本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料泵，具體而言，涉及一種用于高壓燃料噴射系統(tǒng)諸如柴油燃料噴射系統(tǒng)所用的泵壓頭的柱塞組件。

背景技術：

用于高壓燃料噴射系統(tǒng)諸如共軌柴油應用的已知燃料泵包括泵壓頭和柱塞，該柱塞可在缸孔內(nèi)往復移動由此建立壓力差。為了確保實現(xiàn)必要的壓力差，設置密封長度，該密封長度包括位于柱塞和缸孔之間的最小空隙。該密封長度以及柱塞和缸孔之間的空隙是限定泵的容積效率(ve)的兩個因素。

為了確保oem能夠滿足co2效率目標，燃料噴射系統(tǒng)以較高壓力運行。以增強壓力運行的泵壓頭的已知問題是泵壓頭的ve減小。

圖1中示出了已知的液壓泵壓頭的示例。該泵壓頭2包括：包括轉(zhuǎn)塔部10的泵殼體4；入口閥裝置70和出口閥裝置80。柱塞6被布置成在設置在殼體4的缸孔8內(nèi)往復運動。

圖1中所示的泵壓頭2代表適用于諸如2000巴或更高的高壓應用的當前泵壓頭設計。

由于現(xiàn)有技術泵2中的出口端口80的構造，設置了腔室或圓環(huán)域42，該腔室或圓環(huán)域42在柱塞引導長度上敞開。圓環(huán)域42確保由柱塞泵送的燃料不受限制。

當前的液壓泵壓頭設計受到若干因素的約束，這些因素例如有：

·外部包裝約束，諸如由于泵高度的限制因而引起的對泄漏長度的限制；

·內(nèi)部泵包裝約束，諸如由于轉(zhuǎn)塔部外徑的限制而引起的對轉(zhuǎn)塔部剛度的限制；

·由柱塞和缸孔的制造能力限定的柱塞缸孔空隙。

以上討論的現(xiàn)有技術泵壓頭設計表現(xiàn)出在較高壓力下ve減少。在以升高壓力操作的同時柱塞和缸孔之間的空隙增加導致泄漏增加。

適合于在重載應用中使用的另一個已知泵壓頭設計在圖2中部分地示出。壓頭柱塞組件的該實施方式并不依賴于具有特定空隙的長泄漏長度來減少泄漏。相反，它利用非緊密空隙的短長度。

在圓筒266內(nèi)可往復地運動的柱塞206設置有內(nèi)部中央鉆孔248。凹部264設置在該柱塞206中，在柱塞的頂端處留出全直徑區(qū)段268，該全直徑區(qū)段與缸孔208具有緊空隙。通過該緊空隙來提供密封，該密封可以位于相對較短長度諸如2mm上。相對較短的密封長度減少鉆孔248的必要深度，由此減少死空間。

圖2的已知泵壓頭操作如下：

·燃料壓力通過柱塞206的運動來增加；

·中央鉆孔248暴露于高壓，而全直徑區(qū)段268和缸孔208之間的空隙經(jīng)受從位于頂部(在圖2的取向中)的最高壓力減少到位于凹部264處的凸輪箱或返回線路壓力的壓力梯度；

·柱塞206的頂端由于所產(chǎn)生的壓力差的作用而擴張；

·密封凸臺和圓筒266之間的空隙減小；

·通過該空隙的高壓燃料流動最小。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種改進的高壓泵壓頭的柱塞組件。

因此，在第一方面中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一方面的柱塞組件。

本發(fā)明使得能夠?qū)⒂行У闹O計集成到例如具有不同的出口閥構造的不同液壓泵壓頭設計中，而不會引起顯著的死空間代價。

所述柱塞組件的所述第一區(qū)段可以包括擴張區(qū)域，其中在所述泵壓頭的使用過程中，通過所述空隙內(nèi)的燃料壓力致使所述擴張區(qū)域擴張，并由此在所述第一區(qū)段和所述缸孔之間形成空隙最小區(qū)域。

所述柱塞組件的經(jīng)受泵送燃料壓力的內(nèi)部部分可以包括內(nèi)部鉆孔以及位于所述第一區(qū)段和所述第二區(qū)段之間的空隙，其中所述內(nèi)部鉆孔在遠離所述柱塞組件的第二區(qū)段的第一端處向腔室敞開，并且在第二端處向所述空隙敞開。

所述壓力減小特征部可以包括徑向凹部，該徑向凹部在所述柱塞組件的第一區(qū)段和第二區(qū)段的外部直徑的一部分上延伸，并且在所述泵壓頭的使用過程中該徑向凹部經(jīng)受燃料供送、凸輪箱或返回線路燃料壓力。

