CN1853040A - 用于燃料供给***的阀及过滤装置 - Google Patents
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Abstract
一种阀(49),其被用于***到将燃料泵连接到喷射阀***上的管线中并且被设计为压力保持阀,该阀的特征在于具有用于使流体流过其内部的管体(50),套筒(53)被***到管体(50)中,套筒在中间区域形成阻尼筒(55),阻塞主体(57)的一端被容纳在阻尼筒的内部以便能够在管体(50)的轴线(58)的方向上滑动。阻塞主体(57)的相对端部的特征在于由弹性体材料制成的密封主体(67)以及其与阀座(66)相配合,阀座被设置为管体(50)的横向壁(63)中的通孔(65)。阻塞主体(57)在弹性预张紧作用下抵靠阀座并且由于与阻尼筒的配合作用使阻塞主体的运动被抑制或者伴有可能最低的噪音。阀(49)在阀座(66)区域特别适于产生可靠的密封作用,并且因此在所述燃料供给***管线中实现压力维持作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种与权利要求1的前序部分相对应的过滤装置。此外,本发明还涉及用于与这种过滤装置相连接的阀,并且该阀与权利要求11的前序部分相对应。
背景技术
将内燃机的燃料箱连接到内燃机的喷射阀的燃料管线通常装有过滤装置,其被设置在相对于燃料泵的压力侧。燃料必须在取决于发动机操作状态的一定压力下被供应给喷射阀,该压力通过燃料泵被施加,其中不管怎样都必须确保压力不超过上限。
为了调节该压力,所知的是提供压力调节器,所述压力调节器特别是作为独立部件并且还构成被整合到过滤装置中的形式。例如从DE100 19 784 A1、DE 197 38 805 A1、DE 100 11 262 A1中可以获知这些过滤装置。
这些已知部件的共有特征是容纳环形过滤元件的圆柱形外壳,流体穿过外壳从外部向内部径向流动,外壳的盖子被布置成容纳压力调节器。燃料的进口和出口被设置成彼此对准并且相对于外壳的轴线平行延伸。压力调节器被连接到相对于外壳同轴延伸的回流管线上,并且压力调节器的特征在于可以根据施加在过滤装置出口区域中的燃料压力被挠曲的弹簧加载的隔膜与阻塞主体相配合以打开回流管线,并且该压力调节器被相应地设置为调节过滤装置的初始压力。
从文献DE 197 11 531 C2中可以获知安装有压力调节器的大致相同的过滤装置。
最后,DE 195 26 142 A1公开了另一种过滤装置,其在盖子区域即出口侧上设置有压力调节器并且在进口侧即底侧设置有压力安全阀。压力安全阀以及压力调节器都安装有引入内燃机燃料箱中的回流管线。利用被设置为减压阀的压力调节器,初始压力被调节到喷射阀的工作压力,而进口侧压力安全阀用于限制穿过过滤装置的总燃料供给量,以便提高其使用寿命。
调节和/或限制燃料管线中燃料的工作压力的压力调节器的使用允许根据相对狭窄的许可范围调节压力,其中具有过滤装置的压力调节器的结构构成在制造、维护、贮存等方面提供了许多优点。然而,压力调节器通常是相对昂贵的精密部件,其功能范围超过了仅为压力限制的功能范围。
压力调节器、限压阀或类似物的必要特征包括弹簧加载的阻塞主体,其与通流口的边缘相配合并且通常由如形成阀座的边缘那样的金属材料构成。然而,对于在客车操作中增强舒适性的需要尤其产生了对减少与操作相关的噪音的要求。然而,许多压力调节器、限压阀等等不能充分地满足这个需求,随着开关频率的增加、控制时间的缩短等,根据车辆类型、发动机设计等的环境变得更为重要。
