本發(fā)明涉及用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓燃油供給泵。

單活塞、凸輪驅(qū)動(dòng)的燃油泵已經(jīng)成為了為共軌直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高壓燃油的常見解決方案。

在行業(yè)中已知泵必須包括出口止回閥，以便當(dāng)泵處于進(jìn)氣沖程周期時(shí)，防止共軌壓力向后釋放。在泵內(nèi)并入減壓閥以保護(hù)整個(gè)高壓系統(tǒng)免于遭受因系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的意外過壓，已經(jīng)成為了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為了保護(hù)軌和噴油器，減壓閥必須與軌液壓連通。這樣的液壓連通(與泵流平行)的兩個(gè)執(zhí)行(execution)，已經(jīng)在美國專利7,401,593和美國專利8,132,558中描述。在先技術(shù)中描述的執(zhí)行，在泵送事件期間，當(dāng)發(fā)生正常的高壓管線波動(dòng)時(shí)，通過液壓禁用減壓裝置，成功地獲得了合理的減壓壓力。

盡管這些執(zhí)行足以應(yīng)對工作在200巴的共軌壓力的現(xiàn)有的汽油直噴系統(tǒng)，但對于需要為滿足即將出臺(tái)的排放標(biāo)準(zhǔn)而工作在更高壓力下的未來的系統(tǒng)，則存在顯著的限制。由于減壓閥流回到泵室，與其相關(guān)的彈簧和彈簧腔直接連通泵室。這樣的彈簧腔向泵室循環(huán)容積內(nèi)添加了大量的死區(qū)容積，死區(qū)容積在每一次泵送事件期間都必須被壓縮。更高的工作壓力需要增強(qiáng)的減壓閥開啟壓力、更高的彈簧負(fù)載和增強(qiáng)的彈簧腔容積，以容納增強(qiáng)的彈簧尺寸。這樣添加的死區(qū)容積結(jié)合增強(qiáng)的泵壓力，對泵的效率非常不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一解決方案，具有同樣的減壓閥功能，但減少泵室的循環(huán)容積，從而提高了效率。該解決手段通過隔離減壓閥彈簧室和泵室完成，例如通過將減壓閥彈簧室設(shè)置在泵的低壓側(cè)。

優(yōu)選地，到減壓閥的彈簧負(fù)荷通過緊密配合的活塞施加，其中活塞的彈簧側(cè)暴露在泵的低壓側(cè)，而活塞的閥側(cè)暴露在泵室壓力下。

在一實(shí)施例中，活塞作用在球形減壓閥上，活塞密封直徑應(yīng)當(dāng)小于或等于減壓閥密封直徑，從而獲得合理的減壓閥開啟壓力。

根據(jù)改進(jìn)，提供了第二減壓功能以適應(yīng)嚴(yán)重的系統(tǒng)故障。當(dāng)減壓閥活塞前進(jìn)到與非常高的泵室壓力相關(guān)的位置時(shí)，這種額外的減壓功能將啟動(dòng)。這樣的功能通過額外鉆透減壓閥活塞而實(shí)現(xiàn)，減壓閥活塞在前進(jìn)位置上沒有被活塞缸筒覆蓋，從而連接泵室和泵的低壓側(cè)，減輕過量的泵室壓力。

由于用于高壓系統(tǒng)的減壓彈簧室的容積遠(yuǎn)大于相關(guān)流量通路和減壓閥腔的容積，從因往復(fù)運(yùn)動(dòng)而造成的泵室循環(huán)容量的循環(huán)增壓中消除了減壓彈簧腔，顯著地降低了死區(qū)容積，并提升了效率。

附圖說明

參照下列附圖，說明示范性實(shí)施例，其中：

圖1是表示已知的共軌燃油供給系統(tǒng)的示意圖；

圖2是包含根據(jù)本發(fā)明減壓閥的第一實(shí)施例的示意圖；

圖3是包含根據(jù)本發(fā)明減壓閥的第二實(shí)施例的示意圖；

圖4示出了圖2所述泵的一個(gè)執(zhí)行；

圖5示出了圖3所述減壓閥的第二實(shí)施例的一個(gè)執(zhí)行；

圖6是圖4的減壓閥區(qū)域的詳細(xì)視圖；

圖7是圖5的減壓閥區(qū)域的詳細(xì)視圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖1-7，說明兩個(gè)代表實(shí)施例。

