CN106801671B - 具有在活塞中的出口阀的活塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞泵，尤其用于摩托车和/或小型内燃发动机的燃料喷射系统，该活塞泵包括：缸，该该缸具有缸底部和缸壁，在所述缸中布置的活塞，促动器，该促动器将所述活塞在所述缸中沿第一方向运动，复位元件，尤其是弹簧，该弹簧将所述活塞在所述缸中沿第二方向运动，其中，所述第二方向与所述第一方向相反，压缩室，该压缩室通过所述活塞，所述缸底部和所述缸壁来限界，入口阀，燃料通过该入口阀流入所述压缩室中，并且出口阀，燃料通过该出口阀从所述压缩室中流出，其中，入口阀布置在缸底部中，并且出口阀布置在活塞中。

Description

具有在活塞中的出口阀的活塞泵
技术领域
本发明涉及一种用于小型摩托车的燃料喷射系统的活塞泵，例如踏板车、雪地车、四轮车、摩托艇或类似装置，或其它小型马达应用，例如链锯。
背景技术
这种活塞泵例如在文献GB 2478876B中已经公开。在此涉及一种活塞泵，尤其是电磁活塞泵，该电磁活塞泵具有活塞、用于操作活塞的促动器、用于将活塞复位到初始位置的复位元件、入口阀、压缩室和出口阀。通过操作活塞，燃料在抽吸阶段中经过入口阀被抽吸到压缩室中。在压缩阶段中，燃料经过出口阀从压缩室中被输送。
在根据现有技术的活塞泵中，入口阀和出口阀相互同轴地布置在压缩室的相同侧上。在此，这些阀通常空间上依次布置，使得离压缩室更远的阀通过一通道与压缩室流体地连接，该阀通常是出口阀。在活塞泵的压缩阶段期间，在通道中存在的燃料不能够如在压缩室中存在的燃料那样被压缩。因此，通道的体积作为死体积起作用，并且会减小活塞泵的输送功率。
另外，通过用于入口阀和出口阀的待分配的并且被限制的安装空间得到，阀的通流面积大程度地被限制。尤其对于入口阀，通常可以提供相对较小的面积作为通流面积。该小的通流面积对于流动的燃料来说意味着大的节流。在入口阀中的节流越大，用于燃料的抽吸负压就必须越强，以此，在抽吸阶段期间才有足够多的燃料流入压缩室中。高的抽吸负压使泵的输送功率减小。另外，高的抽吸负压也可能导致被抽吸的燃料气化析出，并且燃料的体积流由此突然产生。除了已经提及的因素外，这也会减小活塞泵的输送功率。
发明内容
相应地，本发明的任务是将开始所述的类型的活塞泵进行如下改进，即前述的缺点被克服或者说被减小。
根据本发明，提出一种活塞泵，该活塞泵包括：缸，该缸具有缸底部和缸壁；在所述缸中布置的活塞；促动器，该促动器使所述活塞在所述缸中沿第一方向运动；复位元件，该复位元件使所述活塞在所述缸中沿第二方向运动，其中，所述第二方向与所述第一方向相反；压缩室，该压缩室通过所述活塞、所述缸底部和所述缸壁来限界；入口阀，燃料通过该入口阀流入所述压缩室中，和出口阀，燃料通过该出口阀从所述压缩室中流出。根据本发明，所述入口阀布置在所述缸底部，并且所述出口阀布置在所述活塞中。
与现有技术相比，根据本发明的活塞泵具有这样的优点：入口阀具有更大的通流面积，并且流入压缩室中的燃料的节流因此被减小，由此，最小需要的抽吸负压同样被减小，由此能够阻止燃料的汽化。另外，根据本发明的活塞泵具有这样的优点，通过将出口阀布置在活塞中的方式取消了在压缩室和出口阀之间的通道，并且在压缩室中的死体积因此被减小。这些优点根据本发明这样来实现：入口阀布置在缸底部，并且出口阀布置在活塞中。在此，活塞泵包括具有缸底部和缸壁的缸、在缸中布置的活塞、使活塞在缸中沿第一方向运动的促动器、使活塞在缸中沿与第一方向相反的第二方向运动的复位元件，尤其是弹簧，该活塞泵还包括由活塞、缸底部和缸壁限界的压缩室、入口阀(液体通过该入口阀流入压缩室中)、出口阀(液体通过该出口阀从压缩室中流出)。因此根据本发明，通过在压缩室中布置在对置侧上的阀，即入口阀和出口阀，能够改善燃料泵的输送功率和效率。另外，在根据本发明的入口阀和出口阀的布置方式的情况下取消了这两个阀的费用高的依次相互布置方式，由此简化了结构并且减少了制造成本。
本发明的其它有利构型由优选实施方式获得。
