TW201945639A - 用於內燃機之泵及形成此泵之方法 - Google Patents

Abstract

本發明是關於用於內燃機的高壓燃料泵。本發明亦關於製造高壓燃料泵的方法。

Description

用於內燃機之泵及形成此泵之方法

本發明關於泵和製造泵的方法。更特別而言，本發明關於修改習用的高壓汽油燃料泵(例如原始裝備高壓燃料泵)以提供高壓燃料泵，其可以用於內燃機以將燃料直接傳遞到引擎的燃燒室內。

修改原始裝備燃料泵的已知方法呈現幾個問題。原始裝備燃料泵本體的過度車削導致有高汙染風險和來自車削誤差的高剔除率，以及由於弱化原始裝備高壓燃料泵之核心泵本體所導致的失效風險。替換方法所採用之常見電腦數值控制(computer numeric control，CNC)車削的方形減震器外殼需要橡膠密封環以在減震器外殼內包含流體，該環密封已經易於洩漏並且由於組裝誤差而產生高剔除率。盛行之組裝方形減震器外殼的方法則採用二或更多個固定器，該固定器需要在原始裝備高壓燃料泵本體中的螺孔。除了製造上需要高複雜度以外，該固定方法還受到組裝品質誤差和力矩衰減的現場風險，導致潛在的洩漏或減震器外殼失效。附帶而言，習用的方法採用螺接到減震器外殼的低壓燃料接配件，該接配件可以利用螺紋密封或者可以採用密封環。除了呈現別的流體洩漏路徑和失效潛勢以外，低壓接配件特徵的方法還導致過多的封裝尺寸。

因此，需要改善燃料泵，其是可更新的並且可以用於不同的應用。本發明之方法和裝置的目標在於消除上面討論之習用方法的缺點而修改原始裝備高壓燃料泵。

根據本發明的範例性態樣，提供的是高壓燃料泵。

根據本發明的範例性態樣，提供的是製造高壓燃料泵的方法。

在此描述本發明的詳細具體態樣；然而，要了解揭示的具體態樣僅在示範本發明可以具體為多樣形式的組成、結構和方法。附帶而言，關於多種具體態樣所給的每個範例意欲為示例性的而非限制性的。進一步而言，圖形未必按照比例，某些特徵可以被誇大以顯示特殊組件的細節。因此，在此揭示之特定的結構和功能上的細節不是要解讀成限制性的，而僅為代表性基礎以教導熟於此技術者多樣地應用在此揭示的組成、結構和方法。說明書中對於「一具體態樣」、「具體態樣」、「範例性具體態樣」……的參考是指所述具體態樣可以包括特殊的特徵、結構或特徵，但每一具體態樣可以未必包括該特殊的特徵、結構或特徵。再者，此種用語未必將指稱相同的具體態樣。

圖1是根據本發明的範例性具體態樣之高壓燃料泵100的立體圖。圖2是高壓燃料泵100的前視圖。圖3是高壓燃料泵100的截面圖。於如所示的高壓燃料泵100，已經為了簡潔而省略了特定的已知零件、組件和結構。

如圖1~3所示，高壓燃料泵100包括泵本體110，其可以類似或相同於已知高壓燃料泵的泵本體。泵本體110具有頂表面112和側表面114，其相對於彼此而形成角度。高壓燃料泵100進一步包括減震器外殼120，其從泵本體110的頂表面112往上且大致垂直地延伸。減震器外殼120包括大致圓柱形壁，其沿著大致垂直於泵本體110之頂表面112所延伸的垂直軸線XX’而軸向延伸。稍後將參考圖4和5來描述減震器外殼的詳細結構。

高壓燃料泵100進一步包括減震器蓋子130，其可以耦合或組裝到減震器外殼120。減震器蓋子130包括大致圓柱形壁132 (其顯示於圖7)，其沿著垂直軸線XX’而同軸延伸。減震器外殼120和減震器蓋子130可以分別經由設於減震器外殼120和減震器蓋子130的個別匹配結構而彼此壓配或機械結合。替代選擇或附帶而言，減震器外殼120和減震器蓋子130可以沿著減震器蓋子130之圓柱形壁132的圓周而彼此焊接。

