专利名称：在低压入口中设有球阀的燃料高压泵的制作方法
现有技术本发明涉及由德国专利DE 101 17 600公开的用于燃料喷射系统的燃料高压泵，它具有一个壳体，一个低压入口，一个在其中压缩燃料的输送空间，一个在输送空间与低压入口之间的抽吸阀，其中抽吸阀的阀元件支承在设置于输送空间中的压力弹簧上。
在该燃料高压泵中，抽吸阀的阀元件被构造成阀锥体。
本发明的优点在根据本发明的用于燃料喷射系统的燃料高压泵中具有一个壳体，一个低压入口，一个在其中压缩燃料的输送空间，一个在输送空间与低压入口之间的抽吸阀，其中抽吸阀的阀元件支承在设置于输送空间中的压力弹簧上，抽吸阀的阀元件被构造成球。
由此简化了燃料高压泵的制造，因为球可比例如现有技术所公知的、具有密封锥体及一个轴的阀元件更便宜地制造。此外，可改善根据本发明的燃料高压泵的效率，因为一个球与密封座一起构成精确地确定的圆形密封线，尽管在制造阀座时加工公差是不可避免的，该密封线可使阀座很好地密封。当与球相互作用的阀座为圆形时，即使当阀座的角度或位置未以高精度制造时，根据本发明的抽吸阀仍可很好地密封。
此外，借助根据本发明的抽吸阀可保证以批量制造的燃料高压泵的所有抽吸阀具有几乎相同的液压特性，及由此简化了以批量制造的燃料高压泵的优化。
在根据本发明的一个变型中提出在压力弹簧与球之间设有一个弹簧座，由此使球相对密封座的固定得到改善，及此外可避免压力弹簧的横向弯曲。另外弹簧座的使用可使得压力弹簧与球的直径不相同。尤其被证实有利的是，球的直径小于压力弹簧的直径，因为在该情况下有效地避免了压力弹簧的横向弯曲及球的直径可最佳地适合燃料高压泵的液压要求。
在本发明的另一构型中，在壳体中设有一个与球相互作用的阀座，由此使被高压加载的密封面的数目及部件的数目比由现有技术公知的燃料高压泵减少了。这就提高了根据本发明的燃料高压泵的可靠性并降低了它的制造及装配成本。
被证实有利的是，阀座具有一个30°与150°之间的阀座角，它尤其在80°与100°之间。
替代在壳体中直接设置密封座，壳体也可包括一个螺钉，该螺钉相对外部封闭住一个输送空间孔，阀座被构成在螺钉的向着输送空间的端面上。该方案具有其优点，即抽吸阀易于装配或在修理情况下可被更换，而无需燃料高压泵的完全解体，因为抽吸阀可从外部通过螺钉达到。
在该实施变型方案的另一构型中，螺钉具有一个直径减小的区域，该直径减小的区域与壳体限定了一个环形腔，及该环形腔与低压入口形成液压连接。由此以简单的方式保证了与螺钉被拧入壳体多深无关地，始终形成与低压入口的液压连接。
当燃料高压泵根据上述实施方案中的一项构成时，本发明的优点当然可在一个燃料系统中起作用，该系统具有一个燃料容器；一个喷射阀，它将燃料直接地喷射到内燃机的燃烧室中；一个高压燃料泵；及一个燃料总管，在该燃料总管上至少连接一个喷射阀。
本发明的其它优点及有利的构型可从下列附图
及权利要求书中得到。
附图为图1根据本发明的径向柱塞泵的第一实施例，图2根据本发明的径向柱塞泵的第二实施例，图3根据本发明的抽吸阀的放大视图，及图4装有根据本发明的燃料高压泵的内燃机示意图。
具体实施例方式
图1表示根据本发明的燃料高压泵10的第一实施例的横截面图。该高压泵10被构造成带有三个泵单元11的径向柱塞泵。泵单元11包括一个柱塞13，该柱塞在一个缸孔15中被导向。该缸孔15在高压泵10的壳体17中被构造成盲孔。通过加工及装配孔19可制造出缸孔15。在根据本发明的燃料高压泵装配后，装配孔19由栓塞21封闭。
柱塞13由具有一个偏心区段22的驱动轴通过一个带有削平部分25的多边形环23驱动。一个柱塞底板27靠置在该削平部分25上，当驱动轴被驱动且多边形环23由此进行圆周运动时，该柱塞底板使柱塞13产生振荡运动。在这些泵单元11之一中，柱塞13的该振荡运动用双箭头29指示出。
缸孔15及柱塞13限定了每个泵单元11的一个输送空间31，其中输送空间31的容积与驱动轴的位置相关。在图1垂直向上定向的泵单元11中，其柱塞13位于其上死点(OT)的附近，其输送空间31的容积为最小，而在其它的泵单元11中该容积接近近乎最大值。通过一个压力弹簧33将使柱塞底板27及其柱塞13与多边形环23的削平部分25持续保持接触。
