CN101094988B - 活塞泵、尤其是用于内燃机的燃料高压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞泵(16)，尤其是用于内燃机的燃料高压泵，包括一个壳体(28)以及一个活塞(36)，该活塞限定一个工作室(38)并具有一个背离工作室(38)指向的台阶(48)。建议，所述活塞(38)以工作室侧的端部在前导入到壳体(28)中，在壳体(28)上固定一个止挡元件(60)，它具有一个止挡(78)，该止挡至少有时与台阶(48)共同工作。

Description

活塞泵、尤其是用于内燃机的燃料高压泵

背景技术

本发明涉及一种活塞泵、尤其是用于内燃机的燃料高压泵，具有一个壳体并具有一个活塞，该活塞限定一个工作室并具有一个背离工作室指向的台阶。

由DE 101 34 066 A1已知一种开头所述类型的活塞泵。在该文献中描述了一种单缸活塞泵，其活塞可被一偏心轴置于往复运动。该活塞具有一个直径较大的区域和一个直径较小的区域，其中直径较大的区域在安装位置中靠近工作室。在该已知的泵中活塞以直径较大的区域直接在壳体中被导向并且以该区域事先从工作室插入壳体中。活塞通过一个孔插入壳体中，该孔在活塞插入后通过一个电磁控制阀封闭。

在活塞插入壳体中后在背离工作室的活塞端部上插上一个活塞弹簧并且接着在该端部上固定一个弹簧座，活塞弹簧可支承在该弹簧座上。为了固定弹簧座，在活塞中加工一个槽，在槽中嵌入一个涨紧卡环，弹簧座又支承在该涨紧卡环上。

本发明的任务是，改进开头所述类型的活塞泵，使得它可以更快速更简单地制成。

对于开头所述类型的活塞泵，该任务的解决方案是，活塞以工作室侧的端部在前导入壳体中并且一个止挡元件固定在壳体上，该止挡元件具有一个止挡，该止挡至少有时与台阶共同工作。

发明优点

通过使活塞能够以工作室侧的端部在前导入壳体中，可以使活塞穿过相同的孔导入，活塞以后在运行中在壳体中在该孔内被导向。因此可以省去用于装配活塞的附加孔。这提高了在设计活塞泵时的自由度，减少了壳体的制造成本并且减少了装配费用。在将活塞导入壳体中后并且在将活塞泵例如装配在内燃机上之前通过止挡元件还可靠地防止掉落。因此该泵能够以预装配状态供货给内燃机生产者。这简化了库存、输送和在内燃机中的组合。

在按照本发明的活塞泵的一个有利改进方案中，台阶通过活塞上的一个环形阶梯构成。这种阶梯活塞可以简单且经济地制成。此外所建议的活塞上的环形阶梯还具有的优点是，在该区域活塞泵总体上可以较小地构造，这再次使其易于安装到内燃机中。

在对此进一步改进的方案中建议，环形阶梯限定一个与工作室在流体方面分开的平衡室，该平衡室与一个入口侧电磁控制阀的从工作室截取的区域连接。在这样的入口侧电磁控制阀运行时在活塞的一个输送行程期间在活塞泵的入口区域中可发生明显的压力脉冲。通过环形阶梯和平衡室，在一个输送行程期间建立一个附加的、在输送行程过程中增大的平衡容积，该平衡容积可供衰减这种压力脉冲使用。此外在这种活塞泵中在运行中在平衡室与工作室之间的压力差减小，这可防止通过活塞导向间隙泄漏并因此提高活塞泵的效率。

特别有利的是，在这种活塞泵中在平衡室与电磁控制阀之间安置一个压力减振器。由于平衡室的存在压力减振器可以较小地构成，这总体上有助于减小按照本发明的活塞泵的尺寸。此外通过平衡室中供使用的平衡容积还减小了在压力减振器失效情况下可能出现的压力峰值。结果是，活塞泵入口侧的部件以及连接在活塞泵入口上的低压系统可针对最大压力设计，这同样有助于简化和降低成本。

特别有利的是，环形阶梯的液压作用面积是活塞的伸入工作室中的液压作用面积的大约一半大。“大约一半大”包括活塞的伸入工作室中的液压作用面积的40-60％的范围。

本发明活塞泵的另一具体结构规定，止挡元件包括一个与活塞同轴的套筒件，该套筒件具有一个径向内置区域，所述止挡构造在该区域上。这种套筒件例如可以作为薄板成形件经济地制成。

