CN117651800A - 用于燃料泵的阀组件 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料系统的燃料泵的阀组件，所述燃料泵包括泵室，并且所述阀组件包括：电磁线圈；以及电磁控制的电枢，所述电磁控制的电枢能在通过向所述电磁线圈施加电流而产生的电磁场的影响下操作。所述电枢联接到阀构件，所述阀构件能与阀座配合以控制燃料流入和流出所述泵室，其中，所述电枢能在电枢孔内移动并且暴露于限定在所述电枢孔内的电枢室内的燃料，所述阀组件包括限定在所述电枢和所述电枢孔之间的间隙，所述间隙限定对燃料流的可变限制，由此在使用中，在电枢移动期间，所述燃料经过所述可变限制从所述电枢室排出，使得当所述电枢进一步移动到所述电枢室中时所述电枢的移动速度减小。

Description

用于燃料泵的阀组件

技术领域

本发明涉及一种用于燃料泵的阀组件。特别地但不排他地，本发明涉及一种用于压缩点火内燃发动机的燃料泵的阀组件。

背景技术

在内燃发动机中，在输送到发动机的燃料喷射器之前，燃料输送到共轨燃料容积，燃料在高压下储存在该共轨燃料容积中。共轨燃料泵通常包括至少一个泵送柱塞，通过凸轮驱动该泵送柱塞进行泵送循环，在泵送循环过程中，燃料在与柱塞相关联的泵室中被加压，以输送到共轨。柱塞可以按照多种不同的布局配置，从直列布置到径向布置。

泵组件通常包括多个柱塞，以提供增大的泵容量。每个柱塞通常均具有相关联的阀组件，该阀组件可操作成控制在泵循环中何时在泵室内对燃料进行加压以及何时将燃料吸入泵室中进行加压。电磁控制阀通常用于此目的。此类阀包括电磁致动器，电磁致动器包括电磁线圈，向该电磁线圈供应电流以产生电磁场，该电磁场作用在与阀构件联接的电枢上。当电磁线圈通电时，阀构件可以朝向阀座移动，因为电磁场作用在承载阀构件的电枢上。通常，致动器可以是“通电-关闭”型，其中电磁线圈的致动会使阀构件被拉向阀座，在此位置，当柱塞被驱动时，泵室内的燃料被加压。阀在对抗致动器的致动力的阀弹簧的影响下远离阀座移动。该组件设置有用于电枢的提升止动件，以限制电枢(以及阀构件)在打开方向上的移动程度。

这种布置中出现的一个问题是，阀构件和电枢在打开时以相当快的速度移动，冲击提升止动件的电枢可能导致对电枢的损坏和组件内的噪声。要避免这种情况是很困难的，因为电枢由相对软的电磁材料制成以发挥其功能，但是这种材料容易损坏。

针对该背景，设计了本发明。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于燃料系统的燃料泵的阀组件，所述燃料泵包括泵室，并且所述阀组件包括：电磁线圈；以及电磁控制的电枢，所述电磁控制的电枢能在通过向所述电磁线圈施加电流而产生的电磁场的影响下操作。所述电枢联接到阀构件，所述阀构件能与阀座配合以控制燃料流入和流出所述泵室。所述电枢能在电枢孔内移动并且暴露于限定在所述电枢孔内的电枢室内的燃料，所述阀组件包括限定在所述电枢和所述电枢孔之间的间隙，所述间隙限定对燃料流的可变限制，由此在使用中，在电枢移动期间，所述燃料经过所述可变限制从所述电枢室排出，使得当所述电枢进一步移动到所述电枢室中时所述电枢的移动速度减小。

