1b的高压泵的共轨泵系统的回路图。

图3示出了高压泵的第二示例性实施例的具体剖视图。

图4示出了设有根据图3的高压泵的共轨泵系统的回路图。

具体实施方式

图1a和图1b中示出了高压泵2的第一示例性实施例。图1a示出了剖面平面A-A，而图1b中描绘了相应的剖视图。

高压泵2包括泵主体4，泵主体4设有汽缸6，汽缸6设有活塞缸筒8，活塞10在活塞缸筒8中往复移动。泵主体优选是模制的部件，并且具有精确的间距和粗糙度的活塞缸筒被再加工到该部件中。

活塞10包括内端12和外端14，偏心轮（未示出）作用于外端14上。为此目的，挺杆、凸缘或力板16附接至活塞10的外端14，活塞10的外端14还接收压缩弹簧18的端部，压缩弹簧18还支撑在泵主体4上。弹簧18用于使活塞10从在活塞缸筒8内的位置复原到朝外的位置。由于偏心传动的作用，活塞10提供持续往复的运动，以便给燃料加压和泵送燃料。

高压泵2另外包括波纹管20，波纹管20设有第一开口22和第二开口24。第一开口22与泵主体4的一部分密封接触，而第二开口24与活塞10的外端14密封接触。因而，波纹管20在泵主体4的内部与活塞10之间提供密封功能，用于防止燃料从高压泵2的内部泄漏到其外部，并且在高压泵2安装在发动机上的情况下防止发动机油流进来。

波纹管20可以通过焊接、压配、胶合或任何其他附接方法附接至泵主体4或活塞10，其附接方法可取决于泵主体4、活塞10与波纹管20之间的材料组成。

凭借活塞10的运动，波纹管20持续压缩和膨胀。示例性地，波纹管20由金属材料制成，以便能承受活塞10的持续往复运动。

将要通过高压泵2加压的燃料进入燃料入口26（例如，通过一个连接至燃料入口26的内部传送泵），并且到达活塞缸筒8。在活塞10在向内的方向上移动（即，在图的平面中向上移动）时，推压燃料使其通过止回阀（防逆流阀或者单向阀）28，止回阀28又可连接至共轨系统的燃料轨。当活塞10在相反方向上移动（即，在图的平面中向外或向下移动）时，燃料从燃料入口26抽吸到活塞缸筒8中。因此，在往复运动的过程中，燃料被持续加压并且递送至出口30。

在泵送过程中，由于燃料压力较高，所以燃料可能会穿过活塞缸筒8与活塞10之间的间隙泄漏到波纹管20的内部空间中。燃料蓄积在这个内部空间中，并且防止燃料进入发动机开口。为了能将蓄积的泄漏燃料馈回到燃料回路中，通过在回漏连接部33下游的一个单向阀34将波纹管20的内部空间与泄放管路32连接起来。使用单向阀有利于防止来自入口26的燃料通过泄放管路32直接流进波纹管20的内部空间中。

如上文解释，在活塞10在活塞缸筒8中往复运动的过程中，波纹管20持续被压缩和解压。由于泵主体4与活塞10之间的密封，波纹管20的内部空间反复缩小和增大。结果，蓄积的泄漏燃料通过单向阀34被泵送至泄放管路32中，泄放管路32也与燃料入口26联接。

活塞缸筒8包括一个向外延伸的凹座36，凹座36在单向阀34下游与泄放管路32联接。通过将泄漏燃料从波纹管20的内部空间泵送至泄放管路32中，泄漏燃料会经过凹座36。根据伯努利原理，对于无粘性的流，流体速度增加与压力减小或流体势能减小同时发生，据此，会有抽吸压力作用于凹座36上。因此，倾向于从活塞10与活塞缸筒8之间的间隙泄漏的燃料在进入波纹管20之前，经过凹座36被直接抽吸到泄放管路32中。

入口26也连接至活塞缸筒8中的凹座36。在这里，新鲜燃料与从活塞间隙中泄漏出来的烫的燃料发生混合。根据伯努利原理，这个混合物被抽吸到泄放孔32。这种情况的优点是，泵具有集成的冷却功能，这样能防止泵主体过热，因为烫的燃料保留在缸筒8中的时间更长。

此外，入口阀38布置在活塞缸筒8的顶部上，可以控制入口阀38以调节燃料从燃料入口26流到活塞缸筒8的燃料入口39中的贯流量。

图2示出了设有根据图1a和图1b的高压泵2的共轨泵系统的液压回路图。高压泵2通过虚线矩形表示。通过相同的一个泵符号示出泵机构，泵机构由汽缸6组成，缸筒8位于汽缸6中，缸筒8封围着活塞10，活塞10可以在轴向方向上移动。止回阀28位于泵的下游，并且在出口30处提供加压后的燃料。通过入口阀38向泵提供燃料。

根据本发明的高压泵2的一个特殊特征是，波纹管20接收通过虚线箭头表示的泄漏燃料40，并且通过单向阀34将泄漏燃料40提供到泄放管路32，通过馈回管路42将泄漏燃料40馈回到燃料入口26，再将泄漏燃料40从储箱46排放到燃料供应管路44中。燃料供应管路44还包括过滤器48。可以再利用任何泄漏燃料，并且防止燃料与发动机油混合或燃料被发动机油稀释。

