專利名稱：具有平行冷卻燃料流的高壓燃料泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于向內(nèi)燃機供應(yīng)燃料的高壓燃料泵。更具體地，本發(fā)明涉及使用平行冷卻燃料流進(jìn)行冷卻的燃料泵。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今的發(fā)動機設(shè)計者必須在努力改進(jìn)發(fā)動機燃料效率的同時應(yīng)對政府要求的排放標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)。面對這種挑戰(zhàn)，設(shè)計者制造了以比過去系統(tǒng)更高的壓力操作的燃料系統(tǒng)。當(dāng)燃料壓力增加至超過2600巴時，用油潤滑的燃料泵在冷卻和稀釋方面變得有問題。此外， 壓力的增加導(dǎo)致發(fā)動機燃燒區(qū)域的中心(core)溫度增加。燃料泵典型地包括泵柱塞，泵柱塞定位在燃料泵泵筒的孔中并將其尺寸構(gòu)造為允許在孔內(nèi)的往復(fù)運動。用位于分開的機械隔室中的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動泵柱塞，并對其供應(yīng)潤滑油。因為柱塞直徑必須小于孔徑，所以在由此產(chǎn)生的空間中會出現(xiàn)燃料泄漏。理想地，通過泵筒和柱塞的精確匹配，將泵柱塞和泵筒之間的間隙減到最小，以減少燃料泄漏。然而， 泵筒溫度的增加會導(dǎo)致泵筒材料的熱膨脹，并由此使得泵筒和柱塞之間必然具有更松的配合，以允許柱塞在升高的溫度下進(jìn)行往復(fù)運動。然而，當(dāng)具有更松的柱塞/泵筒配合時，燃料易于從燃料泵送腔室溢出，并沿著柱塞和泵筒之間的余隙空間流過。此泄漏燃料進(jìn)入驅(qū)動系統(tǒng)機械隔室，并污染發(fā)動機潤滑油，由此導(dǎo)致滑油粘度減小、縮短油的使用壽命并降低有效性。因此，所需要的是這樣一種燃料泵其能夠提供適當(dāng)?shù)募訅阂苑犀F(xiàn)代設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)， 并使用有效地保持燃料泵泵筒溫度以有效地進(jìn)行機械操作的冷卻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
已研發(fā)了本發(fā)明，解決了相關(guān)技術(shù)中的以上和其它問題。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，提供了一種具有平行冷卻燃料流的高壓燃料泵，其包括包括具有第一和第二端的孔的燃料泵泵筒。燃料泵泵筒包括形成于泵筒的外表面上的環(huán)形冷卻環(huán)和定位于孔內(nèi)的環(huán)形排放槽。提供第一燃料路徑，其包括與燃料供應(yīng)裝置流體地接合的供應(yīng)通道，以及環(huán)形冷卻環(huán)。第一燃料路徑進(jìn)一步包括排出通道，以引導(dǎo)來自環(huán)形冷卻環(huán)的燃料。提供第二燃料路徑，其包括與排放槽和第一燃料路徑流體地結(jié)合的平行燃料通道，以將燃料從第一燃料路徑運送至環(huán)形排放槽。第二燃料路徑進(jìn)一步包括形成于泵筒中并與環(huán)形排放槽流體地相連的排液通道，以引導(dǎo)來自環(huán)形排放槽的燃料流，第二燃料路徑形成的燃料流與第一燃料路徑中的燃料流平行。根據(jù)本發(fā)明的其它實施方式，提供了一種在高壓燃料泵內(nèi)提供平行冷卻流的方法。該方法包括提供第一燃料路徑，其包括供應(yīng)通道、第一中間通道以及排出通道，第一中間通道在形成于燃料泵泵筒內(nèi)的孔的第一端附近貫穿燃料泵泵筒。供應(yīng)通道、第一中間通道和排出通道全都流體地相連。該方法進(jìn)一步包括提供第二燃料路徑，其包括平行通道、 在孔的第二端附近貫穿燃料泵泵筒的第二中間通道、以及排液通道。平行通道、第二中間通道和排液通道流體地相連。第一和第二燃料路徑起始于單個供應(yīng)裝置并終止于公共排液裝置，從而形成平行的冷卻燃料流。結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述，將進(jìn)一步理解各種實施方式的以上和/或其它方面、特征和/或優(yōu)點。在可應(yīng)用的地方，各種實施方式可包括和/或排除不同的方面、特征和/或優(yōu)點。另外，在可應(yīng)用的地方，各種實施方式可組合其它實施方式的一個或多個方面或特征。不應(yīng)將特定實施方式的方面、特征和/或優(yōu)點的描述解釋為是限制其它實施方式或權(quán)利要求的。


