CN106460757A - 用于内燃机的活塞式燃料泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的活塞式燃料泵(18)，所述活塞式燃料泵具有泵缸(40)和能在所述泵缸(40)中轴向移动的泵活塞(28)，其特征在于，所述活塞式燃料泵(18)具有布置在所述泵活塞(28)的周缘上的密封件(46)，该密封件通过推放到所述泵活塞(28)上的罩(101)在轴向上被保持，尤其在轴向上被预紧。

Description

用于内燃机的活塞式燃料泵
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的活塞式燃料泵。
背景技术
由市场公知内燃机的燃料系统，在这些燃料系统中借助机械驱动的活塞式燃料泵在高压下将燃料从燃料箱输送到燃料轨中并在那里通过喷射器达到内燃机的燃烧室中。
例如在由DE 10 2004 063 074 A1中公知的活塞式燃料泵中设置有可移动支承的泵活塞，该泵活塞在活塞式燃料泵的输送腔中压缩燃料。泵活塞在活塞衬套中通过紧密配合而滑动地并且具有小的密封缝隙地被导向。为了通过缝隙密封件支撑和密封，活塞衬套必须具有一定的长度并在必要时必须接收大的横向力。因此，活塞衬套通常由钢制成。此外，由于公差要求高而使用所谓的“活塞对”，即每个泵壳体配属给一个确定的活塞。另外，必须费事地珩磨泵壳体中的缸。因此存在对制造不那么费事的燃料活塞泵的需求。
发明内容
本发明所基于的问题通过具有权利要求1特征的燃料活塞泵解决。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中提到。另外，其他对于本发明重要的特征包含在后面的描述中和在附图中。
根据本发明的活塞式燃料泵的优点在于，不再强制需要活塞衬套和活塞在活塞衬套中的相应的高精度配合，因此可以明显节约成本。取而代之地，活塞式燃料泵具有布置在泵活塞周缘上的密封件，该密封件通过推放到泵活塞上的罩在轴向上被保持。活塞式燃料泵尤其具有布置在泵活塞周缘上的密封件，该密封件在推放到泵活塞上的罩和在泵活塞上构成的或者在泵活塞上固定的凸肩之间在轴向上被保持。
就此而言，布置在泵活塞周缘上的密封件基本上可以通过推放到泵活塞上的罩在轴向上被保持，使得罩贴靠在密封件上。本发明的扩展方案设置为，通过罩对密封件进行预紧。在这种情况下，力尤其作用在密封件和罩之间，该罩优选沿轴向方向压紧密封件。
燃料活塞泵尤其是具有泵壳体的泵，在该泵壳体中构造有由泵活塞限界的工作室。燃料的压缩尤其在该工作室中进行，尤其通过泵活塞使工作室缩小的轴向运动。尤其实现在工作室中将燃料压缩到高压力水平，例如到100bar至600bar。
根据本发明的密封件尤其构造在泵的工作室和低压区域之间。低压区域中的压力比泵工作室中生成的高压力水平小。低压区域中的压力水平例如可为3bar至10bar，并且通过独立的前级泵生成。
工作室尤其经由排出阀与泵出口连接，并且尤其经由可电操控的进入阀与泵入口连接。可电操控的进入阀尤其可以构造为量控制阀。可选地，还可附加地在泵入口和工作室之间设置一个减振装置，用于阻尼泵的低压区域中的脉冲。
用于阻尼低压区域中的脉冲的减振装置例如可包括被围在两个膜片之间的气体体积，关于所述减振装置的细节可如在DE10327408A1中示出的那样构造。
可设置有布置在泵出口和工作室之间的、与排出阀反向平行布置的另一阀，并且该另一阀尤其可作为用于可与泵连接的高压蓄能器的限压阀起作用。
排出阀和/或进入阀和/或限压阀优选相对泵壳体位置固定且就此而言也相对泵缸位置固定。就此而言，尤其不考虑这些部件固定在泵活塞上。这产生的优点在于，泵活塞的质量小，从而改善泵的动态性和灵活性。
优选，替代地或附加地，泵活塞构造为实心体，使得其在喷射燃料时、尤其是在汽油直喷时可承受起作用的高压而不变形。就此而言，泵活塞在纵向方向上的可通流性不予考虑。
工作室、排出阀和调压阀相互的以及在泵体中的布置的其他细节例如可如在DE102004013307A1中示出的那样构造。
泵缸可构造在固定于泵体中的衬套中。替代地，泵缸也可直接设置在泵体中。
