[实用新型]燃料喷射泵

说明书

技术领域

本实用新型一般涉及柴油发动机，柴油发动机燃料喷射泵和相关的机械部件。更具体地，本实用新型涉及包括发动机活塞的机械构件的密封。 

背景技术

通常，柴油发动机燃料喷射泵的活塞不具有任何密封装置。通过柴油燃料的粘性结合活塞和汽缸腔膛内壁之间的精度约为几微米量级的最小间隙获得活塞的密封。技术进步使得在柴油发动机中使用共轨直喷(Common Rail DirectInjection，简称CRDI)的高压燃料喷射系统成为可能。 

以前的燃料喷射系统的平均压力为300巴(bar)。使用CRDI的新系统能产生将近3000bar的压力，其比大气压大3000倍，从而更好地燃烧在极高的压力下喷射的更精细的燃料液滴。因而极大地改进了柴油发动机的燃烧条件。在分离的喷射系统中极高的压力下喷射极其精细的燃料颗粒结合每个燃烧周期内多次燃料喷射而非单次燃料喷射，获得近乎完美的燃烧，该燃烧几乎不产生有毒废气。 

柴油发动机在引入CRDI系统之后明显好得多，但由于燃料喷射泵的活塞上缺少密封装置，实际上仍然无法节约燃料。 

当柴油发动机燃料喷射泵在将近3000bar的极高压下工作时，因为在如此高的压力下活塞上的总负载高达一公吨以上，所以活塞的直径必须尽可能地小。例如，当活塞直径为7mm时，在3000bar的内部压力下7mm的活塞上的总负载为1154kg。在泵中使用三个横截面直径为7mm的活塞，从活塞转移到轴上的总负载变为3462kg。当考虑50％的安全系数时，额定负载随后变为5293kg。泵中需要极大直径的轴和传动轴承。 

平常的3000cc的客车柴油发动机的燃料泵应当以300cc/分钟的速度泵送燃料以使汽车以60公里/小时的速度行驶。利用横截面直径为7mm并且横截面面积为0.385平方厘米的汽缸腔膛，泵冲程为7mm的三活塞泵在泵轴每次旋转时泵送0.81cc。泵轴以370rpm的转速旋转以泵送300cc/分钟。当燃料喷射泵的汽缸腔膛的横截面直径为7mm时，活塞的外直径不能超过6.98mm，活塞的外直径比汽缸腔膛的直径小0.02mm。活塞的横截面积等于0.382平方厘米。因而汽缸腔膛与活塞之间的间隙的面积为0.003平方厘米。该面积是汽缸腔膛的横截面积的0.8％。换句话说，即使泵闲置，大气压下汽缸腔膛与活塞之间仍有最小0.8％的内部泄露。当泵运行且施加3000bar的内部压力时，内部泄露能达到泵的总泵送流量的60％以上，这意味着将近60％的燃料泵送能量通过内部泄露损失。在泵的使用寿命期间，内部泄露速率进一步迅速增加。这是由于在燃烧周期中汽缸腔膛与活塞之间的间隙导致腔膛中的活塞振动，该振动逐渐拓宽间隙，从而逐渐增加内部泄露。 

典型的燃料喷射泵送系统包括蓄压器，该蓄压器用于在蓄压器中存储加压燃料以保持压力恒定，使压力波动尽可能小以燃烧均匀并且最小化发动机振动。燃料喷射泵必须泵送比发动机燃烧能力至少多40％的燃料，从而能在蓄压器中存储过多的加压燃料。由于内部泄露逐渐增加，当发动机长时间地保持运行而没有闲置的情况下，最终燃料喷射泵不能泵送足够的额外燃料以在蓄压器中积蓄加压燃料。从燃料泵供应到发动机的燃料少于用于燃烧以维持速度的燃料。此时，需要更换燃料喷射泵。该更换通常平均每年发生一次。因此，在柴油发动机的领域中通常需要找到更好的燃料喷射泵，特别是不会经常磨损的更好的燃料喷射泵。 

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种柴油发动机燃料喷射泵的设计方案，该柴油发动机燃料喷射泵能产生高压，内部泄露最少并且该内部泄露不会逐渐增加，耐久性更好并且制造的复杂性较低。本实用新型的另一个目的是提供使用 全金属密封环的这种设计方案。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种燃料喷射泵，其特征在于，包括：泵主体；装配到所述泵主体中的驱动轴；装配到所述驱动轴上的活塞驱动的凸轮；以及一个或多个汽缸盖，每个汽缸盖包括插入汽缸腔膛内的泵活塞，其中所述泵活塞配有一个或多个全金属密封环；其中驱动轴的旋转引起泵活塞的往复运动；以及其中配有一个或多个全金属密封环的泵活塞的横截面积等于汽缸腔膛的横截面积，由此产生的内部泄露为零。 

根据本实用新型的多个实施方式，全金属密封环用于密封柴油发动机燃料喷射泵的活塞和汽缸腔膛。具有活塞上的一个或多个全金属密封环的柴油发动机燃料喷射泵即使在例如20rpm的极低速度下，仍能产生绝对为零的内部泄露。