CN108138905A - 用于高压燃料泵的振动阻尼器、带有振动阻尼器的高压燃料泵和用于控制这种振动阻尼器的方法 - Google Patents

Abstract

介绍了一种用于内燃机中的高压燃料泵的振动阻尼器，一种高压燃料泵以及一种用于控制振动阻尼器的方法。所述振动阻尼器包括：第一飞轮质量和第二飞轮质量，所述第一飞轮质量和所述第二飞轮质量被设计为相对于彼此能转动的；和带有阀门的阻尼器元件，其中所述阻尼器元件将第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此连接起来，并且所述阀门具有能连续控制的流量。

Description

用于高压燃料泵的振动阻尼器、带有振动阻尼器的高压燃料 泵和用于控制这种振动阻尼器的方法

技术领域

本发明涉及用于高压燃料泵的振动阻尼器，具有振动阻尼器的高压燃料泵以及用于控制这种振动阻尼器的方法。

背景技术

高压燃料泵被使用在许多现代的车辆中。例如，高压燃料泵通常被设计为活塞泵，所述活塞泵例如通过皮带或链条驱动。高压燃料泵可以在高达3000巴的压力下输送柴油。对于汽油燃料，所述压力可以处于高达500巴。为了运行高压燃料泵所需要的驱动力在大多数情况下随着时间的推移不是恒定的，并且出现所需的驱动力或所需的转矩的不均匀性。所述不均匀性另外可能通过泵内部中的不同的阻力比引起。所述不均匀性导致振动，这些振动随后可以由高压燃料泵传递到驱动单元以及周围的结构部件上，并且对所述结构部件强烈地加载。为了防止驱动单元和周围的结构部件过早失灵，过去相应坚固地设计所述驱动单元和周围的结构部件，以实现所需的使用寿命。然而，这导致总重量较高，并且伴随着整个系统的高的惯性。

在文献EP 2 803 849 A1中描述了一种具有用法兰连接的扭振阻尼器（Drehschwingungsdämpfer）的燃料泵。但是，这种扭振阻尼器不可调节，并且因此不能匹配燃料泵的目前普遍的运行条件。

发明内容

因此，所基于的任务在于，根据高压燃料泵的运行状态减小在高压燃料泵的驱动中的转动不均匀性（Drehungleichförmigkeiten）。

该任务通过用于内燃机中的高压燃料泵的振动阻尼器来解决。所述振动阻尼器包括：第一飞轮质量（Schwungmasse）和第二飞轮质量，所述第一飞轮质量和所述第二飞轮质量被设计为相对于彼此能转动的；和带有阀门的阻尼器元件，其中所述阻尼器元件将第一飞轮质量和第二飞轮质量彼此连接起来，并且所述阀门具有能连续控制的流量（Durchfluss）。所述阻尼器元件由此可以动态地匹配振动阻尼器的交替的运行状态。

根据振动阻尼器的一种实施例，阻尼器元件的液压流体可以部分地是用于内燃机的燃料或润滑油。技术优点在于，可以通过在机动车中已有的流体来运行振动阻尼器。

在振动阻尼器的一种实施例中，在第一飞轮质量或第二飞轮质量中的供给通道可大致径向地延伸。通过这种径向的布置，液压流体可以通过离心力的辅助被输送到阻尼器元件中。

例如，振动阻尼器可以在一种实施例中布置在高压燃料泵的驱动轴上。通过这种布置，可以在来源附近进行振动阻尼。

根据振动阻尼器的一种实施例，阀门可以布置在驱动轴的轴向的孔中。由此显著降低用于阀门的结构花费（Bauaufwand），并且将旋转质量限制到最小。

该任务此外通过一种高压燃料泵来解决，该高压燃料泵包括振动阻尼器和带有驱动轴的泵单元，其中第一飞轮质量与泵单元的驱动轴连接。通过这种布置可以将轴的已有质量用作飞轮质量。

在高压燃料泵的一种实施例中，可以向振动阻尼器供给相同的液压流体，该液压流体也由泵单元来输送。这种实施方案具有下述优点：不必针对振动阻尼器提供（vorgehalten）额外的流体。

