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CN102859178A - 高压泵 - Google Patents

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CN102859178A CN2011800186679A CN201180018667A CN102859178A CN 102859178 A CN102859178 A CN 102859178A CN 2011800186679 A CN2011800186679 A CN 2011800186679A CN 201180018667 A CN201180018667 A CN 201180018667A CN 102859178 A CN102859178 A CN 102859178A
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Abstract

本发明涉及一种高压泵（1），尤其是用于空气压缩式的、自点火的内燃机的燃料喷射设备的径向式或直列式活塞泵，其包括一个缸盖（2）和一个泵组件（6）。在此，所述缸盖（2）具有一个缸孔（4），所述泵组件（6）的泵活塞（5）在所述缸孔中被导向。所述泵活塞（5）在此在所述缸孔（4）中限定一个泵工作室（12）。此外，设有一个集成到所述缸盖（2）中的入口阀（20），燃料能够通过所述入口阀传输到所述泵工作室（12）中。通过控制所述入口阀（20）能够实现对被传输到所述泵工作室（12）中的燃料的配量。在这里可以实现所述泵工作室（12）的完全填充。然而，还能够通过适当操纵所述入口阀（20）实现部分地填充所述泵工作室（12）。

Description

高压泵
技术领域
本发明涉及一种高压泵、尤其是一种径向式或直列式活塞泵。具体地，本发明涉及用于空气压缩式的、自点火的内燃机的燃料喷射设备的燃料泵领域。但是，所述高压泵也能够用作输送其他适当液体的活塞泵。
背景技术
由DE 195 15 191A1已知一种高压燃料泵。所述高压燃料泵具有一个缸，所述缸的上部分相对于缸盖的外部是暴露的，缸盖是发动机壳体的部分。所述高压燃料的其余部段接纳在所述缸盖的安置孔中。泵凸轮安装在阀凸轮轴上以驱动吸入阀/排出阀，并且驱动所述高压燃料泵。因为所述时间特性曲线通过对电磁阀的操纵被控制，所以另外改善了用以控制燃料输送的精度，利用所述时间特性曲线射出处于高压的燃料。
由DE 195 15 191A1已知的高压燃料泵是一个在抽吸侧节流的泵，其中存在许多缺点。这些缺点是基于在通向入口阀的供给导管中出现的气穴现象的高噪音、差的可调整性和机械振动。在配量单元和吸入阀之间的压力波在这里对工作方式产生不利的影响。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1的特征的高压泵具有优点，即实现了改善的结构，其中尤其能够实现对燃料的配量和紧凑结构。具体地，能够省去配量单元等，由此在制造时获得显著的成本降低。
通过在从属权利要求中叙述的措施能够实现对在权利要求1中给出的高压泵的有利改进。
具有借助配量单元与弹簧加载的入口阀结合的吸入侧体积流调节的高压泵具有缺点，即在高转速时不能保证均匀输送并且低压中的压力波动导致噪声，与该高压泵不同，可以以有利的方式通过省去配量单元实现成本减少，即便在高泵转速时也能够实现均匀输送，并且通过避免压力振动和低压中的可能的空穴而实现噪音降低。
在常规结构中，尤其在具有三个或四个活塞的多冲头泵中，这些吸入阶段重叠。压力振动则导致输送量方面的特别大的差异。这能够以有利的方式被避免。在这里，以提前的量排除这种差异。
