用於共用軌道注射系統的高壓泵的製作方法

2023-07-09 15:51:46 4

專利名稱：用於共用軌道注射系統的高壓泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於按照權利要求1前序部分的內燃機共用軌道注射系統的高壓泵。
背景技術：
共用軌道注射系統使用在內燃機中，其中為了使得燃燒功率最佳化，單個缸的燃燒室內的燃料以細小霧化形式存在。為此，燃料在高壓泵中壓縮並通過導軌分配到單個缸的注射器中。最後，通過電信號觸發將燃料注射到燃燒室的過程，高壓下的燃料通過注射器注射噴嘴在高速下微細地分布在發動機的燃燒室內。
文中開頭指出的此類型的高壓泵適於柴油機的共用軌道注射系統，並在EP-A-0 881 380中披露。通常此類型的高壓泵具有多個活塞/缸供料元件，使其可在所需操作可靠性的情況下實現高的供料壓力，這些主泵必須以特定方式使其結構適於特定所需用途，即在每個情況下特別地進行構造。
還公知的是設置標準注射系統的高性能柴油發動機，該系統內的每個缸對應一個泵供料元件。因此對於具有多個缸的高性能柴油機來說通常需要多個注射泵。例如，在V16缸式發動機的情況下，每個具有八個前後排列的泵供料元件的兩個在線注射泵布置在兩個缸組之間。如果此類型的發動機設置共用軌道柴油注射系統，為此需要對於功率和總體尺寸進行調整並適於給定空間條件的高壓泵。
US-A-4 184 817披露一種多缸高壓柱塞泵，柱塞通過兩個隔開的凸緣密封件密封。供料空間一側上的密封件通過柴油潤滑，並同時用來確保柴油不通過兩個凸緣密封件之間的空間並位於偏心驅動器一側。通過通道連接到柴油吸入室的環形室另外在凸緣密封件的上遊進行連接。下面的第二凸緣密封件(即位於偏心驅動器一側)用來密封柱塞不與偏心驅動器內的潤滑油接觸。迷宮形元件設置在兩個凸緣密封件之間，並截留兩個凸緣密封件之間並通過孔與環境連接的空間內的少量殘餘溢流的柴油和潤滑油。

發明內容
本發明的目的特別在於提供一種高壓泵，該高壓泵確保高的供料壓力，可以特別經濟的方式實現，具有高的操作可靠性，並可以單獨進行調整，對於單獨情況下所提出的需要沒有任何問題，還可滿足對於使用壽命的嚴格需要。
本發明的目的基本上通過具有權利要求1的特徵的高壓泵得以實現。
構造該泵單元的模塊化方式以及特別設計的線型模塊的任選組合使得高壓泵以沒有任何問題並且節省空間的方式實現，所述泵可作為模塊特定組合的函數以最佳方式適於每種情況中所提出的需要。使用模塊化的組合併通過通道的適當設計，可以為低壓供應和高壓去除特別是柴油的燃料、防止洩漏以及潤滑油供應和回油管線提供最佳引導。
每個模塊泵單元最好在每種情況下包括至少兩個柱塞，該柱塞徑向相對並通過相同的偏心部分啟動，並具有相關的供料空間和公用殼體，該供料空間和柱塞孔最好形成在高壓部分上，該高壓部分可旋入該殼體。
可以設置的線型模塊或多個線型模塊可很大程度地自由布置在特定高壓泵的總體結構中，因此，在例如單獨情況下，連接點可定位在最佳位置上。
按照一個優選實施例，特別是如果此類型的線型模塊布置在泵模塊之間或如果此類型的線型模塊形成由單個模塊構成的高壓泵的端部時，線型模塊同時構造有用於驅動軸的軸承。
按照本發明，特別是以所述方式通過模塊化構造形成的高壓泵可設置多個柱塞，該柱塞通過設置有偏心部分的公用驅動軸來回運動，並在每種情況下在通向供料空間的柱塞孔中引導，並通過偏心部分特別是通過在殼體孔中引導的杯形挺杆克服恢復彈簧的作用來驅動，在這種情況下，首先是驅動軸通過的偏心空間，其次是圍繞各自柱塞或杯形挺杆並形成在殼體內的至少一環形潤滑通道連接到潤滑油壓力供應裝置上，並且連接到潤滑油回流上的環形空間設置在柱塞或杯形挺杆在供料空間一側上的區域內，用於溢流潤滑油和溢流柴油的環形收集空間形成在供料空間一側的柱塞孔壁內，並特別是通過通道與柴油箱連接。
高壓泵以如此方式改進首先使得使用壽命增加，其次，在於如下事實，即實際上沒有柴油進入偏心驅動器的充滿潤滑油的空間，實際上沒有潤滑油與柴油混合，該混合物遲早通過注射噴嘴進入發動機的燃燒室，並對於發動機的廢氣排放有不利影響。
