CN1918385A - 高压泵、尤其是用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵 - Google Patents

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CN1918385A CNA2005800047774A CN200580004777A CN1918385A CN 1918385 A CN1918385 A CN 1918385A CN A2005800047774 A CNA2005800047774 A CN A2005800047774A CN 200580004777 A CN200580004777 A CN 200580004777A CN 1918385 A CN1918385 A CN 1918385A
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Abstract

本发明涉及高压泵，它具有至少一个泵单元(16)，该泵单元具有一个被驱动进行往复运动的泵活塞(20)，该泵活塞构成一个泵工作室(24)的边界，燃料在泵活塞(20)的抽吸行程中被通过一个进入阀(30)由一个燃料输入部(50)吸入到泵工作室中并且在泵活塞(20)的输送行程中被通过一个排出阀(32)压出。进入阀(30)具有一个阀元件(44)，该阀元件用一个相对其纵向轴线(45)倾斜的密封面(48)与一个设置在一个阀壳体(40)中的阀座(42c)相互配合，其中在打开状态中当阀元件(44)用其密封面(48)已从阀座(42c)抬起时，通过该阀元件(44)在阀元件与阀壳体(40)之间释放出一个在燃料输入部(50)与泵工作室(24)之间的通流横截面。在阀元件(44)的打开状态中，在阀元件(44)与阀壳体(40)之间的、具有最小通流横截面的一个区域(52)在从燃料输入部(50)到泵工作室(24)的流动方向上被设置在下游在阀元件(44)的密封面(48)之后。

Description

高压泵、尤其是用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵
现有技术
本发明涉及根据权利要求1的类型的高压泵、尤其是用于内燃机燃料喷射装置的高压泵。
这种高压泵已由DE 198 60 672 A1公开。该高压泵具有至少一个泵单元，该泵单元具有一个被驱动成往复运动的泵活塞，该泵活塞构成了一个泵工作室的边界。在泵活塞的抽吸行程中通过一个进入阀由一个燃料输入部吸入燃料及在泵活塞的输送行程中通过一个排出阀由泵工作室压出燃料。进入阀具有一个带有相对其纵向轴线倾斜的密封面的阀元件，该阀元件用该密封面与一个设置在一个阀壳体中的阀座相互配合。排出阀具有一个球形的阀元件，该阀元件与一个设置在一个阀壳体中的阀座相互配合。在打开状态中当阀元件用其密封面已从阀座抬起时，通过相应的阀元件在阀元件与阀壳体之间释放出一个通流横截面。在阀的打开状态中，在此，在阀元件与阀壳体之间的最小通流横截面被设置在阀元件的密封面的区域中，由此在那里出现高的流动速度及相应地在密封面的区域中产生小的静态压力，及由此在阀元件的打开方向上仅有小的作用力。视阀元件行程及压力差而定甚至在闭合方向上在阀元件上作用着力。因此，为了保持进入阀打开需要在燃料输入部与泵工作室之间的大压力差，这又需要在燃料输入部中的高压力及由此一个相应大尺寸的输送泵来产生该压力。此外，在进入阀通流时出现大的压力损失，由此使泵工作室的燃料注入变难。该压力损失相应于用于注满泵工作室所需的压力差。排出阀通过形成的液压力趋于振动，以致排出阀持续地打开及关闭，由此对高压泵的工作性能产生不良的影响及由于在排出阀关闭时在泵工作室中出现的压力峰值引起高压泵的高负荷。
本发明的优点
