专利名称：用于内燃机的燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的燃料喷射系统的燃料高压泵，该燃料高 压泵具有 一个泵壳体，在该泵壳体中通过一个第一轴承及一个第二 轴承支承着一个驱动轴；至少一个相对驱动轴在径向上布置的泵单 元； 一个燃料输入管路，其中一个前级输送泵将燃料输送到燃料输入 管路中； 一个燃料回流管路； 一个用于调节一个或多个泵单元的输送 量的配量单元；及一个压力调节阀。
背景技术：
压力调节阀在由现有技术公开的燃料高压泵中用于调节燃料高 压泵的低压循环回路中的压力。在此情况下前级输送泵的输送量通常 分成三个分流。第一分流通过配量单元流到一个或多个泵单元的抽吸 侧上。第二分流通常经过一个润滑节流阀穿过泵壳体并在那里用于泵 的冷却及润滑。第二分流从泵壳体中出来到达燃料喷射系统的燃料回 流管路中。第三分流流过压力调节阀并也到达燃料回流管路中，该压 力调节阀也可作为溢流阀构成。
随着喷射压力的增大，不仅驱动轴而且该驱动轴在泵壳体中的轴 承的机械负荷及热负荷也增大。传统燃料高压泵不能承受该增大的负 荷。
本发明的任务在于，提出一种用于燃料喷射系统的燃料高压泵， 该燃料高压泵用与传统燃料高压泵相同的结构空间就能满足要求并 在热及机械负荷能力上优于由现有技术公开的燃料高压泵。此外，根
据本发明的燃料高压泵构造简单并且可成本有利地制造。
在用于内燃机的燃料喷射系统的燃料高压泵中，该燃料高压泵具 有 一个泵壳体； 一个驱动轴，其中驱动轴在泵壳体中通过一个第一 轴承及一个第二轴承支承；至少一个相对驱动轴径向布置的泵单元；
一个燃料输入管路，其中一个前级输送泵将燃料输送到燃料输入管路
中； 一个燃料回流管路； 一个用于调节一个或多个泵单元的输送量的 配量单元；及一个压力调节阀，该任务这样来解决将压力调节阀设 置在燃料回流管路中。
发明内容
通过根据本发明的压力调节阀在燃料回流管路中的设置主要可 达到由前级输送泵输送的燃料的大部分流过泵壳体及由此促使泵壳 体及驱动轴冷却的改善。此外，与传统结构相比，泵壳体中的压力升 高，这降低了泵壳体内部的气穴倾向。最后，有效地抑制汽泡的形成 及局部的过热(所谓的热点)。
在根据本发明的燃料高压泵中，可取消前级输送泵与泵壳体之间 的润滑节流阀，以致根据本发明的燃料高压泵不仅具有所述优点还比 传统的燃料高压泵更简单地被构建。
在本发明的一个有利的构型中提出第一轴承由处于压力下的燃 料润滑，并且第一轴承既与燃料输入管路也与燃料回流管路液压地相 连接。这意味着，在第一轴承的一侧上具有的压力与前级输送泵的压 力侧上的压力大致相同，而第一轴承的另一侧与几乎无压力的燃料回 流管路处于压力平衡的状态。由此第一轴承强制地被燃料流过及由此 保证第一轴承在所有工作点上得到足够的润滑及冷却。
在本发明的另一有利的构型中，设置有一个第一流量限制装置， 该流量限制装置与第一轴承串联地连接。
第一流量限制装置用于将流过第一轴承的燃料流保持在规定的 范围内。在燃料高压泵批量生产的情况下可导致由于制造公差及第 一轴承中的磨损，润滑间隙的厚度及由此流过轴承的燃料流及其负荷 能力可在很宽的范围内发散。这意味着，在不利的公差情况下，第一 轴承的承载能力及其由燃料的冷却及润滑不是在所有工作点上都充 分。现在，当根据本发明的第一流量限制装置与第一轴承串联连接时， 由于很小的制造公差，可调节通过第一轴承的燃料流，可用该很小的 制造公差制造第一流量限制装置。由此上述制造公差仅还在小范围中 影响承载能力，以致在不利的公差情况下在燃料高压泵的所有工作点 上也保证第一轴承的负荷能力。
流量限制装置限制流过轴承的燃料流。由此在轴承的不利的公差 情况下降低对前级输送泵的要求。
