CN1042968C - 燃料喷射泵 - Google Patents

Abstract

在分配器型燃料喷射泵的分配器中安装了一个电磁阀门，这个电磁阀门件支撑于分配器的轴向孔中。为了在预订的高压喷射阶段截断分配器型喷射泵的工作空间(14)和进气空间的连接，阀门件采用一固定在机壳上的电磁铁来推动。这种结构的固有的特点是在安装时这种燃料喷射泵的分配器(7)具有一定的轴向间隙。这对于分配器中的阀门件(39)相对与固定的电磁铁(66)的作用行程有影响。为了避免由于轴向关联变化所引起的磁特性的变化，以平磁盘(55)形式出现的磁路部分是可与分配器一道移动，因而牢固地连接在阀门件(39)上的衔铁(55)相对于这部分磁芯的位置并不随分配器的轴向位置而改变，衔铁与平磁盘一道形成工作气隙(80)，因而电磁阀的磁学特性也始终保持不变，不管分配器的轴向位置如何。

Description

燃料喷射泵

本发明涉及一种燃料喷射泵，特别是一种为柴油内燃机的数个喷射阀提供燃料的分配器型的燃料喷射泵。

这种类型的燃料喷射泵可从欧洲专利EP-A-0524132得知。这个专利文件中所说的燃料喷射泵是一个所谓的径向活塞泵，在这个泵燃料分配器中装有一些径向伸展的圆孔，径向活塞泵被驱动而进行转动。这些活塞在该圆孔中可相移动，活塞由一些滚柱顶杆支撑在一固定的凸轮环(Cam)上，凸轮环在圆孔所在区域包围着燃料分配器。在这里，被转动驱动的燃料分配器使滚柱顶杆在凸轮环上滚动，这样即可引起泵活塞的往复运动。这些活塞又可借助于相互对立的两个活塞的相对的端面把泵的工作空间封闭起来。这个工作空间可以通过连接通道和电磁控制阀泄放到释放空间。在已知的实施例中，这个阀门件是用一弹簧朝打开的方向驱动，并用一顶杆推动它向关闭的方向运动。而顶杆又是借助于一个衔铁来推动的。相对于电磁体的固定磁极而言，电枢的位置在轴向上是可调的。在这里，为了准确限位，电磁体相对于分配器的位置要有高精度。在已知的结构中分配器的轴向位置是借助于一嵌入环形槽中的圆垫片来保证的。但是，这种方式有如下缺点，分配器的轴向固定可能会有两种间隙，一种是由零件的公差产生的间隙，另一种是分配器无阻碍自由转动所需的额外间隙。同时还应考虑各个零件相对于其它零件的热膨胀。但是，由于这种间隙，分配器或阀门座或处于关闭位置时的阀门件之间的距离在不同运行点上可以是不同的。另一方面，这还意味着存在于电磁铁处的衔铁和磁极之间的工作气隙是变化的。同时，这对于电磁阀施加的工作力和磁体的运行速度以及其动态工作特性都是不利的。这些偏差将导致阀门工作时间的变化。由于这个工作时间决定着高压喷射的位相因而这些偏差还导致了燃料喷射量和喷射开始时间的变化，以及导致在相应工作点时，喷射量与所希望的喷射量有偏差。

本发明的一个目的在于提供一个改进的如上所述的燃料喷射泵，从而避免由于必须施加的工作力、磁铁的工作过程中的动量以及燃料喷射的质量和喷射开始时间的影响等造成的上述缺陷。

根据本发明的第一方面，燃料喷射泵属于一种分配器型的燃料喷射泵，它为内燃机，尤其是柴油内燃机的数个喷射阀提供燃料，该喷射泵具有一个燃料分配器，该分配器被驱动而转动，在导孔中的轴向位置被固定，具有一个成功地为各个喷射阀提供高压燃料的分配孔，高压燃料是从泵的工作空间送出，并经过分配器馈送到分配器孔的，该喷射泵还具有一个由电磁铁推动的阀门件，该电磁铁安装在壳套之中，相对于壳套是固定的，就好象是分配器的轴向延伸一样，它能在分配器中沿轴方向运动，与分配器中的沿轴向对中的阀门座相互作用，并控制着在工作空间和释放空间之间的连接通道，其中，阀门件牢固地连接在电磁铁的衔铁上，磁芯构成电磁阀的磁路，其中与衔铁相互作用的那部分可随分配器一道能沿轴向进行位置调节。

