用於蓄壓管－燃料噴射系統的單柱塞式噴射泵的製作方法

2023-05-30 00:38:46 1

專利名稱：用於蓄壓管－燃料噴射系統的單柱塞式噴射泵的製作方法
現有技術本發明涉及一種用於內燃機的蓄壓管-燃料噴射系統的噴射泵，它具有設在一個殼體中的泵缸及一個在泵缸中振蕩的柱塞，其中從燃料入口吸入到泵缸中的燃料的壓力被柱塞增高，及具有一個流量控制閥，其中該流量控制閥具有一個組合在殼體內的、直接控制的控制活塞，其中該流量控制閥對柱塞輸送到一個出口或輸送到一個與蓄壓管連接的高壓孔的輸送液流進行控制。
由DE-OS 42 21 921 A1公知的噴射泵僅適用於在具有多於一個汽缸的內燃機中使用，如果它具有與汽缸數目相應數目的泵缸。隨著泵缸數目的增多製造費用也增大。
在所謂的蓄壓管-燃料噴射系統中，原則上具有內燃機汽缸數目與燃料高壓泵的泵缸數目脫聯的可能性。由於大的暫時輸送量及由此產生的轉矩峰值以及至今未解決的在很短時間中注入泵缸的問題，迄今還沒有單柱塞式噴射泵用於具有多於一個汽缸的內燃機的蓄壓管燃料供給。
本發明的任務在於，提出一種用於具有多於一個汽缸的內燃機的單柱塞式噴射泵，該內燃機裝備有蓄壓管-燃料噴射系統。
根據本發明，該任務將通過一種用於內燃機的蓄壓管-燃料噴射系統的單柱塞式噴射泵來解決，它具有設在一個殼體中的泵缸及一個在泵缸中振蕩的柱塞，其中從燃料入口吸入到泵缸中的燃料的壓力被柱塞增高，及具有一個流量控制閥，其中該流量控制閥設有一個組合在殼體內的、被直接控制的控制活塞，其中該流量控制閥對柱塞輸送到一個燃料入口或輸送到一個與蓄壓管連接的高壓孔的輸送液流進行控制，及其中柱塞用大於或等於內燃機曲軸一半轉速的頻率振蕩。變換地，該噴射泵也可通過一個吸液節流閥(Saugdrosselventil)控制。本發明的優點由於根據本發明的噴射泵的結構緊湊，它具有小的死點體積，由此改善了噴射泵的效率。由於噴射泵良好的效率，可使柱塞的尺寸設計得小，使得它可用大於曲軸轉速一半的頻率振蕩。這樣就可作到在時間上輸液量的不均勻性與噴射同步。此外，在相同輸送功率的情況下可達到用於驅動根據本發明的噴射泵的轉矩峰值減小。由於柱塞直徑小使泵缸與柱塞之間的洩漏減小，使得容積分析的效率得到改善及由此也使總效率得到改善。
此外，由於受壓力及受由熱產生的應力的表面積小，殼體僅在很小的範圍上變形，這就實現了小的冷運行間隙及由此引起根據本發明的噴射泵的效率進一步改善。
通過根據本發明的多個特徵的組合可成功地對具有蓄壓管-燃料噴射系統的內燃機提供高功能的單柱塞式噴射泵，它由於所述的優點即結構緊湊及由於部件數目少，可成本合理地製造。
在本發明的一個變型方案中，柱塞被具有至少一個凸輪的凸輪軸或凸輪盤操作，由此能以簡單的方式提高柱塞的振蕩頻率。視根據本發明的噴射泵由內燃機的哪個軸(凸輪軸，平衡軸，曲軸)驅動而定，凸輪的數目可根據輸送要求進行選擇。
在本發明的另一補充方案中，在吸液行程期間柱塞的速度小於在輸液行程期間的柱塞速度，由此使吸液行程期間的氣蝕(Kavitation)現象在很大程度上避免。
在本發明的另一構型中，泵缸被構造為盲孔，由此進一步減小了死點體積及洩漏損耗。通過柱塞預行程(Vorhub)變化的噴射泵的流量調節也有助於減小死點體積。通過該流量調節，柱塞總是輸送達到上死點(OT)，以致死點體積最小化。
在本發明的另一構型中，所述出口可通過殼體與控制活塞之間的密封配合座密封，及該密封配合座的直徑小於殼體中用於控制活塞的接收孔的直徑，由此使控制活塞的打開運動受到處於低壓的燃料的支持。此外還可以流量控制閥的打開運動受到一個彈簧的支持，由此可減小打開時間及達到內燃機起動性能的改善。此外在一個變型方案中，低壓側的壓力通過兩個相似大小的活塞面在很大程度上被平衡。