此外，所述任务可以通过一种用于控制振动阻尼器的方法来解决，所述振动阻尼器具有阻尼器元件和可控制的阀门。所述方法包括：获取表示转动均匀性的信息，处理表示转动均匀性的信息，以及对阀门进行控制，所述阀门与阻尼器元件液压连接。阻尼特性可以以预定的方式并且动态地与高压燃料泵的普遍的运行条件相匹配。

根据所述方法的一种实施例，可以通过传感器来获取表示转动均匀性的信息。关于转动不均匀性的信息可以在其形成区域中很大程度上没有干扰影响地检测到。

根据所述方法的一种实施例，可以从组合特性曲线（Kennfeld）中获取表示转动不均匀性的信息。在这种布置中，可以省去传感器单元并且可以减少构造花费。

附图说明

下面借助于附图进一步解释振动阻尼器的、高压燃料泵的以及用于阻尼振动的方法的实例。这些附图用来说明基本的方面。附图不一定按比例绘制，但是其中相同的附图标记表示相同或相似的构件，所述相同或相似的构件具有相应相同或相似的设计或工作原理。

图1示出了示例性的阻尼器元件的功能简图；

图2以功能简图示出了按照图1的、带有并联连接的弹簧元件的阻尼器元件；

图3以剖视图示出了在驱动轴上的振动阻尼器连同用法兰连接的泵单元；

图4以剖视图A-A示出了振动阻尼器；

图5以剖视图B-B示出了按照图4的振动阻尼器，其中所述振动阻尼器安装在驱动轴上；

图6以流程图示出了用于阻尼振动的示例性的方法。

具体实施方式

在图1中示出了振动阻尼器，该振动阻尼器可以包括第一飞轮质量11和第二飞轮质量12。这两个飞轮质量11和12可以通过液压元件21（在下文中也称为阻尼器元件21）彼此连接并且设计为相对于彼此可运动。阻尼器元件21可以具有工作空间25，对应空间32和阀门31。阻尼器元件此外也可以具有多个阀门。在阻尼器元件21运行期间可以控制阀门31的流量。不仅能够对阀门31进行无级的控制，而且能够在任意短的时间间隔内对阀门31进行控制。工作空间25和对应空间32可以液压地彼此连接。所述阀门31可以布置在工作空间25与对应空间32之间，并且不仅与工作空间25液压连接而且与对应空间32液压连接。对应空间32可以例如布置在阻尼器元件21的内部中，并且与工作空间25和阀门31形成结构组件。替代于此地，也可以将对应空间32和/或阀门25布置在阻尼器元件21的外部并且液压地与工作空间25连接。“液压连接”可以理解为这样一种连接，在该连接中，构件通过一共同的流体回路彼此连接，其中，所述流体可以是每种任意的流体、特别是液压流体26。例如，所述流体可以部分地是用于内燃机的燃料或润滑油。液压流体26同时也还可以被其他机组、例如泵单元60或燃烧马达使用。第一飞轮质量11和第二飞轮质量12可以理解为每种任意的附有质量的（massebehaftet）本体。高压燃料泵可以理解为这样的泵，该泵例如以在1500巴和3000巴之间的压力输送柴油或者以在150巴和500巴之间的压力输送汽油。

此外可行的是：在所描述的所有实例中，除了阀门31之外还可以使用并组合不同或相同特征（Ausprägung）的其他阀门。所述阀门可以例如是节流阀门。另外，在运行中能够连续地控制所述阀门的一部分。在示出的实例中，阀门31可以将泵单元60的处于内部的工作空间25与处于外部的对应空间32连接起来（参照图2），其中，所述对应空间32能够以不同的方式来设计。对应空间32也可以如在图5中所示出的那样被围绕阻尼器元件21的壳体包围。对应空间32可以替代地在阻尼器元件21的内部中通过阀门31与工作空间25分开。阀门31能够以下述方式来设计，即，使得至少可以连续地改变来自或进入到阻尼器元件21中的液压流体26的通流量（Durchflussmenge）或压力。出于该目的，阀门31可以是可连续控制的阀门。由此，在运行期间可以单独地和动态地调整振动阻尼器及其阻尼特性。此外，从图1还可以得知：振动阻尼器的第一飞轮质量11和第二飞轮质量12能够相对于彼此运动。

