CN104254683A - 利用了复合弹簧的脉动阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用了复合弹簧的脉动阻尼器，该利用了复合弹簧的脉动阻尼器，在燃料供给用柱塞泵消除脉动波而使燃料压力维持一定压力状态，因而无能量损失，且能够容纳宽区间压力范围，本发明提供如下构造，其包括：弹簧体(31)；主体(21)，其内置有O型圈间隔件(23)，该O型圈间隔件(23)由内部O型圈帽(25)所能够支撑；以及，低压螺旋弹簧(51)、高压盘簧(41)，其排列成一列而设置于弹簧体(31)内，首先低压螺旋弹簧(51)工作，该低压螺旋弹簧(51)通过低压弹簧盖(52)和低压弹簧衬垫(53)与低压弹簧止动器(34)接触而停止，其次高压盘簧(41)工作，该高压盘簧(41)通过高压弹簧衬垫(14)与高压弹簧止动器(33)接触而停止，其中，上述高压弹簧衬垫(14)设置于与活塞(11)连接的弹簧导向轴(12)的一端。

Description

利用了复合弹簧的脉动阻尼器
技术领域
本发明涉及一种适用于汽油直喷发动机的脉动阻尼器，更详细地讲，涉及一种利用了复合弹簧的脉动阻尼器，该利用了复合弹簧的脉动阻尼器，通过在附着于汽油直喷发动机的燃料轨的脉动阻尼器主体能够进行直线往复运动的活塞利用复合弹簧反复进行将燃料中的脉动波转换成压缩能(Energy)而储存并释放，而消除在燃料供给用柱塞泵(plunger pump)所产生的脉动波，使得燃料维持无脉动波的、一定压力状态，从而能够无发动机泵损失地使用。
背景技术
一般来讲，车辆的发动机构成为，利用燃料泵以高压向喷射器供给储存在燃料箱中的燃料，上述喷射器向汽缸内部喷射以高压来加压输送的燃料。
汽车汽油发动机按照燃料喷射方法有间接喷射(MPI：Multi PortInjection)和汽油直喷(GDI：Gasoline Direct Injection)两种。
这里，汽油直喷发动机是在将燃料以高压、微粒状态直喷至发动机汽缸内之后，以点火塞来点火而引起爆炸，以使燃料完全燃烧的高效率发动机。由于向大气中排出的是这样完全燃烧的发动机废气，因此，汽油直喷发动机是能够防止大气污染的发动机。
最近在开发一种高压(250bar以上)的汽油直喷发动机。
上述汽油直喷发动机由作为高压发生器的柱塞泵(Plunger Pump：外部构成品)、燃料喷射器(Injector：外部构成品)、连接管(Connect Tube：外部构成品)、以及燃料轨(Fuel Rail：外部构成品)构成。
上述汽油直喷发动机，为了节减燃料而在10bar的低压力下运转，且为了进行高输出运转而在250bar以上运转。这样，在压力变动幅度相差25倍的宽大范围压力下运转，从而不仅由柱塞泵产生高压，而且产生大振幅脉动波。
若这种大振幅脉动波直接传递至喷射器，则燃料喷射量瞬间变化，燃料喷射量的变化成为发动机效率降低、发动机振动、以及产生发动机噪声的原因。
由于如上所述的理由，为了使宽大压力范围的脉动波衰减，需要有宽大区间脉动阻尼装置。
过去，在燃料轨设置节流孔(Orifice)而使高压的脉动波衰减。但是，现有的利用了节流孔的脉动阻尼装置是急剧减少燃料管的截面积来产生流量和压力的阻力而使脉动波衰减的方式。现有的采用节流孔的方式利用流量和压力阻力，因而是泵能量(Energy)损失大的构造。
此外，还有一种过去所介绍的如专利申请第10-2007-0070249号那样利用了单一盘簧的脉动阻尼器，但上述技术由于使用单一盘簧，因而存在难以控制如汽油直喷发动机那样的宽大压力范围的脉动的缺点。
而且，所有弹簧一旦超出弹性极限则产生塑性变形而丧失弹簧恢复力和弹簧性能，因而为了防止塑性变形需要有在弹性区域以上的载荷使动作停止的止动装置，而上述专利技术的构造是并无所述止动装置的构造，因而该构造难以应对弹簧的塑性变形。
发明内容
技术问题