具体地，在构造为单冲头泵的高压泵中获得更大的成本优点。也在具有一个另外的致动器的双冲头泵的结构时，通过节省在所述高压泵的壳体中的钻孔而能够部分地补偿额外的成本。所述直接控制的重要优点是所述泵转速的扩展并因而提高所述高压泵的效率。
此外，通过将所述入口阀集成到所述缸盖中能够实现非常小的结构尺寸。这也适用于非常大的压力，例如300MPa（3000巴），如想到使用在载货汽车中。
有利地，所述入口阀构造为可磁性控制的入口阀。还有利地，所述入口阀利用一个拧紧到缸盖中的闭锁螺栓固定在所述缸盖上，并且所述闭锁螺栓用铁磁材料制成。由此，所述闭锁螺栓能够用作磁导体，这提高了所述磁路的效率并且能够获得大的磁力。
此外，有利的是设置电磁线圈，通过使所述电磁线圈通电能够控制所述入口阀并且所述电磁线圈能够通过一个可经由所述入口阀传输到所述泵工作室中燃料冷却。因此，所述电磁线圈的冷却和所述磁路的其他元件的冷却能够通过使用所述燃料环绕冲洗实现。
还有利地，所述入口阀具有一个阀体和一个与所述阀体共同作用构成密封配合的阀挺杆，其中，所述阀挺杆紧贴在所述缸盖上，其中，设置一个可磁性操纵的沉入式衔铁，并且所述沉入式衔铁在磁性操纵时带动所述阀挺杆时以打开在所述阀体和阀挺杆之间构成的密封配合。由此通过所述沉入式衔铁能够产生所述用于操纵入口阀的磁力，其中，所述闭锁螺栓有利地用作磁导体。在这里，所述入口阀在电流未接通电磁线圈时优选关闭。如果所述磁体的电磁线圈通电并且所述泵活塞例如位于上止点，则打开所述入口阀。在填充满时，所述入口阀优选一直打开到所述泵活塞的下止点。在这里还有利的是设置调整盘，用于预先给定用于所述沉入式衔铁的工作气隙和剩余气隙。由此可能得到一个模块化结构，其中，通过装配合适的调整盘能够适配于所述高压泵的各种应用情况。由此拓展了所述高压泵的应用范围，其中能够得到所述高压泵的简单适配和所述高压泵的进一步相同的构造。
还有利地，设置控制器，所述控制器根据所述泵组件的泵活塞的运动来控制所述入口阀。一方面有利的是，为了减少所述泵组件的泵工作室的填充，所述控制器使所述控制时间在它结束时缩短，使得所述入口阀在所述泵活塞到达上止点之前关闭，或者使所述控制时间在它结束时被延长，使得所述入口阀在达到所述泵活塞的下止点以后关闭。因而所述控制时间能够变小，使得所述入口阀在所述泵活塞到达上止点之前再次关闭，这使流入所述泵工作室中的燃料量减小。另一方面，这也能够通过所述喷射阀在到达下止点后才关闭来实现，由此，被传输到所述泵工作室中的燃料通过所述泵活塞的运动部分地通过入口阀在相反方向上回流。在第一种情况下，所述压力振动在低压侧减小。在第二种情况下，优选在工作缸中不存在空腔。根据应用能够具体选择有利的变型。另外的可能性在于使所述控制时间在它开始时被缩短，使得所述入口阀在所述泵活塞达到上止点以后才打开。因此，所述入口阀不在所述上止点以后立即打开，从而流入所述泵工作室中的燃料同样被减少。在这里也能够执行所述控制器的控制种类的适当结合。例如所述控制时间不仅能够在它开始时缩短，而且在它结束时也缩短。因此允许以有利的方式实现所述泵工作室的部分填充。还能够通过一个或多个在所述入口阀上游的节流阀关于幅值和频率对压力振动产生积极的影响。此外能够积极地影响所述量调整。由此也能够改善噪音性能，所述噪音性能能够通过在低压中的压力振动被不利地被影响。
所述入口阀优选装配有关闭弹簧，它具有大的弹簧预紧力，以便得到高的关闭动态性。
附图说明
在下面的说明书中参考附图更详细地阐明本发明的优选实施例，其中，相应的元件用相一致的附图标记表示。其中：
图1以概略、示意性轴向剖视图的形式显示根据本发明实施例的高压泵。
具体实施方式
