專利名稱：用于直接噴射系統(tǒng)的燃料泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于直接噴射系統(tǒng)的燃料泵。
背景技術：
當前市場上的直接噴射系統(tǒng)(例如在專利申請IT2009B000197中所述的類型)包括多個噴射器、將加壓燃料供應到噴射器并提供有壓力傳感器的共同軌道(common rail)、 通過高壓燃料管道將燃料供應到共同軌道并提供有電控流量調(diào)節(jié)設備的高壓泵、和控制單元，該控制單元通過根據(jù)在共同軌道中的壓力傳感器提供的讀數(shù)而作出的反饋控制引導 (pilot)流量調(diào)節(jié)設備，以使共同軌道中的燃料壓力保持等于所需的值，所述值通常根據(jù)發(fā)動機的運行條件而隨著時間變化。該高壓泵包括至少一個泵送腔，活塞在里面以往復運動滑動，吸入通道，其通過入口閥調(diào)節(jié)，用于將低壓燃料供應到泵送腔內(nèi)，和出口管道，其通過出口閥調(diào)節(jié)，用于將高壓燃料導出泵送腔，通過入口管道到達共同軌道。該流量調(diào)節(jié)設備通常作用于吸入閥上，保持吸入閥自身也在泵送階段中打開，從而出現(xiàn)在泵送腔中并超出共同軌道實際供應需要的燃料的可變部分回到吸入管道，而不通過供應管道泵送到共同軌道。為了減小直接噴射系統(tǒng)的總成本，有提議是排除高壓泵流量電子控制，從而排除共同軌道壓力傳感器、電子控制流量調(diào)節(jié)設備、控制單元和各個線束。在該構造中，共同軌道在總是恒定的燃料壓力下工作，高壓泵總是泵送(壓縮)最大可能的燃料，而超出共同軌道實際供應需要的燃料通過卸壓閥排放，該卸壓閥集成在高壓泵中并設置在出口閥的緊下游。該構造允許顯著地限定直接噴射系統(tǒng)的總成本，但是另一方面，具有低的能量效率，因為高壓泵用于泵送(壓縮)通過泄壓閥排出的多余燃料的能量浪費了。當共同軌道中的額定燃料壓力低時(40-50巴的數(shù)量級)，高壓泵用于泵送(壓縮)通過泄壓閥排出的多余燃料而浪費的能量相對較低，從而可以接受(大約200瓦特的數(shù)量級)；相反，當共同軌道中的額定燃料壓力高時(200巴的數(shù)量級)，高壓泵用于泵送(壓縮)通過泄壓閥排出的多余燃料而浪費的能量不再是可以忽略不計了(大約1000瓦特的數(shù)量級)。值得注意的是，高壓泵用于泵送(壓縮)通過泄壓閥排出的多余燃料而釋放的能量不僅降低了能量效率，而且出現(xiàn)了熱量處理的問題，因為這樣的能量被完全轉化為熱，其必須得到充分處理以避免高壓泵出現(xiàn)過熱。專利申請US2006159555A1描述了如在獨立權利要求1的前序部分中所述的用于直接噴射系統(tǒng)的燃料泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于直接噴射系統(tǒng)的燃料泵，該燃料泵不具有上述缺點， 同時能夠容易和便宜地提供。根據(jù)本發(fā)明，提供用于安裝有共同軌道的直接噴射系統(tǒng)的燃料泵，該燃料泵包括
至少一個限定在主體中的泵送腔；活塞，其在泵送腔里面滑動地安裝，以循環(huán)地改變泵送腔的容量；吸入腔，其連接到泵送腔并通過吸入閥調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)設備，其作用于吸入閥上，以在活塞的泵送階段中保持吸入閥打開，從而允許燃料從泵送腔流出進入到吸入通道內(nèi)；出口通道，其連接到泵送腔并通過出口閥調(diào)節(jié)；和排空通道，其源于出口通道并通過卸壓閥調(diào)節(jié)，該卸壓閥校準用于在燃料壓力超出預定的額定值時打開；該燃料泵特征在于調(diào)節(jié)設備包括液壓作動器(actuator)，其連接到排空通道， 通過排空通道中出現(xiàn)的燃料壓力驅動。