在一个用于内燃机燃料喷射系统的燃料高压泵中，该燃料高压泵 具有 一个泵壳体； 一个驱动轴，其中，该驱动轴在泵壳体中通过第
一轴承及第二轴承来支承；至少一个相对驱动轴径向布置的泵单元；
一个燃料输入管路，其中一个前级输送泵将燃料输送到燃料输入管路
中； 一个燃料回流管路； 一个用于调节一个或多个泵单元的输送量的 配量单元及一个设置在燃料输入管路中的压力调节阀，开头所述的任 务如下地解决第一轴承由处于压力下的燃料来润滑；第一轴承既与 燃料输入管路也与燃料回流管路液压地相连接；设置一个第一流量限 制装置，该第一流量限制装置与第一轴承串联地连接；及在泵壳体与 燃料回流管路之间设置一个旁路节流阀。
在根据本发明的燃料高压泵的该实施例中，可通过第一流量限制 装置与旁路节流阀的适当协调以简单且有效的方式来保证足够的燃 料流过第一轴承及由此保证在所有工作点上的该第一轴承的冷却及 润滑。
在根据本发明的燃料高压泵中，配量单元可以选择地在前级输送 泵与燃料高压泵之间设置在燃料输入管路中，或在压力调节阀与燃料 高压泵之间设置在燃料回流管路中。这两种布置各具有专门的优点， 在个别情况下可对这些优点彼此加以权衡。
配量单元在前级输送泵与燃料高压泵之间设置在燃料输入管路 中的优点是在该布置中，流到燃料高压泵的高压区域中的燃料不在 先流过泵壳体，以致在那里可能存在的碎屑或其它颗粒不会到达燃料 的高压区域中。
配量单元设置在燃料回流管路中的优点是在每个工作点上，由 前级输送泵输送的全部的燃料量都提供用于泵壳体、或燃料高压泵的 驱动轴及所属的轴承的冷却及润滑。由此进一步提高根据本发明的燃 料高压泵的低压区域的负荷量。
可选择地，第一流量限制装置在流动方向上设置在第一轴承的前 面或后面。在个别情况下优选哪种布置则取决于个别情况的状况及边 界条件。
在根据本发明的燃料高压泵的进一步补充中可进一步提出第二 轴承由处于压力下的燃料来润滑，第二轴承既与燃料输入管路也与燃 料回流管路液压地连接。
此外，可设置一个第二流量限制装置，该第二流量限制装置在流 动方向上设置在第二轴承的前面或后面。对第二轴承及第二流量限制 装置强制润滑的优点基本上相应于前面结合第一轴承及第一流量限 制装置所述的优点。
第一流量限制装置和/或第二流量限制装置可构造成节流阀、节 流板或流量调节阀。在个别情况下，优选这些可选方案中的哪一个， 则取决于不同构件的公差范围、负荷及不言而喻地经济的原因，并在 个别情况下作出决定。
本发明的一个特别有利的构型在于，第二轴承由前级输送泵的一 个泄漏管路供给处于压力下的燃料。当前级输送泵例如构造成活翼式 单元泵、外齿轮泵或内齿轮泵时，该构型则特别有利。在活翼式单元 泵及齿轮泵的情况下，在向着驱动轴的连接点上在活翼轮或齿轮与壳 体之间的间隙中出现泄漏，它必需通过泄漏管路导出。当该泄漏管路 仅使用来润滑及冷却第二轴承时，首先可在所有的工作条件下保证第 二轴承的润滑及冷却及其次由于反压力可减小前级输送泵的泄漏量。
特别有利的是，第一轴承和/或第二轴承作为滑动轴承构成。则 可通过根据本发明的供给轴承的处于压力下的燃料形成一个稳定的 流体静力的润滑膜，该润滑膜保证该轴承在各种不同转速范围中的非 常高的负荷量。
有利地，燃料接管通入到泵壳体的内部腔室中，其中，驱动轴设 置在泵壳体的内部腔室中。
如果燃料高压泵是根据上述权利要求之一的燃料高压泵，则根据 本发明的优点在用于内燃机的燃料喷射系统中实现，该燃料喷射系统 具有一个前级输送泵， 一个油箱， 一个燃料高压泵， 一个共轨
(Common-Rail)及至少一个喷射器。
前级输送泵可选择地由内燃机或由电动机驱动。
本发明的其它优点及有利构型可从以下的附图
书及权 利要求书中得知。在附图
书及权利要求书中公开的所有特 征既可单独地也可彼此任意组合地作为本发明的实质。
