CN102734024B - 高压泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压泵。在高压泵(1)的增压冲程期间，汽缸内壁(131)和柱塞(51)接收来自增压室(14)的燃料压力。同时，上壳体(15)不接收来自增压室(14)的燃料压力，以使上壳体(15)的厚度可制造得薄。汽缸(13)由底部(132)、圆柱形部分(133)和大直径圆柱形部分(134)组成。当将大直径圆柱形部分(134)插入到大接合孔(121)中时，底部(132)和圆柱形部分(133)不与下壳体(11)接触。可确保底部(132)、圆柱形部分(133)和小接合孔(151)之间的高液体密封。

Description

高压泵
技术领域
本发明涉及一种给燃料增压并排出燃料的高压泵。
背景技术
高压泵具有柱塞，该柱塞往复运动以给增压室中的燃料增压。当柱塞向下滑动时，燃料经吸入通道吸入到增压室中。当柱塞向上滑动时，给计量量的燃料增压，以通过排出通道被排出。JP-2004-138062A示出了这样的高压泵，在该高压泵中，与壳体接合的汽缸具有通孔，柱塞可滑动地插入到该通孔中。增压室限定在壳体的内壁和柱塞的外壁之间。
已经需要高压燃料泵排出大量的呈高压的燃料。接收来自增压室的高压力的壳体应该具有足够的厚度，以承受高压力。在JP-2004-138062A中示出的高压泵中，壳体厚且重。此外，随着增压室中的燃料压力变高，在壳体和汽缸之间需要更强的密封。如果汽缸与壳体牢固地接合以增强汽缸和壳体之间的密封，则当汽缸的外壁表面插入到壳体中时，汽缸的外壁表面可能会受到损坏。对于汽缸的这种损坏可劣化汽缸和壳体之间的密封。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压泵，该高压泵具有使壳体的重量减轻并确保汽缸和壳体之间密封的构造。
高压泵包括柱塞、汽缸和壳体。柱塞执行往复运动。汽缸具有底部、圆柱形部分、大直径圆柱形部分。此外，汽缸具有汽缸内壁，柱塞在汽缸内壁上往复滑动。汽缸在汽缸内壁、柱塞的顶表面、底部的内表面之间限定增压室。汽缸具有与增压室连通的吸入口和排出口。壳体具有小接合孔，底部的外壁和圆柱形部分的外壁通过压配合与小接合孔接合。壳体具有大接合孔，大直径圆柱形部分的外壁通过压配合与大接合孔接合。
在上面的高压泵的增压冲程期间，汽缸内壁和柱塞接收来自增压室的燃料压力。同时，壳体不接收来自增压室的燃料压力。此外，汽缸具有圆柱形部分和大直径圆柱形部分。当将大直径圆柱形部分插入到大接合孔中时，汽缸的圆柱形部分不与壳体接触。因此，限制了圆柱形部分受到损坏。可确保汽缸和壳体之间的高液体密封。
附图说明
通过下面参照附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特点及优点将会变得更加清楚。在附图中：
图1是示出根据第一实施例的高压泵的截面图；
图2是沿着图1的II-II线截取的截面图；
图3是沿着图1的III-III线截取的截面图；
图4A、图4B和图4C是用于解释将汽缸装配到高压泵的下壳体的方法的示意性截面图；
图5是示出根据第二实施例的高压泵的截面图；
图6是示出根据第三实施例的高压泵的截面图；
图7是示出根据第四实施例的高压泵的截面图；
图8A是固定构件的主视图；
图8B是沿着图8A的VIIIb-VIIIb线截取的截面图；
图9是示出根据第五实施例的高压泵的截面图；
图10A是固定构件的主视图；
图10B是沿着图10A的Xb-Xb线截取的截面图；
图11是根据另一实施例的固定构件的主视图；
图12是根据其他实施例的固定构件的主视图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的多个实施例。
[第一实施例]
图1至图3示出了根据第一实施例的高压泵1。高压泵1将通过低压泵(未示出)从燃料箱(未示出)抽吸的燃料供应到增压室。然后，在增压室中增压的燃料供应到燃料蓄压器(未示出)。燃料蓄压器中的高压燃料通过燃料喷射器喷射到燃烧室中。高压泵1包括主体部分10、燃料供应部分30、柱塞部分50、燃料吸入部分70、燃料排出-减压部分90。在下面的描述中，图1的上侧将被认为是“上”、“向上”或“上部”，图1的下侧将被认为是“下”、“向下”或“下部”。
