用于高压泵的泵单元的制作方法
【专利摘要】一种泵单元（10），包括带有低压入口（17）和高压出口（19）的泵壳体（15）。经由低压入口（17）给构造在泵壳体（15）中的工作室（20）输送工作介质。经由高压出口（19）使得工作介质从工作室（20）导出。此外，泵单元（10）包括构造在泵壳体（15）中的带有纵轴线（L1）的泵活塞通道（36）。泵单元（10）具有第一泵活塞（32），该第一泵活塞可沿着纵轴线（L1）移动地布置在泵活塞通道（36）中，且与工作室（20）液压地耦接。另外，泵单元（10）具有第二泵活塞（32），该第二泵活塞可沿着纵轴线（L1）移动地布置在泵活塞通道（36）中，且通过补偿体积（100）与第一泵活塞（32）液压地耦接，其中补偿体积（100）与补偿单元（110）液压地耦接，该补偿单元被设计用于根据工作室（20）中的压力来调整补偿体积（100）。
【专利说明】用于高压泵的泵单元
[0001]本发明涉及一种用于高压泵的泵单元。
[0002]高压泵通常用于输送汽车内燃机蓄存器喷射系统的流体。汽车内燃机蓄存器喷射系统因而例如在共轨系统中应能提供必需的体积流和所需要的流体压力。高压泵应根据相应负荷工作点情况下的内燃机需求来调整要输送的燃烧燃油量。
[0003]本发明的目的是，提出一种用于高压泵的泵单元，其能实现根据预定要求来调整要输送的工作介质的量。同时，该泵单元应可成本低廉地制造，且应具有良好的能量效率。
[0004]该目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利改进在从属权利要求中
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[0005]根据第一方面，本发明的特点在于一种用于高压泵的泵单元。该泵单元包括带有低压入口和高压出口的泵壳体。经由低压入口给构造在泵壳体中的工作室输送工作介质。经由高压出口使得工作介质从工作室导出。此外，泵单元包括构造在泵壳体中的带有纵轴线的泵活塞通道。泵单元具有第一泵活塞，该第一泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且与工作室液压地耦接。另外，泵单元具有第二泵活塞，该第二泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且通过补偿体积与第一泵活塞液压地耦接，其中补偿体积与补偿单元液压地耦接，该补偿单元被设计用于根据工作室中的压力来调整补偿体积。
[0006]这能有利地实现调节工作介质优选燃油的体积流，同时减少构件数量，且能有助于使得泵单元进而使得高压泵具有高的能源效率。节省构件数量能实现成本低廉的制造。本发明具有的优点是，无需在燃油罐与泵单元之间的单独的电磁体积流调节阀，和/或无需通过对输入流的节制和/或通过对不需要的被压缩的燃油量的抑制来例如根据内燃机的当前燃油消耗调整体积流。利用限压阀抑制不需要的燃油量例如会使得能源效率明显恶化。
[0007]在一种有利的设计中，补偿单元经过设计，使得补偿体积在第二泵活塞的输送冲程中基本不变，直至达到工作室中的预定压力，并在保持工作室中的压力恒定的情况下在输送冲程继续进行的过程中调整补偿体积。补偿单元实现了在第二泵活塞的输送冲程中在达到工作室中的所希望的压力情况下使得第一泵活塞基本处于静止，因而没有其它量的工作剂被输入到工作室中。第一泵活塞与第二泵活塞形成一个单元，直至达到工作室中的所希望的压力，该单元的工作方式基本上与由现有技术已知的一体的泵活塞相同。