圖1是如在申請?zhí)枮閁S 2011/0126804的美國公開專利申請所述的，說明用于內(nèi)燃機(jī)的燃油系統(tǒng)的完整系統(tǒng)的示意圖。低壓泵2對來自燃油罐1的燃油加壓，并以低供給壓力將該燃油通過進(jìn)口接頭傳輸至高壓泵3。燃油隨后經(jīng)過儲(chǔ)壓器4，以低壓繼續(xù)通過通路2’至常開式進(jìn)口調(diào)節(jié)閥5。常閉式調(diào)節(jié)閥也同樣適用于該燃油系統(tǒng)。燃油隨后被吸入泵室10，隨著通過發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸9往復(fù)驅(qū)動(dòng)泵油柱塞8，燃油在泵室10內(nèi)由該泵油柱塞8的上升動(dòng)作而增壓。通過調(diào)節(jié)閥彈簧7和電磁閥6來作用進(jìn)口調(diào)節(jié)閥5，從而調(diào)節(jié)由高壓泵輸送的燃油的量。這通過調(diào)節(jié)閥相對于泵送活塞向上行程位置關(guān)閉的精確定時(shí)而實(shí)現(xiàn)。

加壓的燃油行進(jìn)通過出口止回閥11、高壓管線14，并進(jìn)入供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器15的共軌16。由于噴油器受共軌的供應(yīng)，噴油器的時(shí)間控制是靈活的?；诮?jīng)由電磁閥6和調(diào)節(jié)閥5的高壓燃油輸出的反饋和控制，該反饋和控制與輸出到ECU18的軌壓傳感器17輸出信號(hào)相比，所需的軌壓由閉環(huán)電控單元(ECU)18控制。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，保護(hù)高壓系統(tǒng)需要減壓閥12。出口止回閥和減壓閥優(yōu)選位于公共的接頭組件13，但是對于本發(fā)明而言這并不需要。

圖2是包含根據(jù)本發(fā)明減壓閥的第一實(shí)施例的原理圖。該泵的正常運(yùn)行和圖1所示的泵相同。然而，在本實(shí)施例中，減壓閥12經(jīng)由位于泵的低壓側(cè)的彈簧和減壓閥彈簧隔離活塞19，緊靠其密封座；減壓閥彈簧隔離活塞19還隔離泵室壓力10和泵的低壓側(cè)。在系統(tǒng)故障期間，軌16和管線14內(nèi)的過剩壓力開啟減壓閥12，在泵的裝料周期期間，移動(dòng)減壓閥彈簧隔離活塞19，使燃油流回泵室10。在本實(shí)施例中，減壓彈簧腔20經(jīng)通路20’與通向進(jìn)口調(diào)節(jié)閥5的進(jìn)口管線或通路直接流體連通，通路20’整體位于泵的內(nèi)部。

圖3是包含根據(jù)本發(fā)明減壓閥的第二實(shí)施例的原理圖。在本實(shí)施例中，泵室10內(nèi)的過剩壓力(例如，由高速系統(tǒng)的重大故障而引發(fā))，導(dǎo)致減壓閥彈簧隔離活塞19在其缸筒內(nèi)縮回至某一位置，在該位置處，允許過壓溢出通道19’將泵室10和低壓彈簧腔20流體連接，因此將室壓溢出進(jìn)入泵的低壓側(cè)。

圖4表示關(guān)于圖2所示的泵的一個(gè)執(zhí)行，圖5表示關(guān)于圖3所示的減壓閥的第二實(shí)施例的一個(gè)執(zhí)行。

在圖4中，球形減壓閥12密封經(jīng)過包括了流動(dòng)通路14’的流動(dòng)通道，在高壓管線14的壓力。包括在執(zhí)行中的還有高壓密封塞21。圖6是圖4的減壓閥區(qū)域的詳細(xì)視圖。活塞19的密封直徑D2小于或等于緊靠球座的球12的密封直徑D1是有利的。它能防止在正常泵送事件期間內(nèi)，當(dāng)泵室10和通道10’的壓力在高速下突破共軌壓力時(shí)活塞19的不利動(dòng)作，但也允許在泵充注事件期間或者停止運(yùn)轉(zhuǎn)期間，減壓閥12的合理的開啟壓力。彈簧22能直接操作活塞19或者如圖所示，通過中間彈簧座23來操作。

在圖5中，活塞19包括由19a、19b和19c定義的過壓溢出連接件19’。更詳細(xì)的細(xì)節(jié)如圖7所述?；钊?9安裝在套筒24的缸筒內(nèi)。套筒包括具有球閥12的前腔10’以及后腔26，前腔10’通過通道10”與泵室10流體連通，后腔26與彈簧室20流體連通?；钊?9的后部延伸通過后腔26，進(jìn)入彈簧腔20，以受到彈簧22加載?；钊哂型ㄏ蛑醒敫淄?9b的前接口19a，中央缸筒19b與后接口19c流體連接。缸筒19b僅在一定程度上延伸通過活塞19，當(dāng)閥12就位時(shí)，后接口19c被套筒ID擋住，而當(dāng)閥12離開座28時(shí)，移動(dòng)活塞19a第一相對短的距離(比‘X’短)，以提供從高壓管線14、14’，經(jīng)通路10”回到泵室10的減壓。

