CN104583577A - 共轨系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的内燃机的共轨系统(CRS)，包括：高压泵(HP)，其将高加压的燃料供应给高压蓄压器(R)，燃料从高压蓄压器(R)供应给内燃机的至少一个喷射阀(Inj)；低压泵(NP)，其经由输送管线(L2)将燃料从燃料箱(KB)输送至高压泵(HP)；作为电磁切换阀的流量控制阀，其布置在输送管线(L2)中以控制从高压泵(HP)供应给高压蓄压器(R)的燃料量；根据本发明，流量控制阀实施为球座阀(VNO)，其具有连接至低压泵(NP)的入口开口(1d)和连接至高压泵(HP)的出口开口(1e)，并且在未通电状态，球座阀(VNO)是打开的。

Description

共轨系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于车辆内燃机的共轨系统。
技术背景
共轨系统作为燃料喷射系统是现有技术中所熟知的，其包括为高压蓄压器(共轨)提供高压燃料的高压泵和作为初始输送泵的低压泵，低压泵将燃料箱的燃料通过输送管线输送至高压泵，由高压泵输送至高压蓄压器的燃料量通过布置在输送管线内的流量控制阀来控制，由流量控制阀所测量的该燃料量由高压泵施加相应的高压。
这样的共轨系统CRS示意性示出在图4中。相应的，这种共轨系统CRS包括高压蓄压器R，从高压蓄压器R将燃料供应给内燃机(未示出，例如柴油发动机)的喷射阀Inj。
高压蓄压器R经由高压管线L1连接至高压泵HP，高压泵HP由电动机M1驱动。燃料从燃料箱KB通过由电动机M2驱动的低压泵NP经由输送管线L2输送至流量控制阀VNC，流量控制阀VNC实施为一种示为滑动阀的设计的电磁切换阀，并且在未通电状态是关闭着的(常闭)。在出口侧，该滑动阀VNC连接至高压泵HP。
最后，高压控制阀HPV经由释压管线L3将高压蓄压器R连接于低压泵NP的出口侧。高压控制阀HPV实施为电磁切换阀，其用于高压蓄压器R的快速减压。
高压控制阀HPV在这里是需要的，因为有利地，滑动阀VNC不会100％的免于泄露。这种泄露发生在滑动件和阀体之间的余隙中需要替换该滑动件。这会导致这种情形，即在滑动操作中，燃料进入高压泵HP并在此被压缩，如果喷射器Inj不提供燃料给内燃机，从而没有消耗装置连接至高压蓄压器R，则导致高压蓄压器R内的压力升高。在这种运行状态下，压力通过高压控制阀HPV得以释放。
这里，流量控制阀VNC、高压和低压泵HP和NP分别地、高压控制阀HPV、及喷射阀Inj由控制设备(未示出)所控制和/或调整。
图4的共轨系统例如从DE 60 2005 003 427T2中获知，在这份文献中，滑动阀用作流量控制阀，其在未通电状态是关闭的。除了不能无泄漏，为了克服由于使用共轨滑动阀带来的缺点，即，在阀腔中滑动件不够位于中心，以及由其导致的滑行能力的缺乏，因高摩擦导致磨损和破损，因此提出一种改进设计的滑动阀。这种改进设计涉及滑动件的实施例。
这种因为在共轨系统中使用滑动阀而不能完全免于泄露的缺点在DE19846157A1中得以排除，这样在流量控制阀的出口侧，设置了回流管线以通回燃料箱，并且差压阀连接在此，差压阀连接至高压泵的吸入阀。以这样的方式，实现了高压泵在“零输送”的操作状态避免输送任何燃料，因为差压阀不能克服流量控制阀的流量泄露。
在共轨系统中使用“常闭”滑动阀的另一个缺点基于这样的事实，如果这样的滑动阀有缺陷或失效，没有燃料可以被输送进入轨道中而进入高压蓄压器，从而不能进行内燃机的进一步操作。
发明内容
本发明基于进一步改进在开始提到的那种类型的基础的共轨系统的目的，以避免现有技术中的缺点，尤其是实现仅有很少部件的简单设计。
这个目的由具有权利要求1的特征的共轨系统来实现。
