用于擋板本體的耐磨插入元件以及用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種配置為插入柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體的軸的耐磨插入元件以及相應(yīng)的擋板本體。柱塞驅(qū)動燃料泵內(nèi)的擋板本體用于吸收燃料泵泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。然而，傳統(tǒng)鋼制擋板本體可能易受磨損，尤其是當(dāng)它們用于使用具有低沸點(diǎn)和/或高含水量的替代燃料或低硫燃料驅(qū)動的燃料泵中時(shí)。本公開提出一種可能由陶瓷制成且插入擋板本體的耐磨插入元件，使得擋板本體的端面被配置為吸收燃料壓力波的能量，從而抵抗磨損。
【專利說明】用于擋板本體的耐磨插入元件以及用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及燃料泵，并且更具體地涉及配置為用于柱塞驅(qū)動燃料泵中的擋板本體。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)排量原理通過使用柱塞工作的燃料泵在本領(lǐng)域中是已知的。例如，使用柱塞的燃料泵可以是排量壓力泵，該排量壓力泵可以與船用發(fā)動機(jī)、建筑機(jī)械發(fā)動機(jī)或其它大型發(fā)動機(jī)結(jié)合使用。在下文中，使用柱塞的燃料泵被稱為“柱塞驅(qū)動燃料泵”。
[0003]柱塞驅(qū)動燃料泵可以通過任何種類的燃料驅(qū)動，包括用作柴油(DFO)、輕燃料油(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，棕櫚油、芥花油、基于動物脂肪的油類)和第二代生物燃料(例如，非糧食作物，即廢棄生物質(zhì)，制成的油類)。第二代生物燃料的實(shí)例包括通過以下材料熱解獲得的“熱解油類”，例如，木材或農(nóng)業(yè)廢棄物，如小麥或玉米莖桿、青草、木頭、木刨花、葡萄和甘蔗。
[0005]替代燃料如熱解油類和低硫燃料的化學(xué)組成和物理性質(zhì)可以顯著不同于DF0、LF0以及HFO的化學(xué)組成和物理性質(zhì)，特別是在水和氧氣的高含量、例如范圍約為2至3.5之間的酸性PH值以及相當(dāng)?shù)偷臒嶂捣矫?。此外，替代燃料和低硫燃料可具有較差的潤滑特性或沒有潤滑特性，并且通常包括小尺寸顆粒，例如，尺寸范圍為0.01-5 μ m。另外，替代燃料和低硫燃料的使用溫度通常低于例如HFO的使用溫度。熱解油的使用溫度通常為60°C以提供適合將燃料注入發(fā)動機(jī)的燃燒室的粘度。
[0006]柱塞(排量)驅(qū)動燃料泵通常具有泵殼體，該泵殼體包含泵筒體和設(shè)置在泵筒體內(nèi)并限定泵送室的柱塞。此外，柱塞驅(qū)動燃料泵具有控制，該控制用于根據(jù)當(dāng)前負(fù)載狀況調(diào)節(jié)從燃料泵供應(yīng)到發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)量，例如機(jī)械或電氣控制。
[0007]對于機(jī)械控制，可以使用具有控制邊緣的柱塞。在這種情況下，在每個(gè)泵送周期內(nèi)，即，每次控制邊緣通過用于將燃料供給到泵送室的燃料口時(shí)，泵送室中的高壓被傳送到?jīng)]有被供應(yīng)到發(fā)動機(jī)的相應(yīng)噴射器的剩余燃料。泵送室中的壓力被傳送到剩余燃料的過程中可以產(chǎn)生壓力波。這種壓力波通過燃料泵在剩余燃料中攜帶高能傳播，并且可以在燃料泵內(nèi)部沿其傳播路徑導(dǎo)致磨損，尤其是撞擊在泵殼體上時(shí)。
[0008]US 4，640，255公開了一種柱塞驅(qū)動燃料泵，其使用沖擊環(huán)作為擋板部件。
[0009]此外，GB 2 136 061 A公開了一種柱塞驅(qū)動燃料泵。由耐磨材料如硬化鋼制成的擋板套筒內(nèi)形成燃料泵中溢流通道的主要部分。
[0010]本公開旨在至少部分地改進(jìn)或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]根據(jù)本公開的第一方面，耐磨插入元件被配置為插入用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體的孔中。該耐磨插入元件包括具有沖擊吸收表面的沖擊吸收部分。沖擊吸收表面被配置為至少部分地吸收燃料泵泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
[0012]根據(jù)本公開的第二方面，用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體包括:擋板本體軸，其具有帶軸孔的燃料暴露軸端；以及插入軸孔的上述耐磨插入元件。
[0013]根據(jù)本公開的第三方面，用于內(nèi)燃機(jī)的燃料泵包括泵殼體、殼體內(nèi)的筒體、限定在殼體與筒體之間的燃料供給通道、限定在筒體內(nèi)的泵送室、至少一個(gè)將泵送室與燃料供給通道連通的燃料口以及被配置為在筒體內(nèi)移動的柱塞。上述至少一個(gè)擋板本體位于泵殼體中，使得其伸入燃料供給通道中處于一位置，在燃料泵泵送操作期間，壓力波在該位置朝向泵殼體傳播，其中優(yōu)選地?fù)醢灞倔w的沖擊吸收表面與燃料口相對地定位。
[0014]根據(jù)本公開的第四方面，一種增強(qiáng)柱塞驅(qū)動燃料泵的耐磨性的方法，在泵送操作期間柱塞驅(qū)動燃料泵中產(chǎn)生燃料壓力波，所述方法包括以下步驟:將上述擋板本體設(shè)置在燃料泵的泵殼體中，使得擋板本體伸入燃料泵中處于一位置，在燃料泵泵送操作期間，壓力波在該位置朝向泵殼體傳播。