图中示出
图l至7:根据本发明的燃料高压泵的各个实施例及其在燃料喷 射系统中的连接。
具体实施例方式
图1以框图表示根据本发明的燃料高压泵1的第一实施例。 燃料高压泵1是燃料喷射系统的一部分，该燃料喷射系统基本上
由一个油箱3、 一个前级输送泵5、 一个过滤器7、 一个轨(Rail) 9 及一个压力限制阀11组成。连接在轨9上的喷射器在图1中未示出。 压力限制阀11通入一个回流管路13中，未示出的喷射器的泄漏量也 引导到该回流管路中。在该第一实施例中，回流管路13通入油箱3 中及在那里驱动一个束射泵(无参考标号)。
在燃料高压泵1的内部设置有一个温度传感器T。该燃料高压泵 1通过燃料输入管路15、过滤器7及前级输送泵5液压地与油箱3连 接。
在燃料高压泵1内部由燃料输入管路15分出第一分支管路17， 在该第一分支管路中设置有一个配量单元19。该配量单元19用于控 制由燃料高压泵的泵单元吸入的燃料量及由此控制该燃料高压泵的 输送量。为此，泵单元21的抽吸侧通过分配管路23与配量单元19 的输出端液压地连接。
泵单元21主要由抽吸阀25、高压侧的止回阀27及一个柱塞29 组成，该柱塞在一个圆柱孔(无标号)中来回运动。泵单元21的柱 塞29由驱动轴35的凸轮33通过滚子-推杆31来驱动。泵单元21将 处于高压下的燃料通过高压管路27输送到轨9中。
凸轮33是驱动轴35的一部分，该驱动轴在凸轮33的两侧上可 转动地支承在泵壳体(未示出)中的一个第一轴承及一个第二轴承中。 驱动轴35设置在泵壳体的内部腔室38中。在根据图1的框图中，驱 动轴35的轴承被表示为节流部位。在图1中，第一轴承具有标号39， 而第二轴承具有标号41。
燃料回流管路43建立了泵壳体的内部腔室38与回流管路13之 间的液压连接。在燃料回流管路43中设置有一个压力调节阀45。在 压力调节阀45中可集成不同的节流阀(未示出)。
在图1中所示的根据本发明的燃料高压泵的实施例中，压力调节 阀45设置在燃料高压泵1的内部腔室38的下游。这意味着，在内部 腔室38中具有的压力与前级输送泵5的压力侧上的压力几乎相同。 通常，前级输送泵5的压力侧上的压力及由此内部腔室38的压力都 约为3bar至约6bar。
内部腔室38中具有的该压力导致气穴倾向的减小及由此导致汽 泡的抑制，尤其在高转速时。此外，在泵壳体的内部腔室38中提高 的内压力使得燃料通过第一轴承39及第二轴承41压出。由此视内部 腔室38中具有的压力、燃料的粘度及第一轴承49和第二轴承41的 流动阻力而定， 一个确定的燃料量通过轴承39及41被压出。这不仅 导致第一轴承39而且也导致第二轴承41的负荷量的明显增高。
因为第一轴承39及第二轴承41通常构造成滑动轴承，通过轴承 39及41的强制通流，在轴承39和/或41中形成流体静力的润滑楔垫。 由此显著提高第一轴承39和第二轴承41的负荷能力及由此改善第一 轴承39和第二轴承42的散热。
为了降低流过第一轴承39的燃料量的发散及由此降低第一轴承 负荷能力的发散，与第一轴承39相串联地设置一个可选择的第一流 量限制装置47。该第一流量限制装置可如图1中所示地构造成节流 阀。可选择地，该第一流量限制装置也可构造成节流板或流量调节阀。
在试验时已证实由于例如在泵壳体中的用于第一轴承39的驱 动轴35的轴颈(未示出)及所属轴套(未示出)的直径的制造公差， 在不利的公差情况下，流过第一轴承39的燃料量在同一批量的燃料 高压泵1内可能极其发散。如果需要，则这种不希望的效果通过根据 本发明的第一流量限制装置47减小到一个无关紧要的程度。
通过第一轴承39及第一流量限制装置的串联可保证流过第一 轴承39的燃料量可保持在一个相对小的范围内。这首先归因于第 一流量限制装置47的流动阻力可很高精确度地被调节。通过第一流