在图2中示出了振动阻尼器的另一实例。振动阻尼器—其第一飞轮质量11及其第二飞轮质量12通过阻尼器元件21彼此连接—可以被补充一弹簧元件24。弹簧元件24可以由每种任意的弹簧代替。例如，弹簧元件可以是盘簧、螺旋弹簧或弹性体弹簧。弹簧构件24用于将第一飞轮质量11和第二飞轮质量12彼此保持在静止位置中或者使它们围绕该静止位置振动。阻尼器元件21能够阻尼第一飞轮质量11和第二飞轮质量12之间的振动，所述第一飞轮质量和所述第二飞轮质量与弹簧元件24连接。弹簧元件24在一种实例中也可以与阻尼器元件21串联和/或并联连接。此外，可以组合和使用多个阻尼器元件和弹簧元件。

振动阻尼器的阻尼效果可以通过耗散（Dissipation）来实现。如果第一飞轮质量11相对于第二飞轮质量12振动，那么能够利用液压流体26在阻尼器元件21的内部中建立压力。取决于阻尼器元件21的运动方向地也可能出现负压（Unterdruck）。由于压力差，液压流体26可以通过阀门31从阻尼器元件21漏出或流入到其中。阀门31为流动提供预定的阻力，该阻力可以在阀门31处被调节。通过液压流体26有阻力地流过阀门31，能够将液压流体26的动能—该动能已通过振动传递到液压流体26上—部分地转化成热量，所述热量可以被释放到环境或冷却回路处。取决于压力比和/或通流量地，在阻尼器元件21的运行中通过阀门31或多或少地输送液压流体26。阀门31相对于液压流体26的流过提供的阻力越大，产生的热量就越多，并且阻尼器元件21的阻尼效果就越高以及后来整个振动阻尼器的阻尼效果就越高。

在图2中示出了对应空间32，该对应空间与阻尼器元件21液压连接并且被构造用于能够接纳至少一部分液压流体26。在振动阻尼器的运行中，可以通过阀门31影响阻尼器元件21和对应空间32之间的通流量和/或压力。例如，通过下述方式可以提高阻尼器元件21的阻尼效果：阀门31以预定的方式阻碍在阻尼器元件21和对应空间32之间的流量。与之相反地，当阀门31增大在阻尼器元件21和对应空间32之间的流量时，可以减小阻尼效果。

在以下描述中，借助于驱动轴41上的扭振阻尼器来描述振动阻尼器。这并不影响下述事实：也能够以每种其他任意的形式来设计所描述的振动阻尼器。例如，振动阻尼器也可以使用在要求近似线性阻尼的任务中。

图3示出了壳体的截面，其中布置了具有凸轮42的驱动轴41。另外，振动阻尼器也可以安装在驱动轴41上，其中由图示决定地在图3中仅能够看到第一飞轮质量11。在一种实例中，振动阻尼器可以是下述装置的一部分，该装置除了实际的振动阻尼器之外还包括泵单元60。在图3中示出的凸轮42与驱动轴41连接，所述凸轮例如能够用于驱动泵单元60。第一飞轮质量11或第二飞轮质量12，如在图3中所绘出的那样，可以与驱动轴41连接。替代于此地，驱动轴41可以同时形成第一飞轮质量11。第二飞轮质量12于是可以例如相对于第一飞轮质量11运动。在使用弹簧元件24和阻尼器元件21的情况下，第二飞轮质量12可以围绕静止位置相对于第一飞轮质量11振动。通过阻尼器元件21来阻尼所述振动。与之相应地，第二飞轮质量12也可以与驱动轴41连接并且第一飞轮质量11可以相对于第二飞轮质量12振动。凸轮42可以与驱动轴41形成一个整体结构部件并且因此是驱动轴41的组成部分。泵单元60可以具有第一阀门61和第二阀门62。