可以簡單方式獲得柴油和潤滑油的分開並不會失效。
對於本發明的重要並通常用於此類型的高壓泵的另一方面在於如下事實，使用兩件結構的滑履來代替傳統上設置在偏心驅動器和將要啟動的柱塞或杯形挺杆之間的滾圈。以兩件式滑履為形式的滾動元件的構形使得安裝特別容易，即使不再使用傳統滾圈也可安裝此類型的滾動元件。


本發明的另外特別有利的改進和對於本發明很重要的特徵在所附權利要求中指明，並參考附圖在下面對於示例性實施例的描述中闡明，附圖中圖1表示帶有共用軌道的泵單元的示意圖，該泵單元按照圖2的線I-I的截面圖進行表示；圖2表示通過按照本發明的模塊結構的高壓泵的軸向截面圖；圖3表示按照本發明的高壓泵一部分的示意圖，其中中央布置有線型模塊(局部表示)和對應的柴油箱以及潤滑油箱；圖4表示與圖2的線V-V截面相對應的泵單元的示意截面圖，以便說明低壓柴油吸入管線的構形；圖5表示與圖2所示高壓泵相比進行擴充的本發明高壓泵的實施例；圖6表示與按照圖2的實施例相比進行縮減的本發明高壓泵的改進；以及圖7表示帶有以滑履形式設計的滾動元件的泵單元的示意圖。
具體實施例方式
圖1以示意形式表示用於內燃機的共用軌道注射系統的高壓泵的泵單元2(以截面表示)，該高壓泵由此類型的泵單元和將在下面詳細描述的線型模塊1構成。通過高壓輸出管線26供料的共用軌道6的存儲容積6』通過高壓連接管線4以公知的方式連接在注射器5上。
以截面形式表示的泵單元2包括兩個徑向相對布置的柱塞單元，柱塞單元在每種情況下通過在孔37中以往複方式引導的柱塞14構成，該柱塞設置在殼體22中引導的杯形挺杆36。帶有杯形挺杆36的柱塞14通過恢復彈簧50施加預應力以便壓靠偏心驅動器10、11。柱塞孔37通向通過壓力控制入口閥25連接到低壓供應管線24並通過壓力控制出口閥27連接到高壓輸出管線26的供料空間。低壓供應管線24特別通過通向低壓預供料泵21的吸入管線2 3連接到具有通風裝置57的柴油箱33。流量調節元件3布置在用於柴油的低壓供應管線24內。
柱塞孔37、供料空間18和用於閥25和27的容納區域形成在旋入殼體22的高壓部分7上。
柱塞14或杯形挺杆36通過驅動軸9驅動，驅動軸的轉動中心由63表示。作用在杯形挺杆36上的偏心部分帶有參考標號10。滾圈11以傳統方式位於偏心部分10和杯形挺杆36之間，滑動軸承12或球軸承設置在滾圈11和偏心元件10之間。偏心的中心由字母E表示，最大偏心表示為H/2。
在將高壓部分7和殼體22分開的區域中，環形空間34』(將詳細進行說明)以如下方式變寬，即在高壓孔的分開點出現溢流並且增加的溢流量可完全排入空間34』的情況下，該空間確保高壓孔的暢通。
已經說明的泵單元2的中央對稱結構由圖1清楚表示，並因此足以表示該泵單元的上部分，對於泵單元的下部分同樣適用。潤滑和將潤滑油和柴油分開的方法將參考隨後的附圖詳細說明。
按照圖2的軸向截面圖表示按照本發明以模塊方式構造的高壓泵，該高壓泵具有模塊泵單元2和線型模塊1，在此例中該線型模塊居中布置。總而言之，配置八個柱塞組合形成泵，並且此配置特別有利，這是由於它允許構成與典型在線注射泵類似的窄高形泵。這使得按照本發明的泵可以被容納而對於已經例如存在於V發動機的缸組之間的結構空間沒有任何問題。
單個泵單元內進行的潤滑和引導潤滑油、柴油的裝置以及洩漏將參考代表所有泵單元的泵單元2進行描述。
布置在杯形挺杆36之上的環形空間45通過延伸通過高壓泵的整個結構的壓力油管線31連接到潤滑油箱40(圖3所示)，潤滑油在所需壓力下通過供料泵19供應。該供料泵19以相同的方式特別通過軸向潤滑油通道30和徑向孔46為驅動軸9(偏心軸)的軸承提供潤滑油。來自驅動軸9軸承的溢流油進入偏心空間58。
供料泵19可以是發動機的潤滑油泵。在這種情況下，潤滑油箱40同時是發動機的潤滑油箱。
在杯形挺杆36的開口端的運動區域內設置另外的環形空間41』，該空間通過軸向平行通道41通向通道部分41」，該通道部分在線型模塊1中垂直向外延伸。除了通道41之外，開口還可製造在杯形挺杆36的下部區域內。在這種情況下，來自杯形挺杆36上側的溢流油從空間41』通過杯形挺杆36的內部空的空間，並通過開口進入偏心空間58。
