CN1461381A - 用于直接喷射式内燃机的燃料系统的高压燃料泵、燃料系统及内燃机 - Google Patents

用于直接喷射式内燃机的燃料系统的高压燃料泵、燃料系统及内燃机 Download PDF

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Abstract

一种高压燃料泵(10)用于直接喷射式内燃机的燃料系统(98)。它包括一个壳体(12)及一个低压入口(18)。它还具有一个高压出口(20)，后者可与燃料总管(22)相连接。为了尽可能紧凑及小地实施高压燃料泵(10)，本发明提出：燃料总管(22)被组合在高压燃料泵(10)的壳体(12)中。

Description

用于直接喷射式内燃机的燃料系统的 高压燃料泵、燃料系统及内燃机
现有技术
本发明主要涉及用于直接喷射式内燃机的燃料系统的高压燃料泵，它具有一个壳体、一个低压入口及一个高压出口，后者可与一个燃料总管相连接。
这样一种高压燃料泵已由市场公知，它由一个通常的径向柱塞泵组成，后者通过机械连接直接地被内燃机驱动。公知的径向柱塞泵通过一个燃料管输液到燃料总管中，该燃料总管又被称为“蓄压管”(“Rail”)。在该燃料总管中燃料以很高的压力(几百巴)存储。由该燃料总管分支出各个支管，它们通到内燃机燃烧室上的各个喷射阀。
本发明的任务在于，对开始部分所述类型的高压燃料泵进一步地改进，以使它尽可能小、结构紧凑及廉价地被制造。
该任务将在开始部分所述类型的高压燃料泵上被这样解决：即燃料总管被组合在高压燃料泵的壳体中。本发明的优点
通过将燃料总管组合在高压燃料泵的壳体中使得燃料从高压出口到燃料总管的路径变得很短。这又使高压燃料泵与燃料总管之间的液流损耗减小，由此在燃料总管中相同压力的情况下可使高压燃料泵运动部分的结构变小。此外不再需要在高压燃料泵与燃料总管之间设置专门的高压燃料管。这就减少了成本。
本发明有利的进一步构型给出在从属权利要求中。
在第一个进一步构型中给出：该高压燃料泵包括一个可绕一个非转动轴转动的泵部件，及燃料总管至少部分地设置在非转动轴中并尤其与非转动轴同轴心地设置。该高压燃料泵的结构特别紧凑，因为其中其反正对于所述轴所需的位置被利用来安装燃料总管的至少一部分。
当高压燃料泵包括一个径向柱塞泵时，这特别容易被实现。及当径向柱塞泵是一个径向向内地输送的径向柱塞泵时，在高压出口与燃料总管之间的路径可保持特别短。在此情况下燃料总管可直接连接在径向柱塞泵的高压出口上。
径向柱塞泵还可包括一个泵腔，其中设有一个转子，该转子可绕一个相对该泵腔纵轴线偏心设置的轴转动地被支承，该泵腔在径向上由一个可转动的环构成边界，及至少设有一个柱塞，该柱塞被径向可移动地设置在转子中及用一个径向端部接触在可转动的环上。这种径向柱塞泵用可转动的环工作，机械损耗特别小及由此对于在燃料总管中产生一定的压力其结构可构造得相对小。
当可转动环由一个旋转的滚子轴承支承时，该优点变得更显著。
特别有利的是根据本发明的这样构型的高压燃料泵：它包括一个前级输送泵及通流地设置在该前级输送泵后的一个主输送泵，该主输送泵向高压出口输送。借助这种两级高压燃料泵可用紧凑的结构在高压出口上达到特别高的压力水平。
在此情况下特别有利的是，前级输送泵包括一个叶片泵及主输送泵包括一个径向柱塞泵。在低至中等压力情况下叶片泵可具有非常好的效率，而径向柱塞泵特别适用于中压到高压的压缩。
本发明还提出，构成在转子与泵腔径向外壁之间的径向柱塞泵的环形腔通过一个第一节流部分与前级输送泵的出口侧通流地连接及通过一个第二节流部分与一个出口连接。通过节流部分的相应协调使环形腔中的压力小于径向柱塞泵入口中的压力。由此支持了吸入行程期间柱塞的抽吸运动。
