CN108474335A - 高压燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有低压阻尼器（22）的高压燃料泵（10），低压阻尼器（22）包括阻尼器囊状物（26）和螺旋弹簧布置（38）以用于将预张紧力施加至阻尼器囊状物（26）的至少局部区域(40)。

Description

高压燃料泵

本发明涉及一种高压燃料泵，其在低压区域中具有用于阻尼在高压燃料泵的操作期间发生的压力脉动的低压阻尼器。

高压燃料泵被使用（在燃料喷射系统中借助于其，燃料被喷射到内燃机的燃烧室中）以施加高压至燃料，其中，压力例如在汽油内燃机中位于从150巴至400巴的范围内，且在柴油内燃机中位于从1500巴至2500巴的范围内。在相应燃料中能够生成的压力越高，在燃烧室中燃料的燃烧期间出现的排放越低，尤其对于期望排放降低至甚至更大程度的背景来说，这是有利的。

为了能够在相应燃料中实现高压，高压燃料泵通常实施为活塞泵，其中，泵活塞在压力室中执行平移运动，且在这样做时，周期性地压缩和减轻在燃料上的压力。因此借助于这种活塞泵实现的非均匀输送在高压燃料泵的低压区域中导致体积流动的波动，该波动与在整个系统中的压力波动关联。由于这些波动，在高压燃料泵中能够发生注油损耗，因此不能确保在燃烧室中所需的燃料量的正确配给。所出现的压力脉动还导致泵部件以及例如至高压燃料泵的供给管线振动，所述振动能够导致非期望的噪声，或者在最坏的情形中，甚至导致对各种部分的损坏。

因此通常在高压燃料泵的低压区域中设置低压阻尼器，其中，低压阻尼器当作液压蓄压器操作，其均化体积流动中的波动，且因此减少所出现的压力脉动。出于该目的，情况例如是，安装能变形元件，其使气体体积从燃料分离。此类能变形元件可以例如形成为阻尼器囊状物，其具有在两个膜之间包围的气体体积。如果压力在高压燃料泵的低压区域中增加，则阻尼器囊状物变形，其中，气体体积被压缩，且创建用于燃料的多余液体的空间。如果在以后的某个时间点，压力再次下降，则气体再次膨胀，且燃料的储存液体因此再次释放。

所述阻尼器囊状物通常由金属膜构造，其填充有气体且在边缘处焊接。为了减轻阻尼器囊状物的焊缝的负载且因此确保其使用寿命和功能，阻尼器囊状物通常借助于所谓的间隔套筒在阻尼器体积内被预加载。所述间隔套筒具有多个通路开口，以便能够确保燃料的通流。

通常被生产为深冲部分或冲孔部分的所述间隔套筒的生产是相对麻烦的且因此是昂贵的。

因此本发明的目的是提出一种在该方面改善的高压燃料泵。

通过具有权利要求1的特征的高压燃料泵实现该目的。

本发明的有利的设计实施例是从属权利要求的主题。

一种用于施加高压至燃料的高压燃料泵具有带有低压阻尼器的低压区域，所述低压阻尼器用于阻尼在高压燃料泵的操作期间发生的压力脉动。低压阻尼器具有阻尼器体积，所述阻尼器体积包围阻尼器囊状物，其具有以气密方式包围在两个膜之间的气体体积，且所述阻尼器体积包围螺旋弹簧布置，所述螺旋弹簧布置用于施加预加载力至阻尼器囊状物的至少局部区域。

因此提出，代替到目前为止使用的生产麻烦的间隔套筒（其用于施加预加载力，以及用于使至少一个阻尼器囊状物在阻尼器体积中居中），设置螺旋弹簧布置，其执行间隔套筒的全部功能。相对于到目前为止使用的间隔套筒（其通常被生产为深冲部分或冲孔部分），这种螺旋弹簧布置能够以相对低的成本生产。

在有利的实施例中，螺旋弹簧布置形成为带有至少一个螺旋弹簧，其具有多个同心布置的簧圈。例如，出于该目的，可以使用常规的压缩弹簧，其能够确保用于预加载阻尼器囊状物所需的预加载力。此类压缩弹簧在各个簧圈之间具有足够的自由横截面，用于因此确保燃料通过螺旋弹簧的通流。

