CN1497165A - 用于共用轨道注射系统的高压泵 - Google Patents

Abstract

描述一种具有多个单独供料泵的高压泵，供料泵设计成模块泵单元(2)并能够通过其壳体(22)相互靠接成行排列，该壳体设置流体连接通道(24、26、31、34、41)，设置至少连接在模块单元(2)的壳体(22)的一侧上的至少一线型模块(1)，其中各自相邻壳体(22)的流体连接通道形成吸入和排出通道(24’、26’、34’、41’)，该通道一方面继续延伸和/或另一方面向外延伸。

Description

用于共用轨道注射系统的高压泵

技术领域

本发明涉及用于按照权利要求1前序部分的内燃机共用轨道注射系统的高压泵。

背景技术

共用轨道注射系统使用在内燃机中，其中为了使得燃烧功率最佳化，单个缸的燃烧室内的燃料以细小雾化形式存在。为此，燃料在高压泵中压缩并通过导轨分配到单个缸的注射器中。最后，通过电信号触发将燃料注射到燃烧室的过程，高压下的燃料通过注射器注射喷嘴在高速下微细地分布在发动机的燃烧室内。

文中开头指出的此类型的高压泵适于柴油机的共用轨道注射系统，并在EP-A-0 881 380中披露。通常此类型的高压泵具有多个活塞/缸供料元件，使其可在所需操作可靠性的情况下实现高的供料压力，这些主泵必须以特定方式使其结构适于特定所需用途，即在每个情况下特别地进行构造。

还公知的是设置标准注射系统的高性能柴油发动机，该系统内的每个缸对应一个泵供料元件。因此对于具有多个缸的高性能柴油机来说通常需要多个注射泵。例如，在V16缸式发动机的情况下，每个具有八个前后排列的泵供料元件的两个在线注射泵布置在两个缸组之间。如果此类型的发动机设置共用轨道柴油注射系统，为此需要对于功率和总体尺寸进行调整并适于给定空间条件的高压泵。

US-A-4 184 817披露一种多缸高压柱塞泵，柱塞通过两个隔开的凸缘密封件密封。供料空间一侧上的密封件通过柴油润滑，并同时用来确保柴油不通过两个凸缘密封件之间的空间并位于偏心驱动器一侧。通过通道连接到柴油吸入室的环形室另外在凸缘密封件的上游进行连接。下面的第二凸缘密封件(即位于偏心驱动器一侧)用来密封柱塞不与偏心驱动器内的润滑油接触。迷宫形元件设置在两个凸缘密封件之间，并截留两个凸缘密封件之间并通过孔与环境连接的空间内的少量残余溢流的柴油和润滑油。

发明内容

本发明的目的特别在于提供一种高压泵，该高压泵确保高的供料压力，可以特别经济的方式实现，具有高的操作可靠性，并可以单独进行调整，对于单独情况下所提出的需要没有任何问题，还可满足对于使用寿命的严格需要。

本发明的目的基本上通过具有权利要求1的特征的高压泵得以实现。

构造该泵单元的模块化方式以及特别设计的线型模块的任选组合使得高压泵以没有任何问题并且节省空间的方式实现，所述泵可作为模块特定组合的函数以最佳方式适于每种情况中所提出的需要。使用模块化的组合并通过通道的适当设计，可以为低压供应和高压去除特别是柴油的燃料、防止泄漏以及润滑油供应和回油管线提供最佳引导。

每个模块泵单元最好在每种情况下包括至少两个柱塞，该柱塞径向相对并通过相同的偏心部分启动，并具有相关的供料空间和公用壳体，该供料空间和柱塞孔最好形成在高压部分上，该高压部分可旋入该壳体。

可以设置的线型模块或多个线型模块可很大程度地自由布置在特定高压泵的总体结构中，因此，在例如单独情况下，连接点可定位在最佳位置上。

按照一个优选实施例，特别是如果此类型的线型模块布置在泵模块之间或如果此类型的线型模块形成由单个模块构成的高压泵的端部时，线型模块同时构造有用于驱动轴的轴承。

按照本发明，特别是以所述方式通过模块化构造形成的高压泵可设置多个柱塞，该柱塞通过设置有偏心部分的公用驱动轴来回运动，并在每种情况下在通向供料空间的柱塞孔中引导，并通过偏心部分特别是通过在壳体孔中引导的杯形挺杆克服恢复弹簧的作用来驱动，在这种情况下，首先是驱动轴通过的偏心空间，其次是围绕各自柱塞或杯形挺杆并形成在壳体内的至少一环形润滑通道连接到润滑油压力供应装置上，并且连接到润滑油回流上的环形空间设置在柱塞或杯形挺杆在供料空间一侧上的区域内，用于溢流润滑油和溢流柴油的环形收集空间形成在供料空间一侧的柱塞孔壁内，并特别是通过通道与柴油箱连接。

