專利名稱：特別是用于內(nèi)燃機(jī)燃料的高壓泵的吸入閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是用于內(nèi)燃機(jī)燃料的高壓泵的吸入閥。
背景技術(shù)：
一如所知，噴進(jìn)內(nèi)燃機(jī)各缸體中的燃料必須被壓縮到1600巴壓力左右。當(dāng)前的各種饋送系統(tǒng)包括一高壓活塞泵，用于把經(jīng)過壓縮的燃料給進(jìn)到連通多個引擎噴射器的一共軌，而高壓活塞泵本身又由一低壓泵供給5巴壓力左右的燃料。
每一泵缸體具有一吸入閥，包括一通常由一彈簧關(guān)閉的活門，且當(dāng)缸體中的燃料供給壓力差超過由彈簧施加在活門上的力或壓力時(shí)開啟閥門。
泵通常包括一組徑向活塞，比如三個相隔120°的活塞，由一配裝于一轉(zhuǎn)軸的共用凸輪驅(qū)動器予以促動；而每一活門彈簧適當(dāng)?shù)赜枰孕?zhǔn)，但設(shè)置得以致其壓力不受相對活塞的位置的影響。
以上所知的吸入閥(閥1)具有多種缺點(diǎn)，當(dāng)要求泵流量較低，比如低于最大流量的30％時(shí)，導(dǎo)致運(yùn)作中的轉(zhuǎn)軸和各缸體的輸送壓力兩方面的失衡。
亦即，各個閥門開啟的延遲變化，以致各活塞壓縮不同的燃料量。在很低流量的情況下，如當(dāng)引擎怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，某些閥甚至根本可能不開啟，以致泵的運(yùn)作中的轉(zhuǎn)軸的失衡是顯著的并大大地降低泵的工作壽命。此外，在其高的彈性常數(shù)的情況下，彈簧只能在相對較寬的允差范圍內(nèi)予以校準(zhǔn)。
為了減小由上述吸入閥造成的泵的失衡，近來提出一種高壓泵，其中活門彈簧位于活門與活塞(閥2)之間，以致在活塞的吸入沖程期間，彈簧的壓力迅速減小，而仍然允許閥門開啟。
以上所知的閥2具有一帶有基本上截圓錐形側(cè)表面的閥體。閥體由一作用在側(cè)表面上的圓環(huán)螺帽固定于缸體，并具有一相對于閥體軸線傾斜的吸入導(dǎo)管。
此已知的閥2還具有若干缺點(diǎn)。特別是，活門彈簧具有高的彈性常數(shù)并因此需要相當(dāng)大的壓降以便開啟；由于其位置所致，彈簧不能予以校準(zhǔn)，使得對于不同各應(yīng)用場合必須提供成許多型式的彈簧；閥體的形狀使得難以自動地預(yù)先組裝閥門；以及，最終，吸入導(dǎo)管的設(shè)置削弱了閥體，在使用中此閥體易于破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高壓泵吸入閥，使得可以校準(zhǔn)活門的開啟壓力，并易于預(yù)先組裝，非?？煽亢湍途茫约翱上话汴P(guān)聯(lián)于已知各種吸入閥的前面提及的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，提供一種用于高壓泵的吸入閥，特別是用于內(nèi)燃機(jī)燃料，具有至少一個缸體，以及一相應(yīng)的活塞，以吸入沖程和壓縮沖程在缸體內(nèi)滑動；所述閥包括一閥座，與一由彈性裝置保持關(guān)閉的活門協(xié)同工作；而所述活門在所述吸入沖程期間克服所述彈性裝置的壓力被開啟；其特征在于，所述彈性裝置包括一基本上不變壓力的第一彈簧，以及在所述活塞的每一沖程的至少一部分期間在壓力方面變化的第二彈簧。