已知的用于解决问题和尤其是安装有喷射阀***的内燃机的快速起动过程的重要的先决条件是恰好在起动过程开始时,位于喷射阀附近的燃料必须低于限定的***压力。该压力只能通过燃料泵被施加,并且在汽车中对燃料泵的电气控制器通常必须以这样的方式被设置,即当点火开关处于“点火接通(ignition on)”位置上时,控制器已经被启动并且压力增加开始进行。然而,这个状态从时间上来说通常是受限制的,使得如果没有起动过程随后被触发的话,泵就被关掉并且已经增加的压力被减少。喷射阀附近没有足够的初始压力的问题妨碍了随后启动的起动过程。
同样已知的是在车辆的中心锁定***致动时使燃料泵的电气控制致动,使得燃料泵即使在此刻也可以启动压力增加。由于该状态同样从时间上来说是受限制的,在以泵被关掉为特征的时间限制截止之后再次出现类似的初始起动问题。
发明内容
基于这个背景,本发明的目标是以低成本制造的方式构造一种前述内容中所指定类型的过滤装置,这种过滤装置可使满足内燃机操作和燃料供给管线的全部所需参数达到需要的程度而避免在开头部分所提到的现有技术中的缺点。使用以权利要求1中的特征部分为特征的此种类型的过滤装置实现该目标。
相应地,对于本发明来说重要的是:仅需要限压阀被用作控制压力的机构,即部件的设计上比上述现有技术中相应的压力调节器更简单。已经发现,通常在限压阀中存在的容差范围本身对于燃料供给***的要求来说就是足够充分的。根据本发明的过滤装置可以因此在最简单的情况下包括限压阀和过滤元件的组件,过滤装置具有进口侧和出口侧管连接件以及用作回流管线的另一个管连接件。可以制成用于能够满足所有需求的燃料供给***的一种可低成本生产的部件。
根据权利要求2和3的特征,外壳的盖子具有用于容纳阀的管部分。在最简单的情况下,阀可以包括阀座和弹簧加载的阻塞主体,阀座具有通流口并且可以例如被旋入到管部分中,阻塞主体封闭通流口直到达到开启压力。
权利要求4和5的特征是针对于与阻塞主体的运动相关的阀的结构,并且针对于至少部分地抑制与打开和关闭过程相关的噪音。出于这个目的,阀具有容纳有液体体积的阻尼筒,液体体积根据阻塞主体的运动并与节流部(throttle)相配合而可以从腔室中被压出或者可以被引入该腔室。出于这个目的,阻塞主体的端部在阻尼筒中被引导并且与阻尼筒相配合限定了所述腔室。在最简单的情况下,该腔室为圆筒,腔室的一个端面和外表面由阻尼筒形成并且腔室的另一个端面由所述的端部或端部的结构成分形成。总之,阻塞主体的运动因此被抑制。
权利要求6至8的特征针对于阀的另一种结构。通过改变阻尼筒在管部分中的位置,弹簧元件的预拉伸以及由此产生的开启压力可以被改变。通过使用例如设置在套筒和阻尼筒之间的径向腹板(web)而被连接到套筒上的阻尼筒可以以特别简单的方式实现这个目标,其中套筒通过一体形成在套筒上的外螺纹与管体的内螺纹相接合。
汽车的燃料供给***通常具有燃料泵,该燃料泵以恒定转速运转从而具有恒定的供给量。这意味着:在内燃机运转期间,由泵整体传送的容积流体的一部分体积必须流回到燃料箱中,这部分体积取决于实际的燃料需要。根据权利要求9的特征,在根据本发明的过滤装置中使用的阀被设计为限压阀,这样,通过在特殊的泵排量特征的情况下的限压阀的开启压力的作用,而使通向喷射阀的管线内的燃料最大压力及因此产生的最大排量为固定的。
然而,根据权利要求10的特征,也提供了将用于根据本发明的过滤装置中的阀设计为压力保持阀的可能性。这意味着阀朝向开启压力被调节使得即使当输送泵被关掉时,压力可以至少暂时地被保持在通往喷射阀的管线中。由于在最早的可能时刻,在喷射阀的附近提供了用于燃料的充足的***压力,从而使起动过程变得容易,该起动过程在压力保持期间被启动。因此,就避免了由压力必须仅在起动过程开始时被增加的情况所造成的起动问题。
通过***作地连接到通往燃料箱的回流管线中的阀可以实现限压功能和压力保持功能。
根据本发明的以阻塞主体的阻尼运动为特征的阀因此可以被有利地用作过滤器结构单元的部件,并且特别地被用作限压阀和压力保持阀。
