首页> 中国专利> 内燃机的液压致动的燃料泵的操作方法及液压致动的燃料泵

内燃机的液压致动的燃料泵的操作方法及液压致动的燃料泵

摘要

用于一内燃机的一液压致动的燃料泵(1)具有一泵活塞(39),该泵活塞通过一致动器活塞(36)在一输送冲程中向前驱动。在每一喷射序列中,泵活塞(39)通过在泵腔(52)内的泵活塞的端面(61,62)上的燃料压力的作用而返回到一固定的起始位置。燃料泵的输送量由在泵活塞已经输送所需量时,通过控制阀(11)切断向压力腔的液压流体的输送来电子地控制。泵缸(25)与致动器缸(24)是独立的单元,它们由一中间隔离部件(26)相互隔开。

著录项

  • 公开/公告号CN1256742A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2000-06-14

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 曼B与W狄赛尔公司;

    申请/专利号CN98805230.X

  • 发明设计人 汉宁·林奎斯特;保罗·森克;

    申请日1998-05-27

  • 分类号F02M59/20;F02M59/30;

  • 代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;

  • 代理人刘志平

  • 地址 丹麦哥本哈根

  • 入库时间 2023-12-17 13:37:56

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2006-07-26

    专利权的终止未缴年费专利权终止

    专利权的终止未缴年费专利权终止

  • 2002-08-21

    授权

    授权

  • 2000-06-21

    实质审查请求的生效

    实质审查请求的生效

  • 2000-06-14

    公开

    公开

说明书

本发明涉及内燃机的、特别是一两冲程十字头型发动机的液压致动燃料泵的操作方法,该燃料泵具有在初级泵压下将燃料分配给燃料泵的一燃料管以及将加压的不同于燃料的液压流体分配给燃料泵的一高压管;在燃料泵内的一泵活塞,该活塞在一输送冲程中被一致动器缸内的一致动器活塞向前驱动,与此同时从一泵腔中压出燃料,而在一返回冲程中向后驱动,与此同时从燃料管向泵腔注入燃料;和由一电子致动的控制阀控制的致动器活塞,由此致动器缸内的一压力腔可以从高压管提供液压流体或者被连接到一排泄装置。

这样的一种方法可由申请人的丹麦专利第151145号得知,根据该专利,燃料泵的输送量是由泵活塞的旋转来控制,并且泵活塞与致动器活塞相连。在输送冲程的末端,泵活塞可以被致动器活塞拉回,与此同时通过迫使致动器活塞后退的一压缩弹簧给泵腔重新注入燃料。该泵具有一复杂的构造(设计),带有许多独立的部件,这些部件中的许多都必须很精确地加工,以使泵活塞和致动器活塞正确地工作。

从很早起就得知一液压致动的燃料泵(申请人的1928年的丹麦专利第41046号),该燃料泵将燃料用作液压流体,并且在一实施例中泵的输送量是由一凸轮控制的输送泵来输送,而在另一实施例中是由一凸轮控制的控制阀来确定,既没有给泵活塞提供一具体的起点位置,也没有提供一具体的输送量,因为控制阀的凸轮轴驱动使得其依发动机的即时速度而不同地作用,而发动机在高速下比在低速下(燃料泵)提供有更多的能量。通过液压力或者通过由致动器活塞造成的负压来进行对燃料泵的注入,并且泵活塞被一弹簧向后推回。

美国专利第3516395号表示了一燃料泵,燃料的注入是由一电子阀控制,并且喷射的致动是由与曲轴的转动同步的一第二阀控制。燃料用作液压驱动流体。

已有许多年都不能在大型柴油机内将燃料用作液压流体,因为这种燃料的特性使得其不适于液压用途。典型的燃料是重型燃油,其需要预热并且包含腐蚀性和磨蚀性的混合物。最近的发动机也可采用液化气作为燃料,但这种气体也不适于作为液压流体,因为具有爆炸的危险和在冷却时形成冰。