泵体、泵活塞、泵缸和/或所有与燃料有接触的泵部件优选仅由钢和塑料制成，从而还得到相对于含乙醇的燃料和/或其他腐蚀性燃料的高耐受性。
通过根据发明的罩(密封件通过该罩在轴向上被保持)的设置确保在泵的使用寿命期间与密封件相关的密封和支承功能。
此外，如果由罩产生的力沿轴向方向作用到密封件上，那么该密封件被预紧并且可以再次改善地实现密封和支承功能。
根据本发明，罩被推放到泵活塞上。尽管在此包括部分的推放，当罩在纵向上大部分或者甚至完全被推放到泵缸上时，对于连接稳定性的改善或者说对于移动质量的减小是有利的。
从罩的角度看，泵活塞尤其被布置在罩的内部，尤其更确切地说，该泵活塞部分、大部分(例如大于罩的内部体积的30％或者大于50％或者大于85％)或者甚至完全填充罩的内部。
罩优选被固定、例如被压紧在泵活塞上。这里优选有沿径向方向的力作用在罩和泵活塞之间。罩和泵活塞之间的挤压相对于其他同样可考虑的连接形式具有稳定和低成本的优点。
罩优选一体式地构造，例如构造为套筒或杯。
罩作为例如具有圆柱外壳形杯壁和例如圆形杯底的杯的构造有其优点：罩可以以杯壁朝前的方式推放到泵活塞上。此外，杯底可以在将罩推放到泵活塞上时作为止挡部起作用。就此而言，杯底优选贴靠在泵活塞的端面上。优选仅有杯底在轴向上超出活塞，但杯壁没有超出活塞。
在杯底中优选设置有孔，处于杯中的空气或类似物在杯被推放到活塞上时可以通过该孔排出。孔优选构造为小孔，即，它的横截面小于杯底横截面的1/2，尤其甚至小于1/10。
罩作为套筒的构造，特别是作为两侧开放的环或者两侧开放的管的构造具有节省材料和重量和减小在泵运行时所运动的质量的优点。该套筒优选沿它的大部分纵向延伸推放到活塞上，或者甚至沿它的整个纵向延伸推放到活塞上。该套筒尤其在轴向上不超出活塞。
优选地，罩无缝隙地贴靠在泵活塞上。尤其在罩和泵活塞之间既不出现沿径向方向或轴向方向的缝隙，也不出现开放或者封闭的空腔。
但另一方面，也可以优选的是，罩仅部分地、尤其仅在罩的轴向部分区域中贴靠在泵活塞上。在罩的其余轴向部分区域中，可以在罩和泵活塞之间形成缝隙。通过减小罩贴靠在泵活塞上的区域的方式，可以在该区域中产生特别高的径向力。因此，罩到活塞上的安装可以特别牢固地实施。
罩优选由钢、优选由与泵活塞相同的钢制成，例如由不锈钢制成。替代地，也可以对于罩和泵活塞使用不同的钢。
尤其在罩的直径在6到16mm范围内和/或罩的长度在8到18mm范围内的情况下，优选的是，罩具有0.6到1.6mm的壁厚。罩可以成本低地制造为深拉件。
根据本发明设置为，密封件通过罩在轴向上被保持，尤其在轴向上被预紧。在此密封件尤其可以通过罩单侧在轴向上被保持或者被预紧，并且设置沿反方向的其他保持或者预紧。
由此密封件可以在罩和泵活塞的凸肩之间在轴向上被保持，尤其在轴向上被预紧。泵活塞的这种凸肩例如可以具有环绕活塞的环形形状。凸肩可以与泵活塞一体式地构造。
替代地也可以考虑，凸肩构造在其他与泵活塞连接的部件上。例如可以是嵌入到泵活塞的槽中的卡紧环。
为此另一个有利的替换方案设置为，密封件在罩和另一个固定在泵活塞上的保持元件之间在轴向上被保持，特别在轴向上被预紧。该另一个固定在泵活塞上的保持元件例如同样可以轴向地推放到泵活塞上并且在泵活塞上径向和/或轴向地支承。另一个固定在泵活塞上的保持元件优选轴向地推放到泵活塞上，并且罩在径向上和/在轴向上通过该另一个固定在泵活塞上的保持元件被推放。
本发明、尤其是该变型方案的扩展方案设置为，泵活塞在密封件的区域中、特别甚至在整个泵活塞区域中具有固定的直径。与设置有凸肩或台阶的泵活塞相比，进一步降低制造成本。根据该改进方案，泵活塞例如可以以贯穿磨削方法，即通过位置固定的砂轮进行加工。
附图说明
接下来参考附图详细阐述本发明的实施例。
在附图中示出：
图1内燃机燃料系统的具有根据本发明的活塞式燃料泵的截面的示意性视图；
图2根据图1的活塞式燃料泵的截面的放大剖视图；
图3活塞式燃料泵的替代实施方式；
图4活塞式燃料泵的另一种替代实施方式；
图5和6沿轴向从上方以及下方示出密封件；
图7放大地示出密封件的轴向端部区域。
