CN100575700C - 用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵 - Google Patents

用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵 Download PDF

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Abstract

用于内燃机燃料喷射装置的高压泵，该高压泵具有至少一个泵单元(16)，该泵单元具有一个被驱动成往复运动的、在一个泵壳体部件(36)的圆柱形孔(22)中可移动地被导向的泵活塞(20)，该泵活塞在圆柱形孔(26)中限定了一个泵工作室(24)，该泵工作室在泵活塞(20)的抽吸行程中可通过一个抽吸阀(30)注入来自一个燃料输入部分(38)的燃料。阀元件(64)具有一个圆柱形的杆(66)及一个在横截面上相对该杆(66)增大的头部(68)，其中至少阀元件(64)的杆(66)在阀壳体(42；142)的一个导向孔(46a)中可滑移地被导向。阀元件(64)的头部(68)附加地通过一些构造在其上的、在圆周方向上彼此隔开的导向区段(74)在阀壳体(42；142)的孔(46e)中可滑移地被导向，其中在阀元件(64)的头部(68)上在这些导向区段(74)之间设有在横截面上相对这些导向区段(74)减小的通流区段(76)，通过这些通流区段能使燃料流从燃料输入部分(38)流入到泵工作室(24)中。

Description

用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵
技术领域
本发明涉及用于内燃机燃料喷射装置的高压泵。
背景技术
这种高压泵已由DE 19744577A1公开。该高压泵具有至少一个泵单元，该泵单元具有一个被驱动成往复运动的、在一个泵壳体部件的圆柱形孔中可移动地导行的泵活塞，该泵活塞在圆柱形孔中限定了一个泵工作室。泵工作室在泵活塞的抽吸行程中通过一个抽吸阀被注入来自一个燃料输入部分的燃料及在泵活塞的输送行程中通过一个排出阀将燃料从泵工作室压出。抽吸阀具有一个活塞形状的阀元件，该阀元件为了控制泵工作室与燃料输入部分的连接用一个构造在该阀元件上的密封面与一个构造在阀壳体上的阀座相互配合。在阀元件上作用有一个在闭合方向上作用于它的闭合弹簧。该阀元件具有一个杆及一个在直径上相对该杆增大的头部，其中该杆在阀壳体的孔中可滑动地被导向。已经确定出；阀元件在其闭合运动时可用其纵向轴线倾斜，由此首先引起密封面的一侧靠触在阀座上。该倾斜由于阀元件通过其杆在阀壳体的孔中的不充分导向而引起。尤其在具有差的润滑特性的燃料的情况下阀元件的该倾斜及由此引起的阀元件的密封面在阀座上的一侧的靠触将导致阀元件上和/或阀座上的大磨损及由此导致功能变差及在一定情况下导致抽吸阀及由此导致高压泵的失效。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于内燃机燃料喷射装置的高压泵，该高压泵具有至少一个泵单元，该泵单元具有一个被驱动成往复运动的、在一个泵壳体部件的圆柱形孔中可移动地被导向的泵活塞，该泵活塞在圆柱形孔中限定了一个泵工作室，该泵工作室在泵活塞的抽吸行程中可通过一个抽吸阀注入来自一个燃料输入部分的燃料，其中抽吸阀具有一个活塞形状的阀元件，为了控制泵工作室与燃料输入部分的连接，该阀元件与一个阀座相互配合，其中阀元件在打开方向上被燃料输入部分中的压力来加载及在闭合方向上被泵工作室中的压力来加载，其中阀元件具有一个圆柱形的杆及一个在横截面上相对该杆增大的头部，其中至少阀元件的杆在阀壳体的一个导向孔中可滑移地被导向，其中：附加地，阀元件的头部通过一些构造在其上的、在圆周方向上彼此隔开的导向区段在阀壳体的孔中可滑移地被导向，其中在阀元件的头部上在这些导向区段之间设有在横截面上相对这些导向区段减小的通流区段，通过这些通流区段能使燃料流从燃料输入部分流入到泵工作室中。
相比之下根据本发明技术方案的高压泵具有其优点，即改善了抽吸阀的阀元件的导向，由此减小了磨损并改善了抽吸阀的耐久性及由此改善了高压泵的耐久性。
