专利名称：具有防气蚀损伤部件的进口节流控制的液泵的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种液泵，该液泵带有经由进口节流阀的输出控制，更具体地，涉及一种进口止回阀，其包括空穴流调节器以减轻在泵中的气蚀损伤。
背景技术：
在一类高压液泵中，通过使用电控的计量阀对进口进行节流，由此来控制泵的输出。因此，当泵的输出被控制在低于泵柱塞每次往复运动所排出的体积时，就会产生空泡。这样的泵的一种应用是在燃料系统中使用，该燃料系统利用共同的导轨和高压燃料泵对导轨加压。在该具体的例子中，泵直接通过发动机驱动，并且通过进口节流阀改变进口流通面积，由此控制泵的l斩出。
当进口节流阀的流通面积减小至柱塞室的流通面积时，在节流阀附近就会产生空泡，这些空泡行进到柱塞室，占据通过回缩泵的柱塞产生的部分容积。当空泡在表面附近破裂时，就可能发生气蚀。在一些情况下，气蚀能够在不期望的位置发生，例如在进口通道处发生。根据气蚀损伤发生的位置和损伤的量，泵的性能会受到损害，可能更重要的是，侵蚀颗粒可以找到进入燃料喷射器的途径，这极可能引起更加严重的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题中的一个和多个。在一个方面中，液泵包括泵壳，泵壳限定了柱塞室，柱塞在柱塞室中往复运动。进口止回阀连接到泵壳并且包括底座部件和阀构件。阀构件能在与底座部件的底座接触的第 一位置和不与底座接触的第二位置之间运动。底座通过进口通道与柱塞室分开。阀构件包括空穴流调节器，该调节器延伸到进口通道内。
在另一个方面中，操作液泵的方法包括在流向柱塞室的液体中产生空泡。通过在进口通道中设置空穴流调节器来形成穿过进口通
道的流型。
在又一个方面中，阀包括底座部件，该底座部件带有环形阀座并且限定了流通通道。包括阀部件和空穴流调节器的阀构件通过底座部件引导，以在第一位置和第二位置之间运动。阀部件包括导向延伸部，该延伸部与底座部件形成导向4妾触，阀部件还包括环形阀表面，该环形阀表面在第一位置处与阀座接触以关闭流通通道，并且在第二位置处脱离与阀座的接触以打开流通通道。空穴流调节器远离阀部件延伸。
图1是根据本发明的液泵的示意图2是图1的泵的进口部分的局部侧剖视示意图3是沿着图2中的进口通道的视图4是根据本发明的进口止回阀构件的等轴测图5是根据本发明的另一种实施方式的沿着进口通道的视图6是根据本发明的另一种实施方式的沿着进口通道的视图7是根据本发明的又一种实施方式的沿着进口通道的视图8是根据本发明的又一种实施方式的沿着进口通道的视图9是根据本发明的又一种实施方式的沿着进口通道的视图。
具体实施例方式
在一些流体系统中，例如在图1的共导轨高压燃料系统中，高压容器或者共轨10经由输出流通道12接收来自液泵20的高压液体燃料。泵20以常规的方式经由进口供应通道16将燃料从低压容器14抽出。泵20包括泵体21，驱动轴22通过被常^见驱动，例如通过连接到内燃机的常规传动机构的驱动在该泵体21内转动。驱动轴22每转一周，具有一个和多个凸耳的凸轮23转动。像很多类似的泵一样，泵体21包括泵壳25,该泵壳25限定了柱塞室24，柱塞26随着凸轮23的旋转在柱塞室中往复运动。复位弹簧28以常规方式将柱塞26保持在随着凸轮23变化的位置上。因此，凸轮23每转一周，柱塞26相应地往复运动一次，柱塞往复运动通过固定的行进距离，该行进距离限定了 一部分工作容量。
泵20的输出经由电控进口节流阀50予以控制。节流阀50包括电致动器51，例如比例电磁阀、压电致动器、导向控制的液压表面等等，电致动器可操作地联接到节流或计量阀51，该节流或计量阀可以具有任何适当的结构，例如滑阀或者本领域技术人员知道的任何其它结构(见图2)。单独的进口止回阀30防止了流体从柱塞室24回流，而出口止回阀29将柱塞室24从高压共轨IO分开。本领域技术人员将认识到，当所需的液体的输出低于通过柱塞26的往复运动距离限定的工作容量时，电控进口节流阀50被致动，以减小进口流通面积，阻止进入柱塞室24的液体量。因此，在流向柱塞室24的液体中产生空泡，以填满不足的工作容量。由此，产生空泡是液泵20的固有特性。虽然空泡的产生是可以接受的，但是本发明的目的在于通过影响空泡破裂所处的位置来避免气蚀。在本发明的范围中，该目的通过以下方式实现，即适当地设计进口止回阀30的结构，以便促进空泡在远离过流表面的地方破裂。
现另外参照图2、 3和4,进口止回阀30包括底座部件32、阀构件33和空穴流调节器39,该调节器远离阀构件33延伸。底座部件32以常规方式连接到阀壳25,例如通过外螺紋和螺紋连接件34。当底座部件32如图所示被连接到阀壳25时，包括环形阀表面38的阀构件33被限制在由底座部件32限定的环形阀座35和止挡面36之间运动。在所示的实施方式中，止挡面36通过底座部件32限定，但是也可以通过另一部件(可包括泵壳25)限定。阀构件33包括与底座部件32导向地接触的导向延伸部31。当阀构件33在与底座35接触的第一位置时，在进口节流阀50和柱塞室24之间延伸的进口
