CN104685201A - 泵单元及操作该泵单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于燃料喷射***的泵单元(1)。泵单元(1)具有低压燃料供应管线(11)和高压燃料出口(13)。具有柱塞(15)的泵送室(5)可操作以进行包括泵送行程和填充行程的泵送循环。泵单元(1)还包括具有可在打开位置与关闭位置之间移动的入口阀构件(19)的入口阀(7)，该打开位置用于允许从低压燃料供应管线(11)到泵送室(5)的燃料的供应，并且该关闭位置用于禁止从泵送室(5)到低压供应管线(11)的燃料的供应。在高压燃料出口(13)中设置有出口阀(9)。泵单元(1)还包括用于将入口阀构件(19)闩锁在其打开位置的装置(39)。本申请还涉及一种操作泵单元(1)的方法；以及一种用于燃料喷射***的阀(7)。入口阀构件(7)包括用于选择性地建立泵送室(5)与燃料供应管线(11)或出口阀(9)之间的流体连通的孔(25)。

Description

泵单元及操作该泵单元的方法
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射***的泵单元；以及一种操作泵单元的方法。本发明还涉及一种用于燃料喷射***的阀。
背景技术
从申请人较早的申请WO 2011/003789已知提供一种包括轴向入口阀的泵单元。提供弹簧偏压的入口阀构件，用于控制从低压供应管线到泵送室的燃料的供应。入口阀构件响应于正或负的压差移位至打开或关闭位置。泵单元允许将计量体积的燃料输送至高压歧管。然而，泵单元不能容易地改变在每个泵循环期间输送的燃料的体积，并且对于有些应用可能需要附加的计量***。
本发明至少在某些实施例中着手提供一种改进的泵单元。
发明内容
本发明的方面涉及一种泵单元、一种操作泵单元的方法以及一种泵入口阀组件。
在另一方面中，本发明涉及一种用于燃料喷射***的泵单元，泵单元包括：
低压燃料供应管线；
具有柱塞的泵送室，所述柱塞可操作以进行包括泵送行程和填充行程的泵送循环；
具有入口阀构件的入口阀，所述入口阀构件可在打开位置与关闭位置之间移动，所述打开位置用于允许从低压燃料供应管线到泵送室的燃料的供应，并且所述关闭位置用于禁止从泵送室到低压供应管线的燃料的供应；以及
具有出口阀的高压燃料出口；
其中，泵单元还包括用于将入口阀构件闩锁在所述打开位置的装置。
闩锁装置可包括可操作以将入口阀构件闩锁在所述打开位置的闩锁或闩锁机构。闩锁装置可闩锁入口阀构件，以控制入口阀构件的关闭动作。在使用中，能控制闩锁装置，以计量由泵单元泵送的燃料的体积。入口计量阀能被保持在所述闩锁位置，以控制从泵送室排出的燃料的体积。因此，泵单元能提供入口阀计量。当入口阀构件在所述关闭位置时，泵送室可位于与出口阀唯一流体连通。
闩锁装置能操作以控制入口阀构件的关闭。例如，闩锁装置能操作，以将入口阀构件闩锁在所述打开位置达柱塞的泵送行程的至少一部分。在使用中，闩锁装置在柱塞的泵送行程期间能解锁(释放)入口阀构件。控制相对于柱塞的泵送行程的解锁入口阀构件的正时能允许计量泵送室中的燃料的体积。例如，延迟入口阀构件在泵送行程期间的解锁能增加在入口阀构件移位至所述关闭位置之前从泵送室排出的燃料的体积；由此减小在泵送室中加压并输送至燃料出口的燃料的体积。
在使用中，入口阀构件能通过压差移位至所述打开位置和/或所述关闭位置。例如当柱塞进行填充行程时的泵送室中的降低的压力能建立使入口阀构件移位至打开位置的横跨入口阀构件的压差。相反地，例如当柱塞进行泵送行程时的泵送室中的增加的压力能建立使入口阀构件移位至关闭位置的横跨入口阀构件的压差。
替代性地，或另外地，闩锁装置能构造成产生开启力，以使入口阀构件朝着所述打开位置移位。例如，可意识到的是，启动闩锁装置，以便当压差可能相对小时以低的操作速度施加开启力。相反地，在高的操作速度时，压差可能较大，并且可能不需要启动闩锁装置以向入口阀构件施加开启力。
