CN101223353A - 尤其是用于内燃机的燃料输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种燃料输送装置(1)，包括设有工作室(104)的活塞泵(6)，及具有可调节的节流装置(20)，该节流装置被设置在工作室(104)的上游及可改变对工作室(104)的燃料输入量，其特征在于：节流装置(20)在关闭状态使一个泄漏量到达工作室(104)；活塞泵(6)具有一个泵泄漏装置(113)，它将该泄漏量至少部分地由工作室(104)输送到设置在节流装置(20)的上游的低压区域(8)。

Description

尤其是用于内燃机的燃料输送装置

本发明涉及根据权利要求1前序部分的燃料输送装置，它尤其用于内燃机。

DE 102 20 281 A1描述了一个用于内燃机的燃料系统，其中燃料由一个前级输送泵输送到一个高压泵及由那里输送到高压燃料“轨”中。在该轨上连接着多个喷射器，它们将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。由内燃机机械地驱动的高压泵的输送量通过一个在流体上设置在前面的节流装置引起。为了限制加工成本，该节流装置被这样构成，以致在其完全关闭的状态中也漏出燃料的一定泄漏量。该泄漏量通过一个在其中设有零输送节流器的零输送导管导回低压区域，因此它不到达实际的活塞泵。

本发明具有的任务是，对开始部分所述类型的燃料输送装置进一步地改进，以使其尽可能地结构简单。

该任务将通过具有权利要求1的特征的燃料输送装置来解决。其有利的进一步构型给出在从属权利要求中。

本发明的优点

在根据本发明的燃料输送装置中明确地允许：由节流装置漏出的燃料泄漏量达到活塞泵的工作室中。因此可取消迄今所需的零输送导管及设在其中的零输送节流器，这就大大地简化了根据本发明的燃料输送装置的结构。由此也节省了成本。

为了仍可保证：例如在对其配置了燃料输送装置的内燃机的惯性工作(Schubbetrieb)中不由活塞泵输送燃料，根据本发明设置了一个专门的泵泄漏装置，通过它将该泄漏量至少部分地由工作室输送到一设置在节流装置的上游的低压区域。它可以例如位于活塞泵的进入阀的紧上游，使得该燃料输送装置非常地紧凑及不需要附加长的导管。

如果该泄漏量的导回接入一个过滤器的上游，则在活塞泵的工作中产生的磨屑被可靠地滤掉而不到达活塞泵、节流装置及其它阀装置，这就改善了根据本发明的燃料输送装置的使用寿命及可靠性。

特别简单及以小附加成本地，泵泄漏装置可由活塞泵本身的泵活塞及泵活塞与泵壳体之间的导向间隙来实现。在此情况下，一个达到工作室的泄漏量被简单地通过工作室与泵活塞的驱动侧之间的压力差来排出。当导向间隙被构造得，在节流装置关闭时恰恰仅是节流装置的该泄漏量被输送回低压区域，在此情况下则可得到燃料输送装置的良好效率。

通常该燃料输送装置向一个高压室、例如一个高压轨输送。为了在确定的工作状况中能以简单的方式方法实现该高压室中的压力下降，该高压室可通过一个与活塞泵的一排出阀流体上并联的节流器与活塞泵的工作室相连接。以此方式可取消高压室上的一个单独的减压阀，这就使根据本发明的燃料输送装置的结构及相应的成本进一步的简化及降低。

对于根据本发明的燃料输送装置的可靠工作有意义的是，活塞泵的一个进入阀的打开压力差至少约为1巴，因为在此情况下可避免由于活塞泵工作中的压力脉动在节流装置与进入阀之间形成燃料蒸汽。

该泄漏量被总地保持很小，其方式是在设有一个节流滑杆的节流装置中不是在节流滑杆上而是在节流壳体上设有一个控制孔。在此情况下节流滑杆与节流壳体之间的导向间隙应小于或等于泵活塞与泵壳体之间的导向间隙。典型的值为4μm及7μm。