本发明是为了改进如上所述的现有的问题而研究出的，其目的在于提供一种利用了复合弹簧的、能够控制宽大压力范围的脉动阻尼器，该脉动阻尼器，反复进行将燃料中的脉动波转换成压缩能而储存并释放，从而消除在燃料供给用柱塞泵所产生的脉动波，使得燃料维持无脉动波的、一定压力状态，且上述脉动阻尼器做成能够提高各配件的气密性并防止配件脱离的构造，从而能够无能量损失地、有效地使用。
解决问题方案
本发明的上述目的通过利用了复合弹簧的、能够适用于宽大压力范围的脉动阻尼器来实现，本发明的脉动阻尼器，设置于汽油直喷发动机的发动机燃料供给用燃料轨而用于减少流体的脉动，所述脉动阻尼器包括：弹簧体，其设置有弹簧导向轴，该弹簧导向轴，布置有复合弹簧，并在弹簧体内部能够进行往复运动，且与活塞相连；主体，其与上述弹簧体螺纹结合，在一对密封内部O型圈之间内置有O型圈间隔件，其中，该O型圈间隔件设置于上述活塞外周面并由O型圈帽所能够支撑；连接器和连接通道，其中，上述连接器插入上述主体的一侧并与燃料轨管(fuel rail pipe)接合。
发明效果
如上所说明，根据本发明能够与进入燃料轨管的脉动波的大小成比例而抵消脉动波，并形成流体的分散而能够减少所排出的流体的脉动现象，从而能够使通过流体供给来工作的工作部的动作均匀化，并能够减少因脉动而引起的噪声，提高可操作性且无能量损失，因而具有节减燃料成本的效果。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的脉动阻尼器的纵向剖视图。
图2是根据本发明的其它实施例的脉动阻尼器的纵向剖视图。
图3是本发明的低弹性系数弹簧运动曲线。
图4是本发明的高弹性系数弹簧运动曲线。
图5是本发明的高、低弹性系数复合弹簧运动曲线。
图6是根据本发明的其它实施例的脉动阻尼器的纵向剖视图。
图7是根据本发明的其它实施例的脉动阻尼器的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图1以纵向剖视图表示根据本发明的一实施例的脉动阻尼器。
如图1所示，根据本发明的复合弹簧的脉动阻尼器10由主体21、弹簧体31、以及连接器61构成，其中，主体21内置有能够进行直线往复运动的活塞11，弹簧体31与上述主体21螺纹结合，连接器61与上述主体21螺纹结合。
上述连接器61与燃料轨管71形成为一体，该燃料轨管71与汽油直喷发动机的燃料供给用柱塞泵(未图示)相连，在上述连接器61内部形成有连接通道63，在与上述连接器61螺纹结合的主体21内置有与弹簧导向轴12形成为一体的活塞11。
上述弹簧导向轴12，排列成一列而布置有低压螺旋弹簧(low pressurecoil spring)51和高压盘簧(high pressure disc spring)41，并以能够进行往复运动的方式配置于弹簧体31。
在排列成一列而设置于上述弹簧导向轴12的低压螺旋弹簧51与高压盘簧41之间，设置有保护低压螺旋弹簧51的弹性力的低压弹簧盖52。
此外，在弹簧导向轴12的一端设置有用于保护高压盘簧41的弹性力的高压弹簧衬垫(high pressure spring pad)14。
上述低压弹簧盖52，其上、下端折弯成直角，并在水平折弯部末端以朝向低压弹簧止动器34突出的状态设置有用于保护弹性力的低压弹簧衬垫53，其中，上述低压弹簧止动器34形成为上述弹簧体31的一侧壁面。
将弹性系数低的低压螺旋弹簧51和弹性系数高的高压盘簧41排列成一列而设置在上述弹簧体31内，首先低压螺旋弹簧51工作，低压弹簧盖52和低压弹簧衬垫53与低压弹簧止动器34接触而能够停止，以保护上述低压螺旋弹簧51的弹性力。
接着，其次高压盘簧41工作。
这里，做成如下构造。设置于弹簧导向轴12一端的高压弹簧衬垫14与突出形成于弹簧体31一侧的止动器33的内壁接触而停止，以保护上述高压盘簧41的弹性力，其中，上述弹簧导向轴12与活塞11相连。
在上述止动器33的内部形成有活塞运动空间部32使得活塞导向轴12通过高压、低压弹簧41、51的运动而能够进行往复运动。
在与上述弹簧体31螺纹结合的主体21的一对密封内部O型圈22a、22b之间内置有O型圈间隔件23，其中，该O型圈间隔件23设置于上述活塞11外周面并由O型圈帽25和止动圈28所能够支撑。