在下面说明中给出了根据本发明的高压泵的有利构型及进一步的结构。有利的是，通过阀元件用其在所述导向孔中被导向的杆的前端部在阀壳体中限定了一个空间，该空间持续地与燃料输入部分相连接，根据上述构型允许抽吸阀快速地闭合，因为在该空间中不可建立升高的压力。有利的是，阀元件的杆在其设置在导向孔中的区域与阀元件的头部之间的一个区域中由阀壳体的一个在直径上比导向孔大的孔包围；燃料输入部分通到该在直径上比导向孔大的孔中；由阀元件的杆限定的空间通过阀壳体中的至少一个连接孔与该在直径上比导向孔大的孔相连接；有利的是，阀元件的杆在其设置在导向孔中的区域与阀元件的头部之间的一个区域由阀壳体的一个在直径上比导向孔大的孔包围；在阀壳体与泵壳体部件的一个在其中置入阀壳体的孔之间构造一个环形空间，燃料输入部分通入该环形空间；该在直径上比导向孔大的孔与由阀元件的杆限定的空间分别通过至少一个连接孔与环形空间相连接，根据上述两种构型能以简单的方式实现燃料输入到抽吸阀中并且可实现由阀元件限定的空间与燃料输入部分的连接。
附图说明
附图中表示出本发明的实施例及在以下的说明中详细地描述。附图表示：
图1：一个用于内燃机的燃料喷射系统的高压泵的纵截面图，
图2：根据第一实施例的高压泵的抽吸阀的一个纵截面的放大视图，
图3：抽吸阀的沿图2中的线III-III的一个横截面，
图4：抽吸阀的阀壳体的一个纵截面的放大图，
图5：抽吸阀的一个阀元件，
图6：沿图5中箭头方向VI观察阀元件的一个视图，及
图7：根据第二实施例的抽吸阀。
具体实施方式
图1中示出一个用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵10，该内燃机优选为一个压燃式内燃机。通过该高压泵10将使燃料在高压下输送到一个储存器12中，燃料再被从该储存器取出以通过喷射器13喷射到内燃机中。高压泵10通过一个输送泵14输入燃料。该高压泵10具有至少一个泵单元16，该泵单元具有一个至少间接地通过高压泵10的驱动轴18驱动成往复运动的泵活塞20。泵活塞20在一个相对驱动轴18至少近似地径向延伸的圆柱形孔22中被密封地导向及在圆柱形孔22的背离驱动轴18的外端部区域中构成了一个泵工作室24的边界。驱动轴18具有一个凸轮或一个相对其旋转轴线19偏心的轴区段26，当驱动轴18旋转运动时通过该凸轮引起泵活塞20的往复运动。泵活塞20通过一个复位弹簧28直接地或通过一个支撑元件29固定靠触在轴区段26上。
泵工作室24通过一个向着泵工作室24打开的、被构造成止回阀的抽吸阀30与来自输送泵14的一个燃料输入部分相连接。此外泵工作室24通过一个从泵工作室24向外打开的、被构造成止回阀的排出阀32与向着存储器12的一个燃料输出部分相连接。在抽吸行程时，泵活塞20在圆柱形孔22中径向向内地运动，以使得泵工作室24的容积变大。在泵活塞20的抽吸行程时，由于这时形成的压力差使抽吸阀30打开，因为由输送泵14产生出一个比泵工作室24中具有的压力高的压力，以致由输送泵14输送的燃料被吸入到泵工作室24中。在泵活塞20的抽吸行程时，排出阀32关闭，因为在储存器12中具有比泵工作室24中高的压力。
以下借助图2至6详细说明抽吸阀30，在这些图中示出根据第一实施例的抽吸阀30。如图2所示地，抽吸阀30被置入在高压泵10的一个壳体部件36的一个径向向外地连接在圆柱形孔22上的孔34内。在此情况下孔34被构造得在直径上大于圆柱形孔22。壳体部件36例如可为一个汽缸盖，它与另一个在其中支承着驱动轴18的壳体部件相连接，或可为一个在其中也支承着驱动轴18的壳体部件。，一个燃料输入通道38例如大致相对于孔34的轴线径向地在孔34的向着圆柱形孔22的端部区域附近通到该孔34中，该输入通道与输送泵14相连接。在孔34与圆柱形孔22之间的过渡部分上，在壳体部件36上构造一个向着壳体部件36的外侧的环形肩40。
