燃料泵组件的制作方法
【专利摘要】一种用于内燃发动机的燃料泵组件（10），包括至少一个发动机汽缸，燃料被喷射到汽缸内，每一汽缸具有使用时在相关联汽缸内往复运动的相关联汽缸活塞。燃料泵组件包括多个单元泵（28a、28b），每一单元泵具有用于对相关联泵室（44）内的燃料加压的泵送柱塞（34），用于将燃料输送到发动机的相关联燃料喷射器；以及曲柄轴（12），其借助于汽缸活塞或每一汽缸活塞而被旋转驱动。曲柄轴包括动力输出端部（26）和远离动力输出端部的端部（22），发动机齿轮箱安装在动力输出端部（26）处。曲柄轴带动布置为驱动单元泵的泵送柱塞的凸轮（36），并且进一步带动至少一个曲柄组件（18、20），其在使用时联接到汽缸活塞中的相应一个。多个单元泵（28a、28b）绕曲柄轴径向隔开，且沿着曲柄轴位于相同轴向位置处，使得单元泵中的每一个在使用中由相同的凸轮（36）驱动。
【专利说明】
燃料泵组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在内燃发动机的燃料喷射系统中使用的适合类型的燃料泵组件，特别是在压缩点火式内燃发动机中使用的适合类型的燃料泵组件。
【背景技术】
[0002]在公知的用于在内燃发动机中使用的泵组件中，提供了多个单元泵供给加压燃料到发动机的燃料喷射器。在一些单元泵或单元泵/喷射器型装置中，在每一单元泵内加压的燃料仅被输送到其专用喷射器。在其它共轨型系统中，每一单元泵设成供给加压燃料到共轨(common rail)，燃料从所述共轨被输送到发动机的所有喷射器。典型地，单元泵的部件设在模块化泵壳体内，所述泵壳体从内部或外部安装在发动机缸体。
[0003]每一单元泵包括柱塞。所述柱塞借助于凸轮驱动装置而在设在所述泵壳体中的孔内被驱动作往复运动。典型地，所述凸轮驱动装置被安装在凸轮轴上且包括凸轮和凸轮随动件(如辊子)，所述凸轮随动件与所述凸轮相配合以便驱动柱塞的泵送冲程，在此期间，燃料随着凸轮轴被驱动和凸轮旋转而被加压。
[0004]凸轮轴由曲柄轴经由齿轮系驱动，典型地为曲柄轴旋转速度的一半。发动机曲柄轴被容纳在曲柄箱内，所述曲柄箱典型地形成发动机缸体的整体部分。通常称为汽缸体的发动机缸体是整体结构，该整体结构包括发动机汽缸，在所述发动机汽缸中，燃料、空气和燃烧气体的压缩和膨胀发生以便为发动机提供动力。凸轮轴也用于驱动发动机汽缸的进气阀和排气阀的操作。
[0005]曲柄轴是发动机的将汽缸活塞的直线往复运动转换成旋转的那部分。曲柄轴带动多个曲柄销，每一发动机汽缸一个，并且来自每一发动机汽缸的连杆的端部附接到曲柄销。在一些V型发动机中，存在联接到单个曲柄销的两个连杆。随着活塞通过燃烧循环被驱动，曲柄销被弓I起旋转使得曲柄轴旋转。
[0006]安装单元泵使得它们由发动机的凸轮轴驱动是公知常识。安装单元泵使得它们直接由曲柄轴驱动同样是之前暗示过的。在JP 2008-014159中描述了其中单元泵安装在曲柄轴上的装置的例子。这提供了单元泵不经由齿轮系部件驱动因此消除了齿轮系噪声和应力的优点。在JP 2008-014159中，单元泵被安装在来自该轴的动力输出端部的远端部，因此可以平衡齿轮箱的重量。
[0007]本发明的目的是提供对上述类型的泵组件的进一步改进，其中所述单元泵或每一单元泵直接安装在曲柄轴上，而不是如更常规布置中那样安装在凸轮轴上。
【发明内容】
