CN101341329A - 高压泵，尤其是用于内燃机燃料喷射装置 - Google Patents

高压泵，尤其是用于内燃机燃料喷射装置 Download PDF

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Abstract

该高压泵具有至少一个泵元件(16)，泵元件具有被驱动进行往复行程运动的泵活塞(20)，该泵活塞限定泵工作腔(24)的边界，在泵活塞(20)的抽吸行程中通过入口阀(30)将燃料从燃料输入口(50)吸入到该泵工作腔中并且在泵活塞(20)的输送行程中通过出口阀(32)将燃料从该泵工作腔挤出到一高压区域(12)。入口阀(30)和/或出口阀(32)具有至少近似球形的阀元件(40)，该阀元件以一密封面与一安置在阀壳体(36)中的阀座(43b)协同作用。在阀元件的密封面从阀座(34b)抬起的打开状态下通过阀元件(40)在阀元件(40)与阀座(34b)之间释放第一通流横截面(50)并且顺流向下在第一通流横截面(50)之后在阀元件(40)与阀壳体(36)之间形成第二通流横截面(52)。在流动方向上在第一通流横截面(50)与第二通流横截面(52)之间在阀元件(40)与阀壳体(36)之间形成第三通流横截面(54)，该第三通流横截面大于第一通流横截面(50)和第二通流横截面(52)。