如图2及4所示地，抽吸阀30具有一个阀壳体42，它被近似罐形地构造。在此，阀壳体42在其向着环形肩40的内端部上具有一个在外径上增大的法兰44。与法兰44紧挨着的阀壳体的直径更小及向着阀壳体42的背离环形肩40的外端部地例如可大致截锥形地缩小。阀壳体42具有一个透孔46，该透孔在直径上多级地构造。孔46在阀壳体42的外端部区域中具有一个在直径上小的第一区段46a，在该第一区段上向着阀壳体42的内端部连接着一个直径较大的第二孔区段46b。在第二孔区段46b上连接着一个第三孔区段46c，该第三孔区段的直径向着阀壳体42的内端部至少近似截锥形地增大及其表面相对孔46的纵向轴线47以一个角度α倾斜。第三孔区段46c构成一个阀座。在第三孔区段46c上连接着一个第四孔区段46d，该第四孔区段的直径向着阀壳体42的内端部至少近似截锥形地增大及其表面相对孔46的纵向轴线47以一个角度β倾斜。这里第四孔区段46d的角度β大于第三孔区段46c的角度α。最后，在第四孔区段46d上向着阀壳体42的内端部连接着一个具有恒定直径的第五孔区段46e。在第二孔区段46b与第三孔区段46c之间的过渡部分上可设有一个斜切面(Fase)。第四孔区段46d与第五孔区段46e之间的过渡部分可被倒圆地构造。
在阀壳体42的表面上开设有至少一个输入通道50，该输入通道的一侧通到阀壳体42的外表面上及另一侧通到第二孔区段46b中。优选设有多个、例如三个均匀地分布在阀壳体42的圆周上的输入通道50。在此，输入通道50可这样地通到孔区段46b中，使得其纵向轴线51与孔区段46b的纵向轴线47相交。变换地，输入通道50也可这样地通入第二孔区段46b，使得其纵向轴线51不与孔46的纵向轴线47相交并且这些输入通道50至少近似切向地通入孔区段46b，如图3中所示。输入通道50可用其纵向轴线51相对孔46的纵向轴线47至少近似垂直地延伸，或如图2及4中所示地，输入通道50的纵向轴线51与孔46的纵向轴线47向着阀壳体42带有法兰44的端部构成一个锐角。在阀壳体42的、在输入通道50的孔口区域的表面与壳体部件36的孔34之间设有一个环形空间52，燃料输入通道38通入该环形空间。阀壳体42在壳体部件36的孔34中通过一个置入孔34中的固定部件54固定，该固定部件优选被构造成一个被拧入孔34的内螺纹的固定螺丝。在固定螺丝54与孔34之间夹紧着一个弹性的密封圈56，通过该密封圈使孔34对外密封。通过固定螺丝54，阀壳体42用其法兰44压紧在壳体部件36的环形肩40上。这里法兰44和/或环形肩40可具有一个升高的桥接部分58，通过将阀壳体42压紧在环形肩40上该桥接部分可弹性和/或塑性地变形及在此情况下保证了泵工作室24相对孔34的密封。变换地，在法兰44与环形肩40之间也可设置一个用于密封的单独密封圈。
固定螺丝54在其向着孔34外侧的一侧上可具有一个非圆形横截面的凹腔55，在该凹腔中可置入一个相应构造的、用于将固定螺丝54从孔34的螺纹旋入或旋出的工具。固定螺丝54在其向着阀壳体42的一侧上具有一个凹腔57，阀壳体42进入该凹腔中。阀壳体42在其向着固定螺丝54的端面上具有一个中心沉入部，孔46通入该沉入部。通过阀壳体42的该沉降，在阀壳体与固定螺丝54之间限定了一个空间60，孔46通入该空间中。空间60通过阀壳体42中的至少一个孔62与第二孔区段46b相连接，其中孔62至少近似地平行于第一孔区段46a及在该孔区段的侧面附近延伸。因此空间60持续地与第二孔区段46b连接及由此与燃料输入通道38连接。
此外如图2，5及6所示地，抽吸阀30具有一个活塞形状的阀元件64，该阀元件具有一个圆柱形的杆66及一个横截面比杆66大的头部68。在头部68上，在其向着杆66的边缘上设有一个密封面70，该密封面至少近似地构造成截锥形及其表面相对阀元件64的纵向轴线65以一个角度δ倾斜。在密封面70上向着头部68的背离杆66的端部连接着一个圆柱形或其横截面至少近似截锥形的扩大区域。在头部68的该区域中设有多个分布在头部68的圆周上及彼此隔开的导向区段74，这些区段的外部轮廓位于一个共同的直径上。在此，这些导向区段74可为头部68的区域的截锥的一部分。但导向区段74也可具有近似圆柱形的外轮廓。在这些导向区段74之间设有在横截面上相对这些导向区段减小的区段76，它们例如通过在头部68的圆周上的研磨或削平而构成。由阀元件64的头部68的背离杆66的端部至少近似与其纵向轴线65同轴地伸出一个短的轴颈78。在杆66与密封面70之间以及在密封面70与设有导向区段74的头部68之间可分别考虑凹割，以便简化阀元件64的可制造性。在密封面70与设有导向区段74的头部68之间优选设有一个环形槽72。通过该环形槽72可改善阀元件64的打开特性，其方式是作用在打开方向上的压力可作用在密封面70上，及由此改善了泵工作室24的注入。此外密封面70的磨损特性通过环形槽72得到改善，其方式是密封面70的磨损中止在环形槽72上。