主体部分10包括下壳体11、汽缸13和上壳体15。下壳体11包括：圆柱形汽缸保持部分111；环形法兰部分112，从汽缸保持部分111的下部突出；圆柱形接合部分113，与发动机(未示出)接合。汽缸保持部分111具有大直径接合孔121，汽缸13压插到大直径接合孔121中。
法兰部分112具有多个燃料路径114，燃料通过所述多个燃料路径114流动。如图3所示，法兰部分112具有螺栓通孔117，螺栓(未示出)插入通过螺栓通孔117，以使法兰部分固定在发动机上。
汽缸保持部分111和汽缸接合部分113磨合，以与发动机接合。下壳体11由不锈钢制成。
汽缸13具有内壁表面131，柱塞51在内壁表面131上滑动。内壁表面131与柱塞51的顶表面511配合限定增压室14。当柱塞51在汽缸13中向上滑动时，增压室14中的燃料被增压。汽缸13包括与增压室14连通的吸入口141和排出口142。吸入口141和排出口142相对于柱塞51的轴线对称地布置。
汽缸13的硬度通过热处理例如淬火加强，以抑制由于柱塞51的滑动导致的变形(seizure)和磨损。
如图3所示，上壳体15基本上为沿着与汽缸13的轴线基本上正交的方向延伸的长方体的形状。上壳体15独立于下壳体11形成。上壳体15具有压插孔151，汽缸13通过压插孔151插入。上壳体15和汽缸13彼此流体密封地接触。虽然在本实施例中，上壳体15和下壳体11彼此接触，但是不是一直需要上壳体15和下壳体11彼此接触。
上壳体15包括阶梯式吸入通道152和多个连通通道153。吸入通道152沿着与增压室14相反的方向以与吸入口141连通的方式穿透上壳体15。连通通道153从吸入通道152正交地延伸。吸入通道152和连通通道153通过吸入口141与增压室14连通。
上壳体15包括阶梯式排出通道154，排出通道154沿着上壳体15的纵向朝着增压室14相对于排出口142的相对侧穿透上壳体15。排出通道154通过排出口142与增压室14连通。
上面的压插孔151、吸入通道152、连通通道153和排出通道154通过对上壳体15进行机加工形成。只要这些孔和通道可形成在上壳体15中，上壳体15就可制造得薄，以减轻其重量。
在下文中，将描述燃料供应部分30。
燃料供应部分30包括盖31、脉动阻尼器33和燃料入口35。
盖31为杯形。盖31容纳上壳体15和汽缸13的顶部。盖31由平坦部分311和圆柱形部分312组成。平坦部分311封闭圆柱形部分312的上部。圆柱形部分312由第一圆柱形部分321、八边形部分322和第二圆柱形部分323组成。
第一圆柱形部分321和第二圆柱形部分323具有圆形截面。第一圆柱形部分321的内径小于第二圆柱形部分323的内径。
八边形部分322具有八边形截面。八边形部分322具有四对平坦壁。八边形部分的最小内部测量值大于第一圆柱形部分321的内径。八边形部分的最大内部测量值小于第二圆柱形部分323的内径。第一圆柱形部分321和第二圆柱形部分323通过曲壁连接到八边形部分322，这增强了盖31的刚度。
八边形部分322具有彼此面对的第一通孔325和第二通孔326。吸入阀主体72插入到第一通孔325中。燃料排出-减压壳体91插入到第二通孔326中。
此外，八边形部分322具有与第二通孔326周向相邻的第三通孔327，如图3所示。燃料入口35的基础部分插入到第三通孔327中。盖31由不锈钢制成。只要燃料通路32可限定在盖31内部，盖31就可制造得薄，以减轻其重量。
盖31、法兰部分112、吸入阀主体72、燃料排出-减压壳体91和燃料入口35分别通过焊接而连接。在盖31中限定燃料通路32。燃料通路32与连通通道153连通。燃料通路32中的燃料通过连通通道153供应到增压室14。
脉动阻尼器33布置在燃料通路32中。脉动阻尼器33通过将两个隔膜(分隔件)331和332的周向边缘部分结合在一起而构造。脉动阻尼器33夹在上支撑构件341和下支撑构件342之间，以固定在第一圆柱形部分321的内壁上。预定压力的气体密封在脉动阻尼器33内部。脉动阻尼器33根据燃料通路32中的燃料压力的变化弹性地变形，由此减小燃料通路32中的燃料压力脉动。盖31用作用于脉动阻尼器33的壳体构件。
在下文中，将描述柱塞部分50。柱塞部分50包括柱塞51、油密封保持件52、弹簧座53、柱塞弹簧54等。柱塞51具有大直径部分512和小直径部分513。大直径部分512在汽缸13的内壁131上滑动。小直径部分513插入到油密封保持件52中。