在优选的改进中，至少一个螺旋弹簧沿着螺旋弹簧布置的纵向轴线成圆锥形地变窄。以这种方式，相对于柱形螺旋弹簧，能够实现螺旋弹簧的改善的居中。

在尤其优选的实施例中，螺旋弹簧布置形成为带有至少一个波状弹簧环，其中，至少一个波状弹簧环具有基本上带有多个同心布置的簧圈的螺旋弹簧的基本形式，其中，簧圈具有带有至少两个波峰和两个波谷的波状形式。此处尤其有利的是，沿着波状弹簧环的纵向轴线布置在端部处的簧圈被形成为没有波状形式。

相应地提出，代替到目前为止使用的间隔套筒，使用所述类型的波状弹簧环，借助于其，能够同样地预加载阻尼器囊状物。波状弹簧环以分层方式构造成各个簧圈，且由于波状形式，波状弹簧环具有足够的通路开口，用于确保燃料通过波状弹簧环的通流。

多个螺旋弹簧或甚至多个波状弹簧环能够被布置在螺旋弹簧布置中。同样能够在螺旋弹簧布置中设置螺旋弹簧和波状弹簧环两者。例如，如果多个阻尼器囊状物以有利的方式布置在阻尼器体积中，则所设置的螺旋弹簧或波状弹簧环能够充当在各个阻尼器囊状物之间的间隔物。

为了能够施加预加载力至相应的阻尼器囊状物，有利的是，所设置的螺旋弹簧或波状弹簧环能够被支撑在阻尼器盖上，其共同限定阻尼器体积。

优选地，为了沿着波状弹簧环的纵向轴线在波状弹簧环的外周表面处形成透镜状通路开口，相邻的簧圈布置成使得第一簧圈的波峰被布置在第二簧圈的波谷上，和/或第一簧圈的波谷被布置在第二簧圈的波峰上。透镜状通路开口确保燃料通过波状弹簧环的不受阻碍的通流。

阻尼器囊状物优选地具有气体体积区域，其具有透镜状形式且其具有被包围在膜之间的气体体积，和连接突出部，其环绕气体体积区域并且在其中两个膜以气密方式连接到彼此，其中，用于施加预加载力的螺旋弹簧布置被布置在连接突出部上。因此，尤其，减轻在连接突出部上的焊缝的负载，借助于所述焊缝，两个膜被连接到彼此。

螺旋弹簧布置内径优选地对应于气体体积区域直径。以这种方式，在螺旋弹簧布置内的气体体积区域还能沿着螺旋弹簧布置的纵向轴线延伸。

在有利的实施例中，用于使螺旋弹簧布置在阻尼器体积中居中的螺旋弹簧布置的定中心簧圈具有对应于阻尼器体积内径的外径。以这种方式，能够实现螺旋弹簧布置，也就是说至少一个螺旋弹簧或至少一个波状弹簧环在安装空间中或者在阻尼器体积的阻尼器区域中的改善的居中，因为螺旋弹簧布置的外径被设计为足够大，其等于或仅略微小于安装空间（也就是说阻尼器体积）的内径。

例如，定中心簧圈可以沿着纵向轴线居中布置在螺旋弹簧布置的至少一个螺旋弹簧或至少一个波状弹簧环上。然而，为了实现改善的居中，还有利地设置两个定中心簧圈，其然后尤其沿着螺旋弹簧或波状弹簧环的纵向轴线布置在其端部上。

有利的是，通过环形盘形成定中心簧圈，所述环形盘例如通过焊接同心连接至螺旋弹簧或波状弹簧环的簧圈。在该情形中，端部处的簧圈例如将能够连接到分离形成的环形盘，其被置放到波状弹簧环或螺旋弹簧上，且然后被紧固或焊接到波状弹簧环或螺旋弹簧。

在尤其优选的实施例中，至少一个定中心簧圈具有布置在外周上的切口，所述切口尤其优选地对称布置。这些尤其被布置成以便形成至少三个接触圆形分段，用于与阻尼器体积定界壁接触，使得，借助于接触圆形分段，螺旋弹簧布置在阻尼器体积内的居中变得可能。

尤其，如果环形盘用作定中心簧圈，有利的是，至少环形盘，或者替代地，甚至所有弹性簧圈设有此类切口，以便确保燃料通过螺旋弹簧布置的通流。例如，将可能的是仅外径的部分被设置用于螺旋弹簧布置的居中，且剩余部分然后配备有切口。