[0008]根据第二方面，本发明的特点在于一种用于高压泵的泵单元。该泵单元包括带有低压入口和高压出口的泵壳体。经由低压入口给构造在泵壳体中的工作室输送工作介质。经由高压出口使得工作介质从工作室导出。此外，泵单元包括构造在泵壳体中的带有纵轴线的泵活塞通道。泵单元具有第一泵活塞，该第一泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且与工作室液压地耦接。另外，泵单元具有第二泵活塞，该第二泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且通过弹簧部件与第一泵活塞耦接，其中弹簧部件被设计用来根据工作室中的压力来调整第一泵活塞与第二泵活塞之间的间距。弹簧部件经过设计，使得第一泵活塞与第二泵活塞之间的间距在第二泵活塞的输送冲程中基本不变，直至达到工作室中的预定压力，并在保持工作室中的压力恒定的情况下在输送冲程继续进行的过程中调整所述间距。
[0009]弹簧部件有利地实现了在第二泵活塞的输送冲程中在达到工作室中的所希望的压力情况下使得第一泵活塞基本处于静止，因而没有其它量的工作剂被输入到工作室中。第一泵活塞与第二泵活塞形成一个单元，直至达到工作室中的所希望的压力，该单元的工作方式基本上与由现有技术已知的一体的泵活塞相同。
[0010]根据第一和第二方面，在本发明的另一有利的设计中，工作室中的压力借助第二泵活塞被限制为最大约250巴的值。
[0011]根据第三方面，本发明的特点在于一种用于高压泵的泵单元。该泵单元包括带有低压入口和高压出口的泵壳体。经由低压入口给构造在泵壳体中的工作室输送工作介质。经由高压出口使得工作介质从工作室导出。泵单元包括构造在泵壳体中的带有纵轴线的泵活塞通道。此外，泵单元具有泵活塞，该泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且与工作室直接液压地耦接。泵单元包括补偿活塞，该补偿活塞与工作室直接液压地耦接，且可沿着第二轴线即纵轴线移动地布置在补偿活塞通道中，其中补偿活塞通道沿着纵轴线与泵活塞通道相对地布置。此外，泵单元具有弹簧部件，该弹簧部件在补偿活塞的背离工作室的端部与该补偿活塞机械地耦接，且被设计用于根据作用到弹簧部件上的力来影响补偿活塞的位置。这能实现非常灵活的解决方案，因为弹簧部件可以并不设置在泵壳体中，而替代地设置在高压泵的其它组件中，例如设置在高压泵的压力补偿容腔中。例如也可以把弹簧部件和补偿活塞通道与低压入口和/或高压出口组合起来布置。这具有的优点是，例如可以在事后给已有的高压泵和/或高压泵方案配备这种补偿装置，例如通过更换低压入口构件组进行配备。弹簧部件有利地实现了在泵活塞的输送冲程中在达到工作室中的所希望的压力情况下使得补偿活塞从工作室中移出，从而使得工作室的体积在泵活塞的输送冲程继续进行的过程中基本保持恒定。
[0012]根据第三方面，在本发明的一种有利的设计中，补偿活塞包括进口阀。
[0013]根据第四方面，本发明的特点在于一种用于高压泵的泵单元。该泵单元包括带有低压入口和高压出口的泵壳体。经由低压入口给构造在泵壳体中的工作室输送工作介质。经由高压出口使得工作介质从工作室导出。泵单元包括构造在泵壳体中的带有纵轴线的泵活塞通道。此外，泵单元具有泵活塞，该泵活塞可沿着纵轴线移动地布置在泵活塞通道中，且与工作室直接液压地耦接。泵单元包括补偿活塞，该补偿活塞与工作室直接液压地耦接，且可沿着另一轴线移动地布置在补偿活塞通道中。此外，泵单元具有弹簧部件，该弹簧部件在补偿活塞的背离工作室的端部与该补偿活塞机械地耦接，且被设计用于根据作用到弹簧部件上的力来影响补偿活塞的位置。补偿活塞包括进口阀。
[0014]根据第三和第四方面，在本发明的一种有利的设计中，工作室中的压力借助补偿活塞被限制为最大约250巴的值。
[0015]根据第一、第二、第三和第四方面，在本发明的另一有利的设计中，弹簧部件具有递减的弹簧特性曲线。弹簧部件例如可以具有盘形弹簧。
[0016]根据第一、第二、第三和第四方面，在本发明的另一有利的设计中，弹簧部件具有预定的预应力。
[0017]下面参照示意图来介绍本发明的实施例。
[0018]其中: 图1为泵单元的第一实施例的示意图；
图2为泵单元的第二实施例的示意图；
图3为泵单元的第三实施例的示意图；
图4为泵单元的第四实施例的示意图；
图5为泵单元的第五实施例的示意图；
图6为带有泵单元的蓄存器喷射系统的示意图；