[0008]根据本发明的第一方面，提供了一种用于内燃发动机的燃料泵组件，其包括至少一个发动机汽缸，燃料被喷射到所述汽缸内，每一汽缸具有在相关联的在汽缸内往复运动的相关联汽缸活塞。燃料泵组件包括多个单元泵，每一单元泵具有用于对关联泵室内的燃料加压的泵送柱塞，所述泵送柱塞可形成单元泵的一部分，用于输送到发动机的相关联燃料喷射器。曲柄轴借助于该汽缸活塞或每一汽缸活塞而被旋转驱动，所述曲柄轴包括动力输出端部和远离所述动力输出端部的端部，发动机齿轮箱可以安装在所述动力输出端部处。所述曲柄轴带动布置为驱动所述单元泵的泵送柱塞的凸轮，并且还带动至少一个曲柄组件。所述曲柄组件或每一曲柄组件在使用时联接到所述汽缸活塞中的相应一个。
[0009]燃料喷射器可形成单元泵的整体部分，或者可为单独部件。
[0010]典型地，所述发动机齿轮箱位于曲柄轴的动力输出端部处且由曲柄轴的动力输出端部驱动。
[0011]在一个实施例中，该凸轮可被安装在远离动力输出端部的曲柄轴的端部处。这样就将凸轮并由此将单元泵设置在发动机的可接近部分处(即，典型地为发动机前部)。
[0012]在另一实施例中，凸轮可被安装在曲柄轴上，使得至少一个曲柄组件位于所述凸轮和曲柄轴的远端部之间。这就将单元泵设置在发动机内相对难以接近的位置处，但具有该单元泵处于防干扰位置的优点。
[0013]燃料泵组件可进一步包括用于曲柄轴的壳体。所述壳体可采取发动机壳体或发动机缸体的形式。该单元泵可至少部分地安装在发动机缸体内，并且更优选地完全安装在发动机缸体内。在一个具体实施例中，用于曲柄轴的曲柄箱或曲柄壳体形成发动机壳体的整体部分，且该单元泵完全安装在曲柄箱内。
[0014]在另一实施例中，燃料泵组件进一步包括用于在外部安装所述单元泵到发动机壳体的安装装置。
[0015]该单元泵可安装在共同的泵壳体内，所述泵壳体借助于所述安装装置在外部安装到发动机壳体。
[0016]替代地，每一单元泵可被安装在其自身专用壳体内，所述自身专用壳体借助于相关联的安装装置安装到发动机壳体。
[0017]优选地，所述曲柄组件包括曲柄销和联接到汽缸活塞的连杆。
[0018]本发明的燃料泵组件提供的优点在于，曲柄轴形式的现有发动机部件能够被用来驱动泵送柱塞，而不是利用独立的凸轮轴。这意味着在驱动轴和泵送柱塞之间不存在齿轮系部件，因此齿轮系噪声和应力被消除。
[0019]所述单元泵中的每一个可进一步包括辊子和闸瓦(shoe)，所述辊子与所述凸轮配合，所述闸瓦至少部分地包围所述辊子且在使用时随着所述辊子跨坐在所述凸轮上而由所述辊子驱动，从而所述闸瓦与相关联泵送柱塞配合以便随着所述凸轮随所述曲柄轴旋转而将驱动传递到相关联泵送柱塞。
[0020]在另一实例中，所述单元泵中的每一个进一步包括辊子和诸如挺杆的随动件，所述辊子与所述凸轮配合，所述随动件在使用时随着所述辊子跨坐在凸轮上而由所述辊子驱动，从而所述随动件与相关联的泵送柱塞配合以便随着凸轮随所述曲柄轴旋转而将驱动传递到相关联泵送柱塞。在一个实例中，随动件是挺杆。
[0021]飞轮可以安装在曲柄轴的动力输出端部处。飞轮用来使曲柄轴稳定旋转。
[0022]凸轮可以例如形成曲柄轴的整体部分或者可以是由曲柄轴带动的独立部件。
[0023]根据本发明的第二方面，用于内燃发动机的燃料泵组件包括至少一个发动机汽缸，燃料被喷射到所述汽缸内，每一汽缸具有使用时在相关联汽缸内往复运动的相关联汽缸活塞。燃料泵组件包括单元泵，其具有用于对泵室内的燃料加压的泵送柱塞，用于输送到发动机的多个燃料喷射器中的一个。曲柄轴借助于所述汽缸活塞或每一汽缸活塞而被旋转驱动，所述曲柄轴包括动力输出端部和远离所述动力输出端部的端部，发动机齿轮箱安装在所述动力输出端部处。所述曲柄轴带动布置为驱动所述单元泵的泵送柱塞的凸轮，且带动至少一个曲柄组件，所述曲柄组件或每一曲柄组件在使用时联接到所述汽缸活塞中的相应一个。所述凸轮安装在所述曲柄轴上，使得至少一个曲柄组件位于所述凸轮和所述曲柄轴的远端部之间。