參考附圖，通過其代表性實施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以上和/ 或其它代表性特征和優(yōu)點將變得更顯而易見，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料泵的部分橫截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料泵的部分橫截面圖。在所有這些圖中，應(yīng)將相似的參考標(biāo)號和標(biāo)記理解為表示相似的元件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述本發(fā)明的代表性實施方式。提供在本說明書中舉例說明的內(nèi)容，以幫助全面理解參考附圖公開的本發(fā)明的各種實施方式。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不背離所要求的發(fā)明的范圍和精神的前提下，可對這里描述的實施方式進(jìn)行各種改變和修改。為了清楚和簡明，省略了眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。為了有助于清楚地描述，如這里使用的，術(shù)語“上”、“下”、“以上”、“以下”、“左”和“右”相對于附圖的方向來提供參考，并且，并不意味著是限制性的。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料泵100A的部分橫截面圖。如以下將詳細(xì)描述的，公開了一種新穎的冷卻燃料泵泵筒的方式，該燃料泵泵筒能夠在燃料泵中保持高壓。與傳統(tǒng)的燃料泵相比，本發(fā)明的新穎的冷卻方式增強了燃料泵的耐久性和可靠性。參考圖1，燃料泵泵筒100形成基本上圓柱形的孔105，其第一端10 和第二端 105b分開的距離為孔的長度。第一端10 被基本上封閉，而第二端10 是打開的以允許插入柱塞125。也就是說，孔105在第二端10 處在泵筒100中形成開口?？捎媚軌虺惺芩幚淼牧黧w的壓力和熱量的任何材料來構(gòu)造燃料泵泵筒100和相關(guān)部件。例如，熱處理鋼或鋁是適當(dāng)?shù)牟牧稀３?05的第一端105a，在泵筒100的外表面上形成環(huán)形冷卻槽或環(huán)101，其包圍孔105，以從燃料供應(yīng)裝置102接收冷卻燃料。朝著孔105的第二端105b， 在燃料泵泵筒100中形成環(huán)形排放槽110，橫跨孔的圓周并包圍孔。冷卻燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)裝置102進(jìn)入燃料泵泵筒100。在一個代表性實施方式中， 從低壓供應(yīng)裝置獲得冷卻燃料(諸如，例如，在前面的燃料泵)，或從低壓泵(未示出)的下游側(cè)提取冷卻燃料，例如，燃料齒輪泵。在第一燃料路徑中，燃料供應(yīng)裝置102與供應(yīng)通道 103流體地結(jié)合，供應(yīng)通道103與環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合。因此，環(huán)形冷卻環(huán)101形成第一燃料路徑的貫穿泵筒的一部分。與環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合的還有排出通道107，其引導(dǎo)來自環(huán)形冷卻環(huán)的燃料并與燃料儲存容器(未示出)流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，排出通道107與終止于燃料儲存容器(未示出)的終端串聯(lián)燃料回路107a流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，終端燃料回路包括低壓排液裝置。供應(yīng)通道103、環(huán)形冷卻環(huán)101和排出通道107包括第一燃料路徑，形成基本上連續(xù)的燃料流。提供第二燃料路徑，包括平行燃料通道120，其與第一燃料路徑和環(huán)形排放槽110 流體地結(jié)合，以將燃料從第一燃料路徑運送至排放槽。在圖1所示的代表性實施方式中，經(jīng)由輸送通道104將平行燃料通道120與第一燃料路徑流體地相連。在一個代表性實施方式中，平行燃料通道120在供應(yīng)燃料通道103處與第一燃料路徑流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，平行燃料通道120在環(huán)形冷卻環(huán)101處與第一燃料路徑流體地結(jié)合。用塞子 120a蓋住平行燃料通道120。第二燃料路徑還包括排液通道109，其與排放槽110流體地相連，以將燃料流從排放槽引導(dǎo)至低壓排液裝置。在代表性實施方式中，排液通道109與燃料儲存容器(未示出)流體地相連。平行燃料通道120、環(huán)形排放槽110和排液通道109包括第二燃料路徑，形成基本上平行的燃料流。在代表性實施方式中，第二燃料路徑與終止于燃料儲存容器(未示出)的終端平行燃料回路109a流體地結(jié)合，并經(jīng)由儲存容器將排液通道109與第一燃料路徑流體地結(jié)合。如在這里到處使用的，“平行”指的是將單個燃料流轉(zhuǎn)換成或分成兩個流徑。代表性實施方式提供的流徑在分流之后在某些點處流體地結(jié)合。然而，這種結(jié)合對于離開的流的基本平行的性質(zhì)來說不是必要的。在操作中，冷卻燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)裝置102進(jìn)入燃料泵100A。燃料通過供應(yīng)通道 103進(jìn)入環(huán)形冷卻環(huán)101。冷卻燃料流在循環(huán)通過環(huán)形冷卻環(huán)101的同時沿著泵筒100的外徑流過，環(huán)形冷卻環(huán)101用來降低泵筒100的溫度。