油密封保持件52置于汽缸13的端部，并包括：基础部分521，布置在柱塞51的小直径部分513的周向上；压配合部分522，压插到下壳体11的接合部分113中。
在基础部分521中具有环形密封件523。密封件523由位于内部的环和位于外部的O形环组成。在柱塞51的小直径部分513周围的燃料油膜的厚度通过密封件523调节，并抑制燃料泄露到发动机。在基础部分521的顶端具有油密封件525。在柱塞51的小直径部分513周围的油膜的厚度通过油密封件525控制，并抑制油泄露。
压配合部分522是围绕基础部分521以圆柱形延伸的部分。延伸的圆柱形部分具有“U形”部分。对应于压配合部分522的凹入部分526形成在下壳体11中。压配合油密封保持件52，以使压配合部分522压插到凹入部分526的内壁。
弹簧座53设置在柱塞51的端部。柱塞51的顶端与挺杆(未示出)接触。挺杆的外表面紧靠安装在凸轮轴上的凸轮，并且通过凸轮轴的旋转根据凸轮轮廓沿着轴向往复运动。
柱塞弹簧54的一端与弹簧座53接合，柱塞弹簧54的另一端与压配合部分522接合。结果，柱塞弹簧54用作用于柱塞51的回位弹簧，并使柱塞51偏置，以紧靠挺杆。
利用这种构造，柱塞51根据凸轮轴的旋转往复运动。此时，增压室14的体积容量通过柱塞51的大直径部分511的运动而改变。
在下文中，将描述燃料吸入部分70。
燃料吸入部分70包括吸入阀部分71和电磁驱动单元81。吸入阀部分71包括吸入阀主体72、座主体73、吸入阀构件74、第一弹簧保持件75、第一弹簧76等。吸入阀主体72通过压配合在吸入通道152中而结合到上壳体15。在吸入阀主体72中限定吸入室711。吸入室711通过连通通道153与燃料通路32连通。圆柱形座主体73置于吸入室711中。可紧靠吸入阀构件74的阀座731(参照图3)形成在座主体73上。
吸入阀构件74以在吸入室711中往复运动的方式布置在座主体73内部。当吸入阀构件74离开阀座731时，吸入阀构件74将吸入室711和增压室14流体连接。当吸入阀构件74置于阀座731上时，吸入阀构件74断开吸入室711和增压室14的流体连接。第一弹簧保持件75设置在吸入室711中。第一弹簧76以使吸入阀构件74朝着阀座731偏置的方式设置在第一弹簧保持件75的内部。
电磁致动器81由固定芯83、可运动芯84、针状物86组成。可运动芯84可滑动地布置在吸入阀主体72内部。针状物86的一端连接到可运动芯84。针状物86被固定在吸入阀主体72的内壁上的第二弹簧保持件852往复支撑。针状物86的止动器861可与第二弹簧保持件852接触。第二弹簧851以使针状物86朝着吸入阀构件74偏置的方式设置在第二弹簧保持件852内部。第二弹簧851使用比第一弹簧76使吸入阀构件74沿着阀关闭方向偏置所使用的力更大的力使可运动芯84沿着阀打开方向偏置。
固定芯83布置在连接器891内部。连接器891具有线圈87和用于给线圈87通电的端子892。当线圈87被通电时，磁性引力在固定芯83和可运动芯84之间产生。可运动芯84和针状物86被吸引到固定芯83，以使吸入阀主体74置于座主体73上，以关闭吸入通道。当不给线圈87提供电压时，第二弹簧851使可运动芯84和针状物86朝着增压室14偏置，以使吸入通道打开。
然后，在下文中，将详细描述燃料排出-减压部分90。燃料排出-减压部分90包括燃料排出-减压壳体91、阀主体92、排出阀构件94、减压阀构件96。燃料排出-减压壳体91压插到形成在上壳体15中的排出通道154中。燃料排出-减压壳体91容纳阀主体92、排出阀构件94和减压阀构件96。
阀主体92为杯形，且具有朝着增压室14的开口。阀主体92具有排出通道95和减压通道97。这些通道95和97彼此不连通。排出通道95径向向外延伸。此外，减压通道97径向向外延伸。
在燃料排出-减压壳体91中，排出阀构件94设置为邻近阀主体92的底壁。排出阀弹簧保持件945保持着排出阀弹簧943。排出阀弹簧943使排出阀构件94偏置。
减压阀构件96布置在燃料排出-减压壳体91中。减压阀构件96通过减压阀弹簧963朝着减压通道97偏置。
在下文中，将描述高压泵1的操作。
(1)吸入冲程