图1以概略的、示意性轴向剖视图显示根据本发明实施例的高压泵1。高压泵1尤其能够构造为径向式或直列式活塞泵。具体地，高压泵1适宜用作空气压缩式的、自点火的内燃机的燃料喷射设备的燃料泵。
高压泵1优选用于具有燃料分配条的燃料喷射设备，燃料分配条用于储存高压柴油燃料。然而，根据本发明的高压泵1也适用于其他应用情况。特别地，所述高压泵也能够构造为活塞泵，以输送适当的液体，即也输送作为燃料的其他液体。
高压泵1具有一个泵壳体，缸盖2安装到所述泵壳体上。缸盖2具有附件3，附件3伸入到所述泵壳体的孔中。在这里在附件3中构造缸孔4，泵组件6的泵活塞5沿着轴线7在缸孔4中被导向。
高压泵1还具有一个驱动轴8，凸轮9设置在驱动轴8上。凸轮9在这里也能够构造为多凸轮或者构造为驱动轴8的偏心部段。在运行中，所述驱动轴8与凸轮9围绕旋转轴10旋转。在泵组件6的泵活塞5和凸轮9之间存在作用连接11，它用双向箭头11图示说明。例如，通过滚轮座和一个支承在滚轮座中的滚轮将操纵力从凸轮9传递到泵活塞5上。泵活塞5的复位能够通过适当的挺杆弹簧进行。
因此，泵组件6能够由驱动轴8的凸轮9驱动。按照高压泵1的结构，其他泵组件也能够由凸轮9驱动。此外，在驱动轴8上也能够设置其他凸轮，用于驱动其他泵组件。按照结构，由此能够实现构造为径向式或直列式活塞泵的高压泵1。
泵活塞5在缸孔4中限定泵工作室12。供给通道13用于供给燃料，燃料由预输送泵输送到供给通道13中。在供给通道13中设置第一节流阀14和第二节流阀15。供给通道13通到低压室16中，低压室16通过缸盖2中的空槽17构成。
高压泵1具有入口阀20。低压室16在这里是入口阀20的一部分。入口阀20集成到缸盖2中。在这里，入口阀20布置在缸盖2的空槽17中。空槽17在这里用闭锁螺栓21锁闭。因此，低压室16也相对于周围封闭。闭锁螺栓21通过阀部件22作用到阀体23上。闭锁螺栓21被拧入到缸盖2中并且因此将阀体23压靠到构造在缸盖2上的贴靠面24上。闭锁螺栓21、入口阀20的阀部件22和阀体23因此位置固定地被固定。此外，闭锁螺栓21和阀部件22优选用铁磁材料制成。
一个阀挺杆25在阀体23中被导向。在这里，阀挺杆25与在阀体23上构成的阀座面26共同作用构成密封配合。阀弹簧27在这里向着阀座面26对阀挺杆25加载。阀弹簧27在这里通过阀元件28和调整盘29作用到衔铁30上。衔铁30构造为沉入式衔铁30。沉入式衔铁30与阀挺杆25相连接。因此，阀挺杆25由阀弹簧27的预紧力被施加载荷。入口阀20的阀挺杆25、阀元件28、调整盘29和沉入式衔铁30是可运动的元件，它们在控制入口阀20以打开入口阀20时运动。
入口阀20此外具有磁体31，磁体31带有电磁线圈32。电磁线圈32通过电接触销33、34与插座37的管脚35、36电连接。插座37在这里能够连接控制装置38。控制装置38在这个实施例中用作控制器38。控制器38还能够集成到中央控制装置中。控制装置38与旋转角度传感器39相连，它检测驱动轴8的瞬时转角并且构造在控制装置38上。通过所检测的转角得到与泵活塞5的瞬时位置的直接关系。具体地，由此能够检测泵活塞5是否在上止点上，在上止点上时，所述泵活塞经过了最大行程并且泵工作室12具有最小体积。相应地能够检测泵活塞5是否在下止点上，在下止点上时，泵活塞5具有最小的行程并且泵工作室12的体积最大。
