用于挡板本体的耐磨插入元件以及用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体的制作方法

用于挡板本体的耐磨插入元件以及用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体的制作方法
【专利摘要】本公开涉及一种配置为插入柱塞驱动燃料泵的挡板本体的轴的耐磨插入元件以及相应的挡板本体。柱塞驱动燃料泵内的挡板本体用于吸收燃料泵泵送操作期间产生的压力波的能量。然而，传统钢制挡板本体可能易受磨损，尤其是当它们用于使用具有低沸点和/或高含水量的替代燃料或低硫燃料驱动的燃料泵中时。本公开提出一种可能由陶瓷制成且插入挡板本体的耐磨插入元件，使得挡板本体的端面被配置为吸收燃料压力波的能量，从而抵抗磨损。
【专利说明】用于挡板本体的耐磨插入元件以及用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体

【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及燃料泵，并且更具体地涉及配置为用于柱塞驱动燃料泵中的挡板本体。

【背景技术】
[0002]根据排量原理通过使用柱塞工作的燃料泵在本领域中是已知的。例如，使用柱塞的燃料泵可以是排量压力泵，该排量压力泵可以与船用发动机、建筑机械发动机或其它大型发动机结合使用。在下文中，使用柱塞的燃料泵被称为“柱塞驱动燃料泵”。
[0003]柱塞驱动燃料泵可以通过任何种类的燃料驱动，包括用作柴油(DFO)、轻燃料油(LFO)和重燃料油(HFO)替代品的替代燃料，或低硫燃料。
[0004]替代燃料包括第一代生物燃料(例如，棕榈油、芥花油、基于动物脂肪的油类)和第二代生物燃料(例如，非粮食作物，即废弃生物质，制成的油类)。第二代生物燃料的实例包括通过以下材料热解获得的“热解油类”，例如，木材或农业废弃物，如小麦或玉米茎杆、青草、木头、木刨花、葡萄和甘蔗。
[0005]替代燃料如热解油类和低硫燃料的化学组成和物理性质可以显著不同于DF0、LF0以及HFO的化学组成和物理性质，特别是在水和氧气的高含量、例如范围约为2至3.5之间的酸性PH值以及相当低的热值方面。此外，替代燃料和低硫燃料可具有较差的润滑特性或没有润滑特性，并且通常包括小尺寸颗粒，例如，尺寸范围为0.01-5 μ m。另外，替代燃料和低硫燃料的使用温度通常低于例如HFO的使用温度。热解油的使用温度通常为60°C以提供适合将燃料注入发动机的燃烧室的粘度。
[0006]柱塞(排量)驱动燃料泵通常具有泵壳体，该泵壳体包含泵筒体和设置在泵筒体内并限定泵送室的柱塞。此外，柱塞驱动燃料泵具有控制，该控制用于根据当前负载状况调节从燃料泵供应到发动机的燃料供应量，例如机械或电气控制。
[0007]对于机械控制，可以使用具有控制边缘的柱塞。在这种情况下，在每个泵送周期内，即，每次控制边缘通过用于将燃料供给到泵送室的燃料口时，泵送室中的高压被传送到没有被供应到发动机的相应喷射器的剩余燃料。泵送室中的压力被传送到剩余燃料的过程中可以产生压力波。这种压力波通过燃料泵在剩余燃料中携带高能传播，并且可以在燃料泵内部沿其传播路径导致磨损，尤其是撞击在泵壳体上时。
[0008]US 4，640，255公开了一种柱塞驱动燃料泵，其使用冲击环作为挡板部件。
[0009]此外，GB 2 136 061 A公开了一种柱塞驱动燃料泵。由耐磨材料如硬化钢制成的挡板套筒内形成燃料泵中溢流通道的主要部分。
[0010]本公开旨在至少部分地改进或克服现有系统的一个或多个方面。


【发明内容】

[0011]根据本公开的第一方面，耐磨插入元件被配置为插入用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体的孔中。该耐磨插入元件包括具有冲击吸收表面的冲击吸收部分。冲击吸收表面被配置为至少部分地吸收燃料泵泵送操作期间产生的压力波的能量。
[0012]根据本公开的第二方面，用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体包括:挡板本体轴，其具有带轴孔的燃料暴露轴端；以及插入轴孔的上述耐磨插入元件。
[0013]根据本公开的第三方面，用于内燃机的燃料泵包括泵壳体、壳体内的筒体、限定在壳体与筒体之间的燃料供给通道、限定在筒体内的泵送室、至少一个将泵送室与燃料供给通道连通的燃料口以及被配置为在筒体内移动的柱塞。上述至少一个挡板本体位于泵壳体中，使得其伸入燃料供给通道中处于一位置，在燃料泵泵送操作期间，压力波在该位置朝向泵壳体传播，其中优选地挡板本体的冲击吸收表面与燃料口相对地定位。