当柱塞51通过凸轮轴的旋转从顶部死点向下运动到底部死点时，增压室14的体积容量增加，增压室14中的燃料压力降低。排出通道95通过排出阀构件94关闭。此时，由于线圈87未通电，所以可运动芯85通过第二弹簧851的偏置力朝着增压室14运动。针状物86使吸入阀构件74朝着第一弹簧保持件75偏置，以保持阀的关闭状态。因此，燃料从吸入室711经吸入口141吸入到增压室14中。
(II)计量冲程
当柱塞51通过凸轮轴的旋转从底部死点向上运动到顶部死点时，增压室14的体积容量减小。停止给线圈87提供电压直到预定时间为止。吸入阀构件74处于打开状态。因此，在吸入冲程中吸入到增压室14中的一部分燃料返回到吸入室711。当在柱塞51上升过程中在预定时间开始给线圈87提供电压时，磁性引力在固定芯83和可运动芯84之间产生。当该磁性引力变得大于第一弹簧76和第二弹簧851的偏置力的合力时，可运动芯84和针状物86朝着固定芯83运动，并针状物86抵靠吸入阀构件74的偏置力消除。结果，吸入阀构件74置于形成在座主体73上的阀座731上。
(III)增压冲程
在吸入阀构件74关闭之后，增压室14中的燃料压力随着柱塞51的升高而增加。当施加在排出阀构件94上的燃料压力变得大于下面的合力时，排出阀构件94打开。所述合力是燃料出口99中的燃料的压力和排出阀弹簧943的偏置力共同引起的合力。因此，在增压室14中增压的高压燃料经排出口142从燃料出口99排出。
如上所述，高压泵1重复吸入冲程、计量冲程和增压冲程。吸入的燃料被增压，经燃料出口99排出到燃料蓄压器中。
当燃料蓄压器中的燃料压力小于预定值时，减压阀关闭。然而，燃料蓄压器中的燃料压力可由于故障而增加。当施加在减压阀构件96上的燃料压力超过特定值时，减压阀构件96朝着增压室14运动，减压阀95打开。所述特定值对应于施加在减压阀构件96上的力和减压阀弹簧963的偏置力的总和。结果，允许燃料从燃料排出口99流动到增压室14。
在下文中，将更加详细地描述汽缸13的构造。
汽缸13由平坦部分(底部)132、圆柱形部分133和大直径圆柱形部分134组成。圆柱形部分133的外径“d1”小于大直径圆柱形部分134的外径“d2”。大直径圆柱形部分134压插到汽缸保持部分111的大接合孔121中。
小接合孔151的内径小于大接合孔121的内径。圆柱形部分133插入到小接合孔151中。圆柱形部分133具有吸入口141和排出口142。吸入口141与增压室14连通。此外，排出口142与增压室14连通。吸入口141、排出口142、吸入通道152和排出通道154限定燃料通道。
在图2中由箭头“A”指示的圆柱形部分133的外径保持恒定。圆柱形部分133插入到小接合孔151中，在圆柱形部分133和小接合孔151之间没有任何间隙。
大直径圆柱形部分134具有环形突起135，环形突起135与汽缸保持部分111的汽缸接触部分118接触，由此限制汽缸13的运动。
当将汽缸13装配到下壳体11时，汽缸的平坦部分132插入到上壳体15的小接合孔151中，这如图4A所示。大直径圆柱形部分134插入到大接合孔121中，直到环形突起135与汽缸接触部分118接触为止，这如图4B和图4C所示。平坦部分132和圆柱形部分133的外壁不与下壳体11接触。
在增压冲程期间，汽缸内壁131和柱塞51接收来自增压室14的燃料压力。同时，上壳体15不接收来自增压室14的燃料压力。因此，上壳体15可制造得薄。此外，由于壳体由上壳体15和下壳体11组成，所以壳体的形状可简单化。壳体的重量可减轻。
根据本实施例，汽缸13由平坦部分132、圆柱形部分133和大直径圆柱形部分134组成。当将大直径圆柱形部分134插入到大接合孔121中时，平坦部分132和圆柱形部分133不与下壳体111接触。因此，限制平坦部分132和圆柱形部分133受到损坏。可确保平坦部分132、圆柱形部分133和小接合孔151之间的高液体密封。
此外，根据本实施例，大接合孔121的内径大于小接合孔151的内径。因此，当将大直径圆柱形部分134插入到大接合孔121中时，可确定地避免大接合孔121的内表面与圆柱形部分133的外表面接触。
上壳体15具有：吸入通道152，通过吸入口141与增压室14连通；排出通道154，通过排出口142与增压室14连通。此外，圆柱形部分133的外径“d1”保持恒定。因此，圆柱形部分133的外表面可与小接合孔151的内表面紧密接触。可确保上壳体15和汽缸13之间的密封。