图7为泵单元的补偿活塞的行程与泵单元的压力的功能相关性的示意图；和 图8a、8b和8c为栗单兀的压力和喷射量关于栗但的转速的不图。
[0019]图6所示为内燃机的蓄存器喷射系统200的液压示意图。该蓄存器喷射系统200具有用于从(未示出的)燃油罐中输送燃油的预输送泵210。在预输送泵210的下游设置有过滤与减振单元212。此外，在预输送泵210和过滤与减振单元212的下游设置有高压泵214，该高压泵带有至少一个泵单元10。泵单元10具有进口阀216和出口阀218。进口阀216优选是数字的进口阀，借此来调节泵单元10入口处的体积流。利用高压泵214把燃油输送到燃油蓄存器220中，以便从那里到达(未示出的)喷射阀。
[0020]图1示出高压泵214的泵单元10的第一实施例。高压泵214例如可以是径向活塞泵。例如，高压泵214可以被设置用于针对高压蓄存器喷射系统比如针对共轨喷射系统供应燃油。
[0021]泵单元10包括泵壳体15，该泵壳体带有低压入口 17和高压出口 19。为了能够给设置在泵壳体15中的工作室20填充工作介质特别是流体，低压入口 17例如具有输入管路，该输入管路优选与工作室20通过进口阀液压地耦接。进口阀用于特别是在填充和压缩工作介质时防止回流到输入管路中。
[0022]高压出口 19具有流出管路和优选设置在该流出管路上的出口阀。该出口阀例如是高压阀，它能实现从工作室20中的预定的流体压力起才使得工作介质从工作室20排出到流出管路中。出口阀防止工作介质例如从蓄压管回流到泵单元10中。
[0023]泵单元10还包括设置在泵活塞通道36中的泵活塞30，泵活塞通道构造在泵壳体15中。泵活塞通道36具有纵轴线LI，泵活塞30沿着该纵轴线可移动地布置。泵活塞30与工作室20直接液压地耦接。
[0024]在进气冲程期间，即在泵活塞30移动离开工作室20期间，工作介质例如燃油从输入管路经由进口阀输入到工作室20中，其中，出口阀关闭。在输送冲程期间，即在泵活塞30朝向工作室20移动期间，位于工作室20中的工作介质被压缩，或者通过出口阀在高压下被排放至流出管路，其中，进口阀关闭。
[0025]按照泵单元10的在图1中示出的实施例，泵单元10具有补偿活塞40。补偿活塞40设置在补偿活塞通道45中。补偿活塞通道具有第二轴线A2，补偿活塞40沿着该轴线可移动地布置在补偿活塞通道中。补偿活塞40同样与工作室20直接液压地耦接。此外，泵单元10包括弹簧部件50。该弹簧部件50在补偿活塞40的背离工作室20的第一端部与该补偿活塞机械地耦接。弹簧部件50被设计用于根据作用到弹簧部件50上的力来影响补偿活塞40的位置。弹簧部件50在此例如可以具有递减的弹簧特性曲线。
[0026]按照补偿活塞40和弹簧部件50的一种有利设计，若泵活塞30直径为IOmm且冲程为2mm，则: -补偿活塞40的直径为:10mm ；
-补偿活塞40的最大冲程为:4.2mm ；
-补偿活塞40的质量为:8g ；
-弹簧部件50的弹性常数为:20.3N/mm，预应力为1900N。
[0027]当工作室20中的压力超过预定的值时，补偿活塞40才开始移动。工作室20的该预定的压力优选约为245巴。一旦工作室20中的压力超过另一预定的值，补偿活塞40就终止其移动。工作室20的该另一预定的压力优选约为258巴。由此可以实现，在工作室20中的压力约为245巴时，补偿活塞40对工作室20中的因泵活塞30引起的体积变化进行补偿，由此可以避免工作室20中的压力进一步上升。因而可以借助补偿活塞40把工作室20中的压力限制到约为245巴的值。这特别是在图7中示出，该图所示为泵单元10的补偿活塞40的冲程与工作室20中的压力的功能相关性的示意图。
[0028]此外，在图8a、8b和8c中示出泵单元10出口处(图8a)和燃料蓄存器220中(图8b)的压力以及喷射器喷射量关于泵单元10的转速(图Sc)的曲线图。因而特别是在图8a中示出，特别是在转速较高时(这里约从4，800起)，可以借助补偿活塞40把泵单元10出口处的压力限制到约为245巴的值(参见明亮区域与黑暗区域之间的界限G)。
