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1. WO2018133876 - HIGH-PRESSURE PUMP

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

附图

1   2   3   4   5A   5B   5C   5D   5E   5F  

说明书

发明名称 : 高压泵

技术领域

[0001]
本发明涉及喷油泵技术领域,特别涉及一种高压泵。

背景技术

[0002]
高压泵是燃油直喷式发动机的关键零件,如图1所示,所述高压泵包括进油阀5’、出油阀6’、及设置于所述进油阀5’和出油阀6’之间的压力腔1’、设置于所述压力腔1’内的柱塞套3’,设置于所述柱塞套一端外侧且与压力腔1’过盈连接的突出部件8’,及设置于柱塞套3’内侧的柱塞4’,通过柱塞4’在压力腔1’中的移动建立起压力,将低压燃油转化为高压燃油(150bar或以上)。
[0003]
随着节能减排要求的不断提升,高压泵的设计制造也面临新的挑战:在不失轻量化的前提下,要求进一步提高泵油压力(350bar或以上)。然而,随着压力的提升,在泵油阶段中,高压油通过柱塞间隙(柱塞-柱塞套的密封间隙)向低压区回流、造成容积效率下降的问题愈加严重,该问题在低转速工况下尤为显著,使得低转速供油能力已成为更高压力油泵的瓶颈能力。
[0004]
为解决以上问题,当前采用的方案如下:
[0005]
1.选用更大的泵油容积,弥补容积效率下降带来的损失;
[0006]
2.增加柱塞间隙段的长度,减少间隙回流的损失;
[0007]
3.缩小柱塞副(柱塞和柱塞套)的加工间隙(即图1中7’指代的对象),减少间隙回流的损失。
[0008]
其中,方案1、2都伴随着重量增加、成本提高的代价;方案3则伴随着柱塞副加速磨损、寿命显著下降的风险,需要启用耐磨性更好但价格更高的材料或表面处理工艺。
[0009]
发明内容
[0010]
本发明的目的在于提供一种高压泵,以改善使用现有技术中高压泵在泵油阶段中存在柱塞间隙存在高压油向低压区回流、造成容积效率下降的问题。
[0011]
为解决上述技术问题,本发明提供一种高压泵,所述高压泵包括:压力腔、设置于所述压力腔内的柱塞套、设置于所述柱塞套外侧并与所述压力腔体壁过盈连接的突出部件、设置于所述柱塞套内的柱塞、进油阀及出油阀;其中,所述柱塞套包括第一段及与所述第一段连接的第二段,所述突出部件设置于所述第二段靠近所述第一段的外侧上,所述突出部件将所述压力腔划分为第一压力腔和第二压力腔,所述第一段位于第一压力腔内,所述进油阀和所述出油阀均设置于所述第一压力腔上。
[0012]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵泵油阶段,所述柱塞自所述第二压力腔向第一压力腔移动。
[0013]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵泵油阶段,所述第一压力腔内的压力高于所述第二压力腔内的压力。
[0014]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵泵油阶段,所述柱塞套的第一段向内变形收缩,所述柱塞套的第一段与所述柱塞之间的间隙小于柱塞副的加工间隙。
[0015]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵泵油阶段,所述第一压力腔内的压力向所述第二压力腔的方向递减。
[0016]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵吸油阶段,所述柱塞自所述第一压力腔向第二压力腔移动。
[0017]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵吸油阶段,所述第一压力腔内的压力等于所述第二压力腔内的压力。
[0018]
可选的,在所述的高压泵中,所述高压泵吸油阶段,所述柱塞套的第一 段与所述柱塞之间的间隙等于所述柱塞套的第二段与所述柱塞之间的间隙,所述柱塞套的第二段与所述柱塞之间的间隙为柱塞副的加工间隙。
[0019]
可选的,在所述的高压泵中,所述柱塞套的第一段的内径与所述柱塞套的第二段的内径相同,所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径相同。
[0020]
可选的,在所述的高压泵中,所述柱塞套的第一段的内径与所述柱塞套的第二段的内径相同,所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径不同。
[0021]
可选的,在所述的高压泵中,所述柱塞套的第一段的长度与所述柱塞套的总长度满足如下关系:
[0022]
[数0001]


[0023]
其中,L2为所述柱塞套的总长度,L1为所述柱塞套的第一段的长度。
[0024]
可选的,在所述的高压泵中,所述柱塞套的第一段的内径、所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径满足如下关系:
[0025]
[数0002]


[0026]
其中,D1为所述柱塞套的第一段的内径,D2为所述柱塞套的第二段的外径,D3为所述柱塞套的第一段的外径。
[0027]
可选的,在所述的高压泵中,所述第一段与所述第二段通过过渡段连接,所述过渡段的剖面呈现为圆角、直角、斜角、多段曲线、多段直线中一种,或多段曲线与多段直线的组合。
[0028]
在本发明所提供的高压泵中,所述高压泵的柱塞套包括第一段及与第一段连接的第二段,突出部件设置于第二段靠近第一段的外侧上,第一段位于第一压力腔内,相比现有技术本发明的过盈点位置下移。在泵油阶段,第一 段在其内外压差作用下向内变形收缩,第一段与柱塞之间的间隙缩小,有效减小间隙回流的损失;在吸油阶段,第一段的内外没有压差,使第一段由收缩状态恢复至变形前的状态。因此,在具有同等容积效率的前提下,与现有高压泵相比,本发明的高压泵在吸油行程具有更大的柱塞间隙,更少的柱塞副磨损,更多的寿命余量,从而可进一步缩小柱塞副的加工间隙以提升容积效率,而无需增加重量或采用更高成本的材料。呈现出泵油压力越大,第一段变形越大,对容积效率的增益效果越显著的现象。

