CN104508293A - 用于内燃机的高压泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于高压泵(1)的吸入阀(2)，该高压泵尤其用于压缩空气的、自点火的内燃机。该吸入阀(2)包括与密封座(13)共同作用的阀关闭体(15)和与阀关闭体(15)连接的、可电磁操纵的衔铁(30)。在此设置有压力阶梯，通过它，阀关闭体(15)可在打开方向(28)上被加载。此外所述衔铁(30)可被电磁操纵，使得所述阀关闭体(15)通过衔铁(30)被磁性关闭力在关闭方向(33)上向着密封座(13)加载。还提出一种具有这种吸入阀(2)的高压泵(1)。通过该方案可以降低用于吸入阀(2)的操控能量。

Description

用于内燃机的高压泵
技术领域
本发明涉及一种用于高压泵的抽吸阀，该高压泵尤其用于压缩空气的、自点火的内燃机，并且涉及一种高压泵，尤其是径向活塞泵或串联活塞泵。但该高压泵也可以作为活塞泵用于输送其它合适的液体。
背景技术
由DE 10 2010 027 745A1已知一种高压泵，它尤其作为径向活塞泵或串联活塞泵用于压缩空气的、自点火的内燃机的燃料喷射设备。在此设置有进入阀，通过它能够计量输送到泵工作室中的燃料。在此可以实现泵工作室的完全充注。但也可以通过适当控制进入阀实现泵工作室的部分充注。通过电磁线圈通电实现操纵。在此尤其在电磁线圈断电时阀弹簧的力可以很大程度上无延迟地引起进入阀的关闭。在此，阀弹簧通过阀元件和调整盘作用于衔铁上，衔铁与阀推杆连接。因此，阀推杆被阀弹簧的预紧力加载。阀弹簧朝向阀座面加载阀推杆。
因此，在由DE 10 2010 027 745A1已知的高压泵中，通过操纵进入阀可以使燃料从低压室输送到泵工作室。在此，进入阀的操纵在泵活塞的吸入行程期间进行。在泵活塞的输送行程期间进入阀最好是关闭的。由此实现在无电流状态中关闭的进入阀。通过阀弹簧的相应高的弹簧预紧力可以实现高的关闭动态。但该方案的缺陷是，为了使进入阀打开和保持打开，电磁线圈必需通电。正是在用于高关闭动态的高弹簧预紧力情况下，需要相应强的磁场，这带来大电流并由此带来大的功率损失。因此，在已知的方案中产生大的控制能量，因为在整个吸入阶段进入阀必须保持打开。
发明内容
具有权利要求1的特征的本发明吸入阀和具有权利要求8的特征的本发明高压泵的优点是，能够更好地控制燃料的计量。尤其可以降低能耗并从而降低必需的控制能量。
通过在从属权利要求中给出的措施能够实现对权利要求1中给出的吸入阀和权利要求8中给出的高压泵的有利改进。
通过压力阶梯，阀关闭体可在打开方向上被加载。在逆着打开方向取向的关闭方向上，阀关闭体可通过衔铁被磁性关闭力加载。因此，该磁性关闭力用于支持吸入阀的关闭。优选通过磁性关闭力这样程度地引起关闭运动，使得吸入阀由不节流状态进入节流。在节流中则通过液压力支持关闭或者甚至至少在很大程度上引起关闭。因此，有利地在关闭过程结束时不再必需磁性关闭力。由此改善吸入阀的操控。尤其用于关闭的功率耗用和必需的控制能量降低。
有利的是，用于对阀关闭体导向的导向直径小于密封座的座直径。由此，所述压力阶梯可以根据前级输送压力而在打开方向上被加载以有效的力。由此在前级输送压力相应大并且同时泵工作室中的压力降低的情况下基于压力比例而发生吸入阀的打开，使得燃料经过打开的密封座而输送到泵工作室中。
在此还有利的是，所述阀关闭体通过连接栓(阀栓)与衔铁连接，所述连接栓在具有导向直径的导向孔中被导向，并且，在导向孔与密封座之间构成一阀室，处于前级输送压力下的燃料可被导送到该阀室中，衔铁布置在衔铁室中，该衔铁室通过在导向孔中被导向的阀栓与阀室分开，并且，所述衔铁室就前级输送压力而言是卸压的。因此，阀室中的燃料的前级输送压力可以有利地在打开方向上引起有效的力，但是，与泵工作室中的压力相关的、在关闭方向上的力与前述力相反地指向。然而，在高压泵的泵活塞的吸入行程期间，泵工作室中的压力降低，使得在总和上形成在打开方向上的打开力，该力使得处于前级输送压力下的燃料能够流入泵工作室中。
有利地可以设置有阀弹簧，它至少间接地在关闭方向上对阀关闭体加载。在此还有利的是，所述阀弹簧布置在衔铁所在的衔铁室中，和/或，所述阀弹簧借助衔铁和/或阀栓对阀关闭体加载，该阀栓使衔铁与阀关闭体连接。所述关闭弹簧一方面限定吸入阀的初始位置。另一方面通过选择关闭簧的弹簧常数以及给定的预紧力可以在关闭方向上产生随着偏移并从而随着打开行程而上升的弹簧力。这使得能够协调吸入阀。
此外有利的是，设置有控制装置，它通过在阀关闭体的关闭行程期间使电磁线圈通电来引起对衔铁的电磁操纵，其中，该控制装置使电磁线圈在密封座完全关闭之前转换到无电流。这降低了所需的操控能量。由此也降低用于电磁线圈的冷却需求。在此还有利的是，控制装置通过在阀关闭体的关闭行程期间使电磁线圈通电来操纵阀关闭体，直到在密封座上实现节流。如果在密封座上实现节流，则进一步的关闭行程可以纯机械地通过泵工作室的上升的内室压力来关闭。
因此能够有利地在泵安装组件的吸入行程中(在该行程中泵工作室中的压力降低)通过作用于所述压力阶梯上的前级输送压力而在打开方向上操纵阀关闭体。此外，如果通过对衔铁的电磁操纵使阀关闭体在关闭方向上被这样程度地操纵，以致在密封座上实现节流，则能够在泵安装组件的输送行程中(在该行程中泵工作室中的压力升高)使阀关闭体被泵工作室中的压力在关闭方向上操纵。
附图说明
在下面的说明书中借助附图详细解释本发明，在附图中相应的元件设置有统一的附图标记。附图示出：
图1按照本发明的一个实施例的、具有吸入阀的高压泵的局部示意剖面图，
图2用于解释按照本发明的一个实施例的高压泵和吸入阀的功能方式的曲线图，
图3用于解释按照本发明的该实施例的高压泵和吸入阀的功能方式的另一曲线图，
图4用于解释按照本发明的该实施例的高压泵和吸入阀的功能方式的另一曲线图。
具体实施方式
图1以局部示意剖面图示出按照本发明一个实施例的高压泵1。该高压泵1尤其可以构造为径向活塞泵或串联活塞泵。该高压泵1特别适合作为燃料泵用于压缩空气的、自点火的内燃机的燃料喷射设备。高压泵1具有吸入阀2。该吸入阀2尤其适于用在这种高压泵1中。但按照本发明的吸入阀2在相应适配地变化的情况下也适用于其它应用场合。
该高压泵1以及吸入阀2的优选应用在于具有燃料分配板条的燃料喷射设备，该燃料分配板条存储高压下的柴油。但也可以由吸入阀2控制并由高压泵1输送其它适合的液体，即其它作为燃料的液体。
高压泵1具有缸头3，在其中构成泵安装组件5的泵工作室4。在此，在缸头3中构成缸孔6，泵活塞7在该缸孔中被导向。泵活塞7在缸孔6中限界泵工作室4。此外在未示出的壳体中支承有带有凸轮9的驱动轴8。在运行中，驱动轴8绕其旋转轴线10旋转。在此通过凸轮9发生对泵活塞7的操纵，这通过双箭头11表示出。该操纵可以例如通过支承在滚子靴中的滚子进行。
吸入阀2具有阀座体12，在阀座体上构成密封座13。密封座13在该实施例中圆形地构造有座直径14。在此设置有阀关闭体15，它与阀座体12的密封座13共同作用。
阀座体12通过封闭螺钉固定在缸头3上。在此在阀座体12与缸头3之间形成密封，使得泵工作室4相对于环境耐高压地密封。
吸入阀2具有阀室20，通过一个或多个孔21，22向该阀室中输送处于前级输送压力下的燃料。关闭体15在关闭状态阀下在一侧贴靠在具有座直径14的密封座13上。此外，阀关闭体15与阀栓23连接或者与该阀栓一体地构成。阀栓23在可构造为磁芯的基体25的导向孔24中被导向。导向孔24在此具有导向直径26，该导向直径小于密封座13的座直径14。阀栓23伸入到衔铁室27中，该衔铁室相对于阀室20中的前级输送压力是卸压的。因此形成压力阶梯，该压力阶梯通过密封座13的座直径14和导向孔24的导向直径26确定。因此，基于前级输送压力，在该压力阶梯上产生沿着阀栓23的轴线29向打开方向28指向的力。
吸入阀2还具有衔铁30，该衔铁与阀栓23连接并且布置在衔铁室27中。此外设置有电磁线圈31，它可以由控制装置32通电。在电磁线圈31通电时，该电磁线圈在衔铁30上产生磁力，由此阀关闭体15在逆着打开方向28指向的关闭方向33上被向着阀座体12的密封座13的方向加载。
在该实施例中还设置有阀弹簧34，它通过衔铁30和阀栓23对阀关闭体15在关闭方向33上加载。
下面也参照图2，3和4来说明高压泵1和吸入阀2的构型和功能方式。图2，3和4分别示出一个用于解释高压泵1和吸入阀2的功能方式的曲线图。在此在图2中在横坐标上标出阀关闭体在打开方向28上的行程，而在纵坐标上标出与行程相关的流量。在图3中在横坐标上标出阀关闭体15在打开方向28上的行程，而在纵坐标上标出在关闭方向33上作用于阀关闭体15上的力。在图4中在横坐标上标出时间，而在纵坐标上标出泵工作室4中的压力、阀关闭体15在打开方向28上的行程和电磁线圈31的通电。
在图2中示例地示出曲线40，它表示出在阀关闭体15与密封座13之间从阀室20到泵工作室4中的流量40。当行程超过一个值41时，则吸入阀2处于不节流阶段，这在图2中通过区域42表示。在值41之下，吸入阀2处于节流中，这通过区域43表示。当行程消失时流量40也消失。
为了解释图3，从状态44出发，在该状态中，吸入阀2处于无节流区域42中并且在该区域中达到阀关闭体15的相对较大的、尤其最大的行程。通过曲线45描述阀弹簧34的弹簧力的可能的变化走向，该弹簧力在关闭方向33上作用于阀关闭体15上。曲线45与纵坐标的纵坐标交点46说明不消失的预紧力。阀弹簧44的预紧力在此可以适当地选择。曲线45的斜率也可以通过阀弹簧34的弹簧常数预先给定。在状态44中，首先基本由阀弹簧34施加复位力。如果阀室20中的与泵工作室4中的压力关系允许这一点(例如在泵活塞7的输送行程时是这种情况)，则阀关闭体15基于阀弹簧34的复位力即已关闭，使得曲线47首先在曲线45附近延续，其中曲线延续方向通过箭头47表示。在区域48中，由控制装置32使电磁线圈31通电。由此，在关闭方向33上作用于阀关闭体15上的关闭力陡峭上升，这通过箭头49表示。由此，在阀关闭体15上施加最大力50。在此，低于值41，使得吸入阀2到达节流区域43中。在此行程继续减小，这通过箭头51表示。当电磁线圈31通电结束时(这借助区域48表示)，吸入阀2已经处于节流区域43中。因此，在区域52可由阀弹簧34和泵工作室4的增大的压力施加进一步的关闭力。当行程消失时(此时吸入阀2或者说阀座13是关闭的)，保持通过曲线47与纵坐标的纵坐标交点53所给出的关闭力。该关闭力由阀弹簧34的预紧力以及所述压力阶梯产生。因此，纵坐标交点43取决于前级输送压力(前级运行压力)。
因此产生相对较窄的区域48，在该区域中需要电磁线圈31通电。因此，功率耗用明显降低。
在图4中示出时间区间48'，48"，在这些区间中电磁线圈31通电。因此，通电54通过具有迅速上升的和下降的边沿的曲线54表示。
通过曲线55表示泵工作室4中的压力。该压力分别在时间区间48'，48"中上升，其中，通过泵工作室4中的上升的压力分别支持吸入阀2在节流区域43中的关闭。在吸入阀2关闭后，压力继续上升，这由泵活塞7的输送行程引起。曲线56表示阀关闭体15的行程的变化走向。为了简化视图，曲线54，55，56从一共同的水平开始，其中，在该水平上初始值不是必须为零。
因此，吸入阀2构造为向外打开的、具有压力阶梯的阀2。如果泵工作室4中的内室压力小于吸入阀2前面的前级输送压力，则阀关闭体15逆着阀弹簧34打开。泵工作室4被充注，直到吸入阀2通过电磁线圈31的通电被以电的方式从不节流状态拉出来。进一步的关闭行程则纯机械地通过泵工作室4的上升的内室压力实现，因为吸入阀2处于节流中。因此，有利地在小的行程变化情况下得到极短的操控时间，用于激活吸入阀2的关闭运动。