Description

高压泵，尤其是用于内燃机燃料喷射装置
现有技术
本发明涉及一种按照权利要求1所述类型的高压泵，尤其是用于内燃机燃料喷射装置。
这种高压泵已由DE 102004027825 A1公开。该高压泵具有至少一个泵元件，该泵元件具有被驱动进行往复行程运动的泵活塞，该泵活塞限定泵工作腔边界。在泵活塞的抽吸行程中通过入口阀将燃料从燃料输入口吸出，在泵活塞的输送行程中通过出口阀将燃料从泵工作腔挤压到一高压区域，例如一储存器。出口阀具有一至少近似球形的阀元件，该球的表面的一部分作为密封面与一安置在阀壳体中的阀座配合作用。在打开状态下阀元件的密封面从阀座抬起，在该状态下通过阀元件在阀元件与阀壳体之间释放第一通流横截面。在下游在该密封面之后在阀元件与阀壳体之间构成第二通流横截面。在此，出口阀这样构造，使得在阀打开状态下阀元件与阀壳体之间的第二通流横截面小于安置在阀元件的密封面区域中的第一通流横截面。由此达到，在阀元件的密封面的区域中比在第二通流横截面的区域中具有较小的流动速度从而具有较高的静压力。由此改善了阀的通流，因为阀元件稳定地打开。但出口阀由于所出现的液压力而在某些情况下可能振动，使得出口阀不是保持稳定地打开，而是多次打开和关闭，由此影响高压泵的运行性能并由于在泵工作腔中在出口阀关闭情况下出现的压力峰值而引起高压泵的高负荷。此外这导致阀元件和/或阀座强烈磨损。阀元件还可能进行垂直于其行程方向的运动，这导致，阀元件在阀关闭时从不同的方向碰撞到阀座上，这也导致高的磨损。
发明内容
发明优点
与此相比，具有权利要求1所述特征的本发明高压泵的优点是，入口阀和/或出口阀的通流进一步改善，其中，一个成本有利的球被用作阀元件。通过增大的第三通流横截面达到入口阀及出口阀的稳定打开，因为在打开方向上起作用的、施加于阀元件上的压力在第三通流横截面的区域中进一步提高。因此除阀的通流外总体还改善了其构件的耐用性，从而改善了高压泵的耐用性。由于改善了阀的通流，也改善了泵工作腔及高压区域的充注。
在从属权利要求中给出本发明高压泵的有利构型和扩展。通过按照权利要求4的构造简化了阀的制造，因为不需要为了产生比第二通流横截面大的第三通流横截面而在阀壳体中制造侧凹。通过按照权利要求6的构造达到阀元件的可靠导向，使得它不会进行不受控制的垂直于其行程方向的运动，由此可使阀元件和阀座的磨损保持很小。嵌入件可以按照权利要求7同时用作对作用于阀元件上的关闭弹簧的支撑装置。通过按照权利要求8的构造也可以阻止阀元件的垂直于其行程方向的不受控制的运动。
附图说明
本发明的两个实施例在附图中示出并在下面的说明中详细解释。附图示出：
图1用于内燃机燃料喷射装置的高压泵的纵剖面，
图2按照第一实施例的高压泵出口阀的纵剖面的放大图，处于打开状态，
图3该出口阀沿图2中线III-III的横剖面，
图4按照第二实施例的出口阀的纵剖面，处于打开状态，和
图5该出口阀沿图4中线V-V的横剖面。
具体实施方式
图1中示出一用于内燃机燃料喷射装置的高压泵10，该内燃机优选是自行点火式内燃机。通过高压泵10将燃料在高压下输送到储存器12中，燃料被从该储存器取出以喷射给内燃机。高压泵10由输送泵14供给燃料。高压泵10具有至少一个泵元件16，该泵元件具有至少间接地被高压泵10的驱动轴18驱动进行往复行程运动的泵活塞20。泵活塞20在至少近似在驱动轴18的径向上延伸的圆柱孔22中被密封地导向并且在圆柱孔22的背离驱动轴18的外端部区域中限定一泵工作腔24的边界。驱动轴18具有一凸轮或一相对于其旋转轴线19偏心的轴段26，通过该凸轮或轴段在驱动轴18旋转运动时引起泵活塞20往复行程运动。泵工作腔24通过向泵工作腔24内打开的、构造为止回阀的入口阀30可与引自输送泵14的燃料输入口连接。泵工作腔24还通过向泵工作腔24外打开的、构造为止回阀的出口阀32可与通往储存器12的燃料输出口连接。泵活塞20在抽吸行程中在圆柱孔22中径向向内运动，使得泵工作腔24的容积增大。在泵活塞20的抽吸行程中由于此时存在的压差而使入口阀30打开，因为由输送泵14产生比泵工作腔24中的压力更高的压力，以致由输送泵14输送的燃料被抽吸到泵工作腔24中。出口阀32在泵活塞20的抽吸行程中关闭，因为在储存器12中具有比泵工作腔24中高的压力。
下面借助图2示例性详细说明出口阀32。出口阀32例如插入高压泵的壳体件36的一个孔34中，其中，孔34例如相对于圆柱孔22的纵轴线23大致径向地通入圆柱孔22中。孔34在此具有一些不同直径的区域，其中，孔34的通到圆柱孔22中的端部区域34a具有最小的直径。在端部区域34a上向离开圆柱孔22的方向接着是另一个区域34b，它的直径向离开圆柱孔22的方向变大。该区域34b可以例如构造成至少近似截锥形并构成用于后面还要解释的出口阀32阀元件的阀座。在阀座区域34b上向离开圆柱孔22的方向接着是另一个区域34c，它比端部区域34a和阀座区域34b具有明显较大的直径。在此，在从阀座区域34b到该区域34c的过渡部上构成一个背离圆柱孔22的环形肩38。从环形肩38到该区域34c的过渡部例如可以如图2中所示修圆地构成。在该区域34c上背离圆柱孔22仅接有一个区域34d，它的直径小于区域34c的直径。从区域34c到区域34d的过渡部例如可以至少近似截锥形地或修圆地构成。因此区域34c在孔34中相对于区域34d构成一个侧凹。孔34的所有区域34a，34b，34c，34d相对于孔34的纵轴线35同轴。孔34的区域34d与高压储存器12连接。
出口阀32具有一至少近似成球形构造的阀元件40，该阀元件安置在孔34中并与阀座区域34b协同作用。阀元件40的直径比孔34的区域34d的直径小一些，使得阀元件40在孔34的纵轴线35的方向上可运动。阀元件40例如可以通过被预加载的弹簧42被向阀座区域34b方向加载。弹簧42例如可以构造为螺旋压簧并且被夹紧在阀元件40与一插入孔34中的支撑元件44之间。