量限制装置47的流动阻力与内部腔室38中的压力的适当协调，在根 据本发明的燃料高压泵1中，在批量制造时出现的所有公差情况下， 流过第一轴承39的燃料量可保持在一个预给定的范围内。
在需要时也可对第二轴承41设置一个合适的第二流量限制装置 (未示出)。
在图1中，在燃料输入管路15中设置有一个过滤器，该过滤器 也承担阻尼装置49的功能。由此可阻尼低压区域中可能出现的压力 振动。可选地，该阻尼装置49也可构造成具有一个气垫的阻尼器， 或者取消该阻尼装置。
根据本发明的燃料高压泵1还具有以下优点
通过将压力调节阀45设置在燃料回流管路43中提高泵壳体内部 腔室38中的压力水平，这降低气穴的风险及汽泡形成的风险。
此外无论是第一轴承39还是第二轴承41由此强制地被燃料流 过，这不论在机械负荷还是在热负荷方面均明显地提高轴承的负荷能 力。
在批量制造的根据本发明的燃料高压泵1的不同样品之间可能 出现的流量波动可通过串联连接的第一流量限制装置47和/或第二流 量限制装置来减小。
为了润滑及冷却目的而流过泵壳体及轴承39、 41的燃料量大大
地增加。
用于调节确定的润滑量的润滑节流阀可被取消。通过大的润滑量 将可能存在的颗粒很快地从内部腔室中冲走。
前级输送泵的输送高度通常可降低，这改善了喷射系统的效率。
在接下来的附图中，根据本发明的燃料高压泵及根据本发明的燃 料喷射系统的其它实施例同样作为框图示出。在此仅说明主要的区 别。对于相同的构件使用相同的参考标号，涉及前面实施例的说明相 应地适用。在图2至7中，为了清楚起见，并非所有的构件都设置有 根据图1的参考标号，对于这些构件可参见结合第一实施例的说明。
根据图1的第一实施例与根据图2的第二实施例的主要区别在
于，第一分支管路17在第二实施例中从燃料回流管路43分支出。这 意味着，由前级输送泵5输送的全部燃料通过燃料输入管路15首先 到达燃料高压泵的内部腔室38中并在那里才分支。由此实现燃料高 压泵1的更好的通流及冷却。
为了阻尼低压区域中可能出现的压力振动，在燃料回流管路43 中设置一个阻尼装置49。从流动方向上看，该阻尼装置49设置在压 力调节阀45及配量单元19的前面。在图2中该阻尼装置49构造成 具有在需要的情况下升高的流动阻力的过滤器(未示出)。对此可选 地，阻尼装置49也可构造成具有气垫的阻尼器。
根据图3的第三实施例在很大部分上相应于根据图2的第二实施 例。 一个主要区别在于，不同于前面的实施例，前级输送泵5不是由 电动机(未示出)而是直接由内燃机驱动。该驱动部分的细节在图3 中未示出。
在流动方向上前级输送泵5的前面，也就是在过滤器7与前级输 送泵5之间设置有一个抽吸节流阀51，该抽吸节流阀首先在高转速 时限制前级输送泵5的输送量。
前级输送泵5可构造成叶片泵、外齿轮泵、或内齿轮泵、尤其是 摆线转子泵。在这些泵中，在旋转的构件与泵壳体之间存在一个引起 泄漏损失间隙。在图3中该间隙通过一个节流阔的符号(见参考标号 53)来表示。通过该间隙流出的泄漏量通过一个泄漏管路55导出。 在该实施例中泄漏管路55给第一轴承39供给燃料。
在该第三实施例中设置有一个控制管路56，该控制管路从压力 调节阀45导出及在抽吸节流器51的上游通入燃料输入管路15中。 通过控制管路56将来自压力调节装置的过剩的燃料量导出到输入管 路15中。
从内部腔室38中给第一轴承39供给燃料。从泄漏管路55导出 一个通入到燃料回流管路43中的第二分支管路57。通过该第二分支 管路57也导出第一轴承39的润滑量。在该第二分支管路中可设置有 一个旁路节流阀59。