通过给电磁线圈32通电产生磁场。这个磁场来自于磁体31，其中通过铁磁的闭锁螺栓21能够实现增强。此外，磁路经过阀部件22、沉入式衔铁30并且在需要时通过另外的铁磁元件延伸返回到闭锁螺栓21。在这里，在沉入式衔铁30和阀部件22之间设置空隙40。空隙40能够一方面实现沉入式衔铁30的可移动性并且因而调整阀挺杆25以操纵入口阀20。另一方面，作为空隙40保留至少一个剩余气隙，以避免在操纵状态下避免沉入式衔铁30在阀部件22上的所谓磁性粘贴效应。具体地，在这里当电磁线圈32的电流断开时，阀弹簧27的力在很大程度上无延迟地引起入口阀20的关闭。空隙40的最大尺寸通过希望的工作气隙和剩余气隙的总和预先给定。所述剩余气隙和工作气隙的调整能够通过适当地选择阀元件28和调整盘29进行。具体地，所述希望的工作气隙能够通过调整盘的厚度预先给定。因而调整盘29的厚度预先给定阀挺杆25的行程。在不改变在阀座面26的区域中的几何结构时，由此能够改变在阀座面26上的开口横截面，并因而也在打开密封配合时调整流入泵工作室12中的可能流量。由此能够使入口阀20适应各种应用情况。
因而通过操纵入口阀20能够使燃料从低压室16传输到泵工作室12中。在这里，入口阀20的操纵在泵活塞5的吸气行程期间进行。在泵活塞5的输送行程期间优选关闭入口阀20。由此，处于高压的燃料通过排气阀41输送到高压管道42中，排气阀41能够构造为单向阀或止回阀41。高压管道42例如与燃料分配条相连接。
如果入口阀20大致在泵活塞5的上止点处打开并且在泵活塞5的下止点处关闭，则能够实现泵工作室12的完全填充。但是，在抽吸阶段期间，入口阀20能够由控制器38独立于泵活塞5的行程或瞬时位置控制。由此能够实现泵工作室12的部分填充。它也给出多种可能性，它们在需要时还能够相互结合。
一种可能性是，入口阀20的控制时间被缩短，使得入口阀20在泵活塞5到达下止点之前再次关闭。备选地，所述控制时间也能够被延长超过达到下止点。入口阀20只有在泵活塞5达到下止点之后关闭，使得来自泵工作室12的一部分燃料在泵活塞5的行程期间在相反方向上穿过入口阀20回流。另一部分燃料则通过高压管道42输送。由此，没单位泵冲程通过高压管道42输送的总燃料量由此被减小。
需要补充说明的是，在这里没有燃料被控制排出到燃料箱或类似结构中。此外，以这种方式在需要时能够通过压力脉冲的阻尼改善噪音性能。在这里也可能通过节流阀14、15进行协调。
另一种可能性是，为了获得部分填充，所述入口阀在泵活塞5到达上止点后不立即打开。由此泵活塞5获得一定的空行程，从而通过打开的密封配合的开口横截面流入到泵工作室12中的燃料被减少。
在这里，以有利的方式通过一个或多个位于所述入口阀前面的节流阀14、15或者阻尼容积减小所述压力波动的振幅和频率以及量调整。所述节流阀在这里能够使压力波和稀释波被更大部分地反射和更小阻尼。阻尼体积能够实现对压力波和稀释波的较小部分反射和较强的阻尼。这依赖于各阻尼体积的几何结构。通过入口阀20的打开和关闭或者在需要时许多个按照入口阀20构成的入口阀产生压力波和稀释波，它们从入口阀传播到输送泵，尤其是电动燃料泵并且在该处被反射。另一方面，所述反射波在入口阀20的打开过程中重新到达并且因而附加地影响在所述泵工作室中的被填充的质量，这可能导致所述高压泵的输送波动。借助于供给通道13中的阻尼体积和节流阀14、15和它们的协调能够使压力波如此程度地减小，使得保证高压泵1的均匀输送在一定的容差范围中。所述结构和尺寸在这里取决于高压泵1的使用领域和到预输送泵上的连接。
因而能够以有利的方式实现在无电流状态关闭的入口阀20。入口阀20集成到缸盖2中。在这里能够应用沉入式衔铁原理，从而能够实现入口阀20的快速打开和关闭。进一步地，所述吸入节流装置能够敷设到工作缸中，在所述工作缸中故意使用漏气。所需要的动态性能够通过一个或多个连接孔保证。通过阀弹簧27的相应大的弹簧预紧力能够得到足够高的关闭动态性。具有电磁线圈32的磁体31的冷却能够通过所述燃料的环绕冲洗实现。
本发明不限于上述实施例。

Claims (10)