相比而言，根据本发明的、具有根据权利要求1的特征的高压泵具有其优点，即为了保持进入阀和/或排出阀的打开，仅需要在阀的前及后的小压力差，因为通过最小通流横截面从密封面向外移动在密封面的区域中得到更高的静态压力，通过该静态压力在打开方向上在阀元件上产生出大的作用力。由此在燃料输入部中的压力可保持相对地小，这使得可以使用尺寸上相应小的输送泵，及由于在进入阀通流时的压力损失小改善了泵工作室的燃料注入。在排出阀上通过最小通流横截面的移动可保证稳定的打开，由此使高压泵的负荷减小。
在从属权利要求中给出了根据本发明的高压泵的有利构型及进一步的改进。通过根据权利要求2的构型能以简单的方式使最小通流横截面在下游设置在阀元件的密封面之后。
附图说明
附图中表示出本发明的实施例及在以下的说明中详细地描述。附图表示：
图1：一个用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵，
图2：该高压泵的进入阀的一个纵截面的放大视图，
图3：进入阀的一个变型的实施形式，及
图4：该高压泵的一个排出阀的纵截面。
实施例的说明
图1中表示一个用于内燃机的燃料喷射装置的高压泵10，该内燃机最好为一个压燃式内燃机。通过该高压泵10将使燃料在高压力下输送到一个储存器12中，燃料再由该储存器取出以喷射到内燃机中。高压泵10被通过一个输送泵14输入燃料。该高压泵10具有至少一个泵单元16，该泵单元具有一个可至少间接地通过高压泵10的驱动轴18驱动成往复运动的泵活塞20。泵活塞20在一个相对驱动轴18至少近似地在径向上延伸的缸孔22中被密封地导向及在缸孔22的背离驱动轴18的外端部区域中限定了一个泵工作室24。驱动轴18具有一个凸轮或一个相对其旋转轴线19偏心的轴区段26，通过该凸轮或轴凸轮当驱动轴18旋转运动时将引起泵活塞20的往复运动。泵工作室24可通过一个向着泵工作室24内打开的、被构造成单向阀的进入阀30与来自输送泵14的一个燃料输入部分相连接。此外，泵工作室24可通过一个由泵工作室24向外打开的、被构造成单向阀的排出阀32与向着储存器12的一个燃料排出部相连接。在抽吸行程中，泵活塞20在缸孔22中径向向内地运动，使得泵工作室24的容积变大。在泵活塞20的抽吸行程中由于在此形成的压力差使进入阀30打开，因为由输送泵14产生出一个比泵工作室24中具有的压力高的压力，以致由输送泵14输送的燃料被吸入到泵工作室24中。排出阀32在泵活塞20的抽吸行程时关闭，因为在储存器12中具有比泵工作室24中更高的压力。
以下将示范地借助图2来详细说明进入阀30。进入阀30例如被置入在高压泵10的一个壳体部件36的一个径向上在外部地与缸孔22连接的孔34内。在此情况下孔34被构成得在直径上大于缸孔22。壳体部件36例如可为一个气缸头，它与另一个、在其中支承着驱动轴18的壳体部件相连接，或可为一个在其中也支承驱动轴18的壳体部件。例如大致在相对孔34的轴线的径向上，一个燃料输入通道在38孔34的向着缸孔22的端部区域附近通到孔34中，该燃料输入通道与输送泵14相连接。进入阀30具有一个阀壳体40，其中设有一个在直径上设有多个阶梯的孔42。孔42具有一个直径上小的区段42a，一个向着泵工作室24连接在区段42a上的、具有较大直径的区段42b，一个向着泵工作室24连接在区段42b上的区段42c，及一个向着泵工作室24连接在区段42c上的区段42d。该进入阀30具有一个活塞状的阀元件44，该阀元件用一个圆柱形的杆44a在孔区段42a中可移动地被导向。此外阀元件44具有一个连接在杆44a上、直径上比杆44a大的头部46，其中在从头部46到杆44a的过渡部分上在阀元件44上设有一个密封面48。该密封面48相对阀元件44的纵向轴线45以一个角度γ这样倾斜地延伸，以致该密封面48向着杆44a地向纵向轴线45靠近。密封面48最好至少近似地构造成截锥形。与密封面48相连接地，阀元件44的头部46至少近似地构造成圆柱形。阀元件44的头部46向着泵工作室24。阀元件44的杆44a用其背离头部46的端部由孔区段42a伸出及在该端部上作用着一个被预加载的闭合弹簧43。