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，其中示例了本發(fā)明的一些非限制性的實施方式，其中圖1是共同軌道型直接燃料噴射系統(tǒng)的視圖，清楚起見，移除了一些部件；圖2是根據(jù)本發(fā)明提供的圖1中的直接噴射系統(tǒng)的高壓燃料泵的縱向截面視圖， 清楚起見，移除了一些部件；圖3是圖2中的高壓燃料泵的橫截面視圖，清楚起見，移除了一些部件；圖4是圖3中的吸入閥的細節(jié)的放大圖；圖5是圖2中的高壓燃料泵的另一個實施方式的橫截面視圖，清楚起見，移除了一些部件；圖6是圖5中的吸入閥的細節(jié)的放大圖。
具體實施例方式圖1中，數(shù)字1整體上表示用于內(nèi)燃熱機的共同軌道型直接燃料噴射系統(tǒng)。直接噴射系統(tǒng)1包括多個噴射器2，共同軌道3，其將加壓燃料供應給噴射器2并以恒定的額定燃料壓力工作，高壓泵4，其通過供應管道5將燃料供應到共同軌道3，和低壓泵6，其將來自油箱7的燃料通過供應管8供應到高壓泵4。如圖2中所示，高壓泵4包括主體9，其具有縱向軸線10并在其中限定出圓柱形的泵送腔11?；钊?2在泵送腔11中滑動地安裝，通過沿著縱向軸線10往復運動地移動，該活塞決定了泵送腔11的容量的循環(huán)變化?；钊?2的下部在一側上耦接彈簧13，該彈簧傾向于將活塞12推向泵送腔11的最大容量位置，而在另一側上耦接到凸輪上(未示出)，該凸輪通過發(fā)動機的驅動軸而旋轉，以循環(huán)地向上運動活塞12，從而壓縮彈簧。吸入通道11，其通過吸入管道6連接到低壓泵6并通過設置在泵送腔11處的吸入閥8而調(diào)節(jié)，起始于泵送腔11的側壁。如在圖3和4中更詳細地表示的那樣，吸入閥15包括圓盤16，所述圓盤具有一連串通孔17，燃料能夠流動通過所述通孔，和圓形的可變形的盤18，其靠在圓盤16的底部上閉合通過孔17的通道。吸入閥15通常是壓力控制的，在沒有外部干涉的情形下，當在泵送腔11中的燃料壓力高于在吸入通道14中的燃料壓力時，吸入閥15是閉合的；而在泵送腔11中的燃料壓力低于在吸入通道14中的燃料壓力時，吸入閥15是打開的。特別地，當燃料流向泵送腔11時，盤18在燃料的偏壓下變形，離開盤16， 允許燃料通過孔17 ；相反，當燃料流自泵送腔11時，盤18迫壓在盤16上，從而密封孔17并防止燃料通過孔17。吸入閥15耦接到液壓控制調(diào)節(jié)設備19，該液壓控制調(diào)節(jié)設備作用于吸入閥15本身，當需要時并根據(jù)下述的方法，用于在活塞12的泵送階段過程中保持吸入閥15打開，從而允許燃料從泵送腔11流向吸入腔14。調(diào)節(jié)設備19包括控制桿20，其耦接到吸入閥15 上(特別地，耦接到吸入閥15的盤18上)，并可以在被動位置和主動位置之間運動，在被動位置時，其允許吸入閥15閉合而不推動盤18，從而使得盤18自由地粘附在圓盤16上以密封孔17，而在主動位置時，其通過推動盤18防止盤18粘附到圓盤16上，從而不允許閉合吸入閥15。該調(diào)節(jié)設備19還包括電磁作動器21，其耦接到控制桿20上，以在主動位置和被動位置之間運動控制桿20。值得注意的是，調(diào)節(jié)設備19能夠在吸入階段的末尾保持吸入閥15打開，從而在隨后的壓縮階段過程中保持吸入閥打開，但是不能夠打開在壓縮階段過程中閉合的吸入閥 15，因為在吸入閥15閉合下的壓縮階段過程中，在泵送腔11中發(fā)展的高壓防止吸入閥15 自身打開。