[0029]补偿活塞40例如可以适当地安置在泵壳体15中，使得泵活塞通道36的纵轴线LI与第二轴线A2夹成预定的角度。补偿活塞通道45特别是也可以沿着纵轴线LI与泵活塞通道36相对地布置。
[0030]弹簧部件50例如可以设置在泵单元10的另一容腔60中。弹簧部件50可以适当地安置在容腔60中，使得弹簧部件50具有预应力。
[0031]图2示出泵单元10的第二实施例，据此，弹簧部件50设置在压力补偿容腔60'中。弹簧部件50在此可以附加地用于抑制压力波动。为此在图2所示的实施例中在补偿活塞40与弹簧部件50之间夹入一个可移动的部件70例如卷动膜片。
[0032]图3示出泵单元10的第三实施例，据此，泵单元10具有由补偿活塞40和进口阀组合成的装置。补偿活塞40例如可以包括进口阀。
[0033]图4示出泵单元10的第四实施例。与图1中所示的实施例不同，泵单元10具有第一泵活塞32和第二泵活塞34。第一泵活塞32可沿着纵轴线LI移动地设置在泵活塞通道36中，且直接与工作室20液压地耦接。第二泵活塞34同样可沿着纵轴线LI移动地设置在泵活塞通道36中，且通过弹簧部件50与第一泵活塞32耦接，其中，弹簧部件50被设计用来根据工作室20中的压力来调整第一泵活塞32与第二泵活塞34之间的间距。弹簧部件50经过设计，使得第一泵活塞32与第二泵活塞34之间的间距在第二泵活塞34的输送冲程中基本不变，直至达到工作室20中的预定压力，并在保持工作室20中的压力恒定的情况下在第二泵活塞34的输送冲程继续进行过程中调整所述间距。第一泵活塞32在面向第二泵活塞34的第一端具有内凹90。弹簧部件50就设置在该内凹90中。替代地，弹簧部件可以设置在第一泵活塞之外。第二泵活塞34在面向第一泵活塞32的第一端具有推杆80。该推杆80与弹簧部件50机械地耦接。
[0034]图5示出泵单元10的第五实施例。与图4中所示的实施例不同，第二泵活塞34通过补偿体积100与第一泵活塞32液压地耦接，其中补偿体积100与补偿单元110液压地耦接，该补偿单元被设计用来根据工作室20中的压力来调整补偿体积100。补偿单元110例如经过设计，使得补偿体积100在该泵活塞的输送冲程中基本不变，直至达到工作室20中的预定压力，并在保持工作室20中的压力恒定的情况下在输送冲程继续进行的过程中调整补偿体积100。
[0035]补偿单元110例如包括设置在泵壳体15中的补偿腔120。补偿腔优选具有开口，补偿腔经由该开口无阻碍地与泵进口液压地耦接。此外，补偿单元110包括设置在补偿腔120中的另一弹簧部件50'。补偿单元110还包括活塞130，该活塞可沿着第三轴线移动地设置在补偿腔120中。该活塞的第一端与所述另一弹簧部件50'机械地耦接，其第二端直接与工作体积液压地耦接。另一弹簧部件50'可以具有递减的弹簧特性曲线。另一弹簧部件50'还可以经过适当布置和设计，使得它具有预定的预应力。
【权利要求】
1.一种用于高压泵的泵单元(10)，包括: -带有低压入口(17)和高压出口(19)的泵壳体(15)，经由低压入口给构造在泵壳体(15)中的工作室(20)输送工作介质，经由高压出口使得工作介质从工作室(20)导出； -构造在泵壳体(15)中的带有纵轴线(LI)的泵活塞通道(36)； -第一泵活塞(32)，该第一泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且与工作室(20)液压地耦接；和 -第二泵活塞(34)，该第二泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且通过补偿体积(100)与第一泵活塞(32)液压地耦接，其中补偿体积(100)与补偿单元(110)液压地耦接，该补偿单元被设计用于根据工作室(20)中的压力来调整补偿体积(100)。
2.如权利要求1所述的泵单元(10)，其中，补偿单元(110)经过设计，使得补偿体积(100)在第二泵活塞(34)的输送冲程中基本不变，直至达到工作室(20)中的预定压力，并在保持工作室(20)中的压力恒定的情况下在输送冲程继续进行的过程中调整补偿体积(110)。