在目前已知的液压驱动的泵中,燃料保持与液压流体完全隔开,并且这些泵内燃料的配量是由泵活塞的旋转来完成,从而其倾斜切断边缘的位置相对于泵缸侧壁内的一切断孔改变。除了上述丹麦专利外,还可提及一美国专利US4907555作为这种泵的一例子。在该情况中,用于输送高压液压流体的控制阀既可凸轮致动,也可电子致动。此外,可由申请人的丹麦专利170121得知用于一液压驱动燃料泵的一电子致动的控制阀,该控制阀是精确的和快速响应的。

本发明的目的是在结构(设计)、操作和维修方面简化液压致动的燃料泵,并获得高的泵可靠性。

鉴于此,根据本发明的方法的特征是:在每一喷射序列(injectionsequence)中,通过泵腔内的泵活塞的端面上的燃料压力的作用,泵活塞返回到一固定的起始位置,并且燃料泵的输送量由在泵活塞已输送所需的容量时,控制阀切断向压力腔的液压流体的输送来电子地控制。

通过使燃料具有初级泵压力来将泵活塞返回到一固定的起始位置和通过在泵已输送所需燃料量的准确时刻切断液压流体的输送来控制输送量,可以获得一些优点。因此可调节切断时间,直到实际发生切断的时刻。当输送量改变时,新的设置可立即起作用和可对进行喷射的汽缸产生影响,并且对在发动机的同一旋转过程中其它汽缸内的接下来的喷射产生影响。对泵输送的这种快速响应的电子控制能产生喷射序列,这些喷射序列可以根据需要从一个连续的喷射到以小间隔的一系列的喷射、或所谓的间歇喷射改变。

此外,本发明提供可以省去用于机械地返回和注入燃料以及用于控制输送量的已知的机械元件的优点,从而可导致燃料泵设计的多种选择。还可省去常用的燃油蓄能聚积器、亦称为减振器。另一优点是可以在一相对长的时间周期内返回到起始位置,因为这种喷射是在发动机周期的一较短的时间内产生。在泵活塞和泵缸或致动器活塞之间无需一特定的旋转角度。操作上的简化和所获得的机械上的简化大大降低了泵失效的危险。

另外,该方法具有重要的效果,即与泵操作有关的能量损失最小,这部分是因为泵活塞和高压液压流体的消耗是停止在燃料输送结束时,而不是已知的泵中所通常的那种连续地同时释放泵腔的压力,部分是因为固定的起始位置使得其可以使致动器的压力腔内的无用容量最小,并且由此使在打开控制阀后马上需要加压的液压流体的容量最小。

已知道内燃机的燃料可以与水混合,以减少在燃烧过程中形成不希望的NOx化合物。在已知的燃料泵中存在的一问题是,发动机必须或者以与规定量水的固定的混合比运转,或者必须停机并重新设置以进行未附加水的操作。根据本发明的方法,其可以在操作过程中按照需要改变燃料泵的输送量,因此可以被有利地应用,从而电子控制单元打开或关闭泵,以在相同的发动机负荷下输送从所述发动机负荷下燃料量的1%~60%的附加容量,并且与此同时燃料与对应于附加容量的水混合。在发动机运转的同时就容易实现到低NOx操作模式的这种改变,并且在操作过程中可按照需要改变附加容量占燃料量的百分比,从而可以根据所需的NOx的减少和发动机负荷以及诸如吸入空气的温度和湿度之类的其它操作条件来连续地调节水的附加。当发动机用作定期航行在水中并受到NOx排放限制的一轮船的推进引擎时,这种突然改变到另一种操作模式的可能性是尤为有利的。

本发明还涉及用于一内燃机的、特别是一两冲程柴油机的一液压致动的燃料泵,包括一泵活塞,其可在一泵腔内纵向地移动并且具有一前端面,该前端面与泵缸一起限定一泵腔;和一致动器活塞,其位于泵活塞的延伸位置并且可在致动器缸内纵向地移动,且具有一活塞表面,该活塞表面位于一压力腔内、背离泵活塞并且具有比泵活塞的横截面面积大得多的一面积;带有一单向阀的至少一个燃料输入通道通向泵腔;和至少一个燃料输出通道从泵腔引出并通向至少一个排出口。