液壓作動器21包括引入吸入腔14的液壓控制腔22 ；活塞23，其滑動地設置在控制腔22中，將控制腔22和吸入腔14分開，并與控制桿20集成；和彈簧24，其設置在控制桿20周圍并壓縮在圓盤16和活塞23之間，以將活塞23彈性地推向被動位置(也即在控制桿20不影響吸入閥15的閉合的位置)。彈簧24產(chǎn)生的彈性力和通過活塞23兩面之間存在的壓差——也即在控制器22和吸入腔14之間存在的壓差——確定的液壓力作用于活塞23上彈簧24通常保持活塞23處于被動位置(也即在控制桿20不影響吸入閥15的閉合的位置)，且活塞只在這樣的情形下朝著主動位置運動(也即朝著這樣的位置，其中活塞桿20防止吸入閥15閉合)，即當控制腔22中的燃料壓力足夠地高于在吸入腔14中的燃料壓力(也即高于預定的門限值)，以克服彈簧24產(chǎn)生的彈性力。如同前面提到的，控制桿20從被動位置到主動位置的這樣的位移只可以發(fā)生在吸入階段，因為在吸入閥15閉合的壓縮階段中，在泵送腔11內(nèi)發(fā)展的高壓防止了吸入閥15自身的打開。為了允許燃料從控制腔22到吸入通道14的流動，活塞23的外徑稍微小于控制器 22的內(nèi)徑，從而限定出環(huán)形通道，通過該環(huán)形通道，燃料可以在活塞23和控制腔22之間流動。這樣的方案要求在制造控制腔22和活塞23中高的尺寸精度，以避免過小或過大的通道 (當通道太小時，調(diào)節(jié)設備19是緩慢的，也即花費太長時間作出反應，從而在控制腔22中的燃料壓力通過該通道釋放，進而顯著地提高使活塞23處于主動位置時所需的壓力門限值)。為了避免該問題，也即避免以高的尺寸精度構建控制腔22和活塞23，可以求助于圖5 和6中示例的另一個實施方式，其中一部分控制腔22具有截錐形(truncated cone shape) 形狀并本質上流體密封地耦接到活塞23上(該活塞在終端部具有半球形形狀)。當活塞23 與控制腔22的截錐形的內(nèi)壁接觸時，燃料從控制腔22到吸入管道14的通道幾乎為零(從而在控制腔22中沒有由于到吸入管道14的燃料通道而引起的壓降)，而當活塞23稍微離開控制腔22的截錐形內(nèi)壁時，其打開流通部，允許燃料充分地流向吸入管道14(從而調(diào)節(jié)設備19的響應特別地快)。換句話說，在活塞23和截錐形控制腔22之間的耦接是自調(diào)節(jié)的，允許恢復所有結構誤差而沒有問題。
換句話說，在圖5和6所示的實施方式中，調(diào)節(jié)設備19的液壓作動器21本質上成形為閥，當在控制腔22中的燃料壓力超出預定值時(根據(jù)彈簧24的力和在吸入管道14中的燃料壓力)打開；在該結構中，活塞23用作閥的閥芯。出口管道25，其通過供應管道5連接到共同軌道3并通過單向出口閥26調(diào)節(jié)，該出口閥設置在泵送腔14處并唯一地允許燃料從泵送腔11流出，其源于泵送腔11的側壁并從吸入管道17的相對側流出。出口閥26是壓力控制的，當泵送腔11中的燃料壓力高于出口管道25中的燃料壓力時打開，當泵送腔11中的燃料壓力低于出口管道25中的燃料壓力時關閉。而且，如在圖3和5中表示的，排空通道27源于出口通道25并終止于出口閥26， 其連通出口通道25和調(diào)節(jié)設備19的液壓作動器21的控制腔22并通過單向卸壓閥28 (也即最大壓力閥)調(diào)節(jié)，該卸壓閥只允許燃料從出口通道25流出。卸壓閥28校準為當燃料壓力超出共同軌道3所需的額定值時打開。根據(jù)優(yōu)選實施方式，排空通道27部分地形成在主體9的里面(也即其包括通過主體9獲得的孔)，部分地形成在主體9的外面(也即其包括連接到主體9的管)。在泵送腔11里面供應的燃料是極端不連續(xù)的，也即其具有這樣的時刻，其中燃料進入到泵送腔11內(nèi)(在吸入階段中，吸入閥15打開)，還具有這樣的時刻，其中燃料不進入到泵送腔11內(nèi)或者從泵送腔11出來(在泵送階段中，入口閥15閉合)，還具有這樣的時刻，其中燃料從泵送腔11排出(在泵送階段中，入口閥15由于調(diào)節(jié)設備19的作用而打開)。