[0015]根據(jù)本公開的另一方面，用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體可以包括:擋板本體軸，其具有帶軸孔的燃料暴露軸端；以及耐磨插入元件，其相對于擋板本體軸處于軸向固定位置，至少部分地伸入軸孔，并且包括具有沖擊吸收表面的沖擊吸收部分，沖擊吸收表面被配置為至少部分地吸收燃料泵泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
[0016]根據(jù)本公開的又一方面，用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體可以包括:擋板本體軸，其具有帶軸孔的燃料暴露軸端；以及插入軸孔的耐磨插入元件。耐磨插入元件可以包括:錐形端部，其鄰接軸孔的后壁；以及具有沖擊吸收表面的沖擊吸收部分，沖擊吸收表面被配置為至少部分地吸收燃料泵泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
[0017]根據(jù)本公開的再一方面，配置為插入用于柱塞驅(qū)動燃料泵的擋板本體的孔內(nèi)的耐磨插入元件可以包括具有沖擊吸收表面的沖擊吸收部分，沖擊吸收表面被配置為至少部分地吸收燃料泵泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量，并且如果壓力波撞擊在沖擊吸收表面上，沖擊吸收表面和沖擊吸收部分被配置為通過磨損逐漸去除。
[0018]從以下說明書和附圖中將了解本公開的其它特征和方面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是柱塞驅(qū)動燃料泵的局部剖面?zhèn)纫晥D；
[0020]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的包括擋板本體軸和耐磨插入元件的擋板本體的局部剖面?zhèn)纫晥D；
[0021]圖3A和圖3B是根據(jù)第二實(shí)施例的耐磨插入元件的示意性側(cè)視圖；
[0022]圖4A和圖4B是根據(jù)第三實(shí)施例的耐磨插入元件的示意性側(cè)視圖；
[0023]圖5A和圖5B是根據(jù)第四實(shí)施例的耐磨插入元件的示意性側(cè)視圖；以及
[0024]圖6A和圖6B是根據(jù)第五實(shí)施例的耐磨插入元件的示意性側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下是本公開的示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明。其中所描述的以及附圖中所示的示例性實(shí)施例用于講解本公開的原理，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠在許多不同的環(huán)境和許多不同的應(yīng)用中實(shí)施和使用本公開。因此，示例性實(shí)施例并不是用于，也不應(yīng)被認(rèn)為是，限制專利保護(hù)范圍的說明。相反，本專利保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求定義。
[0026]本公開涉及一種耐磨插入元件，其可以被插入擋板本體的擋板本體軸，擋板本體可以用在燃料泵內(nèi)以吸收每個(gè)泵送周期內(nèi)燃料泵中產(chǎn)生的壓力波的能量。具體地講，本公開涉及一種具有柱塞的燃料泵，由于柱塞可在燃料泵的泵筒體內(nèi)軸向移動，例如，通過發(fā)動機(jī)的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所以柱塞可將泵送室內(nèi)的燃料供應(yīng)給燃料噴射器。
[0027]本公開基于以下認(rèn)識:在通過使用具有控制邊緣(螺旋形式)的柱塞被機(jī)械控制的柱塞驅(qū)動燃料泵中，每次控制邊緣通過用于將燃料供給到燃料泵的泵送室中的燃料口時(shí)，可以產(chǎn)生壓力波。由于柱塞的控制邊緣在泵送室和燃料口之間建立連接使得泵送室內(nèi)的燃料中的高壓被傳送到?jīng)]有被供應(yīng)到發(fā)動機(jī)的燃料口中的剩余燃料，因而產(chǎn)生這種壓力波。壓力波可以通過燃料泵在通過燃料口的燃料中朝向燃料泵外部傳播，并且可以撞擊，尤其是撞擊在燃料泵殼體上。由于壓力波的高能量，被燃料壓力波撞擊的殼體的部分，可能易受磨損。為了吸收壓力波的能量，并且因此降低泵殼體的磨損，被壓力波撞擊的殼體的部分可設(shè)置擋板本體，例如，擋板螺釘，其從殼體突出到燃料泵內(nèi)部，尤其是泵送室內(nèi)部。擋板本體可用作沖擊吸收元件，并且可以由鋼制成。然而，在發(fā)動機(jī)以替代燃料或低硫燃料甚至無硫燃料運(yùn)行的情況下，可能需要擋板本體，其抵抗這類燃料的侵蝕特性，例如，酸性PH值和水和氧氣的高含量，從而減少磨損，并且因此延長擋板本體的使用壽命。
[0028]在下文中，具有柱塞的燃料泵的示例性實(shí)施例是結(jié)合圖1總體描述的。結(jié)合圖2，描述了根據(jù)本公開的擋板本體的示例性實(shí)施例。此外,結(jié)合圖3A、圖3B、圖4A、圖4B、圖5A、圖5B、圖6A和圖6B，描述了被插入擋板本體的軸內(nèi)的耐磨插入元件的示例性實(shí)施例。
[0029]在下文中，“上”和“下”將分別根據(jù)圖1的向上方向和向下方向使用。類似地，“右”和“左”將分別根據(jù)圖1的右方向和左方向使用。并且“前”和“后”將根據(jù)延伸出圖1的平面的向前方向和延伸入圖1的平面的向后方向使用。此外，“縱向”將根據(jù)燃料泵在圖1的上下方向上的延伸使用，并且“橫向”將根據(jù)圖1的前后方向使用。
