CN101849096A - 用于燃料喷射装置的燃料溢流阀和具有燃料溢流阀的燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于燃料喷射装置的燃料溢流阀，尤其是用于限制燃料喷射装置的低压区域中的压力。该燃料溢流阀具有一个阀壳体(38)，一个阀元件(42)可往复运动地设置在阀壳体(38)中，由阀元件通过阀元件的往复运动控制通向阀壳体(38)的入口与卸载区域的连接(43)。该阀元件(42)通过一个阀弹簧(48)在关闭位置的方向上被加载，在该关闭位置中入口与卸载区域之间的连接(43)中断，并且所述阀元件通过存在于入口中的压力在打开方向上被加载。该阀元件(42)能够在关闭方向上超过其关闭位置执行一个另外的行程，在另外的行程中阀弹簧(48)不作用在阀元件(42)上。通过阀元件(42)的扩大的行程能够更好地补偿低压区域中的压力波动和容积波动并且能够使阀弹簧(48)的行程和由此该阀弹簧的载荷保持很小。

Description

用于燃料喷射装置的燃料溢流阀和具有燃料溢流阀的燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1或权利要求9的类型的用于燃料喷射装置的燃料溢流阀和具有燃料溢流阀的燃料喷射装置。

背景技术

这样的燃料溢流阀和这样的燃料喷射装置通过DE 100 57 244 A1公开。该燃料溢流阀用于限制燃料喷射装置的低压区域中的压力。该燃料溢流阀具有一个阀壳体，一个阀元件可往复运动地设置在该阀壳体中。在该阀元件的往复运动中，通过该阀元件控制来自低压区域的入口与通向卸载区域的出口的连接。该阀元件通过阀弹簧在关闭位置的方向上被加载，在该关闭位置中入口与出口之间的连接中断，并且该阀元件通过存在于入口中的压力在打开方向上被加载。如果低压区域中的压力超过由阀弹簧决定的打开压力，则该燃料溢流阀打开并且燃料可以从来自低压区域的入口通过出口流出到卸载区域中，例如流出到通向燃料存储容器的回流管中。该燃料喷射装置具有一个高压泵，通过该高压泵将高压下的燃料至少间接地、例如通过一个存储器向至少一个喷射器输送。通过一个输送泵将燃料输送给高压泵。该高压泵具有至少一个泵活塞，所述泵活塞通过一个设置在驱动区域中驱动装置驱动作往复运动。该燃料喷射装置的低压区域在输送泵和高压泵之间延伸并且在该低压区域中存在一个通过输送泵产生的低压。该低压区域与高压泵的驱动区域连接。由于所述至少一个泵活塞的往复运动，驱动区域的容积发生变化，因为在泵活塞的向外指向的行程中，该驱动区域的容积变大，而在该泵活塞的向内指向的行程中，该驱动区域的容积变小。由此在驱动区域中产生压力波动。尤其是在仅具有一个泵活塞的高压泵中产生比较强烈的压力波动。因此，也在整个低压区域中产生压力波动，该压力波动可能对燃料喷射装置的功能有不利影响。为了补偿所述压力波动，该燃料溢流阀的阀元件必须能够执行大的行程，这相应地也要求阀弹簧具有大的行程。这又导致：为阀弹簧需要大的安装空间，并且该阀弹簧被强烈地加载，因此可能断裂。

发明内容

与之相比，根据本发明的具有如权利要求1的特征的燃料溢流阀具有以下优点：阀元件能够与阀弹簧无关地执行更大的行程，由此能够实现对压力波动的更好的补偿。为了使阀弹簧运动到其关闭位置中，该阀弹簧仅需要执行有限的行程，因此该燃料溢流阀的结构空间和阀弹簧的载荷可以保持很小。对于根据权利要求9的燃料喷射装置得到相应的优点，该燃料喷射装置的功能通过低压区域中的压力波动的减小而得到改善。

在从属权利要求中给出根据本发明的燃料溢流阀的有利的构造方案和扩展结构。根据权利要求2的构造能够以简单方式实现比阀弹簧行程更大的阀元件行程。通过根据权利要求3的构造，实现对支撑元件的行程运动的缓冲，因此实现对阀元件的和阀弹簧的行程运动的缓冲，由此降低阀弹簧的载荷。根据权利要求5的构造同样能够实现对支撑元件的行程运动的缓冲，由此实现对阀元件和阀弹簧的行程运动的缓冲。根据权利要求7或8的构造能够在不改变阀壳体的情况下实现燃料溢流阀的两级式构造。