为了避免高压室中不需要的压力上升，节流装置的该泄漏量应小于怠速时内燃机的燃料需要量，这时仅是最小的燃料量被喷射到内燃机的燃烧室中。

附图说明

以下将参照附图来详细地描述本发明的特别优选的实施例。附图中表示：

图1：一个内燃机的及一个燃料输送装置的第一实施例的概要图；

图2：图1中燃料输送装置的一个区域的放大图；

图3：一个曲线图，其中记录了图1中输送装置的一个泵活塞上的压力差，活塞行程及一个节流装置的泄漏量相对驱动轴的角度的曲线；

图4：一个燃料输送装置的变型实施例的与图1相似的图；及

图5：图4中燃料输送装置的一个区域的放大图。

具体实施方式

图1中一个燃料输送装置的第一实施形式总地设有标号1。它包括一个燃料储备容器2，一个前级输送泵3通过导管4从该燃料储备容器将燃料输送给一个高压泵单元10。该高压泵单元包括一个节流装置20及一个高压活塞泵6。节流装置20在流体上设置在前级输送泵3与高压活塞泵6之间，它在低压侧调节高压活塞泵6的输送量。在本实施例中后者通过一个凸轮30来驱动，该凸轮又以图1中未详细表示的方式方法机械地被一个内燃机7驱动，例如由它的凸轮轴或曲轴驱动。凸轮30也可为该凸轮轴或曲轴的一部分。

高压活塞泵6将输送给它的燃料压缩到一个相对高的压力上及通过一个导管5输送到一个高压室40。在该室中燃料在高压下被储存，该室也被称为“高压存储器”或“轨”(“Rail”)。在该高压室40上连接了多个喷射器41，这些喷射器将燃料直接地喷射到配置给它们各自的燃烧室42中。

高压室40中具有的压力由一个压力传感器43检测。内燃机7的一个未示出的曲轴的转速由一个转数发送器44来检测，内燃机7的温度通过一个温度传感器45来检测。此外，控制及调节装置46控制或调节节流装置20的工作，其中在控制及调节中将输入传感器43，44及45的信号以及必要时其它传感器的信号。一个用于控制节流装置的计算机程序被存储在控制及调节装置的一个存储介质47上。

现在来参考图2，在该图中高压泵单元10被放大地示出。在高压泵单元10中在节流装置20的上游设有一个过滤器101及在一个属于低压区域的通道8中设有一个压力阻尼器102。通过后者将使高压活塞泵6的、例如导管4中的脉动阻尼。此外在高转速及高凸轮转速时它还将保证高压活塞泵6的高的输送率(Liefergrad)。

节流装置20包括一个圆柱形的节流滑杆201及一个圆柱形的节流壳体202。如果节流滑杆201由一个电磁致动器203操作，则由一个压簧204抵抗该致动器对节流滑杆201加载。节流滑杆201具有一个小直径的区段(无标号)，通过该区段在节流滑杆201与节流壳体202之间构成一个入流室205。在节流滑杆201上具有一个环绕的控制边棱206，它与构成在节流壳体202上的控制孔207配合工作。这些控制孔通过一个接口208导向高压活塞泵6。在节流滑杆201与节流壳体202之间设有一个导向间隙209。

高压活塞泵6还包括一个进入阀103，来自节流装置20的接口08的燃料通过该进入阀可到达一个工作室104，该工作室被构成在泵活塞105与泵壳体106之间。泵活塞105相对在其中设有凸轮30的驱动室通过活塞密封装置107密封。燃料由工作室104通过排出阀108到达高压室40。与该排出阀并联地，但以相反的打开方向在工作室104与高压室40之间设有一个限压阀109。该限压阀在燃料输送装置1正常工作时关闭。