当采用本发明的方法时,由于在容量和时间两方面的燃料输送的设置不会给燃料泵的设计带来通常的限制,因此这可有利地得以简化。根据本发明的燃料泵的特征在于:泵缸和致动器缸是独立的单元,它们由一环形中间隔离部件相互隔开,并且泵缸具有向下突伸到隔离部件内的一下部段,和相对于该下部段径向突伸的一上部段,并且它们由盖螺栓安装。

两个缸作为独立的单元制造,它们叠置在泵组件上,由中间元件分隔并且缸的轴线具有相对粗略的相互对齐度,而且在很大程度上不用考虑缸的轴线是否在径向相互移动。两个缸无需非常精确地装配在一起的事实就大大简化了零件的制造和安装。泵壳体分为两个缸和一个中间元件并且通过例如纵向螺栓的盖螺栓来构成组件,这具有这样的优点:当泵腔加压并且在腔的上壁作用一向上的力时,壳体会避免产生拉应力。中间元件和所述元件与两个缸单元之间的固定可以相对轻微,因为该中间元件只需承受来自于组件的压缩负荷。

在输送冲程中,由作用于致动器活塞的活塞表面上的向前压力将两个活塞彼此相向地推压,而在返回冲程中,通过来自于流入泵腔内的燃料的向后压力的一相对小的力,这两个活塞保持相互靠近。此外,在操作过程中,可通过泵活塞的向后端面相对于致动器活塞的一向前端面的一小的径向位移来相互设置这两个活塞,从而自动地补偿泵的各个零件之间温度与压力的变化,并减少泵的磨损和改善其可靠性。可在一定程度上通过位于两个泵缸之间的元件来在径向控制活塞,例如,可以在泵活塞的相互面向的端面之间设置将有关当前的泵腔压力数据传送给一电子控制单元的一些压力计。

带有两个独立的泵缸的模件式建造的燃料泵还进一步提供一有利的可能性:即仅将带有相配活塞的致动器缸更换为其它的单元,其中致动器活塞的直径大于或小于原单元的直径,以改变泵的最大喷射压力,该喷射压力取决于高压管内液压流体的压力和取决于致动器活塞与泵活塞之间的面积比。

在完全利用了相互独立的活塞之优点的一优选实施例中,泵活塞通过泵缸内的相配的缸孔在径向进行唯一的导向,而致动器活塞通过在相配的致动器缸内的缸孔在径向进行唯一的导向,并且这两个活塞可以在径向相互自由地调节。该实施例包括最少的元件,从而使得制造简单、可靠性高。

在一实施例中,致动器缸是带有一轴向贯通的缸孔的一环形单元,并且燃料泵安装在一分配器块的顶面上,致动器缸的缸孔位于分配器块顶面的一排出口的中间延伸部位,从而压力腔由致动器缸径向地限定和分别由致动器活塞的活塞表面以及分配器块的顶面轴向地限定。致动器缸内的轴向贯通的缸孔使得致动器的结构(设计)在制造方面极其简单,因为其仅包括两个主要零件,即环形的无底的缸单元和圆柱形的致动器活塞。致动器的压力腔是通过将燃料泵安装在分配器块的顶面上而产生的,因为分配器块的顶面构成了腔的轴向限定底面。与此同时,分配器块的顶面可用作这两个活塞相向运动的一挡块并由此确定它们的起始位置。在该位置压力腔在很大程度上没有液压流体。由于电子致动的控制阀通常安装在分配器块上或内,因此只有较短的通道通向在分配器块的顶面内的排出口,使得控制阀与致动器活塞之间的液压流体的容量最优地减小,从而提供这样的优点:当控制阀为在一输送冲程开始时高压管内的压力打开时,可以忽略用于加压该流体量的能量消耗。同时,压力腔内无用容量的最小化可用来改善电子致动的控制阀的快速响应特性,因为可以忽略阀因建立所要求的压力而致动的时间延迟。

盖螺栓可以将分成三部分的泵壳体固定到分配器块的顶面上,这在燃料泵的检修方面提供了一些优点。当松开盖螺栓时,可以随同中间元件一起提举出带有相配活塞的泵缸,同时将带有相配活塞的致动器缸留在分配器块上。虽然拆卸了泵,但致动器可防止尘土进入液压系统下。由于大多数的检修仅涉及受到燃料影响的泵缸,因此在维修和系统安全性两方面,可以提举出带有相配缸的泵活塞是一主要的优点。