入口阀和出口阀优选处于一共同的轴线上，其中，该轴线尤其相当于活塞的运动轴线。由此，对于燃料来说得到通过泵和压缩室的轴向流动走向，由此减小了流动阻力。与现有技术中的活塞泵相比，燃料流在压缩室中的转向不再是必需的。对于流动的介质来说，每个流动转向会增加流动阻力。
申请人的研究附加地已显示出，当出口阀的通流面积相当于在活塞底部上的活塞横截面积的至少5％、尤其至少10％时是有利的。由此确保，出口阀的通流面积足够大，以此，燃料在压缩阶段的持续时间中从压缩室中流出。
申请人的其它研究已示出，当出口阀的通流面积附加地或替代地相当于在活塞底部上的活塞横截面积的最大60％、尤其最大50％时是有利的。由此确保，活塞仍有足够厚的壁厚和底部面积用于活塞的稳定性。另外，活塞底部面积应仍足够大，以便压缩在压缩室中的燃料。
附加地或替代地有利的是，入口阀的通流面积相当于压缩室的在缸底部上的横截面积的至少10％、尤其至少15％，如申请人的系统性研究已示出的那样。由此有利地得到，入口阀的通流面积足够大，使得抽吸负压不会过大，由此改善了泵的输送功率，并且同时阻止了被抽吸的燃料汽化。
另外，有利地已得到，入口阀的通流面积相当于压缩室在缸底部上的横截面积的最大80％、尤其最大60％。由此实现，缸底部具有足够的面积，以此能够将入口阀固定在缸底部中。
优选，出口阀和/或入口阀构造成膜片阀。因此能够实现紧凑和节省空间的构造。
根据本发明的有利扩展方案，出口阀布置在活塞中，尤其在活塞底部中。活塞底部是面向压缩室的活塞侧。有利地，活塞底部具有一槽口，在该槽口中布置有该出口阀。出口阀例如借助一个环被固定在活塞中。该环以有利的方式与活塞力锁合和/或材料锁合地连接。该环例如能够在活塞底部的槽口中被压入、被焊接或被粘合，并且出口阀由此能够固定在槽口中。
替代地，出口阀本身通过力锁合连接和/或材料锁合连接而固定在活塞底部上或在活塞底部中的槽口中。
有利地设置，出口阀或者出口阀及环这样布置在槽口中，使得出口阀或者出口阀及环与活塞底部齐平地终止。通过齐平的终止会减小在活塞底部上的死体积，并且，用于压缩在压缩室中存在的燃料的活塞底部面积会增大。
另外，当该环不仅作为用于出口阀的固定器件起作用，而且附加地也用作压缩室和活塞背侧之间的密封元件时，是有利的。该活塞背部是背向压缩室的活塞侧，即，活塞背侧是在活塞上的与活塞底部对置的侧。
有利地已得出，活塞具有一通道，该通道将压缩室流体地与在活塞背侧上的一室连接。该通道在活塞内部轴向延伸。该通道起始于出口阀并且结束于活塞背侧。在通道区段内部布置有例如复位元件，该复位元件使活塞在缸中沿第二方向运动。
附图说明
图1a)示出根据本发明的活塞泵的实施例，
图1b)示出图1a)的局部放大图，
图2a)示出处于抽吸阶段中的根据本发明的活塞泵，
图2b)示出处于压缩阶段中的根据本发明的活塞泵。
具体实施方式
下面参照图1a)和图1b)详细描述根据本发明的一个优选实施例的活塞泵1。在图1b)中，在图1a)中用圆圈X标明的区域被放大地示出。
如图1a)可见的那样，根据本发明的活塞泵1呈电磁活塞泵形式地构造，并且与之相应地具有缸2、在缸2中布置的活塞3、作为促动器4来沿第一方向(箭头A)操作活塞3的电磁线圈和作为复位元件5来使活塞3沿第二方向(箭头B)运动直至其初始位置的弹簧。另外，根据本发明的燃料泵1具有第一入口阀7、出口阀8和压缩室6。活塞泵1的所述构件由壳体11和衔铁板12包围。
在抽吸阶段中，电磁线圈4被通电，并且活塞3在缸2内部沿第一方向(箭头A)向衔铁板12运动，并且必要时抵靠在衔铁板12上。在压缩阶段中，电磁线圈4被关断，并且弹簧5使活塞3沿与第一方向(箭头A)相反的第二方向(箭头B)运动回到其初始位置中。在此，弹簧5在活塞3和弹簧座13之间被夹紧。弹簧座13布置在衔铁板12中或在衔铁板12上。弹簧5本身至少部分地布置在活塞背侧33上的槽口内部。通过单独的弹簧座13，弹簧5的复位力能够与行程无关地被调节。活塞泵1的行程通过衔铁板12来调节。
缸2具有缸底部21和缸壁22。在缸2内部，活塞3可运动地被布置。缸底部21、缸壁22和活塞3限界压缩室6。面向压缩室6的活塞侧称为活塞底部31，并且相应活塞3的对置侧是活塞背侧33，在该活塞背侧上布置有复位元件5，并且该活塞背侧面向衔铁板12。