在流体上与节流装置20及高压活塞泵6并联地，在高压泵单元10中还设有一个旁路阀110，它使高压室40与设置在过滤器101与压力阻尼器102之间的通道8相连接及向着高压室40方向打开。该旁路阀110也在正常工作时关闭。在故障状态下，当例如节流装置20卡死在关闭位置中时，燃料仍可通过该旁路阀110到达高压室40，以致在该高压室中至少具有由前级输送泵3产生的压力，它允许内燃机7的一定的应急工作。

在泵活塞105与泵壳体106之间设有一个导向间隙111。在活塞密封装置107的紧前面由导向间隙111分支出一个泄漏导管112，该泄漏导管通向过滤器101紧上游的低压区域8。因此泄漏导管112的通口被泵活塞105覆盖，而进入阀103到达工作室104的通口及从工作室104离开到排出阀108的通口总是由泵活塞105露出。

在正常工作中前级输送泵3产生大约6巴大小的前级输送压力。视节流装置20的节流滑杆201的位置及视控制边棱206与控制孔207的相应重叠而定，燃料多些或少些地到达高压活塞泵6。在抽吸阶段期间燃料通过进入阀103吸入工作室104。在此，视节流而定在工作室104中形成或多或少的蒸汽。以此方式调节高压活塞泵6到高压室40的输送量。在这里应指出，在本实施例中节流装置20为“不通电关闭”的，这意味着，节流滑杆201在电磁致动器203不通电时由压簧204压到关闭位置。为了避免在接口208与进入阀103之间形成燃料蒸汽，该进入阀的打开压力差约为1巴。在使用具有另一蒸汽压力的柴油燃料的情况下，打开压力差也可显著地减小。

并且在节流装置20的关闭位置中燃料仍可通过节流滑杆201与节流壳体202之间的导向间隙209及再通过进入阀103到达高压活塞泵6的工作室104。尽管如此，为了避免：在工作室104中的压力到达一个水准，在该水准时排出阀108打开及燃料到达高压室40，由工作室104出来的也被称为“泄漏量”的燃料量被通过泵泄漏装置113由工作室104输出。

在本实施例中泵泄漏装置113简单地通过泵活塞105及泵活塞105与泵壳体106之间的导向间隙111构成。即它被这样地定尺寸，以致在泵活塞105的输送行程中恰好在节流装置20关闭情况下到达工作室104的泄漏燃料量由于工作室104与活塞密封装置107紧前面具有的前级输送压力之间的压力差通过泄漏导管112输送出。即在功能上通过导向间隙111构成迄今常用的“零输送节流”。

以此方式能可靠地实现高压活塞泵6的零输送。例如当用于驱动一个机动车的内燃机7处于一个惯性工作中，在该惯性工作中凸轮30被驱动，但无燃料通过喷射器41到达燃烧室42的情况下，这种零输送是所期望的。为了在此情况下避免高压室40中不希望的压力上升，及为了可节省一个单独的减压装置，则必需保证通过高压活塞泵6的燃料输送可完全被中断。由于所设置的泵泄漏装置113即使当在关闭状态下节流装置20未完全关断的情况下该中断也可实现。

为此需要：节流装置20的导向间隙(Fuehrungsspalt)209与高压活塞泵6的导向间隙111相互协调，以使得通过节流装置20的泄漏量借助泵活塞105的泵运动通过导向间隙111泵回，而在此情况下在高压室40中一个完全确定的压力下在工作室104中不会达到排出阀108的打开压力。高压室40中的该完全确定的压力例如可为这样的压力，在该压力时喷射器41还可可靠地将燃料喷射到燃烧室42中。在图2中用箭头114表示泄漏流的路径。

泵泄漏装置113的功能原理也可由图3的曲线图看出。可以看到，在工作室104中泵活塞105的上死点区域(泵活塞105的行程通过曲线115表示)中总是构成一个“压力顶峰”(曲线116)。当该压力顶峰的最大压力至多等于高压室40中的当前压力时，则出现高压活塞泵6的零输送。仅当由节流装置20漏出的所有泄漏量由泵泄漏装置113排出时，该零输送才得以保证。否则在高压活塞泵6的每个工作循环时工作室104中的压力将升高，直到排出阀108最后打开。