高压泵以如此方式改进首先使得使用寿命增加，其次，在于如下事实，即实际上没有柴油进入偏心驱动器的充满润滑油的空间，实际上没有润滑油与柴油混合，该混合物迟早通过注射喷嘴进入发动机的燃烧室，并对于发动机的废气排放有不利影响。

可以简单方式获得柴油和润滑油的分开并不会失效。

对于本发明的重要并通常用于此类型的高压泵的另一方面在于如下事实，使用两件结构的滑履来代替传统上设置在偏心驱动器和将要启动的柱塞或杯形挺杆之间的滚圈。以两件式滑履为形式的滚动元件的构形使得安装特别容易，即使不再使用传统滚圈也可安装此类型的滚动元件。

附图说明

本发明的另外特别有利的改进和对于本发明很重要的特征在所附权利要求中指明，并参考附图在下面对于示例性实施例的描述中阐明，附图中：

图1表示带有共用轨道的泵单元的示意图，该泵单元按照图2的线I-I的截面图进行表示；

图2表示通过按照本发明的模块结构的高压泵的轴向截面图；

图3表示按照本发明的高压泵一部分的示意图，其中中央布置有线型模块(局部表示)和对应的柴油箱以及润滑油箱；

图4表示与图2的线V-V截面相对应的泵单元的示意截面图，以便说明低压柴油吸入管线的构形；

图5表示与图2所示高压泵相比进行扩充的本发明高压泵的实施例；

图6表示与按照图2的实施例相比进行缩减的本发明高压泵的改进；以及

图7表示带有以滑履形式设计的滚动元件的泵单元的示意图。

具体实施方式

图1以示意形式表示用于内燃机的共用轨道注射系统的高压泵的泵单元2(以截面表示)，该高压泵由此类型的泵单元和将在下面详细描述的线型模块1构成。通过高压输出管线26供料的共用轨道6的存储容积6’通过高压连接管线4以公知的方式连接在注射器5上。

以截面形式表示的泵单元2包括两个径向相对布置的柱塞单元，柱塞单元在每种情况下通过在孔37中以往复方式引导的柱塞14构成，该柱塞设置在壳体22中引导的杯形挺杆36。带有杯形挺杆36的柱塞14通过恢复弹簧50施加预应力以便压靠偏心驱动器10、11。柱塞孔37通向通过压力控制入口阀25连接到低压供应管线24并通过压力控制出口阀27连接到高压输出管线26的供料空间。低压供应管线24特别通过通向低压预供料泵21的吸入管线2 3连接到具有通风装置57的柴油箱33。流量调节元件3布置在用于柴油的低压供应管线24内。

柱塞孔37、供料空间18和用于阀25和27的容纳区域形成在旋入壳体22的高压部分7上。

柱塞14或杯形挺杆36通过驱动轴9驱动，驱动轴的转动中心由63表示。作用在杯形挺杆36上的偏心部分带有参考标号10。滚圈11以传统方式位于偏心部分10和杯形挺杆36之间，滑动轴承12或球轴承设置在滚圈11和偏心元件10之间。偏心的中心由字母E表示，最大偏心表示为H/2。

在将高压部分7和壳体22分开的区域中，环形空间34’(将详细进行说明)以如下方式变宽，即在高压孔的分开点出现溢流并且增加的溢流量可完全排入空间34’的情况下，该空间确保高压孔的畅通。

已经说明的泵单元2的中央对称结构由图1清楚表示，并因此足以表示该泵单元的上部分，对于泵单元的下部分同样适用。润滑和将润滑油和柴油分开的方法将参考随后的附图详细说明。

按照图2的轴向截面图表示按照本发明以模块方式构造的高压泵，该高压泵具有模块泵单元2和线型模块1，在此例中该线型模块居中布置。总而言之，配置八个柱塞组合形成泵，并且此配置特别有利，这是由于它允许构成与典型在线注射泵类似的窄高形泵。这使得按照本发明的泵可以被容纳而对于已经例如存在于V发动机的缸组之间的结构空间没有任何问题。