[0024]根据本发明的第三方面，提供了一种压缩点火式内燃发动机，其包括多个发动机汽缸，每一发动机汽缸具有往复运动的汽缸活塞和根据本发明的第一方面的泵组件，其中在使用时，所述汽缸活塞驱动曲柄轴旋转。典型地，在这样的发动机中，被喷射到所述发动机汽缸内的用于燃烧的燃料的压力处于至少1000巴的压力处，且更典型地处于至少2000巴的压力处。
[0025]本发明第一或第二方面的优选和/或可选特征可以单独结合，或还适合地与本发明的第三方面组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]本发明现将参考以下附图仅以示例的方式描述，其中:
图1是单元泵直接安装在发动机曲柄轴上的燃料泵组件的立体图，其示出了本发明第一实施例的特征；
图2是图1中的燃料泵组件的单元泵形成部分的横截面图；
图3是和图1所示立体图不同位置的单元泵直接安装在发动机曲柄轴上的另一布置的立体图；
图4是本发明实施例的端部视图，其中凸轮直接安装在曲柄轴上，且处于远离图1所示位置的曲柄轴的端部处；以及
图5是图4中实施例的立体图，其中两个单元泵安装在相同的多叶凸轮上，所述多叶凸轮直接安装在曲柄轴上。
【具体实施方式】
[0027]参见图1，六缸压缩点火式内燃发动机包括燃料泵组件，其被统称为10，包括容纳在曲柄箱内的发动机曲柄轴12，曲柄箱形成被称为“发动机缸体” 14的发动机壳体的整体部分。燃料被喷入到其中的发动机汽缸15被限定在发动机缸体14内。每一汽缸15具有在汽缸内往复运动的相关联的汽缸活塞(未示出)。在图1所示实施例中，的曲柄轴12带动七个轴承16(以附图标记16表示其中的仅一个)，一个轴承16被安装在每一发动机汽缸15之间，且一个轴承被安装在曲柄轴12的每一端部处。轴承16中的相邻轴承由相关联的曲柄组件隔开。每一曲柄组件包括连杆20和销18形式的曲柄构件，销18在连杆20端部处限定了轴承轴颈。连杆20的另一端部附接到汽缸活塞中的相关联的一个。曲柄销18的轴线从该曲柄轴12的轴线偏离以使曲柄销18将汽缸活塞的直线往复运动转换成曲柄轴12的旋转运动。随着汽缸活塞通过燃烧循环被驱动，使得曲柄销18绕曲柄轴12旋转。
[0028]曲柄轴12包括联接到发动机齿轮箱(未示出)的动力输出端部26和远离动力输出端部26的第二端部22，且此后称为曲柄轴的远端部22。飞轮24被安装在动力输出端部26处以便在使用时随着曲柄轴被驱动，稳定曲柄轴并保持曲柄轴12的恒定角速度。与飞轮24在曲柄轴的同一端部(即，在动力输出端部26)处，单元泵28被安装在曲柄轴12上。在飞轮24向内但距离轴12的远端部22最远定位的曲柄组件向外，单元泵28由曲柄轴12安装或带动。换言之，单元泵28位于曲柄组件18、20中的一个的端部和飞轮24之间。由于单元泵28直接安装在曲柄轴12上，不需要如在更常规布置中常见的那样在驱动轴和凸轮36之间的任何中间传动齿轮。
[0029]如在图2中更详细地所示的，单元泵28包括其内设有柱塞孔32以容纳往复运动的泵送柱塞34的泵壳体30，泵送柱塞34执行包括返回冲程和泵送冲程的泵送循环。曲柄轴12带动具有三个凸轮凸角的凸轮36。其他凸轮形式是可设想的，这将在在下面更详细地描述。
[0030]单元泵28进一步包括与凸轮36接合的辊子38，且在使用时随着曲柄轴12旋转而跨坐在凸轮表面上。桶状挺杆40形式的中间驱动构件经由销和轴联接到辊子38，使得随着辊子38跨坐在凸轮36的表面上，使得挺杆40直线往复运动。挺杆40经由弹簧夹42联接到柱塞34，使得随着挺杆40往复运动，柱塞34也往复运动。随着凸轮驱动挺杆40，柱塞34的泵送冲程借助于凸轮36而被驱动，且柱塞34的返回冲程借助于柱塞复位弹簧35而被驱动。