入口阀7布置在缸底部21中。在该实施例中，入口阀7具有一面积，燃料会流动通过该面积，该面积是在缸21上的压缩室6横截面积的30％到45％。
出口阀8布置在活塞3中，在该实施例中，出口阀布置在活塞底部31上。更确切的说，活塞底部31具有一槽口，在该槽口中布置有出口阀8，并且在该实施例中布置有用于将出口阀8固定在活塞底部31上的槽口中的环9。环9力锁合地和/或材料锁合地与活塞3连接。例如，环9在活塞底部31的槽口中被压入、被粘合或被焊接。优选这样构造该环9并且这样与活塞3连接，使得该环9在活塞上满足密封元件的功能。
替代地，出口阀8本身能够这样被构造或被固定，使得能够放弃用于固定和密封的环9。
在活塞底部31上的槽口这样构造，使得环9与活塞底部31齐平地终止。当放弃该环9时，出口阀8则相应地与活塞底部31简单地锁合。
在该实施例中，出口阀8有一面积，燃料会流动通过该面积，该面积是在活塞底部31上的活塞3横截面积的5％到15％。
在该实施例中，出口阀8和入口阀7构造成膜片阀。出口阀8和入口阀7处于一共同的轴线M上，该轴线相当于活塞3的运动轴线。由此，燃料会轴向流动通过活塞泵1。
除了在活塞底部31上的槽口和在活塞背侧33上的槽口之外，活塞3还具有一通道10。在此，该通道10从出口阀8出发向活塞背侧33的方向延伸。有利地，通道10建立了在活塞底部31上的槽口(在该槽口中布置有出口阀8)和在活塞背侧33上的槽口(在该槽口中布置有复位元件5)之间的流体连接。通道10能够具有带有不同直径的区域101,102。典型地，通道10的直接与出口阀8邻接的第一区域101与直接邻接活塞背侧33上的槽口的第二区域102相比具有更大的直径。通道10的两个区域101,102本身能够分别具有恒定的直径(图2a)，图2b))。在通道10的第一区域101和第二区域102之间的过渡部通过第一缩肩103来构成。
替代地，通道10的第一区域101能够具有向第二区域102方向尤其连续减小的直径，使得第一缩肩103被减小或被避免。由此，燃料向着通道10的第二区域102被引导，并且在燃料流动中由于在缩肩103上的反转而产生的涡流被减小。
通道10的第二区域102也具有比在活塞背侧33上的槽口更小的直径，使得构造第二缩肩104。复位元件5在该第二缩肩104和弹簧座13之间被夹紧。
替代地，当通道10的第一区域101在向活塞背侧33上的槽口的过渡部上的具有比在活塞背侧33上的槽口更小的直径，以便构造第二缩肩104时，则也可以放弃通道10的第二区域102。
在本发明的另一替代构型中，通道10也能够仅具有一个带有恒定直径的区域，该区域从出口阀8延伸直至活塞背侧33。复位元件5则不布置在活塞背侧33的槽口中，而是在活塞背侧33和弹簧座13之间被夹紧。
在图2a)中示出在抽吸阶段期间的根据本发明的活塞泵1，在图2b)中示出在压缩阶段期间的根据本发明的活塞泵1。这里示出的活塞泵1与根据图1a)的活塞泵1的区别仅在于通过从通道10的第一区域101到通道10的第二区域102的过渡部。
在抽吸阶段期间，活塞3沿第一方向(箭头A)运动，由此，在压缩室6中产生负压，并且燃料(箭头C)从燃料管道通过入口阀7流入压缩室6中。流动的燃料(箭头C)在此压紧作为膜片阀的入口阀7。
在压缩阶段期间，活塞3通过复位元件5沿第二方向(箭头B)运动回到它的初始位置中。在此，入口阀7关闭。由于在压缩室6中上升的压力，燃料(箭头D)压紧作为膜片阀的出口阀8，并且经过通道10和在活塞背侧33上的槽口流入在活塞背侧33上的一室中。被压缩的燃料(箭头D)从活塞泵1经过另一燃料管路向着喷射装置继续被引导。
根据本发明的活塞泵1例如在3巴压力和超过60摄氏度温度的情况下具有每小时5升的输送功率。该活塞泵1能够例如在摩托车、四轮车、雪地车、摩托艇或链锯中使用。

Claims (18)

1.活塞泵(1)，包括：
·缸(2)，该缸具有缸底部(21)和缸壁(22)，
·在所述缸(2)中布置的活塞(3)，