因為環(huán)形冷卻環(huán)101包圍孔105，所以環(huán)形冷卻環(huán)101包括兩個半圓形通道，分別位于孔105的相對側(cè)上。當(dāng)燃料流到達(dá)環(huán)形冷卻環(huán)101時，部分燃料分子流過一個半圓，而其它燃料分子流過另一半圓。因此，燃料轉(zhuǎn)向并流過兩個半圓形通道，在孔105的任一側(cè)上形成平行的燃料流。冷卻燃料經(jīng)由排出通道107離開環(huán)形冷卻環(huán)101，然后繼續(xù)流至低壓排液裝置，例如，燃料儲存容器。在一個代表性實施方式中，可對冷卻燃料回路增加控制閥102a，并可將其與第一燃料路徑流體地結(jié)合， 以在發(fā)動機起動的過程中暫時阻止冷卻燃料流。在一個代表性實施方式中，控制閥10 是 32psi控制閥，以當(dāng)壓力上升至32psi時允許冷卻燃料流。雖然燃料如上所述地橫穿第一燃料路徑，但是，部分燃料分子轉(zhuǎn)向至平行燃料通道120。平行燃料通道120可經(jīng)由輸送通道104流體地結(jié)合第一燃料路徑。冷卻燃料沿平行燃料通道120行進(jìn)并進(jìn)入環(huán)形排放槽110 (此處，其與泄漏燃料混合)，具有的效果是冷卻泄漏燃料(在下面描述)。然后，燃料混合物經(jīng)由排液通道109離開環(huán)形排放槽110，此處，其流至低壓排液裝置，例如，燃料儲存容器。一個代表性實施方式提供了排液通道109， 以經(jīng)由燃料儲存容器與第一燃料路徑流體地結(jié)合。在一個獨立的替代實施方式中，可使用提供通過燃料泵泵筒中的外凹槽的冷卻流的發(fā)明特征，在沒有第二燃料路徑的情況下也能實現(xiàn)泵筒冷卻的好處。這種實施方式包含上述組合平行冷卻燃料流的連續(xù)燃料流徑，但是省略了平行燃料流結(jié)構(gòu)。雖然圖1公開了組合串聯(lián)/并聯(lián)冷卻燃料流實施方式，但是，圖1還可用來支撐此涉及連續(xù)冷卻燃料流的獨立的替代實施方式。因此，冷卻燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)裝置102進(jìn)入燃料泵泵筒100。在一個代表性實施方式中，從低壓供應(yīng)裝置獲得冷卻燃料(例如，在前面的燃料泵)，或從低壓燃料泵(未示出)的下游側(cè)提取冷卻燃料，例如，燃料齒輪泵。在第一燃料路徑中，將燃料供應(yīng)裝置102與供應(yīng)通道103流體地結(jié)合，供應(yīng)通道103與環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合。還與
6環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合的是排出通道107，其引導(dǎo)來自環(huán)形冷卻環(huán)的燃料并與燃料儲存容器流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，排出通道107引導(dǎo)來自環(huán)形冷卻環(huán)的燃料 (經(jīng)由低壓排液裝置)。在一個代表性實施方式中，將排出通道107與終止于燃料儲存容器 (未示出)的終端燃料回路107a流體地結(jié)合。供應(yīng)通道103、環(huán)形冷卻環(huán)101和排出通道 107包括連續(xù)的燃料路徑，形成基本上連續(xù)的燃料流。本發(fā)明的代表性實施方式提供了一種高壓燃料泵內(nèi)的平行冷卻流的方法。該方法的第一步驟包括提供第一燃料路徑，包括供應(yīng)通道、在形成于燃料泵泵筒內(nèi)的孔的第一端附近貫穿燃料泵泵筒的第一中間通道、以及排出通道。將供應(yīng)通道、第一中間通道和排出通道全都流體地相連，并且，其提供穿過燃料泵泵筒的頂端的用于冷卻燃料的路徑。該方法進(jìn)一步包括提供第二燃料路徑，包括平行通道、在孔的第二端附近貫穿燃料泵泵筒的第二中間通道、以及排液通道。將平行通道、第二中間通道和排液通道全都流體地相連，并且，其提供穿過燃料泵泵筒的下端的用于冷卻燃料的路徑。第二燃料路徑基本上平行于第一燃料路徑延伸。第一和第二燃料路徑起始于單個供應(yīng)裝置，并終止于公共排液裝置，從而形成了平行的冷卻燃料流。在一個代表性實施方式中，經(jīng)由輸送通道將第二燃料路徑與第一燃料路徑流體地結(jié)合，并且，公共排液裝置包括燃料儲存容器。在一個代表性實施方式中，第一中間通道包括環(huán)形冷卻環(huán)或凹槽。環(huán)形冷卻環(huán)或凹槽形成于泵筒的外表面上，形成于孔的上部中并包圍孔，以從燃料供應(yīng)裝置接收冷卻燃料。在一個代表性實施方式中，第二中間通道包括排液環(huán)或凹槽。環(huán)形排放槽形成于燃料泵泵筒中，位于孔的下部附近，橫跨孔的圓周并包圍孔。將往復(fù)運動的柱塞125安裝在孔105中，以在壓縮和收回沖程中進(jìn)行往復(fù)運動。柱塞125的外徑比孔105的內(nèi)徑稍小，以形成環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙允許在壓縮沖程的過程中產(chǎn)生部分流體密封以允許泵送腔室106的加壓的同時，柱塞在孔內(nèi)往復(fù)運動，從而在柱塞和孔之間沿著柱塞形成密封長度段。柱塞125貫穿在第二端10 附近開口的孔，并伸入孔105。