CN109715933B - 在燃料喷射***中使用的溢流阀，高压泵及燃料喷射*** - Google Patents

在燃料喷射***中使用的溢流阀，高压泵及燃料喷射*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种溢流阀，一种高压泵和一种具有用于产生喷射压力的高压泵(5)的燃料喷射***，该高压泵的泵输入压力可通过溢流阀(8)调节，该溢流阀具有在设有输入接头(11)和回流接头(12)的阀壳体(10)中能纵向移动地布置的活塞单元(13)，该活塞单元作为阀元件与所述回流接头(12)共同作用，并且该活塞单元在背面被至少一个阀弹簧(14)加载，该阀弹簧安置在所述阀壳体(10)的弹簧室(15)中并且用于产生切换压力，其中，所述弹簧室(15)与用于移除在那里侵入的燃料的装置连接，以便在所述弹簧室(15)中产生气泡。

Description

在燃料喷射***中使用的溢流阀，高压泵及燃料喷射***
技术领域
本发明涉及一种尤其用于在燃料喷射***中使用的溢流阀，并且涉及一种尤其用于产生燃料喷射压力的高压泵以及一种燃料喷射***，其中，该燃料喷射***的溢流阀具有活塞单元，该活塞单元在设置有输入接头和回流接头的阀壳体中沿着抵抗至少一个阀弹簧的力的方向可移动地布置。
背景技术
DE 10 2009 027 146 A1公开了一种具有在抽吸侧的低压区域的燃料高压泵，在该低压区域中布置有溢流阀，该溢流阀具有阀壳体、作为阀元件的活塞单元和阀弹簧，该阀壳体固定在泵壳体中并且具有入口和一个或多个出口。安置在阀壳体中的阀元件沿平行于溢流阀纵轴线的轴向方向可移动并且通过配属的阀弹簧保持在闭合所述阀的初始位置中。如果燃料在端侧流入到受弹簧复位作用的阀元件上，那么该阀元件相应地移动，直至通过继续进行的轴向移动释放侧向的出口横截面为止。在此，阀弹簧的弹簧刚度以及溢流阀的活塞面确定了由溢流阀产生的泵输入压力。
在现有技术的这种溢流阀中，燃料可能由于阀元件与阀壳体之间的动态密封中的泄漏而不希望地进入到背后的弹簧室中。充注有燃料的弹簧室使阀元件的弹起变困难并且在极端情况下闭锁该阀元件。为了清空弹簧室，已经尝试经由节流孔使弹簧室与回流部连接。然而已表明从中流出的节流量可能沿相反的方向又回流到弹簧室中。
发明内容
因此，本发明的任务是，配置一种符合类型的具有溢流阀的燃料喷射***，该溢流阀可靠地确保阀弹簧弹起。
从本发明的溢流阀、高压泵和燃料喷射***出发来解决该任务。本发明的优选实施方式给出溢流阀的有利扩展方案。
本发明包含以下技术教导：溢流阀的弹簧室与用于移除在那里侵入的燃料的装置连接，以便在弹簧室中产生并保存气泡。
换言之，借助一些技术装置来补充溢流阀，这些装置确保将由于动态密封部的泄漏而侵入到弹簧室中的燃料可靠地排走。这例如可以通过将侵入的燃料泵走或抽走来实现。由此，通过在弹簧室中形成气泡，实现改善的减振。通过弹簧室中的气泡改善了弹簧-活塞***的响应特性并且该***可以容纳更大的行程，这导致改善的减振。因此可以更好地控制止回阀的调节参数，并且用于充注高压泵的液压***的脉动被抵消。通过减少的脉动，在泵输入回路中也产生更少的空穴。
根据第一优选实施方式，用于移除侵入到弹簧室中的燃料的装置是止回阀，该止回阀在入口侧与弹簧室连接，以便沿着通流方向将燃料朝着回流管路的排走。在相反的锁止方向上防止由于泵作用而排走的燃料回流到弹簧室中。由此，可以在弹簧室中通过使侵入其中并又排走的燃料气化来形成或者说获得所希望的气泡。
在借助止回阀清空弹簧室的燃料的第一变型方案中提出，止回阀布置在活塞单元中或活塞单元上。从弹簧室由此排走的燃料经由活塞单元的贯通孔向回流接头的方向流动。该变型方案的优点在于，可以在短的路径上将待排走的燃料输送给溢流阀的回流接头。