单个泵单元内进行的润滑和引导润滑油、柴油的装置以及泄漏将参考代表所有泵单元的泵单元2进行描述。

布置在杯形挺杆36之上的环形空间45通过延伸通过高压泵的整个结构的压力油管线31连接到润滑油箱40(图3所示)，润滑油在所需压力下通过供料泵19供应。该供料泵19以相同的方式特别通过轴向润滑油通道30和径向孔46为驱动轴9(偏心轴)的轴承提供润滑油。来自驱动轴9轴承的溢流油进入偏心空间58。

供料泵19可以是发动机的润滑油泵。在这种情况下，润滑油箱40同时是发动机的润滑油箱。

在杯形挺杆36的开口端的运动区域内设置另外的环形空间41’，该空间通过轴向平行通道41通向通道部分41”，该通道部分在线型模块1中垂直向外延伸。除了通道41之外，开口还可制造在杯形挺杆36的下部区域内。在这种情况下，来自杯形挺杆36上侧的溢流油从空间41’通过杯形挺杆36的内部空的空间，并通过开口进入偏心空间58。

环形收集和混合空间35形成在高压部分7内的柱塞孔37的内壁上，并通过通道60连接在环形空间34’上，该空间通过形成在壳体22内的通道34连接在通道34”上，通道34”形成在线型空间1内并垂直向外引导。O形密封圈将环形空间41’与环形空间34’密封。

由该改进实现的效果在于，首先是杯形挺杆36可靠并令人满意地进行润滑，其次确保没有润滑油可进入环形空间34’并随后进入供料空间18。

除了两个通道部分34”和41”之外，用于柴油的低压供应管线24(图1)和高压输出管线26”的通道还可形成在线型模块1内。为低压供应管线设置的通道24”在图2中没有看到，但在图1中以虚线表示。

通过通道31引导并输送到环形空间45的润滑油在操作期间流入环形空间41’，并从中通过通道41和41”回到油箱40，该油箱还可以是设置高压泵的发动机的油槽。

通过柱塞14和柱塞孔37之间极小的间隙的润滑油泄漏以及柴油泄漏两者可进入环形空间35，使得在环形空间35内存在相应的泄漏混合物，所述混合物通过通道60、空间34’和通道34和34”从高压泵排出。溢流柴油和溢流润滑油的混合物可输送回到柴油箱33内，如图3所示。溢流柴油内的溢流润滑油的百分比含量可保持很少，最好小于1％，在某些场合甚至只有2‰。进入柴油箱33的溢流润滑油的含量在其中进一步稀释并进入供料空间18、进入注射系统并最终注射到发动机燃烧室内。废气质量没有受到注射燃料中少量油的不利影响。由于柱塞14和柱塞孔37之间的间隙极小，溢流润滑油含量因此很小。另外，柴油的粘度显著低于润滑油的粘度，并且另外供料行程期间供料空间18内的压力高达润滑油溢流的1000倍以上。两个因素本身使得溢流柴油比溢流润滑油占主导地位。为了将溢流润滑油含量保持很低的另一有利的改进将结合图3更加详细说明。

与通过高压密封元件8将高压部分7相对于壳体22密封的方式相同，同样在特定壳体22和相邻的线型模块1之间设置相应的高压密封元件8’。另外的密封元件(例如O形圈)用作孔31、34和41的低压密封件。以此方式通过在壳体22中设置例如孔24、26、31、34和41，提供一种防泄漏并且一致的线型系统，所述系统连接到线型模块1内的相应管线或通道24”、26”、34”、41”上，线型模块1可以如下方式设计，使其具有纯粹的贯通的通道和/或通向外部的通道。另外，驱动轴9的中央轴承59形成在线型模块1中，该轴承以如下方式设定尺寸，使得驱动轴9和偏心部分10通过该轴承推动以便安装。

在高压泵的一端，其中设置有用于润滑油的加压供应通道30、31的端部件15以密封方式安装在壳体的外端壁13上。

结合参考图2进行描述的高压泵，图3表示带有供料泵21的相关柴油箱33和相关的前管和以相应方式通风的润滑油箱40以及供料泵19和压力油管线30。通过孔46将压力油供应到驱动轴9的轴承也表示在图3中。

