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CN109209714A - 用于燃料高压泵的阀装置 - Google Patents

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CN109209714A
CN109209714A CN201810723412.6A CN201810723412A CN109209714A CN 109209714 A CN109209714 A CN 109209714A CN 201810723412 A CN201810723412 A CN 201810723412A CN 109209714 A CN109209714 A CN 109209714A
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

本发明涉及一种用于燃料高压泵的阀装置，尤其流量控制阀，所述阀装置具有流动通道、布置在所述流动通道中的阀元件、沿着所述阀元件的打开方向能运动的阀针和用于使所述阀针运动的衔铁元件，其中，所述阀元件能被所述阀针沿着所述打开方向加载，所述衔铁元件经由电磁操纵装置能沿磁力方向被促动。本发明还涉及一种具有本发明阀装置的、用于内燃机的燃料高压泵。

Description

用于燃料高压泵的阀装置
技术领域
本发明涉及一种用于燃料高压泵的阀装置、尤其是流量控制阀以及涉及一种具有阀装置的燃料高压泵。
背景技术
在燃料系统中使用燃料高压泵，以便将燃料从存在于低压区域中的预压力压缩至喷射压力，该喷射压力对于燃料喷射是必需的。这种燃料高压泵通常具有至少一个活塞，可以借助例如通过凸轮或偏心盘构成的驱动装置使所述活塞轴向运动。通过活塞的轴向运动，在抽吸行程中将燃料从低压区域经由流量控制阀抽吸到输送室中，该流量控制阀为阀装置。在输送行程中，活塞室中的燃料被压缩并且经由出口阀被供应给通常构造为轨的高压区域。如果在输送行程开始时流量控制阀未闭合或在输送行程期间被打开，那么由此可以控制经由出口阀被供应给高压区域的燃料量。
这种燃料高压泵通常包括电磁操纵装置，该电磁操纵装置用于影响流量控制阀的阀元件的位态。典型地，例如通过挺杆借助电磁操纵装置可强制地打开或保持阀元件。流量控制阀是本发明阀装置的优选示例。然而当前，所述阀装置也可以指燃料高压泵的与流量控制阀不同的其它阀，其中，所述其它阀经由电磁操纵装置在所述其它阀的位态中可被影响。然而典型地，所述阀装置是流量控制阀，该流量控制阀常常也称为入口阀。
发明内容
本发明所基于的任务通过本发明的阀装置以及通过本发明的燃料高压泵来解决。本发明的进一步有利实施方式是本发明的扩展技术方案。
根据本发明提出一种用于燃料高压泵的阀装置，尤其流量控制阀，所述阀装置具有流动通道、布置在所述流动通道中的阀元件、沿着所述阀元件的打开方向能运动的阀针和用于使所述阀针运动的衔铁元件，其中，所述阀元件能被所述阀针沿着所述打开方向加载，所述衔铁元件经由电磁操纵装置能沿磁力方向被促动。通过设置具有携动区段的衔铁元件，可以在一定程度上多级地进行阀针的促动，该携动区段这样构造，使得在通过电磁操纵装置来磁性地促动衔铁元件时阀针沿着磁力方向被强制引导，并且使得阀针可以沿着磁力方向从携动区段抬起，使得阀针相对于衔铁元件可运动。在第一级中，通过磁性地促动的衔铁元件使阀针运动。通过携动区段或通过由携动区段实现的强制引导，阀针随着衔铁元件一起运动。接下来，在一定程度上在第二级中，阀针可以从携动区段抬起并且继续沿着磁力方向运动。在该第二级中，在阀元件和阀针相应地布置在燃料高压泵的输送室中的情况下已经可以建立压力，因为阀元件不再完全被打开。该压力可以作用到阀针上并且使其运动。阀针也还磁性地通过电磁操纵装置来运动。在阀针的刚刚提到的运动的情况下，阀针从衔铁元件抬起并且相对于衔铁元件运动。如果使用阀针以便将阀元件保持在打开位态中或者以便将阀元件带到打开位态中，那么阀针例如可以构造为逆着磁力方向受弹簧预紧。在激活电磁操纵装置的情况下必须克服该弹簧预紧力。通过阀装置的本发明上述实施，强磁力可以从激活开始起作用到衔铁元件上，因为衔铁元件可以靠近电磁操纵装置的极芯布置。由此，可以减小阀装置的切换时间，或者在切换时间相同的情况下可以将电磁操纵装置的尺寸选择得更小。同样，由于衔铁元件与极芯之间的小间距，出现小的碰撞冲击，这导致少的噪声产生。通过两级行程也能够实现：阀针不必再从阀元件抬起，以便达到阀元件的完全闭合。阀元件可以通过在燃料高压泵的输送室中产生的压力液压地闭合。由此，一方面可以以大公差来进行制造并且另一方面可以忍受更高的磨损状态。