[0030]圖1示出了燃料泵I。燃料泵I可以具有布置在圖1的上部中的泵頭10。泵頭10可以具有閥座11。此外，燃料泵I可以具有布置在泵頭10下方的泵體20。泵體20可以具有布置在其下部，即，圖1的下部中的挺桿本體支座21。此外，泵體20可具有在其上部中的泵殼體31。泵頭10可適于連接到燃料噴射器(未示出)。泵體20，尤其是挺桿本體支座21，可適于連接到燃料泵I向其供給燃料的發(fā)動機(jī)的曲軸(未示出)。
[0031]燃料泵I可以以下述燃料運(yùn)行:不同種類的燃料，如汽油、柴油、低硫燃料或無硫燃料，和任何其它化石燃料，但也可以替代燃料運(yùn)行，例如棕櫚油、芥花油、基于動物脂肪的油類，或生物燃料，例如由非糧食作物，即廢棄生物質(zhì)，制成的油類，如通過以下材料熱解獲得的“熱解油類”，例如，木材或農(nóng)業(yè)廢棄物，如小麥或玉米莖桿、青草、木頭、木刨花、葡萄和甘蔗。
[0032]泵殼體31可以基本上是圓柱形的，而閥座11和挺桿本體支座21可以是帽狀的。閥座11可以通過螺釘(未示出)連接到泵殼體31。類似地，挺桿本體支座21可以通過螺釘(未示出)連接到泵殼體31。附加或替代緊固元件可以用于將閥座11和挺桿本體支座21連接到泵殼體31。
[0033]泵殼體31可以是空心圓柱體，例如，泵殼體31可以具有在縱向上延伸的通孔32。在泵殼體31的通孔32中，泵筒體71和柱塞50可以設(shè)置在從燃料泵I的外部到內(nèi)部的方向上。
[0034]泵筒體71可圍繞柱塞50同心設(shè)置。泵筒體71可具有兩個(gè)在左右方向上貫穿泵筒體71的上部形成的燃料口 72(—個(gè)位于圖1中的泵筒體71的右側(cè)，另一個(gè)位于圖1中的泵筒體71的左側(cè))，以使泵筒體71的內(nèi)部可與泵筒體71的外部連通?？蛇x地，泵筒體71可只設(shè)置一個(gè)燃料口 72或多個(gè)燃料口 72。
[0035]柱塞50可以在縱向上在泵殼體31內(nèi)延伸。柱塞50可由硬化鋼、具有至少一個(gè)保護(hù)層——所述保護(hù)層由DLC(類金剛石)或WCC(鎢鉻碳化物)制成用于保護(hù)柱塞50并且提高該柱塞的潤滑性——的硬化鋼、和/或陶瓷或類陶瓷材料制成。
[0036]此外，柱塞50可以具有柱塞軸51、位于柱塞軸51上部的控制邊緣52 (螺旋形式)以及至少一個(gè)位于柱塞軸51下部的控制元件(未示出)?？刂七吘?2可以是柱塞50的上圓周表面上形成的凹槽?？刂七吘?2可以是彎曲的?？蛇x地，控制邊緣52也可具有適合用于控制從燃料泵I到發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)量的任何其它結(jié)構(gòu)。控制元件可以被形成為垂直于柱塞軸51的縱向設(shè)置在該柱塞軸下部的延長部分(未示出)?？刂圃梢愿浇拥街S51,使得其可以從柱塞軸51垂直于柱塞軸51的縱向突出。
[0037]此外，燃料泵I可具有控制機(jī)構(gòu)60?？刂茩C(jī)構(gòu)60可設(shè)置在泵殼體31中，并且可具有控制套筒61和控制桿62?？刂铺淄?1可圍繞具有大致呈環(huán)形的橫截面的泵筒體71同心設(shè)置。泵筒體71同樣可以圍繞具有大致呈圓形的橫截面的柱塞軸51同心設(shè)置。泵筒體71與柱塞軸51之間可存在很小的間隙，例如，空隙?？刂铺淄?1、泵筒體71和柱塞軸51可以在圖1中的上下方向上延伸?？刂铺淄?1可以具有至少部分地圍繞其外圓周表面的齒(未示出)?？刂茥U62可在圖1中的前后方向上被設(shè)置在泵殼體31的一部分中，并且因此垂直于控制套筒61、泵筒體71和柱塞軸51設(shè)置。控制桿62也可以具有齒(未示出)，用于與控制套筒61的齒相互作用。
[0038]泵送室42可以設(shè)置在泵筒體71的上部內(nèi)。泵送室42可以經(jīng)由燃料口 72連接到燃料供給通道41。燃料供給通道41可以是圍繞泵筒體71的上部同心設(shè)置在泵殼體31內(nèi)的環(huán)形空間。燃料供給通道41同樣可以連接到燃料入口和燃料出口(未示出)，燃料可以通過所述燃料入口或燃料出口進(jìn)入或排出燃料供給通道41。
[0039]在燃料供給通道41位于燃料泵I中的位置的高度處，泵殼體31可設(shè)有兩個(gè)擋板本體孔33 ( —個(gè)位于圖1中的泵殼體31的右側(cè)，另一個(gè)位于圖1中的泵殼體31的左側(cè))。擋板本體孔33可在左右方向上貫穿泵殼體31的上部，可能與燃料口 72對向?？蛇x地，燃料泵I也可根據(jù)燃料口 72的數(shù)量設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)以上擋板本體孔33。
[0040]擋板本體80，例如擋板螺釘，可被定位在每個(gè)擋板本體孔33中。擋板本體80可以從泵殼體31的外部延伸到泵殼體的內(nèi)部，使其伸入燃料供給通道41。特別地，每個(gè)擋板本體80可定位在燃料口 72中的一者的正對面，使得燃料口 72的位于泵筒體71外側(cè)的每端與擋板本體80的伸入燃料供給通道41的端面之間存在小間隙。
[0041]圖2更詳細(xì)地示出了擋板本體80。擋板本體80可以具有擋板本體軸90、設(shè)置在擋板本體軸90 —端的擋板本體頭95以及插入元件100。在圖2中，分別描繪了擋板本體軸90和插入元件100。擋板本體軸90和/或擋板本體頭可由鋼或任何其它硬金屬制成。
