[发明专利]高压燃料泵

说明书

高压燃料泵(22)包括泵壳体(30)，泵壳体(30)限定泵送室(32)、允许低压燃料进入泵送室(32)的燃料入口(38)、允许高压燃料离开泵送室(32)的燃料出口(40)、以及沿轴线(36)延伸并开通入泵送室(32)中的柱塞孔(34)。高压燃料泵(22)还包括泵送柱塞(42)，其在柱塞孔(34)内沿轴线(36)往复运动，使得柱塞孔(34)内的泵送柱塞(42)的往复运动增加和减小泵送室(32)的容积。泵送柱塞(42)包括与柱塞孔(34)同心的密封环槽(64)，密封环槽(64)中包括密封环(66)，密封环(66)与柱塞孔(34)以过盈配合接合。在泵送柱塞(42)和柱塞孔(34)之间设有大于12微米的直径间隙。

技术领域

本发明涉及一种燃料泵，更具体地涉及一种高压燃料泵，其在高压下提供燃料用于直接喷射进内燃机的燃烧室中，甚至更具体地涉及这种具有泵送柱塞的燃料泵，泵送柱塞在泵壳体的柱塞孔内往复运动，以对在泵壳体中限定的泵送室内的燃料加压，并且甚至更具体地涉及这样的燃料泵：其中泵送柱塞包括环形密封环槽和在密封环槽内的密封环，密封环以过盈配合接合柱塞孔，以防止燃料在泵送柱塞和柱塞孔的界面之间逸出泵送室。

背景技术

用于现代内燃机的燃料系统通常采用以下两者中的任何一个：1)端口燃料喷射(PFI)，其中燃料在相对低的压力(通常低于约500kPa)下喷射到内燃机的进气歧管中并随后传递到内燃机的燃烧室；2)汽油缸内直喷(GDi)，其中燃料在相对高的压力(通常高于约14MPa)下直接喷射进内燃机的燃烧室中。在PFI系统中，燃料通常通过位于燃料系统的燃料箱中的电动燃料泵从燃料箱泵送到内燃机。然而，与电动燃料泵可以实现的压力相比，GDi系统需要额外的燃料泵来增加燃料的压力。为了将燃料压力升高到直接喷射所需的量值，通常采用由内燃机的凸轮轴驱动的活塞式高压燃料泵。

在通常的高压燃料泵中，泵壳体限定入口、出口、泵送室和开通入泵送室中的柱塞孔。泵送柱塞通过内燃机的凸轮轴在柱塞孔内往复运动，使得泵送柱塞的每个循环增加和减小泵送室的容积。当泵送柱塞沿增加泵送室的容积的方向(即进气冲程)移动时，入口阀选择性地打开，从而允许低压燃料进入泵送室。当泵送柱塞沿减小泵送室的容积的方向(即压缩冲程)移动时，由于容积减小，泵送室内的燃料的压力升高。当泵送室内的燃料压力达到预定阈值时，出口阀打开，从而允许高压燃料从出口排出。在Nakayama等人的美国专利第8,573,112号(以下称为Nakayama等人)中公开了这种高压燃料泵的一个例子并且其全部内容通过引用并入本文。

为了允许如上所述的高压燃料泵的有效运行，必须使泵送柱塞和柱塞孔之间的泄漏最小化。通常通过在泵送柱塞和柱塞孔之间提供紧密间隙来处理泵送柱塞和柱塞孔之间的泄漏的最小化。为了将泄漏保持在可接受的水平，间隙小于12微米。然而，重要的是泵送柱塞和柱塞孔之间的间隙不能太小，因为由于高压泵的运行产生的热量导致泵送柱塞径向向外膨胀到比柱塞孔膨胀更大的程度、由于泵送柱塞和柱塞孔之间的燃料间隙不足导致润滑不良以及由于泵送柱塞上的侧向载荷作用，存在泵送柱塞在运行期间可能卡在柱塞孔内的风险。作为结果，11微米加或减1微米的间隙可能是在泵送柱塞和柱塞孔的制造中通常可接受的公差。这种公差实施起来成本昂贵，并且可能需要在泵送柱塞和柱塞孔之间进行匹配珩磨，从而增加了制造工艺的时间和复杂性。此外，这种公差可能要求泵的燃料泵送能力增加，以适应所经受的低效率，特别是在内燃机的低速运行时。

需要的是一种最小化或消除上述缺点中的一个或多个的高压燃料泵。

发明内容

简而言之，高压燃料泵包括泵壳体，该泵壳体限定泵送室、允许低压燃料进入泵送室的燃料入口、允许高压燃料离开泵送室的燃料出口、以及沿轴线延伸并开通入泵送室中的柱塞孔。高压燃料泵还包括泵送柱塞，其在柱塞孔内沿轴线往复运动，使得柱塞孔内的泵送柱塞的往复运动增加和减小泵送室的容积。当容积增加时，低压燃料从燃料入口流到泵送室，并且当容积减小时，高压燃料通过燃料出口从泵送室排出。泵送柱塞包括与柱塞孔同心的密封环槽，并且密封环槽中包括密封环，密封环与柱塞孔以过盈配合接合。在泵送柱塞和柱塞孔之间设有大于12微米的直径间隙。