CN116324155A - 紧凑型对置泵 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种高压燃料泵，该高压燃料泵具有筒组，该筒组包括在同一平面内偏移的相对的筒单元，并且该高压燃料泵具有设置在该高压燃料泵中的柱塞。高压燃料泵还包括：凸轮轴，该凸轮轴具有至少一个偏移凸角；以及凸轮环，该凸轮环环绕凸角并与柱塞接触，该凸轮环将凸轮轴的旋转运动转换成柱塞的纵向移动，从而控制泵内的燃料的流入、压缩和流出。

Description

紧凑型对置泵

技术领域

本发明总体上涉及一种紧凑型偏心对置泵，并且更具体地涉及一种具有偏移泵送元件以减轻凸轮轴上的扭矩负载的对置泵。

背景技术

高压燃料泵是用于内燃发动机、尤其是柴油发动机的燃料系统的常见部件。高压泵在燃料经由燃料喷射器进入共轨并最终进入发动机之前通常从低压系统接收燃料。然后，燃料被压缩并离开泵。这些动作中的每一个都通过由凸轮轴的旋转控制的柱塞的移动被发起。例如，在高压泵中，当柱塞相对于容纳柱塞的相应的筒被降低时，燃料通过燃料入口被抽取。当柱塞随后向上移动时，燃料被压缩，从而增加燃料的压力。然后，燃料离开泵以进入共轨或另一燃料系统部件。

通常，燃料泵通过在整体块中钻出孔以产生线性布置的泵送单元而形成，这具有成本和制造挑战。使用可用于多种燃料泵类型的模块化筒单元以及通过使用轻质、非承重的壳体，可以实现显著的成本节约和更换简易性。此外，节省空间的燃料泵可以更容易地用于各种发动机尺寸和类型。

发明内容

本公开提供了一种高压燃料泵，该高压燃料泵具有筒组，该筒组包括在同一平面内偏移的相对的筒单元，并且该高压燃料泵具有设置在该高压燃料泵中的柱塞。高压燃料泵还包括：凸轮轴，该凸轮轴具有至少一个偏移凸角；以及凸轮环，该凸轮环环绕凸角并与柱塞接触，该凸轮环将凸轮轴的旋转运动转换成柱塞的纵向移动，从而控制泵内的燃料的流入、压缩和流出。

在本公开的示例性实施方式中，公开了一种高压泵。所述高压泵包括：壳体；凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体并且具有偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；第一筒单元，所述第一筒单元设置在所述壳体的第一侧，所述第一筒单元具有第一轴线；以及第二筒单元，所述第二筒单元设置在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧，其中，所述第一筒单元和所述第二筒单元定位在第一共同平面内。所述第二筒单元具有从所述第一轴线偏移的第二轴线。

所述高压泵还包括与所述第一轴线对应地设置在所述第一筒单元内的第一柱塞和与所述第二轴线对应地设置在所述第二筒单元内的第二柱塞，所述第一柱塞和所述第二柱塞与所述凸轮轴组件的所述凸轮环接触。所述高压泵还包括围绕所述第一柱塞定位的第一弹簧和围绕所述第二柱塞定位的第二弹簧，所述第一弹簧被构造成将所述第一柱塞朝向所述凸轮轴组件偏压，所述第二弹簧被构造成将所述第二柱塞朝向所述凸轮轴组件偏压。

所述高压泵还可以包括：第三筒单元，所述第三筒单元设置在所述壳体的第三侧，所述第三筒单元具有第三轴线；以及第四筒单元，所述第四筒单元设置在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧，所述第四筒单元具有第四轴线；其中，所述第三筒单元和所述第四筒单元定位在第二共同平面内，并且所述第三轴线从所述第四轴线偏移。所述第一筒单元、所述第二筒单元、所述第三筒单元和所述第四筒单元可以围绕所述壳体的周边均等地设置。