本发明的另一个目标是提供一种根据权利要求11所述的阀,其可以被低成本地制造并且还可以以通常的方式使用,当阀打开时,阀被设计为***到使流体从其内部流过的管部分中,并且该阀还允许即使在高开关频率的情况下也可以进行低噪音运转。具有权利要求11的特征部分的特征的这种类型的阀可以实现这个目标。
此种类型的阀主要包括支撑所有部件且可以被旋入到所述管部分中的管体。这些部件包括阻塞主体、套筒及弹簧元件,套筒可以被旋入到管体中并且围绕留有中间腔室的阻尼筒,弹簧元件被功能性地设置在阻尼筒和阻塞主体之间。因此,这样则形成了可以被用在不同技术功能情况下的模块部分。
权利要求12至14的特征针对于这种阀设计的其他实施例。特别地,所述节流部可以以许多方式进行变化,然而其中,作为位于阻塞主体的端部和阻尼筒之间的环形间隙的结构被认为是特别有利的。
根据权利要求15和16的特征,阀的管体由合成材料制成,而阻塞主体由例如黄铜的金属制成。在特别有利的方式中,密封体被一体地形成在阻塞主体上并且特别地位于其面向阀座的侧部上,密封体优选地由弹性体材料构成。除了相关的降噪之外,还获得了非常好的密封效果。密封体从几何学的角度适合于阀座的形状及横截面并且可选地也由合成材料构成,该合成材料相对于其与阀座材料相关的密封性质来说具有与弹性体材料类似的性质。
上述类型的阀通常可以在特别是与快速开关过程相关的噪音必须被限制的地方用于介质的压力限制。这可能包括作为压力保持阀的可能应用。这种阀的可能应用因此不局限于前面所提到的过滤装置。
附图说明
参考在附图中简要示出的示例性实施例可以详细地解释本发明,其中:
图1显示了过滤装置的轴向剖视图;
图2以图1的轴向横截面局部示意图II的方式显示了根据本发明的限压阀的示例性实施例;
图3显示了根据图2的限压阀的细节III的放大局部视图;
图4显示了根据本发明的压力保持阀的简化的连接图;
图5显示了如图4所示的根据本发明的压力保持阀的示例性实施例的轴向剖视图。
在图1中,数字1表示过滤装置的圆柱形外壳,该外壳在其下端2处被制成与管连接件3为一体的并且管连接件3与外壳同轴地延伸。外壳1的上端由盖子5封闭,盖子5被固定地连接例如焊接到上端边缘上并且这些将在下文中被更详细地描述。
外壳1容纳本身已知的环形圆筒状过滤元件6,过滤元件相对于外壳同轴地延伸并且在上面和下面由固定地连接到其上的闭合盖7、8所限定。在下闭合盖8的结构中一体地形成有环形槽9,环形腹板11被***到环形槽中,腹板也相对于外壳1同轴延伸并且被一体地形成在其基座10中。被一体地形成在上闭合盖7上并且相对于外壳1偏心设置的环形腹板12也被***到一体地形成在盖子5上并且面向外壳1的内部腔室的环形槽13中,这样,环形槽9、13和环形腹板11、12的配合将过滤元件6固定到外壳1的内部。
数字14表示形成在过滤元件6的外侧和外壳1的表面内侧之间的环形腔室,该环形腔室通过位于闭合盖7的外部和所述表面内侧之间的环形间隙15与管连接件16贯穿连通。管连接件16被制成与盖子5为一体的并且与外壳1的轴线偏心但平行地延伸。
数字17表示位于过滤元件6内部的圆柱形腔室,该腔室在其下端与管连接件3贯穿连通。
另一个管连接件18被一体地形成在盖子5上,管连接件18相对于外壳1偏心并与外壳1的轴线平行地延伸。该管连接件的特征在于,在其面向外壳1的内部腔室的端部具有径向加宽的管部分19,其用以容纳下文所述的限压阀20。
为了将上述过滤装置安装到燃料管线中,管连接件16被连接到燃料泵的压力侧并且管连接件18被连接到通往内燃机燃料箱的回流管线上,使得管连接件3形成过滤装置的出口。燃料因此沿箭头25的方向进入装置,通过环形间隙15、环形腔室14、过滤元件6和腔室17流向管连接件3,燃料从管连接件3沿箭头26的方向流出。这是当限压阀20被关闭时的情况,因为作用于腔室17内的压力低于限压阀20的开启压力。如果这个压力超过可调节的响应压力,限压阀打开并且燃料沿箭头27的方向回流到燃料箱中。