图4中示出根据本发明的燃料高压泵1的另一实施例，该实施例 与根据图3的实施例具有许多相似之处。在该实施例中，在前级输送 泵5上也设置有一个泄漏管路55。
在该实施例中，也从内部腔室38中给第一轴承39供给燃料。由 泄漏管路55导出一个通入到燃料回流管路43中的第二分支管路57。 通过该第二分支管路57也导出第一轴承39的润滑量。在该第二分支 管路57中可设置一个旁路节流阀59。在该实施例中，配量单元19 设置在燃料输入管路15上，这在根据图1的第一实施例中也是这种 情况。
在根据图4的实施例中，燃料回流管路43不是如实施例1及2 中那样返回到油箱3中，而是如第三实施例中那样返回到燃料回流管 路15中，确切的说返回到抽吸节流阀51的上游。
根据图5的第五实施例相对根据图4的第四实施例的主要区别在 于在第五实施例中配量单元19及可选择的阻尼单元49设置在燃料 回流管路43中。在此情况下用于压力调节阀45的柱塞运动的压力卸 载可选择地接通到燃料输入管路15或燃料回流管路43中。
此外压力调节阀45具有一个分开的控制管路56，该控制管路与
在第三实施例中类似地在抽吸节流阀51的前面通入燃料输入管路15 中。
在该实施例中，燃料回流管路43通过回流管路13返回到油箱3 中。在一个连接燃料高压泵1的内部腔室38与燃料回流管路43的第 三分支管路63中设置有一个第二旁路节流阀61。在该第三分支管路 63中与第二旁路节流阀串联地还设置有一个压力限制阀65。该压力 限制阀65用于当燃料高压泵1的内部腔室38中的压力与燃料回流 管路43中的压力之差超过预给定压力差时，第三分支管路63打开及 由此过剩的燃料可由内部腔室38中流出。
在根据图6的第六实施例中，泄漏管路55通入泵壳体的内部腔 室38中。给第一轴承39供给来自泵壳体的内部腔室38中的处于压 力下的燃料，该燃料接着流过第一流量限制装置47，然后到达燃料 回流管路63中。在该实施例中，燃料配量单元19也设置在燃料回流 管路43的一侧上，具有己多次提及的优点。但该燃料配量单元也可 设置在燃料输入管路15的一侧上。
在根据图7的实施例中，前级输送泵5构造成电动机驱动的燃料 泵，该燃料泵布置在油箱3的附近。配量单元19设置在燃料高压泵 1的燃料输入侧15上。压力调节阀45的输入侧连接在燃料输入管路 15上。压力调节阀45的输出侧通入到燃料回流管路43中。第三分 支管路63也通入到燃料回流管路43中，在该第三分支管路中不仅设 置有第二旁路节流阀，而且还设置有一个如例如过滤器那样的阻尼装 置49。此外流过第一轴承39及第一流量限制装置47的燃料也流入 到燃料回流管路43中。相应的情况也适用于第二轴承41，在根据图 7的实施例中，给该第二轴承设置有一个第二流量限制装置67，该第 二流量限制装置的功能方式相应于第一流量限制装置47。
权利要求
1.用于内燃机的燃料喷射系统的燃料高压泵，具有一个泵壳体；一个驱动轴(35)，其中，该驱动轴(35)在泵壳体中通过一个第一轴承(39)及一个第二轴承(41)支承；至少一个相对驱动轴(35)径向布置的泵单元(21)；一个燃料输入管路(15)，其中，一个前级输送泵(5)将燃料输送到该燃料输入管路(15)中；一个燃料回流管路(43)；一个用于调节所述一个或多个泵单元(21)的输送量的配量单元(19)；及一个压力调节阀(45)，其特征在于压力调节阀(45)设置在燃料回流管路(43)中。
2. 根据权利要求1的燃料高压泵，其特征在于第一轴承(39) 由处于压力下的燃料来润滑，第一轴承(39)既与燃料输入管路(15) 也与燃料回流管路(43)液压地连接。
3. 根据权利要求1或2的燃料高压泵，其特征在于设置有一个 第一流量限制装置(47)，该第一流量限制装置(47)与第一轴承(39) 串联地连接。