在重大系統(tǒng)故障期間，泵室10和通道10’內(nèi)的壓力可克服由彈簧22負(fù)荷和活塞直徑定義的閉合壓力，從而移動(dòng)活塞19至少距離‘X’。這將通道10”和室或腔10’中的泵室壓力連接至后腔26和彈簧室20中的低壓，從而將來自10的泵室壓力溢出至泵的低壓側(cè)。在泵送沖程期間，如果液壓力足以克服來自彈簧22的力，則活塞19將推進(jìn)距離‘X’。因此，在泵送沖程期間，通過利用作用在活塞19上的室10中的燃油壓力的力，活塞能夠在在缸筒內(nèi)移動(dòng)距離座28的第二距離，第二距離大于‘X’。在那期間，壓力不依賴于球而對OD和缸筒19b的后壁起作用，以推動(dòng)活塞，直到漏出接口19c。

在下一次充注沖程期間，如果軌壓過高并向泵室釋放，當(dāng)開始下一次泵送沖程時(shí)，泵室10將具有比平時(shí)更高的壓力。根據(jù)每分鐘轉(zhuǎn)速(RPM)和再循環(huán)的總流量，可以開始“支持(back up)”驅(qū)動(dòng)軌壓至非常高的等級(jí)。在圖2和6的實(shí)施例中，過壓將返回泵室；這將保持在一個(gè)閉合回路10、11、14’、12、10’、10”和10內(nèi)流動(dòng)。在圖3和7的實(shí)施例中，泵送沖程過壓將通過10’、10”、19、20、20’和2’溢出。在不同情況下，軌壓將對于給定的RPM和流量條件穩(wěn)定。RPM和流速越高，軌壓越穩(wěn)定。在充注沖程期間，當(dāng)在14’的壓力超過設(shè)定的壓力時(shí)，球閥將提升，但是在泵送沖程期間，只要泵室壓力的大小足夠高以移動(dòng)活塞19，球閥能夠不依賴活塞19而再閉合。這樣在泵送沖程期間，球“自由浮動(dòng)”并將有可能因?yàn)榍騼蛇叺膲毫Σ疃P(guān)閉。如上所述，存在活塞19能脫離球12以通過通路19’供應(yīng)燃油的情況。這樣彈簧22不作用于球。

圖6和7表示用于球形減壓閥12的在泵室10和腔或室10’之間的橫向通路10”。該通路10”可以是在球閥12后)的貫通室10’的側(cè)壁的直洞(如圖2所示，或者通路10”可以正好在用于球閥12的座的后面，通向室10’。在圖6和7中，泵室10和腔或室10’之間的流徑包括至少一個(gè)凹槽通道10”，該凹槽通道10”沿套筒24前端的外側(cè)縱向延伸，連接泵室10和橫向通路10”。由于球閥12松動(dòng)地位于室10’的側(cè)壁內(nèi)，流體通路10”進(jìn)入室10’的位置并不關(guān)鍵。當(dāng)球12開啟時(shí)，室10’的側(cè)壁的ID可以調(diào)整大小，以引導(dǎo)球12。這樣消除了球長期脫離座的可能性。還應(yīng)當(dāng)理解的是，溢出連接件19’可以采用其他的形式。

本發(fā)明的關(guān)鍵考量是當(dāng)閥門元件12關(guān)閉時(shí)，流體隔離彈簧室20和在泵室10內(nèi)的被泵送的燃油。在圖2、4和6所示的實(shí)施例中(其中不提供過壓溢出路徑19’)，不論閥門元件12是否開啟，彈簧室20能夠保持與泵室10隔離。在圖3、5和7所示的實(shí)施例中(其中提供過壓溢出路徑19’)，彈簧室20可以與泵室20流體連接。盡管在套筒24的前面的室10’容易受到室10的泵壓，在說明實(shí)施例中，在閥門元件12關(guān)閉期間，由活塞19的中央部的密封直徑D2在套筒24的中央部內(nèi)緊密滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈簧室20的隔離(如圖6和7所示)。如果沒有實(shí)施過壓溢出連接19’，則不需要后腔26，并且能夠進(jìn)一步簡化套筒24。