更為具體地說，兩個彈簧的各自壓力疊加在活門上，而第一彈簧的壓力是可調(diào)的；所述閥座被承托在閥體上；活門是蘑菇式的，具有一接合所述閥座的閥盤，和一在與活塞相反的方向上以使該的閥桿；兩個彈簧是螺旋壓縮式的；第一彈簧位于閥體與一在軸向可調(diào)位置上固定于閥桿的凸緣之間；第二彈簧位于閥盤與缸體之間；以及在活塞下死點(diǎn)位置處第一彈簧的壓力與第二彈簧的壓力之間的比值范圍在1.5與6之間。


本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選的非限制性實(shí)施例將參照附圖通過范例予以說明，其中圖1表明一種用于內(nèi)燃機(jī)燃料的徑向活塞泵的簡圖，其中每一缸體配備符合本發(fā)明的吸入閥；圖2表明圖1泵的一缸體的局部縱向剖面；圖3表明圖2的放大比例的細(xì)節(jié)；圖4表明泵的各吸入閥的開啟壓力的圖線；
圖5表明符合本發(fā)明的吸入閥的開啟壓力與已知閥的開啟壓力相比較的圖線；圖6表明一已知吸入閥的局部縱向剖面。
具體實(shí)施例方式
參照圖6，一已知高壓泵包括缸體a，活塞b在其中滑動；以及吸入閥c(閥2)，由具有截圓錐形側(cè)部表面的閥體d承托。閥c由蘑菇狀活門形成，其包括閥盤e，與缸體a共軸線并在閥體d中的孔眼f內(nèi)受到導(dǎo)引。彈簧g位于閥盤e與活塞b的臺肩之間，并在活塞b的沖程期間變化地作用在閥盤e上。
彈簧g必須在活塞b的下部死點(diǎn)位置處也提供給定的開啟壓力，并因此具有較高的彈性常數(shù)。閥體d由具有在形狀上互補(bǔ)于閥體d形狀的凹穴的、帶螺紋的圓環(huán)螺帽h固定于缸體a，并具有必須躲開圓環(huán)螺帽h邊緣的吸入導(dǎo)管i。吸入導(dǎo)管i因此是傾斜的，并在閥體d上形成一薄弱區(qū)域m，該薄弱區(qū)域容易由于閥盤e的沖擊而破裂。
參照圖1，附圖標(biāo)記5整體上指明一種用于內(nèi)燃機(jī)，比如柴油機(jī)，燃料的高壓泵。泵5是徑向活塞式的，并包括三個相隔120°的缸體6，一相應(yīng)的活塞7在每一個缸體之中滑動。三個缸體6由共同的泵體承托，此泵體形成一封閉的中心操作室，裝放有由轉(zhuǎn)軸10承托的凸輪驅(qū)動器8并為所有三個活塞7所共用。
每一缸體6配備有整體上由9指明的吸入閥；以及輸送閥11。三個吸入閥9借助于饋送導(dǎo)管12、電磁比例進(jìn)給閥13和三個進(jìn)給導(dǎo)管14由一低壓泵(未畫出)供給燃料。
三個輸送閥11連接于連通高壓燃料共軌(common rail)17的三個相應(yīng)的輸送導(dǎo)管16，共軌以已知方式向內(nèi)燃機(jī)各缸體的一系列噴射器供給燃料。各噴射器18以電磁方式加以控制，但由共軌17中的加壓燃料以已知方式予以啟動。
共軌17配裝過壓閥19，借此，任何過剩燃料在大氣壓力下被泄放入回流導(dǎo)管21；用以操作各噴射器18的燃料也被饋給回流導(dǎo)管21；以及，為了潤滑轉(zhuǎn)軸10的各軸承和凸輪驅(qū)動器8與各活塞7的接觸表面，饋送導(dǎo)管12將一定量的燃料經(jīng)由節(jié)流門22和過壓閥21供入泵體的中心腔室。
來自中心腔室和過壓閥13的潤滑燃料被饋送給回流導(dǎo)管21。為了解決經(jīng)由比例進(jìn)給閥13的燃料泄漏，輸入燃料壓力大于回流壓力，而各進(jìn)給導(dǎo)管14經(jīng)由節(jié)流門24連通回流導(dǎo)管21。