[0014]根据本公开的第四方面，一种增强柱塞驱动燃料泵的耐磨性的方法，在泵送操作期间柱塞驱动燃料泵中产生燃料压力波，所述方法包括以下步骤:将上述挡板本体设置在燃料泵的泵壳体中，使得挡板本体伸入燃料泵中处于一位置，在燃料泵泵送操作期间，压力波在该位置朝向泵壳体传播。
[0015]根据本公开的另一方面，用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体可以包括:挡板本体轴，其具有带轴孔的燃料暴露轴端；以及耐磨插入元件，其相对于挡板本体轴处于轴向固定位置，至少部分地伸入轴孔，并且包括具有冲击吸收表面的冲击吸收部分，冲击吸收表面被配置为至少部分地吸收燃料泵泵送操作期间产生的压力波的能量。
[0016]根据本公开的又一方面，用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体可以包括:挡板本体轴，其具有带轴孔的燃料暴露轴端；以及插入轴孔的耐磨插入元件。耐磨插入元件可以包括:锥形端部，其邻接轴孔的后壁；以及具有冲击吸收表面的冲击吸收部分，冲击吸收表面被配置为至少部分地吸收燃料泵泵送操作期间产生的压力波的能量。
[0017]根据本公开的再一方面，配置为插入用于柱塞驱动燃料泵的挡板本体的孔内的耐磨插入元件可以包括具有冲击吸收表面的冲击吸收部分，冲击吸收表面被配置为至少部分地吸收燃料泵泵送操作期间产生的压力波的能量，并且如果压力波撞击在冲击吸收表面上，冲击吸收表面和冲击吸收部分被配置为通过磨损逐渐去除。
[0018]从以下说明书和附图中将了解本公开的其它特征和方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1是柱塞驱动燃料泵的局部剖面侧视图；
[0020]图2是根据第一实施例的包括挡板本体轴和耐磨插入元件的挡板本体的局部剖面侧视图；
[0021]图3A和图3B是根据第二实施例的耐磨插入元件的示意性侧视图；
[0022]图4A和图4B是根据第三实施例的耐磨插入元件的示意性侧视图；
[0023]图5A和图5B是根据第四实施例的耐磨插入元件的示意性侧视图；以及
[0024]图6A和图6B是根据第五实施例的耐磨插入元件的示意性侧视图。

【具体实施方式】
[0025]以下是本公开的示例性实施例的详细说明。其中所描述的以及附图中所示的示例性实施例用于讲解本公开的原理，使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境和许多不同的应用中实施和使用本公开。因此，示例性实施例并不是用于，也不应被认为是，限制专利保护范围的说明。相反，本专利保护范围应当由所附的权利要求定义。
[0026]本公开涉及一种耐磨插入元件，其可以被插入挡板本体的挡板本体轴，挡板本体可以用在燃料泵内以吸收每个泵送周期内燃料泵中产生的压力波的能量。具体地讲，本公开涉及一种具有柱塞的燃料泵，由于柱塞可在燃料泵的泵筒体内轴向移动，例如，通过发动机的凸轮轴的旋转运动，所以柱塞可将泵送室内的燃料供应给燃料喷射器。
[0027]本公开基于以下认识:在通过使用具有控制边缘(螺旋形式)的柱塞被机械控制的柱塞驱动燃料泵中，每次控制边缘通过用于将燃料供给到燃料泵的泵送室中的燃料口时，可以产生压力波。由于柱塞的控制边缘在泵送室和燃料口之间建立连接使得泵送室内的燃料中的高压被传送到没有被供应到发动机的燃料口中的剩余燃料，因而产生这种压力波。压力波可以通过燃料泵在通过燃料口的燃料中朝向燃料泵外部传播，并且可以撞击，尤其是撞击在燃料泵壳体上。由于压力波的高能量，被燃料压力波撞击的壳体的部分，可能易受磨损。为了吸收压力波的能量，并且因此降低泵壳体的磨损，被压力波撞击的壳体的部分可设置挡板本体，例如，挡板螺钉，其从壳体突出到燃料泵内部，尤其是泵送室内部。挡板本体可用作冲击吸收元件，并且可以由钢制成。然而，在发动机以替代燃料或低硫燃料甚至无硫燃料运行的情况下，可能需要挡板本体，其抵抗这类燃料的侵蚀特性，例如，酸性PH值和水和氧气的高含量，从而减少磨损，并且因此延长挡板本体的使用寿命。
[0028]在下文中，具有柱塞的燃料泵的示例性实施例是结合图1总体描述的。结合图2，描述了根据本公开的挡板本体的示例性实施例。此外,结合图3A、图3B、图4A、图4B、图5A、图5B、图6A和图6B，描述了被插入挡板本体的轴内的耐磨插入元件的示例性实施例。
[0029]在下文中，“上”和“下”将分别根据图1的向上方向和向下方向使用。类似地，“右”和“左”将分别根据图1的右方向和左方向使用。并且“前”和“后”将根据延伸出图1的平面的向前方向和延伸入图1的平面的向后方向使用。此外，“纵向”将根据燃料泵在图1的上下方向上的延伸使用，并且“横向”将根据图1的前后方向使用。
