CN114109680A - 燃料高压泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料高压泵，其具有构造在泵壳体(52)中的阀接收部(27)和阀装置(24)，所述阀装置的阀座(68)在与所述泵壳体(52)接触的径向外置接触面的区域中具有围绕该阀座的周围环绕的槽(81)，和/或，所述泵壳体(52)在所述阀接收部(27)中具有径向向外指向且在周向上环绕的槽(80)。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料高压泵。
背景技术
在内燃机的燃料***中，使用燃料高压泵，以便使燃料从存在于低压区域中的预压力压缩到燃料喷射所需的喷射压力。这种燃料高压泵通常具有至少一个活塞，该活塞可以借助驱动装置轴向移动，该驱动装置例如由凸轮或偏心盘构成。由于活塞的轴向运动，在吸入冲程中将燃料从低压区域通过量控制阀吸入到输送腔中，该量控制阀表示阀装置并且有时被称为入口阀。在输送冲程中，将燃料在活塞腔中压缩并通过出口阀供应给通常构造为轨的高压区域。如果量控制阀在输送冲程开始时没有关闭或在输送冲程期间打开，则可以由此控制通过出口阀供应给高压区域的燃料量。
这种燃料高压泵通常包括电磁操纵装置，该电磁操纵装置用于影响量控制阀的阀元件的位态。通常，阀元件能够借助电磁操纵装置例如通过挺杆强制地打开或保持打开。典型的入口阀或量控制阀包括阀罐、已经提到的阀元件以及阀座。阀元件在此通常借助贴靠在阀罐和阀元件处的弹簧张紧在关闭位置。在关闭位置中，阀元件贴靠在阀座处并将输送腔侧与吸入侧分离。阀罐和阀座通常如此布置，使得该阀罐和阀座接触燃料高压泵的壳体并且借助敛缝(Verstemmung)固定在其中。现代发动机设计和运行类型需要越来越高的压力，这些压力周期性地建立和降低。由此，入口阀的构件和敛缝周期性地受到重载。
发明内容
本发明的任务是提供一种燃料高压泵，该燃料高压泵易于制造、满足对高输送压力的要求并且以稳健且可靠的方式工作或构造。
该任务通过本发明的燃料高压泵解决。在以下描述中以及在优选实施方式中可以找到其他有利实施方式。
本发明涉及一种用于内燃机的燃料高压泵。该燃料高压泵具有泵壳体。在泵壳体中布置有输送腔。通常，限界输送腔的缸通过泵壳体中的孔实现，然而也可以想到使用缸衬套。燃料高压泵还包括带有连接部的入口区域，该连接部用于与其中使用燃料高压泵的燃油***的低压区域连接。通常，连接部构造为单独构造的且附接至壳体的短接管，这可以提供制造技术方面的优点。例如，短接管可以构造为深冲件。然而也可以想到，连接部由泵壳体的材料形成。燃料高压泵还包括阀装置，该阀装置在打开状态中将入口区域与输送腔流体连通并且在关闭状态中将其彼此分离。阀装置也被称为入口阀或量控制阀。该阀装置包括阀罐、阀元件以及阀座并且尤其包括弹簧。阀罐布置在输送腔侧或者说高压侧，并且阀座布置在低压侧。在阀罐与阀座之间布置有阀元件。阀元件在轴向方向上被加载到刚提到的关闭位态中。为此，阀元件通常借助上述弹簧在阀装置中夹紧，该弹簧尤其贴靠在阀元件上和阀罐上。在关闭位态中，该阀元件密封地贴靠在阀座处。阀座通过敛缝(Verstemmung)相对于泵壳体紧固。阀装置布置在构造在泵壳体中的阀接收部中。在此，阀罐在阀座与泵壳体的轴向贴靠面之间轴向夹紧。根据本发明的第一构型，现在设置，阀座在与泵壳体接触的径向外置接触面的区域中具有围绕该阀座的周边环绕的槽。根据附加的或替代的本发明构型设置，泵壳体在阀接收部中在泵壳体的轴向贴靠面与阀座之间的轴向高度上具有径向向外指向且在周向上环绕的槽。由此，可以有针对性地降低刚度并且因此可以有针对性地控制泵壳体和/或入口阀、尤其是阀座上的负载。因此可以减少薄弱部位。所提及的槽中的一个槽或两个槽的设置使得结构更灵活，使得由于材料的屈服(Nachgeben)引起的压力波动、脉动或压力峰值体现各个构件彼此之间的连接部位的较小负载。泄漏的概率降低。
此外，强度关键区域中的应力可以降低到可以实现持久性设计的程度。由此，得到相应构件的强度的改善。通过经改善的强度可以使壁厚最小化，这对于保持所需泵壳体结构空间来说是必需的。由此，减少用于泵壳体、阀座和其他设有相应槽的构件的结构空间。
有利地，环绕的槽在阀座的径向外置接触面的区域中具有基本上三角形的横截面。这种造型有利于制造并且在阀座的最终柔性方面具有积极的特性。
有利地，环绕的槽在阀接收部中具有基本上矩形的横截面。这种形状可以简单地制造并且提供有利的柔性特性。