因此，根据吸入阀2或者控制装置32的构型而定，区域48也可以包含初始状态44。吸入阀2的关闭则直接通过电磁线圈31的通电引起。
本发明不局限于所描述的实施例。

Claims (10)

1.用于高压泵(1)的吸入阀(2)，该高压泵尤其用于压缩空气的、自点火的内燃机，该吸入阀具有与密封座(13)共同作用的阀关闭体(15)并具有与阀关闭体(15)连接的、可电磁操纵的衔铁(30)，其特征在于，设置有压力阶梯，通过该压力阶梯，阀关闭体(15)能够在打开方向(28)上被加载，并且，所述衔铁(30)能够被这样电磁操纵，使得所述阀关闭体(15)通过所述衔铁(30)被一磁性关闭力在关闭方向(33)上向着所述密封座(13)加载。
2.如权利要求1所述的吸入阀，其特征在于，用于对阀关闭体(15)导向的导向直径(26)小于所述密封座(13)的座直径(14)。
3.如权利要求2所述的吸入阀，其特征在于，所述阀关闭体(15)通过阀栓(23)与衔铁(30)连接，所述阀栓(23)在具有导向直径(26)的导向孔(24)中被导向，在导向孔(24)与密封座(13)之间构成阀室(20)，处于前级输送压力下的燃料能够被输送到该阀室中，衔铁(30)布置在衔铁室(27)中，该衔铁室通过在导向孔(24)中被导向的阀栓(23)与阀室(20)分开，并且，所述衔铁室(27)就所述前级输送压力而言是卸压的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的吸入阀，其特征在于，设置有阀弹簧(34)，该阀弹簧至少间接地在关闭方向(33)上对所述阀关闭体(15)加载。
5.如权利要求4所述的吸入阀，其特征在于，所述阀弹簧(34)布置在衔铁(30)所在的衔铁室(27)中，和/或，所述阀弹簧(34)借助衔铁(30)和/或阀栓(23)对阀关闭体(15)加载，该阀栓使衔铁(30)与阀关闭体(15)连接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的吸入阀，其特征在于，设置有控制装置(32)，该控制装置通过在阀关闭体(15)的关闭行程期间使电磁线圈(31)通电来引起对衔铁(30)的电磁操纵，其中，所述控制装置(32)使电磁线圈(31)在密封座(13)完全关闭之前转换到无电流。
7.如权利要求6所述的吸入阀，其特征在于，所述控制装置(32)通过在阀关闭体(15)的关闭行程期间使电磁线圈(31)通电来操纵所述阀关闭体(15)，直到在密封座(13)上实现节流。
8.高压泵(1)，尤其是用于压缩空气的、自点火的内燃机的燃料喷射设备的径向活塞泵或串联活塞泵，具有至少一个缸头(3)、具有泵安装组件(5)，该泵安装组件包括在缸头(3)中构成的泵工作室(4)，该高压泵还具有至少一个如权利要求1至7中任一项所述的吸入阀(2)，其中，通过所述吸入阀(2)的密封座(13)能够将燃料输送到泵工作室(4)中。
9.如权利要求8所述的高压泵，其特征在于，在所述泵安装组件(5)的吸入行程中泵工作室(4)中的压力降低，在该吸入行程中，通过作用于所述压力阶梯上的前级输送压力使得能够在打开方向(28)上操纵所述阀关闭体(15)。
10.如权利要求8或9所述的高压泵，其特征在于，在所述泵安装组件(5)的输送行程中泵工作室(4)中的压力升高，在该输送行程中，如果通过对衔铁(3)的电磁操纵使阀关闭体(15)在关闭方向(33)上被以这种程度操纵，以致在密封座(13)上实现节流，则所述阀关闭体(15)被泵工作室(4)中的压力在关闭方向(33)上操纵。
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