附图说明

[0029]
图1是现有技术中高压泵的结构示意图;
[0030]
图2是本发明一实施例中高压泵在泵油阶段时的结构示意图;
[0031]
图3是本发明一实施例中高压泵在吸油阶段时的结构示意图;
[0032]
图4是本发明一实施例中柱塞套的剖面示意图;
[0033]
图5a~5f是本发明一实施例中柱塞套的第一段与第二段之间的过渡段的剖面示意图。
[0034]
图1中:压力腔1’;柱塞套3’;柱塞4’;进油阀5’;出油阀6’;柱塞副的加工间隙7’;突出部件8’;
[0035]
图2-图4中:第一压力腔1;第二压力腔2;柱塞套3;第一段31;第二段32;柱塞4;进油阀5;出油阀6;柱塞副的加工间隙7;突出部件8。

具体实施方式

[0036]
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高压泵作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0037]
请参考图2及图4,其为本发明的高压泵的结构示意图,如图2所示,所述高压泵包括:压力腔、设置于所述压力腔内的柱塞套3、设置于所述柱塞套3外侧并与所述压力腔体壁过盈连接的突出部件8、设置于所述柱塞套3内的柱塞4、进油阀5及出油阀6;其中,所述柱塞套3包括第一段31及与所述第一段31连接的第二段32,所述突出部件8设置于所述第二段32靠近所述第一段31的外侧上,所述突出部件8将所述压力腔划分为第一压力腔1和第二压力腔2,所述第一段31位于第一压力腔1内,所述进油阀5和所述出油阀6均设置于所述第一压力腔1上。
[0038]
所述突出部件作为划分压力腔为第一压力腔1和第二压力腔2的分界点,对比分析图1及图2,图2中突出部件8相比图1中突出部件8’位置下移,以使预定长度的柱塞套3(即第一段)容置于第一压力腔内,即图2相比图1所示的结构,增加了容置于第一压力腔内的柱塞套长度,以改善高压泵在泵油阶段中存在柱塞间隙存在高压油向低压区回流、造成容积效率下降的问题。
[0039]
高压泵实际应用时,分为泵油阶段和吸油阶段,两个阶段的具体工作过程如下:
[0040]
如图2所示,在泵油阶段,所述柱塞4自所述第二压力腔2向第一压力腔1移动,从而使得所述第一压力腔1内的压力高于所述第二压力腔2内的压力,此时,第一段31的内外存在压力差,表现为所述第一压力腔1内的压力向所述第二压力腔2的方向递减。主要原因在于:柱塞套3的第一段31的外侧为第一压力腔1内的高压恒压影响,所述柱塞套3的第一段31的内侧与第二压力腔2连通,因此柱塞套3的第一段31的内侧的压力沿所述第一压力腔1向所述第二压力腔2的方向递减且小于第一段31的外侧受到的压力,在压力差的作用下,第一段31向内变形收缩,从而使得所述柱塞套3的第一段31与所述柱塞4之间的间隙小于柱塞副的加工间隙7(即柱塞4与柱塞套3 的原始加工间隙)。
[0041]
如图3所示,在吸油阶段,所述柱塞4自所述第一压力腔1向第二压力腔2移动,从而使得所述第一压力腔1内的压力等于所述第二压力腔2内的压力,因此,第一段31的内外不存在压力差,第一段31由泵油阶段的向内收缩的状态恢复至变形前的状态,所述柱塞套3的第一段31与所述柱塞4之间的间隙等于所述柱塞套3的第二段32与所述柱塞4之间的间隙(也为柱塞套3的初始状态),均等于柱塞副的加工间隙7。优选的,所述柱塞副的加工间隙7的宽度范围为1μm~15μm。
[0042]
因此,在具有同等泵油行程柱塞4间隙(亦即同等容积效率)的前提下,与现有高压泵相比,本发明的高压泵在吸油行程具有更大的柱塞间隙,更少的柱塞4副磨损,更多的寿命余量,从而可以进一步缩小柱塞副的加工间隙7,以进一步提升容积效率。换言之,以损失寿命余量为代价,进一步缩小柱塞副的加工间隙7,以降低间隙损失。无需增加重量或采用更高成本的材料。而且,泵油压力越大,自适应变形越大,对容积效率的增益效果越显著,有效提高燃油燃烧利用率,节约油耗。
[0043]
进一步地,所述柱塞套3的第一段31的内径与所述柱塞套3的第二段32的内径相同,所述柱塞套3的第一段31的外径与所述柱塞套3的第二段32的外径相同或不同。本实施例中,优选为所述柱塞套3的第一段31的外径与所述柱塞套3的第二段32的外径不同,以便第一段31在泵油阶段更易变形为收缩状态。
[0044]
请参考图4,无论所述柱塞套3的第一段31的外径与所述柱塞套3的第二段32的外径是否相同,均需要满足关系如下关系:
[0045]
[数0003]