[0030]图1示出了燃料泵I。燃料泵I可以具有布置在图1的上部中的泵头10。泵头10可以具有阀座11。此外，燃料泵I可以具有布置在泵头10下方的泵体20。泵体20可以具有布置在其下部，即，图1的下部中的挺杆本体支座21。此外，泵体20可具有在其上部中的泵壳体31。泵头10可适于连接到燃料喷射器(未示出)。泵体20，尤其是挺杆本体支座21，可适于连接到燃料泵I向其供给燃料的发动机的曲轴(未示出)。
[0031]燃料泵I可以以下述燃料运行:不同种类的燃料，如汽油、柴油、低硫燃料或无硫燃料，和任何其它化石燃料，但也可以替代燃料运行，例如棕榈油、芥花油、基于动物脂肪的油类，或生物燃料，例如由非粮食作物，即废弃生物质，制成的油类，如通过以下材料热解获得的“热解油类”，例如，木材或农业废弃物，如小麦或玉米茎杆、青草、木头、木刨花、葡萄和甘蔗。
[0032]泵壳体31可以基本上是圆柱形的，而阀座11和挺杆本体支座21可以是帽状的。阀座11可以通过螺钉(未示出)连接到泵壳体31。类似地，挺杆本体支座21可以通过螺钉(未示出)连接到泵壳体31。附加或替代紧固元件可以用于将阀座11和挺杆本体支座21连接到泵壳体31。
[0033]泵壳体31可以是空心圆柱体，例如，泵壳体31可以具有在纵向上延伸的通孔32。在泵壳体31的通孔32中，泵筒体71和柱塞50可以设置在从燃料泵I的外部到内部的方向上。
[0034]泵筒体71可围绕柱塞50同心设置。泵筒体71可具有两个在左右方向上贯穿泵筒体71的上部形成的燃料口 72(—个位于图1中的泵筒体71的右侧，另一个位于图1中的泵筒体71的左侧)，以使泵筒体71的内部可与泵筒体71的外部连通。可选地，泵筒体71可只设置一个燃料口 72或多个燃料口 72。
[0035]柱塞50可以在纵向上在泵壳体31内延伸。柱塞50可由硬化钢、具有至少一个保护层——所述保护层由DLC(类金刚石)或WCC(钨铬碳化物)制成用于保护柱塞50并且提高该柱塞的润滑性——的硬化钢、和/或陶瓷或类陶瓷材料制成。
[0036]此外，柱塞50可以具有柱塞轴51、位于柱塞轴51上部的控制边缘52 (螺旋形式)以及至少一个位于柱塞轴51下部的控制元件(未示出)。控制边缘52可以是柱塞50的上圆周表面上形成的凹槽。控制边缘52可以是弯曲的。可选地，控制边缘52也可具有适合用于控制从燃料泵I到发动机的燃料供应量的任何其它结构。控制元件可以被形成为垂直于柱塞轴51的纵向设置在该柱塞轴下部的延长部分(未示出)。控制元件可以附接到柱塞轴51,使得其可以从柱塞轴51垂直于柱塞轴51的纵向突出。
[0037]此外，燃料泵I可具有控制机构60。控制机构60可设置在泵壳体31中，并且可具有控制套筒61和控制杆62。控制套筒61可围绕具有大致呈环形的横截面的泵筒体71同心设置。泵筒体71同样可以围绕具有大致呈圆形的横截面的柱塞轴51同心设置。泵筒体71与柱塞轴51之间可存在很小的间隙，例如，空隙。控制套筒61、泵筒体71和柱塞轴51可以在图1中的上下方向上延伸。控制套筒61可以具有至少部分地围绕其外圆周表面的齿(未示出)。控制杆62可在图1中的前后方向上被设置在泵壳体31的一部分中，并且因此垂直于控制套筒61、泵筒体71和柱塞轴51设置。控制杆62也可以具有齿(未示出)，用于与控制套筒61的齿相互作用。
[0038]泵送室42可以设置在泵筒体71的上部内。泵送室42可以经由燃料口 72连接到燃料供给通道41。燃料供给通道41可以是围绕泵筒体71的上部同心设置在泵壳体31内的环形空间。燃料供给通道41同样可以连接到燃料入口和燃料出口(未示出)，燃料可以通过所述燃料入口或燃料出口进入或排出燃料供给通道41。
[0039]在燃料供给通道41位于燃料泵I中的位置的高度处，泵壳体31可设有两个挡板本体孔33 ( —个位于图1中的泵壳体31的右侧，另一个位于图1中的泵壳体31的左侧)。挡板本体孔33可在左右方向上贯穿泵壳体31的上部，可能与燃料口 72对向。可选地，燃料泵I也可根据燃料口 72的数量设置一个或两个以上挡板本体孔33。
[0040]挡板本体80，例如挡板螺钉，可被定位在每个挡板本体孔33中。挡板本体80可以从泵壳体31的外部延伸到泵壳体的内部，使其伸入燃料供给通道41。特别地，每个挡板本体80可定位在燃料口 72中的一者的正对面，使得燃料口 72的位于泵筒体71外侧的每端与挡板本体80的伸入燃料供给通道41的端面之间存在小间隙。
[0041]图2更详细地示出了挡板本体80。挡板本体80可以具有挡板本体轴90、设置在挡板本体轴90 —端的挡板本体头95以及插入元件100。在图2中，分别描绘了挡板本体轴90和插入元件100。挡板本体轴90和/或挡板本体头可由钢或任何其它硬金属制成。