如果燃料泵用于检修液化气,则不需加热泵。虽然本发明的泵比用于重型燃油的已知的泵要简单得多,但当使用预热过后能流过泵的重型燃油、而且当发动机处于准备起动模式时,这也是一优点。为此,泵缸的下部段的外表面可设有一环形凹口,该外表面在其顶部与底部相对于所环绕的隔离部件的内表面压力密封,并且在中间部件的壁内的一燃料入口可引入由凹口和中间部件形成的环形腔内,而且带有减压限流装置的一排出通道可以被连续地连接到该环形腔。因此燃料从入口经环形腔到排出通道循环,而限流装置防止环形腔内的压力降低,并且预热的燃料通过循环而给泵缸提供加热。

将致动器留作在分配器块内灵敏的液压零件上的一种松散的防尘盖的上述优点还可通过下述措施来进一步改善:在致动器缸的顶面上设有一直立的环形壁,该环形壁带有比致动器缸的缸孔大的一内径,并且一向上封闭的杯形护罩设置在泵活塞的离绕环形壁向下延伸的泵缸的下表面一定距离的下端。当提起泵缸和活塞时,绕致动器缸孔的直立的壁防止尘土颗粒进入致动器活塞顶部,(否则)连续的操作将会从该位置使尘土颗粒移动到汽缸与活塞之间的间隙内,从而因磨损而造成对滑动面的损坏。泵活塞的杯形护罩与壁一起提供在操作过程中对燃料往下泄漏到致动器活塞上的保护,因为经泵活塞与汽缸之间的环形间隙泄漏的燃料量会落到护罩的顶面上。由于护罩绕壁向下延伸,因此来自于护罩顶面的燃料仅向下运动到壁的外表面上,而壁防止燃料到达致动器活塞。致动器与泵之间的腔穴内的一燃料排泄装置可防止绕壁聚集大量的燃料量。

杯形护罩位于由中间部件的高度所形成的腔内,并且该腔除了给护罩提供空间来使泵活塞可以运动和使燃料与液压系统产生前述隔离外,并无其它的实际用途。因此由三部分组成的构造提供了能将腔用作其它目的的可能性。由于用于通过转动泵活塞来机械地确定泵输送量的所有已知的元件都已被经基于时间控制向致动器的液压流体之输送的容量调节所取代,因此在实际上,当控制阀已将致动器的压力腔连接到高压管上时,由于泵在液压流体输送速度之间的微小的变化,泵的输送量也会出现微小的变化。通过连续地测量汽缸内的一个或多个燃烧参数,可以识别泵的输送量的这种变化,并且然后通过电子致动控制阀而进行补偿。可替换的是,腔内的可用空间可用于设计燃料泵,从而使得杯形护罩的壁厚向下减小,并且至少两个传感器安装在中间部件内位于护罩的相对侧,以检测泵活塞的即时位置。这两个相对的传感器同时测量活塞的位置,并且接收测量信号的电子控制单元可补偿一传感器中由于活塞可自由设置在径向而可能出现的测量变化。这些传感器是公知的,并且可以例如基于位置的感应测量。

通过从一固定的下端起始位置开始来停止燃料泵的输送冲程的燃料泵输送量的电子控制可提供进一步改善泵可靠性的一种有利的可能性,所采取的措施是:使泵缸具有以一压力密封的方式绕泵活塞装配的一下部段,和具有比该下部段大的一内径的一腔段,燃料输入通道通向腔段的侧壁,并且至少两个燃料输出通道从腔段的侧壁引出。众所周知,对于具有燃料输出通道和/或卸压孔,并且由通过该通道或孔的活塞上的一边缘来打开或关闭所述的通道或孔的现有技术的泵,活塞上的控制边缘的通道内的压力的突然变化会引起气泡现象和对活塞与缸的其它冲蚀磨损。根据本发明的该优选实施例,通过给腔段提供比下端的压力密封段更大的一内径,泵活塞的缸表面在腔段的侧壁内的一径向距离内运动。用于燃料的输入和输出通道终止于或起始于腔段的侧壁内,这意味着,连续地并且不管活塞的位置,燃料已完全进入泵腔内的通道开口内,因为在开口处至少具有一环形区域,该环形区域内填充有活塞缸表面与腔段侧壁之间的燃料。这就消除了突然的磨蚀性的压力变化并且改善了燃料泵的可靠性。此外,由于燃料中的磨蚀性颗粒,因此在通道的开口边缘处可能出现磨损。开口位于离泵活塞的缸表面一径向距离处就防止了因在孔边缘处的磨损以划痕的形式向活塞扩散的损伤,这进一步改善了可靠性。