这种用于车辆内燃机的共轨系统包括高压泵、低压泵以及流量控制阀，所述高压泵将施有高压的燃料供应给高压蓄压器，燃料从所述高压蓄压器经由至少一个喷射阀供给所述内燃机，所述低压泵将燃料从燃料箱经由输送管线输送至所述高压泵；作为电磁切换阀的流量控制阀布置在所述输送管线中以控制从所述高压泵供给到所述高压蓄压器的燃料量，其特征在于，所述流量控制阀实施为球座阀，其具有连接至低压泵的入口开口和连接至高压泵的出口开口，并且在未通电状态，阀是打开的。
根据本发明的这种具有在未通电状态是打开的(常开)球座阀的共轨系统，在内燃机的工作过程中，在球座阀有缺陷或失效时，不会导致内燃机产生故障。
另一个优势在于，这种球座阀是一种电磁切换阀，没有泄露，从而在操作状态“零输送”时，没有燃料经由高压泵输送进入高压蓄压器。这导致的情形是可以省略高压控制阀HPV，而高压控制阀HPV在图4示出的现有技术的共轨系统中是必要的。出于技术安全的考虑，代替高压控制阀HPV，而只需提供机械阀就足够了。这种机械阀只在最坏情形下打开，如如果球座阀发生堵塞。
以这样的方式，对比现有技术的共轨系统，所需部件的数量减少。然而，根据本发明的共轨系统至少得以实现更简单的设计，因为昂贵的高压控制阀得以省去。
这种球座阀，实施为电磁切换阀并且在未通电状态是打开的，例如从DE4041 377A1中获知。
在本发明的进一步改进中，球座阀实施为具有阀座和阀球，这样在球座阀处于通电状态时，通过从低压泵施加的压力，阀球与阀座接触从而关闭入口开口。
基于这样的事实，即在球座阀处于通电状态时，阀球通过低压泵的流体压力在压力侧接触并且被完全压抵阀座，这里，省去在压力侧的任何弹簧元件，从而不需要监测和/或调整弹簧公差。这导致了紧密度很高，从而也保证了完全的免于泄露。
在本发明的一个实施例中，球座阀实施为具有预压弹簧阀挺杆(valvetappet)，从而用于打开入口开口，在球座阀的未通电状态，阀挺杆与阀球有效地连接，将其抬离其阀座。优选地，球座阀包括锚定件，相对于磁极铁心是可位移的，其中心地接收阀挺杆。以这样的方式，接收阀挺杆的锚定件作用抵抗压簧，位于未受压力侧。
这导致了锚定件和/或阀挺杆和阀球的机械连接断开，进一步地减小锚定件和阀挺杆在振动时的应力。
根据本发明的另外一个实施例，磁极铁心包括接收压簧的中心孔，压簧一侧受锚定件的支撑而另一侧支撑在磁极铁心的封闭件，其在磁极铁心背向锚定件那一侧闭合该孔。
通过这样的封闭件，其可以经由压入配合或螺接方式插入磁极铁心的孔，取决于封闭件在磁极铁心中的穿透深度，施加在阀挺杆上的压簧的弹力是可以调整的。
最后，根据本发明的最后一个实施例，所提供的锚定件实施为具有偏心孔，其将磁极铁心的孔在阀球那一侧连接至阀腔。以这样的方式，两个腔室的压力补偿经由锚定件的这种偏心孔得以实现，从而避免任何压力冲击，从而均匀填充高压泵的操作腔室是可能的。
附图说明
在下文中，参照附图基于示范性实施例更详细说明本发明。
图1示出根据本发明的一个实施例的共轨系统的结构示意图，其具有作为流量控制阀的球座阀，
图2是图1中共轨系统的球座阀的纵轴向截面示意图，
图3示出图2的球座阀的特征曲线，以及
图4示出根据现有技术的具有以滑动阀作为流量控制阀的共轨系统。
具体实施方式
如图1所示的共轨系统CRS包括高压蓄压器R，其具有施有高压的燃料，燃料经由喷射器Inj供应给内燃机(未示出)。
高压蓄压器R经由高压管线L1连接至高压泵HP，高压泵HP由电动机M1驱动。
由电动机M2驱动的低压泵NP将燃料从燃料箱KB进行输送，并经由高压泵HP的输送管线L2进行供应，在该输送管线L2中布置有作为流量控制阀的球座阀VNO，其作为电磁切换阀并在未通电状态是打开的。
由高压泵HP向高压蓄压器R输送的燃料量经由球座阀VNO进行控制。