由泵泄漏装置113通过导向间隙111排出的泄漏量通过曲线117来表示。可以看到，在上死点区域中具有高压时相对大的泄漏量通过导向间隙111及由泄漏导管112排出。但在泵活塞105的上死点以外在工作室104中部分地具有比通道或低压区域8中低的压力，以致甚至一定量的、但很少的燃料量通过导向间隙111流回到工作室104。一个典型的协调在于：导向间隙111具有7μm的值，而导向间隙209具有4μm的值。

为了也能实现内燃机7的一些工作状态，在这些工作状态中在高压室40中期望有一个降低的压力，例如在怠速时，节流装置20的泄漏量应小于怠速时内燃机7的燃料需要量。因此这依赖于：在高压室40中这样小的压力下排出阀108也在一个相应小的压力下打开，以致工作室104中的最大压力也至多相应于高压室40中的该减小的压力。但在这个减小的压力下也降低了通过导向间隙111的压力差，这就降低了泵泄漏装置113的“输送功率”。必要时可能由于导向间隙111上该压力差的降低甚至由节流装置20漏出的所有泄漏量由高压活塞泵6输送到高压室40。因此，正如所述的，该泄漏量至多相应于内燃机7怠速时的燃料需要量。

高压室40中的压力可这样地降低，即将比由燃料输送装置1输送到高压室40中的燃料更多的燃料由喷射器41喷射到燃烧室42中。这可借助节流装置20来调节。在此情况下，不言而喻，在内燃机7的惯性工作中出现的、高压室40中的最大压力原则上应不大于喷射器41仍能可靠地工作时的压力。如果高压室40中的该压力降低不可能的话，则该压力降低必需通过喷射器41的控制的相应改变来补偿。

在故障状态中，当例如节流装置20在打开状态下被卡住时，高压室40中的压力将通过限压阀109被限制在一定的最大值上。

此外应指出，在上述特别有利的实施例中导向间隙111作为工作室104与泄漏导管112之间的流体节流器工作。可以考虑-但未示出，该泄漏导管直接由工作室104分支出及在其中设有一个单独的流体节流器，该节流器将承担导向间隙111的液压功能。但当导向间隙111作为流体节流器工作时，它将具有其优点，即可实现一个可变的节流作用，该节流作用在泵活塞105的下死点时最小而在上死点时最大。

燃料输送装置1的一个变型实施形式被表示在图4及5中。在该实施形式中，与结合图1至3所述的实施例的单元及区域等同功能的那些单元及区域标有相同的标号。对它们将不再详细地描述。

在图4及5中所示的燃料输送装置1中，前级输送泵3的输送功率可被调节。以此方式可使导管4中及低压区域8中的压力根据一个所需前级压力来调节。为此前级输送泵3将由控制及调节装置46控制。该控制一方面具有其优点，即，前级输送泵3总是以尽可能小的功率工作。另一方面可调节的前级压力还具有可改善节流装置20的调节灵敏度的优点。在预压力可调节的情况下节流装置20上的压力差可根据内燃机7的负载及转速最佳地被调节。此外也可补偿升高的燃料温度或升高的蒸汽压力。

但也可使用可变的预压力，以便控制或调节节流装置20的泄漏量及由此可控制或调节高压室40中出现的高压。如果例如在内燃机7的惯性工作中预压力降低，将同样减小节流装置20的泄漏量，因为导向间隙209上的压力差以同样的程度减小。借助节流装置20的导向间隙209上的更小的泄漏量在内燃机7的惯性工作中在高压室40中出现同样减小的压力。在倒过来推论时这意味着：借助一个可调节的预压力可在调节灵敏度及允许的泄漏量方面降低对节流装置20的要求。因此例如导向间隙209可被加大，由此使加工简化。

