CN100420853C - 用于共轨-燃料喷射系统的单柱塞式喷射泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于快速运行的内燃机的单柱塞式喷射泵，由于它的结构紧凑及良好的容积分析的效率并结合柱塞的高振荡频率可具有与多柱塞式喷射泵相比的输送量，而不会使驱动单柱塞式喷射泵时的转矩峰值变得不允许地高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的共轨-燃料喷射系统的喷射泵，它具有设在一个壳体中的泵缸及一个在泵缸中振荡的柱塞，其中从燃料入口吸入到泵缸中的燃料的压力被柱塞增高，及具有一个流量控制阀，其中该流量控制阀具有一个组合在壳体内的、直接控制的控制活塞，其中该流量控制阀对柱塞输送到一个出口或输送到一个与共轨连接的高压孔的输送液流进行控制。
背景技术
由DE-OS 42 21 921A1公知的喷射泵仅适用于在具有多于一个汽缸的内燃机中使用，如果它具有与汽缸数目相应数目的泵缸。随着泵缸数目的增多制造费用也增大。
在所谓的共轨-燃料喷射系统中，原则上具有内燃机汽缸数目与燃料高压泵的泵缸数目脱联的可能性。由于大的暂时输送量及由此产生的转矩峰值以及至今未解决的在很短时间中注入泵缸的问题，迄今还没有单柱塞式喷射泵用于具有多于一个汽缸的内燃机的共轨燃料供给。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种用于具有多于一个汽缸的内燃机的单柱塞式喷射泵，该内燃机装备有共轨-燃料喷射系统。
根据本发明，该任务将通过一种用于内燃机的共轨-燃料喷射系统的单柱塞式喷射泵来解决，它具有设在一个壳体中的泵缸及一个在泵缸中振荡的柱塞，其中从燃料入口吸入到泵缸中的燃料的压力被柱塞增高，及具有一个流量控制阀，其中该流量控制阀设有一个组合在壳体内的、被直接控制的控制活塞，其中该流量控制阀对柱塞输送到一个燃料入口或输送到一个与共轨连接的高压孔的输送液流进行控制，及其中柱塞用大于或等于内燃机曲轴一半转速的频率振荡，在吸液行程期间柱塞的速度小于在输液行程期间的柱塞速度。变换地，该喷射泵也可通过一个吸液节流阀(Saugdrosselventil)控制。
由于根据本发明的喷射泵的结构紧凑，它具有小的死点体积，由此改善了喷射泵的效率。由于喷射泵良好的效率，可使柱塞的尺寸设计得小，使得它可用大于曲轴转速一半的频率振荡。这样就可作到：在时间上输液量的不均匀性与喷射同步。此外，在相同输送功率的情况下可达到：用于驱动根据本发明的喷射泵的转矩峰值减小。由于柱塞直径小使泵缸与柱塞之间的泄漏减小，使得容积分析的效率得到改善及由此也使总效率得到改善。
此外，由于受压力及受由热产生的应力的表面积小，壳体仅在很小的范围上变形，这就实现了小的冷运行间隙及由此引起根据本发明的喷射泵的效率进一步改善。
通过根据本发明的多个特征的组合可成功地对具有共轨-燃料喷射系统的内燃机提供高功能的单柱塞式喷射泵，它由于所述的优点即结构紧凑及由于部件数目少，可成本合理地制造。
在本发明的一个变型方案中，柱塞被具有至少一个凸轮的凸轮轴或凸轮盘操作，由此能以简单的方式提高柱塞的振荡频率。视根据本发明的喷射泵由内燃机的哪个轴(凸轮轴，平衡轴，曲轴)驱动而定，凸轮的数目可根据输送要求进行选择。
在本发明的另一补充方案中，在吸液行程期间柱塞的速度小于在输液行程期间的柱塞速度，由此使吸液行程期间的气蚀(Kavitation)现象在很大程度上避免。
在本发明的另一构型中，泵缸被构造为盲孔，由此进一步减小了死点体积及泄漏损耗。通过柱塞预行程(Vorhub)变化的喷射泵的流量调节也有助于减小死点体积。通过该流量调节，柱塞总是输送达到上死点(OT)，以致死点体积最小化。
在本发明的另一构型中，所述出口可通过壳体与控制活塞之间的密封配合座密封，及该密封配合座的直径小于壳体中用于控制活塞的接收孔的直径，由此使控制活塞的打开运动受到处于低压的燃料的支持。此外还可以：流量控制阀的打开运动受到一个弹簧的支持，由此可减小打开时间及达到内燃机起动性能的改善。此外在一个变型方案中，低压侧的压力通过两个相似大小的活塞面在很大程度上被平衡。