根據(jù)優(yōu)選實施方式，沿著吸入通道14(從而在吸入閥14的上游)設置有補償腔 29，腔內(nèi)設置有可彈性變形(或最好可彈性壓縮)的補償體，所述補償體具有衰減燃料沿著吸入管道8的流速波動(脈動)的作用。根據(jù)優(yōu)選實施方式，收集管道30在主體9中獲得，該收集管道設置在泵送腔11的下面并被活塞12的中間部橫跨，該活塞成形為基于其往復運動而循環(huán)地改變收集管道30 的容積。特別地，在收集管道30中的活塞12的中間部成形為在泵送腔11中的活塞12的上部，從而當活塞12運動時，收集腔30中基于活塞12運動的容積變化等于和相反于在泵送腔11中基于活塞12的位移而發(fā)生的容積變化。收集腔30通過連接管道26連接到吸入通道14，該連接管道26流入到入口閥15內(nèi)。使用中，收集腔30還有的功能在于有助于補償燃料流速脈動當活塞12向上運動從而減小泵送腔11的容積時，通過泵送腔11從入口閥15——其通過調(diào)節(jié)設備19保持打開——噴射出的燃料可以流向收集腔30，因為活塞12 的向上運動增加了收集腔30的容量，其數(shù)量等于泵送腔11相應的容量減小量。當活塞12 向上運動從而減小泵送腔11的容量并且吸入閥15閉合時，收集腔30的容量的增加決定了在吸入腔14的收集腔30內(nèi)的燃料吸入。當活塞12向下運動時，泵送腔11的容量增加，而收集腔30的容量減小相同的量；在這種情形下，由于泵送腔11自身的容量的增加，燃料由于收集腔30自身的容量的減小而從收集腔30噴射出。換句話說，在收集腔30 (其在泵送階段中當活塞12向上運動時得到填充，而在吸入階段中當活塞12向下運動清空)和泵送腔11 (其在泵送階段中當活塞12向上運動時清空，而在吸入階段中當活塞12向下運動時得到填充)之間循環(huán)地發(fā)生燃料交換。根據(jù)圖1中所示的優(yōu)選實施方式，過壓閥32沿著低壓泵6下游的供應管道8而插入，其用于在供應管道8中的壓力由于從泵送腔11的燃料回流而超出預定的門限值時，將燃料從供應管道8排放到油箱7。該過壓閥47的功能在于防止供應管道8中的壓力達到相對高的值，這可能引起低壓泵隨著時間而損壞。高壓泵4的運行描述在下面，特別地參考通過液壓作動器21液壓地控制的調(diào)節(jié)設備19的運行。如果在泵送循環(huán)過程中，相對于共同軌道3的供應需求，過多的燃料量得到泵送 (壓縮)，出口通道26 (進而在供應管道5和共同軌道3)中的燃料壓力升高超過額定值，該額定值決定卸壓閥28的打開，以將過多的燃料量通過排空管道27釋放，該排空管道27導向液壓作動器21的控制腔22。因此，控制腔22中的壓力增加，從而決定活塞23 (進而控制桿20)從被動位置到主動位置的位置(顯然地，如前所述，只在吸入階段中)從而，通過吸入閥15吸入到泵送腔11內(nèi)的至少部分燃料不得到壓縮(因為其通過吸入閥15排出，該吸入閥通過調(diào)節(jié)設備19的作用而保持打開)，從而泵送(壓縮)的燃料量這樣得以減少。當泵送(壓縮)的燃料量等于(或小于)共同軌道3的實際供應需要時，出口通道26 (進而供應通道5和共同軌道3)中的燃料壓力不超出額定值，從而卸壓閥28關閉(或保持閉合)。因此，控制腔22中的燃料壓力保持恒定(或者由于到吸入管道14的燃料通道而減小)；從而，活塞23 (從而與活塞23集成的控制桿20)保持在被動位置(其中控制桿20不影響吸入閥15的關閉)或者從主動位置或被動位置運動在隨后的循環(huán)過程中泵送(壓縮)的燃料量或者保持恒定，或者減小。