[0031]在其它实施例中(未示出)，辊子-闸瓦布置可以用作凸轮和柱塞之间的中间驱动装置。在这种情况下，闸瓦可以部分地包围辊子，随着辊子跨坐在凸轮表面上，辊子用于驱动闸瓦，且因此驱动泵送柱塞通过泵送循环。
[0032]柱塞孔32在其远离挺杆40的端部处限定了泵室44。单元泵28具有计量阀46，其在泵送循环的适当点处控制流入和流出泵室44的燃料流量。进一步的出口阀(未示出)仅控制来自泵室44的加压燃料的流量。
[0033]泵室44经由计量阀46从供给通道(未示出)接收输送压力下的燃料。计量阀46是弹簧偏压阀，弹簧偏压阀借助于偏压弹簧而被弹簧偏离打开，并操作为借助于电磁致动器而克服偏压弹簧而关闭。出口阀是弹簧偏压的出口阀，一旦泵室44内的燃料达到预定水平，出口阀克服偏压弹簧而打开。随着两个阀关闭且随着柱塞34内向移动到柱塞孔32内而减小泵室44的容量，泵室44内的燃料被加压。随着燃料在泵室44内被加压，将达到使得出口阀打开的点，从而允许加压燃料流到下游共轨(未示出)。由于凸轮36包括三个凸轮凸角，因此曲柄轴12的单次旋转导致柱塞34执行三个泵送循环。对于每一泵送循环，出口阀打开以输送一定数量的加压燃料到共轨。
[0034]在替代布置中，如图3所示，单元泵28并未布置为邻近曲柄轴12的动力输出端部26处的飞轮24，而是改为沿着曲柄轴12的长度在中途安装。单元泵28大致居中地安装在曲柄轴12上，从而曲柄组件中的三个将单元泵28与曲柄轴12的动力输出端部26分离，且曲柄组件中的三个将单元泵28与曲柄轴12的远端部22分离。再次，如前述实施例中，单元泵28在从曲柄轴12的远端部22隔开的位置处安装在曲柄轴12上。单元泵28再次完全容纳在发动机缸体14内。单元泵28因此占据能够避免意外干扰的位置。
[0035]有两个选择用于安装单元泵到发动机缸体14。泵壳体可以安装在曲柄箱中的兜部(未标记)内，使其完全处于发动机缸体14内。这样做的好处在于发动机装配更容易，且总部件数低。用于维修目的在曲柄箱内的单元泵28的不可接近性不一定是缺点，相反可提供的优点在于避免了与单元泵28的意外干扰。
[0036]在另一布置中，泵壳体30可具有可借助于螺栓固定到发动机缸体14的安装凸耳或支架(未示出)。在这种情况下，单元泵在外部位于曲柄箱14，使得更容易接近。这种布置的好处在于所有到该单元泵的燃料接头都可以经由燃料软管，而不需要在发动机缸体本身内形成燃料通道。
[0037]图4和图5示出了本发明的实施例，其中两个单元泵28a、28b安装在相同的多叶凸轮36上，绕曲柄轴12成角度地隔开。每一单位泵可采用如在前参见图2所述的相同形式。由于曲柄轴12每一转，每一单元泵加压和输送燃料到下游共轨三次，因此多个单元泵的使用提供了具有更大泵容量的泵组件。它还提供了更大连续抽采率的优点。
[0038]多个泵布置可以如前对于单个泵布置所描述的类似方式安装在发动机缸体内或安装到发动机缸体。两个(或更多个)单元泵28a、28b可容纳在共同的泵壳体内，泵壳体被接收在发动机缸体14中提供的孔或兜部内。替代地，如前所述，用于两个(或更多个)单元泵28a、28b的共同的壳体可安装在发动机缸体14内，或可形成经由安装布置螺栓连接到发动机缸体14的螺栓紧固组件。如果形成了螺栓紧固组件，则单元泵28a、28b可容纳在共同的泵壳体内，或每一单元泵可具有其自身专用泵壳体，该泵壳体经由其自身专用的安装板和螺栓安装到发动机缸体。
[0039]在混合单元泵/共轨型系统中，单元泵28a、28b可供给燃料到燃料喷射系统的共轨(未示出)，该共轨转而根据选择的喷射方案供给加压燃料到燃料喷射器。在其它布置中，可以不存在共轨，且单元泵可将加压燃料直接供给到专用的燃料喷射器(未示出)。