开启力可能足以使入口阀构件从所述关闭位置移位至所述打开位置；或者从所述打开与关闭位置之间的过渡位置移位至所述打开位置。闩锁装置能构造成施加开启力，以便使入口阀构件当其接近打开位置或在所述打开位置时移位至所述打开位置。当空气间隙小时启动闩锁装置能降低闩锁入口阀构件所需的功率。
可提供弹簧构件，用于朝着所述打开位置或朝着所述关闭位置偏压入口阀构件。
入口阀构件可包括电枢，用于由磁场启动。
闩锁装置与入口阀构件以组合的方式形成入口闩锁阀。闩锁装置可包括电磁体或螺线管，用于当启动时建立第一磁场。第一磁场能作用于电枢，以将入口阀构件闩锁在所述打开位置。入口阀构件能由电磁体闩锁在所述打开位置。
闩锁装置能包括电磁体与永久磁体的组合。电磁体能选择性地建立第一磁场；并且永久磁体能建立第二磁场。第二磁场能作用于电枢，以将入口阀构件闩锁在所述打开位置。因此，入口阀构件能由永久磁体闩锁在所述打开位置。能选择性地启动电磁体，以解锁入口阀构件。第一和第二磁场能彼此相反。启动电磁体能减小由永久磁体施加的闩锁力，以解锁入口阀构件。第一磁场能部分地或完全地抵消第二磁场。永久磁体与电磁体控制阀单元的操作的组合被认为可独立地取得专利。
入口阀构件能包括用于选择性地建立泵送室与燃料供应管线或出口阀之间的流体连通的孔隙，诸如孔。例如，孔隙可以是轴向孔。
在另一方面中，本发明涉及一种操作泵单元的方法，方法包括以下步骤：
(a)使入口阀构件移位至打开位置，以建立低压燃料供应管线与泵送室之间的流体连通；
(b)将入口阀构件闩锁在所述打开位置；以及
(c)当入口阀构件被闩锁在所述打开位置时，在泵送室内启动柱塞泵送行程。入口阀构件能被闩锁在所述打开位置达柱塞泵送行程的一部分或全部。能通过控制入口阀构件的闩锁来计量在泵送循环期间由泵单元泵送的燃料的体积。
方法可包括附加步骤：(d)在柱塞泵送行程期间解锁入口阀构件。能控制入口阀构件的解锁，以计量泵送室中的燃料的体积。在解锁入口阀构件之后，入口阀构件可移位至关闭位置，以禁止低压燃料供应管线与泵送室之间的流体连通。
可控制泵单元，以在整个柱塞泵送行程中维持入口阀构件闩锁。该控制技术能用于防止在泵送室内给燃料加压。
能朝着所述关闭位置或朝着所述打开位置偏压入口阀构件。能提供弹簧构件，用于偏压入口阀构件。
能压力操作入口阀构件。能横跨入口阀构件建立压差，以使入口阀构件移位。能通过在泵送室内撤回柱塞来使入口阀构件移位至所述打开位置。相反地，能通过在泵送室内使柱塞前进来使入口阀构件移位至所述关闭位置。能启动闩锁装置，以帮助使入口阀构件从邻近所述打开位置的一个位置移位至所述打开位置。闩锁装置当入口阀构件在所述打开位置时能接合所述入口阀构件以将其锁在打开状态。方法能包括在入口阀构件达到所述打开位置之前或在入口阀构件达到所述打开位置时启动闩锁装置。
本发明还涉及构造成执行在此描述的方法的电子控制单元。电子控制单元能包括使用指令编程的一个或多个微处理器，用于根据在此描述的方法控制泵单元的操作。
在又一方面中，本发明涉及一种用于燃料喷射***的泵入口阀，该阀包括：
阀构件，所述阀构件可在第一位置与第二位置之间移动；
永久磁体，用于将所述阀构件闩锁在所述第一位置；以及
电磁体，所述电磁体可操作以解锁所述阀构件。
可压力操作泵入口阀，例如以响应于压差被偏压至打开位置或关闭位置。替代性地，或另外地，泵入口阀能包括用于朝着所述第二位置偏压阀构件的偏压构件。
阀构件能操作，以计量泵送室中的低压燃料的体积。阀能构造成计量供应至泵送室的低压燃料的体积；和/或计量从泵送室排出的低压燃料的体积。
第一位置可以是打开位置，并且第二位置可以是关闭位置。替代性地，第一位置可以是关闭位置，并且第二位置可以是打开位置。
在又一方面中，本发明涉及一种操作泵入口阀的方法，所述泵入口阀包括构造成产生第一磁场以闩锁阀构件的永久磁体，该方法包括启动电磁体，以产生第二磁场，从而至少部分地抵消所述第一磁场并解锁所述阀构件。