在出口阀32关闭的状态下，阀元件40的表面的一部分贴靠在孔34的阀座区域34b上，该部分构成一密封面。如果向打开方向作用于阀元件40上的、由泵工作腔24中存在的压力产生的力大于在关闭方向作用于阀元件40上的、由关闭弹簧42和在高压储存器12中存在的压力产生的力，则出口阀32打开并且阀元件40从阀座区域34b抬起。此时阀元件40的行程方向在孔34的纵轴线35的方向上。此时在阀座区域34b和阀元件40之间释放用于燃料的第一通流横截面50，该第一通流横截面与阀元件40的打开行程相关并且随着打开行程增大而变大。第一通流横截面50构造为阀元件40与阀座区域34b之间的环形间隙。在孔34的区域34d与阀元件40之间释放第二通流横截面52，它不与阀元件40的打开行程相关或仅很少相关。在第一通流横截面50与第二通流横截面52之间，在孔34的区域34c与阀元件40之间释放第三通流横截面54，它与阀元件40的打开行程相关，即随着打开行程增大而变大，但始终大于第一通流横截面50和第二通流横截面52。第三通流横截面540构造为阀元件40与孔区域34c之间的环形间隙。优选当阀元件40已走过其所设置的最大打开行程时第二通流横截面52小于第一通流横截面50。通过这样构造通流横截面50，52，54达到，在出口阀32打开的情况下基本上阀元件40的朝向圆柱孔22的整个半侧被加载以高的平均压力，通过该压力使阀元件40稳定地保持在其打开位置。尤其是阀元件40的处于孔34的区域34c中的表面被一高压加载，因为在最大的第三通流横截面54中存在最小的流动速度并由此存在最高的静压力。
可以规定，阀元件40至少近似同轴地安置在孔34的区域34d中并且第二通流横截面52构造为阀元件40与孔区域34d之间的环形间隙。也可以规定，第二通流横截面52在阀元件40的圆周上不对称地构造，使得阀元件40有目的地以一定的圆周区域保持贴靠在孔34的区域34d中的一导向装置上。由此避免阀元件40垂直于其行程方向运动，因为阀元件40保持贴靠在导向装置上。孔34的区域34d可以设置有一些大致平行于纵轴线35延伸的缝隙56，它们均匀地或不均匀地分布在孔34的圆周上，如图3中所示。在缝隙56均匀分布布置的情况下阀元件40可以安置得在孔区域34d中横向于其行程方向带有小间隙。阀元件40在孔区域34d中横向于其行程方向的间隙在此可以小于或等于阀元件40的直径的约10％。在缝隙56不均匀分布的情况下，在安置有较多或较宽的缝隙56的圆周区域中在阀元件40上施加较大的压力，通过该压力使阀元件40保持贴靠在孔区域34d的位于对面的圆周区域上，该圆周区域因此对于阀元件40构成导向装置。
在图4和5中示出按照第二实施例的出口阀32，其中，具有三个通流横截面50，52，54的基本构造与在第一实施例中相同。泵壳体件36具有孔34，该孔的端部区域34a通到圆柱孔22中，其中，在端部区域34a上背离圆柱孔22连接着阀座区域34b。在阀座区域34b上背离圆柱孔22连接着孔区域34c，它与端部区域34a相比具有明显较大的直径，其中，在从阀座区域34b到孔区域34c的过渡部上构成环形肩38。一个单独的嵌入件60接合到孔区域34c中，它套筒形地构成并且在孔34的纵轴线35的方向上离开间距a在环形肩38之前终止。嵌入件60在其朝向阀座区域34b的端部区域中具有在其圆周上分布的多个缝隙62，这些缝隙至少近似平行于孔34的纵轴线35延伸。由于这些缝隙62，在嵌入件60的端部区域上相应地构成多个连接条64。缝隙62和连接条64可以均匀分布在嵌入件60的圆周上或者如图5所示不均匀分布在嵌入件60的圆周上。在连接条64不均匀分布的情况下，阀元件40有目的地保持贴靠在其中的至少一个连接条64上，该连接条对于阀元件40构成导向装置。第二通流横截面52在阀元件40与嵌入件60之间形成，其中，第二通流横截面52的大小由缝隙62的宽度和阀元件40与连接条64之间的径向间距确定。
如果连接条64均匀分布地布置，则阀元件40在嵌入件60的连接条64之间横向于其行程方向优选带有小间隙地可运动地被导向，使得阀元件40垂直于其行程方向不能进行运动或只能进行微小的运动。阀元件40在连接条64之间横向于其行程方向的间隙例如可以小于阀元件40的直径的10％。第三通流横截面54在阀元件40与孔区域34c的一直达到嵌入件60的部分之间形成并且在纵轴线35的方向上具有长度d。出口阀32按照第二实施例构造与按照第一实施例构造相比有利的是，孔区域34c能够以恒定的直径构成从而在孔34中不需要侧凹来达到与第二通流横截面52相比较大的第三通流横截面54，因为第二通流横截面52由嵌入件60确定。
嵌入件60在其背离阀元件40的端部区域中具有开口66用于燃料的通过。在嵌入件60中与纵轴线35同轴地安置了一个芯棒68，它优选与嵌入件60一体地构成。关闭弹簧42支撑在嵌入件60上并在芯棒68上被导向。芯棒68的面对阀元件40的端部优选对于阀元件40构成一个止挡，该阀元件在其最大打开行程时贴靠在该止挡上。嵌入件60可以靠自身固定在孔区域34c中，其方式是它例如压入或以螺纹拧入到孔区域34c中。替换地，嵌入件60也可以借助一附加的固定元件70固定，该固定元件例如可以压入或以螺纹拧入到孔区域34c中。固定元件70在此具有至少一个开口用于燃料的通过。替换地也可以规定，关闭弹簧42支撑在除嵌入件60之外附加设置的、与嵌入件60不同的另一支撑元件上。
入口阀30可以与前面针对出口阀32所描述的一样地构成。入口阀30安置在高压泵的壳体件36中，该壳体件例如可以是与另一壳体件连接的气缸盖，驱动轴18支承在该另一壳体件中，或者是驱动轴18也支承在其中的一个壳体件。与输送泵14连接的燃料输入通道72通向入口阀30。
对于高压泵可以规定，仅出口阀32如前面针对图2至5所描述的那样构成，而入口阀30具有其它构造。替换地也可以规定，在高压泵中仅入口阀30如前面针对图2至5所描述的那样构造，而出口阀32具有其它构造。此外在高压泵中还可以入口阀30以及出口阀32都如前面针对图2至5所描述的那样构造。