[0040]在实践中，在图1至图3的布置中，如果多个单元泵被安装在所有单元泵共有的凸轮上，则同样的优点将被实现。在这种情况下，凸轮也可以是多叶凸轮。
[0041]将理解的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本发明的进一步修改是可设想的。例如，凸轮可具有任意数量的凸轮凸角，且任何数量的多个单元泵可被安装在曲柄轴12上。燃料泵组件不需要在共轨燃料系统中使用，但可用在每一单元泵仅供给加压燃料到其专用喷射器的燃料系统中。
【权利要求】
1.一种用于内燃发动机的燃料泵组件(10)，包括至少一个发动机汽缸，燃料被喷射到所述汽缸内，每一汽缸具有使用时在相关联汽缸内往复运动的相关联汽缸活塞，所述燃料泵组件包括: 多个单元泵(28a、28b)，每一单元泵具有用于对相关联泵室(44)内的燃料加压的泵送柱塞(34)，用于将燃料输送到发动机的相关联燃料喷射器；以及 曲柄轴(12)，所述曲柄轴(12)借助于所述汽缸活塞或每一汽缸活塞而被旋转驱动，所述曲柄轴包括动力输出端部(26)和远离所述动力输出端部的端部(22)，发动机齿轮箱安装在所述动力输出端部(26)处，所述曲柄轴带动布置为驱动所述单元泵的泵送柱塞的凸轮(36)，并且进一步带动至少一个曲柄组件(18、20)，所述曲柄组件(18、20)在使用时联接到所述汽缸活塞中的相应一个， 其中，所述多个单元泵(28a、28b)绕所述曲柄轴径向隔开，且沿着所述曲柄轴位于相同轴向位置处，使得所述单元泵中的每一个在使用时由相同的凸轮(36)驱动。
2.根据权利要求1所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)安装在所述曲柄轴(12)的远端部。
3.根据权利要求1所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)安装在所述曲柄轴(12)上，使得至少一个曲柄组件位于所述凸轮和所述曲柄轴(12)的远端部(22)之间。
4.根据权利要求3所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)居中安装在所述曲柄轴(12)上，在所述曲柄轴的远端部(22)和动力输出端部(26)之间大约等距。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)在所述曲柄轴(12 )的动力输出端部(26 )处或朝向所述动力输出端部(26 )安装。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)安装在所述曲柄轴的中心点和所述曲柄轴的动力输出端部(26 )之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述曲柄组件或每一曲柄组件包括曲柄销(18)以及联接到相应汽缸活塞的连杆(20)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料泵组件，其中，进一步包括用于所述曲柄轴的发动机壳体(14)，其中，所述单元泵(28a、28b)中的每一个至少部分地被接收在所述发动机壳体内设置的孔内。
9.根据权利要求8所述的燃料泵组件，其中，所述单元泵(28a、28b)完全安装在所述发动机壳体(14)内。
10.根据权利要求9所述的燃料泵组件，其中，用于所述曲柄轴的曲柄箱形成所述发动机壳体(14)的整体部分，且其中，所述单元泵(28a、28b )完全安装在所述曲柄箱内。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料泵组件，进一步包括用于在外部安装所述单元泵(28a、28b)到所述发动机壳体(14)的安装装置。