图4及5中所示的燃料输送装置1的实施例与前面的实施例的另一区别在于：与排出阀108并联地设有一个流体节流器118。通过该节流器可实现高压室40中“无源的”压力下降。在内燃机7的惯性工作中或在内燃机7停机时，以此方式通过该节流器118及高压活塞泵6的导向间隙111将使高压室40中的压力下降到低压区域8中具有的压力上。

尤其在内燃机7的惯性工作中高压室40中的压力可下降到一个所需的值上及借助可变的预压力这样地调节，以使得它对于喷射器41的喷射的恢复工作是理想的。

如果因为低于接口208与进入阀103之间的蒸汽压力，在内燃机7的惯性工作中会导致由节流装置20漏出的泄漏量的不稳定的抽吸，则通过节流器118避免了由此在高压室40中具有的压力的有威胁的阶梯形升高。

在一个未示出的实施例中，燃料输送装置包括具有多个彼此在流体上并联布置的泵活塞及工作室的高压活塞泵。并且在此情况下燃料的配量也可通过一节流装置来实现。但在导向间隙的设计时必需考虑所有泵活塞的导向间隙。

Claims (12)

1.燃料输送装置(1)，尤其是用于内燃机(7)，具有设有工作室(104)的活塞泵(6)，及具有可调节的节流装置(20)，该节流装置被设置在工作室(104)的上游及可改变对工作室(104)的燃料输入量，其特征在于：节流装置(20)在关闭状态使一个泄漏量到达工作室(104)；活塞泵(6)具有一个泵泄漏装置(113)，它将该泄漏量至少部分地由工作室(104)输送到设置在节流装置(20)的上游的低压区域(8)。

2.根据权利要求1的燃料输送装置(1)，其特征在于：泵泄漏装置(113)包括活塞泵(6)的一个泵活塞(105)及一个节流通道(111)，该节流通道使工作室(104)与该低压区域(8)相连接。

3.根据权利要求2的燃料输送装置(1)，其特征在于：节流通道由泵活塞(105)与泵壳体(106)之间的导向间隙(111)构成。

4.根据权利要求3的燃料输送装置(1)，其特征在于：该导向间隙(111)被构造得，当节流装置(20)关闭时恰恰节流装置(20)的所述泄漏量被输送回该低压区域(8)。

5.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置(1)，其特征在于：设有一个高压室(40)，活塞泵(6)通过一个排出阀(108)向该高压室输送，活塞泵(6)的工作室(104)通过一个与排出阀(108)流体并联的节流器(118)与该高压室相连接。

6.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置(1)，其特征在于：一个在流体上设置在节流装置(20)与工作室(104)之间的进入阀(103)的打开压力差约为1巴。

7.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置(1)，其特征在于：该节流装置(20)包括一个节流滑杆(201)，该节流滑杆在一节流壳体(202)中被导向；及在该节流壳体(202)中设有节流装置(20)的至少一个控制孔(207)。

8.根据权利要求3或7的燃料输送装置(1)，其特征在于：节流滑杆(201)与节流壳体(202)之间的导向间隙(209)小于或等于泵活塞(105)与泵壳体(106)之间的导向间隙(111)。

9.根据权利要求8的燃料输送装置(1)，其特征在于：节流滑杆(201)与节流壳体(202)之间的导向间隙(309)约为4μm，泵活塞(105)与泵壳体(106)之间的导向间隙(111)约为7μm。

10.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置(1)，其特征在于：在怠速时所述泄漏量小于内燃机(7)的燃料需要量，该内燃机由燃料输送装置(1)至少间接地供给。

11.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置(1)，其特征在于：它包括一个过滤器(101)；及所述泄漏量被输送到一设置在过滤器(101)上游的区域中。

12.根据以上权利要求中一项的燃料输送装置，其特征在于：它包括多个流体上并联的泵活塞及工作室。

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