專利名稱：引燃噴射泵的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及用于燃油噴射系統的高壓泵，尤其涉及用于所述系統的旋轉分配式燃油泵。
背景技術：
機動車輛被要求遵守日益嚴格的噪聲和廢氣排放的限制。公布的調查已經表明來自內燃機的噪聲和廢氣排放受到燃油流經噴油器噴射孔的時間關系曲線，換句話說稱為噴射的“規律形狀”的影響。已經付出相當大的努力來調節響應于特殊發動機應用的特定需求的噴射的規律形狀和噴射正時。先前在控制噴射的規律形狀方面的努力包括對噴射器裝置和燃油泵的修正。
一種與本發明特別相關的燃油泵是旋轉分配式燃油泵。在已知的這種燃油泵中，分火頭在堅固的管狀的液壓頭內旋轉。分火頭包括一對對置的往復式柱塞，柱塞的運動由向內定向的角度間隔布置的凸輪環定子的凸輪凸部控制。用于旋轉分配式燃油燃油泵的凸輪環定子特別包括用于發動機各汽缸的凸輪凸部。徑向對置的凸輪凸部作用于凸輪從動件以便同時驅動泵柱塞。分火頭中的通道順次與液壓頭中的燃油進油通道對準，以便將向限定在對置的往復式柱塞間的預壓縮室供應燃油。分火頭的旋轉中斷液壓頭的燃油供油通道和預壓縮室之間的連通。分火頭的持續旋轉使凸輪從動件滾子與一對徑向對置的凸輪凸部嚙合。凸輪凸部通過凸輪滾子和制動器運轉，從而推動柱塞向內以對容納在預壓縮室中的燃油加壓，達到高的噴射壓力。預壓縮室的加壓燃油通過燃油輸送通道輸送到從預壓縮室延伸到分火頭的表面的一系列輸送通道中的一個輸送通道。輸送通道順序地與分配器端口對準，該分配器端口連接于內部內燃機的每個汽缸的燃油噴射器。
燃油通過通常設置于泵機組中的輸送泵，輸送到旋轉分配式燃油泵。當輸入端口與輸入通道對準時，由輸送泵加壓的燃油通過輸送泵流入預壓縮室。通過延長每一泵送周期的壓縮沖程，為引燃噴射和主噴射提供正時范圍是可能的。然而，延長每個凸輪凸部的壓縮沖程必須減小可利用于返回泵柱塞及用燃油填充預壓縮室的旋轉角度。因為由可利用的旋轉角度提供的時限最終剩下不充足的時間，以便為下一次噴射過程而重新填滿預壓縮室，所以正時范圍受被限制。
對于旋轉分配式燃油泵而言，需要在本領域中擴大用于提供預噴射和主噴射過程的可利用的正時范圍。
發明內容
根據本發明的實施例的旋轉分配式燃油泵增加了單獨的引燃預壓縮室、相聯的泵柱塞以及自主預壓縮室和泵柱塞軸向偏移的凸輪從動件。引燃柱塞腔的軸與主柱塞腔的軸角度地偏置，以致使不同組的凸輪輪廓的凸輪凸部驅動引燃柱塞。這種配置使一個預壓縮室被重新充滿，而另一個預壓縮室正在被排放。恰好在主噴射之前的引燃噴射動作可能在不存在重新填充的問題就發生，原因在于每個預壓縮室一旦充滿就用于包括引燃噴射和主噴射的噴射動作。
接于引燃預壓縮室和主預壓縮室的輸入/排放通道裝有汽門，以接收來自同一輸入端口的燃油，并將加壓燃油輸送到同一排放端口。安裝溢流控制閥，以便在有壓燃油的輸送期間與排放端口連通。當啟動溢流控制閥時，溢流控制閥將排放端口連接到低壓燃油區域，準許由普通的溢流閥、泵和溢流裝置控制兩個預壓縮室的輸出量。或者，兩個預壓縮室的輸出量可通過調節輸入到預壓縮室的燃油輸入壓力或燃油輸入時間控制。
可優化與每個預壓縮室相聯的柱塞尺寸(直徑)，以產生所需的從泵輸送燃油的規律形狀。兩次泵送動作之間的相位差可通過引燃和主柱塞腔軸之間的角度偏移量建立。
圖1為根據本發明的旋轉分配式燃油噴射泵的側面剖視圖；圖2為圖1所示的旋轉分配式燃油噴射泵的左端剖視圖；和圖3為根據本發明用于旋轉分配式燃油泵的典型操作實施例的燃油輸送率、泵柱塞排量、引燃、主泵柱塞與控制端口對準及閥操作的圖解表示法。
具體實施例方式