所述壓力減小特征部可以另選地包括軸向凹槽。

在一個實施方式中，所述柱塞組件的第二區(qū)段的延伸區(qū)段通過沿著所述延伸區(qū)段與在圓周上限定所述凹部的環(huán)狀壁區(qū)段之間的干涉區(qū)域的干涉配合而保持在設置于所述第一區(qū)段中的凹部內(nèi)。

本發(fā)明還包括一種用于車輛的高壓燃料泵的泵壓頭，該泵壓頭包括以上描述的柱塞組件。

附圖說明

現(xiàn)在參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，在附圖中：

圖3是根據(jù)本發(fā)明的泵壓頭的剖視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的柱塞組件的剖視圖；以及

圖5是圖4的柱塞組件的局部剖視圖。

具體實施方式

下面相對于附圖的取向來描述本發(fā)明的實施方式。諸如上、下、在...上方、在...下方、頂部和底部之類的術語并不是為了進行限制。

參照圖3至圖5，根據(jù)本發(fā)明的泵壓頭102包括泵本體或泵殼體104、入口閥裝置170(在圖3中示出)和出口閥裝置180(在圖3中示出)。泵殼體104設置有沿著縱向軸線a延伸的缸孔108。

柱塞組件106位于缸孔108中。腔室或圓環(huán)域142(在圖3中示出)設置在缸孔108內(nèi)，位于柱塞106的第一上端160上方。

柱塞組件106可通過從凸輪裝置(未示出)傳遞至柱塞組件106的第二下端162的力而沿著縱向軸線a在缸孔108內(nèi)往復地移動。

柱塞組件106由引導區(qū)域136、138(均在圖4中示出)在缸孔內(nèi)引導。

柱塞組件106包括兩個部分：第一上部區(qū)段110和第二下部區(qū)段120。第二下部區(qū)段120的延伸區(qū)段122延伸到設置在第一上部區(qū)段110中并且在圓周上由環(huán)狀壁區(qū)段114限定的凹部112內(nèi)(在圖4和圖5中示出)。如下面更詳細地說明的，環(huán)狀壁區(qū)段114包括擴張區(qū)域134(在圖5中示出)和干涉區(qū)域130(圖4和圖5)。

第一上部區(qū)段110和第二下部區(qū)段120通過保持裝置保持在一起，在圖3和圖4所示的實施方式中，該保持裝置包括在延伸區(qū)段122與在圓周上限定凹部112的環(huán)狀壁區(qū)段114之間沿著干涉區(qū)域130的干涉配合。

在柱塞組件106的第二下部區(qū)段120的延伸區(qū)段122的一端124(在圖5中示出)與該柱塞組件106的第一上部區(qū)段110的凹部112的基部150(在圖4和圖5中示出)之間是空隙140(在圖5中示出)。

中央鉆孔116沿著柱塞組件106的縱向軸線a設置在柱塞組件106的第一上部區(qū)段110中。該軸向鉆孔116在第一上端152處(遠離柱塞組件106的第二區(qū)段120)向設置在殼體104的缸孔108中的圓環(huán)域142敞開；圓環(huán)域142確保泵送的燃料不受限制。

中央鉆孔116在第二下端154(遠離第一端152)處在第一區(qū)段110的凹部112的基部150與第二區(qū)段120的延伸區(qū)段122的一端124之間的空隙140上開口。

在當前實施方式中，壓力減小特征部包括位于柱塞組件106的外部直徑上的徑向凹部126(在圖4中示出)。為了圖示目的，在圖4中夸大了該徑向凹部126。該徑向凹部126沿著柱塞組件106的第一區(qū)段110的外部直徑的一部分并且沿著柱塞組件106的第二區(qū)段120的外部直徑的一部分延伸，并且在泵壓頭102的使用過程中經(jīng)受燃料供送、凸輪箱或返回線路壓力。

在泵壓頭102的使用過程中，圓環(huán)域142暴露于泵送壓力，因此，柱塞組件106的內(nèi)部空間包括第一區(qū)段110中的內(nèi)部鉆孔116以及第一區(qū)段110和第二區(qū)段120之間的空隙140都通向泵送壓力。

沿著柱塞組件106的第一區(qū)段110的外壁190發(fā)生壓力梯度(在圖4和圖5中由箭頭p表示)，即該壓力在第一區(qū)段110的外壁190的頂部處為其最大值，而隨著遠離圓環(huán)域142(在附圖中的取向中向下)朝向徑向凹部126(在泵壓頭102的使用過程中，該徑向凹部126經(jīng)受燃料供送、凸輪箱或返回線路壓力)的第一上部邊緣196(在圖4和圖5中示出)移動而減小。