参考附图2和3,下文将对用于***到这种过滤装置中的根据本发明的限压阀的示例性实施例进行描述。
限压阀20包括位于阀的一个端部(在本情况下为下端)上的阻塞主体30,阻塞主体具有形状为截锥体形并且朝下侧31逐渐变细的结构并且该结构用以与通流口32相配合,通流口32相对于盖子5′的轴线同轴地延伸并且被形成在管体34的横向壁33中,管体34从下侧31被***到管部分19中,例如被旋入或者以其他方式被固定。横向壁33和通流横截面32的边缘因此分别地形成阀座32′和阻塞主体30的阀座表面32″。
根据其预期的目的,盖子5′相应于根据图1的过滤装置的盖子5并且只是管连接件18现在被居中设置而有所不同。
数字35表示阻尼筒,阻塞主体30的端部36在阻尼筒的内部被引导,该端部背离通流口32。阻尼筒35相对于管部分19和位于其面向阻尼筒35的端部上的端部36同轴地延伸,其中,后者以腔室37为特征,该腔室37相对于管部分也同轴地延伸并且朝向阻尼筒35的一侧为开放的。在能够相互滑动的端部36和阻尼筒35的圆柱形表面之间设置有环形间隙(图中未示出)或用作节流部的另一个通流横截面,在端部36运动进入阻尼筒35时,腔室37和其余腔室(remainingchamber)38中的液体穿过该间隙或横截面被排出并且可以流入阻尼筒外部的腔室39中。
一方面液体在腔室37、38和39之间的流动或者另一方面端部36在阻尼筒35中的相对运动在节流效应下进行,节流效应在任何情况下都取决于所述环形间隙或另一个通流横截面的尺寸。
阻尼筒在其面向阻塞主体30的侧面上具有环形台阶40,如图中所示,弹簧35′的一端支撑在台阶40上,弹簧的另一端抵靠在阻塞主体30的对向的环形表面(facing annular surface)41上。由于阻尼筒35的一部分被套筒42的内表面上的径向腹板35″(图中未示出)所保持,套筒42在外表面上与管体34的内螺纹相接合并且可以从背离过滤装置的外壳的内腔室的一侧被旋入管体34中,使得通过套筒42被旋入到管体34中的长度而对从环形台阶40到环形表面41的距离进行调节和对施加到阻塞主体30上并限定开启压力的弹簧35′的弹力进行调节成为可能。
借助于图1至3中的如上所述的过滤装置可以被用在燃料供给***的运行中。其特征在于,因为阻塞主体30的运动由于限压阀20的特定结构而被抑制,从而产生极低的噪音。
在图4所示的连接图中,数字43表示燃料箱,在燃料箱的结构中一体形成有电动燃油泵44,燃料箱的压力管线45被连接到过滤装置46的管连接件16上。过滤装置46的管连接件3通过出口管线47被连接到内燃机的喷射阀(图中未显示)上。
最后,数字48表示回流管线,回流管线建立了过滤装置46的管连接件18和燃料箱43之间的连接。
一般而言,使用燃料泵44,其以恒定的转速运转并且在压力管线45中利用恒定转速供应恒定压力。因此,由于泵输送的体积流体是恒定的并且依据内燃机的操作状态,可变化的部分体积流体通过回流管线48被返回到燃料箱43中,使得在出口管线47中,在喷射阀附近供应有各自所需的压力。关掉燃料泵通常伴随有出口管线47中的压力下降。如果(正好在起动过程开始时)在喷射阀处仍然没有足够的***压力并且该***压力必须首先由燃料泵44所建立的话,依据压力下降如何完成的,在随后的起动过程中可能存在延迟。
过滤装置因此配置有阀49,其将在下文中参考附图5以举例的方式被描述,并且配置该阀49的目的是即使当燃料泵44被关掉时也至少在出口管线47中暂时维持限定的压力,使得在起动过程中,在更短的时间内可以在喷射阀附近提供足够的压力。