附图说明

本发明的两个实施例在附图中示出并且在以下的说明书中详细地阐述。其中示出：

图1以简化的示意图示出一个燃料喷射装置；

图2以纵剖视图示出根据第一实施例的燃料喷射装置的位于关闭状态中的燃料溢流阀，该燃料溢流阀具有一个位于第一位置中的阀元件；

图3示出位于关闭状态中的燃料溢流阀，该燃料溢流阀具有位于第二位置中的阀元件；

图4示出位于打开状态中的燃料溢流阀；

图5示出根据第二实施例的位于关闭状态中的燃料溢流阀。

具体实施方式

在图1中示出一种用于内燃机的燃料喷射装置。该燃料喷射装置具有一个输送泵10，该输送泵从燃料存储容器12吸入燃料并且将燃料输送到高压泵14的吸入侧。燃料被输送泵10压缩至例如约4至6巴的输送压力。该输送泵10可以电地或机械地驱动。在输送泵10与高压泵14的吸入侧之间可以设置一个燃料计量装置16，通过该燃料计量装置能够可变地调节由高压泵14吸入的且在高压下输送的燃料量。该燃料计量装置16可以是比例阀，该比例阀可以调节不同大小的通流横截面，或者是节拍阀并且机械地或电地通过电子控制装置17控制。

该高压泵14具有壳体18，在该壳体中一个被旋转驱动的驱动轴20设置在内部空间19中。壳体18的该内部空间19与驱动轴20构成高压泵14的驱动区域。该驱动轴20具有至少一个凸轮22或者偏心轮，其中，所述凸轮22也可以构造为复合凸轮(Mehrfachnocken)。该高压泵具有至少一个或多个泵元件24，所述泵元件各具有一个泵活塞26，所述泵活塞通过驱动轴20的凸轮22间接地被驱动以在关于驱动轴20的旋转轴线的至少近似径向的方向上作往复运动。该泵活塞26在气缸孔28内密封地导向并且通过它的背离驱动轴20的侧面限定了泵工作空间30。该泵工作空间30通过一个向泵工作空间30中打开的入口阀32具有与来自输送泵10的燃料入口的连接。该泵工作空间30此外通过一个从泵工作空间30打开的出口阀34具有与出口的连接，该出口例如与高压存储器110连接。一个或优选多个设置在内燃机的气缸上的喷射器120与该燃料存储器110连接，通过所述喷射器将燃料喷射到内燃机的气缸中。该高压存储器110也可以省去，其中，该高压泵14然后与喷射器120通过液压管路连接。所述泵活塞26在其吸入行程中运动到内部空间19中并且在此通过打开的入口阀32将燃料从来自输送泵10的入口吸入到泵工作空间30中。所述泵活塞26在其输送行程中从内部空间19运动出来并且将高压下的燃料从泵工作空间30经由打开的出口阀34输送到高压存储器110中或者向喷射器120输送。

输送泵10与燃料计量装置16之间的区域构成一个低压区域，在该低压区域中存在由输送泵10产生的压力。在此，通过该输送泵10持久地输送相同的燃料量，但是通过高压泵14根据燃料计量装置16的调节吸入可变的燃料量。因此，设置一个燃料溢流阀36，通过该燃料溢流阀限制低压区域中的压力。当低压区域中的压力超过燃料溢流阀的打开压力时，该燃料溢流阀36打开，并且通过该打开的燃料溢流阀36将由输送泵10输送的、但是没有被高压泵14吸入的燃料量控制排出到卸载区域中，该卸载区域例如是通向燃料存储容器12的回流管11。

以下借助图2至4详细地阐述根据第一实施例的燃料溢流阀36。该燃料溢流阀36具有一个管形的阀壳体38，该阀壳体包括一个具有较小直径的管形区段39和一个具有较大直径的管形区段40。在阀壳体38的区段39中，活塞形的阀元件42可移动地、密封地在纵向孔41中导向。在阀壳体38的区段39中设置有至少一个开口43，该开口43使纵向孔41与区段39的外套连接。该开口43优选构造为孔，其中，设置例如两个相互径向对置的孔43。纵向孔41可通过开口43与卸载区域、例如通向燃料存储容器12中的回流管连接。存在于该低压区域中的压力通过该纵向孔的敞开端部也在阀壳体38的纵向孔41中作用，由此作用在阀元件42的端面上。因此，纵向孔41的该敞开端部构成从低压区域进入燃料溢流阀36中的入口。如果阀元件42覆盖该开口43，则该入口被切断，即低压区域与卸载区域断开，如果该阀元件42至少部分地释放该开口43，则该入口、即低压区域与卸载区域连接。因此，该阀元件42与开口43构成一个滑阀。在该纵向孔41的敞开端部处，可以在阀壳体38上设置一个过滤筛44，通过该过滤筛阻止来自低压区域的污染微粒能够进入到纵向孔41中。该过滤筛44可以借助一个环形的固定元件45固定在阀壳体38上，其中，该固定元件可以例如通过一个卷边与阀壳体38连接。