振动阻尼器的另一视图在图4中示出。可看到的是图3中的截面A-A。扭振阻尼器的截面图A-A示出了第一飞轮质量11和第二飞轮质量12，所述第一飞轮质量和所述第二飞轮质量不仅可以通过阻尼器元件21而且可以通过弹簧元件24彼此连接。在一种实例中，第一飞轮质量11和第二飞轮质量12能够以下述方式布置，即，使得它们能彼此同轴地转动。例如，不仅第一飞轮质量体11而且第二飞轮质量体12都可以布置在驱动轴41上。通过第一飞轮质量11相对于第二飞轮质量12的可转动性，可以补偿或减小驱动轴41上的转动不均匀性。如已经附加地在上面所描述的那样，弹簧元件24可以用于使第一飞轮质量11和第二飞轮质量12围绕静止位置彼此振动。

此外，从图4中还可以得知，阻尼器元件21在一种实例中可以由活塞22和气缸23装配而成。活塞22在此能够通过气缸23来引导地在气缸23内运动。工作空间25可以位于活塞22和气缸23之间，该工作空间可以填充有液压流体26。此外，示出了供给通道13，该供给通道可以利用第一端部与工作空间25液压地连接，并且可以利用该供给通道13的、与第一端部对置的第二端部与孔14液压地连接。供给通道13可以大致径向于第一飞轮质量11和/或第二飞轮质量12地来布置。通过该供给通道13，液压流体26在运行中可以在工作空间25和对应空间32之间被导送。待输送或待排出的液压流体26的量和流动速度可以通过阀门31来控制。如在图4中所示出的那样，所述阀门可以布置在孔14中。

图5以剖视图B-B示出了振动阻尼器。在图5中可以看出，阀门31可以布置在孔14中，并且可以控制相对于供给通道13或后来相对于工作空间25的流入和流出。孔14在此可以大致轴向地开设在驱动轴41中，特别地该孔可以与驱动轴41的径向的横截面同心地布置。此外，在图5中示出了致动器51，该致动器与阀门31连接。可以例如机械地、液压地和气动地设计致动器51和阀门31的连接。在振动阻尼器的一种实例中，可以借助致动器51以限定的方式控制阀门31。阀门31可以例如通过主轴（Spindel）与致动器51连接，为了增大流量所述主轴从孔14中拉出阀门31。为了减小流量，主轴可以将阀门31进一步推入到孔14中。

除了用于阀门31的主轴驱动之外，也考虑其他操控变型。例如，所述操控也可以液压或气动地进行。例如，致动器51可以通过控制器52来操控。另外，控制器52也可以集成或布置在用于内燃机的马达控制器中。控制器52可以通过传输信号来操控致动器。在图5中示出的实例中，除了阀门31之外，还可以与阀门31并联和/或串联地连接其他阀门。另外，所述阀门的一部分能够是可控的和/或能够与致动器51或其他致动器连接。

在方法的一种实例中，在驱动轴41上能够以预定的方式获取表示转动均匀性的信息71。下面，表示转动均匀性的信息也被称为信息或关于转动不均匀性的信息。这些信息可以由控制器处理72。从处理的关于转动不均匀性的信息中，能够由控制器52按照预定的算法生成控制信号，所述控制信号为了控制至少一个阀门31能够使用在至少一个阻尼器元件21中73。在一种实例中，可以通过传感器53获取关于转动不均匀性的信息。例如，传感器53可以随着时间的推移在驱动轴41上获取转速或转矩，并且/或者替代于此地检测泵单元60中的压力比并且将其导送给控制器52。此外，还另外可以在该方法的一种实例中从先前输入的或者以其他方式获取的组合特性曲线54（例如泵单元60的组合特性曲线54）中推导出关于转动不均匀性的信息。为了操控阀门31，处理后的数据被控制器52转换成可以控制致动器51的信号。可以借助于这些信号来控制致动器。也可以独立于负载地操控致动器51，特别是根据驱动轴41的转速来操控所述致动器。