通道48关闭。当阀构件33在与底座35脱离接触的第二位置时，进口通道48打开。在所示的实施方式中，未示出且也是非必需的弹簧偏压阀构件33使之与底座35接触。根据阀构件33选用的具体结构，可以限定或者不限定流通通道段37,流通通道段37是进口通道48的一部分。在图l和4所示的优选变型中，阀构件33可以是从单块金属材料加工成的一体部件，而不脱离本发明。在图2和3所示中，阀构件33包括至少两个分开的部件，即阀部件41和空穴流调节器39。空穴流调节器39通过压配合孔40处的压配合连接件以常规方式(其可以包括附加焊缝)连接到阀部件41。
空穴流调节器39可以采用均一的圆柱10,当阀构件33与止挡面36接触时，该圆柱一直延伸到柱塞室24内。因此，在所示的实施方式中，空穴流调节器39包括多个对称轴线，其垂直于沿着阀构件33的长度延伸的行进轴线。实际上，在所示的实施方式中，阀部件41和空穴流调节器39包括共同的线性对称轴线，如图4所示。空穴流调节器39的具体尺寸和形状取决于至少两种根据本发明的教导。第一，空穴流调节器39应当形成能影响空泡破裂的位置的流型。本领域技术人员将认识到，如果空泡在远离过流表面(例如那些限定了进口通道的表面)处破裂，气蚀就可以减少或避免。第二方面与第一方面紧密相关，即适当设计空穴流调节器的尺寸来填满进口通道中的空间，以^更减小穿过进口通道的流通面积，由此减少空穴流调节器附近的静压，以促使空泡在其它位置破裂。但是，本领域技术人员将认识到，在本发明的一些变型中，空穴流调节器的尺寸和形状例如可以促使空泡在空穴流调节器39附近破裂，甚至在空穴流调节器39内破裂，但是应当远离限定进口通道48的壁。虽然所示的空穴流调节器3 9具有对称的圆形横截面，本发明能够想到不太对称的空穴流调节器，甚至不对称的空穴流调节器。例如，空穴流调节器可以具有能促进流入和向下流入柱塞室24的形状。因此，本领域技术人员将理解，根据泵20的特定过流内表面形状以及来自泵20的流型，空穴流调节器39的尺寸和形状的选取应当考虑到在各种具体应用中内湿表面如何影响流动。
参照图5至9，示出了空穴流调节器的其它示例的尺寸和形状。例如，图5示出了圆形进口通道148,其包括类似于空穴流调节器39的空穴流调节器139。该例子的不同之处在于进口通道48具有圓形横截面，而在如图3最佳所示的实施方式中，进口通道在止挡面36附近具有椭圆形状。图6示出了另一种示例，其中空穴流调节器39包括椭圆形状，其与同样具有椭圆形状的进口通道48结合。本领域技术人员将认识到，空穴流调节器239可以填满进口通道248内的基本的空间量，使得流动通过进口通道48的静压保持低于空穴流调节器附近的静压，因此促进空泡在其它地方(例如在柱塞室中)破裂。应当注意到，相对于进口节流阀50可能选用的任何流通面积，空穴流调节器不应当在进口通道48内引入流通限制。图7示出了又一例子，其中圆形横截面的进口通道348如所示与多角形空穴流调节器339结合。图8示出了又一种实施方式，其中圆形横截面的进口通道448被空穴流调节器439部分地占据，该空穴流调节器439包括槽，该槽促使进入空穴流调节器439的流通和远离限定了进口通道448的壁的流通。图9示出了又一种实施方式，其中，圆形横截面进口通道548被中空的空穴流调节器539局部地占据，该空穴流调节器539包括侧口和中央开口，以促使进入和离开空穴流调节器一端的流通。因此，本领域技术人员将理解，通过采纳本发明的教导，尺寸和形状适当的空穴流调节器可以装备用于实际上任何电控进口节流阀液泵，以促进避免气蚀损伤，尤其在进口通道中和不期望出现气穴损伤的邻接其它表面的气蚀损伤。
工业实用性
本发明可以用于任何进口节流控制的液泵，这些液泵在正常工作中会固有地在流到柱塞室的液体中产生空泡。本发明的目的在于调节进口通道内的流动，以促进空泡在远离不期望出现气蚀的表面处破裂。本发明尤其用于一些高压共轨燃料系统的高压泵，该燃料 系统通常在压燃式发动机中采用。进口节流控制的泵在这些应用中 尤其需要，因为其操作和结构都很简单。然而，过多的气蚀损伤可 以减少这些泵的吸引力。本发明解决了这一难题，通过适当地形成 进口通道中的流型以影响空泡破裂的位置，使得在泵内形成可接受 的气蚀，以便使泵具有长的使用寿命。如前所述，该目的可以通过 利用空穴流调节器来实现，该空穴流调节器构成进口止回阀构件的 一部分或者连接到其上，以减小进口通道中的流通面积，促使空泡 在其它位置破裂，并且设计空穴流调节器的形状，以便进一步影响 下游或者空穴流调节器附近的流型，促使空泡在对所述泵的使用寿 命无害的位置破裂。