高壓泵25通常由低壓泵供以5巴左右壓力下的燃料，并以1600巴左右的壓力供給共軌17；而每一缸體6的吸入閥9應(yīng)當(dāng)予以校準(zhǔn)以在大約1.8巴壓降(pressure drop)下開啟，但帶有大約0.01巴的允差。
參照圖2，泵5包括帶有三個缸體6(只畫出一個)的泵體26。一相應(yīng)的活塞7在每一缸體6中滑動，活塞由相應(yīng)的壓縮彈簧27推向凸輪驅(qū)動器8(同樣見圖1)，使得隨著凸輪驅(qū)動器8的轉(zhuǎn)動，三個活塞7被順序地驅(qū)動以執(zhí)行上死點(diǎn)位置與下死點(diǎn)位置之間的吸入沖程，以及在相反方向上的壓縮沖程；兩個沖程都是以諧波運(yùn)動方式執(zhí)行的。更為具體地說，吸入沖程是由彈簧27被動地執(zhí)行的，而壓縮沖程是由凸輪驅(qū)動器8主動地執(zhí)行的。
每一缸體6的輸送導(dǎo)管16(同樣見圖3)經(jīng)由孔眼28從缸體6內(nèi)部引出，孔眼形成用于輸送閥11的圓錐形閥座29，輸送閥11包括由壓縮彈簧31推靠于閥座29的球形活門11。在外端處，每一缸體6連通共軸線的圓筒形孔口32，其直徑大于缸體6，具有帶螺紋的軸向部分33，并與缸體6形成環(huán)形臺肩34。
每一缸體6的吸入閥9包括由圓柱狀板件形成的閥體36。閥體36裝放在孔口32內(nèi)部，并由在底部處具有突出邊緣35以及在頂部處具有用于六方扳手的六角承口38的帶螺紋的圓環(huán)螺帽37保持座放在臺肩34上。
采用六方扳手，并在置入低壓燃料密封件39的情況下，圓環(huán)螺帽37被擰進(jìn)孔口32的帶螺紋部分33里面，直至邊緣35有效地迫使閥體36頂靠臺肩34為止，以致閥體36構(gòu)成缸體6的端部表面。
吸入閥9包括孔口41，制成閥體36上并在底部形成與缸體6共軸線的圓錐形閥座42。圓錐形閥座42由蘑菇狀活門43予以關(guān)閉，后者包括閥盤44，由圓柱形閥桿46承托，閥桿46在與活塞7相反的方向延伸和裝放在圓環(huán)螺帽37之中的凹穴40之中，閥盤44具有環(huán)形圓錐表面45，氣密地接合圓錐形閥座42；而活門43可以沿軸向在關(guān)閉閥座42的關(guān)閉位置(圖2)與開啟閥座42的開啟位置之間移動。為此目的，孔口41包括軸向部分47用于沿軸向?qū)б铋T43的閥桿46。
按照本發(fā)明，活門43由包括第一彈簧48和第二彈簧49的彈性裝置保持于關(guān)閉位置；第一彈簧48在相應(yīng)活塞7的移動期間以基本上不變的力量或壓力作用在活門43上；而第二彈簧49以在活塞7至少一部分的移動期間變化的壓力作用在活門43上。更為具體地說，彈簧48和49二者都是螺旋壓縮彈簧式的并以各相應(yīng)壓力之和作用在活門43上。
第一彈簧48位于閥體36頂部表面上的、孔口41的凹槽51與由固定于活門43的閥桿46的套筒53承托的凸緣52之間。更為具體地說，套筒53具有與閥桿46的外徑稍微過盈配合的內(nèi)徑，并在可調(diào)節(jié)的位置上壓裝到閥桿46上，以便極為精確地校準(zhǔn)彈簧48的壓力。
第二彈簧49位于閥盤44與活塞7之間。為此目的，閥盤44具有底面凹部54，彈簧49的一端座放在它上面，而活塞7具有一較小直徑的部分56，構(gòu)成彈簧49另一端座放在其上的臺肩57。在活塞7的上死點(diǎn)位置上，部分56的自由端明顯地位于距閥盤44底部表面一給定最小距離處，以致彈簧49在閥盤44上的壓力因此在活塞7的吸入沖程期間以正弦方式減小，并在活塞7的壓縮沖程期間以正弦方式增大。