在本发明的意义上，衔铁元件包括两个圆环区段，优选由两个圆环区段组成，其中，两个圆环区段具有不同的内直径，并且携动区段由第一内直径与第二内直径之间的过渡部形成，其中优选，两个圆环区段具有相同的外直径。由此，可以以简单、低成本和从而有利的方式制造衔铁元件。这种衔铁元件也是稳固的并且可以简单地被引导，使得衔铁元件在阀装置中的运动被准确地预给定。
也有利的是，阀针具有T形横截面。由此，在简单和低成本的结构形式情况下，阀针可以有效地与衔铁元件的携动区段共同作用。
优选的也是，电磁操纵装置包括电磁线圈和极芯，并且阀针可以向着极芯的方向从携动区段抬起。在电磁线圈通电并且磁芯被极化的情况下，如果阀针包括铁磁材料，那么由此阀针可以从极芯单独地被吸引并且从携动区段抬起。由此，还可以附加地通过电磁操纵装置的磁力来支持流量控制阀的液压闭合。
在本发明阀装置的一个有利实施方式中，电磁操纵装置的极芯具有凹槽用于当阀针在衔铁元件被磁性地促动的情况下从携动区段抬起时接收阀针。由此，可以将磁力特别有效地传递到阀针上，此外，由此可以选择衔铁元件相对于极芯的特别小的间隔，使得在激活电磁操纵装置时作用到衔铁元件上的力从开始起，可以说立即，特别强地失效(ausfallen)。
优选，打开方向与磁力方向相反。在该实施方式中，阀针通过电磁操纵装置沿着磁力方向可从阀元件运动离开。由此，阀元件可以以预紧到闭合位置中的方式构造并且可以通过阀针被强制地打开。替代于此，磁力方向也可以布置在打开方向的方向上。阀针优选通过弹簧应逆着打开方向被压紧。阀针可以通过衔铁元件和电磁操纵装置强制地逆着弹簧预紧力向着阀元件运动。
在本发明阀装置的一个有利实施方式中，阀针沿着打开方向受弹簧预紧。由此，将阀针始终挤压到它加载阀元件的位态中。通过这种配置保证，即使在电磁操纵装置失效的情况下也不会出现燃料高压泵的有害运行。在该配置中，在电磁操纵装置失效的情况下阀针压紧抵到阀元件上，使得阀元件在例如通过弹簧作用的、被相应强地选择的预紧力情况下或者与运行位置无关地始终打开或者在较弱地选择的预紧力情况下在抽吸行程开始时打开并且在输送行程开始时不再闭合，使得燃料高压泵不将燃料输送到高压区域或者说轨中。从而安全并且可靠地避免在电磁操纵装置失效情况下的系统损坏。
也有利的是，在电磁操纵装置非激活的情况下衔铁元件与极芯之间的间距是在阀元件完全打开的情况下阀元件相对于阀座的间距的最多三分之二、尤其最多一半、尤其最多三分之一。由此可以实现阀装置的特别快的反应时间。
在本发明的意义上，也提出一种用于内燃机的燃料高压泵，所述燃料高压泵的特征在于，其包括本发明的阀装置，其中优选，阀装置构成高压泵的流量控制阀。在使用本发明阀装置作为燃料高压泵中的流量控制阀的情况下可以特别好地实现在上面已经描述的优点。这种燃料高压泵可靠地工作并且具有快速的切换时间。由此，可以非常精确地设定所输送的燃料的计量并且从而非常精确地设定轨中的压力。
附图说明
本发明的进一步特征、应用可能性和优点由对根据附图所阐述的本发明实施例的以下描述得到，其中，这些特征既可以单独地又可以以不同的组合对于本发明是重要的，而因此不会再次详尽地指出上述情况。附图示出：
图1用于内燃机的燃料系统的简化的示意图；
图2燃料高压泵的截面图；
图3图2的在闭合状态中的阀装置的截面图；和
图4图2的在打开状态中的阀装置的截面图。
具体实施方式
图1在简化的示意图中示出用于未进一步示出的内燃机的燃料系统10。燃料从燃料箱12经由抽吸管路14借助预送泵16和低压管路18经由入口20被供应给燃料高压泵22。在入口20中布置有阀装置24，该阀装置构成燃料高压泵22的流量控制阀25，并且经由该阀装置，活塞室26可与包括预送泵16、抽吸管路14和燃料箱12的低压区域28连接。