一旦減震器蓋子130組裝或耦合到減震器外殼120，則接收空間S是由減震器蓋子130的內表面、減震器外殼120的下內表面、在泵本體110之頂部的內表面116所形成。流體壓力減震器140或多個相同或類似的流體壓力減震器可以維持或包埋於接收空間中，其最佳顯示於圖3。

高壓燃料泵100包括燃料入口接配件150，其可以大致上是圓柱形。燃料入口接配件150設在燃料迴路的上游，並且可以加壓和∕或機械結合到減震器蓋子130。於所示的具體態樣，燃料入口接配件150是倒鉤型燃料線接配件，其具有約8毫米的直徑。入口燃料接配件150相對於泵本體110的頂表面112而呈角度。於所示的具體態樣，角度是約45度。角度可以相對於表面112而在約0度到約90度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約0度到約45度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約46度到約90度的範圍中。

高壓燃料泵100進一步包括高壓燃料出口接配件160，其可以大致是圓柱形並且設在泵本體110的傾斜側表面114上。當在軸線XX’的方向而從高壓燃料泵100的頂部來看時，燃料入口接配件150和高壓燃料出口接配件160相對於軸線XX’而在圓周上形成約180度的角度。燃料入口接配件150和高壓燃料出口接配件160所形成的角度可以相對於軸線XX’而在圓周上是在約0度到約360度的範圍中。

如圖4和5所示，減震器外殼120包括大致圓柱形壁122，其相對於軸線XX’而軸向對稱。圓柱形壁122在圓周上是連續的，並且包括外表面121和徑向相對的內表面123。圓柱形壁122進一步包括頂部接合表面124，其大致平行於泵本體110的頂表面112。頂部接合表面124一直連續到往內漸縮的表面125。往內漸縮的表面125將頂部接合表面124連接到圓柱形壁122的內表面123。頂部接合表面124和往內漸縮的表面125可以藉由車削、切割或截斷已知減震器外殼的頂部而形成。頂部接合表面124和往內漸縮的表面125的尺寸可加以客製化以適合不同的應用。減震器接收空間S具有體積，其由圓柱形壁122的直徑以及減震器外殼120的頂部接合表面124與泵本體110的頂表面112之間距離所界定。舉例而言，減震器接收空間S是由圓柱形壁122的內表面123、圓柱形壁122的梯級表面126、泵本體110的內頂表面116所界定。梯級表面126和內頂表面116可以相同或類似於已知的高壓燃料泵，結果則已知的泵可以再使用或再工程化以適合不同的應用。

如圖6和7所示，減震器蓋子130包括大致圓柱形壁132，其與減震器外殼120的圓柱形壁122大致同軸。圓柱形壁132的直徑大致相同於減震器外殼120之圓柱形壁122的直徑。

圓柱形壁132具有外表面135和徑向相對的內表面133。減震器蓋子130進一步包括內頂表面131，其大致平行於泵本體110的頂表面112。內頂表面131和內表面135一起界定蓋穴C，其為減震器接收空間S的一部分。

圓柱形壁132包括在壁之最下端的安裝凸緣134。安裝凸緣134具有底部接合表面136以機械接合和結合減震器外殼120的頂部接合表面124。舉例而言，底部接合表面136和頂部接合表面124可以進一步彼此焊接。附帶而言，安裝凸緣134進一步包括肩部137以使減震器蓋子130相對於減震器外殼120做適當指向。操作上，肩部137接合減震器外殼120之往內漸縮的表面125以允許減震器蓋子130相對於減震器外殼120而適當置中。肩部137也提供壓配特徵，其允許在焊接前將減震器蓋子130預先組裝到泵外殼120。肩部137也可以使用作為焊接肩部，目的是緩和對減震器接收空間S之內表面的熱暴露，並且允許減震器蓋子130徑向焊接到減震器外殼120有乾淨的過渡。同時，可以維持流體平順流動穿過減震器外殼120。減震器蓋子130進一步包括頂表面138以將減震器蓋子130壓到減震器外殼120。

減震器蓋子130進一步包括燃料入口接配件端139以在操作上接合燃料入口接配件150 (顯示於圖1)。一旦減震器蓋子130組裝到減震器外殼120，則燃料從燃料入口接配件150朝向高壓燃料泵減震器140而流動。特定而言，燃料流動穿過頂穴TC而到蓋穴C中。