在阀接收部中和/或在阀座中也可以设置多个环绕的槽。可以想到，对应的横截面也可以具有不同于矩形和/或三角形的形状，例如圆形、椭圆形、波浪形等。各个槽的横截面可以分别在形状和/或大小方面不同。但可以想到，各个槽的横截面在大小和/或形状方面是相同的。这些环绕的槽用作卸载槽并降低其中布置有这些槽的构件的刚度。
有利地，环绕的槽在阀接收部中邻接于泵壳体的轴向贴靠面。
有利地，阀接收部从通过敛缝形成的敛缝凸起部直到轴向贴靠面为止除了径向向外延伸的槽的区域之外以恒定的直径构造。阀接收部可以在简单的钻孔过程中制造，然后可以引入相应的槽，***阀装置，并且然后通过构造敛缝将阀座固定。因此，相应的燃料高压泵是成本有利的并且能够以小周期时间大规模地制造。带有相应的槽的阀座能够单独地作为成品构件来提供。
有利地，阀座在径向向外的方向上在该阀座的轴向延伸中朝向径向外置接触面变细。换言之，阀座的轴向厚度在径向方向上减小，使得阀座的轴向厚度在径向外缘处最小。在此，阀座的变细可以具有弓形、直线或逐渐减小的走向。显然，也可以想到其他变细的形状和不同种类的走向。这对紧固的和有负载的阀座中的应力曲线有积极影响。
附图说明
本发明的其他特征、应用可能性和优点从本发明的基于附图来阐述的实施例的以下描述中得出，其中，这些特征不仅单独地而且以不同的组合方式对本发明是重要的，而无需对此再次明确指出。
附图示出：
图1示出内燃机的燃料***的简化示意图；
图2示出燃料高压泵的截面图；
图3示出图2的部分区域；
图4示出示意性的夹紧应力图(Verspannungsdiagramm)；并且
图5示出根据另一实施例的燃料高压泵的截面图的部分区域。
具体实施方式
图1以简化示意图示出用于未进一步示出的内燃机的燃料***10。燃料从燃料箱12通过吸入管线14、借助预输送泵16和低压管线18通过入口区域20供应给燃料高压泵22。紧接着入口区域20布置有阀装置24，该阀装置构成燃料高压泵22的量控制阀25，并且通过该阀装置能将活塞腔26与低压区域28连接，该低压区域包括预输送泵16、吸入管线14和燃料箱12。
通过控制单元30能操控电磁操纵装置32。量控制阀25又能通过电磁操纵装置32受操纵或在其位态方面受影响，之后还将详细讨论该电磁操纵装置。当前，燃料高压泵22实施为活塞泵，其中，活塞34能够借助实施为凸轮盘的驱动装置36沿着活塞纵轴线38上下运动，这通过带有附图标记40的箭头示意性示出。
在液压关系上在燃料高压泵22的输送腔26与出口42之间布置有在图1中构造为受弹簧加载的止回阀的出口阀44，该出口阀能够朝向出口42打开。出口42接到高压管线46上并且通过该高压管线接到高压存储器48(“轨”)衔接。此外，在液压关系上在出口42与输送腔26之间布置有同样构造为受弹簧加载的止回阀的限压阀50，该限压阀可以朝向输送腔26打开。在燃料***10运行中，预输送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管线18中。入口阀28可以根据相应的燃料需求来关闭和打开。由此，影响输送至高压存储器48的燃料量。在此，电磁操纵装置30如上所述地由控制单元32相应地操控并且影响量控制阀25的位态。
在图2中以截面图部分地示出燃料高压泵22。从图2的图示中可以看出，限压阀50、出口阀44和入口阀24布置在泵壳体52中。同样布置在泵壳体52中的是也被称为活塞腔26的输送腔26以及部分的活塞34。从泵壳体52中伸出的活塞下端部与活塞盘54连接。活塞34穿过活塞盘54贴靠在图2中未示出的驱动装置36上。出口阀44、限压阀50的这种构型和布置以及它们周围的区域的这种构造应理解为一个示例并且也可以以其它方式构型。同样的情况适用于活塞34或布置在其下部处的密封件以及该区域中的其他构型。
在燃料高压泵22的与活塞盘54对置的端部处布置有阻尼装置23。阻尼装置23用于补偿在燃料高压泵22的运行中出现的压力波动。
下面详细阐述阀装置24和电磁操纵装置32。电磁操纵装置32包括电磁线圈56。如果电磁线圈56通电，则形成磁场，通过该磁场，阀针58能够在其位置方面进行调节。通过阀针58，量控制阀25的阀元件60能够强制地打开或保持打开。因此，通过电磁线圈56可以借助阀针58对量控制阀25在其位态方面进行影响、即打开或保持打开。
在图3中详细地示出阀装置24周围的区域。阀装置24包括阀罐66、阀元件60以及阀座68。阀元件60通过弹簧64预紧到关闭位置中。在关闭位置中，该阀元件密封地贴靠在阀座68上。阀座68通过敛缝70相对于泵壳体52紧固。