特别有利的是，前级输送泵及高压输送泵由一个共同的轴驱动。这种高压燃料泵的结构特别紧凑。
此外还提出，壳体是多部分的。这使得各个部件的制造及壳体中所设的、流过燃料的孔的制造变得容易。
在此，还可使用这样的构型，即其中燃料总管被设置在一个壳体部分中，该壳体部分的外部轮廓在一个区域上构成静止的轴。这个部分可相对简单地制造及能以廉价的方式方法在一个部件上结合两个功能。
其中设有燃料总管的壳体部分也可为多部分的。在此情况下构成燃料总管的槽可被简单地加工及可具有复杂的几何形状，它可最佳地利用壳体部分的可利用的空间。
这样的构型也是有利的，即在燃料总管上设有一个溢流阀。由此产生一个紧凑的单元，它一方面提供所需的压力及另一方面限制燃料总管中最大允许的压力。此外离开溢流阀的燃料管可在短的路径上例如通向低压入口。这可通过壳体中的相应的孔来实现。因此可省去产生流体连接的、花费代价的附加工作。
在燃料总管上也可设置一个压力传感器。这可实现对燃料总管中产生的实际压力的监视，由此可立即识别高压燃料泵的故障及采取相应的措施。
本发明还涉及一个燃料系统，它具有：一个燃料容器；至少一个喷射阀，它将燃料直接喷射到一个内燃机的燃烧室中；至少一个高压燃料泵及一个燃料总管，在该燃料总管上连接着喷射阀，
为了在这种燃料系统中使制造成本下降，高压燃料泵根据上述方式构成。在此情况下减少了单独的部件的数目及减少了制造各个燃料连接部分所需的成本。
最后本发明还涉及一种内燃机，它具有至少一个在其中直接喷射入燃料的燃烧室。
为了减少该内燃机的制造成本，本发明提出：该内燃机具有根据上述方式的燃料系统。因为该燃料系统中减少了单独的部件的数目及减少了要形成的燃料连接部分的数目使制造变得容易，由此使内燃机的总成本降低。附图
以下将参照附图来详细描述本发明的实施例。附图为：
图1：具有多部分壳体的一个高压燃料泵的第一实施例的纵剖视图；
图2：沿图1中线II-II的一个部分截面图；
图3：一个高压燃料泵的第二实施例的类似图1的一个纵剖视图；
图4：一个高压燃料泵的第三实施例的类似图1的一个纵剖视图；及
图5：具有使用图1中高压燃料泵的燃料系统的内燃机的原理图。
实施例的描述
图1中总体地用标号10指示一个高压燃料泵。它包括一个壳体12，该壳体由多部分组成。该壳体12包括一个基本上位于图1左边的部分14及一个基本上位于图1右边的部分16。该高压燃料泵10包括一个低压入口18，该低压入口连接到一个图1中未示出的燃料管上。该高压燃料泵10还包括一个高压出口20，在该高压出口上直接地连接一个燃料总管22(也称为“蓄压管(Rail)”)。燃料总管22被组合在图1中高压燃料泵10的壳体12的右部分16中。
在壳体12的左部分14中设有阶梯状的槽24。在该阶梯状槽24的最小直径区域(标号26)中，通过一个轴承30及一个密封环32支承着一个轴28。一个叶片泵34由该轴28来驱动。该叶片泵34涉及一种通常结构方式的叶片泵。在这里对它将不详细说明。该叶片泵34是一种前级输送泵，它从腰子状低压入口18输液到也为腰子状的输送泵出口36。
在图1中轴28的右端固定着一个拨盘38，在该拨盘上成型出两个轴向延伸的拨动件40。在拨盘38与叶片泵34之间设有一个环形密封件42。拨动件40啮合在一个转子46的相应空槽44中，该转子是称为主输送泵的径向柱塞泵48的一部分(参见图3)。
转子46是一个环形部件，在它的壁中开设有径向延伸的通孔50。这些通孔50被分布地设置在转子46的圆周上。在这些通孔中输送柱塞52被径向可移动地导向。输送柱塞52的纵向延伸长度约与转子46的径向壁厚相同。