阀弹簧48设置在该阀壳体38的区段40的纵向孔46中，该纵向孔46与纵向孔41至少近似同轴地延伸，然而具有比该纵向孔41更大的直径，该阀弹簧通过支撑元件50作用在阀元件42上。该支撑元件50构造成罐状的，其中，该支撑元件的底部52指向阀元件42并且该支撑元件的敞开侧背离该阀元件42。该支撑元件50可在纵向孔46中移动地导向，而构造为螺旋压力弹簧的阀弹簧48从该纵向孔的敞开侧插入到该纵向孔46中，该阀弹簧贴靠在底部52上。该阀壳体38的纵向孔46的背离阀元件42的端部通过插入件54封闭，该插入件54也用作阀弹簧48的支撑。该插入件54可以如支撑元件50一样构造成罐状的，其中，该插入件的敞开端部指向阀元件42，该阀弹簧48插入到该插入件54中并且支撑在该插入件的底部上。该插入件54固定在纵向孔46中，例如挤压到该纵向孔中。该支撑元件50和/或该插入件54可以构造成薄板成型件。

支撑元件50不与阀元件42连接，而是仅通过阀弹簧48的作用以该支撑元件50的底部52贴靠在阀元件42上。该支撑元件50可以向着阀元件42执行一个最大行程，该最大行程通过支撑元件50在环形肩56上的贴靠来限制，该环形肩构造在从纵向孔46向直径更小的纵向孔41的过渡部上。在支撑元件50的底部52中存在至少一个具有大横截面的开口58。在该底部52的靠近其与支撑元件50的外围面的过渡部的边缘区域中设置有至少一个具有小横截面的开口60。该纵向孔46可通过至少一个通向该阀壳体38的区段40的外套的开口62与卸载区域连接，该卸载区域可以例如是通向燃料存储容器12的回流管。如果该支撑元件50贴靠在环形肩56上，则该支撑元件不覆盖该开口62，从而纵向孔46与卸载区域连接。如果该支撑元件50从其贴靠在环形肩56上出发向纵向孔46内运动，则该开口62被该支撑元件逐渐地覆盖，因此该横截面变小，在必要时被完全封闭，使得纵向孔46仅通过一个小的、节流的通流横截面与卸载区域连接或者与该卸载区域断开。

具有阀壳体38、阀元件42、阀弹簧48、支撑元件50和插入件54以及过滤筛44的燃料溢流阀36构成一个预装配组件，该预装配组件插入到接收壳体70中。该接收壳体70可以是一个单独的壳体或者是高压泵14的壳体18的一部分。

以下详细地阐述燃料溢流阀36的功能。该阀元件42的长度与阀壳体38中用于限制支撑元件50的行程的环形肩56的位置这样地相互协调一致，使得当支撑元件50贴靠在环形肩56上时，该阀元件42正好覆盖开口43，因此低压区域与卸载区域的连接被切断。在图2中示出在该位置中的阀元件42。从该位置出发，阀元件42仍然可以继续向着纵向孔41的敞开端部的方向运动，其中，该阀元件42不再贴靠在支撑元件50上，因而该阀弹簧48不再作用在阀元件42上。因此，该阀元件42根据在其一个端面上作用的低压区域中的压力与在其另一个端面上作用的气缸孔46中的压力之间的压力差可在纵向孔41中自由地运动。通过该阀弹簧48可以使阀元件42在阀元件的关闭方向上运动，并且该阀元件42可以与阀弹簧48无关地超出该阀元件的关闭位置执行一个另外的行程，该另外的行程可以例如通过过滤筛44或者固定元件45限定，以便阻止阀元件42从纵向孔41运动出来。在图3中示出了位于该终端位置中的阀元件42。

如果存在于低压区域中的压力不足以使阀元件42克服阀弹簧48的力在纵向孔41中移动如此远，使得该开口43被阀元件42控制打开，则低压区域与卸载区域断开。如果存在于低压区域中的压力达到燃料溢流阀36的打开压力，则该阀元件42克服该阀弹簧48的力在纵向孔41中移动，从而通过该阀元件42控制打开该开口43并且使低压区域与卸载区域连接，使得燃料可以从低压区域排流到卸载区域中。在图4中示出了位于该打开位置中的阀元件42。