阀元件64用其杆66在阀壳体42的第一孔区段46a中以小间隙可滑动地被导向。第一孔区段46a由此构成了一个用于阀元件64的杆66的导向孔。此外阀元件64通过其导向区段74以较大间隙在阀壳体42的第五孔区段46e中被导向。由于阀元件64通过其导向区段74在第五孔区段46e中的导向保证了：阀元件64在其运动时、尤其在其闭合运动时用其纵向轴线65相对孔46的纵向轴线47及由此相对阀座46c仅可很小地倾斜，以致在闭合运动时保证了阀元件64的密封面70在阀座46c上的均匀靠触。阀元件64的纵向轴线65相对孔46的纵向轴线47的可能的倾斜通过导向区段74例如被限制在最大约0.5°上，优选被限制在最大约0.25°上。阀座46c的表面相对纵向轴线47倾斜的角度α与阀元件64的密封面70的表面相对纵向轴线47倾斜的角度δ不同。在此，该角度α可略大于角度δ，其中该差值可比较小及例如可仅为几度角或仅约为1°。
如图2所示地，在阀元件64上作用有一个在闭合方向上作用在该阀元件上的闭合弹簧80，该闭合弹簧的一侧支撑在泵活塞20上及另一侧支撑在阀元件64的头部68的向着泵活塞20的端侧上。该闭合弹簧80例如被构造成螺旋压簧及套在阀元件64的轴颈78上并通过该轴颈定中。
阀元件64在其打开方向上由通过输入通道50输入第二孔区段46b的、通过输送泵14产生的压力加载。在泵活塞20的抽吸行程时在燃料输入部分中具有一个由输送泵14产生的、比泵工作室24中大的压力，使得阀元件64抵抗闭合弹簧80的力被打开及其密封面70从阀座46c上抬起及由此释放一个通向泵工作室24的环形通流横截面。在阀元件64的头部68的区域中，在区段76与第五孔区段46e之间释放出一个足够大的通流横截面，以便能够对泵工作室24注入燃料。在此，由于输入通道50切向地通入孔区段46b，燃料从输入通道50到第二孔区段46b中的流入以小流体损耗进行。通过输入通道50的切向通入使流入的燃料得到一个涡旋。在此，输入通道50到孔区段46b的出口可被倒圆。因此可实现泵工作室24的良好注入。在阀壳体42与固定螺丝54之间的空间60通过孔62与燃料输入部分38相连接，以致在阀元件64的关闭运动时可由该阀元件使燃料从空间60压入燃料输入部分38，由此可达到抽吸阀30的快速关闭及避免空间60中的压力升高。
在泵活塞20的抽吸行程中-在该抽吸行程中泵活塞向内向着驱动轴18运动，抽吸阀30被打开，因为通过在打开方向上作用在阀元件64上的、燃料输入部分38中的压力引起的打开力大于闭合弹簧80的力及由泵工作室24中具有的小压力在关闭方向上产生的作用在阀元件64上的力。在泵活塞20的输送行程时，这时该泵活塞离开驱动轴18地向外运动，抽吸阀30关闭，因为由泵工作室24中具有的压力所产生的力及闭合弹簧80的力之和大于阀元件64的打开力。
图7中示出根据第二实施例的抽吸阀30，其中基本结构与第一实施例中的相同，但阀壳体及固定螺丝整体地作为阀壳体142构成。抽吸阀30的阀元件64与第一实施例相同地构成及因此在下面不再次地详细描述。如在第一实施例中所述地，在阀壳体142中设有包括孔区段46a，46b，46c，46d及46e的孔46，这里孔46被构造成盲孔。阀元件64用其杆66以小间隙在导向孔46a中被导向及用其头部68以较大间隙通过其导向区段74在孔区段46e中被导向。阀壳体142设有外螺纹，它借助该外螺纹被拧在高压泵的壳体部件36中的孔34的相应内螺纹内，其中孔34对外的密封通过密封圈56来实现。阀壳体142与环形肩40之间在孔34向圆柱形孔22的过渡处的密封与第一实施例中相同地实现。燃料输入通道38在围绕阀壳体142的环形空间52中通入孔34。在阀壳体142中构造有多个分布在其圆周上的燃料输入通道150，它们的一侧通到阀壳体142的外表面上及另一侧通到第二孔区段46b。输入通道150的分布类似于第一实施例，以致所述输入通道优选至少切向地通入第二孔区段46b。