4. 用于内燃机的燃料喷射系统的燃料高压泵，具有 一个泵壳体; 一个驱动轴(35)，其中，驱动轴(35)在泵壳体中通过一个第一轴 承(39)及一个第二轴承(41)支承；至少一个相对驱动轴(35)径 向布置的泵单元(21); —个燃料输入管路(15)，其中， 一个前级输 送泵(5)将燃料输送到燃料输入管路(15)中； 一个燃料回流管路(43); —个用于调节所述一个或多个泵单元(21)的输送量的配量 单元(19);及一个设置在燃料输入管路(15)中的压力调节阀(45)，其特征在于第一轴承(39)由处于压力下的燃料来润滑，第一轴承(39)既与燃料输入管路(15)也与燃料回流管路(43)液压地连接， 设置有一个第一流量限制装置(47)，第一流量限制装置(47)与第一轴承(39)串联地连接。
5. 根据以上权利要求之一的燃料高压泵，其特征在于配量单元(19)在前级输送泵(5)与燃料高压泵(1)之间设置在燃料输入管 路(15)上。
6. 根据权利要求1的燃料高压泵，其特征在于配量单元(19)在压力调节阀(45)与燃料高压泵(1)之间设置在燃料回流管路(43) 中。
7. 根据权利要求3至6中一项的燃料高压泵，其特征在于第一 流量限制装置(47)在流动方向上设置在第一轴承(39)的前面或后 面。
8. 根据以上权利要求之一的燃料高压泵，其特征在于第二轴承 (41)由处于压力下的燃料来润滑，该第二轴承(41)既与燃料输入管路(15)也与燃料回流管路(43)液压地连接。
9. 根据权利要求8的燃料高压泵，其特征在于设置有一个第二 流量限制装置(67)，该第二流量限制装置(67)在流动方向上设置 在第二轴承(41)的前面或后面。
10. 根据以上权利要求之一的燃料高压泵，其特征在于第一流 量限制装置(47)和/或第二流量限制装置(67)作为节流阀或节流 板构成。
11. 根据以上权利要求之一的燃料高压泵，其特征在于第一流量限制装置(47)和/或第二流量限制装置(67)作为流量调节阀构 成。
12. 根据以上权利要求中一项的燃料高压泵，其特征在于第一轴承(39)由处于压力下的燃料来润滑，第一轴承(39)由前级输送 泵(5)的一个泄漏管路(55)供给处于压力下的燃料。(图7)。
13. 根据以上权利要求中一项的燃料高压泵，其特征在于第一 轴承(39)和/或第二轴承(41)作为滑动轴承构成。
14. 根据以上权利要求中一项的燃料高压泵，其特征在于燃料连接部分(15)通入到泵壳体的内部腔室(38)中。
15. 用于内燃机的燃料喷射系统，具有 一个前级输送泵(5)， 一个油箱(3)， 一个燃料高压泵(1)， 一个共轨(9)及至少一个喷 射器，其特征在于该燃料高压泵(1)是根据以上权利要求之一的燃料高压泵。
16. 根据权利要求15的燃料喷射系统，其特征在于前级输送泵(5)由内燃机驱动。
17. 根据权利要求15的燃料喷射系统，其特征在于前级输送泵(5)由电动机驱动。
18. 根据权利要求15至17之一的燃料喷射系统，其特征在于 前级输送泵(5)作为叶片泵构成。
全文摘要
本发明涉及一种燃料高压泵(1)，在该燃料高压泵中，驱动轴(35)轴承(39)和(41)强制地被燃料流过，由此明显地提高轴承的机械负荷和热负荷并因此明显地提高整个该燃料高压泵(1)的机械负荷和热负荷。
文档编号F02D41/38GK101198784SQ200680021320
公开日2008年6月11日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年6月16日
发明者A·克勒, B·施魏策尔, C·朗根巴赫, D·奥滕巴赫尔, J·维尔茨, K-H·特劳布, M·克里斯滕, M·拉姆, S·安布罗克, S·阿克梅茨, W·富克斯 申请人:罗伯特·博世有限公司