專利名稱：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在軌中引起壓力波動。這種不均勻的氣缸注油情況特別是歸因于氣缸的進油閥的不同的體積流特性。進油閥的不同的體積流特性特別是由作為吸油閥實現(xiàn)的氣缸進油閥的不同的打開壓力而引起。不同的打開壓力例如歸因于進油閥的由生產(chǎn)所致的不同的彈性預應力，和/或歸因于進油閥閥座與關閉體之間的不確定的接觸線。另外， 所述進油閥接觸線在進油閥最初的幾個工作小時內由于閥座變形而并非所愿地發(fā)生變化。氣缸注油度與進油閥打開壓力的關系在

圖1中示范性地示出。在這里，沿著縱坐標繪出單位為巴的壓差dP，沿著橫坐標繪出單位為升/分鐘的燃油進油量Q。在曲線Kl所示的進油過程中，壓差dP的打開壓力等于1. 2巴，在曲線K2所示的進油過程中，壓差dP的打開壓力等于1. 4巴?？梢钥吹?，若壓差dP為1. 5巴，則進油閥打開壓力為1. 2巴時的進油量比進油閥打開壓力為1.4巴時大」Q 0. 1升/分鐘。此外由圖1可見，通常的進油閥的體積流特性是線性的，也就是說，進油量隨著壓差dP呈線性地變化。圖2是氣缸排量(FSrdervolumen)關于時間的曲線圖。在這里，沿著縱坐標繪出單位為升的排量，沿著橫坐標繪出單位為秒的時間。實線曲線K3對應于其進油閥打開壓力為1.4巴的氣缸，虛線曲線K4對應于其進油閥打開壓力為1.2巴的氣缸?？梢姡瑑蓚€氣缸的排量在每個進油過程中相差」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導致氣缸失靈。這意味著，在進油量很小時，雙缸或三缸泵如同單缸泵一樣工作。進油閥的打開壓力在1.2巴與1.7巴之間的范圍內。若打開壓力小于1.2巴，則空氣/液體混合物被吸油閥吸入到壓縮腔中的風險就會增大。帶入的可壓縮氣體使得無法充分地注油，軌中的壓力波動情況加劇。若打開壓力大于約1. 7巴，則發(fā)動機起動過程的損失增大。這體現(xiàn)在，由于吸油閥滯后打開，使得高壓泵壓縮腔的注油受限，進而因可用的油量或壓力減小而延長了起動時間。在這種進油閥的生產(chǎn)中，對其予以測量并將其分成不同等級。實際上，采用當前設計方案會使得產(chǎn)能下降高達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油閥， 其中能減小上述缺點。該目的通過一種具有進口和關閉體的吸油閥來實現(xiàn)，其中關閉體在第一終端位置將進口關閉，且可根據(jù)壓差相對于進口移動，其中吸油閥具有非線性的體積流特性。相應地設計吸油閥關閉體的輪廓，便能以簡單的方式實現(xiàn)這種非線性的體積流特性。優(yōu)選關閉體在其面向開口的一側具有傾斜部分和/或梯階部分。這樣就能以簡單的方式實現(xiàn)使得進油閥的打開面積與壓差非線性相關。進口優(yōu)選是空心柱式進油道，關閉體是伸入到進油道中的柱形凸起。其優(yōu)點是，能特別精確地調節(jié)進油閥的總是所希望的非線性體積流特性。這種精確性可以一如權利要求8中所述一按如下方式進一步提高，即關閉體具有柱形凸緣，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渡部位呈直角結構。本發(fā)明的其它有利的特征可由下面對照其它附圖對其進行的示范性說明得到。圖中示出
圖3為用于示出氣缸注油度(ZylinderbefUllimg)與體積流特性曲線的斜度的關系的草圖4為用于示出吸油閥的線性的和非線性的體積流特性的草圖； 圖5為具有線性體積流特性的吸油閥的草圖； 圖6為具有非線性體積流特性的吸油閥的第一實施例的草圖； 圖7a和7b為在閉合體處于不同的打開位置時根據(jù)圖6的吸油閥的局部放大圖；和圖8為具有非線性體積流特性的吸油閥的第二實施例的草圖。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)明的吸油閥具有進口，利用預輸送泵(VorfSrderpumpe)從燃油罐(Tank)輸送到燃油環(huán)形溝槽中的燃油經(jīng)由該進口進入到閥體中。