柱塞125的在孔105內(nèi)的頂端用來對燃料泵送腔室106提供邊界。由驅(qū)動系統(tǒng)161 驅(qū)動柱塞125，例如，旋轉(zhuǎn)凸輪和挺桿組件，其位于包含潤滑油的分開的機械隔室160中，例如在美國專利No. 5，775，203和No. 5，983，863中公開的，每篇專利的內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。提供環(huán)形密封件130，以在孔105內(nèi)密封柱塞125。密封件130抵靠凹槽110，并基本上位于孔105的第二端105b。在此位置中，密封件130使得在孔105的燃料泵送腔室106 內(nèi)的以及凹槽110上方的空間中的燃料與在包含驅(qū)動系統(tǒng)161的機械隔室160內(nèi)的潤滑油分離。密封件130可由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的適于根據(jù)本發(fā)明的密封的任何材料制成。在代表性實施方式中，密封件130包括具有金屬彈簧的基于PTFE的材料，以對密封件提供壓力(energize)?？墒褂煤鷱椥泽w，例如，Viton (R)。其它實施方式使用金屬密封件或包括磁性流體(鐵磁流體)的密封件。優(yōu)選地，將排放槽110和密封件130定位成彼此直接鄰近，從而密封件130的上表面形成排放槽110的下壁。在此代表性實施方式中，燃料泵泵筒100的部分不在密封件130和排放槽110之間延伸，以產(chǎn)生孔密封長度。在一個代表性實施方式中，密封長度段的下部通向密封件。用密封支撐件133固定密封件130，密封支撐件133設(shè)置有諸如唇緣或壁架的結(jié)構(gòu)，將密封件130支撐在該結(jié)構(gòu)上。密封支撐件133可以是這樣的板，其延伸經(jīng)過泵筒的下部，并用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是已知的固定機構(gòu)被固定至泵筒?？蓪⒚芊庵渭?33 定位在密封件130和孔開口之間，并建立孔第二端10 。在一個代表性實施方式中，密封支撐件133是泵筒100的一體形成的部分，并將其形成為將密封件130保持在與排放槽110 鄰接的位置中。替代地，密封支撐件133是分開的部件，例如，延伸經(jīng)過泵筒100的下部的板，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何裝置將其與泵筒100連接，例如，任何傳統(tǒng)的緊固件或連接器裝置、螺紋連接或壓縮配合。可將密封件130與支撐件133接合，以形成復(fù)合單元。 在一個代表性實施方式中，密封支撐件133是環(huán)形的，并具有與孔105的內(nèi)徑相等的內(nèi)徑。 在替代實施方式中，密封支撐件133的內(nèi)徑可大于或小于孔105的內(nèi)徑。在一個代表性實施方式中，密封支撐件133由正好足以支撐密封件130的材料形成。在一個替代實施方式中，分開的元件提供密封件支撐功能，并與孔105接合以支撐密封件130并保持其與排放槽 110鄰接的位置。在壓縮沖程的過程中，在密封件130上方操作的柱塞125在孔105中往復(fù)運動地更深，并且，泵送腔室106內(nèi)的壓力和溫度增加。在此狀態(tài)中，腔室106中的加壓燃料可流過柱塞125和孔105之間的間隙或從中泄漏。另外，由于溫度和壓力升高，所以燃料會蒸發(fā)，由此變得易于通過間隙空間泄漏。用排放槽110捕獲泄漏的燃料蒸汽和流體，以通過平行燃料通道120排出。因為將凹槽110和密封件130基本上定位于孔105的第二端10 ，通過密封支撐件133與孔開口隔開，所以，從泵送腔室106到凹槽110的孔105的全長可用于高壓密封。也就是說，從泵送腔室106到凹槽110的孔105的全長形成高壓密封長度段。當(dāng)泄漏燃料和蒸汽在柱塞125和孔105之間的間隙向下行進(jìn)時，燃料壓力(其在泵送腔室106 中是最高的)沿著從腔室106到排放槽110的孔密封長度減小，由此提供減小的或負(fù)的壓力梯度。將排放槽110中的燃料壓力保持在低壓水平，也就是說，例如，0至100 PSI的排液壓力，因為流體和蒸汽會從排放槽110進(jìn)入排液通道109。在傳統(tǒng)的燃料泵中，使用排放槽下方的非加壓孔長度，以將凹槽與潤滑油分開。然而，這需要柱塞和孔之間的更大的間隙， 以在處于軸向負(fù)載下的同時在柱塞的泊松膨脹的過程中允許柱塞膨脹，這在每個泵送沖程的過程中產(chǎn)生壓力峰值。這種更大的間隙可允許燃料泄漏入潤滑油中，并且，壓力峰值對密封系統(tǒng)產(chǎn)生應(yīng)力，從而縮短其使用壽命。因此，可使用更小的間隙(即，沿著排放槽110上方的孔105的長度，在柱塞125和孔105之間的匹配配合)，原因在于，基本上消除了排放槽 110下方的非加壓孔長度。例如，傳統(tǒng)的燃料泵需要5微米的間隙，但是，然而，本發(fā)明的代表性實施方式可使用大約3微米的間隙。通過使用密封件130代替柱塞孔105的一部分以提供密封，柱塞孔105的全長(即，密封長度)由于加壓密封而可提供有效的泵送，原因在于，其沿著其長度沒有另一密封件或排液通道進(jìn)行干涉。因此，密封件130必須僅在低壓下將燃料與潤滑油分離。因此，將密封和泵送功能分開，并將來自泄漏潤滑油的燃料稀釋物和污染物以及來自泄漏燃料和蒸汽的油稀釋物和污染物減到最少。