替代地，同样能够不言而喻地是，螺旋弹簧布置的外径设置成小于阻尼器体积内径，以便由此还确保燃料径向地沿着螺旋弹簧布置的通流。在该情形中，将能够设置环形盘，其被置放到波状弹簧环或螺旋弹簧上且例如连接到波状弹簧环或螺旋弹簧，其中，至少一个环形盘具有足够用于使螺旋弹簧布置居中的直径。而且，这种环形盘有利地还具有切口，以便进一步确保燃料的通流。

替代地，在螺旋弹簧布置内的任何期望位置处，还可以借助于在一个或多个簧圈上的相对大的直径来确保居中。

在下文中借助于附图，将更详细地解释本发明的有利构造。在附图中：

图1是通过具有布置在低压区域中的低压阻尼器的高压燃料泵的纵向截面图；

图2是来自图1的带有阻尼器囊状物且带有预加载阻尼器囊状物的螺旋弹簧布置的低压阻尼器的放大细节图；

图3是来自图2的作为波状弹簧环的螺旋弹簧布置的第一实施例的透视图；

图4示出从上方看到的来自图3的波状弹簧环的平面视图；

图5示出通过来自图3的波状弹簧环的纵向截面视图；

图6示出来自图2的作为螺旋弹簧的螺旋弹簧布置的第二实施例的透视图；

图7示出从上方看到的来自图6的螺旋弹簧的平面视图；

图8是通过来自图6的螺旋弹簧的纵向截面图；

图9示出从上方看到的带有定中心簧圈的螺旋弹簧布置的平面视图；

图10是通过来自图9的螺旋弹簧布置的纵向截面图；

图11示出从上方看到的带有两个定中心簧圈的螺旋弹簧布置的平面视图；

图12是通过来自图11的螺旋弹簧布置的纵向截面图；

图13是通过其中所有簧圈形成为定中心簧圈的螺旋弹簧布置的纵向截面图；

图14示出从上方看到的在第一实施例中的来自图13的螺旋弹簧布置的平面视图；

图15示出从上方看到的在第二实施例中的来自图13的螺旋弹簧布置的平面视图；

图16是通过形成为螺旋弹簧且沿着纵向轴线成圆锥形地变窄的螺旋弹簧布置的纵向截面图；以及

图17是通过形成为波状弹簧环且沿着纵向轴线成圆锥形地变窄的螺旋弹簧布置的纵向截面图。

图1是通过高压燃料泵10的纵向截面图，高压燃料泵10具有布置在壳体12中的压力室14，在压力室14中，通过泵活塞16的平移运动，燃料被周期性地压缩和减轻压力。在压缩之后，高压燃料经由高压出口18从压力室14排出。燃料从高压燃料泵10的低压区域20供给至压力室14。在低压区域20中，布置低压阻尼器22，其在高压燃料泵10的操作期间阻尼由于泵活塞16在压力室14中的运动而发生的压力脉动。出于该目的，低压阻尼器22具有阻尼器体积24，在其中，如能够在图2的详细视图中看到的，布置至少一个阻尼器囊状物26。阻尼器囊状物26是弹性元件，其由两个膜28构造，在这两个膜28之间具有以气密方式被包围的气体体积30。气体体积30具有限定的压力，且通常通过两个膜28至连接突出部32的焊接限定，且形成阻尼器囊状物26的对应气体体积区域34。如果在高压燃料泵10的低压区域20中现在发生压力脉动，则阻尼器囊状物26能够在气体体积区域34中变形，且因此阻尼压力脉动。如果压力脉动降低，则阻尼器囊状物26再次膨胀以呈现其原始形状。

为了尤其使两个膜28借助于焊缝焊接至其的连接突出部32减轻负载，到目前为止使用间隔套筒，其在低压阻尼器22的组装期间借助于阻尼器盖36被预加载且然后作为总体组件被固定，例如，通过焊接或螺钉。此处，间隔套筒到目前为止形成为使得其具有多个开口，以便确保燃料通过阻尼器体积24的通流。

在所示实施例（在图2中的细节图中示出）中，现在提出，代替到目前为止使用的间隔套筒，使用螺旋弹簧布置38，其将预加载力施加到阻尼器囊状物26的至少局部区域40，具体地尤其是施加到连接突出部32。在图2中所示的实施例中，仅一个阻尼器囊状物26被布置在阻尼器体积24中，但是还能够设置多个阻尼器囊状物26，其然后通过相应的螺旋弹簧布置38彼此间隔开。