在一实施例中,泵缸的增大直径的上部段用于进一步简化燃料泵的结构(设计)。在该实施例中,燃料输出通道被连接到向上的排出口,并且用于连向燃料喷射器的压力管的凸缘被安装在泵缸的上部段的顶面上。这便于安装压力管和允许这样的一结构(设计),即在泵上的安装位置附近没有弯曲。泵缸顶面上的充足的空间使得可以在顶面上安装多达4个压力管。

一实施例允许腔段之上的区域内的泵缸具有一较小直径的部段,该部段构成一向上封闭的阻尼腔,并且泵活塞具有一最上的部段,其高度相应于阻尼腔的高度并且其外径略小于阻尼腔的直径。阻尼腔改善了燃料泵的可靠性,因为当例如由于控制阀被粘住或者给控制阀的电子开关信号延迟或失效而使得对致动器的压力腔的高压不能终止时,降低了对泵损伤的危险。如果由于这种失效而使得泵活塞总是被向泵腔的顶部驱动,它就会继续进入阻尼腔内并且与该封闭的腔的侧壁一起会形成一环形间隙,阻尼腔内的燃料经该环形间隙而被挤出,同时阻尼腔内的压力增大,促使活塞的运动显著地减慢。因此阻尼腔构成防止泵活塞猛烈地撞击腔顶部的一液压缓冲器。泵活塞的最上部段占据与阻尼腔几乎同样的容量,从而提供这样的优点:当活塞在其起始位置时,泵缸内燃料的总容量很大程度上不会由于附加了阻尼腔而增大。在开始燃料喷射之前,当燃料的总容量被加压从而获得喷射器的开启压力时,通过使该容量最小而获得了能量的节约,因为降低了泵活塞用于加压的行程,从而使得高压液压流体的消耗最小。

由于致动器活塞在靠近其下表面处具有一凹槽并且安装在致动器缸壁内的一止动件伸入该凹槽内而获得了一操作优点。当提举缸时,该止动件防止致动器活塞落出缸外。当在长期操作后来拆卸致动器时,如果是不知道致动器缸没有底的不熟练的员工来进行拆卸的话,则该特征是尤其重要的。

下面结合附图更详细地描述本发明的一优选实施方式的一例子,其中

图1表示根据本发明的安装在一内燃机的一汽缸上的一燃料泵的轮廓的一侧视图;

图2表示图1的燃料泵的一纵向剖视图;和

图3表示燃料泵的俯视图。

一燃料泵1安装在一分配器块2的顶面上,而分配器决2由一托架3支承。该托架被连接到用于液压流体的一高压管,该高压管从未示出的一泵站供给有压力在例如从125到325巴范围内的液压流体。该压力可以固定,但最好可以根据发动机负荷来调节。泵站可以从一储油箱来输送,而液压流体可以是例如一标准的液压油,但最好是将发动机的润滑油用作液压流体,并且系统是从发动机的油底壳来输送。

内燃机可以是一中速四冲程发动机,但一般是一低速两冲程十字头型发动机,这种发动机可以用作一轮船上的一推进引擎或者一发电厂的一固定原动机。该发动机可以被设计成单缸输出功率从400kw(千瓦)到5500kw的各种尺寸,并且其在全负荷下可具有例如从最小尺寸发动机的200rpm(转/分)到最大尺寸发动机的60rpm范围的各种速度。在通常从160g/kwh(克/千瓦时)到185g/kwh间隔范围内的一特定的燃料消耗下,在全负荷下每次喷射序列所需的燃料量可以从最小尺寸发动机的大约6g(克)到最大尺寸发动机的大约250g变化。根据本发明的燃料泵特别适于大容量的喷射,例如在全负荷下每次序列超过30g燃料容量的喷射。