[0042]擋板本體軸90可具有第一端，其在組裝狀態(tài)下，暴露于泵殼體31的內(nèi)部，并因此暴露于燃料供給通道41內(nèi)的燃料。在下文中，第一端將被稱為燃料暴露軸端91。此外，擋板本體軸90可具有第二端，其與燃料暴露軸端91相對設(shè)置，并因此朝向擋板本體80的擋板本體頭95。在下文中，第二端將被稱為頭朝向軸端92。此外，擋板本體軸90可沿其全長設(shè)置有外螺紋94?？蛇x地，擋板本體軸90可以部分地設(shè)置外螺紋。而且，擋板本體軸90可設(shè)置位于燃料暴露軸端91的軸孔93。軸孔93可大致沿著擋板本體軸90的全長延伸?？蛇x地，軸孔93還可以部分地沿著擋板本體軸90的長度延伸。軸孔93可以具有圓形、矩形或任何其它形狀的橫截面。
[0043]擋板本體頭95可以形成為螺釘頭?？蛇x地，擋板本體頭95可以具有任何其它合適的形狀。通孔96可以穿過擋板本體頭95形成，使其從擋板本體頭95的外部延伸到軸孔93。通孔96可以是直孔，但也可以是彎曲孔等。通孔96可設(shè)有無頭螺釘(未示出)或可用任何其它合適的元件(例如，金屬插塞)封閉。此外，通孔96可設(shè)有傳感器(未示出)，例如，流量傳感器，其用于當(dāng)插入元件100處于裝配狀態(tài)時(shí)檢測通過軸孔93的燃料泄漏?？蛇x地，也可將該傳感器連接到通孔96。
[0044]插入元件100可由耐磨材料制成，例如陶瓷或陶瓷和HIP (熱等靜壓)處理陶瓷。陶瓷具有優(yōu)異的耐磨性能、封閉的表面結(jié)構(gòu)，以及由于范德華力減小而減小的粘附力，例如，約20mN/m，從而防止燃料堆積在其外表面?？蛇x地，插入元件100也可以由任何其它材料制成，例如，類陶瓷材料，其具有優(yōu)異的耐磨性能、封閉的表面結(jié)構(gòu)以及減小的范德華力。插入元件100可具有帶沖擊吸收表面105的沖擊吸收部分104。在圖2所示的實(shí)施例中，沖擊吸收表面105是平面、平整表面。此外,插入元件100可以具有插入元件軸103。插入元件軸103可以配置為插入擋板本體80的孔93，例如，插入元件軸103可具有位于其一端的錐形端部101。此外，插入元件軸103可具有位于其另一端的頭朝向端部102。頭朝向端部102可相對于沖擊吸收表面105設(shè)置在沖擊吸收部分104表面。沖擊吸收部分104的橫截面可大于插入元件軸103的橫截面。可選地，沖擊吸收部分104可以與插入元件軸103具有相同的橫截面。
[0045]耐磨插入元件100可相對于擋板本體軸90處于固定位置，并且可至少部分地伸入軸孔93。在裝配狀態(tài)下，耐磨插入元件100可在插入方向上不能移動。例如，耐磨插入元件100在軸孔93中的所述固定位置可以通過以下部件實(shí)現(xiàn):配置為鄰接軸孔93的后壁的端部104 ;配置為鄰接軸孔93的內(nèi)壁的側(cè)壁(圓周壁)；和/或配置為鄰接在擋板本體軸90的燃料暴露軸端92圍繞軸孔93的環(huán)形壁的肩部。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以存在各種用于將耐磨插入元件100軸向固定在軸孔93中的其它技術(shù)，其可以用來代替或者附加于以上所述技術(shù)。為了拆卸擋板本體80，可在與插入方向相反的方向上拉動耐磨插入元件100。
[0046]當(dāng)組裝擋板本體80時(shí)，如圖2中從右向左的箭頭所指示，插入元件軸103可以設(shè)置在軸孔93內(nèi)，使得插入元件軸103的錐形端部101被引入軸孔93。換言之，在組裝狀態(tài)下，錐形端部101鄰接軸孔93的后壁，即，軸孔93的在頭朝向軸端92垂直于軸孔93的縱向(圖2中的左右方向)上延伸的壁。如果沖擊吸收部分104的橫截面大于插入元件軸103的橫截面，在組裝狀態(tài)下，沖擊吸收部分可以覆蓋擋板本體軸90的燃料暴露軸端91。相反，如果沖擊吸收部分104與插入兀件軸103具有相同的橫截面,沖擊吸收部分104可以覆蓋燃料暴露軸端91的一部分，使得例如燃料暴露軸端91的環(huán)形部分保持未被覆蓋。在將擋板本體軸90和插入元件100組裝到一起前，擋板本體軸90可以被加熱，使得孔93的橫截面被加寬，并且插入元件100可以被冷卻，從而減小插入元件軸103的橫截面。在組裝之后，擋板本體軸90和插入元件100可以恢復(fù)到環(huán)境溫度，從而減小孔93的橫截面，并且加寬插入元件軸103的橫截面。通過這種方式,不僅擋板本體軸90和插入元件100可以方便組裝，而且可以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)部件之間的可靠配合(壓配合)?？蛇x地，孔93可設(shè)置有內(nèi)螺紋，并且插入元件軸103可設(shè)置有外螺紋，使得這兩個(gè)部件可彼此螺接，從而使得頭朝向端部102鄰接燃料暴露軸端91。在這種情況下，插入元件100可以通過例如通過使用扳手或扳鉗對例如沖擊吸收部分104施加緊固扭矩而固定(參見圖2至圖6B中用交叉線表示的插入元件100的一部分)。
[0047]圖3A和圖3B示出了插入元件100的第二實(shí)施例。根據(jù)插入元件100的第二實(shí)施例，沖擊吸收表面105可設(shè)置圓錐形部分106、106’。圓錐形部分106可以基本在整個(gè)沖擊吸收表面105上延伸并包含鈍角，如圖3A所示。可選地，圓錐形部分106’也可以僅在沖擊吸收表面105的一部分上延伸并包含銳角，如圖3B所示。此外，圓錐形部分106、106’也可以具有截頂端而不是尖端，使得其形成截錐。
[0048]圖4A和圖4B示出了插入元件100的第三實(shí)施例。根據(jù)插入元件100的第三實(shí)施例，沖擊吸收表面105可設(shè)置有局部穹頂狀部分，例如局部球形部分107、107’。局部球形部分107可以在沖擊吸收表面105的一部分上延伸，并且可以具有小半徑，如圖4A所示?？蛇x地，局部球形部分107’也可以在沖擊吸收表面105的很寬的范圍內(nèi)延伸或基本在整個(gè)沖擊吸收表面105上延伸，并且可以具有大半徑，如圖4B所示?？蛇x地，局部穹頂狀部分可以不是精確的球形，而也可以是橢圓形或卵形，使得其為局部橢圓形或局部卵形的形式。