從上文中顯而易見的是，系統(tǒng)最好是平衡和穩(wěn)定的，因為調(diào)節(jié)設備19立即地和以完全自主的方式作用(也即沒有外部電子設備的干涉)，以在發(fā)生過多的泵送(壓縮)燃料時——也即出口通道26 (進而在供應管道5和共同軌道3)中的燃料壓力超出額定值、反之亦然時——減小泵送(壓縮)的燃料量。值得注意的是，從控制腔22到吸入通道14的燃料通道在活塞23從主動位置運動時的重要性沒有這樣的燃料通道的話，彈簧24將永遠不能夠將活塞23成功回復到被動位置(除非花費非常長的時間這樣做)，因為這將減小出現(xiàn)在控制腔22中的燃料量(其不具有其他的釋放，因為其顯然不能沿著排空通道27回復，該排空通道在另一端通過卸壓閥28 閉合，該卸壓閥是單向閥)；相反，通過從控制腔22到吸入通道14的燃料通道，部分出現(xiàn)在控制腔22中的燃料從控制腔22排出，從而允許活塞23運動到被動位置(從而“產(chǎn)生空間” 用于活塞23朝著被動位置的運動)。最后，值得注意的是，通過卸壓閥28經(jīng)由排空通道27排放并用于液壓地作動調(diào)節(jié)設備19的液壓作動器21的燃料量是適度的，從而其對高壓泵4的能量效率的總沖擊是可以忽略不計的(用于泵送這樣的燃料的能量是浪費了的，因為該燃料重新引入到吸入通道 14 內(nèi))。上述高壓泵4具有許多優(yōu)點。首先，高壓泵4的液壓地控制的調(diào)節(jié)設備19能夠以完全自主的方式管理吸入閥14 的打開和關閉(也即沒有電子控制設備的任何類型的外部干擾)，從而在每個泵送循環(huán)只泵送(壓縮)供應共同軌道3實際需要的燃料量。從而避免泵送(壓縮)相對于供應共同軌道3所需的過多的燃料，進而允許高壓泵4達到能量效率，該能量效率基本上與具有電子流量控制的高壓泵的能量效率相同。
而且，上述高壓泵4實施簡單和便宜，因為其能夠對具有電子流量控制的類似的標準高壓泵作很少的、簡單的改變而獲得。作為上述優(yōu)點的結果，高壓泵4特別地適合用于共同軌道型的低成本的、直接燃料噴射系統(tǒng)中，其在恒定的燃料壓力下工作(從而無需壓力傳感器和高壓泵4的電子控制)。
權利要求
1.用于安裝有共同軌道⑶的直接噴射系統(tǒng)的燃料泵(4)，該燃料泵⑷包括 至少一個限定在主體(9)中的泵送腔(11)；活塞(12)，其在泵送腔(11)里面滑動地安裝，以循環(huán)地改變泵送腔(11)的容量； 吸入腔(14)，其連接到泵送腔(11)并通過吸入閥(15)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)設備(19)，其作用于吸入閥(15)上，以在活塞(12)的泵送階段中保持吸入閥(15)開啟，從而允許燃料從泵送腔(11)流出進入到吸入通道(14)內(nèi)； 出口通道(16)，其連接到泵送腔(11)并通過出口閥(17)調(diào)節(jié)；和排空通道(27)，其源于出口通道(16)并通過卸壓閥(28)調(diào)節(jié)，該卸壓閥(28)校準用于在燃料壓力超出預定的額定值時打開；該燃料泵(4)特征在于調(diào)節(jié)設備(19)包括液壓作動器(21)，該液壓作動器(21)連接到排空通道(27)，通過排空通道(27)中出現(xiàn)的燃料壓力驅動。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料泵(4)，其中所述液壓作動器(21)引導調(diào)節(jié)設備(19)， 以在活塞(12)的泵送階段、當排空通道(27)中的燃料壓力超出門限值時保持吸入閥(15) 打開，并且在活塞(12)的泵送階段、當在排空通道(27)中的燃料壓力低于門限值時允許吸入閥(15)閉合。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃料泵(4)，其中所述液壓作動器(21)包括 控制腔(22)，其與排空通道(27)連通；活塞(23)，其在控制腔(22)里面滑動地安裝；和彈簧(24)，其推動活塞(23)。