从泵站连接的高压管安装在托架3的侧面,而在托架3的顶面上支承分配器块2。一压力管4从分配器块延伸到排气阀的致动器。几个、例如3个压力管5从燃料泵1延伸到喷射器6,这些喷射器6将燃料喷射到发动机汽缸7的燃烧腔内。压力管的下凸缘8被螺纹连接到泵1上。

发动机的每一汽缸都与一电子控制单元9相连,其中电子控制单元9经电线10接收总的同步和控制信号,并将这些电子控制信号经一电线12传送到例如一控制阀11。控制单元经一电线13可从控制阀接收有关控制阀即时位置的信号。汽缸可具有一控制单元9,每一或几个汽缸可与同一控制单元相连。该控制单元也可接收来自于所有这些汽缸所共用的一总控单元的信号。

在托架上,从高压管分支的一通道14将加压的液压流体输送到控制阀11上的一高压口。通道14设有多个流体蓄能聚积器15,当控制阀打开时这些蓄能聚积器15输送大多数流体量,而当控制阀关闭时可从高压管二次输送。控制阀上的一控制口经分配器块内的一相对较短的通道16连接到块的顶面17上的一排出口。

控制阀还具有一油箱口,该油箱口经一通道18连接到用于液压流体的一回油管。回油管内的压力可以在从大气压到几个巴的剩余压力(overpressure)范围内。

当燃料泵起动燃料输送时,来自控制单元9的一控制信号就致动控制阀1 1到使高压口与控制口相连的位置,从而高压流体可以经通道16自由到达排出口。当泵的输送冲程停止时,控制阀被致动到使油箱口与控制口相连的位置,从而泄掉通道16内的高压。

因此,控制阀11具有至少3个口和至少2个位置。其可具有一快速反应的先导滑块,该先导滑块液压地设定一主滑块。控制阀可以是例如申请人的丹麦专利第170121号中所述的类型。

燃料泵1的顶面由托架3抬升到与发动机汽缸盖19大约同样的高度,从而压力管5的长度可缩短,并且因而在起动每一喷射时可有利地只需加压少量的燃料。燃料泵保持从一燃料管20输送燃料,其中燃料管20通过一初级泵向燃料泵分配燃料,该初级泵具有在通常从4到15巴范围内的一剩余压力、一般是在8巴的剩余压力。一分支管21从燃料管延伸到图2所示的一燃料入口22。泵还连接到移走燃料泄漏的一排泄装置23。

燃料泵包括两个缸单元,即一致动器缸24和一泵缸25,它们由一中间元件26相互隔开,该中间元件26的下表面抵靠在致动器缸的顶面的一向上的环形面上,而其下表面则抵靠在泵缸的一向下的环形面上。该中间元件是环形和大致圆筒形的,并且具有小于两个缸的壁厚的一半的一相对较小的壁厚。该中间元件通过较小加工的螺钉27固定到两个缸上,从而当泵移动时将构成壳体的这三个部件连接在一起。

泵缸25具有一大致圆形的圆筒形下部段28和一上部段29,该上部段28具有一显著大于下部段的一外径。用于抵靠在中间元件26上的向下的环形面是由上部段的径向突出部分的下表面形成并且紧挨地位于下部段28的外侧,从而通过设置于下部段外表面的槽内的两个O形圈29,使该部段在其圆筒形外表面的顶部和底部处压力密封于中间元件的内表面上。

在这两个轴向隔开的压力密封件之间,下部段的外表面具有一凹口,其与中间元件的内表面共同限定一环形腔30,该环形腔部分地与燃料输送口22相连,部分地与排出通道31相连,该排出通道31从环形腔连接到未示出的一循环管,以预热燃料。一节流装置32位于循环管的连接处并且设有限制燃料循环量的一限流装置。

在分配器块的顶面17的安装部位设置燃料泵,从而致动器缸绕通道16的排出口设置,并且泵缸通过盖螺栓33固定到分配器块上,其中盖螺栓33插入缸的上部段的突出部分的通孔34内。