[0042]挡板本体轴90可具有第一端，其在组装状态下，暴露于泵壳体31的内部，并因此暴露于燃料供给通道41内的燃料。在下文中，第一端将被称为燃料暴露轴端91。此外，挡板本体轴90可具有第二端，其与燃料暴露轴端91相对设置，并因此朝向挡板本体80的挡板本体头95。在下文中，第二端将被称为头朝向轴端92。此外，挡板本体轴90可沿其全长设置有外螺纹94。可选地，挡板本体轴90可以部分地设置外螺纹。而且，挡板本体轴90可设置位于燃料暴露轴端91的轴孔93。轴孔93可大致沿着挡板本体轴90的全长延伸。可选地，轴孔93还可以部分地沿着挡板本体轴90的长度延伸。轴孔93可以具有圆形、矩形或任何其它形状的横截面。
[0043]挡板本体头95可以形成为螺钉头。可选地，挡板本体头95可以具有任何其它合适的形状。通孔96可以穿过挡板本体头95形成，使其从挡板本体头95的外部延伸到轴孔93。通孔96可以是直孔，但也可以是弯曲孔等。通孔96可设有无头螺钉(未示出)或可用任何其它合适的元件(例如，金属插塞)封闭。此外，通孔96可设有传感器(未示出)，例如，流量传感器，其用于当插入元件100处于装配状态时检测通过轴孔93的燃料泄漏。可选地，也可将该传感器连接到通孔96。
[0044]插入元件100可由耐磨材料制成，例如陶瓷或陶瓷和HIP (热等静压)处理陶瓷。陶瓷具有优异的耐磨性能、封闭的表面结构，以及由于范德华力减小而减小的粘附力，例如，约20mN/m，从而防止燃料堆积在其外表面。可选地，插入元件100也可以由任何其它材料制成，例如，类陶瓷材料，其具有优异的耐磨性能、封闭的表面结构以及减小的范德华力。插入元件100可具有带冲击吸收表面105的冲击吸收部分104。在图2所示的实施例中，冲击吸收表面105是平面、平整表面。此外,插入元件100可以具有插入元件轴103。插入元件轴103可以配置为插入挡板本体80的孔93，例如，插入元件轴103可具有位于其一端的锥形端部101。此外，插入元件轴103可具有位于其另一端的头朝向端部102。头朝向端部102可相对于冲击吸收表面105设置在冲击吸收部分104表面。冲击吸收部分104的横截面可大于插入元件轴103的横截面。可选地，冲击吸收部分104可以与插入元件轴103具有相同的横截面。
[0045]耐磨插入元件100可相对于挡板本体轴90处于固定位置，并且可至少部分地伸入轴孔93。在装配状态下，耐磨插入元件100可在插入方向上不能移动。例如，耐磨插入元件100在轴孔93中的所述固定位置可以通过以下部件实现:配置为邻接轴孔93的后壁的端部104 ;配置为邻接轴孔93的内壁的侧壁(圆周壁)；和/或配置为邻接在挡板本体轴90的燃料暴露轴端92围绕轴孔93的环形壁的肩部。本领域的技术人员将理解，可以存在各种用于将耐磨插入元件100轴向固定在轴孔93中的其它技术，其可以用来代替或者附加于以上所述技术。为了拆卸挡板本体80，可在与插入方向相反的方向上拉动耐磨插入元件100。
[0046]当组装挡板本体80时，如图2中从右向左的箭头所指示，插入元件轴103可以设置在轴孔93内，使得插入元件轴103的锥形端部101被引入轴孔93。换言之，在组装状态下，锥形端部101邻接轴孔93的后壁，即，轴孔93的在头朝向轴端92垂直于轴孔93的纵向(图2中的左右方向)上延伸的壁。如果冲击吸收部分104的横截面大于插入元件轴103的横截面，在组装状态下，冲击吸收部分可以覆盖挡板本体轴90的燃料暴露轴端91。相反，如果冲击吸收部分104与插入兀件轴103具有相同的横截面,冲击吸收部分104可以覆盖燃料暴露轴端91的一部分，使得例如燃料暴露轴端91的环形部分保持未被覆盖。在将挡板本体轴90和插入元件100组装到一起前，挡板本体轴90可以被加热，使得孔93的横截面被加宽，并且插入元件100可以被冷却，从而减小插入元件轴103的横截面。在组装之后，挡板本体轴90和插入元件100可以恢复到环境温度，从而减小孔93的横截面，并且加宽插入元件轴103的横截面。通过这种方式,不仅挡板本体轴90和插入元件100可以方便组装，而且可以实现这两个部件之间的可靠配合(压配合)。可选地，孔93可设置有内螺纹，并且插入元件轴103可设置有外螺纹，使得这两个部件可彼此螺接，从而使得头朝向端部102邻接燃料暴露轴端91。在这种情况下，插入元件100可以通过例如通过使用扳手或扳钳对例如冲击吸收部分104施加紧固扭矩而固定(参见图2至图6B中用交叉线表示的插入元件100的一部分)。
[0047]图3A和图3B示出了插入元件100的第二实施例。根据插入元件100的第二实施例，冲击吸收表面105可设置圆锥形部分106、106’。圆锥形部分106可以基本在整个冲击吸收表面105上延伸并包含钝角，如图3A所示。可选地，圆锥形部分106’也可以仅在冲击吸收表面105的一部分上延伸并包含锐角，如图3B所示。此外，圆锥形部分106、106’也可以具有截顶端而不是尖端，使得其形成截锥。