在阀壳体40中开设有至少一个输入通道50，该输入通道通到孔区段42b中。最好设有多个、例如三个均匀分布在阀壳体40的圆周上的输入通道50。孔区段42c被这样地构成，即它的直径从孔区段42b向孔区段42d扩宽。在此，孔区段42c的表面优选被构造成截锥形，但也可为其它任何形状，例如为凹的或凸的拱形。孔区段42c的表面相对阀元件44的纵向轴线45以一个角度α倾斜地延伸。孔区段42c的表面的倾斜角度α优选比阀元件44的密封面48倾斜的角度γ大一点，但也可稍小于角度γ。孔区段42c构成一个阀座，阀元件44的密封面48与该阀座相互配合。在关闭状态中阀元件44用其密封面48靠触在孔区段42c上，其中由于倾斜角度α与γ之间的差值，密封面48将靠触在孔区段42c向着孔区段42b的边缘上。
孔区段42d被这样地构成，即它的直径从孔区段42c向着泵工作室24扩大。在此，孔区段42d的表面优选被构造成截锥形，但也可为其它任意形状，例如为凹的或凸的拱形。孔区段42d的表面相对阀元件44的纵向轴线45以一个角度β倾斜地延伸。在此，孔区段42d的表面相对纵向轴线45倾斜地延伸的角度β小于孔区段42c的表面相对纵向轴线45倾斜地延伸的角度α。在孔区段42c与42d之间的过渡部分上优选设有一个沉切部42e，使得可以简单地制造具有不同倾斜角度α及β的两个孔区段42c及42d。沉切部42e优选具有一个与纵向轴线45至少近似平行地延伸的表面。阀元件44的头部46的外径稍小于沉切部42e的直径，以致在闭合状态中该头部46用其在从头部46向密封面48过渡处的棱边可进入到沉切部42e中一些。因此，通过该沉切部42e可避免阀元件44的头部46与阀壳体40之间的碰撞。
通过以上描述的、具有不同的倾斜角度α及β的孔区段42c及42d的阀壳体40的构型可以达到：在打开状态中，当阀元件44用其密封面48从构成阀座的孔区段42c上抬起时，在阀元件44的头部46的圆柱形区段与孔区段42d之间出现最小通流横截面的区域52。当进入阀30打开时，在该最小通流横截面的区域52中将具有最高的流动速度及由此具有小的静态压力。因此，区域52在燃料从输入通道50到泵工作室24的流动方向上被设置在下游，在阀元件44的密封面48的后面。因而在阀元件44的密封面48的区域中具有比区域52中小的流动速度及相应地具有相对高的静态压力。该作用在阀元件44的密封面48上的静态压力产生出在打开方向上作用在阀元件44上的力及由此支持阀元件44的打开运动及支持在其打开状态中阀元件44的稳定设置。
在泵活塞20的抽吸行程时进入阀30打开，这时通过燃料输入部38中具有的、作用在阀元件44的密封面48的设置于阀座42c之内的部分上的压力所产生的、向打开方向作用在阀元件44上的力大于由泵工作室24中具有的压力产生的、作用在阀元件44上的力与由闭合弹簧43产生的力的总和。当阀元件44用其密封面48从阀座42c上抬起时，整个密封面48被压力加载，其中通过在密封面48的下游设置具有最小通流横截面的区域52，在密封面48上作用相对高的静态压力，它使阀元件44保持在其打开状态。在泵活塞20的输送行程时通过该泵活塞在泵工作室24中产生增高的压力，通过该压力使进入阀30关闭。
图3中表示进入阀30的一个变换的实施形式，其中基本结构与根据图2的实施例相同，但阀元件44有变型。这里阀元件44的头部46在它的向着杆44a的端部具有一个在直径上比头部46的其它部分直径小的区域47。阀元件44的头部46的在直径上缩小的区域47被这样地设置，即在阀元件44处于其关闭位置中时该区域47位于阀壳体40的第一表面42c与第二表面42d之间的过渡部分的对面。通过在区域47上直径的缩小，可避免阀元件44的头部46与阀壳体40的碰撞。通过在区域47中直径的缩小，在阀元件44的头部46上在它向密封面48过渡处构成一个阶台。由区域47向阀元件44的头部46的、具有大直径的其余部分的过渡可如图3中所示地被构成圆角。阀元件44的头部46可如图2中所示地构造成大致圆柱形或如图3中所示地构造成大致截锥形，其中头部46的直径向着泵工作室24增大，由此改善对阀元件44的头部46的围绕流动。