在上述活塞导向轴12的前端设置有高压弹簧衬垫14，该高压弹簧衬垫14还起着次级缓冲弹簧作用。
此外，在主体21的与一侧面外缘接合的区域内置有外部O型圈24，且在上述主体21的另一侧设有与连接器61螺纹结合的螺纹部26，上述连接器61与具有轨管内腔72的燃料轨管71接合，在上述连接器61的内腔设置有连接器O型圈62。
图2是表示本发明的另一实施例的主要部分剖视图，如图2所示，能够形成为内置低压盘簧81来替代图1的低压螺旋弹簧51的构造。
图6是表示根据本发明的其它实施例的脉动阻尼器的纵向剖视图。
如图6所示，根据本发明的复合弹簧的脉动阻尼器20由主体21、弹簧体31a、以及连接器61构成，其中，主体21内置有能够进行直线往复运动的活塞11，弹簧体31a与上述主体21螺纹结合，连接器61与上述主体21螺纹结合。
上述连接器61与燃料轨管71形成为一体，该燃料轨管71与汽油直喷发动机的燃料供给用柱塞泵(未图示)相连，在上述连接器61内部形成有连接通道63，在与上述连接器61螺纹结合的主体21内置有与弹簧导向轴12形成为一体的活塞11。
上述弹簧导向轴12，排列成一列而布置有低压螺旋弹簧51a和高压盘簧41a，并以能够进行往复运动的方式配置于弹簧体31a。
在排列成一列而设置于上述弹簧导向轴12的低压螺旋弹簧51a与高压盘簧41a之间，设置有保护低压螺旋弹簧51a的弹性力的低压弹簧盖52a。
此外，在弹簧导向轴12的一端设置有用于保护高压盘簧41a的弹性力的高压弹簧衬垫14。
上述低压弹簧盖52a由垂直竖立的平面构成，形成于上述弹簧体31a的一侧阶梯部内侧面的支撑件52b设置成与用于保护弹性力的固定的低压弹簧衬垫53a对应。
将弹性系数低的低压螺旋弹簧51a和弹性系数高的高压盘簧41a排列成一列而设置在上述弹簧体31a内，首先低压螺旋弹簧51a工作，低压弹簧盖52a与低压弹簧衬垫53a接触而能够停止在低压弹簧止动器34a侧，以保护上述低压螺旋弹簧51a的弹性力。
接着，其次高压盘簧41a工作。
这里，做成如下构造。设置于弹簧导向轴12一端的高压弹簧衬垫14与突出形成于弹簧体31a一侧的止动器33的内壁接触而停止，以保护上述高压盘簧41a的弹性力，其中，上述弹簧导向轴12与活塞11相连。
在上述止动器33的内部形成有活塞运动空间部32使得活塞导向轴12通过高压、低压弹簧41a、51a的运动而能够进行往复运动。
在与上述弹簧体31a螺纹结合的主体21的一对密封内部O型圈22a、22b之间内置有O型圈间隔件23，其中，该O型圈间隔件23设置于上述活塞11外周面并由O型圈帽25和止动圈28所能够支撑。
在上述活塞导向轴12的前端设置有高压弹簧衬垫14，该高压弹簧衬垫14还起着次级缓冲弹簧作用。
此外，在主体21的与一侧面外缘接合的区域内置有外部O型圈24，且在上述主体21的另一侧设有与连接器61螺纹结合的螺纹部26，上述连接器61与具有轨管内腔72的燃料轨管71接合，在上述连接器61的内腔设置有连接器O型圈62。
图7是表示本发明的其它实施例的主要部分剖视图，如图7所示，能够形成为内置低压盘簧81a来替代图6的低压螺旋弹簧51a的构造。
以这种构造构成的脉动阻尼器如图1和图6所示，在弹簧体31、31a内置低压螺旋弹簧51、51a和高压盘簧41、41a，螺纹结合弹簧体31、31a与主体(Body)21，在弹簧体31、31a内部内置与低压螺旋弹簧51、51a和高压盘簧41、41a一起进行往复运动的弹簧导向轴12，将与弹簧导向轴12形成为一体的活塞11以能够进行往复运动的方式设置在上述主体21。
因此，在汽油直接喷射发动机的发动机燃料供给用柱塞泵处于压缩过程中时，所产生的高压脉动波通过轨管内腔72并经燃料通道63而传递至活塞11。
这样传递至活塞11的脉动波，使活塞11动作并使与活塞11形成为一体的弹簧导向轴12动作而传递至高压盘簧41、41a和低压螺旋弹簧51、51a，使得高压盘簧41、41a和低压螺旋弹簧51、51a收缩，从而转换成压缩能(Energy)而储存于高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a中某一方或双方。