方法能包括启动电磁体，以便对预定的时间周期产生所述第二磁场。例如可以用脉冲操作电磁体，以解锁入口阀构件。替代性地，电磁体能在泵送循环的一部分期间操作。
永久磁体能构造成将阀构件闩锁在打开位置或关闭位置。可选地可以朝着打开位置或关闭位置偏压阀构件。
方法能包括控制电磁体的启动的步骤，以计量燃料的体积。能控制电磁体，以计量进入泵室的流体的体积；和/或离开泵室的流体的体积。
在该申请的范围内，明确的意图是，可独立地或以任何组合的方式采用在前面段落、在权利要求书和/或在以下说明和附图中阐明的各个方面、实施例、示例和替代，尤其是它们的独立特征。例如，参照一个实施例所描述的特征可应用于所有实施例，除非这样的特征是不兼容的。
附图说明
现在将参考附图仅作为示例描述本发明的实施例，其中：
图1示出了根据本发明的泵单元的示意图；以及
图2示出与操作流程图并行的一系列位置中的图1的泵单元。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的第一实施例的泵单元1。泵单元1包括泵压头3、泵送室5、入口阀7和出口阀9。燃料从低压入口通道11供应至泵送室5，并从泵送室5排出至高压歧管13。
泵送室5中设置有柱塞15，用于对燃料加压。安装至可旋转的凸轮轴的凸轮与柱塞15的下端合作，以使柱塞15往复运动。在使用中，柱塞15进行包括泵送行程和填充行程的泵送循环。柱塞15安装在泵压头3中形成的孔17中，并且以已知的方式在柱塞15与孔17之间形成密封。
入口阀7包括用于控制燃料进入泵送室5的流动的入口阀构件19。如在此更详细地描述的，入口阀构件19还可操作以计量泵送室5内的燃料的体积。入口阀构件19可在打开位置与关闭位置之间轴向地移动，在该打开位置中，泵送室5与低压入口通道11流体连通；并且在该关闭位置中，泵送室5与低压入口通道11之间的流体连通被耗尽。
入口阀构件19包括圆柱体21和盘形电枢23。圆柱体21包括轴向孔25和环形阀27。环形阀27形成在圆柱体21的顶部，并与在泵压头3中形成的第一阀座29合作，以便当入口阀构件19在其关闭位置时密封泵送室5。提供入口回位弹簧31，以朝着所述关闭位置偏压入口阀构件19。
圆柱体21的外壁与孔17的内壁形成密封。轴向孔25延伸通过圆柱体21，并形成用于泵送室5的唯一入口/出口。在使用中，当入口阀构件19在所述关闭位置时，轴向孔25中的高压燃料使圆柱体21径向膨胀，并给孔17提供改善的密封。当入口阀构件19在所述打开位置时，入口通道11经由轴向孔25与泵送室5流体连通，以允许燃料进入泵送室5。当入口阀构件19在所述关闭位置时(即，环形阀27就座在第一阀座29中)，泵送室5经由轴向孔25排他性地与出口阀9流体连通。
出口阀9控制从泵送室5到高压歧管3的加压燃料的供应。在泵压头3中形成有轴向连通通路33，以提供从泵送室5到出口阀9的流体路径。出口阀9包括可移动的出口阀构件34、出口回位弹簧35和第二阀座37。出口回位弹簧35朝着第二阀座31偏压出口阀构件34，以关闭出口阀9。必须克服出口回位弹簧35对出口阀构件34的偏压力和高压歧管13中的燃料的液压压力，以打开出口阀9。
提供闩锁39，以闩锁入口阀构件19。闩锁39包括螺线管41，用于建立磁场，以接合电枢23并将入口阀构件19保持在其打开位置。螺线管41具有圆形平面形式，并围绕入口阀构件19延伸。在本实施例中，由螺线管41建立的磁场不足以使入口阀构件19从所述关闭位置移位至所述打开位置。更确切地，当柱塞15进行填充行程时，入口阀构件19由于横跨入口阀构件19建立的负压差至少大致移位至所述打开位置。启动螺线管41，以便当入口阀构件19定位在所述打开位置(或邻近所述打开位置)时闩锁入口阀构件19。由螺线管41建立的磁场足以将入口阀构件19保持在所述打开位置。具体地，螺线管41产生闩锁力，所述闩锁力大于入口回位弹簧31的弹簧偏压与当柱塞15进行泵送行程时建立的横跨入口阀构件19的正压差的组合。闩锁39由此能将入口阀构件19闩锁在所述打开位置。