[0048]图4A和图4B示出了插入元件100的第三实施例。根据插入元件100的第三实施例，冲击吸收表面105可设置有局部穹顶状部分，例如局部球形部分107、107’。局部球形部分107可以在冲击吸收表面105的一部分上延伸，并且可以具有小半径，如图4A所示。可选地，局部球形部分107’也可以在冲击吸收表面105的很宽的范围内延伸或基本在整个冲击吸收表面105上延伸，并且可以具有大半径，如图4B所示。可选地，局部穹顶状部分可以不是精确的球形，而也可以是椭圆形或卵形，使得其为局部椭圆形或局部卵形的形式。
[0049]图5A和图5B示出了插入元件100的第四实施例。根据插入元件100的第四实施例，冲击吸收表面105可设置有局部穹顶状部分，例如具有局部球形空腔的部分108、108’。部分108可以在冲击吸收表面105的一部分上延伸，并且局部球形空腔可具有小半径，如图5A所示。可选地，部分108’可以基本在整个冲击吸收表面105上延伸，并且局部球形空腔可具有大半径，如图5B所示。可选地，局部穹顶状空腔还可以形成为局部椭圆形或局部卵形空腔。此外，局部穹顶状，即，局部球形、局部椭圆形或局部卵形空腔也可以从冲击吸收表面105被直接形成在冲击吸收部分104内，使得其朝向插入元件轴103形成。
[0050]图6A和图6B示出了插入元件100的第五实施例。根据插入元件100的第五实施例，冲击吸收表面105可设置有局部球形部分107，如图6A所示，或圆锥形部分，如图6B所示，并且还设置有盖109、109’。盖109、109’可分别与球形部分107和圆锥形部分106隔开，使得在球形部分107和圆锥形部分106之间分别形成燃料流动通道111、111’。此外，盖109可设有盖孔110，并且盖109’可设有盖孔110’。盖孔110、110’可在垂直于插入元件100的纵向的方向上定位在盖109、109’的中部，但也可以设置在盖109、109’上的任何其它位置。可选地，冲击吸收表面105可以设置有截锥、局部椭圆形或局部卵形部分和分别如参照图5A和图5B所述的空腔，以及上述盖。
[0051]圆锥形部分106、106’、局部球形部分107、107’、具有局部球形空腔的部分108、108’和盖109、109’可以由陶瓷或类陶瓷材料制成插入元件100，并且可以形成冲击吸收表面105的一部分。此外，冲击吸收表面105还可以设有圆锥形部分106、106’、局部球形部分107、107’、具有局部球形空腔的部分108、108，和/或盖109、109’的组合。
[0052]工业适用性
[0053]在燃料泵I运行过程中，燃料储存器例如箱(未示出)内储存的燃料，可以经由燃料入口(未示出)进入燃料泵I，尤其是，燃料供给通道41。
[0054]根据负载条件(加速、恒速驱动、减速)，发动机可能需要不同的燃料供应量。因此，一旦负载条件改变，并且继而发动机负载改变，供应到燃料喷射器的燃料量必须调节。为了调节燃料供应量，柱塞50可以设置有控制边缘52，其可被成形为凹槽，该凹槽沿柱塞轴51上端的圆周倾斜设置且可与泵送室42和至少其中一个口 72连通，用于排出剩余的燃料。通过围绕柱塞的纵轴旋转柱塞50，柱塞50的冲程可被改变，直到控制边缘52可在泵送室42与至少其中一个口 72之间建立连通，用于排出剩余的燃料。为了旋转柱塞50，柱塞50可具有至少一个连接到控制套筒61的控制元件(未示出)，控制套筒61被配置为可通过与控制套筒61经由齿接合的控制杆62旋转。
[0055]燃料可以从燃料入口流入燃料供给通道41，并从燃料供给通道41通过口 72流入泵送室42。
[0056]在泵送室42中，通过在泵送室42内往复运动的柱塞50，燃料可以被加压并向上供给到发动机的燃烧室(未示出)。柱塞50的往复运动可以是由发动机的凸轮轴(未示出)引起的。一旦凸轮轴转动，凸轮轴每旋转一圈，柱塞50和挺杆本体支座21中的挺杆本体可通过滚子的向上运动在泵送室42的方向上被提升一次，并且借助泵弹簧(未示出)的偏置力沿燃料泵I的纵向被降低到其初始位置，泵弹簧围绕控制套筒61同心设置并在泵壳体31的下部中。
[0057]根据当前的负载条件，发动机可能需要更多或更少的燃料来响应于运行负载变化。例如，当操作人员增加发动机的负载并且例如需要加速时，发动机可能需要比操作人员选择使用恒定的速度和负载驱动发动机(稳定运行)时所需的燃料更多的燃料。相反，当操作人员降低负载或驱动速度时，发动机可能需要比操作人员保持发动机的稳定运行时所需的燃料更少的燃料。
[0058]从燃料泵I供给到发动机的燃烧室的燃料量由控制机构60控制。例如，控制杆62可连接到调节器(未示出)，并且如果操作人员改变发动机的速度/负载，该控制杆可被线性操作。调节器可以是发动机速度控制器，其可通过比较当前发动机速度与目标发动机速度来操作控制杆62。由于控制杆62可以经由齿与控制套筒61接合，如果控制杆62线性移动，控制套筒61旋转。此外，由于柱塞50经由控制元件与控制套筒61连接，柱塞50也可以旋转。