应当理解，以上说明仅仅旨在用于示例性的目的，而绝对不用 于限制本发明的范围。例如，可能期望的是，使空穴流调节器的尺 寸和形状适当，以促使空泡在空穴流调节器上破裂。在这样一些情 况下，包括空穴流调节器的阀构件可以是泵的耐用部件。因此，本 领域技术人员将理解，从对附图、说明书和所附权利要求书的研究 可以获得本发明的其它方面。
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权利要求
1. 一种液泵(20)，包括泵壳(25)，其限定了柱塞室(24)；柱塞(26)，其能够在所述柱塞室(24)中往复运动；进口止回阀(30)，其连接到所述泵壳(25)，并且包括底座部件(32)和阀构件(33)；所述阀构件(33)能在与所述底座部件(32)的底座(35)接触的第一位置和与所述底座(35)脱离接触的第二位置之间运动；所述底座(35)通过进口通道(48、148、248、348、448、548)与所述柱塞室(24)分开；和所述阀构件(33)包括延伸进入所述进口通道(48、148、248、348、448、548)的空穴流调节器(39、139、239、339、439、539)。
2. 根据权利要求l所述的泵，其包括止挡面(36);并且 所述阀构件(33)在所述第二位置时与所述止挡面(36)接触，但是在所述第一位置时与所述止挡面(36)脱离接触。
3. 根据权利要求2所述的泵，其中，所述空穴流调节阀(39、 139、 239、 339、 439、 539 )延伸进入所述柱塞室(24)中。
4. 根据权利要求3所述的泵，其中，所述阀构件(33)包括远 离阀部件(41)延伸的一体加工的销。
5. 根据权利要求4所述的泵，其中，所述阀部件(41)限定了 从其穿过的流通通道段(37)。
6. 根据权利要求5所述的泵，其中，所述阀构件(33)包括导 向延伸部(31),在所述第一位置和所述第二位置之间的整个运动 过程中，该导向延伸部与所述底座部件(32)导向接触。
7. —种用于操作液泵(20)的方法，包括以下步骤 在流向柱塞室(24)的液体中产生空泡；和 通过在进口通道(48、 148、 248、 348、 448、 548 )中设置空穴流调节器(39、 139、 239、 339、 439、 539 )，形成通过进口通道(48、(148、 248、 348、 448、 548 )的流型。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述形成步骤包括减小 所述进口通道(48、 148、 248、 348、 448、 548 )中的流通面积。
9. 一种阀(30)，包括底座部件(32)，其带有环形阀座(35)并且限定了流通通道 (37);阀构件(33),其包括阀部件(41 )和空穴流调节器(39、 139、 239、 339、 439、 539 ),该阀构件(33)受所述底座部件(32)的 引导在第一位置和第二位置之间运动；所述阀部件(41)包括与所述底座部件(32)导向接触的导向 延伸部(31)，还包括环形阀表面(38)，该环形阀表面在所述第 一位置与所述阀座(35)接触以关闭所述流通通道，在所述第二位 置与所述阀座(35)脱离接触以打开所述流通通道；且所述空穴流调节器(39、 139、 239、 339、 439、 539 )远离所述 阀部件(41 )延伸开。
10. 根据权利要求9所述的阀，其中，所述底座部件(32)包 括一组外螺紋(34)，用于将所述阀(30)安装在主体(21)中。
全文摘要
本发明涉及一种液泵(20)，其包括用于控制泵的输出的电控进口节流阀(50)。每个往复运动循环，柱塞(26)排出固定体积的流体。当需要的泵输出少于该固定体积时，电控进口节流阀(50)对流过无源的进口止回阀(30)的流进行节流，以减少输出。因此，在吸入冲程期间会产生空泡。通过具有特定形状和尺寸的空穴流调节器(39、139、239、339、439、539)避免了限定进口通道(48、148、248、348、448、548)的表面受到气蚀损伤，所述空穴流调节器从无源的进口止回阀(30)的阀构件(33)延伸。通过将空穴流调节器(39、139、239、339、439、539)设置在进口通道(48、148、248、348、448、548)中，可以形成流型，以促使空泡在远离对泵产生不可接受的气蚀损伤的表面处破裂。
文档编号F04B11/00GK101479473SQ200780024217
公开日2009年7月8日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年6月29日
发明者A·R·斯托克纳, D·C·麦克, 野 田 申请人:卡特彼勒公司