[0049]圖5A和圖5B示出了插入元件100的第四實(shí)施例。根據(jù)插入元件100的第四實(shí)施例，沖擊吸收表面105可設(shè)置有局部穹頂狀部分，例如具有局部球形空腔的部分108、108’。部分108可以在沖擊吸收表面105的一部分上延伸，并且局部球形空腔可具有小半徑，如圖5A所示?？蛇x地，部分108’可以基本在整個(gè)沖擊吸收表面105上延伸，并且局部球形空腔可具有大半徑，如圖5B所示?？蛇x地，局部穹頂狀空腔還可以形成為局部橢圓形或局部卵形空腔。此外，局部穹頂狀，即，局部球形、局部橢圓形或局部卵形空腔也可以從沖擊吸收表面105被直接形成在沖擊吸收部分104內(nèi)，使得其朝向插入元件軸103形成。
[0050]圖6A和圖6B示出了插入元件100的第五實(shí)施例。根據(jù)插入元件100的第五實(shí)施例，沖擊吸收表面105可設(shè)置有局部球形部分107，如圖6A所示，或圓錐形部分，如圖6B所示，并且還設(shè)置有蓋109、109’。蓋109、109’可分別與球形部分107和圓錐形部分106隔開，使得在球形部分107和圓錐形部分106之間分別形成燃料流動通道111、111’。此外，蓋109可設(shè)有蓋孔110，并且蓋109’可設(shè)有蓋孔110’。蓋孔110、110’可在垂直于插入元件100的縱向的方向上定位在蓋109、109’的中部，但也可以設(shè)置在蓋109、109’上的任何其它位置?？蛇x地，沖擊吸收表面105可以設(shè)置有截錐、局部橢圓形或局部卵形部分和分別如參照圖5A和圖5B所述的空腔，以及上述蓋。
[0051]圓錐形部分106、106’、局部球形部分107、107’、具有局部球形空腔的部分108、108’和蓋109、109’可以由陶瓷或類陶瓷材料制成插入元件100，并且可以形成沖擊吸收表面105的一部分。此外，沖擊吸收表面105還可以設(shè)有圓錐形部分106、106’、局部球形部分107、107’、具有局部球形空腔的部分108、108，和/或蓋109、109’的組合。
[0052]工業(yè)適用性
[0053]在燃料泵I運(yùn)行過程中，燃料儲存器例如箱(未示出)內(nèi)儲存的燃料，可以經(jīng)由燃料入口(未示出)進(jìn)入燃料泵I，尤其是，燃料供給通道41。
[0054]根據(jù)負(fù)載條件(加速、恒速驅(qū)動、減速)，發(fā)動機(jī)可能需要不同的燃料供應(yīng)量。因此，一旦負(fù)載條件改變，并且繼而發(fā)動機(jī)負(fù)載改變，供應(yīng)到燃料噴射器的燃料量必須調(diào)節(jié)。為了調(diào)節(jié)燃料供應(yīng)量，柱塞50可以設(shè)置有控制邊緣52，其可被成形為凹槽，該凹槽沿柱塞軸51上端的圓周傾斜設(shè)置且可與泵送室42和至少其中一個(gè)口 72連通，用于排出剩余的燃料。通過圍繞柱塞的縱軸旋轉(zhuǎn)柱塞50，柱塞50的沖程可被改變，直到控制邊緣52可在泵送室42與至少其中一個(gè)口 72之間建立連通，用于排出剩余的燃料。為了旋轉(zhuǎn)柱塞50，柱塞50可具有至少一個(gè)連接到控制套筒61的控制元件(未示出)，控制套筒61被配置為可通過與控制套筒61經(jīng)由齒接合的控制桿62旋轉(zhuǎn)。
[0055]燃料可以從燃料入口流入燃料供給通道41，并從燃料供給通道41通過口 72流入泵送室42。
[0056]在泵送室42中，通過在泵送室42內(nèi)往復(fù)運(yùn)動的柱塞50，燃料可以被加壓并向上供給到發(fā)動機(jī)的燃燒室(未示出)。柱塞50的往復(fù)運(yùn)動可以是由發(fā)動機(jī)的凸輪軸(未示出)引起的。一旦凸輪軸轉(zhuǎn)動，凸輪軸每旋轉(zhuǎn)一圈，柱塞50和挺桿本體支座21中的挺桿本體可通過滾子的向上運(yùn)動在泵送室42的方向上被提升一次，并且借助泵彈簧(未示出)的偏置力沿燃料泵I的縱向被降低到其初始位置，泵彈簧圍繞控制套筒61同心設(shè)置并在泵殼體31的下部中。
[0057]根據(jù)當(dāng)前的負(fù)載條件，發(fā)動機(jī)可能需要更多或更少的燃料來響應(yīng)于運(yùn)行負(fù)載變化。例如，當(dāng)操作人員增加發(fā)動機(jī)的負(fù)載并且例如需要加速時(shí)，發(fā)動機(jī)可能需要比操作人員選擇使用恒定的速度和負(fù)載驅(qū)動發(fā)動機(jī)(穩(wěn)定運(yùn)行)時(shí)所需的燃料更多的燃料。相反，當(dāng)操作人員降低負(fù)載或驅(qū)動速度時(shí)，發(fā)動機(jī)可能需要比操作人員保持發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)所需的燃料更少的燃料。
[0058]從燃料泵I供給到發(fā)動機(jī)的燃燒室的燃料量由控制機(jī)構(gòu)60控制。例如，控制桿62可連接到調(diào)節(jié)器(未示出)，并且如果操作人員改變發(fā)動機(jī)的速度/負(fù)載，該控制桿可被線性操作。調(diào)節(jié)器可以是發(fā)動機(jī)速度控制器，其可通過比較當(dāng)前發(fā)動機(jī)速度與目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度來操作控制桿62。由于控制桿62可以經(jīng)由齒與控制套筒61接合，如果控制桿62線性移動，控制套筒61旋轉(zhuǎn)。此外，由于柱塞50經(jīng)由控制元件與控制套筒61連接，柱塞50也可以旋轉(zhuǎn)。