在本公开的另一示例性实施方式中，公开了一种高压泵。所述高压泵包括：壳体；凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体，所述凸轮轴具有中心线点、偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；第一筒单元，所述第一筒单元设置在所述壳体的第一侧，所述第一筒单元具有第一轴线；以及第二筒单元，所述第二筒单元设置在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧，所述第二筒单元具有第二轴线，所述第一轴线和所述第二轴线从所述凸轮轴组件的所述中心线点偏移。

所述第一轴线和所述第二轴线可以彼此偏移。所述第一筒单元和所述第二筒单元可以是模块化筒单元，并且所述泵还可以包括无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的任一种。

所述高压泵还可以包括：第三筒单元，所述第三筒单元设置在所述壳体的第三侧，所述第三筒单元具有第三轴线；以及第四筒单元，所述第四筒单元设置在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧，所述第四筒单元具有第四轴线。所述第三轴线和所述第四轴线可以从所述凸轮轴组件的所述中心线点偏移。所述第一筒单元和所述第二筒单元可以在第一共同平面中，并且所述第三筒单元和所述第二筒单元可以在第二共同平面中。

在本公开的又一示例性实施方式中，公开了一种高压泵。所述高压泵包括：壳体；凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体，所述凸轮轴组件具有偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；第一模块化筒单元，所述第一模块化筒单元联接到所述壳体的第一侧；以及无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的任一种。

所述高压泵还包括第二模块化筒单元，所述第二模块化筒单元在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧联接到所述壳体，其中，所述第一模块化筒单元和所述第二模块化筒单元定位在第一共同平面内。所述高压泵还包括在所述壳体的第三侧联接到所述壳体的第三模块化筒单元以及在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧联接到所述壳体的第四模块化筒单元，所述第三模块化筒单元和所述第二模块化筒单元定位在第二共同平面内。

所述高压泵还包括柱塞，所述柱塞设置在所述模块化筒单元内并且与所述凸轮轴接触，其中，所述柱塞在从所述凸轮轴的中心线点偏移的点处接触所述凸轮轴组件的所述凸轮环。

在本公开的又一示例性实施方式中，公开了一种模块化筒单元。所述模块化筒单元包括模块主体，所述模块主体限定：第一开口，所述第一开口被构造成接收无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的至少一者的入口阀；第二开口，所述第二开口被构造成接收柱塞；通道，所述通道被构造成容纳出口止回阀；以及模块化通路，所述模块化通路被构造成与高压燃料泵的至少一个燃料通路对准。所述模块化筒单元还包括：柱塞，所述柱塞设置在所述第二开口内；以及出口止回阀，所述出口止回阀设置在所述通道内。

在考虑以下对目前所理解的例示本公开的说明性实施方式的详细描述之后，本公开的附加特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

图的详细描述特别参考附图，其中：

图1A是与具有有源入口计量阀的高压对置单元泵相比的具有无源入口计量阀的高压对置单元泵的立体图；

图1B是将图1A的具有无源入口计量阀的高压对置单元泵与图1A的具有有源入口计量阀的高压对置单元泵进行比较的前侧视图；

图1C是将图1A的具有无源入口计量阀的高压对置单元泵与图1A的具有有源入口计量阀的高压对置单元泵进行比较的后侧视图；

图2是高压对置单元泵的截面图，示出了泵的内部组成和泵的筒单元；

图3A是高压对置单元泵的正视图，其中该泵包括两个模块化筒单元；

图3B是高压对置单元泵的正视图，其中该泵包括四个模块化筒单元；

图3C是高压泵的立体图，其中泵包括一个模块化筒单元；

图4A是具有有源入口计量阀的高压对置单元泵的截面图；

图4B是具有混合有源入口计量阀的高压对置单元泵的截面图；以及

图4C是具有无源入口计量阀的高压对置单元泵的截面图。

在所有的几个视图中，对应的附图标记表示对应的部件。尽管附图示出了根据本公开的各种特征和部件的实施方式，但是附图不一定是按比例的，并且某些特征可能被夸大以便更好地示出和解释本公开。这里所阐述的范例示出了本发明的实施方式，并且这样的范例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