在图3中，用剖视细节图示出了稍加修改后的高压泵50。上面图1a和图1b中示出的泵主体4修改成泵主体58，修改之处是，用于将燃料馈送到高压泵50中的燃料入口52与接收空间54直接连接，接收空间54在波纹管20内部，位于其中支撑的阻尼薄膜56上方，阻尼薄膜56例如通过夹子、螺丝或沟槽支撑在波纹管20中。

阻尼薄膜56示出为柔性板，包括由金属或塑料材料制成的两个结合板56a和56b，其中这两个板之间囊封着一个空气体积57。当这个区域中出现燃料压力峰值时，这些板使囊封的空气压缩，并且起弹簧作用，从而产生阻尼过程。

阻尼薄膜56还可以包括一些小孔，这些小孔能另外对压力峰值形成阻尼。

阻尼薄膜56安装在波纹管20中，在背朝活塞10的外端14且面朝泵主体58的侧面上。接收空间56连接至馈送管路60，馈送管路60又与活塞缸筒8的入口端口62连接。这样使得燃料绕道，从而允许通过阻尼薄膜56的阻尼过程来补偿压力峰值。

图4进一步阐明了这一点，图4示出了设有图3的高压泵50的共轨泵系统的回路图。这里，薄膜56用作阻尼装置，用于减小传入燃料的压力峰值。

此外，应当指出，“包括”不排除任何其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。此外，应当指出，已经参照上面的示例性实施例之一说明的特性或步骤，也可以与上述其他示例性实施例的其他特性或步骤组合使用。权利要求书中的元件符号不应当解释为限制。

元件符号列表

2 高压泵

4 泵主体

6 汽缸

8 活塞缸筒

10 活塞

12 活塞的内端

14 活塞的外端

16 力板

18 弹簧

20 波纹管

22 第一开口

24 第二开口

26 燃料入口

28 止回阀

30 燃料出口

32 泄放管路

33 回漏连接部

34 单向阀

36 凹座

38 入口阀

39 燃料入口

40 泄漏燃料

42 馈回管路

44 燃料供应管路

46 储箱

48 过滤器

50 高压泵

52 燃料入口

54 接收空间

56 阻尼薄膜

56a 薄膜板

56b 薄膜板

57 空气体积

58 泵主体

60 馈送管路

62 入口端口。

Claims (7)

1.一种用于共轨泵系统的高压泵（2、50），所述泵（2、50）包括：

- 泵主体（4、58），其设有汽缸（6），所述汽缸设有活塞缸筒（8），

- 活塞（10），其通过偏心轮在所述活塞缸筒（8）中被往复驱动，以便给所述汽缸（6）中的燃料加压，所述活塞（10）具有位于所述活塞缸筒（8）中的内端（12）和位于所述活塞缸筒（8）外部的外端（14），

其特征在于，设有第一开口（22）和第二开口（24）的波纹管（20）布置在所述活塞（10）与所述泵主体（4、58）之间，其中，所述活塞（10）延伸穿过所述第一开口（22）和所述第二开口（24），其中，所述波纹管（20）连接至所述泵主体（4、50），从而使得所述第一开口（22）密封在所述泵主体（4、50）上，并且其中，所述波纹管（20）连接至所述活塞（10）的所述外端（14），从而使得所述第二开口（24）密封在所述活塞（10）上，

其中，所述波纹管（20）处的回漏连接部（33）与泄放管路（32）连接，所述泄放管路（32）用于将泄漏燃料从所述波纹管（20）的内部空间泄放出来，

其中，单向阀（34）布置在所述回漏连接部（33）与所述泄放管路（32）之间。

2.根据权利要求1所述的高压泵（2、50），

其特征在于，所述活塞缸筒（8）包括径向向外延伸的凹座（36），所述凹座（36）与所述泄放管路（32）连接。

3.根据权利要求2所述的高压泵（2、50），

其特征在于，所述单向阀（34）在所述活塞缸筒（8）中的所述凹座（36）与所述泄放管路（32）的连接的上游。

4.根据权利要求2所述的高压泵（2、50），

其特征在于，燃料入口（26）连接至所述径向向外延伸的凹座（36）。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的高压泵（2、50），

其特征在于，所述活塞（10）与所述活塞缸筒（8）之间的间隙大于0.008mm。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的高压泵（2、50），

其特征在于，压力阻尼薄膜（56）支撑在所述波纹管（20）中，从而在所述波纹管（20）中形成能透流体的接收空间（54），

并且所述高压泵（2、50）的燃料入口（26、52）与所述能透流体的接收空间（54）连接，并且所述活塞缸筒（8）的燃料入口（39、62）与所述能透流体的接收空间（54）连接，其中，所述压力阻尼薄膜（56）适于使传入的燃料流的压力峰值衰减。

7.根据权利要求6所述的高压泵（2、50），

其特征在于，所述薄膜（56）包括通往所述波纹管（20）的泄放端口或小孔或间隙以提供渗透性。