此外，由于圆柱形部分133的外表面可与小接合孔151的内表面紧密接触，而没有任何间隙，所以可避免死体积形成在吸入通道152和排出通道154中。
汽缸13具有环形突起135，环形突起135与汽缸保持部分111接触，由此限制汽缸的运动。
[第二实施例]
在下面的第二至第五实施例中，与第一实施例基本上相同的部件和组件将用相同的标号指示，将不再重复相同的描述。
参照图5，在下文中，将描述根据第二实施例的高压泵2。高压泵2的下壳体16具有独立于法兰部分162形成的汽缸保持部分161。汽缸保持部分161包括大接合孔121。汽缸保持部分161夹在法兰部分162和上壳体15之间。由于组成下壳体16的每个部分具有简单的形状，所以可容易地制造下壳体16。
[第三实施例]
参照图6，在下文中，将描述根据第三实施例的高压泵3。高压泵3具有汽缸17，汽缸17的一个敞开端通过盖构件172关闭。汽缸的内壁表面可从汽缸的两个敞开端容易磨削。
[第四实施例]
参照图7、图8A和图8B，在下文中，将描述根据第四实施例的高压泵4。汽缸18设置有固定构件181，作为突出部分。如图8A和图8B所示，固定构件181是卡环，该卡环的截面为圆形。在设置固定构件181之前，圆柱形部分133的外表面和大直径圆柱形部分134的外表面研磨。
[第五实施例]
参照图9、图10A和图10B，在下文中，将描述根据第五实施例的高压泵5。汽缸19设置有固定构件191，作为突出部分。如图10A和图10B所示，固定构件191是卡环，该卡环的截面为正方形。在设置固定构件191之前，圆柱形部分133的外表面和大直径圆柱形部分134的外表面研磨。
[其他实施例]
高压泵可用作流体泵，该流体泵将流体排出到除了发动机之外的装置。由于在汽缸上设置突出部分，所以可应用图11中示出的固定构件201或图12中示出的固定构件211。
汽缸和汽缸保持部分可通过收缩配合或膨胀配合连接。此外，汽缸和上壳体可通过收缩配合或膨胀配合连接。
本发明不限于上述实施例，且可应用于各种实施例。

Claims (6)

1.一种高压泵，包括：
柱塞(51)，执行往复运动；
汽缸(13,17,18,19)，具有底部(132)、圆柱形部分(133)和大直径圆柱形部分(134)，
汽缸具有汽缸内壁(131)，柱塞(51)在汽缸内壁(131)上往复滑动，
汽缸在汽缸内壁(131)、柱塞(51)的顶表面、底部(132)的内表面之间限定增压室(14)，
汽缸具有与增压室(14)连通的吸入口(141)和排出口(142)；
壳体(11,15,16)，具有小接合孔(151)，底部(132)的外壁和圆柱形部分(133)的外壁通过压配合与小接合孔(151)接合，
壳体具有大接合孔(121)，大直径圆柱形部分(134)的外壁通过压配合与大接合孔(121)接合，
其中，吸入口(141)和排出口(142)径向延伸以相对于柱塞(51)的轴线对称地布置。
2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，
大接合孔(121)的内径(d2)大于小接合孔(151)的内径(d1)。
3.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，
壳体由具有小接合孔(151)的上壳体(15)和独立于上壳体形成且具有大接合孔(121)的下壳体(11,16)组成。
4.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，
壳体具有：吸入通道(152)，通过吸入口(141)与增压室(14)连通；排出通道(154)，通过排出口(142)与增压室(14)连通，
底部(132)和圆柱形部分(133)沿着汽缸的轴向具有恒定的外径。
5.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，
汽缸具有径向向外突出的突起(135)，
壳体具有汽缸接触部分(118)，汽缸接触部分(118)与突起(135)接触，以限制汽缸的运动。
6.根据权利要求5所述的高压泵，其特征在于，
突起通过设置在汽缸的外表面上的固定构件(181,191,201,211)构造而成。
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