闩锁39能控制入口阀构件19，以计量泵送室5中的燃料的体积。尤其地，能将入口阀构件19闩锁在所述打开位置，以延迟或防止入口阀构件19的关闭。在将入口阀构件19闩锁在所述打开位置的同时，当柱塞15进行泵送行程时，泵送室5中的燃料能返回至入口通道11。通过控制入口计量阀19的解锁(即，释放)，能控制从泵送室5返回至入口通道11的燃料的体积。能计量在泵送室5中加压并经由出口阀9供应至歧管13的高压燃料的体积。如果至少大致在柱塞15的泵送行程期间将入口阀构件19闩锁在所述打开位置，则泵送室5未密封，并且能在不将高压燃料引入至歧管13的情况下进行柱塞15的泵送循环。由此能控制供应至歧管13的高压燃料的体积。
闩锁39由电子控制单元(未示出)控制。泵单元设置有用于连接至电子控制单元的电连接器。泵单元1的阵列能由电子控制单元控制。
现在将参考图2描述根据本发明的泵单元1的操作。在图2中图示了在五个操作位置A-E的泵单元1。还示出了操作流程图100，以图示在五个操作位置A-E中的每个操作位置中的出口阀升程(101)；泵压力(103)；入口阀升程(105)；螺线管电流(107)；以及柱塞升程(109)。应意识到的是，柱塞升程(109)由驱动凸轮的操作角确定。
在位置A图示了进行填充行程的柱塞15。填充行程降低泵送室5内的压力，并建立横跨入口阀构件19的负压差，以使入口阀构件19朝着所述打开位置移位。向螺线管41施加电流，以启动闩锁39并建立磁场。磁场能吸引电枢23，由此帮助使入口阀构件19移位至所述打开位置。
维持至螺线管41的电流，以对于填充行程的剩余部分将入口阀构件19闩锁在所述打开位置。柱塞15于是启动泵送行程，并提高泵送室5内的压力，以建立横跨入口阀构件19的正压差。然而，维持至螺线管41的电流供应，以将入口阀构件19闩锁在所述打开位置。如图2的位置B中所图示地，柱塞15的泵送行程由此从泵送室5排出燃料。通过控制将入口阀构件19闩锁在所述打开位置的时间周期，能计量泵送室5中的燃料的体积。
在本布置中，至螺线管41的电流供应在柱塞15的泵送行程期间终止，以解锁(释放)入口阀构件19。如图2的位置C中所图示地，由入口回位弹簧31提供的弹簧偏压和横跨入口阀构件19的正压差使入口阀构件19移位至其关闭位置。环形阀27就座在第一阀座29中，以使泵送室5与出口阀9排他性流体连通。柱塞15继续其泵送行程，并对泵送室5内的燃料加压。如图2的位置D中所图示地，当泵送室5中的压力足以克服出口回位弹簧35的弹簧偏压和歧管13中的高压燃料的液压压力时，出口阀构件34从第二阀座37升离，并且高压燃料从泵送室5排出到歧管13中。
柱塞15完成泵送行程，并启动另一填充行程。如图2的位置E中所图示地，泵送室15中的压力降低，并且出口阀构件34就座在第二阀座37中。泵送室15中的压力的降低建立横跨入口阀构件19的负压差，并且入口阀构件19朝着打开位置移动。再次向螺线管39施加电流，以将入口阀构件19闩锁在打开位置。
应意识到的是，闩锁39能控制入口阀构件19的闩锁和解锁，以在每个泵循环期间计量泵送到歧管13中的燃料的体积。此外，如果闩锁39在柱塞15的泵送行程的持续期间将入口阀构件19闩锁在所述打开位置，则泵送室5未密封，并且不会将加压燃料输送至歧管13。
现在将描述闩锁39的变型布置。能提供永久磁体，用于建立第一磁场，以将入口阀构件19闩锁在其打开位置。提供电磁体，以建立第二磁场，从而至少部分地对抗或扰乱第一磁场，并解锁入口阀构件19。入口阀构件19于是能通过入口回位弹簧31和由柱塞15进行所述泵送行程建立的正压差移位至所述关闭位置。可将电流脉冲供应至电磁体，以解锁入口阀构件19。利用变型闩锁39的泵单元1的操作与上述实施例没有不同。尤其地，闩锁39能计量在每个泵循环期间泵送的燃料的体积。由于减少了电磁体的操作，所以该变型布置能降低功耗。