在圖1和圖2中顯示了根據本發明的旋轉分配式燃油噴射泵的典型實施例，并且總體上用附圖標識10標明。具有前端14和后端16的基本管狀的液壓頭12，限定了多個在液壓頭周圍沿圓周間隔設置的基本共面的燃油輸入端口18和多個在液壓頭周圍沿圓周間隔設置的基本共面的燃油排放端口20。基本柱形的分火頭22近乎共軸的容納于管狀液壓頭12中，并由管狀液壓頭12支撐，以便分火頭22在其內旋轉。分火頭22具有從液壓頭的前端軸向延伸的前部24和通過軸頸(在28)連接到液壓頭12的后部26。分火頭的前部24包括用于嚙合旋轉驅動裝置(未顯示)的固定裝置30。
分火頭的前端24限定了從第一預壓縮室34徑向延伸的第一對基本共面的柱塞腔32a和32b。泵柱塞36a和36b分別置于各柱塞腔32a和32b中以作往復運動。分火頭的前端24還限定了第二對基本共面的柱塞腔38a和38b，柱塞腔38a和38b從第二預壓縮室40延伸并軸向偏移于第一預壓縮室34。泵柱塞42a和42b分別置于第二對柱塞腔38a和38b中以作往復運動。第一輸入/排放通道48從第一預壓縮室34延伸到分火頭22的表面，以便順序地與每個輸入端口18和排放端口20對準。第二輸入/排放通道50從第二個預壓縮室40延伸到分火頭的表面，以便順序地與每個輸入端口18和排放端口20對準。圖1表明用實線表示的在旋轉位置與排放端口20對準的第一和第二輸入/排放通道48、50。用虛線表示的在旋轉位置的第一和第二輸入/排放通道48、50與輸入端口18對準。當在液壓頭12內驅動分火頭22時，會出現第一和第二輸入/排放通道48、50與輸入端口18、排放端口20的順序地對準。
靜止凸輪輪廓52環繞著分火頭22的前端24。第一組凸輪從動件54位于第一對泵柱塞36a、36b和凸輪輪廓52之間。第二組凸輪從動件56位于第二對泵柱塞42a、42b和凸輪輪廓之間。正如圖2所示，角度間隔設置的各對凸輪凸部驅動兩對泵柱塞36a、36b和38a、38b，以便提供兩個加壓燃油的脈沖。各對柱塞在其內作往復運動的柱塞腔32a、32b和38a、38b以相對的角度方向設置，這樣以致于當另一個預壓縮室正在被排放時，一個重新被充滿。在圖示的實施例中，兩個加壓燃油的脈沖施加于與單個的噴射器連接的公共排放端口，以便在主噴射之前產生的引燃噴射動作。柱塞腔室相對于用于啟動各對泵柱塞的凸輪凸部的徑向位置形成兩次泵送動作的相位差。
在圖示的實施例中，機械裝置完成各對泵柱塞的協調運行。用于各對預壓縮室的驅動的正時裝置包括凸輪輪廓52、凸輪從動件54和56、以及引燃柱塞腔32a、32b的軸A1和主柱塞腔38a、38b的軸A2之間的有角度的偏置。在圖2中所示的旋轉位置，由引燃柱塞36a、36b產生的引燃脈沖幾乎完成，由主泵柱塞42a、42b產生的主脈沖即將開始。圖示的凸輪輪廓52產生六個協調的、重疊的引燃/主高壓的燃油脈沖，用于分火頭22相對于液壓頭12的各個全程旋轉。各個重疊的引燃/主燃油脈沖被正時，以便與各輸入/排放通道48、50和與連接于發動機氣缸(未顯示)的噴射器的排放端口20的連通一致。在用于實現引燃柱塞和主柱塞的協調啟動的特殊的機械裝置由圖示說明時，其他的用于柱塞啟動的正時裝置可以被本領域的技術人員想到。例如，可將圖示的單個的凸輪表面52分成與各組柱塞的凸輪從動件軸向對準的兩個凸輪表面。本領域的技術人員可以想到其他用于引燃柱塞相對于主柱塞的正時啟動的液壓或機電裝置，并且這些裝置將包含于權利要求用語“正時裝置”之內。
