具有在活塞中的出口閥的活塞泵的製作方法

2023-05-18 08:17:17

本發明涉及一種根據權利要求1用於小型摩託車的燃料噴射系統的活塞泵，例如踏板車、雪地車、四輪車、摩託艇或類似裝置，或其它小型馬達應用，例如鏈鋸。

背景技術：

這種活塞泵例如在文獻GB 2478876B中已經公開。在此涉及一種活塞泵，尤其是電磁活塞泵，該電磁活塞泵具有活塞、用於操作活塞的促動器、用於將活塞復位到初始位置的復位元件、入口閥、壓縮室和出口閥。通過操作活塞，燃料在抽吸階段中經過入口閥被抽吸到壓縮室中。在壓縮階段中，燃料經過出口閥從壓縮室中被輸送。

技術實現要素：

在根據現有技術的活塞泵中，入口閥和出口閥相互同軸地布置在壓縮室的相同側上。在此，這些閥通常空間上依次布置，使得離壓縮室更遠的閥通過一通道與壓縮室流體地連接，該閥通常是出口閥。在活塞泵的壓縮階段期間，在通道中存在的燃料不能夠如在壓縮室中存在的燃料那樣被壓縮。因此，通道的體積作為死體積起作用，並且會減小活塞泵的輸送功率。

另外，通過用於入口閥和出口閥的待分配的並且被限制的安裝空間得到，閥的通流面積大程度地被限制。尤其對於入口閥，通常可以提供相對較小的面積作為通流面積。該小的通流面積對於流動的燃料來說意味著大的節流。在入口閥中的節流越大，用於燃料的抽吸負壓就必須越強，以此，在抽吸階段期間才有足夠多的燃料流入壓縮室中。高的抽吸負壓使泵的輸送功率減小。另外，高的抽吸負壓也可能導致被抽吸的燃料氣化析出，並且燃料的體積流由此突然產生。除了已經提及的因素外，這也會減小活塞泵的輸送功率。

相應地，本發明的任務是將開始所述的類型的活塞泵進行如下改進，即前述的缺點被克服或者說被減小。

與此相反，根據本發明的具有權利要求1的特徵的活塞泵具有這樣的優點：入口閥具有更大的通流面積，並且流入壓縮室中的燃料的節流因此被減小，由此，最小需要的抽吸負壓同樣被減小，由此能夠阻止燃料的汽化。另外，根據本發明的活塞泵具有這樣的優點，通過將出口閥布置在活塞中的方式取消了在壓縮室和出口閥之間的通道，並且在壓縮室中的死體積因此被減小。這些優點根據本發明這樣來實現：入口閥布置在缸底部，並且出口閥布置在活塞中。在此，活塞泵包括具有缸底部和缸壁的缸、在缸中布置的活塞、使活塞在缸中沿第一方向運動的促動器、使活塞在缸中沿與第一方向相反的第二方向運動的復位元件，尤其是彈簧，該活塞泵還包括由活塞、缸底部和缸壁限界的壓縮室、入口閥(液體通過該入口閥流入壓縮室中)、出口閥(液體通過該出口閥從壓縮室中流出)。因此根據本發明，通過在壓縮室中布置在對置側上的閥，即入口閥和出口閥，能夠改善燃料泵的輸送功率和效率。另外，在根據本發明的入口閥和出口閥的布置方式的情況下取消了這兩個閥的費用高的依次相互布置方式，由此簡化了結構並且減少了製造成本。

本發明的其它有利構型是從屬權利要求的主題。

入口閥和出口閥優選處於一共同的軸線上，其中，該軸線尤其相當於活塞的運動軸線。由此，對於燃料來說得到通過泵和壓縮室的軸向流動走向，由此減小了流動阻力。與現有技術中的活塞泵相比，燃料流在壓縮室中的轉向不再是必需的。對於流動的介質來說，每個流動轉向會增加流動阻力。

申請人的研究附加地已顯示出，當出口閥的通流面積相當於在活塞底部上的活塞橫截面積的至少5％、尤其至少10％時是有利的。由此確保，出口閥的通流面積足夠大，以此，燃料在壓縮階段的持續時間中從壓縮室中流出。