[0059]由于柱塞50的旋轉(zhuǎn)，控制邊緣52可朝向或遠(yuǎn)離口 72中的一者移位。剩余的燃料(其未供應(yīng)給發(fā)動機(jī))可以通過控制邊緣52經(jīng)由口 72中的至少一者、燃料供給通道41和燃料出口排放到箱中。由于控制邊緣52可以形成為彎曲凹槽，柱塞50的使得燃料可通過控制邊緣52從泵送室42流出(剩余的燃料)所需的沖程可以隨著柱塞50的旋轉(zhuǎn)改變。例如，柱塞50順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從頂部看)時(shí)，與柱塞50逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)相比，更多的燃料可從燃料泵I供給到發(fā)動機(jī)的燃燒室中。換言之，控制邊緣52越早與口 72重疊，被供應(yīng)到發(fā)動機(jī)的燃料越少，反之亦然。
[0060]當(dāng)控制邊緣52通過燃料口 72中的一者時(shí)，泵送室42中的壓力被釋放，這是因?yàn)?，一方面，泵送?2中的燃料停止供應(yīng)到發(fā)動機(jī)，另一方面，控制邊緣52在泵送室41和燃料口 72之間建立連通，使得泵送室42中的高壓燃料經(jīng)由燃料口 72被作為壓力波傳送到燃料供給通道41。壓力波高速移動，從而導(dǎo)致燃料的蒸發(fā)和燃料中氣穴的形成。因此，壓力波還可以被稱為壓力/氣穴波。
[0061]為了吸收壓力/氣穴波的能量或至少將壓力/氣穴波的一部分分別反射并拋擲回泵筒體71，至少一個(gè)擋板本體80可伸入燃料供給通道41。如圖1所示，擋板本體80可以是螺釘狀的。然而，擋板本體80也可以是配置為伸入燃料供給通道41以便吸收上述壓力/氣穴波的大部分能量或至少反射壓力/氣穴波的一部分的任何其他類型的部件。
[0062]由于擋板本體80可以具有耐磨插入元件100，可以增強(qiáng)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蓋擋板本體80表面的燃料堆積的性能。沖擊吸收表面105的如圖2至圖6B所示的特定形狀可以可靠地減小壓力波的能量，尤其是經(jīng)由蓋孔110、110’和燃料流動通道111、111’。具體而言，沖擊吸收表面105的如圖2到圖5B所示的形狀可以用于至少部分地吸收燃料壓力/氣穴波的能量，并且還用于廣泛傳播燃料壓力/氣穴波，使得燃料壓力/氣穴波的未被擋板本體80吸收但被拋擲回泵筒體71的部分可以撞擊在泵筒體71的外表面的寬表面部分上。被燃料壓力/氣穴波撞擊的表面部分越寬，泵筒體71的外表面受到的損害越小，并且因此，泵筒體71的使用壽命越長。此外，沖擊吸收表面105的如圖6A和圖6B所示的形狀可以用于至少部分地吸收燃料壓力/氣穴波的能量，并用于通過使用蓋109、109’防止燃料壓力/氣穴波被拋擲回泵筒體71。S卩，由于燃料壓力/氣穴波進(jìn)入蓋孔110、110’，燃料壓力/氣穴波被至少部分地吸收，并且燃料壓力/氣穴波的未被吸收的部分撞擊在蓋109、109’本身的內(nèi)表面部分上。
[0063]由于耐磨插入元件100由陶瓷制成，其可被穩(wěn)定構(gòu)造，并且可以不遭受氣穴現(xiàn)象，例如不遭受由于每次泵送操作期間存在的燃料泵I內(nèi)的壓力波造成的負(fù)壓引起的(氣)核形成。
[0064]此外，由于耐磨插入元件100由陶瓷制成，其具有減小的范德華力，例如，減少的表面粘附力，使得燃料供給通道41中的燃料較少粘著到陶瓷插入元件100的表面，并且因此減少覆蓋擋板本體80的伸入燃料供給通道41的端面的燃料堆積(燃料聚合)。
[0065]此外，由于擋板本體80可以具有位于擋板本體頭95中的通孔96，當(dāng)插入元件100被插入擋板本體軸90中時(shí)，擋板本體80的軸孔93中的空氣可以很容易地從軸90排出。將插入元件100組裝到擋板本體軸90后，通孔96可以用無頭螺釘封閉，用于防止污垢和/或灰塵進(jìn)入。此外或可選地，傳感器(未示出)可設(shè)置在通孔96內(nèi)或連接到通孔96，以便監(jiān)測插入元件100與軸90之間是否存在燃料泄漏，即，燃料是否通過軸孔93和通孔96泄漏。
[0066]最后，如果相比于實(shí)際使用插入元件100應(yīng)使用不同形狀的插入元件100或由于其能量吸收表面105的顯著磨損必須更換插入元件100，插入元件100可以單獨(dú)地更換，即無需更換擋板本體軸90。
[0067]在一些實(shí)施例中，插入元件100可包括插入元件軸103，其被設(shè)置在沖擊吸收部分104上并被配置為插入擋板本體80的孔93中。
[0068]在一些實(shí)施例中，沖擊吸收部分104的橫截面可以大于插入元件軸103的橫截面。
[0069]在一些實(shí)施例中，沖擊吸收表面105可以是平面。
[0070]在一些實(shí)施例中，沖擊吸收表面105可具有圓錐形部分106、106’和/或局部穹頂狀部分107、107’和/或具有局部穹頂狀空腔的部分108、108’。
[0071]在一些實(shí)施例中，沖擊吸收表面105可具有帶蓋孔110、110’的蓋109、109’。蓋109、109’可以與沖擊吸收表面105隔開，使得在沖擊吸收表面105與蓋109、109’之間設(shè)置燃料流動通道111、111’。
[0072]在一些實(shí)施例中，插入元件100可由陶瓷制成。