所描述的振动阻尼器和所描述的方法也可以结合不同于泵单元60的其他设备来运行和使用。例如，这种振动阻尼器也可以与内燃机或压缩机组合。此外，振动阻尼器也可以使用在线性驱动中，其中两个飞轮质量11和12可以大致线性地相互运动（在图1和2中示出）。所描述的泵单元60例如可以是使用在机动车中的往复活塞泵。替代于此地，也可以考虑使用在固定式的马达中。本发明还可以结合机动车中的其他结构部件和/或结构组件或者结合其他机器来使用。第一飞轮质量11和第二飞轮质量12与阻尼器元件21和阀门31一起也可以集成到泵单元60的挺杆（Stößel）63中和/或与其串联连接。在这种情况下，振动阻尼器也可以用作线性的振动阻尼器。

此外，泵单元60也可以由每种其他任意类型的泵代替。在所描述的装置和方法中，除了阀门31之外还可以使用其他阀门，所述其他阀门可以与阀门31串联和/或并联地布置。所述阀门的至少一部分能够是可控的。同样，可以使用多个传感器、多个致动器或多个控制器。所描述的工作原理相应地适用。

利用本发明能够阻尼驱动力F_A的不均匀性以及轴41的转动不均匀性，它们可能在所述系统和周围的结构部件中导致共振。由此能够更容易且因此更加价格低廉地设计所涉及的结构部件。此外，本发明的使用便利了例如将泵单元60集成到机动车中。由于没有值得一提的振动被传递到周围的构件上，因此可以省去周围构件对泵单元60的特殊匹配。

阻尼器元件21可以直接安置在驱动轴41上，在该驱动轴上由于活塞力的作用而产生驱动力F_A的不均匀性。为了运行阻尼器元件21，可以使用同样的输送介质，该输送介质也在泵单元60中被输送。通过示例性地电操控阀门31（也可以被称为阻尼器节气门（Dämpferdrossel）31），可以例如根据泵单元60的转速来调整阻尼器元件21的阻尼特性。通过这些措施，极大地便利了将这种泵单元60集成到其他系统中，特别是结合燃烧马达。这是因为仅仅还有很小比例的振动可以被传递到相邻的结构部件上，并且可以省去泵单元60的相邻的结构部件的特殊设计。

Claims (10)

1. 用于内燃机中的高压燃料泵的振动阻尼器，具有：

第一飞轮质量（11）和第二飞轮质量（12），所述第一飞轮质量和所述第二飞轮质量被设计为相对于彼此能转动的；和

带有阀门（31）的阻尼器元件（21），其中所述阻尼器元件（21）将第一飞轮质量（11）和第二飞轮质量（12）彼此连接起来，并且所述阀门（31）具有能连续控制的流量。

2.根据权利要求1所述的振动阻尼器，其中，所述阻尼器元件（21）的液压流体（26）部分地是用于内燃机的燃料或润滑油。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的振动阻尼器，其中在所述第一飞轮质量（11）或第二飞轮质量（12）中的供给通道（13）大致径向地延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的振动阻尼器，该振动阻尼器布置在高压燃料泵（60）的驱动轴（41）上。

5.根据权利要求4所述的振动阻尼器，其中，所述阀门（31）布置在所述驱动轴（41）的轴向的孔（14）中。

6.高压燃料泵，具有：

根据权利要求1至5中任一项所述的振动阻尼器，

带有驱动轴（41）的泵单元（60），其中，第一飞轮质量（11）与泵单元（60）的驱动轴（41）连接。

7.高压燃料泵，其中向振动阻尼器供给相同的液压流体（26），该液压流体也由泵单元（60）来输送。

8.用于控制高压燃料泵中的振动阻尼器的方法，所述振动阻尼器具有阻尼器元件（21）和能控制的阀门（31），所述方法包括：

（71）：获取表示转动均匀性的信息，

（72）：处理表示转动均匀性的信息，

（73）：对与阻尼器元件（21）液压连接的阀门（31）进行控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其中通过传感器（53）来获取表示转动均匀性的信息。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，从组合特性曲线（54）中获取表示转动不均匀性的信息。