所述电枢可以被成形为具有可变直径的外表面，所述可变直径的外表面与所述电枢孔一起限定所述间隙。

例如，所述电枢的所述外表面可以包括锥形区域。

在一个实施方式中，所述锥形区域将所述电枢的所述直径从所述电枢的一端处的较小直径减小到所述电枢的中心区域中的较大直径。

所述中心区域的每一侧上可以包括锥形区域，使得所述电枢的上端和下端与所述中心区域相比具有减小的直径。

在另一个实施方式中，所述电枢的所述外表面可以包括台阶直径。

所述电枢的所述外表面可以例如包括直径扩大的中心区域。

所述电枢的所述外表面在所述中心区域的上侧和下侧上可以具有减小的直径。

所述电枢孔可以被成形为具有可变内径。

在其他实施方式中，所述电枢可以具有直径恒定的外表面，在这种情况下，所述电枢孔可以被成形为具有可变内径。

在一些实施方式中，所述阀组件可以包括在所述电枢室中的提升止动件，所述提升止动件用于限制所述电枢移动到所述电枢室中的程度。所述提升止动件可以由所述电枢本身限定，从而消除了所述电枢之外还具有单独的提升止动件的需要。可以形成一体的提升止动件和电枢，因为由可变限制提供的阻尼效应减小了由于电枢在移动结束时撞击提升止动件而引起的冲击力的影响。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于燃料系统的燃料泵的阀组件，所述燃料泵包括泵室，并且所述阀组件包括电磁线圈和电磁控制的电枢，所述电磁控制的电枢能在通过向所述电磁线圈施加电流而产生的电磁场的影响下操作。所述电枢联接到阀构件，所述阀构件能与阀座配合以控制燃料流入和流出所述泵室。所述电枢能在电枢孔内移动并且暴露于限定在所述电枢孔内的电枢室内的燃料。所述电枢还限定有提升止动件，该提升止动件用于限制电枢移动到电枢室中的程度(即，不需要由阀构件承载的单独的提升止动件)。这是部件数量减少的便利布置。

通常，由电枢限定的提升止动表面在阀移动结束时与限定在电枢室内的台肩接触。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括根据第一方面的阀组件的燃料泵。

应当理解，本发明的第一方面的各种特征同样可单独或适当组合地应用于本发明的其他方面。

附图说明

现在将参考附图仅以实施例的方式描述本发明的上述和其他方面，在附图中：

图1是用于共轨燃料系统的已知燃料泵组件的剖视图；

图2是联接到图1中的燃料泵组件中的阀构件的电枢的放大剖面；

图3是联接到本发明的第一实施方式的阀组件中的阀构件的电枢的剖面；

图4是图3中的电枢的单独视图，以更清楚地示出电枢外表面的成形；

图5是联接到本发明的第二实施方式的阀组件中的阀构件的电枢的剖面；以及

图6是图5中的电枢的单独视图，以更清楚地示出电枢外表面的成形。

具体实施方式

本发明涉及一种用于压缩点火内燃发动机的共轨燃料泵组件的阀组件。参考图1，燃料泵包括多个泵单元(仅示出了其中一个泵单元10)，每个泵单元均被配置成当泵送柱塞14由凸轮驱动装置驱动时对泵单元的泵室12内的燃料加压。泵组件包括延伸穿过主泵壳体15的驱动轴(未示出)，驱动轴承载多个凸轮形式，每个凸轮形式均被布置成通过泵送循环驱动相关联的柱塞。为了解释本发明，将参考图1仅详细描述一个泵单元10。

在主泵壳体15内接收有泵单元10的筒状件16，该筒状件设置有用于接收泵送柱塞14的柱塞孔18。筒状件16包括转台部分20，转台部分20的上端接收在安装在筒状件16上的泵头壳体(下文中称为泵头)24中的凹口22内。泵室12限定在转台部分20内。柱塞14在从动凸轮的作用下在柱塞孔18内被驱动，以进行泵循环，在泵循环中，燃料被吸入泵室12中，燃料被加压，然后从泵组件输送到系统的下游部分。复位弹簧13作用在柱塞14上以实现形成泵循环的一部分的柱塞返回冲程。

当使用燃料泵时，入口阀组件30控制向泵室12的燃料供应。借助多个入口通道32以相对低的压力水平向泵室12供应燃料，所示剖面中示出了四个入口通道中的两个(四个入口通道32中的两个在该剖面中不可见)。入口阀组件30包括与柱塞14的轴线对准的阀构件34。入口阀构件34包括上杆部区域34b和下头部区域34a。头部区域34a限定安置表面，该安置表面可与限定在泵头24中的凹口22内的阀座36接合。