具体实施方式
在图1中，内燃机的燃料系统整体由参考标记10表示。该燃料系统包括燃料箱12，电动的预输送泵14将燃料从该燃料箱输送到低压管路16。低压管路通向呈活塞式燃料泵18形式的高压泵。高压管路20从该高压泵通向燃料轨22。在该燃料轨22上附接有多个喷射器24，该喷射器将燃料直接喷入到分别配属给它们的燃烧室(未示出)中。
活塞式燃料泵18包括一个仅局部示出的泵壳体26，泵活塞28在该泵壳体中可移动地被导向或被支承。该泵活塞可被未示出的凸轮驱动装置置入到往复运动中，该往复运动通过在侧面绘出的双向箭头30表示。泵活塞28被螺旋弹簧32加载到在图1中位于下方的死点中。泵活塞28和泵壳体26限界输送室34。输送室34可通过进入阀36与低压管路16连接。另外，输送室34可通过排出阀38与高压管路20连接。
进入阀36和排出阀38都实施为止回阀。此处未示出但也可能的是，进入阀36实施为量控制阀。在这种量控制阀的情况下，可在泵活塞28的输送行程期间强制打开进入阀36，使得燃料并不被输送到燃料轨22中，而是被输送回低压管路16中。由此可以调节从活塞式燃料泵18输送到燃料轨22中的燃料量。
泵活塞28在泵缸40中被导向，该泵缸40就此而言是泵壳体26的部分。泵活塞28在面向输送室34的端部处具有在图1中位于上方的端部区段42。在该上端部区段42的周围，泵活塞28还具有圆环式凸肩44，该凸肩呈在径向上伸出的、环绕的凸缘形式。密封件46贴靠在泵活塞28上或者说贴靠在凸肩44上。
泵活塞28在它背离输送室34的端部处还具有在图1中位于下方的端部区段52。在该下端部区段52的周围，导向套筒54固定地布置在泵壳体26上。在导向套筒54和泵壳体26之间，在槽58中布置有O形环密封件56。导向套筒54具有缸形区段60，该缸形区段与泵活塞28同轴地延伸，并且螺旋弹簧32通过该缸形区段被引导。螺旋弹簧32沿活塞纵向轴线62至少区段地沉入到导向套筒54的弹簧接收槽64中，螺旋弹簧在那里贴靠着导向套筒54轴向地支承。
导向套筒54在内部还具有圆柱形接收区段66，该接收区段基本上通过缸形区段60的内周壁形成。在该接收区段66中，环形密封件68相对于泵壳体26位置固定地布置，其中，密封件68具有H形横截面。在缸形区段的突出的端部处径向向内延伸的凸缘区段70中还同样相对于泵壳体26位置固定地布置有导向元件72。由此从泵活塞28的轴向方向上看与密封件46明显隔开间距的导向元件72与密封件46一起提供泵活塞28的导向或两点支承。
密封件46区域的构型和该密封件的装配当特别重要。因此，在这方面参照后面的附图2-7详细说明。
图2示出活塞式燃料泵18的密封件46区域。在图2中位于下方的区域中，密封件46以这样的程度被推放到泵活塞28的凸肩44上，使得该密封件在构造于该密封件上的肩部469轴向地贴靠在凸肩44上。尤其密封件46的存在于凸肩44外壳面径向外部的材料区域形成支承或导向区域48，通过该支承或导向区域，泵活塞28在泵缸40中滑动地被导向并且径向地被支承。
导向区域48相对于泵缸40内周壁具有在图中不能识别的、约2/100mm的间距。在轴向方向上，即沿活塞纵向轴线62，构造为密封唇467的密封区域50接着导向区域48向输送室34延伸。此处密封唇467作为在导向区域48上成型的并且径向向外弹性预紧的管区段基本上与泵活塞28同轴地延伸。密封唇467贴靠在泵缸40的内周壁上。导向区域48和密封区域50在本实施例中一体式地构造。
罩101在轴向上被推放到泵活塞28上，该罩在密封唇467的径向内部并且在肩部469的工作室侧与密封件46贴靠。罩101通过径向挤压固定在泵活塞28上，并且将轴向作用力施加到密封件46上。因此，布置在罩101与泵活塞28的凸肩44之间的密封件46处于轴向预紧力下。
在本实施例中，罩101构造为套筒101a，即它具有两侧开放的环或管区段的构型。套筒101a完全推放到泵活塞28上，并与泵活塞28在工作室侧齐平地终止。替代地，进一步将套筒101a推放到泵活塞28上或者说套筒101a在工作室侧凸出在原则上是可能的并且在必要时可用。