而且，用排放槽110和第二燃料路徑(包括排液通道109)去除燃料蒸汽，有助于防止熱量增加，從而進(jìn)一步有利地減少燃油轉(zhuǎn)移和氣穴問題。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的專用高壓密封長度段對高壓泵送效率提供意外的好處， 并允許用柔性密封件作為密封件130。另外，由于泵送效率的改進(jìn)，可使孔本身的長度更短， 并且，其具有更少的形狀誤差(由于更短的長度和沒有凹槽以中斷加工的原因)，然后，針對給定的功率輸出產(chǎn)生更小的發(fā)動機尺寸。例如，傳統(tǒng)的燃料泵需要47mm的孔長度，具有24mm的密封長度。然而，本發(fā)明的代表性實施方式使用大約36mm的孔長度，具有相同的密封長度，即，大約36mm。優(yōu)選地，高壓密封長度段沒有排放槽、排液或冷卻流道，或任何其它障礙物。因此， 在排放槽110和泵送腔室106之間往復(fù)運動的柱塞125的部分沒有環(huán)形槽和障礙物，同樣地，孔105的相應(yīng)表面沒有環(huán)形槽和障礙物，以產(chǎn)生互補配合。然而，在一個替代實施方式中，可提供收集槽(未示出)，以捕獲燃料。在柱塞125的往復(fù)運動的過程中，這種凹槽可幫助潤滑。在一個代表性實施方式中，將燃料收集槽與燃料流道流體地結(jié)合。在操作中，對泵送腔室106供應(yīng)燃料。在柱塞125的壓縮沖程的過程中，在孔105 中往復(fù)運動得更深，泵送腔室106內(nèi)的燃料的壓力和溫度增加。在柱塞125和孔105之間的環(huán)形間隙內(nèi)形成密封長度段。然而，少量燃料將離開泵送腔室106和密封長度段。在排放槽110處收集可部分蒸發(fā)的此泄漏燃料，并用密封件130防止其進(jìn)入機械隔室160。將泄漏燃料(液體和蒸汽)通過排液通道109從排放槽110排出。代表性實施方式對排放槽 110提供冷卻燃料，以幫助燃料液化和通過排液通道109排出?？蓪⑴乓和ǖ?09與終止于燃料儲存容器的燃料排液回路結(jié)合，以便于燃料供給系統(tǒng)內(nèi)的燃料循環(huán)。將平行燃料通道120設(shè)置于燃料泵泵筒100內(nèi)，以將冷卻燃料流引導(dǎo)或傳送至排放槽110。平行燃料通道120傳送冷卻燃料，以降低由于高壓泵送而造成的熱加熱，這進(jìn)而會減少熱膨脹。優(yōu)選地，從低壓燃料供應(yīng)裝置供應(yīng)冷卻燃料，例如，從低壓泵(未示出)的下游側(cè)提取冷卻燃料，該低壓泵向燃料泵供應(yīng)燃料以傳送至泵送腔室106。排放槽110收集在泵送過程中流過柱塞125和孔105之間的間隙的燃料泄漏。由于泵送腔室106中的升高的溫度和壓力，燃料會蒸發(fā)。因此，泄漏燃料可以是液體和蒸汽的混合物。當(dāng)冷卻燃料與排放槽110中的泄漏燃料混合時，冷卻燃料的冷卻效果會導(dǎo)致將泄漏燃料保持在液態(tài)，其在密封件130和柱塞125上會更不粗糙，和/或轉(zhuǎn)換回液態(tài)，這進(jìn)而幫助減少從泵筒的底部泄漏到潤滑油系統(tǒng)中的泄漏。通過排液通道109排出排放槽110內(nèi)的燃料，以返回至燃料儲存容器(未示出)。在2008年8月21日申請的共同待決的美國專利申請第12/195，550號中公開了一種新穎的密封能夠保持燃料泵中的高壓的往復(fù)運動柱塞的方式，該專利的內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的燃料泵的部分橫截面圖。在圖2的實施方式中，示出了燃料泵200A的兩個燃料泵泵筒，并且，這里的描述將涉及這個數(shù)量。然而， 本發(fā)明的其它實施方式提供多個燃料泵泵筒，超過兩個。為了清楚和簡明，將省略對于這種多個的描述，因為在看本公開時，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解這種實施方式。參考圖2，燃料泵泵筒100、200形成基本上圓柱形的孔105、205，其分別具有第一端105a、20fe和第二端 l(^b、205b，每個第一和第二端隔開孔長度。第一端105a、20fe基本上是封閉的，而第二端 10恥、20恥是打開的，以允許插入相應(yīng)的柱塞125、225。也就是說，在第二端10 處，孔105 在泵筒100中形成開口，第二端20 處，孔205在泵筒200中形成開口?？捎萌魏文軌虺惺茉谄渲刑幚淼牧黧w的壓力和熱量的材料來構(gòu)造燃料泵泵筒100、200和相關(guān)部件。例如，熱處理鋼或鋁是適當(dāng)?shù)牟牧?。朝著?05的第一端105a，在泵筒100的外表面上形成環(huán)形冷卻環(huán)101，其包圍孔105，以從燃料供應(yīng)裝置102接收冷卻燃料。朝著孔105的第二端105b， 在燃料泵泵筒100中形成環(huán)形排放槽110，橫跨孔的圓周并包圍孔。類似地，朝著孔205的第一端20 ，在泵筒200的外表面上形成環(huán)形冷卻環(huán)201，其包圍孔205，以經(jīng)由泵筒100從燃料供應(yīng)裝置102接收冷卻燃料。朝著孔205的第二端20 ，在燃料泵泵筒200中形成環(huán)形排放槽210，橫跨孔的圓周并包圍孔。冷卻燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)裝置102進(jìn)入燃料泵200A。