本发明的另一方案在于，控制活塞的纵轴线与柱塞的纵轴线相交成90°的角度和/或在所述出口上设有一个起低压存储器作用的减压室，由此可实现特别紧凑的结构及相应小的死点体积；及在吸液行程期间该低压存储器支持泵缸的注液。通过该措施也同样防止了气蚀。
通过对柱塞及可能具有的推辊使用陶瓷来制作可减小惯性力及由此减小喷射泵的负荷。此外由于陶瓷良好的耐磨及抗变形性能，柱塞与泵缸之间的间隙可被减小，由此使容积分析的效率进一步地提高。
在本发明的另一构型中提出：在壳体中组合了一个共轨，由此使死点体积进一步减小。
在本发明的另一补充方案中，喷射泵输液行程在内燃机的喷射时刻上与喷射同步地相移(fasenverschieben)。视所选择的该相移大小而定，能使可能存在的喷射泵高压区域中的压力冲击被用来建立尽可能高的喷射压力，或在无或仅在小范围上存在压力冲击的时刻上进行喷射。在第二变型方案中改善了喷射时燃料配量的精度。
有利的是，流量控制阀被构造为无电流时打开的电磁阀。
有利的是，凸轮轴或凸轮盘是内燃机的一部分。
有利的是，输送量通过一个吸液节流调节部分被调节。
本发明的其它优点及有利的构型可从附图、说明书中得到。
附图说明
附图为：
图1：根据本发明的单柱塞式喷射泵的第一实施例，
图2：根据本发明的单柱塞式喷射泵的第二实施例，及
图3：根据本发明的单柱塞式喷射泵的第三实施例。
具体实施方式
图1表示根据本发明的单柱塞式喷射泵的第一实施例。在一个壳体1中，一个柱塞3被一个泵缸5导向。该柱塞3由一个凸轮轴7驱动。该凸轮轴7的一个偏心区段9通过一个推辊11作用在柱塞3上。在本发明的意义上该偏心区段9是一个凸轮。但该凸轮也可具有不同于偏心设置的圆的其它几何构型。柱塞3通过仅以示意方式表示的回动弹簧13压在推辊11上。
在壳体1中在泵缸5之上设有一个作为电磁阀构成的流量控制阀17的控制活塞15，它垂直于泵缸5的纵轴线。该控制活塞15具有一个肩19，该肩与相应地构成的凸台21形成密封配合座。当该流量控制阀17闭合时，肩19座于凸台21上，及由柱塞3输送的燃料将被输送到一个高压孔23中。该高压孔23通过一个未示出的高压管与一个也未示出的燃料喷射系统的共轨相连接。在高压孔23中的单向阀25用于防止燃料从所述共轨回流到该喷射泵。活塞面34关闭了低压室29，及尽可能地平衡低压侧作用在阀针上的力。
当流量控制阀17打开时，柱塞3向低压室29输液或在喷射泵吸液行程时将燃料通过燃料入口27由低压室29吸入到泵缸5中。当在输液行程期间流量控制阀17闭合时，在泵缸5中建立起一个压力，它导致止回阀25打开及接着可以将燃料从泵缸5输送到未示出的共轨中。流量控制阀17关闭得愈早，柱塞3的每个输送行程输送到共轨中的燃料量愈大，通过流量控制阀17关闭时刻的选择可使每个输送行程输送的量控制在0与100％的泵缸工作容积之间。
由于该喷射泵的结构极其紧凑及坚固及该喷射泵的死点体积小，该喷射泵具有良好的效率。由此柱塞3的尺寸可以被确定得小，这就进一步减小在泵缸5与柱塞3之间的泄漏损耗。此外，由于柱塞3的工作容积小，当吸液行程期间仅需从燃料入口29将很少燃料量输送到泵缸5中，这就减小了气蚀的发生。该气蚀倾向可通过图1中所示凸轮轴7的偏心区段9的相应构型进一步减小。当吸液行程期间柱塞3的速度小于输液行程期间的柱塞速度时，在燃料吸入时的气蚀倾向减小。
由于柱塞3的尺寸小及其质量小，即使当输液行程期间柱塞3的加速度大及压力高的情况下，推辊11与凸轮轴7的偏心区段9之间所允许的赫兹波压(Hertz’sche Pressung)不会被超过。
在根据图1所示的实施例中，控制活塞15通过一个压簧31支持，该压簧支承在壳体1的盖33上。在根据图2的第二实施例中不具有压簧31，并且盖33部分地作为膜构成。在紧邻由肩19与凸台21构成的密封配合座的后面，在壳体1中设有一个槽35，该槽与相应构型的盖33一起构成了一个减压室37。在预输送行程期间在减压室37中存储的压力能量支持了燃料从燃料入口29出来到泵缸5中的吸入，及由此减小了吸液行程期间的气蚀倾向。当密封配合座的直径小于壳体1中用于控制活塞15的接收孔39的直径时，控制活塞15的打开运动受到液压力的附加支持。由于柱塞3的高振荡频率，在吸液行程期间燃料的平均流动速度小于在一个吸液行程中曲轴每两转吸取相同燃料量时的流动速度。