阀元件60布置在流动通道62中。流动通道62将低压区域28与输送腔26连接。视阀元件60的位置而定，流动通道62是流体贯通的或流体中断的。换言之，视阀元件60的位置而定，低压区域28和输送腔26彼此流体连通或彼此流体分离。
阀元件60的运动轴线以附图标记63表示。运动轴线63相应于与径向方向R正交延伸的轴向方向A。
阀装置24布置在泵壳体52中的阀接收部27中。阀接收部27在轴向方向A上延伸并且具有不同的区域。以缺口71表示的第一区域在轴向方向A上延伸直至泵壳体52中的轴向贴靠面72。
在轴向方向A上，被称为阀罐接收部73的另一区域邻接缺口71。第三区域邻接阀罐接收部73，该第三区域当前被称为阀座接收部74。当前，阀罐接收部73和阀座接收部74具有相同的直径。尤其，缺口71具有与阀罐接收部73相比较小的直径。由此，可以形成轴向贴靠面72。
阀罐66在轴向接触面72上在轴向方向上接触泵壳体52。环绕的槽80布置在阀罐接收部73内的阀接收部27中。根据槽80的形状和大小，阀罐66可以在阀罐接收部73内在径向方向R上接触泵壳体52或不具有与泵壳体52的径向接触。当前，槽80的横截面以矩形的形式构造。当前，阀罐66布置在阀罐接收部73和缺口71以内。
阀罐66夹在轴向贴靠面72与阀座68之间。在所示的实施例中，阀座68具有在径向外置接触面区域中环绕的槽81。当前，环绕的槽81的横截面具有三角形形状。
阀座68在径向方向R上在阀座接收部74内与泵壳体52接触。阀座68通过敛缝70紧固。在敛缝过程中形成敛缝凸起部75，该敛缝凸起部以形状锁合的方式将阀座68固定在阀接收部27内。除了这种形状锁合之外，阀座68通过敛缝70以力锁合的方式固定。由此产生的应力在图4中的示意性夹紧应力图中示出并以FV表示。
图4示出示意性夹紧应力图。在当前情况下，应力FV以任意单位绘制在X轴上并且长度变化Δs以任意单位绘制在Y轴上。
泵壳体52的特性曲线在所示的图中以附图标记90表示。阀座68的特性曲线在所示的图中以附图标记91表示。这两个特性曲线90、91的交点表示累积的应力，其借助双箭头FV1示出。
由交替的输送冲程和吸入冲程产生的循环负载根据刚度分布到泵壳体52和阀座68上。循环负载在图4中以双箭头FB示出。在此，双箭头FB的第一端相应于泵壳体52的特性曲线90上的点，双箭头FB的第二端相应于阀座68的特性曲线91上的点。循环负载FB落到泵壳体52上的部分在图4中以双箭头FBG表示。在此，双箭头FBG的第一端相应于泵壳体52的特性曲线90上的点，双箭头FBG的第二端相应于两个特性曲线90和91的交点的X值。循环负载FB的落到阀座68上的部分在图4中以双箭头FBVS示出。在此，双箭头FBVS的第一端相应于阀座68的特性曲线91的点，双箭头FBVS的第二端相应于两个特性曲线90和91的交点的X值。
泵壳体52和阀座68的刚度可以被起到卸载槽作用的槽80、81影响。因此，例如通过阀座68的环绕的槽81降低该阀座的刚性。
在图4中，描述带有环绕的槽81的阀座68的特性曲线表示为带有附图标记92的虚线。因此，例如得出以双箭头FB‘标明的循环负载。在此，双箭头FB‘的第一端相应于泵壳体52的特性曲线90上的点，双箭头FB‘的第二端相应于阀座68的特性曲线92上的点。循环负载FB‘的落到泵壳体52上的部分在图4中以双箭头FBG‘示出。在此，双箭头FBG‘的第一端相应于泵壳体52的特性曲线90上的点，双箭头FBG‘的第二端相应于两个特性曲线90和92的交点的X值。循环负载FB‘的落到带有环绕的槽81的阀座68上的部分在图4中以双箭头FBVS‘示出。在此，双箭头FBVS‘的第一端位于阀座68的特性曲线92上的点上，双箭头FBVS‘的第二端相应于两个特性曲线90和92的交点的X值。
通过比较双箭头FBG与FBG‘或FBVS与FBVS‘的长度清楚地看出，通过阀座68上的环绕的槽81来提高循环作用到泵壳体52上的力负载，并且减小作用到阀座68上的力负载。清楚地说，双箭头FBG‘比双箭头FBG大而双箭头FBVS‘比FBVS小。
通过环绕的槽80、81的大小、数量和/或形状的变型可以控制刚度并且因此控制对应累积的负载(力负载)。
图5示出根据另一实施例的燃料高压泵22的截面图的部分区域。详细示出阀装置24周围的区域。为了清楚起见，未示出阀装置24。
在当前情况下，槽80邻接泵壳体52的轴向贴靠面72。阀接收部27的所示出的在周向环绕的槽80具有与前述实施例不同的几何形状。此外，所示出的实施例不具有缺口71。