Claims (9)

1.高压泵，尤其是用于内燃机燃料喷射装置的高压泵，具有至少一个泵元件(16)，所述泵元件具有一被驱动进行往复行程运动的泵活塞(20)，该泵活塞限定泵工作腔(24)的边界，在泵活塞(20)的抽吸行程中通过入口阀(30)将燃料从燃料输入口(50)吸入到该泵工作腔中并且在泵活塞(20)的输送行程通过出口阀(32)将燃料从该泵工作腔挤出到一高压区域(12)中，其中，入口阀(30)和/或出口阀(32)具有至少近似球形的阀元件(40)，该阀元件以一密封面与一安置在阀壳体(36)中的阀座(43b)协同作用，其中，在阀元件的密封面从阀座(34b)抬起的打开状态下通过阀元件(40)在阀元件(40)与阀座(34b)之间释放第一通流横截面(50)并且顺流向下在第一通流横截面(50)之后在阀元件(40)与阀壳体(36)之间形成第二通流横截面(52)，其特征在于，在流动方向上在第一通流横截面(50)与第二通流横截面(52)之间在阀元件(40)与阀壳体(36)之间形成第三通流横截面(54)，该第三通流横截面大于第一通流横截面(50)和第二通流横截面(52)。
2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，在阀元件(40)以其全部打开行程打开时第二通流横截面(52)小于第一通流横截面(50)。
3.根据权利要求1或2所述高压泵，其特征在于，在第三通流横截面(54)的区域中，与第二通流横截面(52)相比，在包围阀元件(40)的阀壳体(36)中通过阀壳体(36)的横截面扩宽形成一侧凹。
4.根据权利要求1至3之一所述的高压泵，其特征在于，在阀壳体(36)中安置一单独的嵌入件(60)，通过该嵌入件确定第二通流横截面(52)。
5.根据权利要求4所述的高压泵，其特征在于，阀壳体(36)具有一孔(34)，嵌入件(60)安置在该孔中，并且，嵌入件(60)套筒形地构成。
6.根据权利要求4或5所述的高压泵，其特征在于，阀元件(40)在嵌入件(60)中带有横向于其行程方向的小间隙地在其行程方向上可运动地被导向。
7.根据权利要求4至6之一所述的高压泵，其特征在于，在关闭方向上作用于阀元件(40)上的关闭弹簧(42)支撑在嵌入件(60)上。
8.根据前述权利要求之一所述的高压泵，其特征在于，第二通流横截面(52)在阀元件(40)的圆周上不对称地构成，使得阀元件(40)横向于其行程方向保持贴靠在一导向装置(34d；64)上。
9.根据权利要求4至7之一组合权利要求8的高压泵，其特征在于，嵌入件(60)具有多个围绕阀元件(40)的连接条(64)，第二通流横截面(52)在这些连接条之间形成，这些连接条(64)在阀元件(40)的圆周上不对称分布地这样构造，使得阀元件(40)横向于其行程方向保持贴靠在其中的至少一个连接条(64)上。
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