專(zhuān)利名稱(chēng)：用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥的制作方法
用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥本發(fā)明涉及一種用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥。具有共軌噴射系統(tǒng)的柴油汽車(chē)已是公知的。在這種系統(tǒng)中，軌壓力是影響燃油噴射量的主要參數(shù)之一。出于這個(gè)原因，存在盡可能穩(wěn)定的軌壓力是精確地定量燃油噴射量的主要前提。在所謂的VCV閉環(huán)控制中，軌壓力取決于燃油高壓泵的氣缸注油度。在雙缸泵或三缸泵中氣缸注油不均勻會(huì)在軌中引起壓力波動(dòng)。這種不均勻的氣缸注油情況特別是歸因于氣缸的進(jìn)油閥的不同的體積流特性。進(jìn)油閥的不同的體積流特性特別是由作為吸油閥實(shí)現(xiàn)的氣缸進(jìn)油閥的不同的打開(kāi)壓力而引起。不同的打開(kāi)壓力例如歸因于進(jìn)油閥的由生產(chǎn)所致的不同的彈性預(yù)應(yīng)力，和/或歸因于進(jìn)油閥閥座與關(guān)閉體之間的不確定的接觸線(xiàn)。另外， 所述進(jìn)油閥接觸線(xiàn)在進(jìn)油閥最初的幾個(gè)工作小時(shí)內(nèi)由于閥座變形而并非所愿地發(fā)生變化。氣缸注油度與進(jìn)油閥打開(kāi)壓力的關(guān)系在

圖1中示范性地示出。在這里，沿著縱坐標(biāo)繪出單位為巴的壓差dP，沿著橫坐標(biāo)繪出單位為升/分鐘的燃油進(jìn)油量Q。在曲線(xiàn)Kl所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差dP的打開(kāi)壓力等于1. 2巴，在曲線(xiàn)K2所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差dP的打開(kāi)壓力等于1. 4巴?？梢钥吹?，若壓差dP為1. 5巴，則進(jìn)油閥打開(kāi)壓力為1. 2巴時(shí)的進(jìn)油量比進(jìn)油閥打開(kāi)壓力為1.4巴時(shí)大」Q 0. 1升/分鐘。此外由圖1可見(jiàn)，通常的進(jìn)油閥的體積流特性是線(xiàn)性的，也就是說(shuō)，進(jìn)油量隨著壓差dP呈線(xiàn)性地變化。圖2是氣缸排量(FSrdervolumen)關(guān)于時(shí)間的曲線(xiàn)圖。在這里，沿著縱坐標(biāo)繪出單位為升的排量，沿著橫坐標(biāo)繪出單位為秒的時(shí)間。實(shí)線(xiàn)曲線(xiàn)K3對(duì)應(yīng)于其進(jìn)油閥打開(kāi)壓力為1.4巴的氣缸，虛線(xiàn)曲線(xiàn)K4對(duì)應(yīng)于其進(jìn)油閥打開(kāi)壓力為1.2巴的氣缸?？梢?jiàn)，兩個(gè)氣缸的排量在每個(gè)進(jìn)油過(guò)程中相差」Q ^ 0. 02升。在極端情況下，前述燃油高壓泵氣缸不均勻的注油情況會(huì)導(dǎo)致氣缸失靈。這意味著，在進(jìn)油量很小時(shí)，雙缸或三缸泵如同單缸泵一樣工作。進(jìn)油閥的打開(kāi)壓力在1.2巴與1.7巴之間的范圍內(nèi)。若打開(kāi)壓力小于1.2巴，則空氣/液體混合物被吸油閥吸入到壓縮腔中的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增大。帶入的可壓縮氣體使得無(wú)法充分地注油，軌中的壓力波動(dòng)情況加劇。若打開(kāi)壓力大于約1. 7巴，則發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的損失增大。這體現(xiàn)在，由于吸油閥滯后打開(kāi)，使得高壓泵壓縮腔的注油受限，進(jìn)而因可用的油量或壓力減小而延長(zhǎng)了起動(dòng)時(shí)間。在這種進(jìn)油閥的生產(chǎn)中，對(duì)其予以測(cè)量并將其分成不同等級(jí)。實(shí)際上，采用當(dāng)前設(shè)計(jì)方案會(huì)使得產(chǎn)能下降高達(dá)50%。本發(fā)明的目的在于，提出一種用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的進(jìn)油閥， 其中能減小上述缺點(diǎn)。該目的通過(guò)一種具有進(jìn)口和關(guān)閉體的吸油閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中關(guān)閉體在第一終端位置將進(jìn)口關(guān)閉，且可根據(jù)壓差相對(duì)于進(jìn)口移動(dòng)，其中吸油閥具有非線(xiàn)性的體積流特性。相應(yīng)地設(shè)計(jì)吸油閥關(guān)閉體的輪廓，便能以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)這種非線(xiàn)性的體積流特性。優(yōu)選關(guān)閉體在其面向開(kāi)口的一側(cè)具有傾斜部分和/或梯階部分。這樣就能以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)使得進(jìn)油閥的打開(kāi)面積與壓差非線(xiàn)性相關(guān)。進(jìn)口優(yōu)選是空心柱式進(jìn)油道，關(guān)閉體是伸入到進(jìn)油道中的柱形凸起。其優(yōu)點(diǎn)是，能特別精確地調(diào)節(jié)進(jìn)油閥的總是所希望的非線(xiàn)性體積流特性。這種精確性可以一如權(quán)利要求8中所述一按如下方式進(jìn)一步提高，即關(guān)閉體具有柱形凸緣，凸緣的直徑大于柱形凸起的直徑，其中柱形凸起與凸緣之間的過(guò)渡部位呈直角結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的其它有利的特征可由下面對(duì)照其它附圖對(duì)其進(jìn)行的示范性說(shuō)明得到。圖中示出
圖3為用于示出氣缸注油度(ZylinderbefUllimg)與體積流特性曲線(xiàn)的斜度的關(guān)系的草圖4為用于示出吸油閥的線(xiàn)性的和非線(xiàn)性的體積流特性的草圖； 圖5為具有線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的草圖； 圖6為具有非線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的第一實(shí)施例的草圖； 圖7a和7b為在閉合體處于不同的打開(kāi)位置時(shí)根據(jù)圖6的吸油閥的局部放大圖；和圖8為具有非線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的第二實(shí)施例的草圖。本發(fā)明的主題是一種用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥。根據(jù)本發(fā)明的吸油閥具有進(jìn)口，利用預(yù)輸送泵(VorfSrderpumpe)從燃油罐(Tank)輸送到燃油環(huán)形溝槽中的燃油經(jīng)由該進(jìn)口進(jìn)入到閥體中。從這里起，燃油經(jīng)由吸油閥的出口輸送到燃油高壓泵的所屬氣缸中。然后，進(jìn)油閥關(guān)閉，利用在氣缸中移動(dòng)的活塞壓縮位于氣缸中的燃油， 并經(jīng)由軌管路將壓縮后的燃油輸出到軌中。根據(jù)本發(fā)明的吸油閥還具有與彈簧連接的關(guān)閉體，在彈簧松弛情況下，該關(guān)閉體在第一終端位置將吸油閥的進(jìn)口關(guān)閉。另外，氣缸中壓力和由彈簧關(guān)閉力引起的壓力的總和與燃油環(huán)形溝槽中已有的壓力之間有壓差，關(guān)閉體根據(jù)該壓差可相對(duì)于進(jìn)口移動(dòng)，以便打開(kāi)或關(guān)閉吸油閥。如果燃油環(huán)形溝槽中的燃油壓力大于氣缸中壓力和由彈簧關(guān)閉力引起的壓力的總和，則進(jìn)油閥打開(kāi)。 如果燃油環(huán)形溝槽中的燃油壓力小于氣缸中壓力和由彈簧關(guān)閉力引起的壓力的總和，則進(jìn)油閥關(guān)閉。根據(jù)本發(fā)明的吸油閥具有非線(xiàn)性的體積流特性，其如下所述。燃油高壓泵氣缸的不同注油度在很大程度上取決于氣缸的實(shí)現(xiàn)為吸油閥的進(jìn)油閥的體積流特性的斜度。如果壓力一致，則在體積流特性較陡的情況下，進(jìn)油量的偏差明顯較小。此點(diǎn)在圖3中示出。在該圖中，沿著縱坐標(biāo)繪出單位為巴的壓差dP，沿著橫坐標(biāo)繪出單位為升/分鐘的進(jìn)油量Q。在曲線(xiàn)Kl所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差dP的打開(kāi)壓力等于1. 2 巴，在曲線(xiàn)K2所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差dP的打開(kāi)壓力等于1. 4巴。在曲線(xiàn)K3所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差的打開(kāi)壓力也等于1. 2巴，在曲線(xiàn)K4所示的進(jìn)油過(guò)程中，壓差dP的打開(kāi)壓力等于1.4巴。曲線(xiàn)Kl和K2的斜度大于曲線(xiàn)K3和K4。比較這些曲線(xiàn)可以看出，例如若壓差dP=l. 58巴，則進(jìn)油量偏差」Ql (此時(shí)體積流特性比較陡峭，如其用曲線(xiàn)Kl和K2所示)明顯小于進(jìn)油量偏差」Q2 (此時(shí)體積流特性比較平緩，如其用曲線(xiàn)K3和K4所示)Z Ql < Z Q2。例如可以使用剛度較大的彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)陡峭的體積流特性，但這種體積流特性會(huì)引起較大的壓力損失，這對(duì)于燃油全額輸送來(lái)說(shuō)無(wú)法接受。根據(jù)本發(fā)明，利用進(jìn)油閥的非線(xiàn)性的體積流特性來(lái)實(shí)現(xiàn)使得燃油高壓泵進(jìn)油閥的進(jìn)油量偏差相比于現(xiàn)有技術(shù)有所減小。此點(diǎn)借助圖4示出，其中沿縱坐標(biāo)示出壓差dP，沿橫坐標(biāo)示出進(jìn)油量Q。曲線(xiàn)K5 表示線(xiàn)性的體積流特性，曲線(xiàn)K6表示非線(xiàn)性的體積流特性。若燃油進(jìn)油量小于QG，則曲線(xiàn) K6的斜度明顯大于曲線(xiàn)K5，若燃油進(jìn)油量大于QG，則曲線(xiàn)K6比曲線(xiàn)K5平緩。這使得燃油高壓泵氣缸的進(jìn)油閥需要較大的壓差dP，以便增加進(jìn)油量Q，且在進(jìn)油量較小的情況下使得燃油高壓泵的不同氣缸的注油度偏差較小。傳統(tǒng)的進(jìn)油閥的體積流特性可以用伯努利方程來(lái)表示 Q=U *A*sqrt(2*dP/rho),
其中Q是燃油量，A是進(jìn)油閥的打開(kāi)面積，dP是壓差，rho是介質(zhì)密度。傳統(tǒng)的進(jìn)油閥的打開(kāi)面積A是壓差的線(xiàn)性函數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非線(xiàn)性特性，打開(kāi)面積的非線(xiàn)性函數(shù)A=f(dP)要么通過(guò)關(guān)閉體的適當(dāng)?shù)膸缀屋喞獊?lái)實(shí)現(xiàn)，要么通過(guò)閥體的適當(dāng)?shù)膬?nèi)幾何形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這里，利用伯努利流和間隙流的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)所希望的非線(xiàn)性。下面對(duì)照?qǐng)D5-8對(duì)此予以詳述。圖5為具有線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的草圖。所示的吸油閥具有閥體1，該閥體具有空心柱式的進(jìn)口 Ia和出口 lb。所示的吸油閥還具有關(guān)閉體2。關(guān)閉體2與未示出的彈簧連接，且在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進(jìn)口 Ia關(guān)閉，從而不會(huì)有燃油從燃油環(huán)形溝槽進(jìn)入到閥體1的內(nèi)部，并從那里起經(jīng)由出口 Ib進(jìn)入到燃油高壓泵的所屬氣缸中。關(guān)閉體2朝向進(jìn)口 Ia為扁平結(jié)構(gòu)。如果燃油環(huán)形溝槽中的燃油壓力大于氣缸中燃油壓力和由彈簧關(guān)閉力引起的壓力的總和，則關(guān)閉體2在圖5中向右移動(dòng)，由此使得吸油閥打開(kāi)。如此構(gòu)造的吸油閥的體積流特性是線(xiàn)性的。圖6為具有非線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的第一實(shí)施例的草圖。該吸油閥也具有閥體1，該閥體具有空心柱式進(jìn)口 Ia和出口 lb。圖6中所示的吸油閥還具有關(guān)閉體2。該關(guān)閉體也與未示出的彈簧連接，并在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進(jìn)口 Ia關(guān)閉，從而不會(huì)有燃油從燃油環(huán)形溝槽進(jìn)入到閥體1的內(nèi)部，并從那里起經(jīng)由出口 Ib進(jìn)入到燃油高壓泵的所屬氣缸內(nèi)部中。與圖5中所示的關(guān)閉體不同，關(guān)閉體2朝向進(jìn)口 Ia并非扁平結(jié)構(gòu)，而是在其朝向進(jìn)口 Ia的一側(cè)具有環(huán)繞的梯階加和環(huán)繞的傾斜部分2b。由于該梯階和傾斜部分，圖6中所示的吸油閥具有非線(xiàn)性的體積流特性。此點(diǎn)在下面借助圖7a和7b示出，這些圖是在關(guān)閉體2處于不同的打開(kāi)位置時(shí)根據(jù)圖6的吸油閥的局部放大圖。圖7a示出關(guān)閉體2處于部分打開(kāi)的狀態(tài)，此時(shí)的行程等于 20 μ m，圖7b示出進(jìn)一步打開(kāi)的狀態(tài)，此時(shí)的行程等于100 μ m?？梢?jiàn)，在該實(shí)施例中，閥的打開(kāi)面積與壓力或壓差非線(xiàn)性相關(guān)。圖8為具有非線(xiàn)性體積流特性的吸油閥的第二實(shí)施例的草圖。該吸油閥也具有閥體1，該閥體具有空心柱式進(jìn)口 Ia和出口 lb。圖8中所示的吸油閥還具有關(guān)閉體2，該關(guān)閉體與未示出的彈簧連接，并在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進(jìn)口 Ia關(guān)閉，從而不會(huì)有燃油從燃油環(huán)形溝槽進(jìn)入到燃油高壓泵的所屬氣缸內(nèi)部中。在該實(shí)施例中，關(guān)閉體2在其朝向進(jìn)口 Ia的一側(cè)具有直角的過(guò)渡部分2c，該過(guò)渡部分設(shè)置在關(guān)閉體2的柱形凸緣2d與關(guān)閉體2的伸入到空心柱式進(jìn)口 Ia中的柱形凸起加之間。關(guān)閉體2的柱形凸起加的長(zhǎng)度用字母L表示。柱形凸緣2d的直徑DK大于空心柱式進(jìn)口 Ia的直徑DE，也大于關(guān)閉體2的柱形凸起的直徑DF。柱形凸起的直徑DF略小于空心柱式進(jìn)口 Ia的直徑DE。這滿(mǎn)足 DF=DE- δ。其中DF是關(guān)閉體的柱形凸起的直徑，DE是空心柱式進(jìn)口的直徑，δ是上述兩直徑的差。由圖8可見(jiàn)，在閥打開(kāi)時(shí)，閥的打開(kāi)面積與壓力之間的關(guān)系是非線(xiàn)性的。替代于上述實(shí)施例，非線(xiàn)性的體積流特性也可以利用如下吸油閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，即該吸油閥的閥體與關(guān)閉體的接觸區(qū)域總是呈錐形結(jié)構(gòu)，其中邊沿相互間不平行地伸展。另一種替代的實(shí)施方式在于，非線(xiàn)性的體積流特性利用如下吸油閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，即在該吸油閥的閥體與關(guān)閉體之間的接觸區(qū)域中有錐形_/錐形-過(guò)渡部分。
權(quán)利要求
1.一種用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥，具有帶進(jìn)口(Ia)的閥體 (1)和相對(duì)于進(jìn)口(Ia)可移動(dòng)的關(guān)閉體(2)，該關(guān)閉體在第一終端位置將進(jìn)口(Ia)關(guān)閉，其特征在于，吸油閥的體積流特性是非線(xiàn)性的。
2.如權(quán)利要求1所述的吸油閥，其特征在于，關(guān)閉體(2)的輪廓和/或閥體(1)的輪廓經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，使得體積流特性是非線(xiàn)性的。
3.如權(quán)利要求2所述的吸油閥，其特征在于，關(guān)閉體(2)在其面向開(kāi)口(Ia)的一側(cè)具有梯階部分(2a)和/或傾斜部分(2b)。
4.如權(quán)利要求2所述的吸油閥，其特征在于，關(guān)閉體(2)在其面向開(kāi)口的一側(cè)具有直角的過(guò)渡部分(2c)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的吸油閥，其特征在于，其打開(kāi)面積與壓差非線(xiàn)性相關(guān)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的吸油閥，其特征在于，進(jìn)口(Ia)是空心柱式進(jìn)油道。
7.如權(quán)利要求6所述的吸油閥，其特征在于，關(guān)閉體(2)具有伸入到進(jìn)油道(Ia)中的柱形凸起(2e)。
8.如權(quán)利要求7所述的吸油閥，其特征在于，關(guān)閉體(2)具有柱形凸緣(2a)，該凸緣的直徑(DK)大于柱形凸起(2e)的直徑(DF);柱形凸起(2e)與凸緣(2d)之間的過(guò)渡部位(2c)呈直角結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于共軌噴射系統(tǒng)的燃油高壓泵的氣缸的吸油閥。該吸油閥具有帶進(jìn)口的閥體和關(guān)閉體。該關(guān)閉體在第一終端位置將進(jìn)口關(guān)閉。該關(guān)閉體可根據(jù)壓差相對(duì)于進(jìn)口移動(dòng)。吸油閥具有非線(xiàn)性的體積流特性。
文檔編號(hào)F02M59/46GK102165177SQ200980137289
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者A·呂伊巴爾, F·博希塞尼厄斯, H-J·科赫 申請(qǐng)人:歐陸汽車(chē)有限責(zé)任公司