按照本发明的燃料喷射泵具有下述优点：形成电磁铁磁路并与衔铁相互作用的那部分铁芯可与分配器一道进行调节，从而当衔铁与阀门部分同时进行调节时，衔铁和这可调铁芯之间的工作气隙保持恒定。这样，由电磁铁施加来操作阀门的力和电磁阀的动态操作特性仍然是相同的，与分配器的轴向间隙尺寸无关。作为有优越性的进一步发展，可使电磁铁中与电枢相互作用的那部分铁芯或磁极直接与分配器的上部相连。在特别好的实施例中，这种电磁铁是设计成插秆式的电磁铁。也可以制成一个具有便于控制泵工作空间和释放空间之间连接的阀门的优选电磁铁结构。这将导致一很紧凑的结构，在这种结构中保证了磁芯各个部分间的相互磁藕合和较低的磁漏损耗。尽管如此，在这种结构中与衔铁一起形成工作所隙的的那部分铁芯仍然是可动的。由于这部分磁芯与侧面磁芯在四周发生磁藕合，因而在磁藕合区内磁通密度同衔铁与第二磁轭(yoke)之间的工作气隙中的高磁通密度相比起来是相当小的。衔铁是在轴向孔中滑动，第二磁轭是包围在中心开孔的四周。第二磁轭和旁侧磁芯之间以及电枢周围和中央磁芯孔壁之间的气隙对磁通损失仅稍有所贡献，这个气隙在选定电磁铁位置尺寸时可以当做一准常数参量。这种结构的明显意义在于，即使在分配器被替换时电磁铁的技术特性也不会改变。

上面所述的本发明的主题的另外一些有利结构包括第二磁轭可同时方便地用作分配器的限位器挡板，挡板宽度可用不同宽度的垫圈来改变。而且，第二磁轭同时还用来固定阀门连杆的限位挡板，该限位挡板决定着阀门打开的行程。用本发明的方法，既可构成向里开的阀门装置又可构成向外开的阀门装置，外开是指燃料流顺阀门件开启的方向流出。在具有类似结构但向里开的阀门中，燃料流是朝与阀门件开启的方向相反的方向流进轴向孔并从轴向孔流到释放空间。这种燃料流引起了与外开阀门情形不同的开启动力学特性。在操作过程中，这样的阀门具有稳定性高的优点，这是因为在开启过程中出现的与燃料流方向相反的液压推力有助于阀门的开启。这是与外开式阀门不同的。这样，基本上防止了开启过程中阀门的瞬时关闭和相关的不稳定性。

本发明的两种实施例都用图画出，并在后面的描述中做了详细的说明。图1画出了根据本发明设计的具有内开式阀门的燃料喷射泵。图2画出了具有外开式阀门的燃料喷射泵。

图1画出了分配器型燃料喷射泵的局部剖面图，本发明的基本特点都表明在其中。在这个图中，衬套2被插进燃料喷射泵外壳1的套孔3中，而衬套本身在里面还具有一个分配器7的导向孔5。此分配器是由分配器型燃料喷射泵的驱动轴通过联轴部件8来带动(驱动轴在图中未特别画出)从而进行转动。它的转动速度与连带的内燃机的转动速度相同。在衬套的导入侧，分配器的突出端具有一凸盘9，向上顶靠在衬套2伸进进口空间12的那一端11上。在凸盘9中有圆孔13，它们相对于分配器的轴而言是径向延伸的。在每一圆孔中都导入了一个活塞14。在活塞里端之间的工作空间15被活塞所封闭，活塞的外端是顶靠在滚柱顶杆16之上。顶杆上的滚柱17在凸轮环的轨道18上滚动，而凸轮环在活塞14所在的平面上包围分配器。这个图仅仅部分地示表出了滚珠顶杆和凸轮环轨道。

泵工作空间15通过一伸进分配器内部的运送管道19与分配器周边上的凹槽20相连。该分配器凹槽20是可与喷射管道21相连接的，喷管道21是由凹槽20所在的平面内的导孔5引出的，而且最初是呈孔形。每一喷射管道都通向燃料喷射阀(这里没有特别表示出来)。