[0046]
其中,L2为所述柱塞套3的总长度,L1为所述柱塞套3的第一段31的 长度。
[0047]
请继续参考图4,在所述柱塞套3的第一段31的外径与所述柱塞套3的第二段32的外径不同时,需要满足关系如下关系:
[0048]
[数0004]


[0049]
其中,D1为所述柱塞套3的第一段31的内径,D2为所述柱塞套3的第二段32的外径,D3为所述柱塞套3的第一段31的外径。
[0050]
较佳的,请参考图5a~5f,所述第一段与所述第二段通过过渡段连接,所述过渡段的存在便于将柱塞套安装于压力腔内,所述过渡段的剖面呈现为圆角、直角、斜角、多段曲线、多段直线中的一种或多段曲线与多段直线的组合。
[0051]
综上,在本发明所提供的高压泵,所述高压泵的柱塞套包括第一段及与第一段连接的第二段,突出部件设置于第二段靠近第一段的外侧上,第一段位于第一压力腔内,相比现有技术本发明的过盈点位置下移。在泵油阶段,第一段在其内外压差作用下向内变形收缩,第一段与柱塞之间的间隙缩小,有效减小间隙回流的损失;在吸油阶段,第一段的内外没有压差,使第一段由收缩状态恢复至变形前的状态。因此,在具有同等容积效率的前提下,与现有高压泵相比,本发明的高压泵在吸油行程具有更大的柱塞间隙,更少的柱塞副磨损,更多的寿命余量,从而可进一步缩小柱塞副的加工间隙以提升容积效率,而无需增加重量或采用更高成本的材料。
[0052]
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种高压泵,其特征在于,包括:压力腔、设置于所述压力腔内的柱塞套、设置于所述柱塞套外侧并与所述压力腔体壁过盈连接的突出部件、设置于所述柱塞套内的柱塞、进油阀及出油阀;其中,所述柱塞套包括第一段及与所述第一段连接的第二段,所述突出部件设置于所述第二段靠近所述第一段的外侧上,所述突出部件将所述压力腔划分为第一压力腔和第二压力腔,所述第一段位于第一压力腔内,所述进油阀和所述出油阀均设置于所述第一压力腔上。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的泵油阶段,所述柱塞自所述第二压力腔向第一压力腔移动。
[权利要求 3]
如权利要求2所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的泵油阶段,所述第一压力腔内的压力高于所述第二压力腔内的压力。
[权利要求 4]
如权利要求3所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的泵油阶段,所述柱塞套的第一段向内变形收缩,所述柱塞套的第一段与所述柱塞之间的间隙小于柱塞副的加工间隙。
[权利要求 5]
如权利要求3所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的泵油阶段,所述第一压力腔内的压力向所述第二压力腔的方向递减。
[权利要求 6]
如权利要求1所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的吸油阶段,所述柱塞自所述第一压力腔向第二压力腔移动。
[权利要求 7]
如权利要求6所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的吸油阶段,所述第一压力腔内的压力等于所述第二压力腔内的压力。
[权利要求 8]
如权利要求7所述的高压泵,其特征在于,在所述高压泵的吸油阶段,所述柱塞套的第一段与所述柱塞之间的间隙等于所述柱塞套的第二段与所述 柱塞之间的间隙,所述柱塞套的第二段与所述柱塞之间的间隙为柱塞副的加工间隙。
[权利要求 9]
如权利要求1所述的高压泵,其特征在于,所述柱塞套的第一段的内径与所述柱塞套的第二段的内径相同,所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径相同。
[权利要求 10]
如权利要求1所述的高压泵,其特征在于,所述柱塞套的第一段的内径与所述柱塞套的第二段的内径相同,所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径不同。
[权利要求 11]
如权利要求9或10所述的高压泵,其特征在于,所述柱塞套的第一段的长度与所述柱塞套的总长度满足如下关系: [数0001]


其中,L2为所述柱塞套的总长度,L1为所述柱塞套的第一段的长度。
[权利要求 12]
如权利要求10所述的高压泵,其特征在于,所述柱塞套的第一段的内径、所述柱塞套的第一段的外径与所述柱塞套的第二段的外径满足如下关系: [数0002]


其中,D1为所述柱塞套的第一段的内径,D2为所述柱塞套的第二段的外径,D3为所述柱塞套的第一段的外径。
[权利要求 13]
如权利要求12所述的高压泵,其特征在于,所述第一段与所述第二段通过过渡段连接,所述过渡段的剖面呈现为圆角、直角、斜角、多段曲线、多段直线中的一种,或多段曲线与多段直线的组合。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5A]  
[ 图 5B]  
[ 图 5C]  
[ 图 5D]  
[ 图 5E]  
[ 图 5F]