當(dāng)活塞處在如圖3之中所示的上死點(diǎn)位置上時(shí)，輸送導(dǎo)管16的孔眼28在活塞7的部分56處從缸體6內(nèi)部引出。吸入閥9的進(jìn)給導(dǎo)管14包括缸體6的徑向孔眼58，在閥體36處從缸體6的相應(yīng)圓筒形孔口32內(nèi)部引出。為此目的，閥體36的側(cè)向表面具有凹槽59，與孔口32的側(cè)壁和臺肩34一起形成一環(huán)形槽道60。進(jìn)給導(dǎo)管14還包括閥體36的徑向孔眼61，從孔口41的環(huán)形槽溝62內(nèi)部引出。
第一彈簧48施加的壓力小于第二彈簧49的，并優(yōu)選的是選定得盡可能地低以降低其彈性常數(shù)。
為了吸入閥9在缸體6中燃料壓力下降到低于范圍在1.3與5巴之間的某一數(shù)值時(shí)開啟，閥盤44上的總壓力是通過以范圍在1.5與6之間的比值相加第一彈簧48和第二彈簧49的壓力而獲得的。更為具體地說，在大約2.3巴總壓力值的情況下，第一彈簧48可以設(shè)計(jì)得確保閥盤44上大約1.8巴的不變壓力，而第二彈簧49可以設(shè)計(jì)得在壓力方面變化以便確保閥盤44上0.5巴的吸入開啟壓力。測試表明，在彈簧48和49的以上壓力數(shù)值下，彈簧48可以校準(zhǔn)在1與5巴之間，帶有±0.05巴的允差。
于是，第一彈簧48的彈性常數(shù)對于第二彈簧49的彈簧常數(shù)的比值范圍可以在1與20之間。有利的是，第一彈簧的彈性常數(shù)可以小于1N/mm，比如在0.1N/mm與0.8N/mm之間，而第二彈簧49的彈性常數(shù)可以是0.07N/mm左右。
泵5和吸入閥9的操作顯而易見，因此不需要任何進(jìn)一步的說明。在圖4中，每一曲線A、B和C，作為轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)角的函數(shù)，表明為對于泵5的相應(yīng)吸入閥9的可變彈簧閥盤44所需的開啟壓力；直線D表明恒定彈簧48所需的名義不變開啟壓力；以及三個可變彈簧49的最大和最小壓差取決于多種因素，且必須落入由直線E和F表明的范圍以內(nèi)。
在圖5中，由線G表明當(dāng)閥盤44由兩個彈簧48和49保持關(guān)閉時(shí)，作為轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)角函數(shù)的、閥盤44所需的開啟壓力，以及直線H表明已知閥1恒定開啟壓力。
另一方面，曲線M表明圖6中彈簧g的可變壓力，亦即，已知閥2的閥盤所需的壓力?？梢钥闯觯瑥椈?9比圖6中彈簧g需要小得多的力量，使得彈簧49可以由較小直徑的琴用鋼絲制成，從而大大地減小其尺寸和彈性常數(shù)。彈簧49的較低彈性常數(shù)減小了閥9的平均開啟壓力，從而增加吸入缸體的燃料并提高泵5的效率。
與已知泵的相比，符合本發(fā)明的吸入閥的優(yōu)點(diǎn)從以上說明中清楚可見。特別是，既不是彈簧48也不是彈簧49生成閥9的全部開啟壓力，使得二者都具有較低的彈性常數(shù)；不變彈簧48可以容易校準(zhǔn)以滿足不同應(yīng)用場合的需要；可變彈簧49可以具有低的彈簧常數(shù)，因而可減小其圍繞活塞7部分56的尺寸；閥體36的圓柱形狀和孔眼58的徑向位置不會過分削弱閥體36，因而可降低使用中破裂的風(fēng)險(xiǎn)；以及，最后，為了將閥9配裝于相應(yīng)的缸體6，由閥體36、活門43、彈簧48和套筒53形成的閥9總成，可以容易地預(yù)先組裝。