在一個代表性實施方式中，從低壓供應(yīng)裝置獲得冷卻燃料，諸如，例如，在前面的燃料泵，或從低壓燃料泵(未示出)的下游側(cè)提取冷卻燃料，例如，燃料齒輪泵。在第一燃料路徑中，將燃料供應(yīng)裝置102與供應(yīng)通道103流體地結(jié)合，供應(yīng)通道103與環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合。還與環(huán)形冷卻環(huán)101流體地結(jié)合的是排出通道107，其引導(dǎo)來自環(huán)形冷卻環(huán)的燃料并經(jīng)由燃料泵泵筒200與燃料儲存容器(未示出)流體地結(jié)合。經(jīng)由連接器通道108和終端供應(yīng)通道204將排出通道107 與燃料泵泵筒200流體地結(jié)合。在包括附加燃料泵泵筒的實施方式中，附加連接器通道流體地結(jié)合連續(xù)相鄰的燃料泵泵筒的連續(xù)相鄰的環(huán)形冷卻環(huán)。第一燃料路徑進(jìn)一步包括終端排出通道207，其與燃料泵泵筒200的環(huán)形冷卻環(huán)201流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，將終端排出通道207與終止于燃料儲存容器(未示出)的終端串聯(lián)燃料回路207a流體地結(jié)合。在一個代表性實施方式中，終端串聯(lián)燃料回路包括低壓排液裝置。供應(yīng)通道103、 環(huán)形冷卻環(huán)101、排出通道107、一個或多個連接器通道和相應(yīng)的環(huán)形冷卻環(huán)、終端供應(yīng)通道204、環(huán)形冷卻環(huán)201和終端排出通道207包括第一燃料路徑，形成基本上連續(xù)的燃料流。提供了第二燃料路徑，包括平行燃料通道120，將其與第一燃料路徑和環(huán)形排放槽 110流體地結(jié)合，以將燃料從第一燃料路徑運送至排放槽。在代表性實施方式中，將平行燃料通道120在供應(yīng)燃料通道處與第一燃料路徑流體地結(jié)合。其它實施方式提供了在環(huán)形冷卻環(huán)處與第一燃料路徑流體地結(jié)合的平行燃料通道120。在圖2所示的代表性實施方式中，平行燃料通道120經(jīng)由輸送通道104與第一燃料路徑結(jié)合。用塞子120a蓋住平行燃料通道120。第二燃料路徑還包括排液通道109，其與排放槽110流體地結(jié)合，以引導(dǎo)來自排放槽的燃料流。在代表性實施方式中，將排液通道109與低壓排液裝置流體地結(jié)合，諸如， 例如，燃料儲存容器(未示出)。在包括附加燃料泵泵筒的實施方式中，第二燃料路徑進(jìn)一步包括中間平行燃料通道，其將相應(yīng)的中間燃料泵泵筒的排放槽與第一燃料路徑流體地結(jié)
I=I O在包括附加燃料泵泵筒的實施方式中，第二燃料路徑進(jìn)一步包括中間平行排液通道，其與相應(yīng)的中間燃料泵泵筒的排放槽流體地結(jié)合。參考圖2，第二燃料路徑進(jìn)一步包括終端平行燃料通道220，其與排放槽210和第一燃料路徑流體地相連。用塞子220a蓋住終端平行燃料通道220。第二燃料路徑進(jìn)一步包括終端排液通道209，其與排放槽210流體地相連，以將燃料流從排放槽引導(dǎo)至低壓排液裝置。在代表性實施方式中，經(jīng)由第二終端平行燃料回路209a將排液通道209與燃料儲存容器(未示出)流體地相連。平行燃料通道120、 環(huán)形排放槽110、排液通道109、終端平行燃料通道220、排放槽210和終端排液通道209包括第二燃料路徑，形成基本上平行的燃料流。在一個代表性實施方式中，將排液通道109和 209流體地相連，以形成平行于第一燃料路徑的排液路徑。在操作中，冷卻燃料經(jīng)由燃料供應(yīng)裝置102進(jìn)入燃料泵200A。燃料流過供應(yīng)通道 103進(jìn)入環(huán)形冷卻環(huán)101。在冷卻燃料在環(huán)形冷卻環(huán)101中循環(huán)的同時，冷卻燃料沿著泵筒 100的外徑流過，環(huán)形冷卻環(huán)101用來降低泵筒100的溫度，并由此在高壓泵送的過程中減少熱生長。因為環(huán)形冷卻環(huán)101包圍孔105，所以環(huán)形冷卻環(huán)101包括兩個半圓形通道，分別位于孔105的相對側(cè)上。當(dāng)燃料流到達(dá)環(huán)形冷卻環(huán)101時，部分燃料分子流過一個半圓，其它燃料分子流過另一半圓。因此，燃料轉(zhuǎn)向并流過兩個半圓形通道，在孔105的任一側(cè)上形成平行燃料流。冷卻燃料經(jīng)由連接器通道108離開環(huán)形冷卻環(huán)101，然后經(jīng)由終端供應(yīng)通道204進(jìn)入泵筒200，繼續(xù)到達(dá)環(huán)形冷卻環(huán)201。在冷卻燃料在環(huán)形冷卻環(huán)201中循環(huán)的同時，冷卻燃料沿著泵筒200的外徑流過，環(huán)形冷卻環(huán)201用來降低泵筒200的溫度，并由此在高壓泵送的過程中減少熱生長。和孔105—樣，環(huán)形冷卻環(huán)201包圍孔205。因此，燃料轉(zhuǎn)向并流過環(huán)形冷卻環(huán)201的兩個半圓形通道，在孔205的任一側(cè)上形成平行燃料流。