[0059]由于柱塞50的旋转，控制边缘52可朝向或远离口 72中的一者移位。剩余的燃料(其未供应给发动机)可以通过控制边缘52经由口 72中的至少一者、燃料供给通道41和燃料出口排放到箱中。由于控制边缘52可以形成为弯曲凹槽，柱塞50的使得燃料可通过控制边缘52从泵送室42流出(剩余的燃料)所需的冲程可以随着柱塞50的旋转改变。例如，柱塞50顺时针旋转(从顶部看)时，与柱塞50逆时针旋转时相比，更多的燃料可从燃料泵I供给到发动机的燃烧室中。换言之，控制边缘52越早与口 72重叠，被供应到发动机的燃料越少，反之亦然。
[0060]当控制边缘52通过燃料口 72中的一者时，泵送室42中的压力被释放，这是因为，一方面，泵送室42中的燃料停止供应到发动机，另一方面，控制边缘52在泵送室41和燃料口 72之间建立连通，使得泵送室42中的高压燃料经由燃料口 72被作为压力波传送到燃料供给通道41。压力波高速移动，从而导致燃料的蒸发和燃料中气穴的形成。因此，压力波还可以被称为压力/气穴波。
[0061]为了吸收压力/气穴波的能量或至少将压力/气穴波的一部分分别反射并抛掷回泵筒体71，至少一个挡板本体80可伸入燃料供给通道41。如图1所示，挡板本体80可以是螺钉状的。然而，挡板本体80也可以是配置为伸入燃料供给通道41以便吸收上述压力/气穴波的大部分能量或至少反射压力/气穴波的一部分的任何其他类型的部件。
[0062]由于挡板本体80可以具有耐磨插入元件100，可以增强其耐磨性、抵抗低pH值燃料例如替代燃料或低硫燃料的性能以及抵抗覆盖挡板本体80表面的燃料堆积的性能。冲击吸收表面105的如图2至图6B所示的特定形状可以可靠地减小压力波的能量，尤其是经由盖孔110、110’和燃料流动通道111、111’。具体而言，冲击吸收表面105的如图2到图5B所示的形状可以用于至少部分地吸收燃料压力/气穴波的能量，并且还用于广泛传播燃料压力/气穴波，使得燃料压力/气穴波的未被挡板本体80吸收但被抛掷回泵筒体71的部分可以撞击在泵筒体71的外表面的宽表面部分上。被燃料压力/气穴波撞击的表面部分越宽，泵筒体71的外表面受到的损害越小，并且因此，泵筒体71的使用寿命越长。此外，冲击吸收表面105的如图6A和图6B所示的形状可以用于至少部分地吸收燃料压力/气穴波的能量，并用于通过使用盖109、109’防止燃料压力/气穴波被抛掷回泵筒体71。S卩，由于燃料压力/气穴波进入盖孔110、110’，燃料压力/气穴波被至少部分地吸收，并且燃料压力/气穴波的未被吸收的部分撞击在盖109、109’本身的内表面部分上。
[0063]由于耐磨插入元件100由陶瓷制成，其可被稳定构造，并且可以不遭受气穴现象，例如不遭受由于每次泵送操作期间存在的燃料泵I内的压力波造成的负压引起的(气)核形成。
[0064]此外，由于耐磨插入元件100由陶瓷制成，其具有减小的范德华力，例如，减少的表面粘附力，使得燃料供给通道41中的燃料较少粘着到陶瓷插入元件100的表面，并且因此减少覆盖挡板本体80的伸入燃料供给通道41的端面的燃料堆积(燃料聚合)。
[0065]此外，由于挡板本体80可以具有位于挡板本体头95中的通孔96，当插入元件100被插入挡板本体轴90中时，挡板本体80的轴孔93中的空气可以很容易地从轴90排出。将插入元件100组装到挡板本体轴90后，通孔96可以用无头螺钉封闭，用于防止污垢和/或灰尘进入。此外或可选地，传感器(未示出)可设置在通孔96内或连接到通孔96，以便监测插入元件100与轴90之间是否存在燃料泄漏，即，燃料是否通过轴孔93和通孔96泄漏。
[0066]最后，如果相比于实际使用插入元件100应使用不同形状的插入元件100或由于其能量吸收表面105的显著磨损必须更换插入元件100，插入元件100可以单独地更换，即无需更换挡板本体轴90。
[0067]在一些实施例中，插入元件100可包括插入元件轴103，其被设置在冲击吸收部分104上并被配置为插入挡板本体80的孔93中。
[0068]在一些实施例中，冲击吸收部分104的横截面可以大于插入元件轴103的横截面。
[0069]在一些实施例中，冲击吸收表面105可以是平面。
[0070]在一些实施例中，冲击吸收表面105可具有圆锥形部分106、106’和/或局部穹顶状部分107、107’和/或具有局部穹顶状空腔的部分108、108’。
[0071]在一些实施例中，冲击吸收表面105可具有带盖孔110、110’的盖109、109’。盖109、109’可以与冲击吸收表面105隔开，使得在冲击吸收表面105与盖109、109’之间设置燃料流动通道111、111’。
[0072]在一些实施例中，插入元件100可由陶瓷制成。