在圖示的實施例中，液壓頭12上的各分配器端口20包括排放通道58、60，該排放通道58、60順序地與分別連接于預壓縮室34、40的第一和第二輸入/排放通道48、50對準。排放通道58、60與在液壓頭12表面的公共排放口62相通。液壓頭12上的各個輸入端口18包括輸入通道64、66，該輸入通道64、66順序地與分別連接于預壓縮室34、40的第一和第二輸入/排放通道48、50對準。輸入通道64、66與在液壓頭12表面的公共輸入口68相通。
泵10的后部包括內腔70。排放控制閥72位于該內腔中。控制通道74從控制閥72延伸到在分火頭表面的控制端口76，以便和控制通道78順序對準，該控制通道78與在液壓頭表面的排放口62相通。
液壓頭12的圖示結構允許分配器端口20的燃油壓力由單獨控制閥72控制。液壓頭12設計成將兩個預壓縮室34、40的輸出量輸送到公共排放端口20的結構。或者，可以將液壓頭12設成將各個預壓縮室34、40的輸出量輸送到分開的排放端口(未顯示)。
根據本申請，柱塞直徑可優化。在圖示的實施例中，泵柱塞36a、36b的直徑小于泵柱塞38a、38b的直徑。這種設置將使兩個預壓縮室34、40產生如圖3所示的不同的泵排量80、84和不同的泵送率82、86。將要注意到的是兩組柱塞由同一凸輪輪廓驅動，以致如果預壓縮室的尺寸和泵柱塞的直徑是完全相同的，則兩個預壓縮室的泵送率將是恒等的。通過改變各個預壓縮室的泵送率，調整如圖3圖解表示的泵排量的比率形狀是可能的。可以看到，第一預壓縮室的最大泵送率90小于第二預壓縮室的最大泵送率92。由于兩組柱塞由同一凸輪輪廓52驅動，故在燃油從一個預壓縮室輸送到下一個預壓縮室的重疊88期間，燃油輸送率將線性增大。柱塞腔32a、32b與38a、38b相對于彼此和凸輪輪廓52布置，以致當來自第一個預壓縮室的燃油輸送量在下降96時，第二預壓縮室開始輸送94。
圖3表明圖示的旋轉分配式燃油泵10中的部件之間的關系。曲線82和86以立方毫米(毫米3/度)分別表明第一和第二預壓縮室34、40的泵送率。曲線98表明第一輸入/排放通道48與通向排放端口20的通道58重合的時間-形狀。曲線100表明第二輸入/排放通道50與通向排放端口20的通道60對準的時間-形狀。曲線98和100表明在預壓縮室34、40和排放端口20之間對應于其各排放階段的連能的時間-形狀。曲線102表明第一輸入/排放通道48和通向輸入端口18的通道64對準確的時間-形狀。曲線104表明在第二輸入/排放通道50和通向輸入端口18的通道66對準的時間-形狀。曲線102和104表明在預壓縮室34、40和輸入端口18之間對應于預壓縮室的填充階段的連通的時間-形狀。圖3清楚地表明當第二預壓縮室在填充階段104時，第一個預壓縮室在排放階段98，和當第一個預壓縮室是填充階段102時，第二預壓縮室是填充階段100。
曲線106表明控制通道74和與排放端口20連通的控制端口76對準的時間-形狀。曲線106說明在控制閥72和排放端口20之間流體連通。曲線108和109表明控制閥驅動的時間-形狀，表明加壓的燃油從排放端口到低壓區域的“溢流(spill)”。這表明了調節兩個預壓縮室34、40的輸出量的“溢流-泵送-溢流(spill-pump-spill)”方法。要注意的是控制閥72是與排放端口20在第一和第二預壓縮室34、40的排放階段的主要部分的持續的時間內是連通的。
雖然前述的本發明的優選實施例已經闡述了圖示的目的，但不應該認為前述的描述是對本發明的限制。因此，對本領域的技術人員而言，各種修正、改寫和改變都不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種旋轉分配式燃油泵，包括分火頭，該分火頭包括多個可同時驅動的主泵柱塞，用于順序地通過主排放通道向分別連接于各燃油噴射器的多個排放端口輸送高壓燃油，改進包括截然不同的多個同時驅動的引燃泵柱塞和相關的連通于所述排放端口的引燃泵通道，以及引燃柱塞驅動的正時裝置，該正時裝置用于相對于主柱塞的驅動提前重疊相位調整，籍此，由引燃柱塞排放的燃油通過相關的引燃通道先于主排放柱塞輸送到同一個排放端口的燃油輸送到排放端口。