特别有利的是在引导柴油和少量润滑油的混合泄漏物并连接到环形收集和混合空间35上的溢流管线34’内布置压力保持阀32。由例如压缩弹簧加载的压力保持阀32使得该阀的上游以及在环形收集和混合空间35内产生略微增加的压力。由于空间35内的压力增加，泄漏流的方向可以如下方式受到影响，即实际上没有润滑油进入混合空间35，这对于按照本发明形成的高压泵是基本的需要。

但是，在这种情况下，根据压力增加的大小，非常少量的柴油可从环形收集空间35流入油回流环形空间41’，并因此进入润滑油箱40。但是柴油的量非常小，润滑油仅不显著地进行稀释，即实际上没有稀释。在这种情况下，非常少量的柴油和润滑油的混合对于油质和燃烧性能来说没有问题。

另外，柴油和润滑油在环形收集和混合空间35中的混合可受到柱塞14和柱塞孔37之间极小间隙的长度“L”的影响。如果“L”大于2×E＝H，即大于偏心10以及柱塞14的行程，这是特别有利的。在柱塞行程期间，颗粒在极小间隙内最多运动的距离是H。加上环形空间35内压力的增加，可有效地避免混合。

增加压力和长度“L”的两种方法可相互独立地进行。

在一个变型中(未示出)，可以控制压力保持阀32(例如在电气或电子上)以便将环形空间35内的压力增加到泵和/或发动机的操作状态，以便获得最小的混合。

图4的截面图表示按照图2和3轴向平行延伸的通道的位置，并特别表示图2中不能看到并构成柴油低压供应管线的孔24”。

图5表示按照本发明模块化构造的高压泵的改进，它与图2的实施例相比进行扩充。在这种情况下，三个模块泵单元2与两个线型空间1组合，使得总共使用12个柱形/柱塞单元。在该改进中，可以看到线型模块2可形成单独连续的通道，还可形成连续并向外分支的通道。两个线型模块1可同时使用以便安装驱动轴9。

图6表示与图2实施例相比进行缩减的高压泵，其中仅使用总共四个柱塞，所述柱塞以已经描述的方式在壳体22内设置高压部分7。

这里使用的线型模块1继而用来安装轴，但在一方面具有通向外部的通道部分，并在另一方面具有用于泵压力油供应的连续通道31。壳体22保持与图1和2的壳体相同。由于线型模块1同时起着壳体的外端壁的作用，因为不是所有通道部分可以通过，经过比较进行略微变型。

图7表示与图1类似的截面图，但使用两件式滑履47、47’代替滚圈。两个滑履件47、47’通过螺钉48保持在一起。可以在偏心部分10和两件式滑履47、47’之间设置滑动轴承或球轴承。由于偏心空间58充满润滑剂，在滑履47、47’的平侧64和杯形挺杆36或任选地直接驱动的柱塞14之间没有出现烦人的摩擦。

滑履配置的显著优点在于，即使按照所述附图在线型模块1之间使用滚圈11不再被推动通过设置的轴承59，滑履可没有问题地进行安装。

如果适合，还可使用滚圈和滑履的组合，但最好是所有的滚圈由滑履47、47’代替。

Claims (18)

1.一种特别用于内燃机的共用轨道注射系统的高压泵，该发动机具有多个供料泵，每个供料泵包括至少一在通向供料空间(18)的孔(37)中引导并通过共用驱动轴(9)驱动的柱塞(14)，该驱动轴具有用于各自柱塞(14)的偏心部分(10)，每个供料空间(18)通过压力控制入口阀(25)连接到低压供应管线(24)上并且通过压力控制出口阀(27)连接到高压输出管线(26)上，其中单个供料泵设计为模块泵单元(2)并通过它们的壳体(22)相互靠接成行排列，该壳体设置流体连接通道(24、26、31、34、41)，并且其中设置至少连接在模块单元的壳体(22)的一侧上的至少一线型模块(1)，其中各自相邻壳体(22)的流体连接通道(24、26、31、34、41)形成吸入和排出通道(24’、26’、34’、41’)，该通道一方面继续延伸和/或另一方面向外延伸。

2.如权利要求1所述的高压泵，其特征在于，容纳柱塞(14)的柱塞孔(37)和供料空间(18)形成在旋入壳体(22)的高压部分(7)上。

3.如权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，在每种情况下每个模块泵单元(2)包括至少两个径向相对的柱塞(14)以及相关的供料空间(18)和共用壳体(22)，该柱塞由相同的偏心部分(10)驱动。