罩101构造为套筒101a的替代方案在图3中示出。在此，罩构造为杯101b。杯101b具有杯底和杯壁，并且以其开放的端部朝前地推放到泵活塞28上。
在图3所示实施例中，杯101b被完全推放到泵活塞28上。就此而言，该杯的底部贴靠在活塞的端侧上。
在该实施例中，杯底在图3的截平面中具有小孔300，在杯101b推放到泵活塞28上时空气可通过小孔从杯排出。
罩101可以基本上、尤其是在作为套筒101a或者作为杯101b的实施方式中制造为例如钢制的深拉件。罩101优选由其热膨胀系数与泵活塞28的热膨胀系数相同或相近的材料构成。罩101例如可以由与泵活塞28相同的材料构成。此外，罩101例如可实施成壁厚为1mm。
在上述实施例中，密封件46在轴向上构造在罩101与在泵活塞28上一体式地构造的凸肩44之间。原则上，一体性不是强制需要的。以通过嵌入泵活塞28的槽中的卡锁环来实现凸肩44的方式可实现制造技术上的简化。
图4示出另一种与此有关的解决方案：在此，帽形保持元件102以它的开口朝前地被推到泵活塞28的位于工作室侧的端部的上方。保持元件102的底部102a在此在轴向上贴靠在泵活塞28的端侧上，保持元件102的侧壁102c在径向上贴靠在泵活塞28上。保持元件102的与该保持元件102的底部102a轴向对置的帽边102b径向张开，就此而言形成凸肩44。
如图2和3所示的实施例那样，密封件46贴靠在就此而言功能相同的凸肩44上。
在该实施例中，泵活塞28沿着它的整个长度具有一致的直径。以该方式可实现借助贯穿磨削(即通过位置固定的砂轮)对泵活塞28进行特别简单且成本有利的制造或加工。
在图2、3和4所示的实施例中设置，密封件46具有沿轴向方向指向的、一体式成型的至少一个瘤状部461，并且密封件46通过该至少一个瘤状部461轴向地贴靠。在这些实施例中，密封件46例如甚至分别具有多个指向工作室34方向的瘤状部461，密封件46通过这些瘤状部贴靠在罩101上并由此轴向预紧。瘤状部461在该实施例中具有半球形构型。替代地，这些瘤状部也可以为锥形或截锥形。瘤状部461的直径例如为约0.6mm，为密封件46直径的约10％，高度为约0.3mm，为密封件46高度的约10％。
尽管瘤状部461在应力下贴靠到罩101上，但所产生的瘤状部461变形相对较小，小到罩101不会贴靠到在周向上位于瘤状部461之间的密封件46区域上。
密封件46在图5中以相对于图2、3和4从上方看的俯视图示出。可以看到，共计8个一体式地成型到密封件46上的瘤状部461指向工作室34的方向，这些瘤状部布置在环绕活塞轴线62的假想圆环上，并在周向上分别相互隔开45°。
当然，替代地或附加地，瘤状部461也可构造在密封件46的在轴向上对置的侧面上、构造在凸肩44上，而其余保持不变。
在这些实施例中，密封件46由纤维增强的热塑性材料PEEK 150CA30或PA66CF20构成并且借助注塑制成。通过后面阐述的注塑工艺、尤其是注射点462和排气点463的布置，可以实现纤维的无序取向。
在此，注塑通过注射点462进行，该注射点在图5中可见、与瘤状部461位于一个共同的假想圆周线上并在周向上相互隔开90°。注射点462在制成的产品上例如显示为小的、环形或镰刀形的飞边或显示为小凸点。注射点的直径为0.9mm或者不大于0.9mm。
此外，注塑通过排气点463进行，该排气点布置在密封件46的在轴向上对置的侧面上，在图2、3和4中布置在下面。它们在图6中可见。当前设置有8个排气点463，这些排气点位于假想的圆周线上并在周向上相互间隔45°。排气孔463直径为0.7mm或不大于0.7mm，并在制成的产品中显示为小空穴。
可设置为，注射点462和排气点463始终在周向上相互错开地布置。以这种方式实现液化的注塑材料在注塑模具中更好的混匀，并且避免纤维的有指向的取向和避免密封件46的各向异性的材料特性。
密封件46的轴向端部区域464当前在工作室侧构造在密封唇467上。密封件46的相应进一步放大的局部在图7中示出。