阀构件34可以朝向和远离阀座36移动，使得当阀构件34的头部区域34a抵靠阀座36安置时，由于经过阀座36通向泵室12中的流动路径关闭，因此燃料不能经由入口通道32进入泵室12。当阀构件34移动远离阀座36(在所示的图中向下)并且柱塞14在复位弹簧13的力的作用下从泵室12撤出时，泵室容积扩大并且燃料经过打开的阀座36被吸入泵室12中。

阀组件30包括电磁可操作致动器，该电磁可操作致动器包括电磁线圈40和电枢42。电枢42由相对软的磁性材料制成并且联接到阀构件34。电枢42位于电枢室44内，电枢室44限定在设置于泵头24中的电枢孔内，电枢42的下表面暴露于电枢室44内的燃料。

提供有用于阀构件34的阀弹簧54，阀弹簧54倾向于推动阀构件34远离阀座36。因此，通过控制供应到电磁线圈40的电流，可以精确地控制阀构件34朝向和远离阀座36的移动。

存在从柱塞孔18回到低压燃料排放口(未示出)的排放路径70。存在从围绕电枢42的室到低压燃料源的另一排放路径72，如下面进一步详细描述的。

燃料泵单元还包括出口阀装置80，该出口阀装置80经由泵头24中的钻孔82与泵室12连通。钻孔82与泵室12连通。出口阀装置80包括出口阀84，出口阀84在阀弹簧88的力作用下被推靠在出口阀座86上。当泵室12中(并因此钻孔82中)的燃料压力超过足以克服阀弹簧88的力(以及燃料系统的下游部分中的其他压力)的阈值时，阀构件34被提升远离出口阀座86，并且加压燃料能够离开泵单元到达燃料系统的下游部分。

还参考图2，电枢室44内提供有钻孔52，以允许当电枢42移动到电枢室44中时受限的燃料流穿过电枢42，从而从电枢室44排出燃料。此外，受限的燃料流能够流过限定在电枢42和电枢孔之间的均匀限制的间隙50。提升止动表面由电枢室44的下表面上的台肩60限定。当线圈断电时，由于阀构件34在阀弹簧力作用下向下移动，因此由阀构件34承载的提升止动构件62可与台肩60接合。提升止动构件63和台肩60之间的接合限制阀构件远离致动器的移动程度。

当电流施加到线圈40时，产生电磁场以朝向线圈40吸引电枢42，从而电枢42被向上拉动(在所示的图中)并且使阀构件34朝向阀座36移动。当电枢42在阀弹簧力作用下远离致动器移动时，间隙50允许燃料从电枢室44排出。

当阀构件34在弹簧力作用下被向下推动时，电枢42中的钻孔52以及围绕电枢42的间隙50的存在允许电枢室44内的燃料离开电枢室。其效果在于，当提升止动件62接近台肩60时，阀构件34的移动被阻尼，从而确保提升止动件62和台肩60之间的接触不会引起损坏性磨损和/或振动噪声。然而，电枢42是非常小的部件，并且钻孔操作不方便且增加制造过程的成本，因此期望能够避免必须提供该特征。

参考附图3和图4，本发明通过去除对穿过电枢的钻孔的需要来克服该问题。相反，电枢142的外表面被成形为在电枢142的外表面与电枢孔之间限定间隙150，该间隙在电枢142的行进范围内改变限制程度。此外，提升止挡件和电枢形成为一体，使得提升止挡件不再是与电枢142分离的部件，从而进一步简化制造过程。

对经过电枢142的流进行可变限制可以通过将电枢142的外表面成形为包括锥形区域来实现，该锥形区域从电枢的中心区域142a中的相对大的直径朝向电枢142的下端区域142b处的相对较小的直径渐缩。换言之，与下端区域142b处的直径相比，在中心区域142a中电枢142的直径更大。电枢142以类似的方式从电枢的中心区域142a开始并随着朝向电枢142的上端区域142c移动而渐缩，使得电枢在上端区域142c处的直径小于在中心区域142中的直径。

为了完全理解电枢成形的益处，将参考图1和图3描述阀组件在泵循环中的操作。泵循环包括泵送冲程，在泵送冲程中，柱塞14(如图1中所示)在柱塞孔18内被向内驱动，并且泵室12内的燃料被加压至适于喷射的高水平。在泵循环的后续返回冲程期间，当柱塞14从柱塞孔缩回时，燃料在下一个泵送冲程中被加压之前被吸入泵室12中。