为了清楚起见，未在所有的泵单元11上对所有的部件设置标号。但所有三个泵单元11的结构相同且具有相同的部件。
如上所述，缸孔15被构成盲孔。在缸孔15的端部设有具有一个密封座37及一个与密封座37配合工作的球39的抽吸阀37。该球39通过一个弹簧座41由压力弹簧43压在阀座37上，该压力弹簧的另一端支承在柱塞13上。
在此情况下，压力弹簧43被这样确定参数，即在下死点时燃料不能被自动地吸入。当一个未示出的、设置在燃料高压泵10抽吸侧的配量单元封闭时，燃料高压泵10不输送燃料。当配量单元完全或部分打开时，在抽吸阀35的前面建立起由前级输送泵(未示出)产生的过压力，通过该过压力，燃料抵抗压力弹簧43被压入到输送空间31。配量单元的任务在于，调节抽吸腔前面的过压力，以致由燃料高压泵10输送所需的输送量。
当柱塞13向着其上死点的方向运动时，压力弹簧33的偏压如此强地增加，以使得球39压在密封座37上并由此中断输送空间31与低压入口45之间的连接。该作用将通过输送空间31中增高的压力显著地增强。
变换地，该压力弹簧43可这样地确定参数，即在柱塞13的下死点(UT)时球39仍被轻压在密封座37上。仅当在图1中未示出的、燃料高压泵10的低压侧相对输送空间31中的压力具有足够过压力时，燃料才流入输送空间31中。在燃料高压泵10的低压侧上的或在输送空间31的抽吸侧上的压力及由此燃料高压泵10的输送量将通过图1中未示出的配量单元由一个控制装置(未示出)根据内燃机的工作状态来调节。
通过这些措施保证了即使由于未示出的配量单元使燃料流通过低压入口45节流地进入泵单元11中时，每个泵单元11几乎可吸入相同的燃料量且由此使燃料高压泵10获得到均匀的转矩需要量及功率需要量。这就改善了内燃机的运行平稳性，尤其在空载时。
柱塞13在其上死点时也不是通过其整个长度在缸孔15中被导向，通过该措施使镗磨刀具或类似刀具具有足够的“超程”。该超程使构造成盲孔的缸孔15的加工变得容易。
在图1中未示出高压出口及所属的压力阀，因为高压出口及所属的压力阀垂直于绘图平面地设置在泵单元11的后面。这些部件的结构可由DE-PS 101 17 600中得到，该文献结合于此作为参考。
通过在球39与压力弹簧43之间使用一个弹簧座41改善了对球39的导向。此外，由于压力弹簧43在弹簧座41上的支承面的改善可避免压力弹簧43的横向弯曲。最后，球39的直径可与压力弹簧43的直径无关地被选择，这对于燃料高压泵10的优化是有利的。
但也直接可考虑、并也能够放弃使用弹簧座41，以致压力弹簧43直接地靠置在球39上(未示出)。
在图1中所示的根据本发明的燃料高压泵10的第一实施例中具有仅仅很少数目的高压密封点，尤其是密封座37与球39的连接及柱塞13与缸孔15之间的环形间隙。这些高压密封点证明，当缸孔被构造成盲孔时，在许多情况下在缸孔15制造时，制造成本较高。
对于被构成球阀的抽吸阀35的特殊优点在下面结合图3进行详细研究。
在图2中也以截面图示出了根据本发明的高压泵10的第二实施例。相同的部件设有相同的标号且与图1中的构型相对应。该实施例与第一实施例的主要区别在于缸孔15不是作为盲孔而是作为透孔构成。在该实施例中，缸孔15通过一个螺钉47封闭。在该螺钉47中开设有抽吸阀35的密封座37。
以下将借助图3来更详细地描述抽吸阀35的功能，该图表示图中的一个放大的局部A。
在图3中柱塞13位于其上死点。因此输送空间31具有其最小的容积且球39相对燃料高压泵10的低压入口45将输送空间31密封。该密封是沿着一个圆形的密封线(未示出)实现的，该圆形的密封线由球39与密封座37之间的接触线得到。该作为球阀构成的抽吸阀35的密封性很高，因为在球39与密封座37之间仅具有线形的接触，这就导致密封线上相对高的表面压力。此外在制造一个密封闭合的球阀时比制造一个锥形阀时的精确度的要求低。视密封座37角度α如何选择而定，在球直径恒定时球39与密封座37之间的密封线的直径将变化。已经证实，密封座角α可以在30°与150°之间且密封座角α通常为90°时可得到很好的结果。