在分配器内部，从凹槽20出发，还设计有一连接通道23，它通向内径呈阶梯式变化同轴的盲孔，而且此通道与盲孔的连接口处于内凹环型槽25所在位置。端26从衬套2伸出，在远离26端的一侧，这个内凹槽形成一个支撑阀门座29的环形台肩28。这个阀门座是朝向凹环槽25那一边的。在阀门座位置，轴向盲孔的直径由大变小。紧接着环形台肩28，首先是设置了第一个环型槽30，然后隔着一台肩31又是第二个环形凹槽32。通道23的第二部分33是由第一环形凹槽开始通向分配器的侧面并进入纵向凹槽34，而纵向凹槽34又与环形凹槽35相通，凹槽35再经衬套2中的一个横孔36和一向前延伸的管道37通向释放空间，也就是现在情形的入口空间12。

由于阀门件39与轴向孔24是密配合的，因而可在轴向孔24中定向移动。如已述及的那样，24被做成了盲孔。该阀门件在轴向孔的内环槽25区域内具有一外环槽40。这个外环槽40与内环槽25一起构成了一个环形空间41。阀门连杆的外环槽也形成了一个直径超过轴向孔环形台肩28的环形台肩42，同时它还具有一个面向阀门座29的密封面43。与这相邻，在轴向孔直径变小的方向上，从环形台肩28的开口处起，阀门件的直径由小变大，呈锥形，以形成能与活塞环脊31相配合的导向活塞45。连接在导向活塞端部的是支撑在轴孔底部47的弹簧46，这个弹簧对阀门件的作用有使环形台肩42从阀门座29向上升起的趋向。

阀门件39从分配器的26端的轴向孔伸出。在这伸出端49具有一个脖颈50。它是由于直径减小之后又跃变到大头51所形成的。将套筒式的衔铁52或设计成有孔的盘形衔铁压装或紧固在头51上，以便连接在阀门件上。电枢也可与阀门连杆作成一个整体。

当阀门件在弹簧46的作用下，由轴向孔向外运动时，将会受到安置于分配器顶端26与磁盘55之间的止动盘5 4的限制。止动盘和磁盘两者都开有一轴向孔。止动盘54上的孔56的直径比导向于轴向孔之中的阀门件39的相应部分的外径小，因而对环形台肩57形成了止动件。在台肩57处，阀门过渡成了脖颈50。另一方面，磁盘55上的开孔58较大。孔56与58都采用了键孔形式，以便得阀门件的最大直径处也能通过键孔被导向，然后随脖颈一道运动到它相对于止动盘和磁盘的终点位置。两个盘都被一共用的紧固螺栓59紧固在分配器的端26上。可以只装一单盘来代替磁盘55和止动盘54，而仍然满足磁性能和机械性能的要求。

垫圈61和62做为调整垫圈插入止动盘54和相邻的衬套2的一端60之间。这些垫圈使得分配器如在其凸缘9与衬套2的端11的接触处和与止动盘54的接触处之间的轴向运动间隙能借助衬套2上的定距环来进行。

止动盘和磁盘的直径都超过了分配器，在燃料喷射泵工作过程中，两者都随分配器一起转动。在这里，磁盘55形成磁路或电磁铁磁心的一部分。为此，磁盘55在其四周经气隙64与磁体66的筒状的旁侧磁心65发生磁性偶合。这个旁侧磁心的圆筒内壁与磁盘55的圆盘外壁迭合，这样，磁盘55就形成了一个磁轭。同时，套筒形的旁侧磁心65通过处于第二磁轭相对的位置上的第一磁轭67，将磁盘55并入套筒形的主磁心68。主磁心68具有一个轴向的圆柱孔69，衔铁52就以滑动紧配合的方式插入这个孔中。电磁铁的激磁线圈71被支放在环形空间70之中，而且其上的接头72和73是穿过第一磁轭67引出的。环形空间70是在套筒形旁侧磁心和主磁芯68之间形成的。线圈被嵌入在主磁芯68和旁侧磁芯65之间并与两者有一径向间隙。环形空间70至少通过主磁心壁中的一个横向通道75和一个旁侧磁心壁内的横向通道76分别与孔69和旁侧磁心外围的环形空间77相连。同时环形空间还以一种这里没有表明的方式与释放空间12，即入口空间相连。孔69中形成了一个在第一磁轭67端由密封盖78封闭、在另一端被电枢52封闭的内部空间，正象已述及的那样，这个内部空间可通过横向通道75和76与释放空间相连，以致于不但能使衔铁在主磁心内无阻碍得进行轴向运动，同时还能使得在磁铁线圈的外围存在燃料流。这些燃料是由于在工作冲程中衔铁来回运动所抽送进来的。

这样，电磁铁磁芯一方面包含了如下部件：一个带主磁芯、第一磁轭67、旁侧磁轭65的固定磁铁，其中主磁芯在螺线管-插棒式磁铁结构中被设计成空心的，以及在本发明的特殊结构中还具有与衔铁52互相作用的磁盘形式的可动部分一第二磁轭55。在电磁插入在衔铁面向分配器或磁盘上表面的那一端与磁盘之间形成一工作气隙80，而且衔铁四周通过藕合气隙81与主磁芯进行磁藕合。

在内燃机工作过程中，通过输送管道19、连接管道23，当阀门件39打开时，还通过连接管道的第二部分33和横孔或管道37将泵的工作空间15注满燃料。这个过程是在抽吸冲程中泵活塞14按照凸轮环的轨道18向外运动时，工作空间15的容积增大而吸入燃料所引起的，在偏心环轨道18导致的活塞向内的下一冲程中，工作空间的容积则将变小。要是阀门件由阀门座29向上升起，则燃料就以同样方式被压缩回去。在高压形成的初期，由于电磁铁的作用，阀门件运动到关闭位置，由于它有密封面43，因而使得阀门停止在阀门座29上。在活塞进一步运动中，燃料就会在高压下通过输送管道19和分配器上的凹槽20压进相应的喷射管道21。喷射是由后者控制的。当电磁阀再次从阀门座抬起时，高压喷射就结束，工作空间与释放侧相通。阀门连杆向关闭位置的运动是靠磁铁激磁驱动衔铁52向磁盘55运动，直到阀门处于关闭位置为止。当磁铁不被激励时，弹簧46就可使阀门产生开启运动，直到环形台肩57碰上止动盘54为止。

根据本发明所设计的结构具有如下优点：在这种结构中可以确保分配器沿轴向有一间隙，事实上，这是技术上所需要或不可避免的。这个气隙并不引起工作气隙80的任何改变。磁盘总是与分配器中的阀门座29保持一固定距离，而且当阀门件停止在阀门座29上时电枢52与阀门座29也同样保持一固定距离。这样，工作气隙80仍然保持不变，不管分配器的位置如何。假设分配器有一个位移，与分配器一起转动的衔铁板55就可在套筒状的旁侧磁芯65的内径范围内运动而仍然可通过气隙64与旁侧磁芯进行磁藕合。这个位移在这里并不会产生影响衔铁运动的任何变化。由于分配器位移所引起电枢进入主磁芯68深度的变化，对磁铁的推动力和它的动态特性都无任何影响。在这个位置上由气隙64所引起的磁盘55四周的磁漏损失是比较小的，这是因为磁力线分布在一个较大的通道面积上，这个面积相对于工作气隙所在区域的面积而言是很大的，因而磁力线密度在这里是较低的。但是这些磁损失在设计磁铁时在较小的代价下也是要考虑的。关键在于，在动作过程中保持了恒定的磁铁推动力，动态启动特性不发生变化。电枢牢固地固定在阀门件上，因而没有因冲击零件所引起的机械磨损，也是本发明的一大优点。这种磨损在其他普通的阀门件启动装置中是存在的。衔铁和阀门件的整体结构对阀门件运动的动态特性的控制也比两件式结构为好，在两件式结构的设计中，阀门连杆是由安置在其上的一个顶杆来驱动的。在本发明的装置中，工作间隙18处残留气隙的调整可以很简单地进行，这是因为压装电枢部件52和具有平表面的磁盘的相对位置的设定是很简单的事情。

作为对图1中的典型装置的改进，图2所示的典型装置中的阀门件在设计上稍有不同，将它作成了外开式的阀门部件。在这种情形中的唯一差别是连接通道的路径和容纳阀门件的轴向孔设计。根据图2所示的典型装置，轴向孔124被制作成从上到下的直径大致相等。在连接通道23进入轴向孔的区域，阀门件139还是具有一外凹槽140，它与盲孔124一起形成一环形空间141。这个环形空间在远离分配器107的上端126的一边，以导向活塞145为界；活塞145在阀门连杆运动的方向上被弹簧朝外顶推。按图1，弹簧是安装在盲孔底部剩余空间中。环形空间的另一端以阀门连杆上的环形台肩142为界，该环形台肩是设置在轴向孔124的外面。在环形台肩142所在区域，轴向盲孔124跃变成了大直径的孔81，而且在向孔81跃变的位置上，有一阀门座129。它将与台肩142上的密封面143相互作用，使得当阀门件逆弹簧推力向内运动时，阀门件将把轴向盲孔124通向深孔81的出口关闭。在环形台肩142与导向活塞145之间的中间区域，阀门件还具有一些支撑在轴孔124孔壁上的导向辐板82，它是由一装有平板83的轴环构成的，这样可使得燃料从连接通道23通向阀门座129或射进孔81。紧邻环形台肩142，阀门连杆139还具有一环形台肩57，凭借这个台肩，阀门连杆才能被止动盘54所止动，以限制它的打开行程。然后，阀门连杆和燃料喷射泵连同磁体166都是与前述实施例相同。

连接通道85从孔81横向引出通向释放空间，而且被导向活塞145封闭的空间87的释放通道86也通向这个孔81。在原则上，按图2设计的实施例的运作与图1所示装置是相同的，除非在流动和脉冲条件上大不相同，所说的不同条件在某些方面会有益处的，这与应用有关。按图2实施例中在分配器的外围插入一个卡环89，再在衬套102的上端160与卡环89之间插入间隔垫圈61和62，这就提供了限制轴向间隙的另一种可能性。

Claims (18)

1．一种分配器型的燃料喷射泵，它为内燃机，尤其是柴油内燃机的数个喷射阀提供燃料，该喷射泵具有一个燃料分配器(7)，该分配器被驱动而转动，在导孔(5)中的轴向位置被固定，且具有一个成功地向各个喷射阀提供高压燃料的分配孔(20)，高压燃料是从泵的工作空间(15)送出，并经过分配器馈送到分配器孔(20)，该喷射泵还具有一个由电磁铁(66)致动的阀门件，该电磁铁安装在壳套(1)之中，相对于壳套是固定的，就好象是分配器(7)的轴向延伸一样，它能在分配器(7)中沿轴方向运动，与分配器(7)中的沿轴向对中的阀门座(29)相互作用，并控制着在工作空间(15)和释放空间(12)之间的连接通道(23、33)，其特征在于：阀门件牢固地连接在电磁铁(33)的衔铁(52)上，磁芯(68、67、65、55)构成电磁阀(66)的磁路，其中与衔铁(52)相互作用的那部分可随分配器(7)一道能沿轴向进行位置调节。

2．根据权利要求1所述的燃料喷射泵，其特征在于：在形成电磁铁磁路的磁芯中与电枢作用的那一部分(55)是连接在分配器(7)的顶端(26)上，而且与电磁铁(66)的其余磁芯部分是磁性藕合的，此其余部分把磁力线经过横向分布的气隙(64)引向分配器的纵方向。

3．根据权利要求2所述的燃料喷射泵，其特征在于：衔铁(52)被设计成插杆式。

4．根据权利要求3所述的燃料喷射泵，其特征在于：电磁铁具有一个位于中心并与轴平行的主磁芯(68)，它具有一个轴孔(69)，四周被电磁铁的激磁线圈(71)所围绕，第一磁轭(67)将其与包围在激磁线圈四周的套筒状旁侧磁芯(65)相连；与插进轴向孔(69)的电枢(52)互相作用、充当第二磁轭的那部分磁芯(55)具有一个中心孔(58)，以便能使阀门件通过它，形成电磁插杆。同时，磁芯部分55还被牢固地与分配器(7)的顶端(26)相连接，并在周围通过径向相邻的气隙(64)与套筒状旁侧磁芯(65)进行磁藕合。