環形收集和混合空間35形成在高壓部分7內的柱塞孔37的內壁上，並通過通道60連接在環形空間34』上，該空間通過形成在殼體22內的通道34連接在通道34」上，通道34」形成在線型空間1內並垂直向外引導。O形密封圈將環形空間41』與環形空間34』密封。
由該改進實現的效果在於，首先是杯形挺杆36可靠並令人滿意地進行潤滑，其次確保沒有潤滑油可進入環形空間34』並隨後進入供料空間18。
除了兩個通道部分34」和41」之外，用於柴油的低壓供應管線24(圖1)和高壓輸出管線26」的通道還可形成在線型模塊1內。為低壓供應管線設置的通道24」在圖2中沒有看到，但在圖1中以虛線表示。
通過通道31引導並輸送到環形空間45的潤滑油在操作期間流入環形空間41』，並從中通過通道41和41」回到油箱40，該油箱還可以是設置高壓泵的發動機的油槽。
通過柱塞14和柱塞孔37之間極小的間隙的潤滑油洩漏以及柴油洩漏兩者可進入環形空間35，使得在環形空間35內存在相應的洩漏混合物，所述混合物通過通道60、空間34』和通道34和34」從高壓泵排出。溢流柴油和溢流潤滑油的混合物可輸送回到柴油箱33內，如圖3所示。溢流柴油內的溢流潤滑油的百分比含量可保持很少，最好小於1％，在某些場合甚至只有2‰。進入柴油箱33的溢流潤滑油的含量在其中進一步稀釋並進入供料空間18、進入注射系統並最終注射到發動機燃燒室內。廢氣質量沒有受到注射燃料中少量油的不利影響。由於柱塞14和柱塞孔37之間的間隙極小，溢流潤滑油含量因此很小。另外，柴油的粘度顯著低於潤滑油的粘度，並且另外供料行程期間供料空間18內的壓力高達潤滑油溢流的1000倍以上。兩個因素本身使得溢流柴油比溢流潤滑油佔主導地位。為了將溢流潤滑油含量保持很低的另一有利的改進將結合圖3更加詳細說明。
與通過高壓密封元件8將高壓部分7相對於殼體22密封的方式相同，同樣在特定殼體22和相鄰的線型模塊1之間設置相應的高壓密封元件8』。另外的密封元件(例如O形圈)用作孔31、34和41的低壓密封件。以此方式通過在殼體22中設置例如孔24、26、31、34和41，提供一種防洩漏並且一致的線型系統，所述系統連接到線型模塊1內的相應管線或通道24」、26」、34」、41」上，線型模塊1可以如下方式設計，使其具有純粹的貫通的通道和/或通向外部的通道。另外，驅動軸9的中央軸承59形成在線型模塊1中，該軸承以如下方式設定尺寸，使得驅動軸9和偏心部分10通過該軸承推動以便安裝。
在高壓泵的一端，其中設置有用於潤滑油的加壓供應通道30、31的端部件15以密封方式安裝在殼體的外端壁13上。
結合參考圖2進行描述的高壓泵，圖3表示帶有供料泵21的相關柴油箱33和相關的前管和以相應方式通風的潤滑油箱40以及供料泵19和壓力油管線30。通過孔46將壓力油供應到驅動軸9的軸承也表示在圖3中。
特別有利的是在引導柴油和少量潤滑油的混合洩漏物並連接到環形收集和混合空間35上的溢流管線34』內布置壓力保持閥32。由例如壓縮彈簧加載的壓力保持閥32使得該閥的上遊以及在環形收集和混合空間35內產生略微增加的壓力。由於空間35內的壓力增加，洩漏流的方向可以如下方式受到影響，即實際上沒有潤滑油進入混合空間35，這對於按照本發明形成的高壓泵是基本的需要。
但是，在這種情況下，根據壓力增加的大小，非常少量的柴油可從環形收集空間35流入油回流環形空間41』，並因此進入潤滑油箱40。但是柴油的量非常小，潤滑油僅不顯著地進行稀釋，即實際上沒有稀釋。在這種情況下，非常少量的柴油和潤滑油的混合對於油質和燃燒性能來說沒有問題。
另外，柴油和潤滑油在環形收集和混合空間35中的混合可受到柱塞14和柱塞孔37之間極小間隙的長度「L」的影響。如果「L」大於2×E＝H，即大於偏心10以及柱塞14的行程，這是特別有利的。在柱塞行程期間，顆粒在極小間隙內最多運動的距離是H。加上環形空間35內壓力的增加，可有效地避免混合。
增加壓力和長度「L」的兩種方法可相互獨立地進行。
在一個變型中(未示出)，可以控制壓力保持閥32(例如在電氣或電子上)以便將環形空間35內的壓力增加到泵和/或發動機的操作狀態，以便獲得最小的混合。