2.按照權利要求1所述的改進的旋轉分配式燃油泵，包括環繞所述主泵柱塞及引燃泵柱塞的凸輪輪廓，以及在各個上述的主泵柱塞、引燃泵柱塞和上述的凸輪輪廓之間的凸輪從動件，其中，所述的主泵柱塞在具有共用的第一軸的主柱塞腔中往復運動，所述的引燃泵柱塞在具有共用的第二軸的引燃柱塞腔中往復運動，所述正時裝置角度偏移地設置在所述的第一和第二個軸之間。
3.按照權利要求1所述的改進的旋轉分配式燃油泵，其中，所述的主泵柱塞在與主預壓縮室相通的，基本共面的主柱塞腔中往復運動，所述的引燃泵柱塞在與引燃預壓縮室相通的，基本共面的引燃柱塞腔中往復運動，具有旋轉軸的所述分火頭，且所述的主柱塞腔相對于所述的引燃柱塞腔沿所述的旋轉軸軸向偏移設置。
4.一種旋轉分配式燃油泵，具有多個同時驅動的主泵柱塞，用于將高壓燃油順序地輸送到分別連接于各燃油噴射器的多個排放端口，將輸送引燃排放連同主排放至各個噴射器的方法，包括在相對于主柱塞驅動的提前重疊相位調整中同時驅動多個引燃柱塞，和將從引燃柱塞排放的燃油先于從主排放輸送的燃油輸送到同一個排放端口。
5.一種旋轉分配式燃油噴射泵，包括(a)具有前端與后端的基本管狀的液壓頭，多個在液壓頭周圍沿圓周間隔設置的基本共面的燃油輸入端口，和多個在液壓頭周圍沿圓周間隔放置的基本共面的燃油排放端口；(b)基本柱形的分火頭近乎共軸的設置于液壓頭內，由液壓頭支撐并在其內旋轉，所述的分火頭具有從液壓頭的前端軸向延伸的前部和通過軸頸連接于液壓頭的后部，上述的前部包括用于嚙合旋轉驅動器的裝置；(c)多個基本共面的第一柱塞腔位于前端，并且徑向延伸至第一共用預壓縮室，每個所述的第一柱塞腔中都具有設置于其中作往復運動的泵柱塞；(d)多個基本共面的第二柱塞腔位于前端，并且徑向延伸至第二個共用預壓縮室，每個所述的第二柱塞腔中都具有設置于其中作往復運動的泵柱塞；(e)當驅動分火頭時，為了與各個輸入端口順序對準，第一輸入/排放通道穿過分火頭從第一個預壓縮室延伸到分火頭的表面；(f)當驅動分火頭時，為了與各個輸入端口順序對準，第二輸入/排放通道穿過分火頭從第二個預壓縮室延伸到分火頭的表面；(g)靜止凸輪輪廓包括多個分別環繞第一對和第二對泵柱塞的以角度間隔設置的凸部；(h)位于各個泵柱塞和凸輪輪廓之間的凸輪滾輪裝置；(i)由此，分火頭的旋轉產生(i)在填充階段和第一排放階段之間所述第一對泵柱塞的同時往復運動，在所述的填充階段，燃油通過輸入端口和第一輸入/排放通道被抽入第一個預壓縮室，在所述第一排放階段，抽入的燃油被加壓，并通過第一輸入/排放通道和排放端口排出，(ii)在填充階段和第二輸入/排放階段之間的所述的第二對泵柱塞的同時的往復運動，在所述的填充階段，燃油通過輸入端口和第二輸入通道被抽入第二個預壓縮室，在所述第二輸入/排放階段，抽入的燃油被加壓，并通過第二輸入/排放通道排放到排放端口；和(j)第一和第二排放階段是順序的，所述上述的第一和第二輸入/排放通道設計成輸送上述的第一和第二燃油排放到同一個排放端口，并且上述的第一和第二燃油排放在時間上部分重疊的結構。
6.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，各個排放端口包括與分火頭中的所述第一輸入/排放通道對準設置的液壓頭中的第一排放通道，與分火頭中的所述第二輸入/排放通道對準設置的液壓頭中的第二排放通道，和在液壓頭表面的共用排放口。