最后，高压蓄压器R经由机械过压阀和释压管线L3连接至低压泵NP和球座阀VNO之间的输送管线L2。机械过压阀只是因为技术安全的需要而提供，以在高压蓄压器R处于最坏情形时允许释放过度的压力。
最后，图1的这种共轨系统还包括控制设备(未示出)，其根据传感器信号和内燃机的操作状态经由控制线(未示出)控制低压泵NP，高压泵HP，球座阀VNO以及喷射器Inj。
根据本发明的这种共轨系统CRS的特征是应用球座阀VNO作为流量控制阀，其在未通电状态是打开的，并且控制供应给高压泵HP的燃料的流量。
由于这种球座阀VNO无泄露，在“零输送”的操作状态中，没有燃料经由球座阀供给高压泵HP。因此，如图4中所示的现有技术需要的高压控制阀HPV在根据本发明的并且在图1中示出的共轨系统中省去。出于技术安全的考虑，仅设置机械压力阀其可以在高压蓄压器R与低压泵NP和球座阀VNO之间的输送管线L2之间产生连接。
在静止状态，即在未通电状态，球座阀VNO是打开的，这样在该球座阀VNO有缺陷或失效时，不管低压泵NP的状态，燃料可以输送至高压泵，从而可以排除至少与内燃机相关的任何故障。
这样的球座阀VNO在图2中示出，其将居中地受支撑的磁极铁心8容纳在阀壳体20中，局部地被环形线圈包围，环形线圈包括布置在线轴15上的线圈绕组16。
阀体1经由连接环13接在磁极铁心8上，阀体1具有中心孔1a，中心孔1a形成用于接收在磁极铁心一侧的锚定件5的中心接收腔1b。锚定件5在中心承载阀挺杆6，阀挺杆6在磁极铁心那一侧突出超过锚定件5的端面并且穿入磁极铁心8的中心孔8a。该孔8a在一端侧通过封闭件11被封闭，压簧9布置在磁极铁心8的孔8a中，其一侧支撑在封闭件11并且另一侧经由紧靠在锚定件5端面上的板簧而支撑在邻接的锚定件5的端面上。
磁极铁心8的孔8a在锚定件一侧转变成偏移的柱形孔8b，其直径与锚定件5的直径相等，这样在使线圈绕组16通电时，锚定件5克服预压的压簧9的弹力而朝向磁极铁心8的磁极区域地被拉进磁极铁心8的孔8b中。围绕这个柱形孔的环状件8c实施为具有外部锥体的控制锥体，其用来在通过使线圈绕组16通电使锚定件5被拉着朝向磁极铁心8的磁极区域而离开其静止位置(idleposition)(图2示出的位置)时，调整磁力-行程特性曲线(magnetic force-strokecharacteristic)。
锚定件5由鞘10接收，鞘10经由孔1b以及连接环13的区域延伸。
阀体1的孔1a在锚定件5的背离磁极铁心的那一侧延伸直到阀腔1c，并且在端侧转换成入口开口1d，入口开口1d连接至低压泵NP。
紧接着入口开口1d的阀腔1c接收球护圈3以接收阀球4和紧接着的用于阀球4的阀座2。
紧接着阀腔1c，在阀体1的中心孔1a的区域，提供至少两个直径方向相对的径向孔1e作为出口开口1e，该出口开口被导引至高压泵HP。
在锚定件5的背向磁极铁心的端面开始，阀挺杆6具有这样的长度，在图2中的球座阀VNO的静止位置，从而在未通电状态，压簧9推动锚定件5沿着朝向入口开口1d的方向完全进入阀体1的孔1b中，并且在这里，具有针尖端6a的阀挺杆6将阀球4抬离阀座2，从而入口开口1d和出口开口之间的通道得以打开。
锚定件5包括偏心孔5a，其相对于纵轴线平行延伸，并连接其两个端面区域。以这样的方式，阀腔1c和出口开口1e连接至磁极铁心8的孔8a，从而在球座阀VNO的操作过程中这些腔之间产生压力补偿和/或在这些腔之间没有形成压差。
为了组装球座阀VNO，法兰12设置于例如高压泵HP。以合适的连接方式，阀体1的O型环14和21作为密封环设置。线圈主体16被包覆以形成塑料主体17，以接收连接栓18，密封盘19产生相对于环境的密封。
如果基于图2的球座阀VCO的闲置位置，线圈绕组16通电，锚定件5和阀挺杆6一起克服压簧9的弹力沿朝磁极铁心8的方向被拉动，从而基于入口侧的压力，阀球4被按压进入阀座2，从而球座阀VNO被关闭。