通过控制单元30可操控电磁操纵装置32。流量控制阀25又可通过电磁操纵装置32(过后还要详细阐述该电磁操纵装置)来操纵或者说影响其位态。燃料高压泵22当前实施为活塞泵，其中，可以借助实施为凸轮盘的驱动装置36使活塞34沿着活塞纵轴线38上下运动，这通过带有附图标记40的箭头示意性地示出。
在液压回路中在输送室26与燃料高压泵22的出口42之间布置有在图1中构造为受弹簧加载的止回阀的出口阀44，该出口阀可以向着出口42的方向打开。出口42被附接到高压管路46上并且经由该高压管路被附接到高压存储装置48(“轨”)上。此外，在液压回路中在出口42与输送室26之间布置有同样构造为受弹簧加载的止回阀的限压阀50，该限压阀可以向着输送室26的方向打开。在燃料系统10运行中，预送泵16将燃料从燃料箱12输送到低压管路18中。可以根据对应的燃料需求来闭合或打开入口阀28。由此，影响输送至高压存储装置48的燃料量。在此，如已经阐述那样，电磁操纵装置30被控制单元32相应地操控并且影响流量控制阀25的位态。在图2中，在截面图中部分示出燃料高压泵22。由图2的示图可见，限压阀50、出口阀44和入口阀24布置在泵壳体52中。同样在泵壳体52中布置有活塞室26并且部分地布置有活塞34。从泵壳体52伸出的活塞下端部与活塞盘54连接。经由活塞盘54，活塞34贴靠在未在图2中示出的驱动装置36上。
在燃料高压泵22的与活塞盘54对置的端部上布置有在图2中未示出的减振装置。减振装置(为了清楚起见未示出)用于平衡在燃料高压泵22运行中出现的压力波动。
接下来详细阐述电磁操纵装置32。电磁操纵装置32包括电磁线圈56。
如果电磁线圈56通电，那么形成磁场，通过该磁场可调整阀针58的位置。通过阀针58可强制性地打开流量控制阀25的阀元件60或使其保持打开。通过电磁线圈56，可以借助阀针58影响流量控制阀25的位态(被打开或保持打开)。
在图3中，单独示出电磁操纵装置32的一部分。在图3中可很好地看到，阀元件60布置在流动通道62中。流动通道62将低压区域28与输送室26连接。根据阀元件60的位置而定，流动通道62是流体贯通的或流体中断的。换言之，根据阀元件60的位置而定，低压区域28与输送室26在流体方面相互连接或在流体方面相互分开。通过带有附图标记63的箭头标注阀元件60的打开方向。通过弹簧64将阀元件60预紧到闭合位置中。
通过另一弹簧66这样预紧阀针58，使得该阀针被压抵至阀元件60上。阀针58具有T形横截面并且在衔铁元件68中受支承。在此，阀针58的头部区段70这样构造和布置，使得所述头部区段可以与构造在衔铁元件68上的携动区段72共同作用。衔铁元件68包括第一圆环区段74和第二圆环区段76。第一圆环区段74具有比第二圆环区段76小的内直径。然而，两个圆环区段的的外直径相等。携动区段72通过第一圆环区段74与第二圆环区段76之间的过渡部形成。
在阀针58的在图3中示出的位置中，阀针58的头部区段70从衔铁元件68的携动区段72沿磁力方向78抬起，该磁力方向与打开方向63方向相反。在图3中，阀针58位于所述位态，因为线圈56被通电并且由此极芯80被磁化。由此，衔铁元件68被吸引而与极芯80接触，并且阀针58的头部区段70从而整个阀针58同样向极芯的方向、即沿磁力方向78被最大程度地吸引。由于阀针58的吸引力或者说阀针58的头部区段70的吸引力，头部区段70或者说阀针58被接收在极芯80中的凹槽82中或者说伸进凹槽82中。
在图4中，在线圈56未通电的状态中示出阀装置24。因此，弹簧66沿打开方向63挤压阀针58，其中，阀针58的头部区段70贴靠在衔铁元件68的携动区段72上。通过弹簧66，这样沿打开方向63移动阀针58，使得阀元件60从阀座84抬起。
在电磁操纵装置32的该非激活状态中，衔铁元件68相对于极芯80具有间距86。阀元件60相对于阀座84具有间距88。在此，衔铁元件68相对于极芯80的间距86小于阀元件60相对于阀座84的间距88的三分之一。