·促动器(4)，该促动器使所述活塞(3)在所述缸(2)中沿第一方向(A)运动，
·复位元件(5)，该复位元件使所述活塞(3)在所述缸(2)中沿第二方向(B)运动，其中，所述第二方向与所述第一方向相反，
·压缩室(6)，该压缩室通过所述活塞(3)、所述缸底部(21)和所述缸壁(22)来限界，
·入口阀(7)，燃料通过该入口阀流入所述压缩室(6)中，并且
·出口阀(8)，燃料通过该出口阀从所述压缩室(6)中流出，其特征为：所述入口阀(7)布置在所述缸底部(21)，并且所述出口阀(8)布置在所述活塞(3)中。
2.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征为：所述入口阀(7)和所述出口阀(8)处于共同的轴线(M)上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)的通流面积相当于所述活塞(3)在所述活塞底部(31)上的横截面积的至少5％。
4.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)的通流面积相当于所述活塞(3)在所述活塞底部(31)上的横截面积的最多60％。
5.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述入口阀(7)的通流面积相当于所述压缩室(6)在所述缸底部(21)上的横截面积的至少10％。
6.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述入口阀(7)的通流面积相当于所述压缩室(6)在所述缸底部(21)上的横截面积的最多80％。
7.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)和/或所述入口阀(7)是膜片阀。
8.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)借助环(9)固定在所述活塞(3)中。
9.根据权利要求8所述的活塞泵，其特征为：所述环(9)力锁合地和/或材料锁合地与所述活塞(3)连接。
10.根据权利要求8所述的活塞泵，其特征为：所述环(9)用作在所述压缩室(6)和活塞背侧(33)之间的密封元件。
11.根据权利要求10所述的活塞泵，其特征为：所述活塞(3)具有通道(10)，该通道将所述压缩室(6)通过流体与在所述活塞背侧(33)上的室(34)连接。
12.根据权利要求2所述的活塞泵，其特征为：所述轴线(M)相当于所述活塞(3)的运动轴线。
13.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)的通流面积相当于所述活塞(3)在所述活塞底部(31)上的横截面积的至少10％。
14.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述出口阀(8)的通流面积相当于所述活塞(3)在所述活塞底部(31)上的横截面积的最多50％。
15.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述入口阀(7)的通流面积相当于所述压缩室(6)在所述缸底部(21)上的横截面积的至少15％。
16.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述入口阀(7)的通流面积相当于所述压缩室(6)在所述缸底部(21)上的横截面积的最多60％。
17.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述活塞泵用于摩托车和/或小型马达应用的燃料喷射系统。
18.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征为：所述复位元件(5)是弹簧。
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