设置为，密封件46的位于径向外部的、与泵缸40的内表面对置的面在密封件46的轴向端部区域464中相对于泵缸40的内壁成10°至60°的角度α地径向向内倾斜。这导致或替代地设置：泵缸40和泵活塞28之间在轴向上的、尤其是朝工作室34的方向的相对运动有利于从泵缸28朝径向向内指向的方向升起密封件46。在这种情况下，在密封件46和泵缸40之间形成一种由燃料构成的液态薄膜，该液态薄膜在微量泄漏的情况下极大地阻止活塞式燃料泵18磨损。
为了该目的，在密封件467上一体式地成型向外指向的环绕桥接部468，该桥接部在沿纵向的横截面中具有大致呈等腰三角形的形状，其中两个对置的锐角指向轴向方向，第三个钝角(静态地)贴靠在泵缸40上。设置为，仅该桥接部(静态地)贴靠在泵缸40上，而此外密封件46或密封唇467与泵缸40隔开缝隙。缝隙的宽度s例如为20μm。在如上的相对运动的情况下也还设置桥接部468从泵缸40升起。

Claims (15)

1.用于内燃机的活塞式燃料泵(18)，所述活塞式燃料泵具有泵缸(40)和能在所述泵缸(40)中轴向移动的泵活塞(28)，其特征在于，所述活塞式燃料泵(18)具有布置在所述泵活塞(28)的周缘上的密封件(46)，该密封件通过推放到所述泵活塞(28)上的罩(101)在轴向上被保持，尤其在轴向上被预紧。
2.根据权利要求1所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)具有套管的形状。
3.根据权利要求1所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)具有杯的形状。
4.根据权利要求3所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)以开放的端部朝前的方式推放到所述泵活塞(28)上。
5.根据权利要求4所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)被推放到所述泵活塞(28)上，使得所述罩(101)的底部区段贴靠在所述泵活塞上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)在径向上被压紧在所述泵活塞(28)上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)无缝隙贴靠在所述泵活塞(28)上。
8.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)由钢制成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述罩(101)是深拉件。
10.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述密封件(46)轴向保持在、尤其轴向预紧在所述罩(101)和所述泵活塞(28)的凸肩(44)之间。
11.根据权利要求1到9中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，密封件(46)轴向保持在、尤其轴向预紧在所述罩(101)和一固定在所述泵活塞(28)上的保持元件(102)之间。
12.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述密封件(46)具有纤维增强的热塑性材料。
13.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述密封件(46)由以碳纤维增强的聚醚醚酮制成。
14.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述密封件(46)具有至少一个用于将轴向预紧力引入到密封件(46)中的瘤状部(461)。
15.根据上述权利要求中任一项所述的活塞式燃料泵(18)，其特征在于，所述密封件(46)具有环形的基本结构，该基本结构借助于以轴向注射方向进行的注塑制成。
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