转子46被安装在一个轴颈状的突出部分54上，后者由壳体12的右部分16的外轮廓形成。因此突出部分54构成一个轴，转子46可转动地支承在该轴上。轴54的纵轴线与轴28的纵轴线对齐。两个纵轴线用标号56指示。
围绕转子46在其径向外部安置有一个环58。环58的内径大于转子46的外径。环58的纵轴线(未示出)平行于轴54的纵轴线56，但相对该纵轴线径向错开。因此该转子46相对环58偏心地安置。环58通过一个滚针轴承60相对一个外环62可转动地支承。外环62则被无相对转动地配合在左部分14中的阶梯状槽24的区域64中。
一个液流通道66从前级输送泵出口36通向一个配量单元68。液流通道66完全包含在左部分14中。壳体12的部分16中的液流通道70从配量单元68通向一个腰子状的主输送泵入口72。配量单元基本上涉及一种电磁阀，它调节向主输送泵48输送的燃料流量。
高压出口20也被构成腰子状。燃料总管22具有一个较小直径的区段74，该区段与高压出口20直接地连接。此外燃料总管具有一个较大直径的区段76。该燃料总管22通过一个封闭件78对外封闭，后者被拧入燃料总管22的区段76中。
在封闭件78中设有一个中心阶梯孔80，在其较大直径的区段(未标号)中拧入了一个溢流阀82。由燃料总管的区段76还分支出多个支路84，它们通到图中未示出阀接头的螺纹接口86。在壳体12的右部分16上还固定有一个压力传感器88，后者以图中不能看到的方式与燃料总管22形成通流连接。
在转子46与环58之间构成一个环形腔90。该环形腔90通过密封件42中的液流节流部分92与前级输送泵出口36形成通流连接。该环形腔90通过另一看不到的液流节流部分与一个出口相连接，该出口处于常规大气压力下。
高压燃料泵10如下地工作：
燃料从低压入口18通过叶片泵34被预压缩到一个确定的压力水平上。该预定压力水平出现在前级输送泵出口36上。预压缩的燃料将通过液流通道66，配量单元68及液流通道70输送到主输送泵入口72。因为在转子46与环58之间的环形腔90中的压力由于液流节流部分92及另一图中看不到的液流节流部分而小于主输送泵入口72的压力，当转子46转动时输送柱塞52首先径向向外地运动。该运动受到离心力的支持。
因此在通孔50中具有的相应输送空间94被充满燃料。通过轴28使转子46继续转动，使得充满燃料的输送空间94与腰子形状的主输送泵入口72分开。在运动过程中输送空间94不与主输送泵入口相连接而是与高压出口20相连接。由于转子46与环58之间的偏心度，输送柱塞52将被径向地向内压，由此使输送空间94中具有的燃料通过高压出口20被压入燃料总管22。
在燃料总管22中燃料在高压下被存储。燃料从燃料总管22通过支路84及螺纹接口86被输出。在此，燃料总管22中的压力通过溢流阀82被限制在一个最大值上。燃料总管22中的压力监测是通过压力传感器88进行的。
现在来参见图3中的实施例。其中仅标注出与第一实施例不同的那些部分。所有其它部分基本上是相同的。
图3中所示高压燃料泵10的实施例与图1及2中所示实施例的主要区别在于，图3中所示高压燃料泵10的壳体12不是仅分成两部分，而是分成三部分。这些相应部分用标号14a，14b及16指示。
图4中所示高压燃料泵10的实施例适于参照图3中所示的标号。与图3中所示实施例不同的是，图4所示的高压燃料泵中不是仅分成三部分，而是分成四部分。这些相应部分用标号14a，14b，16a及16b指示。此外燃料总管22被容积优化地构型。
图5概要地表示一个内燃机，它由标号96指示。该内燃机包括一个燃料系统98。该燃料系统又包括一个燃料容器100，燃料从该燃料容器通过一个电动燃料泵102输送到高压燃料泵10。该高压燃料泵如图1中所示地构成。在该高压燃料泵10上总共连接着四个喷射阀104，后者将燃料直接喷射到燃烧室106中。