此外止挡元件可以包括一个与活塞同轴的套筒件，它在一个径向外置的区域上具有一个轴向延伸的固定段，套筒件在该固定段上与壳体连接，最好压入和/或焊接。由此使止挡元件在壳体上的固定设置在径向上相对较远地外置的区域中，该区域最远地离开活塞和活塞密封装置。因此减小在装配或制造本发明活塞泵时损伤敏感件的危险。这尤其适用于止挡元件在壳体上通过焊缝的固定，在制造该固定时可能产生焊接飞溅并且还可能发生位于焊接位置附近的构件的扭曲。

如果一个活塞弹簧支承在套筒件的一个径向延伸的区段上，该区段径向向轴向固定段内部安置，则这些优点特别显著。此外这样的止挡元件还满足第三功能，即支撑活塞弹簧。这再次减少制造费用和装配费用并且减小活塞泵的尺寸。

本发明活塞泵的一个特别有利的扩展结构的特征是，该活塞泵包括一个相对于壳体固定的活塞密封装置，它贴靠在活塞的外表面上并将输送区域与工作区域分开，该活塞密封装置由止挡元件的保持段保持。即，在该活塞泵中止挡元件具有双重功能，即附加地保持活塞密封装置。活塞泵的一个构件的双重功能在制造和装配时有助于降低成本并且还允许本发明活塞泵的较小的结构形式。

如果活塞密封装置在活塞呈阶梯的情况下贴靠在具有较小直径的那个活塞区域上，则还减小了要密封的周长，这直接起到减少燃料到驱动区域的泄漏和反向泄漏的作用(该驱动区域通常是至少部分地充注或沾染润滑剂的区域)。

止挡元件可以包括一个在其上存在止挡的第一套筒件和一个保持活塞密封装置第二套筒件。它们可以以少的费用制成。

为此在改进方案中建议，保持段包括一个容纳室，在该容纳室中容纳活塞密封装置并且该容纳室在第一套筒件与第二套筒件之间构成。这种容纳室允许简单安全并且还受保护地保持活塞密封装置。

用于两个套筒件的一种简单拼接方法是，使两个套筒件相互压紧。与焊连接不同，还避免了止挡元件的扭曲。

在此特别有利的是，两个套筒件和活塞密封装置构成一个预装配的组件。该预装配的组件在活塞装入到壳体的导向孔中后作为整体套装到活塞上，由此节省装配时间。在套上该预装配组件后可以装上活塞弹簧并接着在背离工作室的活塞端部上固定弹簧座，例如通过压紧连接。为此活塞可以以其工作室侧端部压到其对置的工作室边界壁上，不存在损伤例如电磁控制阀的危险。

附图说明

下面借助附图详细描述本发明的特别优选的实施例。附图中示出：

图1一个内燃机燃料系统的示意图，具有一个构造为活塞泵的燃料高压泵，

图2图1中的活塞泵的部分剖面，

图3图1中活塞泵的一个组件的一个剖面，

图4用于解释图1的活塞泵的功能方式的第一原理图，

图5用于解释图1的活塞泵的功能方式的第二原理图。

具体实施方式

在图1中总体以参考标记10表示一个燃料系统。它包括一个燃料容器12，从该容器一个前级输送泵14将从该燃料容器将燃料输送给构造为活塞泵的高压燃料泵16。该泵将燃料压缩到非常高的压力并将其输送给燃料轨18，在该燃料轨上连接多个喷射器20。它们将燃料直接喷射到配置给它们的燃烧室22中。活塞泵16由内燃机机械地驱动，如同通过连接24表示的那样。为了控制活塞泵16的输送量，该活塞泵在入口侧包括一个电磁控制阀26。

在图2中更加详细地示出活塞泵16：据此该活塞泵包括一个总体大致呈圆柱形的壳体28，它在图2中向上通过一个盖30封闭。在盖的下面，如下面还要解释的那样，设置一个在图2中看不到的压力减振器。在图2中从下面向壳体28中加工一个阶梯孔32，在该阶梯孔中装入一个活塞衬套34。在该活塞衬套中，一个活塞36以非常小的间隙轴向移动地被导向。