圖4的截面圖表示按照圖2和3軸向平行延伸的通道的位置，並特別表示圖2中不能看到並構成柴油低壓供應管線的孔24」。
圖5表示按照本發明模塊化構造的高壓泵的改進，它與圖2的實施例相比進行擴充。在這種情況下，三個模塊泵單元2與兩個線型空間1組合，使得總共使用12個柱形/柱塞單元。在該改進中，可以看到線型模塊2可形成單獨連續的通道，還可形成連續並向外分支的通道。兩個線型模塊1可同時使用以便安裝驅動軸9。
圖6表示與圖2實施例相比進行縮減的高壓泵，其中僅使用總共四個柱塞，所述柱塞以已經描述的方式在殼體22內設置高壓部分7。
這裡使用的線型模塊1繼而用來安裝軸，但在一方面具有通向外部的通道部分，並在另一方面具有用於泵壓力油供應的連續通道31。殼體22保持與圖1和2的殼體相同。由於線型模塊1同時起著殼體的外端壁的作用，因為不是所有通道部分可以通過，經過比較進行略微變型。
圖7表示與圖1類似的截面圖，但使用兩件式滑履47、47』代替滾圈。兩個滑履件47、47』通過螺釘48保持在一起。可以在偏心部分10和兩件式滑履47、47』之間設置滑動軸承或球軸承。由於偏心空間58充滿潤滑劑，在滑履47、47』的平側64和杯形挺杆36或任選地直接驅動的柱塞14之間沒有出現煩人的摩擦。
滑履配置的顯著優點在於，即使按照所述附圖在線型模塊1之間使用滾圈11不再被推動通過設置的軸承59，滑履可沒有問題地進行安裝。
如果適合，還可使用滾圈和滑履的組合，但最好是所有的滾圈由滑履47、47』代替。
權利要求
1.一種特別用於內燃機的共用軌道注射系統的高壓泵，該發動機具有多個供料泵，每個供料泵包括至少一在通向供料空間(18)的孔(37)中引導並通過共用驅動軸(9)驅動的柱塞(14)，該驅動軸具有用於各自柱塞(14)的偏心部分(10)，每個供料空間(18)通過壓力控制入口閥(25)連接到低壓供應管線(24)上並且通過壓力控制出口閥(27)連接到高壓輸出管線(26)上，其中單個供料泵設計為模塊泵單元(2)並通過它們的殼體(22)相互靠接成行排列，該殼體設置流體連接通道(24、26、31、34、41)，並且其中設置至少連接在模塊單元的殼體(22)的一側上的至少一線型模塊(1)，其中各自相鄰殼體(22)的流體連接通道(24、26、31、34、41)形成吸入和排出通道(24』、26』、34』、41』)，該通道一方面繼續延伸和/或另一方面向外延伸。
2.如權利要求1所述的高壓泵，其特徵在於，容納柱塞(14)的柱塞孔(37)和供料空間(18)形成在旋入殼體(22)的高壓部分(7)上。
3.如權利要求1或2所述的高壓泵，其特徵在於，在每種情況下每個模塊泵單元(2)包括至少兩個徑向相對的柱塞(14)以及相關的供料空間(18)和共用殼體(22)，該柱塞由相同的偏心部分(10)驅動。
4.如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，每個柱塞(14)在殼體(22)中通過杯形挺杆(36)引導，並通過恢復彈簧(50)施加預應力以便壓靠相關的偏心部分(10)。
5.如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，驅動軸(9)至少安裝在放置在模塊排端側上的殼體(22)的外端壁(13)內。
6.如權利要求5所述的高壓泵，其特徵在於，驅動軸(9)的一端安裝在形成殼體一端的線型模塊(1)上，並且其另一端安裝在殼體端壁(13)內，而不是驅動軸(9)的兩端安裝在各自殼體端壁(13)內。
7.如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，在每種情況下驅動軸(9)的軸承承窩(59)形成在布置在相鄰殼體(22)之間的線型模塊(1)內。
8.如權利要求7所述的高壓泵，其特徵在於，軸承承窩(59)的直徑至少略微大於驅動軸(9)的偏心部分(10)的最大半徑值的兩倍。