如果该开口43被阀元件42覆盖，即低压区域与卸载区域断开，则该阀元件42仍然可以执行一个另外的向着纵向孔41的敞开端部的行程，由此至少部分地补偿低压区域中的压力和容积波动。支撑元件50和阀弹簧48所执行的行程比阀元件42的可能的行程更小。这导致阀弹簧48的载荷更小，该阀弹簧可以相应更弱地确定尺寸。该支撑元件50和阀元件42的最大行程以及因此该阀弹簧48的回弹行程通过以下方式限定：支撑元件50贴靠到插入件54上。在此，该阀弹簧48优选仍然没有被压缩成块。

通过支撑元件50的底部52中的所述至少一个开口58保证该阀元件42可以轻易地从支撑元件50上松开或者重新贴靠到该支撑元件上。通过支撑元件50中的所述至少一个开口60保证了支撑元件50的两个侧之间的压力平衡，使得该支撑元件可以在充满燃料的纵向孔46中运动。通过支撑元件50根据行程控制该开口62，此外实现了对阀元件42和支撑元件50的打开行程运动的缓冲，由此降低了阀弹簧48的载荷，因为该打开行程运动通过在纵向孔46中建立的燃料压力被缓冲。

在图5中示出了根据第二实施例的燃料溢流阀36，其中该燃料溢流阀两级式地打开并且控制该低压区的两个连接。阀壳体38、支撑元件50、阀弹簧48、插入件54以及过滤筛44及其固定元件45在此与在第一实施例中相同地构造。只有阀元件142与第一实施例不同地构造，然而该阀元件142的外部尺寸，即直径和长度，与在第一实施例中的相同。与第一实施例不同，该阀元件142构造成空心的并且具有一个从其背离阀弹簧48的端部出发的盲孔176，其中，该阀元件142的贴靠在支撑元件50上的底部178构造成封闭的。在该阀元件142的封闭端部附近，在该阀元件上设置有至少一个开口180，例如孔形式的开口，盲孔176通过所述开口与阀元件142的外套连接。在此，该开口180优选构造成具有定义的横截面的节流孔。该盲孔176的内部持久地被存在于低压区域中的压力加载。

如果该阀元件142通过阀弹簧48的作用而处在其关闭位置中，则开口43被该阀元件覆盖，而开口180的汇合部位于纵向孔41内部并且被该纵向孔覆盖。因此，该低压区域与卸载区域断开。如果低压区域中的压力足以使阀元件142克服弹簧48的力运动，则首先在阀元件142的小的打开行程的情况下该开口180离开纵向孔41，使得低压区域通过盲孔176、开口180和支撑元件50中的所述至少一个开口60与开口62连接并且燃料能够通过该开口62从低压区域中排出。在该阀元件142的小的打开行程的情况下，开口43仍然被该阀元件覆盖并且保持封闭，使得没有燃料可以经由开口43从低压区域中排出。在该阀元件142的继续的打开行程中，该阀元件也释放开口43，使得燃料也能够经由开口43从低压区域排出到回流管11中。

燃料溢流阀36的两级式构造的应用在这样一种燃料喷射装置中是有利的，在该燃料喷射装置中由输送泵10输送的燃料量中的仅仅一部分被输送到高压泵14的内部空间19中，用于该高压泵的驱动装置的润滑和冷却。如果存在于低压区域中的压力不足以使燃料溢流阀36打开，则由输送泵10输送的所有燃料量通过燃料计量装置16输送给高压燃料泵14用于输送。如果存在于低压区域中的压力达到一个第一极限值，则该燃料溢流阀36在第一级中打开，并且在该第一级打开时从盲孔176经由开口180、支撑元件50中的所述至少一个开口60和开口62排出的燃料量根据图1通过管路13输送到内部空间19。因此，首先保证了在内燃机起动时通过高压泵14快速地输送燃料并且接着保证对高压泵14的驱动区域的足够的润滑和冷却。如果存在于低压区域中的压力达到一个更高的第二极限值，则在燃料溢流阀36中第二级也被打开，其方式是阀元件142释放开口43并且燃料可以从低压区域经由回流管11排出到燃料存储容器12中。

Claims (10)

1.用于燃料喷射装置的燃料溢流阀，尤其是用于限制所述燃料喷射装置的低压区域中的压力，所述燃料溢流阀具有一个阀壳体(38)，一个可往复运动地设置在所述阀壳体(38)中的阀元件(42；142)，由所述阀元件通过所述阀元件的往复运动控制通向所述阀壳体(38)的入口与卸载区域的连接(43)，其中，所述阀元件(42；142)通过一个阀弹簧(48)在关闭位置的方向上被加载，在该关闭位置中所述入口与所述卸载区域之间的所述连接(43)中断，并且所述阀元件通过存在于所述入口中的压力在打开方向上被加载，其特征在于，所述阀元件(42；142)能够在关闭方向上超过其关闭位置执行一个另外的行程，在所述另外的行程中所述阀弹簧(48)不作用在所述阀元件(42；142)上。