本發明的另一方案在於，控制活塞的縱軸線與柱塞的縱軸線相交成90°的角度和/或在所述出口上設有一個起低壓存儲器作用的減壓室，由此可實現特別緊湊的結構及相應小的死點體積；及在吸液行程期間該低壓存儲器支持泵缸的注液。通過該措施也同樣防止了氣蝕。
通過對柱塞及可能具有的推輥使用陶瓷來製作可減小慣性力及由此減小噴射泵的負荷。此外由於陶瓷良好的耐磨及抗變形性能，柱塞與泵缸之間的間隙可被減小，由此使容積分析的效率進一步地提高。
在本發明的另一構型中提出在殼體中組合了一個蓄壓管，由此使死點體積進一步減小。
在本發明的另一補充方案中，噴射泵輸液行程在內燃機的噴射時刻上與噴射同步地相移(fasenverschieben)。視所選擇的該相移大小而定，能使可能存在的噴射泵高壓區域中的壓力衝擊被用來建立儘可能高的噴射壓力，或在無或僅在小範圍上存在壓力衝擊的時刻上進行噴射。在第二變型方案中改善了噴射時燃料配量的精度。
本發明的其它優點及有利的構型可從附圖、說明書及權利要求書中得到。
圖2根據本發明的單柱塞式噴射泵的第二實施例，及圖3根據本發明的單柱塞式噴射泵的第三實施例。
在殼體1中在泵缸5之上設有一個作為電磁閥構成的流量控制閥17的控制活塞15，它垂直於泵缸5的縱軸線。該控制活塞15具有一個肩19，該肩與相應地構成的凸臺21形成密封配合座。當該流量控制閥17閉合時，肩19座於凸臺21上，及由柱塞3輸送的燃料將被輸送到一個高壓孔23中。該高壓孔23通過一個未示出的高壓管與一個也未示出的燃料噴射系統的蓄壓管相連接。在高壓孔23中的單向閥25用於防止燃料從所述蓄壓管回流到該噴射泵。活塞面34關閉了低壓室29，及儘可能地平衡低壓側作用在閥針上的力。
當流量控制閥17打開時，柱塞3向低壓室29輸液或在噴射泵吸液行程時將燃料通過燃料入口27由低壓室29吸入到泵缸5中。當在輸液行程期間流量控制閥17閉合時，在泵缸5中建立起一個壓力，它導致止回閥25打開及接著可以將燃料從泵缸5輸送到未示出的蓄壓管中。流量控制閥17關閉得愈早，柱塞3的每個輸送行程輸送到蓄壓管中的燃料量愈大，通過流量控制閥17關閉時刻的選擇可使每個輸送行程輸送的量控制在0與100％的泵缸工作容積之間。
由於該噴射泵的結構極其緊湊及堅固及該噴射泵的死點體積小，該噴射泵具有良好的效率。由此柱塞3的尺寸可以被確定得小，這就進一步減小在泵缸5與柱塞3之間的洩漏損耗。此外，由於柱塞3的工作容積小，當吸液行程期間僅需從燃料入口29將很少燃料量輸送到泵缸5中，這就減小了氣蝕的發生。該氣蝕傾向可通過

圖1中所示凸輪軸7的偏心區段9的相應構型進一步減小。當吸液行程期間柱塞3的速度小於輸液行程期間的柱塞速度時，在燃料吸入時的氣蝕傾向減小。
由於柱塞3的尺寸小及其質量小，即使當輸液行程期間柱塞3的加速度大及壓力高的情況下，推輥11與凸輪軸7的偏心區段9之間所允許的赫茲波壓(Hertz’sche Pressung)不會被超過。
在根據圖1所示的實施例中，控制活塞15通過一個壓簧31支持，該壓簧支承在殼體1的蓋33上。在根據圖2的第二實施例中不具有壓簧31，並且蓋33部分地作為膜構成。在緊鄰由肩19與凸臺21構成的密封配合座的後面，在殼體1中設有一個槽35，該槽與相應構型的蓋33一起構成了一個減壓室37。在預輸送行程期間在減壓室37中存儲的壓力能量支持了燃料從燃料入口29出來到泵缸5中的吸入，及由此減小了吸液行程期間的氣蝕傾向。當密封配合座的直徑小於殼體1中用於控制活塞15的接收孔39的直徑時，控制活塞15的打開運動受到液壓力的附加支持。由於柱塞3的高振蕩頻率，在吸液行程期間燃料的平均流動速度小於在一個吸液行程中曲軸每兩轉吸取相同燃料量時的流動速度。
圖3表示根據本發明的噴射泵的第三實施例。在該實施例中以及在第二實施例中相同的部件具有相同的標號及這也適用於上述相應的情況。在該噴射泵中，凸輪軸7是內燃機的一部分，及殼體1直接地裝入內燃機的相應孔口41。由此得到一種非常緊湊的結構。此外，當凸輪軸7為內燃機上原來就有的一個軸的一部分時，製造費用降低及由此使成本降低。該噴射泵不需要自身獨有的凸輪軸及其軸承和驅動裝置，這對製造成本起到積極作用。