[0073]在一些实施例中，如果压力波撞击在冲击吸收表面105上，由于至少将冲击吸收表面105和冲击吸收部分104配置为通过磨损逐渐去除，可便于通过冲击吸收表面105吸收燃料泵I泵送操作期间产生的压力波的能量。换言之，冲击吸收表面105和冲击吸收部分104可以作为牺牲磨损储存器以吸收压力波的能量。在插入元件100可能被磨损的情况下，可以很容易地用新的插入元件100将其替换。
[0074]在一些实施例中，挡板本体80可被配置为处于燃料泵I中的某一位置，在燃料泵I运行期间，压力波朝向该位置传播，使得耐磨插入元件100的冲击吸收表面105暴露于压力波，用于至少部分地吸收压力波的能量。
[0075]在一些实施例中，挡板本体80还可以包括设置在挡板本体轴90上的挡板本体头95。挡板本体轴90可沿其长度至少部分地设置有外螺纹94。
[0076]在一些实施例中，挡板本体头95可以具有从挡板本体头95的外部延伸到轴孔93的通孔96，并且任选地可以至少部分地设置有内螺纹。
[0077]在一些实施例中，挡板本体80还可以包括传感器，其用于检测通过通孔96的燃料泄漏。
[0078]在一些实施例中，挡板本体轴90和/或挡板本体头95可以由钢制成。
[0079]虽然本文中描述了本发明的优选实施例，在不脱离下述权利要求范围的情况下，可以在其中结合各种改进和变型。
【权利要求】
1.一种用于柱塞驱动燃料泵(I)的挡板本体(80)，所述挡板本体(49)包括: 挡板本体轴(90)，其具有带轴孔(93)的燃料暴露轴端(92)，以及 耐磨插入元件(100)，其相对于所述挡板本体轴(90)处于固定位置，至少部分地伸入所述轴孔(93)，并且包括具有冲击吸收表面(105)的冲击吸收部分(104)，所述冲击吸收表面(105)被配置为至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期间产生的压力波的能量。
2.根据权利要求1所述的挡板本体(80)，其中，所述耐磨插入元件(100)包括至少一种以下部件: 配置为邻接所述轴孔(93)的后壁的端部(104)； 配置为邻接所述轴孔(93)的内壁的侧壁；和/或 配置为邻接在所述挡板本体轴(90)的所述燃料暴露轴端(92)围绕所述轴孔(93)的环形壁的肩部。
3.一种用于柱塞驱动燃料泵(I)的挡板本体(80)，所述挡板本体(49)包括: 挡板本体轴(90)，其具有带轴孔(93)的燃料暴露轴端(92)，以及 插入所述轴孔(93)的耐磨插入元件(100)，所述耐磨插入元件(100)包括: 锥形端部(101)，其邻接所述轴孔(93)的后壁；以及 具有冲击吸收表面(105)的冲击吸收部分(104)，所述冲击吸收表面(105)被配置为至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期间产生的压力波的能量。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的挡板本体(80)，其中，如果压力波撞击在所述冲击吸收表面(105)上,所述冲击吸收表面(105)和所述冲击吸收部分(104)被配置为通过磨损逐渐去除。
5.根据以上权利要求中任一项所述的挡板本体(80)，进一步包括设置在冲击吸收部分(104)上并且配置为插入所述挡板本体(80)的所述轴孔(93)的插入元件轴(103)。
6.根据权利要求5所述的挡板本体(80)，其中，所述冲击吸收部分(104)的横截面大于所述插入元件轴(103)的横截面。
7.根据以上权利要求中任一项所述的挡板本体(80)，其中，所述冲击吸收表面(105)是平面。
8.根据权利要求6所述的挡板本体(80)，其中，所述冲击吸收表面(105)具有圆锥形部分(106、106’ )和/或局部穹顶状部分(107、107’ )和/或带局部穹顶状空腔的部分(108、108，)。
9.根据权利要求7或8所述的挡板本体(80)，其中，所述冲击吸收表面(105)具有带盖孔(110、110，)的盖(109、109’)，所述盖(109、109，)与所述冲击吸收表面(105)隔开，从而在所述冲击吸收表面(105)和所述盖(109、109’ )之间设置燃料流动通道(111、111’)。
10.根据以上权利要求中任一项所述的挡板本体(80)，其中，所述耐磨插入元件(100)由陶瓷制成。
11.配置为插入用于柱塞驱动燃料泵(I)的挡板本体(80)的孔(93)内的耐磨插入元件(100),所述耐磨插入元件(100)包括: 具有冲击吸收表面(105)的冲击吸收部分(104)，所述冲击吸收表面(105)被配置为至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期间产生的压力波的能量，并且如果压力波撞击在所述冲击吸收表面(105)上，所述冲击吸收表面(105)和所述冲击吸收部分(104)被配置为通过磨损逐渐去除。