[0073]在一些實(shí)施例中，如果壓力波撞擊在沖擊吸收表面105上，由于至少將沖擊吸收表面105和沖擊吸收部分104配置為通過磨損逐漸去除，可便于通過沖擊吸收表面105吸收燃料泵I泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。換言之，沖擊吸收表面105和沖擊吸收部分104可以作為犧牲磨損儲存器以吸收壓力波的能量。在插入元件100可能被磨損的情況下，可以很容易地用新的插入元件100將其替換。
[0074]在一些實(shí)施例中，擋板本體80可被配置為處于燃料泵I中的某一位置，在燃料泵I運(yùn)行期間，壓力波朝向該位置傳播，使得耐磨插入元件100的沖擊吸收表面105暴露于壓力波，用于至少部分地吸收壓力波的能量。
[0075]在一些實(shí)施例中，擋板本體80還可以包括設(shè)置在擋板本體軸90上的擋板本體頭95。擋板本體軸90可沿其長度至少部分地設(shè)置有外螺紋94。
[0076]在一些實(shí)施例中，擋板本體頭95可以具有從擋板本體頭95的外部延伸到軸孔93的通孔96，并且任選地可以至少部分地設(shè)置有內(nèi)螺紋。
[0077]在一些實(shí)施例中，擋板本體80還可以包括傳感器，其用于檢測通過通孔96的燃料泄漏。
[0078]在一些實(shí)施例中，擋板本體軸90和/或擋板本體頭95可以由鋼制成。
[0079]雖然本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離下述權(quán)利要求范圍的情況下，可以在其中結(jié)合各種改進(jìn)和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的擋板本體(80)，所述擋板本體(49)包括: 擋板本體軸(90)，其具有帶軸孔(93)的燃料暴露軸端(92)，以及 耐磨插入元件(100)，其相對于所述擋板本體軸(90)處于固定位置，至少部分地伸入所述軸孔(93)，并且包括具有沖擊吸收表面(105)的沖擊吸收部分(104)，所述沖擊吸收表面(105)被配置為至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板本體(80)，其中，所述耐磨插入元件(100)包括至少一種以下部件: 配置為鄰接所述軸孔(93)的后壁的端部(104)； 配置為鄰接所述軸孔(93)的內(nèi)壁的側(cè)壁；和/或 配置為鄰接在所述擋板本體軸(90)的所述燃料暴露軸端(92)圍繞所述軸孔(93)的環(huán)形壁的肩部。
3.一種用于柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的擋板本體(80)，所述擋板本體(49)包括: 擋板本體軸(90)，其具有帶軸孔(93)的燃料暴露軸端(92)，以及 插入所述軸孔(93)的耐磨插入元件(100)，所述耐磨插入元件(100)包括: 錐形端部(101)，其鄰接所述軸孔(93)的后壁；以及 具有沖擊吸收表面(105)的沖擊吸收部分(104)，所述沖擊吸收表面(105)被配置為至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，其中，如果壓力波撞擊在所述沖擊吸收表面(105)上,所述沖擊吸收表面(105)和所述沖擊吸收部分(104)被配置為通過磨損逐漸去除。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，進(jìn)一步包括設(shè)置在沖擊吸收部分(104)上并且配置為插入所述擋板本體(80)的所述軸孔(93)的插入元件軸(103)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的擋板本體(80)，其中，所述沖擊吸收部分(104)的橫截面大于所述插入元件軸(103)的橫截面。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，其中，所述沖擊吸收表面(105)是平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擋板本體(80)，其中，所述沖擊吸收表面(105)具有圓錐形部分(106、106’ )和/或局部穹頂狀部分(107、107’ )和/或帶局部穹頂狀空腔的部分(108、108，)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的擋板本體(80)，其中，所述沖擊吸收表面(105)具有帶蓋孔(110、110，)的蓋(109、109’)，所述蓋(109、109，)與所述沖擊吸收表面(105)隔開，從而在所述沖擊吸收表面(105)和所述蓋(109、109’ )之間設(shè)置燃料流動通道(111、111’)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，其中，所述耐磨插入元件(100)由陶瓷制成。
11.配置為插入用于柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的擋板本體(80)的孔(93)內(nèi)的耐磨插入元件(100),所述耐磨插入元件(100)包括: 具有沖擊吸收表面(105)的沖擊吸收部分(104)，所述沖擊吸收表面(105)被配置為至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量，并且如果壓力波撞擊在所述沖擊吸收表面(105)上，所述沖擊吸收表面(105)和所述沖擊吸收部分(104)被配置為通過磨損逐漸去除。