阀接收部27的当前所示的槽80尤其具有0.3mm的径向深度。换言之，槽80的横截面在径向方向R上的延伸最大为0.3mm。槽80的横截面在轴向方向A上从阀接收部27的底部99起，起先在圆形的区段95中，尤其是在四分之一圆形的区段中延伸，该区段在径向方向R上尤其具有0.6mm的半径。紧接着是平行于运动轴线63走向的区段96。在当前情况下，该区段96形成槽80的直的且最深的区段。区段96的背离区段95的端部逆着径向方向R地、即在朝向运动轴线63的方向上倒圆。尤其，该倒圆部97具有与区段95的半径相当的半径，尤其是0.6mm的半径。逆着径向方向R地、即在朝向运动轴线63的方向上笔直走向的区段98邻接倒圆部97。区段98形成槽80的端部，使得阀接收部27的平坦且平行于运动轴线63走向的区段邻接槽80的区段98。区段98尤其相对于运动轴线63以15°的角度倾斜地走向。因此，所示的槽80在轴向方向A上延伸经过区段95、96、97和98。尤其，槽80的横截面的轴向长度、即槽80在轴向方向A上的延伸尺度为2.5mm。
槽80的或槽80的横截面的上述几何形状可以应用于其他槽、尤其是应用于槽81。
Claims (6)
1.一种用于内燃机的燃料高压泵(22)，所述燃料高压泵包括带有输送腔(26)的泵壳体(52)，其中，所述燃料高压泵(22)还包括带有连接部的入口区域(20)，所述连接部用于与燃料***(10)的低压区域(28)连接，其中，所述燃料高压泵(22)还具有阀装置(24)，所述阀装置在打开状态中将所述入口区域(20)与所述输送腔(26)流体连通，并且在关闭状态中将所述入口区域与所述输送腔彼此分离，其中，所述阀装置(24)包括阀罐(66)、阀元件(60)以及阀座(68)并且尤其包括弹簧(64)，其中，所述阀元件(60)在轴向方向(A)上尤其通过所述弹簧(64)加载到关闭位态中，在所述关闭位态中，所述阀元件密封地贴靠在所述阀座(68)上，其中，所述阀座(68)通过敛缝(70)相对于所述泵壳体(52)紧固，并且所述阀装置(24)布置在构造在所述泵壳体(52)中的阀接收部(27)中，其中，所述阀罐(66)在所述阀座(68)与所述泵壳体(52)的轴向贴靠面(72)之间轴向夹紧，其特征在于，所述阀座(68)在与所述泵壳体(52)接触的径向外置接触面的区域中具有围绕该阀座的周边环绕的槽(81)，和/或，所述泵壳体(52)在所述阀接收部(27)中在所述泵壳体(52)的轴向贴靠面(72)与所述阀座(68)之间的轴向高度上具有径向向外指向且在周向上环绕的槽(80)。
2.根据权利要求1所述的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述环绕的槽(81)在所述阀座(68)的径向外置接触面的区域中具有基本上三角形的横截面。
3.根据权利要求1或2所述的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述环绕的槽(80)在所述阀接收部(27)中具有基本上矩形的横截面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述环绕的槽(80)在所述阀接收部(27)中邻接所述轴向贴靠面(72)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述阀接收部(27)从由所述敛缝(70)形成的敛缝凸起部(75)直到所述轴向贴靠面(72)除了径向向外延伸的槽(80)的区域以外以恒定的直径构造。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述阀座(68)在径向向外的方向上在该阀座的轴向延伸中朝向所述径向外置接触面变细。
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- 2021-08-27 CN CN202110995383.0A patent/CN114109680A/zh active Pending
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| DE102020210846A1 (de) | 2022-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |