专利名称：用于直接喷射系统的低噪声燃料泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于直接喷射系统的燃料泵。
背景技术：
直接喷射系统包括多个喷嘴，将压カ下的 燃料供应到喷嘴的共轨，高压燃料泵，该高压燃料泵通过高压供应管路将燃料供应到共轨并具有流速调节设备，和控制单元，该控制単元先导流速调节设备，以将共轨内的燃料压カ保持等于想要的值，该值作为发动机运行条件的函数而通常随着时间变化。专利申请EP2236809A1所述的高压燃料泵包括泵送腔，其中活塞以交替运动滑动，通过吸入阀调节的吸入通道用于将低压燃料供应到泵送腔内，而通过传送阀调节的传送管路用于将高压流体供应到泵送腔外面并通过供应管路供应向共轨。吸入阀通常在压カ和没有外部作用下受到控制，当泵送腔内的燃料压カ高于吸入通道中的燃料压カ时，吸入阀关闭，而当泵送腔内的燃料压カ低于吸入通道内的燃料压カ时，吸入阀打开。流速调节设备机械地耦接到吸入阀上，从而当必要时，在活塞的泵送步骤过程中保持吸入阀打开，由此允许燃料通过吸入通道从泵送腔流到出ロ。特别地，流速调节设备包括控制杆，其耦接到吸入阀上并可在被动位置和主动位置之间运动，在被动位置，其允许吸入阀关闭，而在主动位置，其不允许吸入阀关闭。流速调节设备还包括电磁作动器，其耦接到控制杆上，用于在主动位置和被动位置之间运动控制杆。电磁作动器包括弹簧，其将控制杆保持在主动位置，和电磁体，其适于通过磁力地吸引铁磁锚而将控制杆运动到被动位置，该铁磁锚与靠着固定的磁衔铁的控制杆集成。已经注意到，在使用中，专利申请EP2236809A1所述的高压燃料泵产生类似于滴答声的噪音，当发动机处于低转速时(也即当通过发动机产生的整个噪音是虚弱的时候)，该噪音能够清楚地察觉到。通过高压燃料泵产生的噪音还可以清楚地察觉到，因为高压燃料泵必须从驱动轴上获得运动，其直接地安装到发动机头上，马达头传送和扩散通过高压燃料泵产生的振动。使用中通过高压燃料泵产生的噪音本质上归因于流速调节设备的可动装置(也即控制杆和锚)在吸入阀和电磁体的磁衔铁上的周期性冲击。为了减小该噪音，已经提出经由软件作用于电磁体先导电流的強度和波形上，从而最小化可动装置冲击在吸入阀和磁衔铁上的动力学能量。已经经验地注意到，经由软件作用于电磁体的先导电流，可能的是，显著地减小可动装置对磁衔铁的冲击上的动力学能量；相反，已经经验地注意到，经由软件作用于电磁体的先导电流，以显著地减小可动装置对吸入阀的冲击上的动力学能量，这将更加复杂和昂贵。为了显著地减小可动装置冲击上的动力学能量，控制系统必须用先导电流为电磁体赋能，该先导电流尽可能地靠近“限定的”先导电流(其将“最小的”动力学能量给予冲击下的可动装置)，但是首先，控制系统必须为电磁体赋予先导电流，该先导电流从不降到“限定的”先导电流之下，或者作动丢失了(也即由于不充足的动力学能量，可动装置从不达到想要的位置)。“限定的”先导电流的值根据情形是高度变化的，这归因于结构泄漏和由于时间和温度导致的漂移。在冲击到磁衔铁上的情形下，控制系统是便利的，因为有限位置的达到(也即作动的性能)可以通过观测共轨内的燃料压カ而校验(当控制杆冲击在磁衔铁上时，吸入阀关闭，从而高压燃料泵开始泵送压力下的燃料，这增加了共轨内的燃料压カ)；因此，控制系统可以逐步地减小先导电流，直至限定的位置的达到(也即作动的性能)消失，在该点上，可以稍微増加先导电流，用于以冲击上的“最小”动力学能量进行作动。另ー方面，在冲击在吸入阀上的情形下，没有办法检测限定位置(也即作动的性能)的达到，从而控制系统必须完全开环地起作用，这在限定动力学冲击能量进而限定噪音上明显无效。
发明内容
本发明的目的在于提供用于直接喷射系统的燃料泵，其免于上述缺点，同时制造简单、便宜。
现在将參考附图描述本发明，所述附图示例了一些非限制性的示例的实施方式，其中图I是共轨型直接燃料喷射系统的示意图，清楚起见移除了细节；图2是图I的直接喷射系统的高压燃料泵的示意的截面图，清楚起见移除了细节;图3是图2的高压燃料泵的流速调节设备的放大视图；图4是图3的调节设备的可动装置的透视图；图5是图4的可动装置的透视和部分截面图；图6是图4的可动装置的分解透视图；和图7是图4的可动装置的一部分的截面图，突出了耦接到该同一可动装置上的液压制动器的阀元件的两个不同的位置。
具体实施例方式在图I中，数字I全面地表示用于内燃热カ发动机的共轨型的直接燃料喷射系统。该直接喷射系统I包括多个喷嘴2，将压カ燃料供应到喷嘴2上的共轨3，高压泵4，该高压泵通过高压供应管路5将燃料供应到共轨3并具有流速调节设备6，控制单元7，该控制単元将共轨3里面的燃料压カ保持等于想要的值，该值通常作为发动机运行条件的函数而随着时间变化，和低压泵8，该低压泵通过供应管路10将燃料从油箱9供应到高压泵4。控制单元7耦接到流速调节设备6上，用于控制高压泵4的流速，从而持续地为共轨3供应燃料量，该燃料量为在该共轨3里面保持想要的压カ值所需；特别地，控制单元7通过反馈控制调节高压泵4的流速，该反馈控制采用共轨3里面的燃料压カ值作为反馈变量，该压カ值通过压カ传感器实时检測。如图2所示，高压泵4包括主体12，其具有纵向轴线13，并在其中限定出圆柱形的泵送腔14。活塞15以滑动方式安装在泵送腔14内，并通过交替运动沿着纵向轴线13移动，从而周期性地改变泵送腔14的容量。活塞15的下部是耦接到弹簧16上的ー侧，该弹簧倾向于朝着泵送腔14的最大容量位置推动活塞15，而在另ー侧上，活塞耦接到偏心部(未示出)上，该偏心部通过发动机的驱动轴旋转运动，以通过压缩该弹簧16周期性地向上移动活塞15。吸入通道17始于泵送腔14的侧壁并通过供应管路10连接到低压泵8，且通过设置在泵送腔14处的吸入阀18调节。吸入阀18通常在压カ下和在没有外部作用下得到控制，当泵送腔14内的燃料压カ高于吸入腔17中的燃料压カ时，该吸入阀18关闭，而当泵送腔14内的燃料压カ低于吸入通道17内的燃料压カ时，该吸入阀18打开。传送腔19始于泵送腔14的侧壁并在对着吸入腔17的ー侧上，其通过供应管路5连接到共轨3上，并通过单向传送阀20调节，该单向传送阀设置在泵送腔14处并只允许燃料从泵送腔14流到出ロ。传送阀20在压カ下控制，当泵送腔14内的燃料压カ高于传送通道19中的燃料压カ时，该传送阀打开，而当泵送腔14内的燃料压カ低于传送通道19内的燃料压カ时，该传送阀关闭。
流速调节设备6机械地耦接到吸入阀18上，从而必要吋，允许控制単元7在活塞15的泵送步骤过程中保持吸入阀18打开，由此允许燃料通过吸入通道17从泵送腔14流到出ロ。该流速调节设备6包括控制杆21，其耦接到吸入阀18上并可在被动位置和主动位置之间运动，在被动位置时，其允许吸入阀18关闭，而在主动位置时，其不允许吸入阀18关闭。该流速调节设备6还包括电磁作动器22，该耦接到控制杆21上，用于在主动位置和被动位置之间移动控制杆21。如图3所示，该电磁作动器22包括弹簧23，该弹簧将控制杆21保持在主动位置，和电磁体24，其通过控制単元7先导(piloate)并适于通过磁吸引与控制杆21集成的铁磁锚25而将控制杆21运动到被动位置。当电磁体24赋能时，控制杆21回到被动位置，吸入通道17和泵送腔14之间的连通可以通过吸入阀18的关闭而中断。电磁体24包括固定磁衔铁26 (或者磁底)，其由线圈27围绕；当通过电流时，线圈27产生磁场，该磁场将锚25磁力地吸引向磁衔铁26。控制杆21和锚25 —起形成流速调节设备6的可动装置，其在电磁作动器22的控制下在主动位置和被动位置之间轴向地运动。锚25和磁衔铁26具有中心穿孔的环形结构，以便设置空的中间位置，在该位置设置有弹簧23。电磁作动器22包括单向液压制动器28，其与控制杆21集成，并只在可动装置朝着主动位置运动时减缓可动装置(也即控制杆21和锚25)的运动(也就是说，当可动装置朝着被动位置运动时，液压制动器28不减缓可动装置的运动)。该液压制动器28包括圆盘29，其与锚25机械地集成(也即其横向地焊接到锚25上)并具有中心通孔30，该中心通孔接收控制杆21的上部。控制杆21通过焊接与圆盘29机械地集成；这样，液压制动器28的圆盘29还具有在控制杆21和衔铁25之间产生机械连接的结构功能。而且，液压制动器28的圆盘29还具有其他结构功能，因为弹簧23的一端抵靠在圆盘29上，从而圆盘29将弹簧23的弾性止推力传递到可动装置上。圆盘29具有多个外周通孔31，其均匀地分布在中心孔30的周围，适于允许燃料流动。如图4-7所示，圆盘29的姆个外周通孔31稱接到相应的阀元件32上,所述阀元件对于燃料的通道具有不同的滲透性，其作为燃料自身通过外周通孔31的通道方向的函数。特别地，每个阀元件32对于燃料通道的滲透性在可动装置朝着主动位置运动时最小，而在可动装置朝着被动位置运动时最大。阀元件32由弾性薄层33 (也即可弹性变形)的相应的翼片构成，其部分地固定到圆盘29面向吸入阀18的面上(特别地，弾性薄片33在圆盘29的外周边缘处固定到圆盘29上)。换句话说，弾性薄片33的外边缘通过焊接到圆盘29面向吸入阀18的面上的环焊接，而包括翼片(也即阀元件32)的弾性薄片33的内部从圆盘29上释放，从而相对于圆盘29自身自由运动(作为弹性变形的结果)。每个阀元件32 (也即弹性薄片33的每个翼片)具有小尺寸的通孔34，其与相应的外周通孔31对齐(换句话说，通孔34具有比相应的外周通孔31的直径显著更小的直径)。当可动装置朝着被动位置运动吋，圆盘29必须驱逐(运动)出现在吸入通道17内的部分燃料，而在可动装置的运动过程中，通过存在于圆盘29和磁衔铁26之间的燃料产生的止推力决定翼片(也即阀元件32)的弹性变形，其从圆盘29运动开，从而使得通过外周通孔31的燃料通道基本上是自由的(如图7中虚线所示的那样)。相反，当可动装置朝着主动位置运动吋，圆盘29必须驱逐(运动)存在于吸入通道17内的一部分燃料，而在可动装置的运动过程中，通过存在于圆盘29和吸入阀18之间的燃料产生的止推力将翼片(也即阀元件32)推动到圆盘29上，密封外周通孔31 (也即防止燃料流过外周通孔31)，除了允许通过通孔34的通道(如图7中实线所示的那样)。
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由于通孔34的直径远远小于外周通孔31的直径，显而易见的是，当控制杆21朝着主动位置运动时(也即当燃料只能流动通过通孔34的通道间隙时)，液压制动器28产生高的制动力，而当控制杆21朝着被动位置运动时(也即当燃料能够流动通过外周通孔31的整个通道间隙时)，产生可以忽略的制动力。根据优选实施方式，弾性薄片33包括外冠35，其通过焊接固定到圆盘29上(优选地通过激光点焊)。翼片(也即阀元件32)从冠35向内延伸，每个翼片包括通过细莖——也即具有比宽度长得多的长度，从而能够弹性地变形——连接到外冠35上的圆形密封元件。根据优选实施方式，弾性薄片33由弹性钢板制成，其通过光蚀处理；然后，可变形的薄板33通过激光点焊模制连接到处理圆盘29上。当使用时，调节设备6的可动装置(也即控制杆21和锚25)朝着被动位置运动(从而从主动位置移开并允许吸入阀18关闭，以在压力下开始到共轨3上燃料供应)，液压制动器28产生可以忽略的制动力，因此不决定可动装置的任何减缓，也不对可动装置对磁衔铁26的冲击上的动力学能量的减小提供任何贡献。该特征双重地为正，因为一方面，液压制动器不减缓可动装置的运动，从而允许可动装置快速响应于控制单元7的命令(朝着被动位置的运动对于高压泵4的运行具有显著作用，因此必须尽可能快地实现和改进控制)，而另一方面，在该运动中，可动装置对磁衔铁26的冲击上的动力学能量的减小可以有效地和有效率地获得，即使只通过对电磁体24的先导电流的软件控制(也即，液压制动器28的作用是不需要的，相反，其可能使得电磁体24的先导电流的软件控制变得复杂)。当使用时，调节设备6的可动装置(也即控制杆21和锚25)朝着主动位置运动，液压制动器28产生高制动力，其显著地减小可动装置的运动速度,从而大大减小可动装置对吸入阀18的冲击上的动力学能量(动力学能量随着速度的平方而变化)。该特征也是双重为正，因为一方面，其允许可动装置在对吸入阀18的冲击上的动力学能量的大大减小(不能够通过电磁体24的先导电流的软件控制而有效获得的减小)，而另一方面，其对控制性能没有负的冲击，因为朝着主动位置的运动对于高压泵4的运行没有立即作用，因此可以非常缓慢地进行。重要地需要注意的是，只在调节设备6的可动装置(也即控制杆21和锚25)运动吋，液压制动器28才产生制动カ，也即当调节设备6静止吋，液压制动器28不产生制动カ。相应地确保，可动装置总是达到主动位置(也即在达到主动位置之前，液压制动器28不能物理地“停止”可动装置)，且可动装置总是在其朝着主动位置的运动中受到制动。上述高压泵4具有几个优点。首先，在上述高压泵4中，调节设备6的可动装置(也即控制杆21和锚25)在对吸入阀18的冲击上的动力学能量十分有限，从而显著减小冲击后产生的噪音。而且，在上述高压泵4中，朝着被动位置的运动不受制动，从而确保对控制的高响应速度。最后，上述高压泵4制造简单、便宜，因为液压制动器28只包括两个部分(圆盘29和薄片33)，其可通过简单的机械操作制造得到。
权利要求
1.用于具有共轨(3)的直接喷射系统的燃料泵(4)，该燃料泵(4)包括 限定在主体(12)中的泵送腔(14)； 活塞(15)，其以滑动方式安装在该泵送腔(14)内，以周期性地改变该泵送腔(14)的容量; 连接到该泵送腔(14)上并通过吸入阀(18)调节的吸入通道(17)； 连接到该泵送腔(14)上且通过传送阀(20)调节的传送通道(19);和流速调节设备(6)，其机械地耦接到该吸入阀(18)上，从而当必要时，在该活塞(15)的泵送步骤过程中保持该吸入阀(18)打开，并包括耦接到该吸入阀(18)上的控制杆(21)和作用于该控制杆(21)上的电磁作动器(22)； 该燃料泵(4)特征在于该电磁作动器(22)包括单向液压制动器(28)，其集成到该控制杆(21)上并减缓该控制杆(21)的运动。