致动器缸24是一环形单元,其带有轴向贯通的缸孔35,该缸孔内容纳有一压力密封和纵向可移动的致动器活塞36。致动器活塞36的下边缘被加工成具有一稍微较小的直径,从而其具有一环形凹槽37,一螺钉的端部形式的一止挡件38突伸到该凹槽37内,其中该止挡件38插入经缸壁斜向地延伸的一孔内。螺钉的前段以一压力密封方式装入相配的孔内,此外一压力密封垫圈设置在螺钉头下。当移开螺钉时,致动器活塞可向下移出缸。致动器活塞的下表面59与缸孔及顶面17一起限定一压力腔60,该压力腔在所示的起点位置几乎是空的,因为下表面抵靠在顶面17上。

一纵向可移动的泵活塞39插入泵缸内,该泵缸在其下部段40以一压力密封的方式绕泵活塞安装。该下部段经一锥形部段连续过渡到具有比下部段40更大的内径的一上面的腔段41,并且缸孔在腔段的顶部连续过渡到上面的一阻尼腔42。

致动器活塞具有垂直于致动器纵轴线的一平面形的上端面43,并且泵活塞具有抵靠在所示活塞起点位置处的端面43上的一下端面44。两个端面可以在泵活塞39与缸部段40之间以及在致动器活塞36与缸孔35之间的导向力的影响下沿径向彼此独立地运动。应当理解所指的向上、向下方向是为清楚起见而使用的,并且是用于所示燃料泵的安装,其它的安装方法、例如侧向安装在一垂直面上也是可以的。方向指示器也可以是向前和向后或者前和后,向前和前表示泵活塞在所开动的输送冲程中的运动方向。

在由中间元件26产生的腔45内、在致动器缸24的顶部,安装有一直立的环形壁46,该环形壁具有比缸孔35大的内径。在泵活塞的下端,安装一向上闭合的杯形护罩47,其侧壁48向下延伸并且绕壁46的外表面向下伸出。该护罩和壁防止诸如泄漏的燃料和尘土颗粒之类的杂质进入致动器活塞的顶面内。代替图中所示的护罩47的安装(方式),其中该图中的护罩是由拧旋到泵活塞端部上的一螺母来压紧到一锥形导面上的,也可将该护罩47紧缩(过盈)配合到泵活塞的一圆柱形导面上。靠近于致动器缸顶面的未示出的一排泄开口将腔45与排泄装置23相连。

护罩侧壁48的厚度向下减小。在中间元件26内,在侧壁48的径向相对侧安装有两个传感器49,这两个传感器49将信号经电线50传送给控制单元9。这些信号可以是例如一电压,其大小取决于传感器与侧壁48外表面之间的距离。由于该壁是倾斜的,因此当泵活塞向上运动时距离就增大,并且传感器因而给控制单元提供有关活塞即时位置的反馈信号。

一燃料输入通道51经排出通道31将泵腔52与环形腔30相连。在排出通道31与泵腔之间的流道中,设置一单向(止回)阀53,其仅允许燃料流入泵腔内。当泵腔内的压力超过环形腔30内的初级泵压力时,单向阀就关闭,而一旦当泵活塞的输送冲程结束从而泵腔内的压力又下降时,该单向阀再次打开并允许初级泵压力下的燃料流入。该单向阀被拧旋到上部段29的一侧向孔54内,带来该单向阀不会占据泵缸顶面上空间的优点。

三个燃料输出通道55从腔段41引出并且在用于喷射器6的压力管连接处终止于向上的排出口56。每一通道55包括一径向孔和一轴向孔,其中径向孔的外端由拧入其内的一元件57封堵。如图3所示,这三个径向孔和孔51、54可以均匀地分布在缸的圆周方向。在与压力管相连的连接处,如果需要的话可以在压力管内设置一单向阀,从而防止在输送冲程结束后燃料流回到泵腔内。此外,可以设有一轴向中央孔58,其从阻尼腔42的顶部引出。该孔58由一元件57封堵,但如果需要的话,该孔可以用于插入一举升工具,该举升工具可被拧旋到泵活塞的顶部上,从而该活塞可以随泵缸一起被提举出来。