4.根據(jù)權利要求3所述的燃料泵(4)，其中所述活塞(23)設置在控制腔(22)和吸入通道(14)之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃料泵(4)，其中 控制腔(22)和活塞(23)具有圓柱形形狀；和活塞(23)的外徑小于控制腔(22)的內(nèi)徑，以在活塞(23)和控制腔(22)之間限定出環(huán)形通道，通過該環(huán)形通道，燃料能夠從控制腔(22)流動到吸入通道(14)。
6.根據(jù)權利要求4所述的燃料泵(4)，其中所述調(diào)節(jié)設備(19)描述為閥，其在控制腔 (22)中的燃料壓力超出預定值時打開，且活塞(23)用作閥芯。
7.根據(jù)權利要求6所述的燃料泵(4)，其中所述控制腔(22)與活塞(23)耦接的部分具有截錐形形狀。
8.根據(jù)權利要求3-7中任一項所述的燃料泵(4)，其中所述調(diào)節(jié)設備(19)包括作用于吸入閥(15)上并集成到活塞(23)上的控制桿(20)。
9.根據(jù)權利要求8所述的燃料泵(4)，其中所述吸入閥(15)包括圓盤(16)，其呈現(xiàn)有一連串燃料能夠從其流過的流通孔(17)，和盤(18)，其能夠變形并通過圓盤(16)的底部支撐，關閉通過所述孔(17)的通道，并機械地耦接到控制桿(20)上；該控制桿(20)能夠在被動位置和主動位置之間移動，在所述被動位置時，其允許盤(18)粘附在流體密封的圓盤(16)上以密封孔(17)，而在主動位置時，其不允許盤(18)粘附在流體密封的圓盤(16)上以使孔(17)保持打開。
10.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的燃料泵(4)，包括收集腔(30)，其設置在泵送腔(11)的下面并通過活塞(12)的中間部橫斷，該活塞(12)這樣成形，以基于其交替運動而循環(huán)地改變該收集腔(30)的容量；和連接通道(31)，其將收集腔(30)連接到吸入通道(14)。
11.根據(jù)權利要求10所述的燃料泵(4)，其中位于收集腔(30)里面的活塞(12)的中間部這樣成形為如同位于泵送腔(11)里面的活塞(12)的上部，使得當活塞(12)運動時， 由于活塞(12)的位移而發(fā)生在收集腔(30)中的容量變化等于和相反于由于活塞(12)的位移而在泵送腔(11)中發(fā)生的容積變化。
全文摘要
用于提供有共同軌道(3)的直接噴射系統(tǒng)的燃料泵(4)，該燃料泵(4)具有泵送腔(11)；活塞(12)，其在泵送腔(11)里面滑動地安裝；吸入腔(14)，其連接到泵送腔(11)并通過吸入閥(15)調(diào)節(jié)；出口通道(16)，其連接到泵送腔(11)并通過出口閥(17)調(diào)節(jié)；排空通道(27)，其源于出口通道(16)并通過卸壓閥(28)調(diào)節(jié)；和調(diào)節(jié)設備(19)，其作用于吸入閥(15)上，以在活塞(12)的泵送階段中保持吸入閥(15)打開，還提供有液壓作動器(21)，其連接到排空通道(27)，通過出現(xiàn)在排空通道(27)自身中的燃料壓力驅動。
文檔編號F02M59/44GK102434347SQ20111028564
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2010年9月23日
發(fā)明者D·德維塔, M·克里斯蒂亞尼, M·馬蒂奧利, P·帕斯夸利 申請人:馬涅蒂-馬瑞利公司