首先参考图1A至图1C，公开了高压泵100a和100b，说明性地为用于内燃发动机的高压燃料泵。高压泵100a被构造成包括无源入口计量阀系统102a，而高压泵100b被构造成包括有源入口计量系统102b。高压泵100a和100b的其余部件在实施方式之间是一致的，因此将用一致的附图标记来表示。高压泵100中的每一个还包括如本文进一步讨论的模块化筒单元和凸轮轴装置101。

例如，参考图2，高压泵100的截面公开了模块化筒和凸轮轴装置101的部件，包括壳体104和至少第一模块化筒单元106a以及第二模块化筒单元106b，该第二模块化筒单元106b被定位在壳体的与第一模块化筒单元106a相反一侧。在说明性实施方式中，壳体104由轻质材料构成，例如铝。在其它实施方式中，壳体104可由其它材料构成，包括聚合物、金属复合材料和其它金属。模块化筒单元106中的每一个包括设置在相应筒106a或106b内的柱塞108a和108b。

凸轮轴组件110被设置成穿过壳体104并被构造成绕轴线A旋转；凸轮轴包括本文进一步讨论的至少一个偏移凸角114和环绕至少一个偏移凸角114的凸轮环112。凸轮环112直接接触或经由垫片或圆盘而间接接触柱塞108中的每一个的脚部107。弹簧116a或116b可包括在相应的筒106内并围绕相应的柱塞108设置，以将柱塞108朝向凸轮轴组件110偏压。当凸轮轴组件110旋转时，相应柱塞108的脚部107跟随凸轮环112和凸角114的移动，以将凸轮轴的旋转运动转换为柱塞108在它们相应的筒106内沿轴线B的纵向移动，该轴线B可以定位成大致垂直于轴线A。换句话说，轴线B与筒106及其相应的柱塞108两者相对应。通常，本文所讨论的筒的中心轴线与对应柱塞的中心轴线相对应。

燃料经由有源或无源入口计量阀来计量，以控制来自诸如低压泵(未示出)的源的燃料的入口流。柱塞108中的每一个在每个相应的筒106内的移动被转换成泵100内的燃料的压缩以及压缩燃料向发动机的燃料系统(未示出)的其余部分的流出。在本文进一步讨论的理想实施方式中，每个筒106具有从另一个筒106的唯一轴线偏移的唯一轴线，轴线中的每一个定位成大致垂直于轴线A。换句话说，当柱塞108跟随凸轮轴组件110的移动时，可以克服来自弹簧116的偏压以允许柱塞108在它们相应的筒106内移动。当柱塞108在大致远离凸轮轴组件110的方向上移动时，柱塞108与相应的有源或无源入口计量阀系统102相互作用，以控制用于发动机操作的燃料的泵送。

现在参考图3A，示出了高压泵100的端视图，分别公开了模块化筒单元的筒106a和106b和凸轮轴装置101的偏移轴线C和D。轴线C和D不仅彼此偏移，而且还从凸轮轴组件110的中心线点偏移，该中心线点大致与轴线A(图2)一致，如点118所示。确保筒106a和106b从凸轮轴中心线点118偏移减小了柱塞到筒的侧向负载力的大小，从而减小了磨损功率损失、柱塞和筒的磨损以及施加在相应柱塞108(图2)的脚部107上的应力，并进一步减小了泵100的其它部件上的应力。图3B公开了高压泵100的另外的实施方式，其中泵100包括四个筒106a、106B、106c和106d。值得注意的是，每个筒106包括唯一的偏移轴线，其中轴线C与筒106a相对应，轴线D与筒106b相对应，轴线E与筒106c相对应，并且轴线F与筒106d相对应。轴线C、D、E和F中的每一个都如上文关于图3A所述从凸轮轴中心线点118偏移，以获得与上文关于图3A所述的相同的优点。

值得注意的是，图3B的高压泵100包括两组筒106。筒组119包括筒106a和106b，并定位在平行于轴线C和D并包括轴线C和D的平面内。筒组120包括筒106c和106d，并定位在平行于轴线E和F并包括轴线E和F的平面内。另外的实施方式可包括另外的筒组，其中，每个筒组优选地包括在单个平面内的两个筒单元，以使凸轮轴组件110(图2)上的扭矩负载最小。筒单元必须围绕泵100的壳体104的周边121以一致的方式均匀地分开，以在壳体104和凸轮轴组件110(图2)上产生一致的负载，但是可以以其它方式定位在围绕泵100的尽可能多的平面中。