12.根据权利要求11所述的燃料泵，其中，所述单元泵(28a、28b)安装在共同泵壳体内，所述共同泵壳体借助于所述安装装置在外部安装到所述发动机壳体(14)。
13.根据权利要求11所述的燃料泵，其中，所述单元泵(28a、28b)中的每一个安装在其自身专用壳体内，所述专用壳体借助于相关联安装装置安装到所述发动机壳体(14)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述单元泵(28a、28b)中的每一个进一步包括辊子(38)和闸瓦，所述辊子(38)与所述凸轮配合，所述闸瓦至少部分地包围所述辊子且在使用时随着所述辊子跨坐在所述凸轮上而由所述辊子驱动，从而所述闸瓦与相关联泵送柱塞(34)配合以便随着所述凸轮(36)随所述曲柄轴(12)旋转而将驱动传递到相关联泵送柱塞(34)。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述单元泵(28a、28b)中的每一个进一步包括辊子(38)和随动件(40)，所述辊子(38)与所述凸轮(36)配合，所述随动件(40)在使用时随着所述辊子跨坐在凸轮上而由所述辊子驱动，从而所述随动件(40)与所述泵送柱塞(34)配合以便随着所述凸轮(36)随所述曲柄轴(12)旋转而将驱动传递到相关联泵送柱塞(34)。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮是多叶凸轮(36)。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的燃料泵组件，其中，进一步包括安装在所述曲柄轴(12 )的动力输出端部(26 )处的飞轮(24)。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)形成所述曲柄轴(12)的整体部分。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的燃料泵组件，其中，所述凸轮(36)是由所述曲柄轴(12)带动的独立部件。
20.一种用于内燃发动机的燃料泵组件(10)，包括至少一个发动机汽缸，燃料被喷射到所述汽缸内，每一汽缸具有使用时在相关联汽缸内往复运动的相关联汽缸活塞，所述燃料泵组件包括: 单元泵(28 )，所述单元泵(28 )具有用于对泵室(44 )内的燃料加压的泵送柱塞(34 )，用于输送到发动机的多个燃料喷射器中的一个；以及 曲柄轴(12)，所述曲柄轴(12)借助于所述汽缸活塞或每一汽缸活塞而被旋转驱动，所述曲柄轴包括动力输出端部(26)和远离所述动力输出端部的端部(22)，发动机齿轮箱安装在所述动力输出端部(26)处，并且所述曲柄轴带动布置为驱动所述单元泵的泵送柱塞的凸轮(36)，且带动至少一个曲柄组件(18、20)，所述曲柄组件或每一曲柄组件在使用时联接到所述汽缸活塞中的相应一个； 其中，所述凸轮(36)安装在所述曲柄轴(12)上，使得至少一个曲柄组件位于所述凸轮和所述曲柄轴(12)的远端部(22)之间。
21.—种包括多个发动机汽缸的压缩点火式内燃发动机,每一汽缸具有往复运动的汽缸活塞以及根据权利要求1至20中任一项所述的燃料泵组件(10)，其中，所述汽缸活塞在使用时驱动所述曲柄轴(12)旋转。
【文档编号】F02M59/10GK104395597SQ201380021872
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年4月25日
【发明者】A.J.威廉斯 申请人:德尔福国际运营卢森堡有限公司