此外，储存于高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a中某一方或双方的脉动波即压缩能，在发动机燃料供给用柱塞泵处于抽吸过程中时，高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a膨胀而将已储存于高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a的压缩能重新以高压向燃料中释放。
这样，高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a反复进行将燃料中的脉动波转换成压缩能而储存并释放，从而消除在燃料供给用柱塞泵所产生的脉动波，使得燃料维持无脉动波的、一定压力状态，因此，能够具体实现无能量损失的脉动阻尼器。
另一方面，在本发明中，在主体21的内部插入密封用内部O型圈(Sealing Inner O-Ring)22a、22b而维持气密性，并设置O型圈间隔维持用内部O型圈间隔件(Inner O-Ring Spacer)23，且设置内部O型圈帽(Inner O-Ring Stopper)25而防止密封用内部O型圈22a、22b脱离。
此外，为了防止过载施加至高压盘簧41、41a，在弹簧导向轴12一侧设置次级缓冲用高压弹簧衬垫14。
此外，如图1所示，为了防止过载施加至低压螺旋弹簧51，在低压弹簧盖52的被折弯的上下部突出设置次级缓冲用低压弹簧衬垫53，其中，上述低压弹簧盖52设置于高压盘簧41与低压螺旋弹簧51之间。
此外，如图6所示，为了防止过载施加至低压螺旋弹簧51a，以能够与设置于高压盘簧41a与低压螺旋弹簧51a之间的低压弹簧盖52a对应的方式设置了次级缓冲用低压弹簧衬垫53a，且低压弹簧衬垫53a设置成形成于上述弹簧体31a的一侧阶梯部内侧面的支撑件52b能够起保护弹性力的作用。
此外，为了防止燃料的二次漏油而设置了外部O型圈(Outer O-Ring)24。
而且，本发明利用连接螺纹(Joint Thread)来连结主体21和连接器61，并将连接器61附着在燃料轨管71上，从而脉动阻尼器10能够以稳定且能够良好地工作的状态附着在燃料轨管71上。
因此，利用本发明就能得到无能量损失的脉动阻尼器10。
另一方面，如图2和图7所示，在本发明中，以低压盘簧81、81a来替代低压螺旋弹簧51、51a，从而在转换成压缩能(Energy)并储存之后，高压盘簧41、41a或低压盘簧81、81a膨胀而将已储存于高压盘簧41、41a或低压螺旋弹簧51、51a的压缩能重新以高压向燃料中释放。
因此，如图3所示，通过与低弹性系数弹簧位移K1成比例地作用在低弹性系数弹簧的力F1即可确认低压弹簧停止位置P1，如图4所示，根据作用在高弹性系数弹簧的力F2与高弹性系数弹簧位移K2即可确认高压弹簧停止位置P2，如图5所示，根据作用在复合弹簧的力F3与复合弹簧位移K3即可确认复合弹簧停止位置P3。
工业上可利用性
本发明反复进行将燃料中的脉动波转换成压缩能而储存并释放，从而消除在燃料供给用柱塞泵所产生的脉动波，使得燃料维持无脉动波的、一定压力状态，因此，能够具体实现无能量损失的脉动阻尼器，从而能够使通过流体供给来工作的工作部的动作均匀化，并能够减少因脉动而引起的噪声，提高可操作性且无能量损失，因而具有节减燃料成本的效果，因此，工业上利用可能性非常大。
在以上的说明中，虽然通过特定的实施例来图示并说明了本发明，但本领域普通技术人员谁都容易理解在不逸出权利要求书所示的发明的思想及领域的范围内可进行各种修改和变更。

Claims (8)

1.一种利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)，在与汽油直喷发动机的燃料供给用泵连接的燃料轨管(71)形成连接器(61)而在内部形成连接通道(63)，与上述连接器(61)螺纹结合的主体(21)与内置有缓冲单元的弹簧体(31)结合，从而用于减少燃料的脉动，上述利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)其特征在于，包括：