顯然，對于在此所述的吸入閥可以作出改變而不偏離所附各項(xiàng)權(quán)利要求的范疇。比如，閥體36可以具有一個以上的徑向孔眼58；彈簧48和49的彈性常數(shù)之間的比值或相應(yīng)絕對值可以是不同的；以及可變壓力彈簧49可以設(shè)計(jì)得僅在相對活塞沖程的一部分期間改變壓力。
在可以校準(zhǔn)彈簧48的情況下，同樣的彈簧48、49可以用于大批生產(chǎn)不同泵5型號的吸入閥9，從而降低制造成本；泵5可以具有不同數(shù)量的缸體6，后者可以由獨(dú)立的驅(qū)動器予以促動；以及最后，每一活塞7可以于兩個沖程比如通過連桿和曲柄機(jī)構(gòu)予以強(qiáng)制促動。
權(quán)利要求
1.一種用于特別是內(nèi)燃機(jī)燃料的高壓泵的吸入閥，具有至少一個缸體(6)，以及以吸入沖程和壓縮沖程滑動的相應(yīng)活塞(7)；所述閥(9)包括與由彈性裝置(48，40)保持關(guān)閉的活門(43)協(xié)同工作的閥座(42)；而所述活門(43)在所述吸入沖程期間克服所述彈性裝置(48，49)的壓力而開啟；特征在于特征在于，所述彈性裝置(48，49)包括基本上恒定壓力的第一彈簧(48)，以及在所述活塞(7)每一沖程的至少一部分期間壓力變化的第二彈簧(49)。
2.按照權(quán)利要求1所述的吸入閥，其特征在于，所述彈簧(48，49)是螺旋壓縮型彈簧；以及所述第一彈簧(48)和所述第二彈簧(49)的壓力疊加在所述活門(43)上；所述第一彈簧(48)的壓力是可調(diào)的。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的吸入閥，其特征在于，對于1至4巴的閥(9)的總開啟壓力，在所述活塞(7)的下死點(diǎn)位置處所述第一彈簧(48)的恒定壓力與所述第二彈簧(49)的壓力之間的比值范圍在1.5與6之間。
4.按照權(quán)利要求3所述的吸入閥，其特征在于，所述第一彈簧(48)可在1至5巴的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的吸入閥，其特征在于，所述第一彈簧(48)彈性常數(shù)與所述第二彈簧(49)彈性常數(shù)之間的比值范圍在1與20之間。
6.按照權(quán)利要求5所述的吸入閥，其特征在于，由所述第一彈簧(48)和所述第二彈簧(49)提供的開啟壓力分別在1.8和0.5巴的量級。
7.按照權(quán)利要求6所述的吸入閥，其特征在于，所述第一彈簧(48)的彈性常數(shù)小于1N/mm，而所述第二彈簧(49)的彈性常數(shù)在0.07N/mm的量級。
8.按照權(quán)利要求3至7中任何一項(xiàng)所述的吸入閥，其特征在于，所述閥座(42)由關(guān)閉所述缸體(6)的閥體(36)承托；而所述活門(43)是蘑菇式的，具有閥盤(44)以及在與所述活塞(7)相反的方向上延伸的閥桿(46)；其特征在于，所述第一彈簧(48)位于所述閥體(36)與在可調(diào)的軸向位置上固定于所述閥桿(46)的法蘭(52)之間。
9.按照權(quán)利要求7或8的吸入閥，其特征在于，所述第二彈簧(49)位于所述閥盤(44)與所述活塞(7)之間。
10.按照權(quán)利要求9所述的吸入閥，其特征在于，所述凸緣(52)與在所述可調(diào)位置上配裝于所述閥桿(46)的套筒(53)形成一體。