根据第二变型方案提出，将止回阀集成在底侧的壳体栓塞中或者阀壳体中，即集成在溢流阀的不可运动的部分上。从弹簧室由此排走的燃料又被输送给回流管路。该变型方案的优点在于，与止回阀的集成相关的附加质量不影响溢流阀的动态性。这为以下情况创造前提：使用特别轻的活塞单元并且可以采用具有较低弹簧刚度的阀弹簧。复位弹簧的弹簧刚度越低，则可以越好地抵消液压回路的脉动。因此，在根据类型的燃料喷射***中,具有仅3N/mm至4N/mm弹簧刚度的复位弹簧是可行的。
此外提出，止回阀本身构成阀壳体的在底侧的壳体栓塞。通过这种功能集成，不需要单独构件。替代于此地也可考虑，将预先制成的止回阀用到传统壳体栓塞的基孔中，在该壳体栓塞中必须附加地引入优选横向延伸的排流通道。
根据改进本发明的另一措施提出，活塞单元罐形地构造，其中，罐形活塞单元的内室可以被用于引导阀弹簧。这种罐形活塞由结构决定地是特别轻的，由此可以使用具有较小弹簧刚度的阀弹簧。附加地可考虑，活塞单元由轻金属材料、优选铝制成。至少在周面上的滑动覆层，例如经阳极氧化处理的表面，提高了抗磨损性并且相对于阀壳体的内表面作为密封配对件起到使摩擦力最小的作用。
根据改进本发明的另一措施提出，活塞单元具有在径向外部环绕的泄漏收集槽。在此，泄漏收集槽在活塞单元外部上的轴向延伸尺度以及泄漏收集槽相对于阀壳体侧回流接头的定位与要排走的活塞泄漏量这样协调，使得优选在任何活塞位态中都确保泄漏收集槽与回流接头连接。
根据本发明的另一优选实施方式提出，用于移除侵入到弹簧室中的燃料的装置以文丘里喷嘴来实现。文丘里喷嘴优选经由在喷嘴体的窄部位处的横向孔将弹簧室的侵入其中的燃料抽走。在此，文丘里喷嘴由泵输入压力回路的流过的燃料来驱动。由此，实现对弹簧室的主动抽吸。文丘里喷嘴同时起到一种旁路冷却节流装置的作用，由此能够在泵输入压力回路中实现压力调节。由此所产生的单独冷却体积流提升该***的稳健性。
可考虑，将文丘里喷嘴集成到阀壳体的壳体栓塞中，然而这在可行的抽吸功率方面带来由安装空间决定的限制。因此优选提出，将文丘里喷嘴集成到壳体栓塞的文丘里壳体中，该文丘里壳体筒形地同轴地沿弹簧室延伸并且可以与壳体栓塞实施为一体或与其耦合。因此，弹簧室被用作用于安置文丘里喷嘴的安装空间。为了补偿构件公差提出，文丘里壳体在靠近中心的端部处经由铰接部、优选球铰接部与壳体栓塞耦合。由此，可以补偿垂直度偏差。在该结构的情况下可以通过以下方式补偿同轴度偏差：文丘里壳体在远离中心的端部处经由滑动套筒在活塞单元处被引导，该滑动套筒在确保用于文丘里壳体的径向间隙情况下贴靠在活塞单元上。由此，文丘里壳体的远离中心的端部从阀壳体伸出并且可以一起附接到输入接头上以运行文丘里喷嘴。文丘里壳体的对置端部构成文丘里喷嘴的排流部，该排流部通过壳体栓塞内的通道与回流接头耦合。
附图说明
下面，根据附图与对本发明实施例的描述一起更详细地阐述改进本发明的进一步措施。附图示出：
图1具有高压泵的燃料喷射***的示意性连接图，
图2根据第一实施方式的溢流阀的示意性纵截面，该溢流阀具有集成在活塞单元中的止回阀，
图3根据第一实施方式的溢流阀的示意性纵截面，该溢流阀具有集成在壳体栓塞中的止回阀，
图4根据图3类型的溢流阀的细节视图，该溢流阀具有集成在壳体栓塞中的止回阀，
图5根据图3类型的溢流阀的细节视图，该溢流阀具有作为壳体栓塞的止回阀，
图6在活塞单元区域中的溢流阀的部分纵截面，该活塞单元包括泄漏收集槽和
图7第二实施方式的溢流阀的示意性纵截面，该溢流阀具有集成的文丘里喷嘴。
具体实施方式
根据图1的燃料喷射***将燃料经由过滤器1从燃料箱2中借助燃料输送泵3通过燃料管路4输送至高压泵5，该高压泵在此构造为径向活塞泵。
此外，燃料喷射***包括配量单元6和高压存储器7，该高压存储器也称为轨，该轨又与在此未进一步示出的喷射阀连接，这些喷射阀将燃料喷入到内燃机的燃烧室中。