图3是具有波状弹簧环42的形式的螺旋弹簧布置38的第一实施例的透视图。如能够在图3中看到的，波状弹簧环42基本上具有带有多个同心布置的簧圈44的螺旋弹簧的基本形式。此处，各个簧圈44各自具有带有至少两个波谷46和两个波峰48的波状形式。然而，沿着波状弹簧环42的纵向轴线50，布置在端部上的簧圈44不具有波状形状，使得实现波状弹簧环42的平坦终端。如还能够在图3中看到的，波状弹簧环42的相邻的簧圈44布置成使得在每种情形中，第一簧圈44a的一个波峰48邻接抵靠第二簧圈44b的波谷46。这自动地实现第一簧圈44a的波谷46邻接抵靠第二簧圈44b的波峰48。借助于相邻的波谷46和波峰48的该布置，在波状弹簧环42的外周表面54处形成透镜状通路开口52。

布置在阻尼器体积24中的阻尼器囊状物26能够因此借助于作为螺旋弹簧布置38在图3中示出的波状弹簧环42被预加载。此处，波状弹簧环42具有多个通路开口52，以便确保燃料通过波状弹簧环42的通流。

图4示出来自图3的波状弹簧环42的平面视图，且图5是沿着纵向轴线50通过波状弹簧环42的纵向截面图。波状弹簧环42可以具有任何期望数目的簧圈44，且取决于阻尼器囊状物26的数目，还能够试图将在螺旋弹簧布置38中使用的任何期望数目的波状弹簧环42布置在阻尼器体积24中。

如能够从图5看到的，螺旋弹簧布置内径56至少对应于气体体积区域直径58，以便阻尼器囊状物26的气体体积区域34能够被容纳在螺旋弹簧布置38的内部区域中，在该情形中，在波状弹簧环42内。

图6以透视图示出具有螺旋弹簧60的形式的螺旋弹簧布置38的第二实施例。螺旋弹簧布置38还可以不言而喻地具有螺旋弹簧60和波状弹簧环42的组合。

图7示出从上方看到的来自图6的螺旋弹簧60的平面视图，且图8是通过来自图6的螺旋弹簧60的纵向截面图。在该情形中，同样，螺旋弹簧内径56，也就是说螺旋弹簧60的内径恰好足够大，使得阻尼器囊状物26的气体体积区域能够被容纳在其中。通过将所述类型的螺旋弹簧60用作压缩弹簧（其在各个簧圈44之间具有通路开口52的形式的足够的自由横截面），情况同样是，确保燃料通过螺旋弹簧布置38的通流。

图9示出螺旋弹簧布置38的平面视图，螺旋弹簧布置38可以例如通过螺旋弹簧60或通过波状弹簧环42或通过两个元件的组合形成。在图10的纵向截面中示出的在图9中的螺旋弹簧布置38具有定中心簧圈62，其沿着螺旋弹簧布置38的纵向轴线50居中布置，且其具有对应于阻尼器体积内径66的外径64。由此，螺旋弹簧布置38能够在阻尼器体积24中居中。

图11示出螺旋弹簧布置38的替代实施例的平面视图，如能够在图12中的纵向截面中看到的，其具有布置在端部上的两个定中心簧圈62。

对应地，借助于具有大于其他簧圈44的外径64的一个或多个簧圈44，居中是可能的。

图13是通过螺旋弹簧布置38的纵向截面图，其中，所有簧圈44都具有大的外径64且因此起着定中心簧圈62的作用。

为了确保燃料的通流，有利的是，定中心簧圈62具有切口70，其在外周68上对称布置，且其在定中心簧圈62处形成用于燃料的通路开口。此处，能够优选地以不对称布置设置任何期望数目的切口70，其中，至少三个接触圆形分段72应当被设置在外周68上，以便通过至少三个接触圆形分段72与阻尼器体积定界壁74的接触，确保在阻尼器体积24中的良好居中。

就这一点而言，图14和图15示出带有切口70的两个可能的实施例的相应定中心簧圈62的平面视图。然而，所述定中心簧圈还可以形成为分离形成的环形盘76，其例如通过焊接逆动地同心连接至螺旋弹簧布置38的簧圈44中的一个。