5．根据权利要求4所述的燃料喷射泵，其特征在于：为了限制阀门件(39)在打开时的运动，在分配器(7)上安装了一个止动盘(54)。

6．根据权利要求4所述的燃料喷射泵，其特征在于：为了保证分配器(7)在导向孔(5)中的轴向位置，止动件(11)固定在远离分配器的端部(26)的机壳上，而且与分配器上的一个相应止动件相互作用，它被用作第一个固定的止动装置。同时还装有第二个可调的止动装置，这个止动装置在第二磁轭(55)和与分配器顶端相邻的壳壁之间。它们之间至少有一个垫圈的间隙。其中第二磁轭(55)在径向上超出了分配器(7)。

7．根据权利要求5所述的燃料泵，其特征在于：用于阀门件(39)打开行程的止动装置，一方面包括一个阀门件上的环形台肩(57)，另一方面还包括一个设置在第二磁轭(55)和分配器的端部(26)之间的止动盘(54)，阀门件(39)的端部(49)经中心开孔(56)穿过止动盘。

8．根据权利要求5所述的燃料喷射泵，其特征在于：用于阀门件(39)打开冲程的止动装置一方面包括阀门件上的环形台肩37，另一方面还包括第二磁轭，阀门件(39)的端部(49)经过中心孔(58)穿过第二磁轭。

9．根据权利要求7或8所述的燃料喷射泵，其特征在于：阀门件上的环形台肩(57)是将阀门件(39)的直径减小为穿过开孔(56、58)的脖颈(50)形式构成的。

10．根据权利要求4所述的燃料喷射泵，其特征在于：衔铁(52)设计成一个能压装在阀门件(39)的端部(49)上的带孔的盘(52)。

11．根据权利要求7所述的燃料喷射泵，其特征在于：第二磁轭(55)具有一键孔形式的开孔(58)作为孔道。

12．根据权利要求7所述的燃料喷射泵，其特征在于：止动盘具有一键孔形式的开孔(56)作为孔道。

13．根据权利要求11或12所述的燃料喷射泵，其特征在于：第二磁轭(55)用螺栓拧在分配器(7)的端部(26)上。

14．根据权利要求1所述的燃料喷射泵，其特征在于：将阀门座(129)设置在容纳分配器107阀门连杆(139)的轴孔(124)的出口处，而且阀门连杆在该处具有一凸缘，形成一环形台肩(142)，这个凸缘还使阀门连杆(139)上的环形槽(140)受到限制，该环形槽位于轴孔(124)之中，至少部分地形成了一个空间，汇入这个空间有工作空间(15)和释放空间(12)之间的连接通道(19、23、33)。通向其中的环形空间(140)，在环形空间(140)的这个区域中，从阀门件上伸出的是支撑在轴向孔(124)壁上的导向辐板(82)。

15．根据权利要求14所述的燃料喷射泵，其特征在于：导向辐板(82)是在一轴环上按上一些平板(83)构成的。

16．根据权利要求14所述的燃料喷射泵，其特征在于：形成环形台肩(142)的凸缘是设置在与轴向导孔(124)相邻并经通道(85)与进气空间(12)相连的槽孔(81)中。

17．根据权利要求1所述的燃料喷射泵，其特征在于：阀门座(29)是在环形槽孔(25)中远离分配器的端部(26)的侧面界壁上形成的，该环形槽至少部分地在轴向孔(24)中形成一环形空间(41)，轴向孔(24)是阀门件(39)运动的导向孔，工作空间(15)和释放空间(12)之间的连接通道(19、23、33)都汇于其中。

18．根据权利要求4所述的燃料喷射泵，其特征在于：电磁铁是安装在一充满燃料的空间中，激磁线圈(71)安装在主磁芯(68)的外壁和旁侧磁芯(65)的内壁之间，而且彼此间留有径向间隙。在主磁芯中至少设置有一个横向通道(75)，它把由主磁芯(68)的中心孔(69)内的电枢(52)所封闭的空间与容纳激磁线圈(71)和轴向上以第二磁轭(55)为界的空间连通起来。同样，在旁侧磁芯上，也至少设置有一个横向通道(76)，它把容纳激磁线圈的空间同旁侧磁芯(65)和燃料喷射泵机壳(1)之间充满减压燃料的空间连接起来。

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