2.根据权利要求1的燃料溢流阀，其特征在于，所述阀弹簧(48)通过一个支撑元件(50)作用在所述阀元件(42；142)上，所述支撑元件不与所述阀元件(42；142)连接，所述支撑元件(50)在关闭方向上在所述阀元件(42；142)的关闭位置的区域中贴靠在所述阀壳体(38)中的止挡(56)上。

3.根据权利要求2的燃料溢流阀，其特征在于，所述支撑元件(50)能在所述阀壳体(38)中移动地导向并且在所述阀壳体(38)中限定了一个空间(46)，所述阀弹簧(48)设置在所述空间中，所述空间(46)具有通向卸载区域的连接(62)，所述连接(62)通过所述支撑元件(50)根据所述支撑元件的行程进行控制。

4.根据权利要求3的燃料溢流阀，其特征在于，所述空间(46)与所述卸载区域的所述连接(62)在所述支撑元件(50)贴靠在所述止挡(56)上时是打开的，并且在所述支撑元件(50)的向着所述阀元件(42；142)的打开位置的方向的运动中通过所述支撑元件(50)关闭。

5.根据权利要求2至4之一的燃料溢流阀，其特征在于，所述支撑元件(50)构造成罐形的，所述阀弹簧(48)伸入到所述支撑元件(50)中并且贴靠在所述支撑元件的底部(52)上，所述支撑元件(50)以它的所述底部(52)贴靠在所述阀元件(42；142)上。

6.根据权利要求5的燃料溢流阀，其特征在于，所述支撑元件(50)在它的所述底部(52)的一个区域中具有至少一个具有大横截面的第一开口(58)，在所述区域中所述支撑元件贴靠在所述阀元件(42；142)上，并且所述支撑元件(50)在它的所述底部(52)的一个不贴靠在所述阀元件(42；142)上的区域中具有至少一个具有小横截面的第二开口(60)。

7.根据以上权利要求之一的燃料溢流阀，其特征在于，通过所述阀元件(142)此外控制所述入口与出口(62)的节流连接(180)，其中，在所述阀元件(142)在打开方向上的行程中，通过所述阀元件在小的打开行程的情况下首先打开所述入口与所述出口(62)的所述节流连接(180)，并且在更大的打开行程的情况下打开所述入口与所述卸载区域的所述连接(43)。

8.根据权利要求7的燃料溢流阀，其特征在于，所述阀元件(142)构造成活塞形的、在所述阀壳体(38)的纵向孔(41)中密封地导向并且具有一个向着所述阀元件的背离所述阀弹簧(48)的端部敞开的盲孔(176)，所述盲孔持久地与所述入口连接，通向所述卸载区域的所述连接(43)从所述纵向孔(41)引出到所述阀元件(142)的外套上并且所述连接(43)通过所述阀元件(142)的敞开端部控制，所述节流连接包括至少一个在所述阀元件(142)的面向所述阀弹簧(48)的封闭的底部(178)附近从所述盲孔(176)引出的并且通到所述阀元件(142)的所述外套上的开口(180)，通过所述纵向孔(41)覆盖所述开口(180)来控制与所述出口(62)的连接。

9.用于内燃机的燃料喷射装置，所述燃料喷射装置具有一个高压泵(14)，通过所述高压泵将高压下的燃料至少间接地输送到至少一个喷射器(120)，所述燃料喷射装置还具有一个输送泵(10)，通过所述输送泵向所述高压泵(14)输送燃料，其中，所述高压泵(14)具有至少一个泵活塞(26)，所述泵活塞通过一个设置在驱动区域(19)中的驱动装置(20，22)驱动作往复运动，在所述输送泵(10)与所述高压泵(14)之间构成一个低压区域，所述高压泵(14)的所述驱动区域(19)与所述低压区域连接，并且在所述低压区域中设置有一个燃料溢流阀(36)，其特征在于，所述燃料溢流阀(36)根据以上权利要求之一构造。

10.根据权利要求9的燃料喷射装置，其特征在于，在所述输送泵(10)与所述高压泵(14)之间设置有一个燃料计量装置(16)，通过所述燃料计量装置能可变地调节由所述高压泵(14)输送的燃料量，并且所述低压区域在所述输送泵(10)和所述燃料计量装置(16)之间延伸。

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