冷卻燃料經(jīng)由終端排出通道207離開環(huán)形冷卻環(huán)201，到達(dá)低壓排液裝置。在代表性實施方式中，燃料經(jīng)由終端串聯(lián)燃料回路207a流過終端排出通道207行進(jìn)至燃料儲存容器。在一個代表性實施方式中，可對冷卻燃料回路增加控制閥102a，并將其與第一燃料路徑流體地結(jié)合，以在發(fā)動機起動的過程中暫時阻止冷卻燃料流。在一個代表性實施方式中，控制閥10 是32psi控制閥，以當(dāng)壓力上升至32psi時允許冷卻燃料流。雖然燃料如上所述地橫穿第一燃料路徑，但是，部分燃料分子轉(zhuǎn)向至平行燃料通道120。平行燃料通道120可經(jīng)由輸送通道104流體地結(jié)合至第一燃料路徑。冷卻燃料沿平行燃料通道120行進(jìn)，并進(jìn)入環(huán)形排放槽110，在那里，其與泄漏燃料混合，這具有冷卻泄漏燃料的效果(在下面描述)。然后，燃料混合物經(jīng)由排液通道109離開環(huán)形排放槽110， 在那里，其流至低壓排液裝置。在代表性實施方式中，燃料通過排液通道109到達(dá)燃料儲存容器(未示出)。在一個代表性實施方式中，經(jīng)由燃料儲存容器將排液通道109與第一燃料路徑流體地結(jié)合。和泵筒100 —樣，部分燃料分子(來自連續(xù)燃料流，流過連接器通道108到達(dá)環(huán)形冷卻環(huán)201)轉(zhuǎn)向至終端平行燃料通道220。終端平行燃料通道220可經(jīng)由輸送通道204流體地結(jié)合第一燃料路徑。冷卻燃料沿終端平行燃料通道220行進(jìn)并進(jìn)入環(huán)形排放槽210，在那里，其與泄漏燃料混合，這具有冷卻泄漏燃料的效果(在下面描述)。然后，燃料混合物經(jīng)由終端排液通道209離開環(huán)形排放槽210，在那里，其流至低壓排液裝置。在代表性實施方式中，燃料通過排液通道209到達(dá)燃料儲存容器(未示出)。一個代表性實施方式提供了排液通道209，以經(jīng)由燃料儲存容器與第一燃料路徑流體地結(jié)合。在代表性實施方式中，燃料流過排液通道209，以匯合來自排液通道109的燃料，從而形成平行于第一燃料路徑的排液路徑。往復(fù)運動的柱塞125、225的操作如上所述，這里為了清楚和簡明的原因，將其省略， 該往復(fù)運動的柱塞125、225形成泵送腔室106、206并用具有密封支撐件133，233的密封件 130,230進(jìn)行密封。雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的某些代表性實施方式具體示出并描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不背離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行各種改變。例如，已在加壓燃料泵的應(yīng)用中描述了這些實施方式，但是，其也能夠在從加壓運動流體接收能量的液壓馬達(dá)中使用。
權(quán)利要求
1.一種具有平行冷卻燃料流的高壓燃料泵，包括燃料泵泵筒，包括具有第一端和第二端的孔；燃料供應(yīng)裝置；第一燃料路徑，包括供應(yīng)通道、環(huán)形冷卻環(huán)和排出通道，所述供應(yīng)通道與所述燃料供應(yīng)裝置流體地相連，所述環(huán)形冷卻環(huán)形成于所述泵筒的外表面上以從所述供應(yīng)通道接收燃料，所述排出通道引導(dǎo)來自所述環(huán)形冷卻環(huán)的燃料；以及第二燃料路徑，包括形成于所述燃料泵泵筒中并包圍所述孔的環(huán)形排放槽，所述第二燃料路徑進(jìn)一步包括與所述第一燃料路徑和所述環(huán)形排放槽流體地相連的平行燃料通道， 以將燃料從所述第一燃料路徑運送至所述環(huán)形排放槽，所述第二燃料路徑進(jìn)一步包括排液通道，所述排液通道形成于所述泵筒中并與所述環(huán)形排放槽流體地相連以引導(dǎo)來自所述環(huán)形排放槽的燃料流，所述第二燃料路徑形成的燃料流平行于所述第一燃料路徑中的燃料流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述平行燃料通道在所述供應(yīng)燃料通道處與所述第一燃料路徑流體地結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述平行燃料通道在所述環(huán)形冷卻環(huán)處與所述第一燃料路徑流體地結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述平行燃料通道經(jīng)由輸送通道與所述第一燃料路徑流體地結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述燃料供應(yīng)裝置包括低壓燃料源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓燃料泵，其中，所述低壓燃料源包括燃料齒輪泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述排出通道與燃料儲存容器流體地相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