圖8示範根據本發明之另一具體態樣的高壓燃料泵200。高壓燃料泵200包括泵本體210，其具有頂表面212和傾斜側表面214。高壓燃料泵200進一步包括：減震器外殼220，其設在頂表面212上；以及減震器蓋子230，其經由類似或相同於高壓燃料泵100的接合和匹配結構而耦合到減震器外殼220。泵本體210、減震器外殼220、減震器蓋子230一起界定減震器接收空間，當中可以包含流體壓力減震器。高壓燃料泵200也包括燃料入口接配件250，其設在燃料迴路的上游並且可以加壓和∕或機械結合到減震器蓋子230。入口燃料接配件250相對於泵本體210的頂表面212而呈角度。於所示的具體態樣，角度是約45度。角度相對於頂表面212而可以在約0度到約90度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約0度到約45度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約46度到約90度的範圍中。高壓燃料泵200進一步包括高壓燃料出口接配件260，其設在泵本體210的傾斜側表面214上。當在軸線XX’的方向而從高壓燃料泵200的頂部來看時，燃料入口接配件250和高壓燃料出口接配件260相對於軸線XX’而在圓周上形成約0度的角度。燃料入口接配件250和高壓燃料出口接配件260所形成的角度可以相對於軸線XX’而在圓周上是在約0度到約360度的範圍中。舉例而言，泵本體210 (包括頂表面212和傾斜側表面214)及高壓燃料接配件260可以類似或相同於已知泵的所有者。此具體態樣的燃料入口接配件250是快速連接型燃料入口接配件。

圖9示範根據本發明之又一具體態樣的高壓燃料泵300。高壓燃料泵300包括泵本體310，其具有頂表面312和傾斜側表面314。高壓燃料泵300進一步包括：減震器外殼320，其設在頂表面312上；以及減震器蓋子330，其經由類似或相同於高壓燃料泵100的接合和匹配結構而耦合到減震器外殼320。泵本體310、減震器外殼320、減震器蓋子330一起界定減震器接收空間，當中可以包含流體壓力減震器。高壓燃料泵300也包括燃料入口接配件350，其設在燃料迴路的上游並且可以加壓和∕或機械結合到減震器蓋子330。入口燃料接配件350相對於泵本體310的頂表面312而呈角度。於所示的具體態樣，角度是約0度或平行於表面312。角度相對於頂表面312而可以在約0度到約90度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約0度到約45度的範圍中。舉例而言，角度可以是在約46度到約90度的範圍中。高壓燃料泵300進一步包括高壓燃料出口接配件360，其設在泵本體310的傾斜側表面314上。當在軸線XX’的方向而從高壓燃料泵300的頂部來看時，燃料入口接配件350和高壓燃料出口接配件360相對於軸線XX’而在圓周上形成約90度的角度。燃料入口接配件350和高壓燃料出口接配件360所形成的角度可以相對於軸線XX’而在圓周上是在約0度到約360度的範圍中。舉例而言，泵本體310 (包括頂表面312和傾斜側表面314)及高壓燃料接配件360可以類似或相同於已知泵的所有者。燃料入口接配件350的規格異於燃料入口接配件250。舉例而言，於此具體態樣，燃料入口接配件350是倒鉤型燃料入口接配件。附帶而言，高壓燃料泵300進一步包括柱塞彈簧370，其具有高於已知泵之柱塞彈簧的彈簧率。

圖10示範根據本發明之又一具體態樣的高壓燃料泵400。高壓燃料泵400包括泵本體410，其具有頂表面412和傾斜側表面414。高壓燃料泵400進一步包括：減震器外殼420，其設在頂表面412上；以及減震器蓋子430，其經由類似或相同於高壓燃料泵100的接合和匹配結構而耦合到減震器外殼420。泵本體410、減震器外殼420、減震器蓋子430一起界定減震器接收空間，當中可以包含流體壓力減震器。高壓燃料泵400也包括燃料入口接配件450，其設在燃料迴路的上游並且可以加壓和∕或機械結合到減震器蓋子430。入口燃料接配件450相對於泵本體410的頂表面412而呈角度。於所示的具體態樣，角度是約90度。角度可以在約0度到約90度的範圍中。換種方式來說，燃料入口接配件450對齊於減震器外殼420的軸線XX’。高壓燃料泵400進一步包括高壓燃料出口接配件460，其設在泵本體410的傾斜側表面414上。舉例而言，泵本體410 (包括頂表面412和傾斜側表面414)及高壓燃料接配件460可以類似或相同於已知泵的所有者。燃料入口接配件450是公制快速連接接配件，此相對於用於已知泵的英制快速連接接配件。附帶而言，高壓燃料泵300進一步包括柱塞彈簧370，其具有高於已知泵之柱塞彈簧的彈簧率。