3.一种用于高压泵的泵单元(10)，包括: -带有低压入口( 17)和高压出口( 19)的泵壳体(15)，经由低压入口给构造在泵壳体(15)中的工作室(20)输送工作介质，经由高压出口使得工作介质从工作室(20)导出； -构造在泵壳体(15)中的带有纵轴线(LI)的泵活塞通道(36)； -第一泵活塞(32)，该第一.泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且与工作室(20)液压地耦接；和 -第二泵活塞(34)，该第二泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且通过弹簧部件(50)与第一泵活塞(32)耦接，其中弹簧部件(50)被设计用来根据工作室(20)中的压力来调整第一泵活塞(32)与第二泵活塞(34)之间的间距，其中弹簧部件(50)经过设计，使得第一泵活塞(32)与第二泵活塞(34)之间的间距在第二泵活塞(34)的输送冲程中基本不变，直至达到工作室(20)中的预定压力，并在保持工作室(20)中的压力恒定的情况下在输送冲程继续进行的过程中调整所述间距。
4.如前述权利要求中任一项所述的泵单元(10)，其中，工作室(20)中的压力借助第二泵活塞(34)被限制为最大约250巴的值。
5.一种用于高压泵的泵单元(10)，包括: -带有低压入口( 17)和高压出口( 19)的泵壳体(15)，经由低压入口给构造在泵壳体(15)中的工作室(20)输送工作介质，经由高压出口使得工作介质从工作室(20)导出； -构造在泵壳体(15)中的带有纵轴线(LI)的泵活塞通道(36)； -泵活塞，该泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且与工作室(20)直接液压地耦接； -补偿活塞(40)，该补偿活塞与工作室(20)直接液压地耦接，且可移动地布置在带有第二轴线(A2)的补偿活塞通道(45)中，其中补偿活塞通道(45)沿着纵轴线(LI)与泵活塞通道(36)相对地布置；和 -弹簧部件(50)，该弹簧部件在补偿活塞(40)的背离工作室(20)的端部与该补偿活塞机械地耦接，且被设计用于根据作用到弹簧部件(50)上的力来影响补偿活塞(40)的位置。
6.如权利要求5所述的泵单元，其中，补偿活塞(40)包括进口阀。
7.一种用于高压泵的泵单元(10)，包括: -带有低压入口( 17 )和高压出口( 19 )的泵壳体(15 )，经由低压入口给构造在泵壳体(15)中的工作室(20)输送工作介质，经由高压出口使得工作介质从工作室(20)导出； -构造在泵壳体(15)中的带有纵轴线(LI)的泵活塞通道(36)； -泵活塞，该泵活塞可沿着纵轴线(LI)移动地布置在泵活塞通道(36)中，且与工作室(20)直接液压地耦接； -补偿活塞(40)，该补偿活塞与工作室(20)直接液压地耦接，且可移动地布置在带有另一轴线(A3)的补偿活塞通道(45)中；和 -弹簧部件(50)，该弹簧部件在补偿活塞(40)的背离工作室(20)的端部与该补偿活塞机械地耦接，且被设计用于根据作用到弹簧部件(50)上的力来影响补偿活塞(40)的位置， 其中，补偿活塞(40)包括进口阀。
8.如权利要求5-7中任一项所述的泵单元(10)，其中，工作室(20)中的压力借助补偿活塞(40)被限制为最大约250巴的值。
9.如前述权利要求中任一项所述的泵单元(10)，其中，弹簧部件(50)具有递减的弹簧特性曲线。
10.如前述权利要求中任一项所述的泵单元(10)，其中，弹簧部件(50)具有预定的预应力。
【文档编号】F04B1/07GK103443440SQ201280016478
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年1月30日 优先权日:2011年1月31日
【发明者】M.阿布斯迈尔, X.格布哈特, A.卢巴尔, D.施泰格曼 申请人:大陆汽车有限公司