以下将示范地借助图4来详细说明排出阀32。排出阀32例如被置入在壳体部件36的一个孔54中。一个燃料排出通道56例如相对孔54的纵向轴线大致径向地通入孔54中，该燃料排出通道与储存器12相连接。壳体部件36构成用于排出阀32的阀壳体，其中，也可替换地设置一个单独的、置入在该壳体部件36中的用于排出阀32的阀壳体。壳体部件36中的孔54被构造成在直径上为多阶梯的及具有一个通到泵工作室24中的小直径区段54a。在孔区段54a上背离泵工作室24地连接着另一孔区段54b，其直径背离泵工作室24地增大。孔区段54b优选被构造成至少近似截锥形，但也可替换地具有凹的或凸的拱形表面。孔区段54b的表面相对孔54的纵向轴线55以一个角度α倾斜地延伸。在孔区段54b上背离泵工作室24连接着另一孔区段54c，其直径背离泵工作室24地增大。孔区段54c最好被构造成至少近似截锥形，但也可变换地具有凹的或凸的拱形表面。孔区段54c的表面相对孔54的纵向轴线55以一个角度β倾斜地延伸，其中角度β小于角度α。在孔区段54c上可连接具有恒定直径的另一孔区段54d，后者一直延伸到壳体部件36的外侧面。在孔区段54d中从壳体36的外侧起置入-例如拧入-一个封闭件58。
排出阀32具有一个阀元件60，该阀元件被构造成至少近似地球形。可设置一个闭合弹簧62，它被夹持在阀元件60与封闭件58之间及通过它使阀元件60被压向着泵工作室24。阀元件60用一个密封面64与孔区段54b相互配合，其中密封面64由阀元件的表面的一部分构成，孔区段54b则构成用于阀元件60的一个阀座。当泵工作室24的压力小时，通过闭合弹簧62使阀元件60用其密封面64保持靠触在阀座54b上。在关闭状态中，在阀元件60上仅是其表面的大致相应于孔区段54a的直径的、相对小的部分由泵工作室24中具有的压力加载。当泵工作室24中的压力升高时，排出阀32打开，因为由作用在阀元件60上的压力产生的、在打开方向上的力大于闭合弹簧62的力。
当排出阀32打开时，在阀元件60的密封面64与阀座54b之间将释放出一个通流横截面。在阀元件60的圆周与孔区段54c之间也设有一个具有释放的通流横截面的区域66，其中在阀打开时在区域66中的通流横截面小于在密封面64与阀座54b之间释放出的通流横截面。因此在打开的排出阀32通流时，燃料流动的节流发生在具有最小通流横截面的区域66中，而不是在阀元件60的密封面64的区域中。因而，在阀元件60的密封面64的区域中具有比最小通流横截面的区域66中小的流动速度及由此具有比区域66中高的静态压力。
当排出阀32打开，它的阀元件60用其密封面64从阀座54b上抬起时，阀元件60的被压力加载的表面被增大，因为不再只是位于阀座54b以内的表面被压力加载，而是连同向着区域66的更大的表面被压力加载。因此，在阀元件60上在打开方向上作用了一个大的压力，它使阀元件60稳定地保持在其打开状态，即使当大的燃料量以高流动速度流过排出阀32时也是如此。随着在打开方向上阀元件60的行程的增大，不仅是在其密封面64与阀座54b之间释放出的通流横截面而且在区域66中释放出的通流横截面也增大，其中在区域66中释放出的通流横截面始终小于在密封面64与阀座54b之间释放出的通流横截面。阀座54b相对孔54的纵向轴线55倾斜的角度α可选择得大，使得阀座54b相对平坦及由此具有高的耐磨损性。
在一个高压泵中可考虑，仅是进入阀30如以上对图2或3所述地构成，而排出阀32被构造成简单的球阀或锥座阀(Kegelventil)。也可变换地考虑，在一个高压泵中仅是排出阀32如以上对图4所述地构成，而进入阀30可被构造成简单的锥座阀或球阀。此外借助图4作为排出阀描述的、具有球形阀元件的阀也可作为进入阀使用在高压泵中。相应地，借助图2或3作为进入阀描述的、具有锥形密封面的阀元件的阀也可作为排出阀使用在高压泵上。优选在一个高压泵中无论是进入阀30还是排出阀32如以上对图2或3及4所述地构成。