述排液通道經(jīng)由終端平行燃料回路與燃料儲存容器流體地相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述第一燃料路徑與終止于燃料儲存容器的終端串聯(lián)燃料回路流體地結(jié)合，所述排液通道經(jīng)由所述儲存容器與所述第一燃料路徑流體地結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，所述排出通道經(jīng)由連接器通道與后續(xù)燃料泵泵筒的環(huán)形冷卻環(huán)流體地相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，進(jìn)一步包括環(huán)形密封件，與所述排放槽毗鄰并基本上位于所述孔的第二端；以及密封支撐件，被構(gòu)造為將所述密封件保持在適當(dāng)位置以與所述排放槽毗鄰，其中，所述排放槽和所述密封件定位成彼此直接鄰近，使得所述密封件形成所述排放槽的下壁。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高壓燃料泵，其中，所述排放槽基本上處于排液壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的高壓燃料泵，其中，所述密封支撐件包括環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑不同于所述孔的內(nèi)徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓燃料泵，其中，控制閥與所述第一燃料路徑流體地結(jié)合，以在發(fā)動機起動期間暫時阻止冷卻燃料流。
15.一種具有冷卻燃料流的高壓燃料泵，包括燃料泵泵筒，包括具有第一端和第二端的孔；燃料供應(yīng)裝置；冷卻燃料路徑，包括供應(yīng)通道、環(huán)形冷卻環(huán)和排出通道，所述供應(yīng)通道與所述燃料供應(yīng)裝置流體地相連，所述環(huán)形冷卻環(huán)形成于所述泵筒的外徑上以從所述供應(yīng)通道接收燃料， 所述排出通道引導(dǎo)來自所述環(huán)形冷卻環(huán)的燃料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高壓燃料泵，其中，所述冷卻燃料路徑與終止于燃料儲存容器的終端燃料回路流體地結(jié)合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高壓燃料泵，其中，所述排出通道與燃料儲存容器流體地相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的高壓燃料泵，其中，所述燃料供應(yīng)裝置包括低壓燃料源。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的高壓燃料泵，其中，所述低壓燃料源包括燃料齒輪泵。
20.一種在高壓燃料泵內(nèi)提供平行冷卻流的方法，所述方法包括提供第一燃料路徑，所述第一燃料路徑包括供應(yīng)通道、第一中間通道以及排出通道，所述第一中間通道在形成于燃料泵泵筒內(nèi)的孔的第一端附近貫穿所述燃料泵泵筒，其中，所述供應(yīng)通道、第一中間通道和排出通道流體地相連；并且提供第二燃料路徑，其包括平行通道、第二中間通道以及排液通道，所述第二中間通道在所述孔的第二端附近貫穿所述燃料泵泵筒，其中，所述平行通道、第二中間通道和排液通道流體地相連，其中，所述第一燃料路徑和所述第二燃料路徑起始于單個供應(yīng)裝置并終止于公共排液裝置，從而形成平行的冷卻燃料流。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第一中間通道包括環(huán)形冷卻環(huán)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二中間通道包括排放槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二燃料路徑經(jīng)由輸送通道與所述第一燃料路徑流體地相連。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第二燃料路徑經(jīng)由燃料儲存容器與所述第一燃料路徑流體地相連。
全文摘要
公開了一種具有平行冷卻燃料流的高壓燃料泵，其中，提供了具有基本上圓柱形的柱塞孔的燃料泵泵筒，柱塞孔具有環(huán)形排放槽。提供了第一燃料路徑，其將燃料供應(yīng)裝置與形成于泵筒的外表面上的環(huán)形冷卻環(huán)流體地接合。第一燃料路徑進(jìn)一步經(jīng)由排出通道將環(huán)形冷卻環(huán)與儲槽流體地接合。提供了第二平行燃料路徑，其將第一燃料路徑與排放槽流體地接合，并進(jìn)一步包括經(jīng)由儲槽將排放槽與第一燃料路徑流體地接合的排液通道。
文檔編號F02M59/44GK102341592SQ201080010549
公開日2012年2月1日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者安東尼·A·肖爾, 戴維·L·巴克哈南 申請人:康明斯知識產(chǎn)權(quán)有限公司