於高壓燃料泵200、300、400，泵本體和高壓燃料出口接配件可以相同於已知泵的泵本體和高壓燃料出口接配件。減震器外殼和減震器蓋子可以相同於泵100的減震器外殼120和減震器蓋子130，其異於已知的減震器外殼和減震器蓋子。燃料入口接配件250、350、450可以針對泵的不同應用而客製化。因此，藉由允許改變燃料入口規格、指向和角度以及柱塞返回彈簧的彈簧率，所有這些具體態樣都允許原始裝備燃料泵再用於不是原始所意欲之引擎蓋下的引擎環境。

經修改之高壓燃料泵的具體態樣如上所述乃能夠將原始裝備高壓燃料泵調適於不是原始裝備高壓燃料泵所意欲的應用和規格。原始裝備燃料泵的修改乃特定於壓力脈動減震器總成、低壓燃料入口、泵本體安裝凸緣，其允許安裝和密封到不是未經修改之燃料泵所原始意欲的新引擎應用。

本發明的另一態樣關於修改原始裝備高壓燃料泵之減震器總成的方法，以允許高壓燃料泵從原始引擎應用再用於非先前考慮的新引擎應用，並且允許修改原始高壓燃料泵的壓力脈動減震器總成。

本發明的再一態樣關於修改原始裝備高壓燃料泵的方法，其含有：移除原始裝備減震器總成、修改原始裝備燃料泵減震器殼、移除原始裝備脈動減震器隔膜總成、提供新設計的減震器外殼和新的低壓接配件總成、將經修改的原始裝備燃料泵組裝到新的減震器外殼總成、提供安裝凸緣以將泵調適於引擎和最終修改的燃料泵總成。

本發明的方法和裝置特定而言瞄準非原始裝備市場(或通稱之販賣修理用零件的市場)，更特定而言是販賣修理用高效能零件的市場。本發明的方法和裝置藉由簡化以及採用加壓和焊接方法來組裝，免除了密封、螺紋、固定器和過多的製造作業，而改善了品質、製造和使減震器修改的封裝占地面積極小化。

經修改的泵呈現完全機械密封的系統，比習用固定的和O形環密封方法而有較高的壓力性能和較低的製造成本。經修改的泵允許原始泵重新用於不是它原始意欲的應用。減震器外殼允許在新修改的泵中修改原始脈動阻尼體積和脈動阻尼隔膜。

根據本發明的具體態樣，原始裝備高壓燃料泵的不鏽鋼減震器外殼在指定尺寸而從主泵本體移除，並且後續而言，減震器外殼是以特定的邊緣處理來修改，而提供高品質內徑和垂直於內徑的邊緣以附接新的減震器殼蓋。維持了原始裝備脈動減震器總成。新的減震器殼蓋設計有使用運算流體動力學所發展的特徵，以指引和優化穿過原始裝備減震器的燃料流動。新的減震器外殼設計特徵允許外殼加壓到經修改的原始裝備減震器外殼中，並且提供維持特徵以維持其位置以及藉此包埋原始裝備脈動減震器。新的減震器外殼已經設計有允許新外殼徑向焊接到經修改之原始裝備減震器殼的特徵。新減震器外殼的額外設計特徵則允許加壓和焊接各式各樣的較低壓力接配件。

雖然已經顯示、描述和指出了本發明如應用於其多種特定之具體態樣的基本新穎特徵，不過也將了解熟於此技術者可以在示範裝置的形式和細節及其操作上做出多樣的省略、替換和改變，而不偏離本發明的精神。舉例而言，明確意欲要將以大致相同方式來進行大致相同功能而達成相同結果之那些元件和∕或方法步驟的所有組合落在本發明的範圍內。再者，就一般設計選擇而言，應體認關於本發明之任何揭示形式或具體態樣所示和∕或所述的結構和∕或元件和∕或方法步驟可以併入任何其他揭示、描述或建議的形式或具體態樣。因此，本發明意欲僅由如所附請求項之範圍所指出的來限制。