诸如此类的压力保持阀可以大致为相应于图2、3中所示阀的结构。具体地,图5中以数字50显示了管体,该管体50以与管体34相同的方式被布置成***盖子5、5′的管部分19中。管体50在其端部(图中为底部)设置有用于容纳密封环51的环形槽52,利用该密封环确保了环形槽在所述管部分19中的***密封。
数字53表示套筒,其从上端被***特别是旋入到管体50中并且利用多个相对于套筒而在内表面上径向延伸的腹板54被连接到阻尼筒55上,该阻尼筒55相对于管体50同轴地延伸。上端被封闭的阻尼筒55围绕内部容纳有阻塞主体57的端部57′的腔室56,以便使阻塞主体57能够沿管体50的轴线58的方向滑动。在端部57′面向阻尼筒55的侧面上,端部57′具有腔室59。就结构而言,阻塞主体37基本相应于阻塞主体30。
阻尼筒55在其下端形成环形台阶60,弹簧61的一端支撑在台阶该上,弹簧的另一端抵靠在阻塞主体57的环形表面62上。
阻尼筒55围绕阻塞主体57的端部57′并带有微小的间隙使得在腔室56一方面和腔室59之间、另一方面和由管体50的横向壁限定在底部上的腔室64之间的液体交换成为可能。
横向壁63具有中心通孔65,其沿腔室64的方向加宽并且形成具有圆锥形截面的阀座66。
面向阀座66的阻塞主体57的端部的特点在于由弹性体材料构成的密封体67被固定地连接到阻塞主体57上并且在几何学上适合阀座66的形状。
管体50和套筒53可以由合成材料制成,而阻塞主体57由例金属如黄铜制成。由于成对的密封体67和阀座66的材料的原因,当阀被关闭时,可以产生可靠的密封效果。
图5显示了当阻塞主体57处于闭合位置时的阀49。该阀的特征在于密封体67抵靠在阀座66上和取决于弹簧61的特征的预张紧。应当认识到,弹簧61的预张紧可以通过套筒53被旋入管体50的深度来调节。因此,这决定了导致阀打开的液体压力。
为了起到压力保持阀的作用,阀49以位于阻尼筒55上方的腔室68被直接连接到回流管线48的方式被布置在管线内,使得阻塞主体57通过通孔65受到出口管线47的***压力的影响。弹簧61的弹性预张紧和由此导致阀被关闭的压力值现在必须确保这个关闭压力与出口管线47中的限定压力相对应,即使当燃料泵44被关掉时也保持该关闭压力。这意味着当发动机被起动时,喷射阀上游侧积聚的压力被增加到该“存流压力”并且因此可以在极短的时间内形成。
Claims (16)
1.一种用于内燃机的燃料供给***的过滤装置,包括被盖子(5,5′)闭合的外壳(1),该过滤装置具有用于传送燃料的相应的进口侧和出口侧管连接件(16,3)和用于控制燃料的出口侧压力的机构,该机构包括用于使燃料回流到燃料供给***的燃料箱(43)中的管连接件(18),
其特征在于,所述机构为阀(20,49),其被调节到限定的开启压力,阀(20,49)打开或关闭回流管线并且被一体形成于过滤装置的结构中。
2.如权利要求1所述的过滤装置,其特征在于:阀(20,49)包括阻塞主体(30,57),该阻塞主体(30,57)在弹力作用下抵靠限定了通流口(32,65)的环形阀座(32′,66)并且在一侧受到抵抗所述弹力的燃料压力的影响,并且阀(20,49)被结构性地整合到所述盖子(5,5′)中。
3.如权利要求1或2所述的过滤装置,其特征在于:阀(20,49)被设置在管部分(19)中,管部分(19)在出口侧与管连接件(18)贯穿连通。
4.如权利要求2或3所述的过滤装置,其特征在于:阀(20,49)安装有阻尼装置,该阻尼装置被用于或者布置为抑制阻塞主体(30,57)朝所述通流口(32,65)或远离通流口的方向的运动。