配量单元6用于根据需要可变地调节从燃料输送泵3至高压泵5的燃料输入量。在从燃料输送泵3至配量单元6的输入管路中布置有溢流阀8，该溢流阀用于将被燃料输送泵3过多地输送的燃料控制排走并且经由回流管路9引回到燃料箱2中，所述燃料在配量单元6完全或部分闭合的情况下不能到达高压泵5。燃料输送泵3、配量单元6和溢流阀8配属于燃料喷射***的低压回路。相反，高压泵5和高压存储器7配属于高压回路。
溢流阀8包括设有输入接头11和回流接头12的阀壳体10，在该阀壳体中安置有可纵向移动地布置的活塞单元13，该活塞单元作为阀元件与回流接头12共同作用。活塞单元13从背面被阀弹簧14加载，该阀弹簧安置在阀壳体10的弹簧室15中并且用于产生切换压力。
在图2中详细示出的第一实施方式的溢流阀8'由安置在阀壳体10中的活塞单元13组成，在该活塞单元中置入止回阀16a，该止回阀在入口侧与弹簧室15处于连接中并且沿着通流方向将来自弹簧室15的燃料朝着回流接头12排走，该回流接头与在此未进一步示出的回流管路连接。在此，燃料从止回阀16a出发经由活塞单元13的贯通孔17到达回流接头12处。安置在弹簧室15中的阀弹簧14一方面同轴地支撑在活塞单元13上并且另一方面支撑在属于阀壳体10的壳体栓塞18上，该壳体栓塞在底侧被压入到阀壳体10中。
根据在图3中示出的变型方案，止回阀16b布置在底侧的壳体栓塞18 中而不布置在活塞单元13处。经由止回阀16b从弹簧室15中排走的燃料通过在此未进一步示出的旁路管路到达回流管路9。
在图4中示出的、构造有止回阀16c的壳体栓塞18的变型方案中，该止回阀集成在罐形壳体栓塞18中并且由止回阀壳体19、封闭体20以及作用在该封闭体上的阀弹簧21组成。燃料经由布置在止回阀壳体19中的横向孔22向回流管路9的方向排走。
在根据图5的变型方案中，止回阀16d本身构成壳体栓塞18。壳体栓塞18中的基孔同时用作止回阀壳体并且通过螺纹套筒23被封闭，该螺纹套筒构成通至止回阀16d的输入部。本身已知的该阀机构以常见的方式也布置在止回阀16d的所述基孔内。
根据图6，活塞单元13'罐形地构造。在此，罐形活塞单元13'的内室24 用于引导阀弹簧14。在所述轻质的罐形活塞单元13'上，在径向外部构造有环绕的泄漏收集槽25。在该实施例中，活塞单元13'由铝组成并且至少在周面侧进行阳极氧化处理，以便使相对于阀壳体10的滑动摩擦力最小以及减小与之相关的磨损。在此适合结合在壳体侧集成的止回阀来利用该活塞单元13'。
根据图7的实施例的特征在于，在溢流阀8”'中集成了文丘里喷嘴26。文丘里喷嘴26主动地移除侵入到弹簧室15中的燃料。为此，连续的燃料体积流从输入口11穿过文丘里喷嘴26向回流管路9的方向流动并且在此根据伯努利原理在窄部位28的区域中产生压力下降，使得在从这里分支的横向孔27中出现抽吸作用。横向孔27附接到溢流阀8”'的弹簧室15上以抽走燃料，使得实现对弹簧室15的相应地连续抽真空。
文丘里喷嘴26集成在沿弹簧室15并与之同轴地延伸的文丘里壳体29 中。文丘里壳体29通过壳体栓塞18相对于阀壳体10固定。壳体栓塞18 在底侧被压入到弹簧室15中。为了补偿在活塞单元13相对于阀壳体10轴向运动期间由制造公差决定地出现的、在同轴度和垂直度方面的构件位置偏差，在此采取特殊措施。关于文丘里壳体29的纵轴线而言的垂直度偏差通过文丘里壳体29的靠近中间的端部与壳体栓塞18之间的铰接部30来补偿。文丘里壳体29的靠近中心的端部是面向壳体栓塞18并密封贴靠在其上的那个端部。相反，同轴度偏差通过文丘里壳体29的与该靠近中心的端部对置的远离中心的端部来补偿。为此设置的滑动套筒31沿着文丘里壳体 29的周面配置有窄的引导部并且在碗形活塞元件13的内端面上具有径向自由度。该径向自由度能够通过关于文丘里壳体29穿过活塞元件13而言的大规模间隙配合来实现。在弹簧室15中围绕文丘里壳体29布置并沿轴向方向作用的阀弹簧14在所述远离中心的端部处支撑在滑动套筒31上，由此在压缩阀弹簧14时在滑动套筒31与活塞元件13之间的接触区域中产生轴向密封力，使得即使在存在径向自由度的情况下仍产生防止燃料从输入口11侵入到弹簧室15中的密封。