Claims (17)

1.用于直接喷射式内燃机(96)的燃料系统(98)的高压燃料泵(10)，它具有一个壳体(12)、一个低压入口(18)及一个高压出口(20)，后者可与一个燃料总管(22)相连接，其特征在于：该燃料总管(22)被组合在高压燃料泵(10)的壳体(12)中。
2.根据权利要求1的高压燃料泵(10)，其特征在于：它包括一个可绕非转动轴(54)转动的泵部件(46)，及燃料总管至少部分地设置在该非转动轴(54)中并尤其与非转动轴(54)同轴心地设置。
3.根据权利要求2的高压燃料泵(10)，其特征在于：它包括一个径向柱塞泵(48)。
4.根据权利要求3的高压燃料泵(10)，其特征在于：径向柱塞泵(48)是一个径向向内地输送的径向柱塞泵。
5.根据权利要求3或4的高压燃料泵(10)，其特征在于：径向柱塞泵(48)包括一个泵腔，其中设有一个转子(46)，该转子可绕一个相对该泵腔纵轴线偏心设置的轴(54)转动地被支承着，该泵腔在径向上由一个可转动的环(58)构成边界，及至少设有一个柱塞(52)，该柱塞被径向可移动地设置在转子(46)中及用其一个径向端部靠在可转动的环(58)上。
6.根据权利要求5的高压燃料泵(10)，其特征在于：可转动环(58)由一个旋转的滚子轴承(60)支承。
7.根据以上权利要求中一项的高压燃料泵(10)，其特征在于：它包括一个前级输送泵(34)及通流地安置在该前级输送泵(34)后的一个主输送泵，该主输送泵向高压出口(20)中输送。
8.根据权利要求7的高压燃料泵(10)，其特征在于：前级输送泵(34)包括一个叶片泵(34)及主输送泵包括一个径向柱塞泵(48)。
9.根据权利要求5及8的高压燃料泵(10)，其特征在于：径向柱塞泵(48)的构成在转子(46)与泵腔径向外壁之间的环形腔(90)通过第一节流部分(92)与前级输送泵(34)的出口侧(36)通流地连接及通过第二节流部分与一个出口连接。
10.根据权利要求7至9中一项的高压燃料泵(10)，其特征在于：前级输送泵(34)及高压输送泵(48)由一个共同的轴(28)驱动。
11.根据以上权利要求中一项的高压燃料泵(10)，其特征在于：壳体(12)是多部分(14，16)的。
12.根据权利要求11的高压燃料泵(10)，其特征在于：燃料总管(22)被设置在一个壳体部分(16)中，该壳体部分的外部轮廓在一个区域上构成静止的轴(54)。
13.根据权利要求12的高压燃料泵(10)，其特征在于：其中设有燃料总管(22)的壳体部分(16)也是多部分(16a，16b)的。
14.根据以上权利要求中一项的高压燃料泵(10)，其特征在于：在燃料总管(22)上设有一个溢流阀(88)。
15.根据以上权利要求中一项的高压燃料泵(10)，其特征在于：在燃料总管(22)上设有一个压力传感器(88)。
16.一种燃料系统(98)，它具有：一个燃料容器(100)；至少一个喷射阀(104)，它将燃料直接喷射到一个内燃机(96)的燃烧室(106)中；至少一个高压燃料泵(10)及一个燃料总管(22)，在该燃料总管上连接着喷射阀(104)，其特征在于：高压燃料泵(10)根据权利要求1至15中的一项构成。
17.内燃机(96)，它具有至少一个其中被直接喷射入燃料的燃烧室(106)，其特征在于：具有根据权利要求16的燃料系统(98)。
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