在球座阀VNO的组装过程中，可以调整压簧9的弹力，锚定件5的预压由其而产生。以这样的方式，在端部封闭磁极铁心8的孔8a的封闭件11可以以不同深度地插入孔8a或可以实施为具有不同的长度，从而在这里对压簧9的不同长度安装方式得以实现。为了将封闭件11插入孔8a，可以设置压入配合或螺纹连接方式。
通过这里的不同的盘簧7，锚定件5的行程调整可以轻易地实现。
图3示出图2的球座阀VNO的示意特性曲线图，其示出取决于电流I的体积流量Q。在未通电状态和/或低电流状态时，具有流体的高流速和/或高体积流量，从而燃料供应得以实现，在加大通电时，增大的电流使得其减小至零值，即直至球座阀VNO关闭。因为电磁体的磁滞特性，特征曲线在中心范围为双的。
附图标记列表
1  阀体
1a 阀体1的中心孔
1b 阀体1的接收腔
1c 阀腔
1d 入口开口
1e 出口开口
2  阀座
3  球护圈
4  阀球
5  锚定件
5a 锚定件5的偏心孔
6  阀挺杆
7  弹簧片
8  磁极铁心
8a 磁极铁心8的孔
8b 磁极铁心8的孔
8c 磁极铁心8的控制锥体
9  压簧
10 鞘
11 磁极铁心8的封闭件
12 法兰
13 连接环
14 O型环
15 线轴
16 线圈绕组
17 塑料主体
18 连接栓
19 密封盘
29 阀壳体
21 O型环
CRS 共轨系统
HP 高压泵
HPV 高压控制阀
Inj 喷射器
KB 燃料箱
M1 高压泵HP的电动机
M2 低压泵NP的电动机
NP 低压泵
L1 高压管线
L2 输送管线
L3 释压管线
R  高压蓄压器
VNC 滑动阀
VNO 球座阀
 机械压力阀

Claims (6)

1.一种用于车辆的内燃机的共轨系统(CRS)，包括：
高压泵(HP)，其将施有高压的燃料供应给高压蓄压器(R)，燃料从所述高压蓄压器(R)经由至少一个喷射阀(Inj)供给所述内燃机；
低压泵(NP)，其将燃料从燃料箱(KB)经由输送管线(L2)输送至所述高压泵；
作为电磁切换阀的流量控制阀，其布置在所述输送管线(L2)中以控制从所述高压泵(HP)供给到所述高压蓄压器(R)的燃料量；其特征在于，
所述流量控制阀实施为球座阀(VNO)，其具有连接至低压泵(NP)的入口开口(1d)和连接至高压泵(HP)的出口开口(1e)，并且在未通电状态，阀是打开的。
2.如权利要求1所述的共轨系统(CRS)，其特征在于，
所述球座阀(VNO)具有阀座(2)和阀球(4)，从而在所述球座阀(VNO)的未通电状态时，通过所述低压泵(NP)施加压力，所述阀球(4)与所述阀座(2)接触，从而关闭所述入口开口(1d)。
3.如权利要求2所述的共轨系统(CRS)，其特征在于，
所述球座阀(VNO)具有预应力的弹簧阀挺杆(6)，从而为了打开所述入口开口(1d)，在所述球座阀(VNO)的未通电状态，所述阀挺杆(6)处于将所述阀球(4)抬离其阀座(2)的有效连接中。
4.如权利要求3所述的共轨系统(CRS)，其特征在于，
所述球座阀(VNO)包括锚定件(5)，其能够相对于磁极铁心(8)位移，并且居中地接收所述阀挺杆(6)。
5.如权利要求4所述的共轨系统(CRS)，其特征在于，
所述磁极铁心(8)包括用于接收压簧(9)的中心孔(8a)，所述压簧(9)在一端被支撑于所述锚定件(5)，而在另一端被支撑在所述磁极铁心(8)的封闭部(11)，其中在所述磁极铁心(8)的背向所述锚定件的一侧，所述封闭部(11)将所述孔(8a)封闭。
6.如权利要求3所述的共轨系统(CRS)，其特征在于，所述锚定件(5)具有偏心孔(5a)，该偏心孔将所述磁极铁心(8)的所述孔(8a)与阀球侧的阀腔(1c)相连接。
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