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，進油閥關閉，利用在氣缸中移動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閉體，在彈簧松弛情況下，該關閉體在第一終端位置將吸油閥的進口關閉。另外，氣缸中壓力和由彈簧關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，關閉體根據(jù)該壓差可相對于進口移動，以便打開或關閉吸油閥。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閉力引起的壓力的總和，則進油閥打開。 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閉力引起的壓力的總和，則進油閥關閉。根據(jù)本發(fā)明的吸油閥具有非線性的體積流特性，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現(xiàn)為吸油閥的進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，進油量的偏差明顯較小。此點在圖3中示出。在該圖中，沿著縱坐標繪出單位為巴的壓差dP，沿著橫坐標繪出單位為升/分鐘的進油量Q。在曲線Kl所示的進油過程中，壓差dP的打開壓力等于1. 2 巴，在曲線K2所示的進油過程中，壓差dP的打開壓力等于1. 4巴。在曲線K3所示的進油過程中，壓差的打開壓力也等于1. 2巴，在曲線K4所示的進油過程中，壓差dP的打開壓力等于1.4巴。曲線Kl和K2的斜度大于曲線K3和K4。比較這些曲線可以看出，例如若壓差dP=l. 58巴，則進油量偏差」Ql (此時體積流特性比較陡峭，如其用曲線Kl和K2所示)明顯小于進油量偏差」Q2 (此時體積流特性比較平緩，如其用曲線K3和K4所示)Z Ql < Z Q2。例如可以使用剛度較大的彈簧來實現(xiàn)陡峭的體積流特性，但這種體積流特性會引起較大的壓力損失，這對于燃油全額輸送來說無法接受。根據(jù)本發(fā)明，利用進油閥的非線性的體積流特性來實現(xiàn)使得燃油高壓泵進油閥的進油量偏差相比于現(xiàn)有技術有所減小。此點借助圖4示出，其中沿縱坐標示出壓差dP，沿橫坐標示出進油量Q。曲線K5 表示線性的體積流特性，曲線K6表示非線性的體積流特性。若燃油進油量小于QG，則曲線 K6的斜度明顯大于曲線K5，若燃油進油量大于QG，則曲線K6比曲線K5平緩。這使得燃油高壓泵氣缸的進油閥需要較大的壓差dP，以便增加進油量Q，且在進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)的進油閥的體積流特性可以用伯努利方程來表示 Q=U *A*sqrt(2*dP/rho),
其中Q是燃油量，A是進油閥的打開面積，dP是壓差，rho是介質密度。傳統(tǒng)的進油閥的打開面積A是壓差的線性函數(shù)。為了實現(xiàn)本發(fā)明的非線性特性，打開面積的非線性函數(shù)A=f(dP)要么通過關閉體的適當?shù)膸缀屋喞獊韺崿F(xiàn)，要么通過閥體的適當?shù)膬葞缀涡螤顏韺崿F(xiàn)。在這里，利用伯努利流和間隙流的組合來實現(xiàn)所希望的非線性。下面對照圖5-8對此予以詳述。圖5為具有線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口 Ia和出口 lb。所示的吸油閥還具有關閉體2。關閉體2與未示出的彈簧連接，且在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進口 Ia關閉，從而不會有燃油從燃油環(huán)形溝槽進入到閥體1的內部，并從那里起經(jīng)由出口 Ib進入到燃油高壓泵的所屬氣缸中。關閉體2朝向進口 Ia為扁平結構。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閉力引起的壓力的總和，則關閉體2在圖5中向右移動，由此使得吸油閥打開。如此構造的吸油閥的體積流特性是線性的。圖6為具有非線性體積流特性的吸油閥的第一實施例的草圖。該吸油閥也具有閥體1，該閥體具有空心柱式進口 Ia和出口 lb。