例如在螺旋弹簧被使用的情形中（参考图16），螺旋弹簧布置38在阻尼器体积24中的居中的另外的可能在于螺旋弹簧60被设计为沿着其纵向轴线50成圆锥形地渐缩。这一点对于在图17中的纵向截面中示出的波状弹簧环42来说不言而喻同样是可能的。在使用圆锥形螺旋弹簧布置38的情形中，能够借助于螺旋弹簧布置的一个端部实现在安装空间中，也就是说在阻尼器体积24中的居中。

Claims (9)

1.一种用于施加高压至燃料的高压燃料泵（10），其具有带有低压阻尼器（22）的低压区域（20），所述低压阻尼器（22）用于阻尼在所述高压燃料泵（10）的操作期间发生的压力脉动，其中，所述低压阻尼器（22）具有阻尼器体积（24），所述阻尼器体积包围阻尼器囊状物（26），所述阻尼器囊状物具有以气密方式被包围在两个膜(28)之间的气体体积（30），并且所述阻尼器体积包围螺旋弹簧布置（38）以用于施加预加载力至所述阻尼器囊状物（26）的至少局部区域。

2.根据权利要求1所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，所述螺旋弹簧布置（38）被形成为具有带有多个同心布置的簧圈（44）的至少一个螺旋弹簧（60），其中，所述至少一个螺旋弹簧（60）沿着所述螺旋弹簧布置（38）的纵向轴线（50）尤其成圆锥形地变窄。

3.根据权利要求1和2两者之一所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，所述螺旋弹簧布置（38）被形成为具有至少一个波状弹簧环（42），其中，所述至少一个波状弹簧环（42）具有基本上带有多个同心布置的簧圈(44)的螺旋弹簧（60）的基本形式，其中，所述簧圈（44）呈带有至少两个波峰（48）和至少两个波谷（46）的波状形式，其中，尤其，沿着所述波状弹簧环（42）的纵向轴线布置在端部处的簧圈（44）被形成为没有波状形式。

4.根据权利要求3所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，为了沿着所述波状弹簧环（42）的所述纵向轴线在所述波状弹簧环（42）的外周表面（54）处形成透镜状通路开口（52），相邻的簧圈（44）被布置成使得第一簧圈（44a）的波峰（48）布置在第二簧圈（44b）的波谷（46）上，和/或所述第一簧圈（44a）的波谷（46）布置在所述第二簧圈（44b）的波峰（48）上。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，所述阻尼器囊状物（26）具有气体体积区域（34），其具有透镜状形式且其容纳被包围在所述膜（28）之间的气体体积（30），和连接突出部（32），其环绕所述气体体积区域（34）并且在其中，所述两个膜（28）以气密方式连接到彼此，其中，用于施加所述预加载力的所述螺旋弹簧布置（38）被布置在所述连接突出部（32）上。

6.根据权利要求5所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，螺旋弹簧布置内径（56）对应于气体体积区域直径（58)。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，用于使所述螺旋弹簧布置（38）在所述阻尼器体积（24）中居中的所述螺旋弹簧布置（38）的至少一个定中心簧圈（62）具有对应于阻尼器体积内径（66）的外径（64），其中，布置在所述螺旋弹簧布置（38）的至少一个螺旋弹簧（60)上或者在所述螺旋弹簧布置（38）的至少一个波状弹簧环（42）上的单个定中心簧圈（62）沿着所述螺旋弹簧（60）或所述波状弹簧环（42）的纵向轴线（50）布置成尤其在其中心中，或者其中，布置在所述螺旋弹簧布置（38）的至少一个螺旋弹簧（60）上或者在所述螺旋弹簧布置（38）的至少一个波状弹簧环（42）上的两个定中心簧圈（62）沿着所述螺旋弹簧（60）或所述波状弹簧环（42）的纵向轴线（50）布置成尤其在其端部处。

8.根据权利要求7所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，所述定中心簧圈（62）通过环形盘（76）形成，所述环形盘（76）被同心地连接至，尤其是焊接至所述螺旋弹簧（60）或所述波状弹簧环（42）的簧圈（44）。

9.根据权利要求7和8两者之一所述的高压燃料泵（10），

其特征在于，所述至少一个定中心簧圈（62）具有切口（70），其布置在外周（68）上，尤其是对称地布置，且其尤其用于形成至少三个接触圆形分段（72）以用于接触阻尼器体积定界壁（74）。