壓力梯度p致使在徑向凹部126的第一上邊緣196上方向柱塞組件106的第一區(qū)段110施加徑向向內(nèi)力；該向內(nèi)力隨著壓力梯度朝向徑向凹部126的上邊緣196移動而減小。

空隙140內(nèi)的高燃料壓力致使向環(huán)狀壁區(qū)段114位于干涉區(qū)域130上方的部分施加徑向向外力。

由于施加至第一區(qū)段110的徑向向內(nèi)力和向外力，第一區(qū)段110的變形沿著外壁190變化。因而，第一區(qū)段110的外部190和缸孔108之間的空隙變化，在附圖的取向中，大體隨著向下移動而減小。具體而言，壁部114的擴張區(qū)域134形成了最小空隙區(qū)域192(在圖4和圖5中大體示出)，在該最小空隙區(qū)域192處，第一區(qū)段110和缸孔108之間的空隙為最小值。

通過柱塞組件106的第一區(qū)段110和缸孔108之間的減小空隙來提供橫跨柱塞組件106的密封；該密封保持了柱塞組件的第一上端160與徑向柱塞凹部126的第一上邊緣196之間的所需壓力差。

柱塞的第一區(qū)段的擴張區(qū)域134的剛度可以被優(yōu)化以便以所需的不同泵壓頭壓力進行密封。

此外，擴張區(qū)域134的位置可以選擇成確保引導區(qū)域136、138具有足夠長度以支撐在泵壓頭104的使用過程中遇到的徑向側載荷。

如果將圖2的現(xiàn)有技術柱塞的內(nèi)部鉆孔組合到諸如圖1中所示的液壓泵壓頭之類的液壓泵壓頭中，則由于柱塞中的內(nèi)部鉆孔的必要長度而將會招致大的死空間代價。內(nèi)部鉆孔將需要比密封長度更深，以便確保橫跨柱塞壁具有足夠大的壓力差使其擴張而減少運行空隙，并因此減少泄漏，并且由于出口端口和圓環(huán)域的構造和位置，該內(nèi)部鉆孔還將需要足夠地深。本發(fā)明使得圖2的現(xiàn)有技術實施方式的內(nèi)部鉆孔能夠集成到諸如在圖1中所示的液壓泵壓頭內(nèi)，而不會招致大的死空間代價。

可以增加第一區(qū)段110中的凹部112的深度并相應地增加第二區(qū)段120的延伸區(qū)段122的長度以適應制造要求，例如，更深的凹部112將使得內(nèi)部鉆孔116容易制造。

此外，第二區(qū)段120的延伸區(qū)段122的形式以及第一區(qū)段110的凹部112的形式可以與附圖中所示的那些不同。

盡管在以上描述的實施方式中，壓力減小特征部包括徑向凹部126，但是在另選實施方式中，可以設置另選的壓力減小特征部，諸如軸向凹槽，或者遠離圓環(huán)域142朝向柱塞組件106的下端減小壓力的任何其它特征部。

附圖標記

現(xiàn)有技術

圖1：

2：泵壓頭

4：泵殼體

6：柱塞

8：缸孔

10：轉(zhuǎn)塔部

42：圓環(huán)域

70：入口閥裝置

80：出口閥裝置

圖2：

206：柱塞

208：缸孔

248：中央鉆孔

264：凹部

266：圓筒

268：全直徑區(qū)段

本發(fā)明：

102：泵壓頭

104：泵殼體

106：柱塞組件

108：缸孔

110：柱塞第一上部區(qū)段

112：柱塞第一區(qū)段凹部

114：第一區(qū)段環(huán)狀壁區(qū)段114

116：第一區(qū)段中央鉆孔116

120：柱塞第二下部區(qū)段

122：柱塞第二區(qū)段延伸區(qū)段

124：延伸區(qū)段一端124

126：柱塞徑向凹部

130：干涉區(qū)域

134：(第一區(qū)段)柔性部分

136、138：引導區(qū)域

140：空隙

142：缸孔圓環(huán)域/泵送腔室

150：第一區(qū)段凹部基部

152：軸向鉆孔第一上端

154：軸向鉆孔第二下端

160：柱塞第一上端

162：柱塞第二下端

170：入口閥裝置

180：出口閥裝置

190：第一區(qū)段外壁

192：最小空隙區(qū)域

196：徑向凹部的第一上邊緣

a：縱向軸線

p：壓力梯度