所有在附圖、說明書及權利要求書中公開的特徵既可單獨地也可彼此任意組合地體現本發明的實質。
權利要求
1.一種用於內燃機的蓄壓管-燃料噴射系統的噴射泵，它具有設在一個殼體(1)中的泵缸(5)及一個在泵缸(5)中振蕩的柱塞(3)，其中從燃料入口(29)吸入到泵缸(5)中的燃料的壓力被柱塞(3)增高，及具有一個流量控制閥(17)，其中該流量控制閥(17)設有一個組合在該殼體(1)內的、被直接控制的控制活塞(15)，其中該流量控制閥(17)對柱塞(3)輸送到一個燃料入口(27)或輸送到一個與蓄壓管連接的高壓孔(23)的輸送液流進行控制，其特徵在於柱塞(3)用大於或等於內燃機曲軸轉速一半的頻率振蕩。
2.根據權利要求1的噴射泵，其特徵在於柱塞(3)被具有至少一個凸輪的凸輪軸(7)或凸輪盤操作。
3.根據權利要求2的噴射泵，其特徵在於在吸液行程期間柱塞(3)的速度小於在輸液行程期間的柱塞速度。
4.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於泵缸(5)作為盲孔構成。
5.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於噴射泵的流量調節通過柱塞(3)預行程(Vorhub)的變化來實現。
6.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於燃料入口(27)與泵缸(5)之間的連接可通過殼體(1)與控制活塞(15)之間的密封配合座密封，並且該密封配合座的直徑小於殼體(1)中用於控制活塞(15)的一個接收孔(39)的直徑。
7.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於流量控制閥(17)的打開運動受到一個壓簧(31)的支持。
8.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於控制活塞(15)的縱軸線與柱塞(3)的縱軸線相交成90°的角度。
9.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於在燃料入口(27)中設有一個起低壓存儲器作用的減壓室(37)。
10.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於柱塞(3)及一個可能存在的推輥(11)由陶瓷製造。
11.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於在殼體(1)中組合了一個蓄壓管。
12.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於噴射泵的輸液行程在內燃機的噴射時刻上與噴射同步地相移。
13.根據以上權利要求中一項的噴射泵，其特徵在於流量控制閥(17)被構造為無電流時打開的電磁閥。
14.根據權利要求2至13中一項的噴射泵，其特徵在於凸輪軸(7)或凸輪盤是內燃機的一部分。
15.根據權利要求1至14中一項的噴射泵，其特徵在於輸送量通過一個吸液節流調節部分被調節。
全文摘要
本發明提出一種用於快速運行的內燃機的單柱塞式噴射泵，由於它的結構緊湊及良好的容積分析的效率並結合柱塞的高振蕩頻率可具有與多柱塞式噴射泵相比的輸送量，而不會使驅動單柱塞式噴射泵時的轉矩峰值變得不允許地高。
文檔編號F02M51/00GK1460154SQ02801110
公開日2003年12月3日 申請日期2002年4月5日 優先權日2001年4月6日
發明者瓦爾特·富克斯 申請人:羅伯特·博施有限公司