应意识到的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，能对在此描述的泵单元作出各种变化和变型。

Claims (12)

1.一种用于燃料喷射***的泵单元，所述泵单元包括：
低压燃料供应管线；
具有柱塞的泵送室，所述柱塞可操作以进行包括泵送行程和填充行程的泵送循环；
具有入口阀构件的入口阀，所述入口阀构件可在打开位置与关闭位置之间移动，所述打开位置用于允许从所述低压燃料供应管线到所述泵送室的燃料的供应，并且所述关闭位置用于禁止从所述泵送室到所述低压供应管线的燃料的供应；
具有出口阀的高压燃料出口；以及
用于将所述入口阀构件闩锁在所述打开位置的装置；
其中，所述入口阀构件包括用于选择性地建立所述泵送室与所述燃料供应管线或所述出口阀之间的流体连通的孔。
2.根据权利要求1所述的泵单元，其中，所述闩锁装置可操作以将所述入口阀构件闩锁在所述打开位置达所述柱塞的所述泵送行程的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的泵单元，其中，所述闩锁装置可操作以在所述柱塞的所述泵送行程期间解锁所述入口阀构件，从而计量所述泵送室中的燃料的体积。
4.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的泵单元，其中，在使用中，所述入口阀构件通过横跨所述入口阀构件的压差；和/或通过由所述闩锁装置向所述入口阀构件施加的开启力，被移位至所述打开位置。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的泵单元，其中，所述闩锁装置可操作以便当所述入口阀构件在所述打开位置或邻近所述打开位置时将所述入口阀构件闩锁在所述打开位置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的泵单元，还包括弹簧构件，用于朝着所述关闭位置偏压所述入口阀构件。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的泵单元，其中，所述闩锁装置包括电磁体，并且还可选地包括永久磁体。
8.一种操作泵单元的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使入口阀构件移位至打开位置，以通过所述入口阀构件中的孔建立低压燃料供应管线与泵送室之间的流体连通；
(b)将所述入口阀构件闩锁在所述打开位置；
(c)当所述入口阀构件被闩锁在所述打开位置时，在所述泵送室内启动柱塞泵送行程；以及
(d)在所述柱塞泵送行程期间解锁所述入口阀构件，以使所述入口阀构件移位至关闭位置，从而禁止所述低压燃料供应管线与所述泵送室之间的流体连通，并通过所述入口阀构件中的孔建立所述泵送室与出口阀之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述入口阀构件的解锁，以计量所述泵送室中的燃料的体积。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，贯穿所述柱塞泵送行程闩锁所述入口阀构件。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的方法，其中，朝着所述关闭位置偏压所述入口阀构件。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法，其中，在所述入口阀构件达到所述打开位置之前，启动用于将所述入口阀构件闩锁在所述打开位置的闩锁装置。
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