申請人的其它研究已示出，當出口閥的通流面積附加地或替代地相當於在活塞底部上的活塞橫截面積的最大60％、尤其最大50％時是有利的。由此確保，活塞仍有足夠厚的壁厚和底部面積用於活塞的穩定性。另外，活塞底部面積應仍足夠大，以便壓縮在壓縮室中的燃料。

附加地或替代地有利的是，入口閥的通流面積相當於壓縮室的在缸底部上的橫截面積的至少10％、尤其至少15％，如申請人的系統性研究已示出的那樣。由此有利地得到，入口閥的通流面積足夠大，使得抽吸負壓不會過大，由此改善了泵的輸送功率，並且同時阻止了被抽吸的燃料汽化。

另外，有利地已得到，入口閥的通流面積相當於壓縮室在缸底部上的橫截面積的最大80％、尤其最大60％。由此實現，缸底部具有足夠的面積，以此能夠將入口閥固定在缸底部中。

優選，出口閥和/或入口閥構造成膜片閥。因此能夠實現緊湊和節省空間的構造。

根據本發明的有利擴展方案，出口閥布置在活塞中，尤其在活塞底部中。活塞底部是面向壓縮室的活塞側。有利地，活塞底部具有一槽口，在該槽口中布置有該出口閥。出口閥例如藉助一個環被固定在活塞中。該環以有利的方式與活塞力鎖合和/或材料鎖合地連接。該環例如能夠在活塞底部的槽口中被壓入、被焊接或被粘合，並且出口閥由此能夠固定在槽口中。

替代地，出口閥本身通過力鎖合連接和/或材料鎖合連接而固定在活塞底部上或在活塞底部中的槽口中。

有利地設置，出口閥或者出口閥及環這樣布置在槽口中，使得出口閥或者出口閥及環與活塞底部齊平地終止。通過齊平的終止會減小在活塞底部上的死體積，並且，用於壓縮在壓縮室中存在的燃料的活塞底部面積會增大。

另外，當該環不僅作為用於出口閥的固定器件起作用，而且附加地也用作壓縮室和活塞背側之間的密封元件時，是有利的。該活塞背部是背向壓縮室的活塞側，即，活塞背側是在活塞上的與活塞底部對置的側。

有利地已得出，活塞具有一通道，該通道將壓縮室流體地與在活塞背側上的一室連接。該通道在活塞內部軸向延伸。該通道起始於出口閥並且結束於活塞背側。在通道區段內部布置有例如復位元件，該復位元件使活塞在缸中沿第二方向運動。

附圖說明

圖1示出根據本發明的活塞泵的實施例，

圖2示出在a)抽吸階段和b)壓縮階段中的根據本發明的活塞泵。

具體實施方式

下面參照圖1詳細描述根據本發明的一個優選實施例的活塞泵1。在圖1b)中，在圖1a)中用圓圈X標明的區域被放大地示出。

如圖1可見的那樣，根據本發明的活塞泵1呈電磁活塞泵形式地構造，並且與之相應地具有缸2、在缸2中布置的活塞3、作為促動器4來沿第一方向(箭頭A)操作活塞3的電磁線圈和作為復位元件5來使活塞3沿第二方向(箭頭B)運動直至其初始位置的彈簧。另外，根據本發明的燃料泵1具有第一入口閥7、出口閥8和壓縮室6。活塞泵1的所述構件由殼體11和銜鐵板12包圍。

在抽吸階段中，電磁線圈4被通電，並且活塞3在缸2內部沿第一方向(箭頭A)向銜鐵板12運動，並且必要時抵靠在銜鐵板12上。在壓縮階段中，電磁線圈4被關斷，並且彈簧5使活塞3沿與第一方向(箭頭A)相反的第二方向(箭頭B)運動回到其初始位置中。在此，彈簧5在活塞3和彈簧座13之間被夾緊。彈簧座13布置在銜鐵板12中或在銜鐵板12上。彈簧5本身至少部分地布置在活塞背側33上的槽口內部。通過單獨的彈簧座13，彈簧5的復位力能夠與行程無關地被調節。活塞泵1的行程通過銜鐵板12來調節。

缸2具有缸底部21和缸壁22。在缸2內部，活塞3可運動地被布置。缸底部21、缸壁22和活塞3限界壓縮室6。面向壓縮室6的活塞側稱為活塞底部31，並且相應活塞3的對置側是活塞背側33，在該活塞背側上布置有復位元件5，並且該活塞背側面向銜鐵板12。