Claims (8)

1.高压泵、尤其是用于内燃机燃料喷射装置的高压泵，具有至少一个泵单元(16)，该泵单元具有一个被驱动进行往复运动的泵活塞(20)，该泵活塞构成一个泵工作室(24)的边界，燃料在泵活塞(20)的抽吸行程中被通过一个进入阀(30)由一个燃料输入部(50)吸入到泵工作室中并且在泵活塞(20)的输送行程中被从泵工作室通过一个排出阀(32)压到一个高压区域(56，12)中，其中，进入阀(30)和/或排出阀(32)具有一个阀元件(44；60)，该阀元件用一个密封面(48；64)与一个设置在一个阀壳体(40；36)中的阀座(42c；54b)相互配合，其中在打开状态中当阀元件(44；60)用其密封面(48；64)已从阀座(42c；54b)抬起时，通过该阀元件(44；60)在阀元件(44；60)与阀壳体(40；36)之间释放出一个通流横截面，其特征在于：在阀元件(44；60)的打开状态中，在阀元件(44；60)与阀壳体(40；36)之间的、具有最小通流横截面的一个区域(52；66)在流动通过阀(30；32)的燃料的流动方向上被设置在下游在阀元件(44；60)的密封面(48；64)之后。
2.根据权利要求1的高压泵，其特征在于：阀壳体(40；36)具有：一个相对其纵向轴线(45；55)倾斜的、围绕阀元件(44；60)的第一表面(42c；54b)，该第一表面构成阀座；一个与第一表面(42c；54b)连接的相对其纵向轴线(45；55)倾斜的、围绕阀元件(44；60)的第二表面(42d；54c)；第二表面(42d；54c)相对所述纵向轴线(45；55)的倾斜角度(β)小于第一表面(42c；54b)的倾斜角度(α)；及在阀元件(44；60)的打开状态中，所述最小通流横截面的区域(52；66)被设置在阀元件(44；60)与阀壳体(40；36)的第二表面(42d；54c)之间。
3.根据权利要求2的高压泵，其特征在于：阀壳体(40；36)的第一表面(42c；54b)和/或第二表面(42d；54c)被构造成至少近似地截锥形。
4.根据权利要求1至3中一项的高压泵，其特征在于：阀元件(44)的密封面(48)被构造成至少近似地截锥形及优选以与阀壳体(40)的第一表面(42c)相对其纵向轴线(45)倾斜的角度(α)不同的另一角度(γ)相对第一表面(42c)的纵向轴线(45)倾斜。
5.根据权利要求2至4中一项的高压泵，其特征在于：在阀壳体(40)的第一表面(42c)与第二表面(42d)之间的过渡部分上设有一个沉切部(42e)，该沉切部优选地具有一个与所述纵向轴线(45)至少近似平行地延伸的表面。
6.根据权利要求4或5的高压泵，其特征在于：阀元件(44)上的密封面(48)被设置在阀元件(44)的杆(44a)与阀元件(44)的在横截面上比杆(44a)增大的头部(46)之间的过渡部分上；在阀元件(44)的头部(46)上设有一个具有比头部(46)的其余横截面缩小的横截面的区域(47)，该区域位于阀壳体(40)中的第一表面(42c)与第二表面(42d)之间的过渡部分的对面。
7.根据权利要求1至3中一项或5的高压泵，其特征在于：阀元件(60)被构造成至少近似地球形；密封面(64)通过阀元件(60)的表面的一个区域构成。
8.根据以上权利要求中一项的高压泵，其特征在于：在阀元件(44；60)的打开状态中，在其密封面(48；64)的区域中具有比在所述最小通流横截面的区域(52；66)中高的静态压力；由作用在密封面(48；64)上的压力产生一个在打开方向上作用在阀元件(44；60)上的力。
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