1.高压泵（1），尤其是用于空气压缩式的、自点火的内燃机的燃料喷射设备的径向式或直列式活塞泵，其具有至少一个缸盖（2）和一个泵组件（6），其中，所述缸盖（2）具有一个缸孔（4），所述泵组件（6）的泵活塞（5）在所述缸孔中被导向，其中，所述泵活塞（5）在所述缸孔（4）中限定一个泵工作室（12），其中，设有一个集成到所述缸盖（2）中的入口阀（20），燃料能够通过所述入口阀传输到所述泵工作室（12）中，并且通过控制所述入口阀（20）能够实现对被传输到所述泵工作室（12）中的燃料的配量。
2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，
所述入口阀（20）被构造为可磁性控制的入口阀（20）。
3.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，
所述入口阀（20）借助一个拧入到所述缸盖（2）中的闭锁螺栓（21）固定在所述缸盖（2）上并且所述闭锁螺栓（21）用铁磁材料制成。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的高压泵，其特征在于，
设有一个电磁线圈（32），通过给所述电磁线圈（32）通电能够控制所述入口阀（20），并且所述电磁线圈（32）能够通过经由所述入口阀（20）传输到所述泵工作室（12）中的燃料冷却。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的高压泵，其特征在于，
所述入口阀（20）具有一个阀体（23）和一个与所述阀体（23）共同作用构成密封配合的阀挺杆（25），其中，所述阀挺杆（25）紧贴在所述缸盖（2）上，其中，设有一个可磁性操纵的沉入式衔铁（30）并且所述沉入式衔铁（30）在磁性操纵中带动所述阀挺杆（25）以打开在阀体（23）和阀挺杆（25）之间构成的密封配合。
6.根据权利要求5所述的高压泵，其特征在于，
设有一个调整盘（29），所述调整盘（29）用于预先给定一个用于所述沉入式衔铁（30）的工作气隙。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的高压泵，其特征在于，
设有一个控制器（38），所述控制器（38）根据所述泵组件（6）的泵活塞（5）的运动来控制所述入口阀（20）。
8.根据权利要求7所述的高压泵，其特征在于，
为了减小所述泵组件（6）的泵工作室（12）的填充，所述控制器（38）
a）使控制时间在它结束时缩短，使得所述入口阀（20）在所述泵活塞（5）到达下止点之前被关闭，
或者使控制时间在它结束时延长，使得所述入口阀（20）在所述泵活塞（5）到达下止点之后被关闭，和/或
b）使控制时间在它开始时缩短，使得所述入口阀（20）在所述泵活塞（5）到达上止点之后被打开。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的高压泵，其特征在于，
所述入口阀（20）具有一个低压室（16），该低压室在所述缸盖（2）的空槽（17）中构成并且由所述入口阀（20）的闭锁螺栓（21）封闭，所述入口阀（20）布置在所述空槽（17）中，和/或
设有一个通到所述低压室（16）中的供给通道（13），并且在所述供给通道（13）中布置至少一个节流阀（14、15）和/或至少一个阻尼体积。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的高压泵，其特征在于，
所述入口阀（20）具有一个关闭弹簧（27）并且所述关闭弹簧（27）的大的弹簧预紧力被预给定。
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