因此，驱动文丘里喷嘴26的燃料从输入接头11出发经由文丘里喷嘴 26的窄部位28并经由铰接部30流动到壳体栓塞18中并且从在其中引入的通道引导部经由阀壳体10中的回流接头12流动至燃料输送回路的回流管路9。
在溢流阀功能的范畴内，沿着逆着阀弹簧14的力的方向可移动地布置的活塞单元13根据由燃料经由输入接头11所施加的压力作为阀元件与回流接头12'共同作用，该回流接头也与回流管路9连接。
本发明不限于前述的优选实施例。而是也可以考虑这些实施例的变型，所述变型被后续优选实施例的保护范围一起包括。因此，配量单元6和溢流阀8也可以实施为高压泵的一部分。例如也可以将止回阀直接集成在阀壳体10中或者将最后一个实施例的文丘里喷嘴26靠近底部地横向地穿过阀壳体10布置，如果由此不影响活塞行程。同样也可以考虑，将最后一个实施例的文丘里喷嘴26也固定地压入到壳体栓塞18中，如果能实现得很小的制造公差允许该情况。此外，为了简化安装也可以将文丘里壳体29夹入到壳体栓塞18的对应槽口中。同样，也可以将滑动套筒31夹入到配属的活塞单元13中，以便简化安装。

Claims (9)

1.溢流阀(8)，该溢流阀包括在设有输入接头(11)和回流接头(12)的阀壳体(10)中能纵向移动地布置的活塞单元(13)，该活塞单元作为阀元件与所述回流接头(12)共同作用，并且该活塞单元在背面被至少一个阀弹簧(14)加载，该阀弹簧安置在所述阀壳体(10)的弹簧室(15)中并且用于产生切换压力，其中，所述弹簧室(15)与用于移除侵入到所述弹簧室中的燃料的装置连接，以便在所述弹簧室(15)中产生气泡，其中，所述用于移除侵入到所述弹簧室(15)中的燃料的装置包括文丘里喷嘴(26)，该文丘里喷嘴由泵输入压力回路的流过的燃料来驱动，其中，在所述文丘里喷嘴(26)的窄部位(28)处的横向孔(27)与所述弹簧室(15)处于连接中，以便通过抽走将侵入其中的燃料移除，其特征在于，所述文丘里喷嘴(26)集成在所述活塞单元(13)的文丘里壳体(29)中，该文丘里壳体同轴地沿所述弹簧室(15)延伸。
2.根据权利要求1所述溢流阀(8)，其特征在于，所述文丘里壳体(29)在靠近中心的端部处经由铰接部(30)与壳体栓塞(18)耦合并且由此附接到所述回流接头(12)上。
3.根据权利要求1所述的溢流阀(8)，其特征在于，所述文丘里壳体(29)在远离中心的端部处经由滑动套筒(31)被引导，该滑动套筒在确保用于所述文丘里壳体(29)的径向间隙情况下贴靠在所述活塞单元(13)上，其中，所述输入接头(11)附接在所述文丘里壳体(29)的所述远离中心的端部上以运行所述文丘里喷嘴(26)。
4.根据权利要求1所述的溢流阀(8)，其特征在于，所述活塞单元(13)具有在径向外部环绕的泄漏收集槽(25)，该泄漏收集槽建立与所述回流接头(12)的连接。
5.根据权利要求1所述的溢流阀(8)，其特征在于，所述活塞单元(13)由轻金属材料制成，该轻金属材料至少在周面侧设有滑动覆层。
6.根据权利要求1至5之一所述的溢流阀(8)，其特征在于，所述溢流阀(8)用于在燃料喷射***中使用。
7.高压泵(5)，在所述高压泵的泵输入循环中安置有根据上述权利要求中任一项所述的溢流阀(8)。
8.根据权利要求7所述的高压泵(5)，其特征在于，所述高压泵(5)用于在燃料喷射***中产生喷射压力。
9.机动车的燃料喷射***，具有根据权利要求1至6任一项所述的溢流阀(8)。
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