从柱塞14处于上止点(TDC)的位置开始(其中柱塞14处于柱塞孔18内的最上部位置)，加压燃料恰好通过打开的出口阀80经由出口通道82输送。阀构件34抵靠阀座36关闭，并且燃料不能经由入口通道32流入泵室12中。

当柱塞在柱塞复位弹簧13作用下从柱塞孔缩回并且从线圈40去除电流时，阀构件保持在打开位置，其中阀构件的头部区域34a在阀弹簧54的力的作用下被推离阀座36。柱塞14在返回冲程中的继续移动导致燃料经过打开的阀座36被吸入泵室12中。

如果通电电流被施加到线圈40，则因此产生的电磁力导致电枢142以及阀构件34对抗弹簧54的力在向上方向(在所示的图中)上移动，从而导致阀构件34朝向阀座36移动。当阀构件34与阀座36接合时，会防止更多燃料进入泵室12，并且当柱塞14在泵送冲程中移动时，由于推进的柱塞14引起泵室体积减小而发生燃料加压。只要需要阀构件34保持抵靠阀座36安置，就维持线圈40上的通电电流。

当阀构件34通常打开时，燃料能够既流入泵室12又流回到入口通道32，因此任何不需要的燃料都溢回到低压回路中。通过溢回已经进入泵室12的一些燃料来调节燃料供给量。由于泵室12始终是满的，因此这种方式更加稳定，而且可以最大限度地减少每次射出(连续泵送实例)的变化。此外，电磁阀致动的持续时间将是恒定的，仅足够关闭阀构件34。泵室12中的压力升高将保持其关闭。

期望的是，当线圈40通电时，电枢142在向上方向上的移动(以及因此阀构件34的头部区域34a朝向阀座36的移动)快速发生，使得阀构件34的关闭发生在泵循环中的精确控制点。电枢142的这种关闭移动可以快速发生，因为不存在对电枢在向上方向上的移动之阻力；电枢142和电枢孔之间的可变限制部150对电枢移动的速度没有影响。然而，期望以更大的精度控制电枢142朝向台肩的打开移动(以及因此阀构件34的头部区域34a远离阀座36的移动)，使得在电枢142的提升止动表面在行程结束时接触台肩时电枢142的提升止动表面不会受到强烈冲击。在该向下移动期间，电枢142使电枢室44内的燃料排出，该燃料能够流过电枢142和电枢孔之间的间隙150。

最初，电枢142朝向台肩60的移动速度由限定在电枢142的下端处的锥形区域142b与电枢孔之间的限制部150确定。然而，随着电枢142进一步向下移动(在所示的图中)，限制部的尺寸减小，最终限定在电枢142的扩大的中心区域142a和电枢孔之间。因此，限制部的尺寸随着电枢142的行进距离而变化，其中限制效果随着电枢142接近台肩60而增加。因此，电枢142的移动速度随着其接近台肩60而减小，使得电枢142在行程极限处舒缓地停止。换言之，该组件对燃料流提供可变限制，使得与当电枢142移出电枢室44时的移动速度相比，当电枢142进一步移动到电枢室44中时，阀构件和电枢的移动速度减小。

虽然在本实施方式中，电枢142的下部区域142a的锥度对于在致动器通电以关闭阀组件34时为从电枢室142逸出的燃料流提供可变限制至关重要，但可以理解的是，电枢142的上部锥形区域142c不需要因此而渐缩，因为电枢142的这一区域不会影响从电枢室44流出的流速。然而，使电枢142在中央区域的上下两侧对称地成形是有益处的。由于电枢部件非常小，因此在电枢142的上端142b和下端142c都成形为锥形，与在一侧仅提供单个锥形相比，更易于加工。此外，由于电枢142可以以任一方式组装，因此部件组装错误的可能性较小。