12.配置為插入用于柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的擋板本體(80)的孔(93)內(nèi)的耐磨插入元件(100),所述耐磨插入元件(100)包括: 具有沖擊吸收表面(105)的沖擊吸收部分(104)，所述沖擊吸收表面(105)被配置為至少部分地吸收所述燃料泵(I)泵送操作期間產(chǎn)生的壓力波的能量。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的耐磨插入元件(100)，進(jìn)一步包括設(shè)置在沖擊吸收部分(104)上并且配置為插入所述擋板本體(80)的所述孔(93)的插入元件軸(103)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述沖擊吸收部分(104)的橫截面大于所述插入元件軸(103)的橫截面。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述沖擊吸收表面(105)是平面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述沖擊吸收表面(105)具有圓錐形部分(106、106’ )和/或局部穹頂狀部分(107、107’ )和/或帶局部穹頂狀空腔的部分(108、108’ )。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的耐磨插入元件(100)，其中，所述沖擊吸收表面(105)具有帶蓋孔(110、110，)的蓋(109、109’)，所述蓋(109、109，)與所述沖擊吸收表面(105)隔開，從而在所述沖擊吸收表面(105)和所述蓋(109、109’)之間設(shè)置燃料流動通道(111、111，)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)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。
19.一種用于柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的擋板本體(80)，所述擋板本體(49)包括: 擋板本體軸(90)，其具有帶軸孔(93)的燃料暴露軸端(92)，以及 根據(jù)權(quán)利要求11-18中任一項(xiàng)所述的耐磨插入元件(100)，其被插入所述軸孔(93)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至10或19中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，其中，所述擋板本體(80)被配置為位于所述燃料泵(I)中，在所述燃料泵(I)運(yùn)行期間，壓力波朝向所述擋板本體(80)的位置傳播，使得所述耐磨插入元件(100)的所述沖擊吸收表面(105)被暴露于壓力波，用于至少部分地吸收壓力波的能量。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至10、19或20中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述擋板本體軸(90)上的擋板本體頭(95)，所述擋板本體軸(90)沿其長度至少部分地設(shè)有外螺紋(94)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的擋板本體(80)，其中，所述擋板本體頭(95)具有從所述擋板本體頭(95)的外部延伸到所述軸孔(93)的通孔(96)，并且任選地至少部分地設(shè)有內(nèi)螺紋。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的擋板本體(80)，進(jìn)一步包括用于檢測通過所述通孔(96)泄漏的燃料的傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-10或19-23中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)，其中，所述擋板本體軸(90)和/或擋板本體頭(95)由鋼制成。
25.一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料泵(I)，所述燃料泵(I)包括: 泵殼體(31)， 所述殼體(31)內(nèi)的筒體(71)， 限定在所述殼體(31)與所述筒體(71)之間的燃料供給通道(41)， 限定在所述筒體(71)內(nèi)的泵送室(42)， 至少一個(gè)將所述泵送室(42)與所述燃料供給通道(41)連通的燃料口(72)，以及 被配置為在所述筒體(71)內(nèi)移動的柱塞(50)， 其中根據(jù)權(quán)利要求1-10或19-24中任一項(xiàng)所述的至少一個(gè)擋板本體(80)位于所述泵殼體(31)內(nèi)，使得其伸入所述燃料供給通道(44)中處于一位置，在所述燃料泵(I)泵送操作期間，壓力波在該位置朝向所述泵殼體(31)傳播，其中優(yōu)選地所述擋板本體(80)的所述沖擊吸收表面(105)與所述燃料口(72)相對地定位。
26.一種增強(qiáng)柱塞驅(qū)動燃料泵(I)的耐磨性的方法，在泵送操作期間所述柱塞驅(qū)動燃料泵(I)中產(chǎn)生燃料壓力波，所述方法包括: 將根據(jù)權(quán)利要求1-10或19-24中任一項(xiàng)所述的擋板本體(80)設(shè)置在燃料泵(I)的泵殼體(31)中，使得擋板本體(80)伸入所述燃料泵(I)中處于一位置，在所述燃料泵(I)泵送操作期間，壓力波在該位置朝向所述泵殼體(31)傳播。
【文檔編號】F02M55/04GK104334864SQ201380027319
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月25日
【發(fā)明者】A·馮德奧斯滕-扎克, H·科爾努斯 申請人:卡特彼勒發(fā)動機(jī)有限及兩合公司