12.配置为插入用于柱塞驱动燃料泵(I)的挡板本体(80)的孔(93)内的耐磨插入元件(100),所述耐磨插入元件(100)包括: 具有冲击吸收表面(105)的冲击吸收部分(104)，所述冲击吸收表面(105)被配置为至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期间产生的压力波的能量。
13.根据权利要求11或12所述的耐磨插入元件(100)，进一步包括设置在冲击吸收部分(104)上并且配置为插入所述挡板本体(80)的所述孔(93)的插入元件轴(103)。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述冲击吸收部分(104)的横截面大于所述插入元件轴(103)的横截面。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述冲击吸收表面(105)是平面。
16.根据权利要求15所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述冲击吸收表面(105)具有圆锥形部分(106、106’ )和/或局部穹顶状部分(107、107’ )和/或带局部穹顶状空腔的部分(108、108’ )。
17.根据权利要求15或16所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述冲击吸收表面(105)具有带盖孔(110、110，)的盖(109、109’)，所述盖(109、109，)与所述冲击吸收表面(105)隔开，从而在所述冲击吸收表面(105)和所述盖(109、109’)之间设置燃料流动通道(111、111，)。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述耐磨插入元件(100)由陶瓷制成。
19.一种用于柱塞驱动燃料泵(I)的挡板本体(80)，所述挡板本体(49)包括: 挡板本体轴(90)，其具有带轴孔(93)的燃料暴露轴端(92)，以及 根据权利要求11-18中任一项所述的耐磨插入元件(100)，其被插入所述轴孔(93)。
20.根据权利要求1至10或19中任一项所述的挡板本体(80)，其中，所述挡板本体(80)被配置为位于所述燃料泵(I)中，在所述燃料泵(I)运行期间，压力波朝向所述挡板本体(80)的位置传播，使得所述耐磨插入元件(100)的所述冲击吸收表面(105)被暴露于压力波，用于至少部分地吸收压力波的能量。
21.根据权利要求1至10、19或20中任一项所述的挡板本体(80)，进一步包括设置在所述挡板本体轴(90)上的挡板本体头(95)，所述挡板本体轴(90)沿其长度至少部分地设有外螺纹(94)。
22.根据权利要求21所述的挡板本体(80)，其中，所述挡板本体头(95)具有从所述挡板本体头(95)的外部延伸到所述轴孔(93)的通孔(96)，并且任选地至少部分地设有内螺纹。
23.根据权利要求22所述的挡板本体(80)，进一步包括用于检测通过所述通孔(96)泄漏的燃料的传感器。
24.根据权利要求1-10或19-23中任一项所述的挡板本体(80)，其中，所述挡板本体轴(90)和/或挡板本体头(95)由钢制成。
25.一种用于内燃机的燃料泵(I)，所述燃料泵(I)包括: 泵壳体(31)， 所述壳体(31)内的筒体(71)， 限定在所述壳体(31)与所述筒体(71)之间的燃料供给通道(41)， 限定在所述筒体(71)内的泵送室(42)， 至少一个将所述泵送室(42)与所述燃料供给通道(41)连通的燃料口(72)，以及 被配置为在所述筒体(71)内移动的柱塞(50)， 其中根据权利要求1-10或19-24中任一项所述的至少一个挡板本体(80)位于所述泵壳体(31)内，使得其伸入所述燃料供给通道(44)中处于一位置，在所述燃料泵(I)泵送操作期间，压力波在该位置朝向所述泵壳体(31)传播，其中优选地所述挡板本体(80)的所述冲击吸收表面(105)与所述燃料口(72)相对地定位。
26.一种增强柱塞驱动燃料泵(I)的耐磨性的方法，在泵送操作期间所述柱塞驱动燃料泵(I)中产生燃料压力波，所述方法包括: 将根据权利要求1-10或19-24中任一项所述的挡板本体(80)设置在燃料泵(I)的泵壳体(31)中，使得挡板本体(80)伸入所述燃料泵(I)中处于一位置，在所述燃料泵(I)泵送操作期间，压力波在该位置朝向所述泵壳体(31)传播。
【文档编号】F02M55/04GK104334864SQ201380027319
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】A·冯德奥斯滕-扎克, H·科尔努斯 申请人:卡特彼勒发动机有限及两合公司