9.如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，進入驅動軸(9)的軸承、滾圈(11)和滑履(47)並最好進入杯形挺杆(36)的環形潤滑通道(45)的壓力油供應裝置(30、31)通過安裝在殼體端壁(13)上的端件(15)或設置在該端側上的線型模塊(1)設置。
10.如權利要求9所述的高壓泵，其特徵在於，到達軸承的壓力油供應裝置通過驅動軸(9)內的孔(30、46)實現，到達環形潤滑通道(45)的壓力油供應裝置通過殼體(22)和線型模塊(1)內的通道(31)實現。
11.如上述權利要求一項或多項所述的高壓泵，其特徵在於，設置在泵單元(2)的殼體(22)內和線型模塊(1)內的通道在高壓泵的軸向相互定向，並座置在過渡點上，該通道設置成用於低壓供應裝置(24)、用於柴油的高壓去除(26)、用於柴油和潤滑油的混合物的高壓去除(34)、用於壓力油供應裝置(31)以及用於回油管線(41)。
12.特別如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，其具有多個通過設置有偏心部分(10)的共用驅動軸(9)來回運動的柱塞(14)，在每種情況下該柱塞在通向供料空間(18)的柱塞孔(37)中引導，並通過偏心部分(10)克服恢復彈簧(50)的作用來驅動，其中用於溢流潤滑油和溢流柴油的環形收集空間(35)形成在柱塞孔(37)的壁的供料空間一側上，並通過通道連接到柴油箱(33)上。
13.特別如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，其具有多個通過設置有偏心部分(10)的共用驅動軸(9)來回運動的柱塞(14)，在每種情況下該柱塞在通向供料空間(18)的柱塞孔(37)中引導，並通過偏心部分(10)並特別通過在殼體(22)內的孔中引導的杯形挺杆(36)克服恢復彈簧(50)的作用來驅動，其中首先是驅動軸(9)通過的偏心空間(58)，其次是圍繞各自柱塞(14)或杯形挺杆(36)並形成在殼體(22)內的至少一環形潤滑通道(45)連接到潤滑油壓力供應裝置(30、31)上，並且其中連接到潤滑油回流(41)的環形空間(41』)設置在柱塞(14)或杯形挺杆(36)的位於供料空間一側的部分的區域內。
14.如權利要求12或13所述的高壓泵，其特徵在於，壓力保持閥(32)布置在與所有通道(34)公用的通道部分(34」)內，通道(34)輸送潤滑油和柴油洩漏物的混合物。
15.如權利要求14所述的高壓泵，其特徵在於，壓力保持閥(32)可以設定或控制。
16.特別如上述權利要求任一項所述的高壓泵，其特徵在於，其具有多個通過設置有偏心部分(10)的共用驅動軸(9)來回運動的柱塞(14)，在每種情況下該柱塞在通向供料空間(18)的柱塞孔(37)中引導，並通過偏心部分(10)與滾動元件相結合克服恢復彈簧(50)的作用來驅動，其中兩件式結構的滑履(47、47』)設置作為該滾動元件。
17.如權利要求16所述的高壓泵，其特徵在於，滑履半件(47、47』)通過螺釘連接在一起，對於各自柱塞(14)或與柱塞(14)相對應的杯形挺杆(36)，該半件在柱塞一側具有平的支承表面。
18.如權利要求16或17所述的高壓泵，其特徵在於，在各自偏心部分(10)和相關滑履(47、47』)之間設置滑動軸承或球軸承。
全文摘要
描述一種具有多個單獨供料泵的高壓泵，供料泵設計成模塊泵單元(2)並能夠通過其殼體(22)相互靠接成行排列，該殼體設置流體連接通道(24、26、31、34、41)，設置至少連接在模塊單元(2)的殼體(22)的一側上的至少一線型模塊(1)，其中各自相鄰殼體(22)的流體連接通道形成吸入和排出通道(24』、26』、34』、41』)，該通道一方面繼續延伸和/或另一方面向外延伸。
文檔編號F02M59/00GK1497165SQ200310101320
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月14日 優先權日2003年10月14日
發明者M·甘澤爾, R·科爾布, V·施瓦茨, F·斯平勒, , M 甘澤爾, 嘰, 嚼 申請人:Crt公共鐵路技術公司