图3表示根据本发明的喷射泵的第三实施例。在该实施例中以及在第二实施例中相同的部件具有相同的标号及这也适用于上述相应的情况。在该喷射泵中，凸轮轴7是内燃机的一部分，及壳体1直接地装入内燃机的相应孔口41。由此得到一种非常紧凑的结构。此外，当凸轮轴7为内燃机上原来就有的一个轴的一部分时，制造费用降低及由此使成本降低。该喷射泵不需要自身独有的凸轮轴及其轴承和驱动装置，这对制造成本起到积极作用。
所有在附图、说明书及权利要求书中公开的特征既可单独地也可彼此任意组合地体现本发明的实质。
Claims (15)
1. 一种用于内燃机的共轨-燃料喷射系统的喷射泵，它具有设在一个壳体(1)中的泵缸(5)及一个在泵缸(5)中振荡的柱塞(3)，其中从燃料入口(29)吸入到泵缸(5)中的燃料的压力被柱塞(3)增高，及具有一个流量控制阀(17)，其中该流量控制阀(17)设有一个组合在该壳体(1)内的、被直接控制的控制活塞(15)，其中该流量控制阀(17)对柱塞(3)输送到一个燃料入口(27)或输送到一个与共轨连接的高压孔(23)的输送液流进行控制，其特征在于：柱塞(3)用大于或等于内燃机曲轴转速一半的频率振荡，在吸液行程期间柱塞(3)的速度小于在输液行程期间的柱塞速度。
2. 根据权利要求1的喷射泵，其特征在于：柱塞(3)被具有至少一个凸轮的凸轮轴(7)或凸轮盘操作。
3. 根据以上权利要求中一项的喷射泵，其特征在于：泵缸(5)作为盲孔构成。
4. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：喷射泵的流量调节通过柱塞(3)预行程的变化来实现。
5. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：燃料入口(27)与泵缸(5)之间的连接可通过壳体(1)与控制活塞(15)之间的密封配合座密封，并且该密封配合座的直径小于壳体(1)中用于控制活塞(15)的一个接收孔(39)的直径。
6. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：流量控制阀(17)的打开运动受到一个压簧(31)的支持。
7. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：控制活塞(15)的纵轴线与柱塞(3)的纵轴线相交成90°的角度。
8. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：在燃料入口(27)中设有一个起低压存储器作用的减压室(37)。
9. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：柱塞(3)由陶瓷制造。
10. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：在壳体(1)中组合了一个共轨。
11. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：喷射泵的输液行程在内燃机的喷射时刻上与喷射同步地相移。
12. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：流量控制阀(17)被构造为无电流时打开的电磁阀。
13. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：凸轮轴(7)或凸轮盘是内燃机的一部分。
14. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：输送量通过一个吸液节流调节部分被调节。
15. 根据权利要求1和2中一项的喷射泵，其特征在于：设有一个推辊，它由陶瓷制造。
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