根据前面的描述应当理解，电枢142以及因此阀构件34具有不同的移动速度轮廓，这取决于移动方向是朝向还是远离台肩60。

作为给电枢提供锥形下部区域的另选方案，并且如图5和图6中所示，电枢242的外表面可以成形为在其中心区域中包括直径扩大的台阶区域242a，该台阶区域242a对逸出电枢室的燃料流提供可变限制。当电枢242向下移动到电枢孔中时，台阶区域242a的外表面限定限制的最大效果/作用，其中上部区域242a和下部区域242b限定相对较小直径的区域。在图5中可见的台阶区域242a和电枢孔之间的交叠表明由台阶区域242a产生的最大限制适用于电枢242的向下冲程的最终部分。相应地，在电枢242的向下冲程的初始部分中，台阶区域242a在电枢室44外部，因此间隙150由电枢242的较窄的下部区域242b限定。因此，当电枢242的台阶区域242a跟随下部区域242b进入电枢室44中时，间隙150在向下冲程开始时比在向下冲程结束时大。以这种方式，图5的电枢242与电枢孔一起提供了可变间隙，因此对离开电枢室44的燃料流提供可变限制。

对于图3，提供具有关于中心区域242a对称的电枢242是有益的，以便于零部件制造和总体组装。

该布置的另一个益处是电枢本身限定提升止动表面，该提升止动表面在阀移动结束时接触电枢室中的台肩。因此，不需要在阀构件上设置额外的提升止动件，从而减少零部件数量。阀构件在其朝向台肩移动时的移动速度受控制地减慢有助于将电枢和提升止动件形成为一个部件，因为电枢的软材料可以承受电枢在其受控地止动时对台肩的冲击力。

还设想电枢的其他形状来提供电枢和电枢孔之间的限制的期望变化，并因此提供电枢的移动的期望控制。例如，电枢的外表面可以朝向直径扩大的中心区域设置有多个台阶，而不是平滑锥形区域。通过使电枢孔成形而不是使电枢成形或除了使电枢成形之外还使电枢孔成形，也可以产生期望的限制变化。

应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，还可设想本发明的各种其他实施方式。

Claims (12)

1.一种用于燃料系统的燃料泵(10)的阀组件(30)，所述燃料泵包括泵室，并且所述阀组件包括：

电磁线圈(40)；以及

电磁控制的电枢(142；242)，所述电磁控制的电枢能在通过向所述电磁线圈(40)施加电流而产生的电磁场的影响下操作，所述电枢联接到阀构件(34)，所述阀构件(34)能与阀座(36)配合以控制燃料流入和流出所述泵室(12)，

其中，所述电枢(142；242)能在电枢孔内移动并且暴露于限定在所述电枢孔内的电枢室内的燃料，所述阀组件(30)包括限定在所述电枢(142；242)和所述电枢孔之间的间隙(150)，所述间隙限定对燃料流的可变限制，由此在使用中，在电枢移动期间，所述燃料经由所述可变限制从所述电枢室(44)排出，使得当所述电枢进一步移动到所述电枢室中时所述电枢的移动速度减小。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述电枢(142；242)被成形为具有可变直径的外表面，所述可变直径的外表面与所述电枢孔一起限定所述间隙(150)。

3.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述电枢的所述外表面包括锥形区域(142b)。

4.根据权利要求3所述的阀组件，其中，所述锥形区域将所述电枢的所述直径从所述电枢的一端处的较小直径(142b)减小到所述电枢的中心区域(142a)中的较大直径。

5.根据权利要求4所述的阀组件，所述阀组件包括在所述中心区域(142a)的每一侧上的锥形区域(142b；142c)，使得所述电枢的上端和下端与所述中心区域相比具有减小的直径。

6.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述电枢(242)的所述外表面包括台阶直径(242a，242b，242c)。

7.根据权利要求5或6所述的阀组件，其中，所述电枢的所述外表面包括直径扩大的中心区域(142a；242a)。

8.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述电枢的所述外表面在所述中心区域(142a；242a)的上侧和下侧上具有减小的直径。

9.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述电枢具有直径恒定的外表面，并且其中，所述电枢孔被成形为具有可变内径。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的阀组件，其中，所述电枢孔被成形为具有可变内径。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的阀组件，所述阀组件包括位于所述电枢室(44)中的提升止动件，所述提升止动件用于限制所述电枢(142；242)移动到所述电枢室中的程度。

12.一种燃料泵(10)，所述燃料泵包括根据权利要求1至11中任一项所述的阀组件(30)。