该活塞36和阶梯孔32在图2中的上端部限定一个工作室38，燃料从在侧面安置在壳体28上的电磁控制阀26在抽吸行程期间通过入口40到达该工作室中。在活塞36的压缩行程期间燃料从工作室38通过出口42排出给燃料轨18。

活塞36构造为阶梯活塞，具有面对工作室38的直径较大的区域44和远离工作室38的直径较小的区域46。在活塞36的两个区域44与46之间存在一个环形的阶梯48，通过它构成一个台阶，下面还要详细描述该台阶。对于区域44和46典型的直径为9mm或6mm。如图2所示，壳体28以连接短管50插入内燃机的发动机缸体54中的容纳孔52中。在此，活塞36的背离工作室38的端部与驱动轴的偏心段56共同工作。

在活塞36插入活塞衬套34的导向孔中后从活塞36的背离工作室38的端部将一个在图3中更详细示出的组件58装配在壳体28上，该组件包括一个止挡元件60和一个活塞密封装置62。止挡元件60又由第一套筒件64和第二套筒件66组成。两个套筒件64和66以及活塞密封装置62与活塞36同轴地设置。活塞密封装置62在安装位置中贴靠在活塞36的外表面上并且使燃料侧的输送区域68与发动机油侧的驱动区域70分开(参见图2)。

第一套筒件64包括一个径向内置并且管状地轴向延伸的内部段72、一个径向延伸的中间段74和一个径向上在外部成形在中间段74上的外部段76，该中间段成形在内部段72的指向工作室38或输送区域68的端部上，该外部段在轴向上向着驱动区域70延伸。第二套筒件66包括一个环形的且径向内置的内部段78、一个径向上在外部成形在内部段78上的中间段80和一个成形在中间段80上的外部段82，该中间段在轴向上向着工作室38或向着输送区域68延伸，该外部段径向向外延伸。第二套筒件66的中间段80的外径与第一套筒件64的内部段72的内径至少局部地这样相互协调，使得第二套筒件66的内部段78和中间段80通过压配合保持在第一套筒件64内部。

第一套筒件64的内部段72的在背离工作室38或输送区域68的自由端部上存在一个短的、径向向内指向的弯折84。该弯折84与第一套筒件64的内部段72的一个区域和第二套筒件66的内部段78一起形成一个用于活塞密封装置62的、环形容纳室86形式的保持段。

如上所述，组件58在装配活塞36后套装到活塞36的区域46上。第一套筒件64的外部段76的外表面压入并且与壳体28的连接短管50焊接。现在装配活塞弹簧90，这样选择其直径，使得该活塞弹簧以一个端部轴向支撑在中间段74的与第一套筒件64的内部段72相邻的区域上。内部段72的与中间段74相邻的区域具有略增大的直径，通过该直径使活塞弹簧90定心，不会由于内部段72总体上限制其自由运动性。

现在将构造为弹簧座92的支承元件压到活塞36的背离工作室38或输送区域68的端部上，活塞弹簧90的另一端部同样轴向支撑在该弹簧座上。在将弹簧座92压到活塞36上时活塞以其面向工作室38的端部支承在壳体28的限定工作室38的壁上。因此活塞弹簧90夹紧在弹簧座92与第一套筒件64的中间段74之间。

因为活塞36的区域44的外径大于第二套筒件66的内部段78的内径，只要活塞泵16还没有进入容纳孔52中，台阶48就贴靠在第二套筒件66的内部段78上。该内部段则形成对于活塞36的台阶48的止挡并且防止活塞36从装配完的活塞泵16中掉出来，只要活塞泵还没有安装到内燃机的发动机缸体54上。当然，在活塞泵16安装到发动机缸体54中的容纳孔52中后排除了止挡78与台阶48之间的接触，如图2所示。

由图2还看出，由活塞36、第二套筒件66、第一套筒件64的中间段74和壳体28限定一个平衡室94，它通过一个通道96与压力减振器(图4和5中的参考标记98)连接。此外电磁控制阀的一个从工作室38截取的区域通过通道100与压力减振器98连接。