4.如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，每个柱塞(14)在壳体(22)中通过杯形挺杆(36)引导，并通过恢复弹簧(50)施加预应力以便压靠相关的偏心部分(10)。

5.如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，驱动轴(9)至少安装在放置在模块排端侧上的壳体(22)的外端壁(13)内。

6.如权利要求5所述的高压泵，其特征在于，驱动轴(9)的一端安装在形成壳体一端的线型模块(1)上，并且其另一端安装在壳体端壁(13)内，而不是驱动轴(9)的两端安装在各自壳体端壁(13)内。

7.如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，在每种情况下驱动轴(9)的轴承承窝(59)形成在布置在相邻壳体(22)之间的线型模块(1)内。

8.如权利要求7所述的高压泵，其特征在于，轴承承窝(59)的直径至少略微大于驱动轴(9)的偏心部分(10)的最大半径值的两倍。

9.如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，进入驱动轴(9)的轴承、滚圈(11)和滑履(47)并最好进入杯形挺杆(36)的环形润滑通道(45)的压力油供应装置(30、31)通过安装在壳体端壁(13)上的端件(15)或设置在该端侧上的线型模块(1)设置。

10.如权利要求9所述的高压泵，其特征在于，到达轴承的压力油供应装置通过驱动轴(9)内的孔(30、46)实现，到达环形润滑通道(45)的压力油供应装置通过壳体(22)和线型模块(1)内的通道(31)实现。

11.如上述权利要求一项或多项所述的高压泵，其特征在于，设置在泵单元(2)的壳体(22)内和线型模块(1)内的通道在高压泵的轴向相互定向，并座置在过渡点上，该通道设置成用于低压供应装置(24)、用于柴油的高压去除(26)、用于柴油和润滑油的混合物的高压去除(34)、用于压力油供应装置(31)以及用于回油管线(41)。

12.特别如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，其具有多个通过设置有偏心部分(10)的共用驱动轴(9)来回运动的柱塞(14)，在每种情况下该柱塞在通向供料空间(18)的柱塞孔(37)中引导，并通过偏心部分(10)克服恢复弹簧(50)的作用来驱动，其中用于溢流润滑油和溢流柴油的环形收集空间(35)形成在柱塞孔(37)的壁的供料空间一侧上，并通过通道连接到柴油箱(33)上。

13.特别如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，其具有多个通过设置有偏心部分(10)的共用驱动轴(9)来回运动的柱塞(14)，在每种情况下该柱塞在通向供料空间(18)的柱塞孔(37)中引导，并通过偏心部分(10)并特别通过在壳体(22)内的孔中引导的杯形挺杆(36)克服恢复弹簧(50)的作用来驱动，其中首先是驱动轴(9)通过的偏心空间(58)，其次是围绕各自柱塞(14)或杯形挺杆(36)并形成在壳体(22)内的至少一环形润滑通道(45)连接到润滑油压力供应装置(30、31)上，并且其中连接到润滑油回流(41)的环形空间(41’)设置在柱塞(14)或杯形挺杆(36)的位于供料空间一侧的部分的区域内。

14.如权利要求12或13所述的高压泵，其特征在于，压力保持阀(32)布置在与所有通道(34)公用的通道部分(34”)内，通道(34)输送润滑油和柴油泄漏物的混合物。

15.如权利要求14所述的高压泵，其特征在于，压力保持阀(32)可以设定或控制。

16.特别如上述权利要求任一项所述的高压泵，其特征在于，其具有多个通过设置有偏心部分(10)的共用驱动轴(9)来回运动的柱塞(14)，在每种情况下该柱塞在通向供料空间(18)的柱塞孔(37)中引导，并通过偏心部分(10)与滚动元件相结合克服恢复弹簧(50)的作用来驱动，其中两件式结构的滑履(47、47’)设置作为该滚动元件。

17.如权利要求16所述的高压泵，其特征在于，滑履半件(47、47’)通过螺钉连接在一起，对于各自柱塞(14)或与柱塞(14)相对应的杯形挺杆(36)，该半件在柱塞一侧具有平的支承表面。

18.如权利要求16或17所述的高压泵，其特征在于，在各自偏心部分(10)和相关滑履(47、47’)之间设置滑动轴承或球轴承。

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