现在参考图3C，高压泵100可以另外包括仅一个筒单元106，以针对较低功率发动机降低成本和尺寸。用于单筒泵100的所有部件与图3B的双筒泵100相同，但没有双筒布置。单筒泵100降低了成本，并且还提供了较小的整体封装以装配在较小发动机上的较小位置内。单筒泵100与本文所述的其它泵相同地操作，其中筒106沿轴线G从凸轮轴组件110(图2)的中心线118偏移。

模块化筒单元和凸轮轴装置101用于各种类型的泵100之中的能力在上文关于图1A至图1C提及。这种模块化在图4A至图4C中进一步示出。图4A提供了具有有源入口计量阀102c的高压泵100c的截面。图4B提供了具有混合有源入口计量阀102d的高压泵100d的截面。具有混合有源入口计量阀102d的高压泵100d实现了与有源入口计量阀102c相同的功能，然而混合有源入口计量阀102d能够使用现有部件。

例如，有源入口计量阀102c包括直接设置在模块化筒单元106的筒柱302上的电枢300c。然而，对于混合有源入口计量阀102d，电枢300d、弹簧304、弹簧保持器306和阀102d的其它部件被再次使用，这导致高压泵100d相对于具有有源入口计量阀102c的高压泵100c具有更高的整体结构，如通过比较图4A和图4B可以看出的。另外，混合有源入口计量阀泵100d允许入口计量阀和有源入口计量阀实施方式之间的共同筒架构，同时最大化现有有源入口计量阀部件的再次使用。

图4C提供了具有无源入口计量阀102e的高压泵100e的截面。如高压对置泵中的每一个的截面所示，模块化筒单元和凸轮轴装置101在高压泵100中的每一个上是一致的。换句话说，模块化筒单元和凸轮轴装置101能够被应用于不同类型的高压泵以提供以上讨论的益处。

如图4A至图4C所示，模块化筒单元106包括具有开口202的模块主体200，该开口用于高压泵100的相应计量阀的入口阀103。柱塞108至少部分地设置在模块主体200内，使得该柱塞与凸轮轴组件110的凸轮环112和入口阀103操作性地连通。包括穿过模块主体200的通路204，以与高压泵100的壳体104的燃料通路150对准，以便有效操作。模块化筒单元106还包含设置在通道208内的出口止回阀206。出口止回阀206允许加压流体在操作期间的流出而被发送到发动机的共轨或以其它方式提供给发动机以便操作，而不促进从高压泵100的泄漏。这种模块化允许在部件故障的情况下更换模块化筒单元106本身而不是整个高压泵100。模块化筒单元106的模块化通过对多种类型的高压泵和发动机提供统一单元而进一步允许更方便的现场维护。

虽然已经参照各种具体实施方式描述了本发明，但是应当理解，在所描述的发明构思的精神和范围内可以进行许多改变，因此，本发明不旨在限于所描述的实施方式，而是将具有由所附权利要求的语言所限定的全部范围。

Claims (15)

1.一种高压泵，所述高压泵包括：

壳体；

凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体并且具有偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；

第一筒单元，所述第一筒单元设置在所述壳体的第一侧，所述第一筒单元具有第一轴线；以及

第二筒单元，所述第二筒单元设置在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧；

其中，所述第一筒单元和所述第二筒单元定位在第一共同平面内，所述第二筒单元具有从所述第一轴线偏移的第二轴线。

2.根据权利要求1所述的高压泵，所述高压泵还包括与所述第一轴线对应地设置在所述第一筒单元内的第一柱塞和与所述第二轴线对应地设置在所述第二筒单元内的第二柱塞，其中，所述第一柱塞和所述第二柱塞与所述凸轮轴组件的所述凸轮环接触。