5.如权利要求4所述的过滤装置,其特征在于:阻尼装置由阻尼筒(35,55)和阻塞主体(30,57)的端部(36,57′)形成,该端部在阻尼筒中被引导,其中,被容纳在由阻尼筒(35,55)和端部(36,57′)界定的腔室(37,38;56,59)中的液体体积可以根据端部(36,57′)的运动和在所限定的节流部的作用下从腔室(37,38;56,59)中流出或流入腔室(37,38;56,59)。
6.如权利要求5所述的过滤装置,其特征在于:该过滤装置具有一方面支撑在阻尼筒(35,55)上并且另一方面支撑在阻塞主体(30,57)上的弹簧元件,弹簧元件利用其机械预张紧限定了阀(20,49)的开启压力并且其在阻塞主体(30,57)背离通流口(32,65)的一侧对该阻塞主体起作用。
7.如权利要求5或6所述的过滤装置,其特征在于:阻尼筒(35,55)在管部分(19)中的位置被布置成相对于通流口(32,65)为可调节的。
8.如权利要求5至7中任意一项所述的过滤装置,其特征在于:该过滤装置具有管体(34,50)和套筒(42,53),管体(34,50)可以被***到管部分(19)中并且以横向壁(33,63)的方式形成阀座(33′,66′)和所述通流口(33,65),管体的一侧面向外壳(1)的内部腔室,所述套筒(42,53)可以从背离外壳(1)的内部腔室的一侧被***到管体(34,50)中并且在内部支撑阻尼筒(35,55)。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的过滤装置,其特征在于:阀(20,49)被设置为限压阀。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的过滤装置,其特征在于:阀(20,49)被设置为压力保持阀并且被用于将在出口管线(47)中的燃料压力保持低于限定的压力。
11.一种阀(20,49),特别是在根据前述权利要求1至10中的一项所述的过滤装置中使用和在用于使流体从其内部流过的管部分(19)中使用,其特征在于:具有可以被安装在管部分(19)中的管体(34,50),管体包括形成阀座(32′,66)和通流横截面(32,65)并且将管体(34,50)的内部腔室分成压力侧和泄压侧的横向壁(33,63),可以从泄压侧被***到管体(34,50)中的套筒(42,53),在弹性预张紧的作用下抵靠泄压侧阀座(32′,66)的阻塞主体(30,57),并且背离阀座(32′,66)的阻塞主体的端部(36,57′)被容纳在连接到套筒(42,53)上的阻尼筒(35,55)中并且在阻尼筒(35,55)中被引导,其中,由阻尼筒(35,55)和端部(36,57′)界定的充有液体的腔室(37,38;56,59)通过节流部与管体(34,50)的剩余内部腔室贯穿连通。
12.如权利要求11所述的阀(20,49),其特征在于,节流部通向腔室(39,64)中,该腔室位于相对于横向壁(33,63)的泄压侧上。
13.如权利要求11或12所述的阀(20,49),其特征在于:弹簧元件一方面被支撑在阻尼筒(35,55)的环形台阶(40,60)上并且另一方面支撑在阻塞主体(30,57)的环形表面(41,62)上。
14.如权利要求11至13中任意一项所述的阀(20,49),其特征在于:节流部由位于阻尼筒(35,55)的端部(36,57′)的外侧和面向该端部的内侧之间的环形间隙形成。
15.如权利要求11至14中任意一项所述的阀(20,49),其特征在于:管体(34,50)由合成材料构成并且阻尼筒(35,55)由金属构成。
16.如权利要求15所述的阀(20,49),其特征在于:阻塞主体(30,57)在其面向阀座(66)的侧面上被固定地连接到密封体(67)上,密封主体被用于并布置成与阀座(66)相配合。
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