CN110094285A - 用于燃料喷射系统的高压燃料泵的高压端口以及高压燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压燃料泵（18）的高压端口（22），其带有具有出口阀元件（38）的出口阀（34）和具有限压阀元件（40）的限压阀（36），其中该出口阀元件（38）形成用于出口阀元件（38）的限压阀座（56）。本发明还涉及一种具有此高压端口（22）的高压燃料泵（18）。

Description

用于燃料喷射系统的高压燃料泵的高压端口以及高压燃料泵

技术领域

本发明涉及一种用于燃料喷射系统的高压燃料泵的高压端口，并且涉及一种具有此高压端口的高压燃料泵。

背景技术

在称为共轨燃料喷射系统中，在内燃机中燃烧的燃料中的压力的生成以及燃料到内燃机的燃烧室中的喷射为分离的。在该过程中，高压燃料泵压缩从低压区域（例如从罐）供给到其的燃料。在高压燃料泵的出口侧处，压缩燃料的体积流量然后流到高压区域，例如流到称为共轨的高压蓄积器，然后压缩燃料从高压蓄积器喷射到内燃机的燃烧室中。

高压燃料泵例如当燃料为汽油时生成的压力在150巴至400巴的范围内，并且当燃料为柴油时生成的压力在1500巴至3000巴的范围内。相应的燃料在该生成的高压下存在于高压区域中，并且例如经由喷射阀从高压蓄积器供给到内燃机的燃烧室。

为了确保燃料喷射系统的正确运行并且可能能够满足特定要求，燃料喷射系统通常具有至少两个阀，即出口阀和限压阀。出口阀用作高压阀—如果高压燃料泵被实施为活塞泵—则该高压阀在压力室中的泵活塞向上运动期间打开，使得燃料可输送到高压区域中。在泵活塞向下运动期间，出口阀关闭，从而防止压缩燃料从高压区域回流回到压力室中。

限压阀具有防止高压区域、特别为高压蓄积器中的过度压力增加的功能。如果高压区域中的压力超过特定值，则一定体积流量的燃料被排出到高压燃料泵的压力室中或者经由限压阀排出到低压区域中。

在已知的应用中，上述阀—出口阀和限压阀—中的每一个例如分别安装在高压燃料泵的壳体中。结果，需要非常大的安装空间，这引起大的死空间体积，结果为高压燃料泵的效率下降。

另选地，也已知例如将限压阀和出口阀彼此串联地设置在共同的壳体中，但是这经由方向的多次改变引起燃料的多变传导，并且还可由于气穴现象和侵蚀引起不希望的压力下降和耐久性降低。

还已知例如在高压燃料泵的高压端口中将两个阀一起设置，高压燃料泵经由该高压端口连接到高压区域。

发明内容

本发明的目的为提出一种用于高压燃料泵的改进的高压端口，其具有出口阀和限压阀。

该目的通过具有权利要求1的特征组合的高压端口来实现。

具有此高压端口的高压燃料泵为附加独立权利要求的主题。

本发明的有利配置为从属权利要求的主题。

一种用于燃料喷射系统的高压燃料泵的高压端口具有出口阀和限压阀，该出口阀具有在第一方向上打开并且与出口阀座协作以便关闭出口阀的出口阀元件，该限压阀具有在与第一方向相反的第二方向上打开并且与限压阀座协作以便关闭限压阀的限压阀元件。在这种情况下，出口阀元件形成限压阀座。

由于出口阀元件实现两个功能，即形成用于出口阀的关闭元件和形成用于限压阀的阀座，提供一种阀装置，其作为整个组件非常紧凑，并且因此在高压端口中占用最少量的安装空间。结果，与已知装置相比，阀装置的死空间体积可显著减小。

在有利配置中，出口阀和限压阀在高压端口中相继地同轴布置。由于同轴布置，燃料通过阀装置线性地传导，并且因此燃料流动方向没有很大变化，这可能引起不希望的压降和气穴现象。

有利地，出口阀座形成在阀板中，该阀板特别以压入高压端口中的方式紧固。阀板具有中心通道开口，该中心通道开口在出口阀元件的关闭位置由出口阀元件关闭。

优选地，出口阀元件具有中心流通开口，该中心流通开口在限压阀元件的关闭位置中由限压阀元件关闭。阀板中的通道开口特别具有比出口阀元件中的流通开口更大的直径。

在燃料喷射系统的高压区域和高压燃料泵中的压力室之间存在的压力差非常不同，以便打开两个阀。出口阀有利地在10巴和50巴之间的压力差下打开，以便以这种方式产生尽可能小的阻力并且因此也提高高压燃料泵的效率。这里的目的为保持压力差尽可能小。相比之下，限压阀应仅在紧急情况下打开，并且因此压力差为300巴至400巴。为了能够满足这些不同的要求，尤其为当每个特定的阀打开以适应时，分别流经的截面为可能的。因此，出口阀处的流动截面通常比限压阀处大多倍。这主要是由在出口阀元件中布置流通开口来实现的，该流通开口被清除以便打开限压阀，该出口阀元件关闭用于出口阀的通道开口。结果，限压阀的流动截面远小于出口阀元件的流动截面。因此，限压阀集成到出口阀中，并且可实现尽可能小的共用安装空间。

优选地，提供用于将出口阀元件预加载到出口阀座上的出口阀压缩弹簧和用于将限压阀元件预加载到限压阀座上的限压阀压缩弹簧，其中出口阀压缩弹簧和限压阀压缩弹簧同轴且相继地布置，其中出口阀压缩弹簧和限压阀压缩弹簧支撑在其上的支撑板布置在出口阀压缩弹簧和限压阀压缩弹簧之间。

为了使作用力可单独地施加到出口阀元件和限压阀元件上，在出口阀压缩弹簧和限压阀压缩弹簧之间布置支撑板，该支撑板将两个弹簧结构彼此分开，并且在每种情况下，两个弹簧以一端支撑在该支撑板上。

有利地，出口阀压缩弹簧以另一端支撑在高压端口中的肩部上，并且限压阀压缩弹簧以另一端支撑在出口阀元件上。

特别有利地，限压阀压缩弹簧具有比出口阀压缩弹簧更大的弹簧力，其中限压阀压缩弹簧力对于限压阀压缩弹簧足够大，以在经由出口阀作用的压力差高达100巴的情况下，将出口阀元件和支撑板保持在恒定间距处。

限压阀压缩弹簧在一端处支撑在出口阀元件上，而在另一端处支撑在支撑板上。其弹簧力足够大，使得引起出口阀打开的通常压力差不会引起限压阀压缩弹簧的长度的任何变化。结果，出口阀的打开压力仅经由出口阀压缩弹簧的弹簧力确定，而不是经由限压阀压缩弹簧的弹簧力确定。

有利地，限压阀元件相对于出口阀元件与限压阀压缩弹簧和出口阀压缩弹簧相对地布置，并且通过穿过出口阀元件接合的销联接到支撑板。

在这种情况下，销优选地与限压阀元件一体地形成并且例如经由压配合组件、经由焊接、螺纹连接或卷边连接到支撑板。销优选地与限压阀压缩弹簧和出口阀压缩弹簧同轴地布置在限压阀压缩弹簧内。

由于销的设置，为了将限压阀元件预加载到限压阀座上，可将限压阀压缩弹簧移动到高压区域的一侧上并进入高压端口中。因此，高压端口容纳两个阀的所有部件，并且可实现用于限压阀和出口阀的设置的最小可能安装空间。

有利地，为此目的，高压端口还具有管线孔，该管线孔具有侧向凹槽，以便以这种方式在共同管线中实现用于出口阀和用于限压阀的流体管线。这引起高压端口中的管线孔，该管线孔具有带有较大直径的孔区域和带有较小直径的孔区域。在具有较小直径的孔区域中，已经压入用于出口阀元件的止动件，所述止动件接合在限压阀压缩弹簧周围。该止动件限制出口阀元件的运动。

一种用于向内燃机的燃料喷射系统中的燃料施加高压的高压燃料泵具有：泵壳体，其中将高压施加到燃料上；以及如上所述的高压端口，该高压端口紧固到泵壳体。

在这种情况下，高压端口具有出口阀和限压阀。两个阀可实现为插装阀结构并且随后引入高压端口中，或者高压端口经配置以使得其作为壳体直接容纳出口阀和限压阀的所有单独元件。

附图说明

将在下文中基于附图更详细地解释本发明的有利配置，其中：

图1示出具有高压燃料泵和高压蓄积器的燃料喷射系统的示意性概览图，在高压燃料泵和高压蓄积器之间布置有高压端口；

图2示出如从高压蓄积器看到的图1中的高压端口的截面图；

图3以沿着线III-III的纵向截面示出来自图2的高压端口的图；以及

图4以沿着线IV-IV的纵向截面示出来自图2的高压端口的图。

具体实施方式

图1示出燃料喷射系统10的示意性概览图，其中燃料12由预输送泵14从罐16输送到高压燃料泵18。在高压燃料泵18中高压施加到燃料12，特别为在压力室（未示出）中，其中在高压燃料泵18中高压施加到的燃料12的量可通过入口阀20的适当主动致动来设定。经由高压燃料泵18的泵壳体24上的高压端口22，然后将高压燃料12供给到高压蓄积器26，在高压蓄积器26上布置有喷射器28，高压和储存的燃料12可经由喷射器28喷射到内燃机的燃烧室中。

图2以平面图示出如从高压蓄积器26看到的来自图1的高压端口22的截面图。引入高压端口22中的为管线孔30，燃料12经由该管线孔30可从高压燃料泵18输送到高压蓄积器26。在管线孔30中布置有阀装置32，其具有出口阀34和限压阀36。在图2中的平面图中可见的为出口阀34的出口阀元件38和限压阀36的限压阀元件40。

同样明显的是，管线孔30具有截面较小的孔区域42和截面较大的孔区域44，其由对称布置的缺口46提供。这引起花形截面形状。具有缺口46的管线孔30的花形截面形式确保燃料12可容易地流入高压蓄积器26中，而不会改变方向地进入高压蓄积器26中，其中出口阀34打开。

图3以沿着线III-III的纵向截面（即作为穿过具有较小直径的孔区域42的纵向截面）示出来自图2的高压端口22的图。

在高压端口22中，出口阀34和限压阀36相继地同轴布置。

在这种情况下，出口阀34具有出口阀元件38，其中出口阀座48（出口阀元件38与其协作）以便关闭出口阀34，该出口阀34形成在阀板50上，阀板50例如通过压制紧固在高压端口22的管线孔30中。阀板50具有通道开口52，在出口阀34打开的情况下，高压燃料12可通过该通道开口52流出高压燃料泵18并流入高压蓄积器26中。当出口阀元件38关闭时，出口阀元件38关闭该通道开口52。

因此，出口阀34沿着高压端口22的纵向轴线54在远离高压燃料泵18到高压蓄积器26的第一方向R₁上打开。

限压阀元件40与限压阀座56协作以便关闭限压阀36。在这种情况下，限压阀座56由出口阀元件38提供。为此，出口阀元件38具有中心流通开口58，该中心流通开口58在限压阀36的关闭状态下由限压阀元件40关闭。

阀板50中的通道开口52具有比出口阀元件38中的流通开口58更大的直径。因此，对于出口阀34和限压阀36实现不同的流动截面，并且可设定不同的打开压力。

限压阀36同样沿着纵向轴线54打开，但是当燃料12在高压燃料泵18的方向上从高压蓄积器26流动时在与第一方向R₁相反的第二方向R₂上打开。

出口阀元件38和限压阀元件40均通过弹簧预加载到它们的阀座48、56上。在这种情况下，出口阀元件38通过出口阀压缩弹簧60预加载到阀板50上进入关闭位置中，该出口阀压缩弹簧60在一端处支撑在高压端口22中的肩部62上。

关于出口阀元件38，限压阀元件40与限压阀压缩弹簧64相对地定位，该限压阀压缩弹簧64在关闭位置中将限压阀元件40拉到出口阀元件38上。

因此，出口阀压缩弹簧60和限压阀压缩弹簧64在高压端口22的管线孔30中沿着纵向轴线54同轴且相继地布置在同一侧上。位于它们之间的为支撑板66，两个弹簧60、64以一端支撑在支撑板66上。

因此，出口阀压缩弹簧60以一端支撑在肩部62上，而另一端支撑在支撑板66上，同时限压阀压缩弹簧64以一端支撑在支撑板66上，并且以另一端支撑在出口阀元件38上。

为了能够将限压阀压缩弹簧64的弹力施加到限压阀元件40，限压阀元件40与销68一体形成，销68通过出口阀元件38中的通流开口58接合并且联接到支撑板66。这可例如通过压制、焊接、螺纹连接或卷边来进行。

限压阀压缩弹簧64具有比出口阀压缩弹簧60更大的弹簧力F。在这种情况下，限压阀压缩弹簧64的弹簧力F足够大以用于在高压燃料泵18和高压蓄积器26之间的压力差直到100巴的情况下，支撑板66和出口阀元件38保持恒定的间距d。

图4以沿着线IV-IV的纵向截面（即，在该处管线孔30具有最大直径并且存在缺口46）的图示出来自图2的高压端口22的图。

从图3和图4的比较明显的是，在管线孔30中另外设置用于出口阀元件38的止动件70，所述止动件70限制出口阀元件38沿着纵向轴线54的运动。在这种情况下，该止动件70例如通过被压入而紧固在具有较小直径的孔区域42中的管线孔30中。因此，在通过缺口46的截面图中，其布置在距图4中的管线孔30的壁的一定距离处。

在操作期间，阀装置32的功能如下：

在高压燃料泵18中，高压施加到燃料12。一旦在压力室中已生成高压蓄积器26和高压燃料泵18的压力室（未示出）之间产生范围在10巴和50巴之间的压力差的压力，出口阀压缩弹簧60的非常低的弹簧力F被克服，出口阀压缩弹簧60被压缩，并且出口阀元件38被最大限度地打开直至止动件70，并且因此清除流动截面，即通道开口52。高压燃料12然后可从压力室流入高压蓄积器26中。出口阀压缩弹簧60的弹簧力F保持非常低，以便出口阀压缩弹簧60已经在非常低的压力差下被压缩，以便能够实现高压燃料泵18的最大可能效率。

相比之下，限压阀压缩弹簧64的弹簧力F非常大。这具有如下效果，压力室和高压蓄积器26之间的压力差不足以能够压缩限压阀压缩弹簧64，因为出口阀34在此可能发生之前打开。结果，支撑板66和出口阀元件38保持恒定的间隔d，并且限压阀元件40牢固地保持在其限压阀座56中，其由出口阀元件38形成。

如果高压燃料泵18不处于泵冲程中并且因此压力室（未示出）为无压力的，则由于出口阀压缩弹簧60的弹簧力F，出口阀元件38返回到其在出口阀座48上的关闭位置中。如果在该操作状态下，在高压蓄积器26中出现不希望的过压，该过压显著超过燃料12中例如350巴的高压，则在阀装置32上存在约300巴至400巴的压力差。该压力差足以克服限压阀压缩弹簧64的非常高的弹簧力F并且将限压阀元件40提升出其限压阀座56。因此，由出口阀元件38中的流通开口58形成的小的流动截面被清除，过量的燃料12可从高压蓄积器26流出回到高压燃料泵18中，并且结果是从高压蓄积器26排出。结果，可降低高压蓄积器26中的过压。

Claims (9)

1. 一种用于燃料喷射系统（10）的高压燃料泵（18）的高压端口（22），具有：

- 出口阀（34），所述出口阀（34）具有出口阀元件（38），所述出口阀元件（38）在第一方向（R₁）上打开并且与出口阀座（48）协作以便关闭所述出口阀（34）；以及

- 限压阀（36），所述限压阀（36）具有限压阀元件（40），所述限压阀元件（40）在与所述第一方向（R₁）相反的第二方向（R₂）上打开并且与限压阀座（56）协作以便关闭所述限压阀（36）；

其中所述出口阀元件（38）形成所述限压阀座（56）。

2.如权利要求1所述的高压端口（22），

其特征在于，所述出口阀（34）和所述限压阀（36）在所述高压端口（22）中相继地同轴布置。

3.如权利要求1和2中任一项所述的高压端口（22），

其特征在于，所述出口阀座（48）形成在阀板（50）中，所述阀板（50）特别以压入所述高压端口（22）中的方式紧固，其中所述阀板（50）具有中心通道开口（52），所述中心通道开口（52）在所述出口阀元件（38）的关闭位置中由所述出口阀元件（38）关闭。

4.如权利要求1至3中任一项所述的高压端口（22），

其特征在于，所述出口阀元件（38）具有中心流通开口（58），所述中心流通开口（58）在所述限压阀元件（40）的关闭位置中由所述限压阀元件（40）关闭，其中所述阀板（50）中的所述通道开口（52）特别具有比所述出口阀元件（38）中的所述流通开口（58）更大的直径。

5.如权利要求1至4中任一项所述的高压端口（22），

其特征在于，设置有用于将所述出口阀元件（38）预加载到所述出口阀座（48）上的出口阀压缩弹簧（60）和用于将所述限压阀元件（40）预加载到所述限压阀座（56）上的限压阀压缩弹簧（64），其中所述出口阀压缩弹簧（60）和所述限压阀压缩弹簧（64）同轴且相继地布置，其中所述出口阀压缩弹簧（60）和所述限压阀压缩弹簧（64）支撑在其上的支撑板（66）布置在所述出口阀压缩弹簧（60）和所述限压阀压缩弹簧（64）之间。

6.如权利要求5所述的高压端口（22），

其特征在于，所述出口阀压缩弹簧（60）支撑在所述高压端口（22）中的肩部（62）上，并且所述限压阀压缩弹簧（64）支撑在所述出口阀元件（38）上。

7.如权利要求5和6中任一项所述的高压端口（22），

其特征在于，所述限压阀压缩弹簧（64）具有比所述出口阀压缩弹簧（60）更大的弹簧力（F），其中特别地，所述限压阀压缩弹簧力（F）对于所述限压阀压缩弹簧（64）足够大，以在经由所述出口阀（34）作用的压力差高达100巴的情况下将所述出口阀元件（38）和所述支撑板（66）保持在恒定的间距（d）处。

8.如权利要求5至7中任一项所述的高压端口（22），

其特征在于，所述限压阀元件（40）相对于所述出口阀元件（38）与所述限压阀压缩弹簧（64）和所述出口阀压缩弹簧（60）相对布置并且通过穿过所述出口阀元件（38）接合的销（68）联接到所述支撑板（66）。

9.一种用于向内燃机的燃料喷射系统（10）中的燃料（12）施加高压的高压燃料泵（18），具有其中将高压施加到所述燃料（12）的泵壳体（24），以及如权利要求1至8中任一项所述的高压端口（22），所述高压端口（22）紧固到所述泵壳体（24）。