由图4和5得知平衡室94的功能：在抽吸行程(图4)中活塞36在箭头102的方向上运动。通过组合的入口和电磁控制阀26，燃料从压力减振器98以及从平衡室94经过通道96流入工作室38。为此压力减振器98通过通道104连接到前级输送泵14的出口上。

在压缩行程(图5)期间活塞36在箭头106的方向上运动。由此，包围在工作室38中的燃料被压缩，在入口/电磁控制阀26关闭和出口阀108打开的情况下通过出口42向燃料轨18排出。

为了减少输送量，在压缩行程期间入口/电磁控制阀26仍打开，由此，处于高压下的燃料相应于箭头110从工作室38中流出。由此产生的压力脉冲一方面通过压力减振器98减小，另一方面，流出的燃料体积也通过在压缩行程期间变大的平衡室94容积来接收。在平衡室94中相应的行程容积在此通过活塞36的两个区域44与46之间的台阶48的面积确定。它在图5中通过点划线112表示并且约为工作室38中的行程容积(图4中的参考标记114)的40-60％。此外在抽吸行程期间通过变小的平衡室94容积来支持工作室38的充注。这导致活塞泵16的动态特性和效率的改善。

Claims (16)

1.一种活塞泵(16)，具有一个壳体(28)并具有一个活塞(36)，该活塞限定一个工作室(38)并具有一个背离工作室(38)指向的台阶，其特征在于，所述活塞(36)以工作室侧的端部在前导入到壳体(28)中，在壳体(28)上固定一个止挡元件(60)，它具有一个止挡，该止挡至少有时与台阶共同工作。

2.如权利要求1所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述台阶通过活塞(36)上的一个环形阶梯(48)构成。

3.如权利要求2所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述环形阶梯(48)限定一个与工作室(38)在流体方面分开的平衡室(94)，该平衡室与入口侧电磁控制阀(26)的一个从工作室(38)截取的区域连接。

4.如权利要求3所述的活塞泵(16)，其特征在于，在平衡室(94)与电磁控制阀(26)之间安置一个压力减振器(98)。

5.如权利要求2至4中任一项所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述环形阶梯(48)的液压作用面积是活塞(36)的伸入工作室(38)中的液压作用面积的一半大。

6.如权利要求1至4中任一项所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述止挡元件(60)包括一个与活塞(36)同轴的第二套筒件(66)，该套筒件具有一个径向内置的区域，所述止挡在该区域上构成。

7.如权利要求1至4中任一项所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述止挡元件(60)包括一个与活塞(36)同轴的第一套筒件(64)，该套筒件在一个径向内置的区域上具有一个轴向延伸的固定段，第一套筒件(64)在该固定段上与壳体(28)连接。

8.如权利要求7所述的活塞泵(16)，其特征在于，一个活塞弹簧(90)支撑在第一套筒件(64)的一个径向延伸的区段(74)上，该区段径向向轴向固定段内部安置。

9.如权利要求1至4中任一项所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述活塞泵包括一个相对于壳体固定的活塞密封装置(62)，该活塞密封装置贴靠在活塞(36)的外表面上并且使输送区域(68)与工作区域(70)分开，所述活塞密封装置(62)由止挡元件(60)的一个保持段保持。

10.如权利要求9所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述止挡元件(60)包括一个保持活塞密封装置(62)的第一套筒件(64)和一个在其上存在所述止挡的第二套筒件(66)。

11.如权利要求10所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述保持段包括一个容纳室(86)，在该容纳室中容纳活塞密封装置(62)并且该容纳室在第一套筒件(64)与第二套筒件(66)之间构成。

12.如权利要求10或11所述的活塞泵(16)，其特征在于，两个套筒件(64，66)相互压紧。

13.如权利要求10所述的活塞泵(16)，其特征在于，两个套筒件(64，66)和活塞密封装置(62)构成一个预装配的组件(58)。

14.如权利要求1至4中任一项所述的活塞泵(16)，其特征在于，在活塞(36)的从工作室(38)截取的端部上压上一个用于活塞弹簧(90)的支承元件(92)，活塞(36)在压上所述支承元件(92)期间可以支承在工作室(38)的一个壁上。

15.如权利要求1所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述活塞泵是用于内燃机的燃料高压泵。

16.如权利要求7所述的活塞泵(16)，其特征在于，所述套筒件(64)在该固定段上与壳体(28)压入和/或焊接连接。

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