圖6中所示的吸油閥還具有關閉體2。該關閉體也與未示出的彈簧連接，并在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進口 Ia關閉，從而不會有燃油從燃油環(huán)形溝槽進入到閥體1的內部，并從那里起經(jīng)由出口 Ib進入到燃油高壓泵的所屬氣缸內部中。與圖5中所示的關閉體不同，關閉體2朝向進口 Ia并非扁平結構，而是在其朝向進口 Ia的一側具有環(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性的體積流特性。此點在下面借助圖7a和7b示出，這些圖是在關閉體2處于不同的打開位置時根據(jù)圖6的吸油閥的局部放大圖。圖7a示出關閉體2處于部分打開的狀態(tài)，此時的行程等于 20 μ m，圖7b示出進一步打開的狀態(tài)，此時的行程等于100 μ m?？梢?，在該實施例中，閥的打開面積與壓力或壓差非線性相關。圖8為具有非線性體積流特性的吸油閥的第二實施例的草圖。該吸油閥也具有閥體1，該閥體具有空心柱式進口 Ia和出口 lb。圖8中所示的吸油閥還具有關閉體2，該關閉體與未示出的彈簧連接，并在該彈簧松弛的狀態(tài)下將進口 Ia關閉，從而不會有燃油從燃油環(huán)形溝槽進入到燃油高壓泵的所屬氣缸內部中。在該實施例中，關閉體2在其朝向進口 Ia的一側具有直角的過渡部分2c，該過渡部分設置在關閉體2的柱形凸緣2d與關閉體2的伸入到空心柱式進口 Ia中的柱形凸起加之間。關閉體2的柱形凸起加的長度用字母L表示。柱形凸緣2d的直徑DK大于空心柱式進口 Ia的直徑DE，也大于關閉體2的柱形凸起的直徑DF。柱形凸起的直徑DF略小于空心柱式進口 Ia的直徑DE。這滿足 DF=DE- δ。其中DF是關閉體的柱形凸起的直徑，DE是空心柱式進口的直徑，δ是上述兩直徑的差。由圖8可見，在閥打開時，閥的打開面積與壓力之間的關系是非線性的。替代于上述實施例，非線性的體積流特性也可以利用如下吸油閥來實現(xiàn)，即該吸油閥的閥體與關閉體的接觸區(qū)域總是呈錐形結構，其中邊沿相互間不平行地伸展。另一種替代的實施方式在于，非線性的體積流特性利用如下吸油閥來實現(xiàn)，即在該吸油閥的閥體與關閉體之間的接觸區(qū)域中有錐形_/錐形-過渡部分。
權利要求
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，具有帶進口(Ia)的閥體 (1)和相對于進口(Ia)可移動的關閉體(2)，該關閉體在第一終端位置將進口(Ia)關閉，其特征在于，吸油閥的體積流特性是非線性的。
2.如權利要求1所述的吸油閥，其特征在于，關閉體(2)的輪廓和/或閥體(1)的輪廓經(jīng)過設計，使得體積流特性是非線性的。
3.如權利要求2所述的吸油閥，其特征在于，關閉體(2)在其面向開口(Ia)的一側具有梯階部分(2a)和/或傾斜部分(2b)。
4.如權利要求2所述的吸油閥，其特征在于，關閉體(2)在其面向開口的一側具有直角的過渡部分(2c)。
5.如前述權利要求中任一項所述的吸油閥，其特征在于，其打開面積與壓差非線性相關。
6.如前述權利要求中任一項所述的吸油閥，其特征在于，進口(Ia)是空心柱式進油道。
7.如權利要求6所述的吸油閥，其特征在于，關閉體(2)具有伸入到進油道(Ia)中的柱形凸起(2e)。
8.如權利要求7所述的吸油閥，其特征在于，關閉體(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)之間的過渡部位(2c)呈直角結構。
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。該吸油閥具有帶進口的閥體和關閉體。該關閉體在第一終端位置將進口關閉。該關閉體可根據(jù)壓差相對于進口移動。吸油閥具有非線性的體積流特性。
文檔編號F02M59/46GK102165177SQ200980137289
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日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 申請人:歐陸汽車有限責任公司