11.按照權(quán)利要求10所述的吸入閥，其特征在于，所述套筒(58)在所述閥桿(46)上的位置如此調(diào)節(jié)使得由第一彈簧(48)產(chǎn)生的開啟壓力可以以至少±0.05巴的允差予以校準(zhǔn)。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的吸入閥，其特征在于，所述閥座(42)與所述缸體(6)共軸線，并且具有由所述閥盤(44)的相應(yīng)截圓錐形表面(45)接合的截圓錐形表面；其特征在于，所述閥盤(44)具有的直徑基本上等于所述活塞(7)的直徑；所述第二彈簧(49)置放在所述閥盤(44)上的凹槽與形成在所述活塞(7)的較小直徑部分(56)上的臺肩(57)之間。
13.按照權(quán)利要求12所述的吸入閥，其特征在于，所述閥座(42)由所述閥體(36)上的孔口(41)承托；所述孔口(41)包括用于導(dǎo)引所述閥桿(46)的部分(47)；其特征在于，所述閥體(36)由圓柱形板件(36)形成；所述缸體(6)設(shè)置有進(jìn)給導(dǎo)管(14)，包括在所述圓柱形板件(36)上的徑向孔眼(61)；所述徑向孔眼(61)連通孔口(41)的所述部分(47)的環(huán)形槽溝(62)，并連通由所述圓柱形板件(36)上的凹槽(59)形成的環(huán)形槽道(60)。
14.按照權(quán)利要求13所述的吸入閥，其特征在于，所述圓柱形板件(36)固定在與所述缸體(6)共軸線的圓筒形孔口(32)之內(nèi)；帶螺紋的圓環(huán)螺帽(37)具有伸出的環(huán)形邊緣(35)用于接合所述圓柱形板件(36)的平坦表面。
15.一種高壓泵，具有權(quán)利要求12至14中的任何一項(xiàng)所述的吸入閥，其特征在于，所述缸體(6)具有輸送閥(11)，位于所述較小直徑部分(56)處并連通用于向一系列燃料噴射器(48)供送的加壓燃料共軌(17)。
16.按照權(quán)利要求15所述的高壓泵，其特征在于，泵(5)設(shè)置有三個徑向缸體(6)，每個缸體具有相應(yīng)的進(jìn)給管道(14)，并設(shè)置有共用的凸輪驅(qū)動器(8)用于順序促動相應(yīng)的活塞(7)；所述進(jìn)給導(dǎo)管(14)與回流導(dǎo)管(21)連通，用于經(jīng)由節(jié)流門(22)從所述泵(5)和/或從所述共軌(17)回流燃料用于控制所述各進(jìn)給導(dǎo)管(14)中的燃料壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閥(9)，具有閥體(36)，后者具有閥座(42)，與活門(43)協(xié)同工作，活門由基本上不變壓力的第一彈簧(48)和由在活塞(7)沖程的至少一部分期間壓力變動的第二彈簧(49)保持關(guān)閉。彈簧(48，49)是螺旋壓縮式的，而它們的各自壓力疊加在活門(43)上，后者具有閥盤(44)和閥桿(46)。第一彈簧(48)位于閥體(36)與凸緣(52)之間，后者與套筒(53)形成一體，套筒在可調(diào)位置上配裝于網(wǎng)桿(46)；而第二彈簧(49)位于閥盤(44)與活塞(7)之間。
文檔編號F04B53/10GK1608171SQ02825967
公開日2005年4月20日 申請日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者戴維·奧利維里, 托馬斯·施瓦茨, 朱瑟普·菲卡雷拉 申請人:機(jī)械器具元件研究中心股份公司