输入通道150用其纵向轴线151至少近似地垂直于孔46的纵向轴线47地延伸或如图7所示地，输入通道150的纵向轴线151与孔46的纵向轴线47向着阀壳体142的外端部构成一个锐角。此外在阀壳体142中开设有一个孔162，该孔的一侧通到环形空间52中阀壳体142的外表面上，及另一侧通到第一孔区段46a中由阀元件64的杆66限定的空间160内。因此通过该孔162使空间160持续地与燃料输入通道38相连接。在阀壳体142与壳体部件36的孔34之间夹紧着一个密封圈56，以便对外密封环形空间52，在该环形空间中具有由输送泵14产生的燃料输入压力。相对在泵工作室24中具有的高压的密封如同在第一实施例中那样在壳体部件36与阀壳体142之间通过一个在这些部件之一上升高的桥接部分或通过一个单独的密封圈来实现。

Claims (8)

1.用于内燃机燃料喷射装置的高压泵，该高压泵具有至少一个泵单元(16)，该泵单元具有一个被驱动成往复运动的、在一个泵壳体部件(36)的圆柱形孔(22)中可移动地被导向的泵活塞(20)，该泵活塞在圆柱形孔(22)中限定了一个泵工作室(24)，该泵工作室在泵活塞(20)的抽吸行程中可通过一个抽吸阀(30)注入来自一个燃料输入部分(38)的燃料，其中抽吸阀(30)具有一个活塞形状的阀元件(64)，为了控制泵工作室(24)与燃料输入部分(38)的连接，该阀元件与一个阀座(46c)相互配合，其中阀元件(64)在打开方向上被燃料输入部分(38)中的压力来加载及在闭合方向上被泵工作室(24)中的压力来加载，其中阀元件(64)具有一个圆柱形的杆(66)及一个在横截面上相对该杆(66)增大的头部(68)，其中至少阀元件(64)的杆(66)在阀壳体(42；142)的一个导向孔(46a)中可滑移地被导向，其特征在于：附加地，阀元件(64)的头部(68)通过一些构造在其上的、在圆周方向上彼此隔开的导向区段(74)在阀壳体(42；142)的孔(46e)中可滑移地被导向，其中在阀元件(64)的头部(68)上在这些导向区段(74)之间设有在横截面上相对这些导向区段(74)减小的通流区段(76)，通过这些通流区段能使燃料流从燃料输入部分(38)流入到泵工作室(24)中。
2.根据权利要求1的高压泵，其特征在于：阀元件(64)在其头部(68)上在向杆(66)的过渡部分上具有一个密封面(70)，阀元件通过该密封面与阀座(46c)相互配合。
3.根据权利要求2的高压泵，其特征在于：在阀元件(64)上在从密封面(70)向所述头部(68)的过渡处设有一个环形槽(72)。
4.根据权利要求1至3中一项的高压泵，其特征在于：通过阀元件(64)用其在所述导向孔(46a)中被导向的杆(66)的前端部在阀壳体(42；142)中限定了一个空间(60；160)，该空间持续地与燃料输入部分(38)相连接。
5.根据权利要求4的高压泵，其特征在于：阀元件(64)的杆(66)在其设置在导向孔(46a)中的区域与阀元件(64)的头部(68)之间的一个区域中由阀壳体(42)的一个在直径上比导向孔(46a)大的孔(46b)包围；燃料输入部分(38)通到该在直径上比导向孔(46a)大的孔(46b)中；由阀元件(64)的杆(66)限定的空间(60)通过阀壳体(42)中的至少一个连接孔(62)与该在直径上比导向孔(46a)大的孔(46b)相连接。
6.根据权利要求4的高压泵，其特征在于：阀元件(64)的杆(66)在其设置在导向孔(46a)中的区域与阀元件(64)的头部(68)之间的一个区域由阀壳体(142)的一个在直径上比导向孔(46a)大的孔(46b)包围；在阀壳体(142)与泵壳体部件(36)的一个在其中置入阀壳体(142)的孔(34)之间构造一个环形空间(52)，燃料输入部分(38)通入该环形空间；该在直径上比导向孔(46a)大的孔(46b)与由阀元件(64)的杆(66)限定的空间(160)分别通过至少一个连接孔(150；162)与环形空间(52)相连接。
7.根据权利要求1至3中一项的高压泵，其特征在于：在阀元件(64)上作用着一个闭合弹簧(80)，该闭合弹簧直接或间接支撑在泵活塞(20)上。
8.根据权利要求2的高压泵，其特征在于：所述密封面为近似截锥形或截锥形的。
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