3.根据权利要求2所述的高压泵，所述高压泵还包括围绕所述第一柱塞定位的第一弹簧和围绕所述第二柱塞定位的第二弹簧，所述第一弹簧被构造成将所述第一柱塞朝向所述凸轮轴组件偏压，所述第二弹簧被构造成将所述第二柱塞朝向所述凸轮轴组件偏压。

4.根据权利要求1所述的高压泵，所述高压泵还包括：

第三筒单元，所述第三筒单元设置在所述壳体的第三侧，所述第三筒单元具有第三轴线；以及

第四筒单元，所述第四筒单元设置在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧，所述第四筒单元具有第四轴线；

其中，所述第三筒单元和所述第四筒单元定位在第二共同平面内，并且所述第三轴线从所述第四轴线偏移。

5.根据权利要求4所述的高压泵，其中，所述第一筒单元、所述第二筒单元、所述第三筒单元和所述第四筒单元围绕所述壳体的周边均等地设置。

6.一种高压泵，所述高压泵包括：

壳体；

凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体，所述凸轮轴具有中心线点、偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；

第一筒单元，所述第一筒单元设置在所述壳体的第一侧，所述第一筒单元具有第一轴线；以及

第二筒单元，所述第二筒单元设置在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧，所述第二筒单元具有第二轴线；

其中，所述第一轴线和所述第二轴线从所述凸轮轴组件的所述中心线点偏移。

7.根据权利要求6所述的高压泵，其中，所述第一轴线和所述第二轴线彼此偏移。

8.根据权利要求6所述的高压泵，所述高压泵还包括：

第三筒单元，所述第三筒单元设置在所述壳体的第三侧，所述第三筒单元具有第三轴线；以及

第四筒单元，所述第四筒单元设置在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧，所述第四筒单元具有第四轴线；

其中，所述第三轴线和所述第四轴线从所述凸轮轴组件的所述中心线点偏移。

9.根据权利要求8所述的高压泵，其中，所述第一筒单元和所述第二筒单元在第一共同平面中，并且所述第三筒单元和所述第二筒单元在第二共同平面中。

10.根据权利要求6所述的高压泵，其中，所述第一筒单元和所述第二筒单元是模块化筒单元，并且所述泵还包括无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的任一者。

11.一种高压泵，所述高压泵包括：

壳体；

凸轮轴组件，所述凸轮轴组件被设置成穿过所述壳体，所述凸轮轴组件具有偏移凸角和环绕所述偏移凸角的凸轮环；

第一模块化筒单元，所述第一模块化筒单元联接到所述壳体的第一侧；以及

联接到所述壳体的无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的任一者。

12.根据权利要求11所述的高压泵，所述高压泵还包括第二模块化筒单元，所述第二模块化筒单元在所述壳体的与所述第一侧相反的第二侧联接到所述壳体，所述第一模块化筒单元和所述第二模块化筒单元定位在第一共同平面内。

13.根据权利要求12所述的高压泵，所述高压泵还包括在所述壳体的第三侧联接到所述壳体的第三模块化筒单元以及在所述壳体的与所述第三侧相反的第四侧联接到所述壳体的第四模块化筒单元，所述第三模块化筒单元和所述第二模块化筒单元定位在第二共同平面内。

14.根据权利要求11所述的高压泵，所述高压泵还包括柱塞，所述柱塞设置在所述模块化筒单元内并且与所述凸轮轴组件接触，其中，所述柱塞在从所述凸轮轴组件的中心线点偏移的点处接触所述凸轮轴组件的所述凸轮环。

15.一种模块化筒单元，所述模块化筒单元包括：

模块主体，所述模块主体限定：

第一开口，所述第一开口被构造成接收无源入口计量阀、有源入口计量阀和混合有源入口计量阀中的至少一者的入口阀；

第二开口，所述第二开口被构造成接收柱塞；

通道，所述通道被构造成容纳出口止回阀；以及

模块化通路，所述模块化通路被构造成与高压燃料泵的至少一个燃料通路对准；

柱塞，所述柱塞设置在所述第二开口内；以及

出口止回阀，所述出口止回阀设置在所述通道内。

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