2.根据权利要求I所述的燃料泵(4)，其中 该电磁作动器(22)在被动位置和主动位置之间运动该控制杆(21)，在该被动位置，该控制杆(21)允许该吸入阀(18)关闭，而在该主动位置，该控制杆(21)不允许该吸入阀(18)关闭；和 当该控制杆(21)朝着所述主动位置运动时，该液压制动器(28)产生高的制动力，而当该控制杆(21)朝着所述被动位置运动时，该液压制动器(28)产生微不足道的很小的制动力。
3.根据权利要求I所述的燃料泵(4)，其中所述液压制动器(28)包括 具有至少ー个第一通孔(31)的圆盘(29);和 阀元件(32)，该阀元件(32)耦接到该圆盘(29)的所述第一通孔(31)上，并对于所述燃料的通道具有不同的滲透性，作为该燃料通过所述第一通孔(31)的通道的方向的函数。
4.根据权利要求3所述的燃料泵(4)，其中所述阀元件(32)包括弾性薄层(33)，该薄层(33)部分地安装到所述圆盘(29)上，并具有与所述第一通孔(31)对齐的小直径的第二通孔(34) ο
5.根据权利要求4所述的燃料泵(4)，其中 所述圆盘(29)包括多个第一通孔(31)，所述第一通孔(31)均匀地分布；和所述薄层(33)与其自身外周边缘一致地安装到该圆盘(29)上，并具有一系列翼片，每个该翼片耦接到各个第二通孔(34)上。
6.根据权利要求3所述的燃料泵(4)，其中 所述电磁作动器(22)包括弹簧(23)，其推动在该控制杆(21)上，和具有锚(25)的电磁体(24)，其集成到该控制杆(21)上并具有中心穿孔的环形形式，还具有固定的磁衔铁(26)，该磁衔铁(26)磁性地吸引所述锚(25);和 所述液压制动器(28)的圆盘(29)横向地集成到该锚(25)上，并中心地集成到该控制杆(21)上，从而在所述锚(25)和控制杆(21)之间建立机械连接。
7.根据权利要求6所述的燃料泵(4)，其中所述液压制动器(28)的圆盘(29)具有第三通孔(30)，其中心地设置并接收所述控制杆(21)的上部，和多个第一通孔(31)，其设置在该第三通孔(30)的周围。
全文摘要
用于具有共轨(3)的直接喷射系统的燃料泵(4)；该燃料泵(4)具有泵送腔(14)；活塞(15)，其以滑动方式安装在该泵送腔(14)内；连接到该泵送腔(14)上并通过吸入阀(18)调节的吸入通道(17)；连接到该泵送腔(14)上且通过传送阀(20)调节的传送通道(19)；和流速调节设备(6)，其机械地耦接到该吸入阀(18)上，当必要时，在该活塞(15)的泵送步骤过程中用于保持该吸入阀(18)打开，并包括耦接到该吸入阀(18)上的控制杆(21)和作用于该控制杆(21)上的电磁作动器(22)；其中该电磁作动器(22)具有单向液压制动器(28)，其集成到该控制杆(21)上并减缓该控制杆(21)的运动。
文档编号F02M51/04GK102734019SQ201210102470
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月9日 优先权日2011年4月7日
发明者P·帕斯夸利, 卢卡·曼西尼, 里卡尔多·玛瑞安内洛 申请人:马涅蒂-马瑞利公司