泵活塞具有一台阶形的前端面,该前端面具有一环形的径向最外的部段61和一中央的径向最内的部段62,其中径向最内的部段62设置于部段61之上。由此所述泵活塞在这两个部段之间具有一最上的部段63,其高度相应于阻尼腔42的高度,而其外径则略小于阻尼腔的内径。

燃料泵如下操作:当控制阀11使致动器内的压力腔60保持与排泄装置、即阀的油箱口相连时,压力腔内的流体压力降低到例如0.5巴的剩余压力。在本文中,排泄装置是指排泄所使用的液压流体的一种一般的可能性。因此,该排泄装置不需具有大气压力。连接到阀的油箱口的排泄装置可以被加压到一小的剩余压力,例如前述的0.5巴。当腔被连接到排泄装置时,单向阀打开并且允许初级泵压力下的燃料流入泵腔52内,从而所述腔内的压力为例如8巴的剩余压力。当排泄压力被设置在大气压以上时,致动器活塞与泵活塞面积之比必须小于泵腔内的初级泵压力与致动器的压力腔内的排泄压力之比,以使作用于泵活塞上的向下的力超过作用于致动器活塞上的向上的力。在所示的实施例中,活塞面积之比是4∶1,而压力绝对值之比是大约6∶1。

只要控制阀处于所述的位置,泵活塞与致动器活塞就会由泵腔内的压力向下推,并因此而移回到所示的起始位置,活塞彼此抵靠并且致动器活塞的下表面59抵靠分配器块的顶面17。

当控制阀被致动而使其高压口连接到通道16时,压力腔60内的压力就会突然增大到高压管内的压力,例如增大到250巴。致动器活塞被该压力向前推并将泵活塞驱动到泵腔52内,其中压力的增大会导致单向阀53关闭并且压力管5内的压力增大。在活塞的一较短的运动后,管5内的燃料压力达到喷射器的开启压力,其可以是例如400巴,并且开始燃料喷射。

当控制单元9使得喷射中断并且发送一致动信号来转换控制阀11时,通道16就重新连接到油箱口上,并且压力腔内的压力快速降低到排泄压力,同时泵腔内的压力也降低到初始泵压力,并且泵活塞停止。接着,单向阀53打开,并且燃料又开始流入压力腔内,从而将泵活塞和致动器活塞推回到它们的起始位置,随后可以重复该过程来进行下一次喷射序列。

值得注意的是,在返回运动过程中,泵腔仅需供给对应于在前次序列中的喷射量的一燃料量,并且在一两冲程发动机中通常是在发动机的1/15转的过程中发生喷射,随后保留发动机的14/15转来返回活塞,或者影响由同一泵对其它汽缸内的喷射。即使在活塞上具有相对较小的总的向下作用力,活塞也具有充足的时间来返回到其固定的起始位置。

当然,对上述实施例可以作多种变型。例如,通过给致动器缸设置通向压力腔的一输送通道,可以给致动器缸设计一封闭的底部。还可以不用进一步的措施来给致动器活塞的顶面提供不同的设计结构,例如台阶形的,并且致动器活塞上的一直立螺栓可以支承杯形护罩47,以获得泵活塞的下表面松弛地抵靠在护罩顶面上的效果。当无需有关位置的信号时,泵活塞可以被设计成没有护罩。可以、但不希望给燃料泵设计能以传统的方式吸收张力的一壳体。此外,两个泵缸可以成整体而没有一实际的腔穴,致动器的缸孔可以例如阶梯式地或者呈锥形地过渡到泵的缸孔,以获得一较短的燃料泵,该燃料泵既没有直立的内壁,也没有一内护罩。如果泵要向4个喷射器输送燃料,则限流装置可以类似于单向阀那样设置在一侧向孔内。此外,排出口56可以是侧向的,从而压力管5被安装到泵的侧壁上。而且,燃料泵可以安装成使致动器缸位于泵缸之上,并且同时可以省略环形壁46与杯形护罩47,因为没有任何泄漏的燃油会向下流并与泄漏的液压流体混合的可能性,其中泄漏的燃油通常排泄到柴油机的油底壳内。燃料泵也可设置在分配器下或旁或者其它地方,例如设置在缸盖19上。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号