低压螺旋弹簧(51)和高压盘簧(41)，其一同布置于弹簧导向轴(12)，其中，上述弹簧导向轴(12)以能够进行往复运动的方式配置于上述弹簧体(31)的内部；
低压弹簧盖(52)，其配置于上述低压螺旋弹簧(51)与高压盘簧(41)之间而保护低压螺旋弹簧(51)的弹性力，其中，上述低压螺旋弹簧(51)和高压盘簧(41)设置成一列；以及，
高压弹簧衬垫(14)，其设置于上述弹簧导向轴(12)的一端而用于保护高压盘簧(41)的弹性力，其中，上述弹簧导向轴(12)与活塞(11)连接成一体。
2.根据权利要求1所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)，其特征在于，
将弹性系数低的低压螺旋弹簧(51)和弹性系数高的高压盘簧(41)排列成一列而设置在上述弹簧体(31)内，首先低压螺旋弹簧(51)工作，低压弹簧盖(52)和低压弹簧衬垫(53)与低压弹簧止动器(34)接触而能够停止，以保护上述低压螺旋弹簧(51)的弹性力。
3.根据权利要求1所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)，其特征在于，
将弹性系数低的低压螺旋弹簧(51)和弹性系数高的高压盘簧(41)排列成一列而设置在上述弹簧体(31)内，首先低压螺旋弹簧(51)工作，其次高压盘簧(41)工作，设置于弹簧导向轴(12)一端的高压弹簧衬垫(14)与高压弹簧止动器(33)接触而能够停止，以保护上述高压盘簧(41)的弹性力，其中，上述弹簧导向轴(12)与活塞(11)相连。
4.根据权利要求1所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)，其特征在于，
上述主体(21)与上述弹簧体(31)螺纹结合，在一对密封内部O型圈(22a)、(22b)之间内置有O型圈间隔件(23)，其中，该O型圈间隔件(23)设置于上述活塞(11)外周面并由内部O型圈帽(25)所能够支撑。
5.根据权利要求1所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(10)，其特征在于，
做成内置低压盘簧(81)来替代低压螺旋弹簧(51)的构造。
6.一种利用了复合弹簧的脉动阻尼器(20)，在与汽油直喷发动机的燃料供给用泵连接的燃料轨管(71)形成连接器(61)而在内部形成连接通道(63)，与上述连接器(61)螺纹结合的主体(21)与内置有缓冲单元的弹簧体(31a)结合，从而用于减少燃料的脉动，上述利用了复合弹簧的脉动阻尼器(20)其特征在于，包括：
低压螺旋弹簧(51a)和高压盘簧(41a)，其一同布置于弹簧导向轴(12)，其中，上述弹簧导向轴(12)以能够进行往复运动的方式配置于上述弹簧体(31a)的内部；
低压弹簧盖(52a)，其配置于上述低压螺旋弹簧(51a)与高压盘簧(41a)之间而保护低压螺旋弹簧(51a)的弹性力，其中，上述低压螺旋弹簧(51a)和高压盘簧(41a)设置成一列；以及，
高压弹簧衬垫(14)，其设置于上述弹簧导向轴(12)的一端而用于保护高压盘簧(41a)的弹性力，其中，上述弹簧导向轴(12)与活塞(11)连接成一体。
7.根据权利要求6所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(20)，其特征在于，
上述弹簧体(31a)，其一侧形成有阶梯部并在内侧面形成有支撑件(52b)，且与上述低压弹簧盖(52a)对应而固定有用于保护弹性力的低压弹簧衬垫(53a)。
8.根据权利要求6所述的利用了复合弹簧的脉动阻尼器(20)，其特征在于，
做成内置低压盘簧(81a)来替代低压螺旋弹簧(51a)的构造。
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