在图4中示出的状态中，阀元件60如此长时间地保持与阀座84间隔开并且从而阀装置24如此长时间地保持打开，直至线圈56被通电。如果线圈56被通电，那么极芯80被磁化并且衔铁元件68以及阀针58沿磁力方向78向着极芯80的方向被吸引。附加地，燃料液压地作用到阀元件60上并且沿着磁力方向78挤压该阀元件并且从而也挤压阀针58。衔铁元件68的携动区段72这样贴靠在阀针58的头部区段70上，使得在衔铁元件68沿磁力方向78运动时阀针58被强制地引导。该强制引导如此长时间地存在，直至衔铁元件68与极芯80接触。如果衔铁元件68贴靠在极芯80上，那么阀针58的头部区段70从携动区段72抬起并且阀针58连同头部区段70继续沿磁力方向78向极芯80的方向运动。换言之，阀针58相对于固定不动的衔铁元件68运动。
最后，阀针58从阀元件60稍微抬起，使得阀元件被弹簧64压抵到阀座84上并且被可靠地闭合。
如果线圈56的通电再次中断，那么衔铁元件68和阀针58再次沿打开方向63运动并且这样加载阀元件60，使得阀元件被打开或保持打开。

Claims (9)

1.用于燃料高压泵(22)的阀装置(24)，尤其流量控制阀(25)，具有流动通道(62)、布置在所述流动通道(62)中的阀元件(60)、沿着所述阀元件(60)的打开方向(63)能运动的阀针(58)和用于使所述阀针(58)运动的衔铁元件(68)，其中，所述阀元件(60)(63)能被所述阀针(58)沿着所述打开方向加载，所述衔铁元件经由电磁操纵装置(32)能沿磁力方向(78)被促动，
其特征在于，所述衔铁元件(68)具有携动区段(72)，所述携动区段这样构造，使得在磁性地促动所述衔铁元件(68)时所述阀针(58)沿着所述磁力方向(78)被强制引导，并且使得所述阀针(58)能够沿着所述磁力方向(78)从所述携动区段(72)抬起，使得所述阀针(58)相对于所述衔铁元件(68)能运动。
2.根据权利要求1所述的阀装置(24)，其特征在于，所述衔铁元件(68)包括两个圆环区段(74,76)，优选由两个圆环区段(74,76)组成，其中，所述两个圆环区段(74,76)具有不同的内直径，并且所述携动区段(72)由所述两个圆环区段(74,76)的内直径之间的过渡部形成，其中优选，所述两个圆环区段(74,76)具有相同的外直径。
3.根据权利要求1或2所述的阀装置(24)，其特征在于，所述阀针(58)具有T形横截面。
4.根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其特征在于，所述电磁操纵装置(32)包括电磁线圈和极芯(80)，并且所述阀装置(24)这样构造，使得所述阀针(58)能够向着所述极芯(80)的方向从所述携动区段(72)抬起。
5.根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其特征在于，所述电磁操纵装置(32)的所述极芯(80)具有凹槽(82)用于当所述阀针在所述衔铁元件(68)被磁性地促动的情况下从所述携动区段(72)抬起时接收所述阀针(58)。
6.根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其特征在于，所述打开方向(63)与所述磁力方向(78)相反。
7.根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其特征在于，所述阀针(58)沿着所述打开方向(63)受弹簧预紧。
8.根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其特征在于，在所述电磁操纵装置(32)非激活的情况下所述衔铁元件与所述极芯之间的间距(86)是在所述阀元件(60)完全打开的情况下所述阀元件(60)相对于阀座(84)的间距(88)的最多三分之二、尤其最多一半、尤其最多三分之一。
9.用于内燃机的燃料高压泵(22)，其特征在于，所述燃料高压泵包括根据上述权利要求中任一项或多项所述的阀装置(24)，其中优选，所述阀装置(24)构成所述燃料高压泵(22)的流量控制阀(25)。
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