100‧‧‧高壓燃料泵

110‧‧‧泵本體

112‧‧‧頂表面

114‧‧‧側表面

116‧‧‧內表面

120‧‧‧減震器外殼

121‧‧‧外表面

122‧‧‧圓柱形壁

123‧‧‧內表面

124‧‧‧頂部接合表面

125‧‧‧往內漸縮的表面

126‧‧‧梯級表面

130‧‧‧減震器蓋子

131‧‧‧內頂表面

132‧‧‧圓柱形壁

133‧‧‧內表面

134‧‧‧安裝凸緣

135‧‧‧外表面

136‧‧‧底部接合表面

137‧‧‧肩部

138‧‧‧頂表面

139‧‧‧燃料入口接配件端

140‧‧‧流體壓力減震器

150‧‧‧燃料入口接配件

160‧‧‧高壓燃料出口接配件

200‧‧‧高壓燃料泵

210‧‧‧泵本體

212‧‧‧頂表面

214‧‧‧傾斜側表面

220‧‧‧減震器外殼

230‧‧‧減震器蓋子

250‧‧‧燃料入口接配件

260‧‧‧高壓燃料出口接配件

300‧‧‧高壓燃料泵

310‧‧‧泵本體

312‧‧‧頂表面

314‧‧‧傾斜側表面

320‧‧‧減震器外殼

330‧‧‧減震器蓋子

350‧‧‧燃料入口接配件

360‧‧‧高壓燃料出口接配件

370‧‧‧柱塞彈簧

400‧‧‧高壓燃料泵

410‧‧‧泵本體

412‧‧‧頂表面

414‧‧‧傾斜側表面

420‧‧‧減震器外殼

430‧‧‧減震器蓋子

450‧‧‧燃料入口接配件

460‧‧‧高壓燃料出口接配件

470‧‧‧柱塞彈簧

C‧‧‧蓋穴

S‧‧‧減震器接收空間

TC‧‧‧頂穴

XX’‧‧‧垂直軸線

圖1是根據本發明的範例性具體態樣之高壓燃料泵的立體圖。

圖2是圖1所示泵的前視圖。

圖3是圖1所示泵的截面圖。

圖4是圖1所示泵之泵本體和減震器外殼的立體圖。

圖5是圖4之泵本體和減震器外殼的截面圖。

圖6是圖1所示泵之減震器蓋子的立體圖。

圖7是圖6之減震器蓋子的截面圖。

圖8是根據本發明的另一範例性具體態樣之高壓燃料泵的立體圖。

圖9是根據本發明的又一範例性具體態樣之高壓燃料泵的立體圖。

圖10是根據本發明的再一範例性具體態樣之高壓燃料泵的立體圖。

Claims (1)

1. 一種燃料泵，其包括： 本體，其具有頂表面和側表面，其中該頂表面和該側表面相對於彼此而呈現角度； 減震器外殼，其設在該頂表面上，其中該減震器外殼包括大致圓柱形壁，其沿著該大致圓柱形壁的垂直中央軸線而從該頂表面垂直延伸； 減震器蓋子，其設在該減震器外殼上，其中該減震器蓋子包括大致圓柱形壁，其沿著該垂直中央軸線而同軸延伸，其中該減震器外殼包括頂部接合結構，並且該減震器蓋子包括底部接合結構，其中該頂部接合結構和該底部接合結構操作上彼此接合而以密封方式將該減震器蓋子連接到該減震器外殼，其中該減震器蓋子和該減震器外殼合起來界定用於容納至少一流體壓力減震器的空間； 燃料入口接配件，預定的燃料則經由此而進入該燃料泵，其中該燃料入口接配件大致上是圓柱形，其中該燃料入口接配件以密封方式而可***該減震器蓋子的開口內；以及 燃料出口接配件，其中該燃料出口接配件大致上是圓柱形，其中該燃料出口接配件以密封方式而可***該本體之該側表面的開口內， 其中該預定的燃料是由該至少一流體壓力減震器所處理以增加該預定燃料的壓力，並且其中增加壓力的該預定燃料經由該燃料出口接配件而釋放。