7.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，各個輸入端口包括與分火中的所述第一輸入/排放通道對準設置的液壓頭中的第一輸入通道與分火頭中的所述第二輸入/排放通道對準設置的液壓頭中的第二輸入通道，和在液壓頭表面的共用輸入口。
8.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，分火頭的后部包括內腔、位于內腔中的排放控制閥、控制通道，該控制通道從控制閥延伸到在分火頭表面的控制端口，用于與液壓頭中的各個排放端口順序對準，由此，控制閥的操作將燃油轉到所述控制內腔，從而限制了從泵通過排放端口排放的燃油量。
9.按照權利要求8所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，液壓頭中的各個排放端口包括從液壓頭中的排放口延伸到控制端口的控制通道。
10.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，第一凸輪輪廓和所述第一柱塞的直徑限定了第一預壓縮室排放量和排放率，凸輪輪廓和所述第二柱塞的直徑限定了第二預壓縮室排放量和排放率，并且第一排放量小于第二排放量，第一排放率慢于第二排放率。
11.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，所述的第一柱塞腔具有共用的第一個軸，所述的第二柱塞腔具有共用的第二個軸，所述第一軸和第二軸之間的角度偏移設置正時調節第一和第二排放階段，這樣以致在第一和第二排放階段重疊期間，輸送到排放端口的總燃油排放率線性增大。
12.按照權利要求5所述的旋轉分配式燃油噴射泵，其中，第一和第二排放階段具有各自最大排放率，所述的第一柱塞腔具有共用的第一個軸，所述的第二柱塞腔具有共用的第二個軸，所述第一軸和第二軸的角度偏移設置正時調節第一和第二排放階段，這樣以致使當第一排放率從最大值開始下降時，第二排放階段開始。
13.一種旋轉分配式燃油泵，包括具有外表面和限定柱形內腔的液壓頭，所述的液壓頭包括多個基本共面的燃油輸入端口和多個基本共面的燃油排放端口；容納于上述內腔中的分火頭包括多個主泵柱塞，同時驅動該主泵柱塞，以順序地通過主排放通道將高壓燃油的主脈沖順序地輸送到各個所述的燃油排放端口；多個引燃泵柱塞，同時驅動該引燃泵柱塞，通過引燃泵通道將高壓燃油的引燃脈沖順序地輸送到各個所述的燃油排放端口；和驅動裝置，用于驅動所述的引燃泵柱塞和所述的主泵柱塞，其中，所述的引燃脈沖先于所述的主脈沖被輸送到各個上述的燃油排放端口，并且所述的引燃脈沖和主脈沖在各個所述燃油排放端口在時間上部分重疊。
全文摘要
本發明增加了單獨的引燃預壓縮室和相關的泵柱塞，以及軸向偏移于主預壓縮室和泵柱塞設置的凸輪從動件。引燃柱塞腔的軸角度偏移于主柱塞腔的軸設置，這樣以致使引燃柱塞由不同組的凸輪輪廓的凸輪凸部驅動。這種設置使一個預壓縮室重新充滿，而另一個預壓縮室正在排放。因為每個預壓縮室填充一次，就用于包括引燃和主噴射的噴射動作，所以在沒有重新填充的問題情況下，引燃噴射動作適當地先于主噴射可能發生。，來自各個預壓縮室的排放通道被轉向以將引燃脈沖和主燃油脈沖輸送到同一個排放端口。
文檔編號F02M59/00GK1824943SQ20061000114
公開日2006年8月30日 申請日期2006年1月13日 優先權日2005年1月18日
發明者馬爾科姆·希金斯 申請人:斯塔納迪恩公司