在密封座37上连接着一个轴向孔48及一个横向孔49。作为替代，也可设置多个横向孔49(未示出)。横向孔49接通到一个环形腔50中，该环形腔50由壳体17及螺钉47的一个直径减小的区域50构成边界。在螺钉47的一个端面52上构有一个咬合边缘53，它相对输送空间31将环形腔51密封。
该环形腔51与在该图中不能看到的、燃料高压泵10的低压入口45形成液压的连接。由于环形腔在所有侧上包围螺钉47，则可通过横向孔49及轴向孔48将燃料吸入到输送空间31中，而与螺钉47拧入壳体17中的深度多少无关。
通过使用一个作为球阀构成的抽吸阀35，可提高燃料高压泵的效率，因为球39一旦从密封座37上升起，它可释放大的流通横截面，以使得燃料可迅速地且无大的流动损耗地被吸入。对此有利的还有当抽吸阀35打开时，在密封座37与球39之间的环形横截面约比横向孔49的横截面大到20倍。
此外，由于作为球阀构成的抽吸阀35的密封性能好，在柱塞13的输送行程中无燃料从输送空间31被回压到低压入口45中。
图4中示意性地表示一个内燃机54。它包括一个燃料喷射系统56。该系统还具有一个燃料容器58，一个电动低压燃料泵60从该容器输送燃料。
该电动低压燃料泵60将燃料输送到燃料高压泵10，该高压泵如图1及2所示地构成。燃料高压泵10的高压出口18与一个燃料总管62相连接。该燃料总管通常也被称为“共轨”。在燃料总管62上共连接有4个喷射阀64。它们分别将燃料直接地喷射到内燃机54的燃烧室66中。
权利要求
1.用于燃料喷射装置(56)的燃料高压泵(10)，它具有一个壳体(17，47)，一个低压入口(45)，一个在其中压缩燃料的输送空间(31)，一个在输送空间(31)与低压入口(45)之间的抽吸阀(35)，其中抽吸阀(35)的一个阀元件通过设置于输送空间(31)中的压力弹簧(43)支承在柱塞(13)上，及具有一个高压出口，其特征在于该抽吸阀(35)的阀元件被构成为球(39)。
2.根据权利要求1的燃料高压泵，其特征在于在压力弹簧(43)与球(39)之间设有一个弹簧座(41)。
3.根据权利要求1或2的燃料高压泵，其特征在于球(39)的直径小于压力弹簧(43)的直径。
4.根据以上权利要求之一的燃料高压泵(10)，其特征在于在壳体(17，47)中具有一个与球(39)相互作用的密封座(37)。
5.根据权利要求4的燃料高压泵，其特征在于密封座(37)具有一个30°至150°之间的密封座角(α)，它尤其为90°。
6.根据以上权利要求之一的燃料高压泵，其特征在于壳体(17，47)包括一个螺钉(47)，该螺钉相对外部封闭一个缸孔(31)；密封座(37)被构成在螺钉(47)的向着输送空间(31)的端面(52)上。
7.根据权利要求6的燃料高压泵，其特征在于螺钉(47)具有一个直径减小的区域(50)；该直径减小的区域(50)与壳体(17)构成了一个环形腔(51)的边界；该环形腔(51)与低压入口(45)液压连接。
8.燃料喷射装置(56)，它具有一个燃料容器(58)；至少一个喷射阀(64)，它将燃料直接地喷射到内燃机(54)的燃烧室(66)中；至少一个高压燃料泵(10)；及一个燃料总管(62)，在该燃料总管上连接着该至少一个喷射阀(64)，其特征在于燃料高压泵(10)根据权利要求1至7之一被构成(图4)。
9.具有至少一个燃烧室(66)的内燃机(54)，燃料被直接喷射到该燃烧室中，其特征在于该内燃机具有一个根据权利要求8的燃料喷射装置(56)(图4)。
全文摘要
本发明涉及燃料高压泵(10)，尤其是径向柱塞泵，其中抽吸阀(35)被构成球阀，这对燃料高压泵(10)的效率产生有利的影响。此外通过使用球阀，简化了根据本发明的燃料高压泵(10)的制造及装配。
文档编号F02M59/08GK1711417SQ200380102691
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月31日 优先权日2002年10月31日
发明者布克哈德·博斯, 斯特凡·基费勒, 马蒂亚斯·迪斯特尔, 阿希姆·克勒, 萨沙·安布罗克, 卡斯滕·鲁特, 雅罗斯拉夫·日夫尼 申请人:罗伯特·博世有限公司