入口閥7布置在缸底部21中。在該實施例中，入口閥7具有一面積，燃料會流動通過該面積，該面積是在缸21上的壓縮室6橫截面積的30％到45％。

出口閥8布置在活塞3中，在該實施例中，出口閥布置在活塞底部31上。更確切的說，活塞底部31具有一槽口，在該槽口中布置有出口閥8，並且在該實施例中布置有用於將出口閥8固定在活塞底部31上的槽口中的環9。環9力鎖合地和/或材料鎖合地與活塞3連接。例如，環9在活塞底部31的槽口中被壓入、被粘合或被焊接。優選這樣構造該環9並且這樣與活塞3連接，使得該環9在活塞上滿足密封元件的功能。

替代地，出口閥8本身能夠這樣被構造或被固定，使得能夠放棄用於固定和密封的環9。

在活塞底部31上的槽口這樣構造，使得環9與活塞底部31齊平地終止。當放棄該環9時，出口閥8則相應地與活塞底部31簡單地鎖合。

在該實施例中，出口閥8有一面積，燃料會流動通過該面積，該面積是在活塞底部31上的活塞3橫截面積的5％到15％。

在該實施例中，出口閥8和入口閥7構造成膜片閥。出口閥8和入口閥7處於一共同的軸線M上，該軸線相當於活塞3的運動軸線。由此，燃料會軸向流動通過活塞泵1。

除了在活塞底部31上的槽口和在活塞背側33上的槽口之外，活塞3還具有一通道10。在此，該通道10從出口閥8出發向活塞背側33的方向延伸。有利地，通道10建立了在活塞底部31上的槽口(在該槽口中布置有出口閥8)和在活塞背側33上的槽口(在該槽口中布置有復位元件5)之間的流體連接。通道10能夠具有帶有不同直徑的區域101,102。典型地，通道10的直接與出口閥8鄰接的第一區域101與直接鄰接活塞背側33上的槽口的第二區域102相比具有更大的直徑。通道10的兩個區域101,102本身能夠分別具有恆定的直徑(圖2)。在通道10的第一區域101和第二區域102之間的過渡部通過第一縮肩103來構成。

替代地，通道10的第一區域101能夠具有向第二區域102方向尤其連續減小的直徑，使得第一縮肩103被減小或被避免。由此，燃料向著通道10的第二區域102被引導，並且在燃料流動中由於在縮肩103上的反轉而產生的渦流被減小。

通道10的第二區域102也具有比在活塞背側33上的槽口更小的直徑，使得構造第二縮肩104。復位元件5在該第二縮肩104和彈簧座13之間被夾緊。

替代地，當通道10的第一區域101在向活塞背側33上的槽口的過渡部上的具有比在活塞背側33上的槽口更小的直徑，以便構造第二縮肩104時，則也可以放棄通道10的第二區域102。

在本發明的另一替代構型中，通道10也能夠僅具有一個帶有恆定直徑的區域，該區域從出口閥8延伸直至活塞背側33。復位元件5則不布置在活塞背側33的槽口中，而是在活塞背側33和彈簧座13之間被夾緊。

在圖2中示出根據本發明的在抽吸階段a)和在壓縮階段b)期間的活塞泵1。這裡示出的活塞泵1與根據圖1的活塞泵1的區別僅在於通過從通道10的第一區域101到通道10的第二區域102的過渡部。

在抽吸階段期間，活塞3沿第一方向(箭頭A)運動，由此，在壓縮室6中產生負壓，並且燃料(箭頭C)從燃料管道通過入口閥7流入壓縮室6中。流動的燃料(箭頭C)在此壓緊作為膜片閥的入口閥7。

在壓縮階段期間，活塞3通過復位元件5沿第二方向(箭頭B)運動回到它的初始位置中。在此，入口閥7關閉。由於在壓縮室6中上升的壓力，燃料(箭頭D)壓緊作為膜片閥的出口閥8，並且經過通道10和在活塞背側33上的槽口流入在活塞背側33上的一室中。被壓縮的燃料(箭頭D)從活塞泵1經過另一燃料管路向著噴射裝置繼續被引導。

根據本發明的活塞泵1例如在3巴壓力和超過60攝氏度溫度的情況下具有每小時5升的輸送功率。該活塞泵1能夠例如在摩託車、四輪車、雪地車、摩託艇或鏈鋸中使用。