CN103161633A - 一种高压燃料供给泵 - Google Patents

Abstract

一种高压燃料供给泵，特别是涉及一种用于缸内直喷汽油机的高压燃料供给泵，包括泵体1、燃料加压部件2、燃料供出部件3、燃料安全部件4、燃料供出通道5和燃料安全通道6等，所述的燃料供出通道5设置在所述的燃料安全通道6内部。该高压燃料供给泵既解决了燃油系统在高压下的安全问题，又达到异常高压燃油直接返回加压腔的目的，而且不需要设计单独的燃料安全通道，从而使得高原燃料供给泵结构更加紧凑、简单，设计更加方便，维修更加简便。

Description

一种高压燃料供给泵

技术领域

本发明涉及一种高压燃料供给泵，特别是涉及一种用于缸内直喷汽油机的高压燃料供给泵。

背景技术

由于环境污染日益严重，能源危机愈演愈烈，因而使用低污染节能发动机一直是各国政府和专业人士的目标，人们在追求车用汽油机良好动力性的同时对汽油机的燃油经济性和排放提出愈来愈高的要求。电子控制技术和测试技术的快速发展，使开发高性能的汽油机成为可能，缸内直喷汽油机(GDI，GasolineDirect Injection)发动机综合了压燃式发动机与点燃式发动机的优点，通过燃油的缸内直接喷射、可变喷油定时和控制缸内的气流运动等方式实现了缸内的稀薄燃烧，使发动机无论在燃油经济性还是在降低排放等方面都表现出较大的潜力，成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。

其中，为了使喷油器喷油粒径减小从而达到促进燃料燃烧，实现低油耗和低排放的目的，我们需要寻找燃料高压化的方法。在喷射压力逐渐提高过程中，燃油系统在高压下的安全问题急需解决；常用的解决方法是在燃油轨道或者高压泵上设置专门用于异常压力情况下减压的安全阀。在燃油轨上设置安全阀的方式中，排出的高压燃油直接回到低压油路，将造成较多的能量损失。日本特开JP2003343395号公报中公开了一种高压燃料供给泵，在高压燃料供给泵的泵壳上设有连接喷射阀下游的高压燃料通路和吸入阀上游的低压燃料通路的燃料安全通路，在该燃料安全通路的内部设置有作为只许燃料从高压燃料通路一侧向低压燃料通路一侧流通的安全阀。该方案虽然解决了高压燃油直接回到低压油路的能量损失问题，但是设置的安全阀需要增加一整套零部件来实现相应功能，增加了整个高压燃料供给泵的结构复杂性；同时，在本来就紧凑的泵体中再设计出一条燃料安全通道也具有很大的设计难度；新增的燃料安全通路增加了燃油系统的高压容积，会造成高压燃料供给泵的压缩效率降低。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术现状，提供一种高压燃料供给泵，将燃料安全通道和燃料供出通道巧妙的结合到一起，既可以解决燃油系统在高压下的安全问题，又将异常高压燃油直接返回加压腔，并且不需要设计单独的燃料安全通道。

本发明所采用的技术方案是提供一种高压燃料供给泵，包括泵体1、燃料加压部件2、燃料供出部件3、燃料安全部件4、燃料供出通道5和燃料安全通道6等，所述的燃料供出通道5设置在所述的燃料安全通道6内部。

通过下面的措施可以对前述方案给出的高压燃料供给泵进行有利的进一步优化和改进。其中：

按照一种有利的结构，所述的燃料安全部件4设置在所述的燃料安全通道6内，所述的燃料供出部件3设置在所述的燃料供出通道5内。

按照另一种有利的结构，设置在所述的燃料安全通道6上的所述的燃料安全部件4的动作压力，被设定成高于设置在所述的燃料供出通道5上的所述的燃料供出部件3的动作压力。

按照另一种有利的结构，所述的燃料安全部件4设有与油路相通的内部空腔，所述的内部空腔安装着运动方向与燃料供出方向一致的所述的燃料供出部件3，所述的燃料安全部件4的运动方向与燃料供出方向相反。

本发明所采用的技术方案和现有技术的区别在于：本发明的高压燃料供给泵将燃料供出通道巧妙地设置在燃料安全通道内部，解决了需要在尺寸紧凑的泵体上设计燃料供出和燃料安全回流两条油道的困难；本发明的高压燃料供给泵将燃料安全部件和燃料供出部件集成为一体，成为一个多功能部件，从而减少了高压燃料供给泵的零件数量；本发明的高压燃料供给泵设置了压力调节零件，可灵活的设置燃料供出压力和燃料安全回流压力。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果是：本发明所提供的高压燃料供给泵，解决了燃油系统在高压下的安全问题，既达到异常高压燃油直接返回加压腔的目的，又不需要设计单独的燃料安全通道，从而使得高原燃料供给泵结构更加紧凑、简单，设计更加方便，维修更加简便。

附图说明

图1是本发明高压燃料供给泵的纵剖视图。

图2是本发明高压燃料供给泵局部详图。

图3是本发明高压燃料供给泵的燃料供出部件的纵剖视图。

图4是本发明高压燃料供给泵的燃料安全部件在开启状态时的纵剖视图。

图5是本发明高压燃料供给泵的安全阀体的立体视图。

图6是本发明高压燃料供给泵的燃料供出部件在开启状态时的纵剖视图。

图7是本发明高压燃料供给泵的燃料供出阀芯的立体视图。

标号说明：1.泵体、2.燃料加压部件、3.燃料供出部件、4.燃料安全部件、5.燃料供出通道、6.燃料安全通道、7.调整垫片、8.加压腔、9.燃料供出口、301.供出阀座、302.燃料供出阀芯、303.燃料供出弹簧、401.阀紧座、402.安全阀座、403.安全阀体、403a.导向密封件、403b.紧固限位件、403c.插入深度、404.安全弹簧。

具体实施方式

通过下面的实施方式可以对前述方案给出的高压燃料供给泵进行有利的进一步优化和改进。其中：

按照一种有利的结构，所述的燃料安全部件4包括：阀紧座401，该阀紧座401一端与泵体1相连接、另一端与高压油管相连接，该阀紧座401形成有流体流经其中的阀紧座内腔；形成于阀紧座内腔周边壁上的安全阀座402；布置在阀紧座内腔的安全阀体403，该安全阀体403在第一位置与第二位置之间可移动，在该第一位置上安全阀体403与安全阀座402紧密接触以便关闭所述的燃料安全通道6，而在该第二位置上安全阀体403逆着燃料供出方向离开安全阀座402以便打开所述的燃料安全通道6；安全弹簧404，轴向夹压于所述的泵体1和所述的安全阀体403之间、并把所述的安全阀体403压向安全阀座402。

按照另一种有利的结构，所述的燃料供出部件3包括：所述的安全阀体403，该安全阀体403形成有流体流经其中的安全阀体内腔；形成于安全阀体内腔周边壁上的供出阀座301；布置在安全阀体内腔的燃料供出阀芯302，该燃料供出阀芯302在第一位置与第二位置之间可移动，在该第一位置上燃料供出阀芯302与供出阀座301紧密接触以便关闭所述的燃料供出通道5，而在该第二位置上燃料供出阀芯302顺着燃料供出方向离开供出阀座301以便打开所述的燃料供出通道5；燃料供出弹簧303，轴向夹压于所述的安全阀体403与所述的燃料供出阀芯302之间、并把所述的燃料供出阀芯302压向供出阀座301。

按照另一种有利的结构，所述的安全阀体403在所述的第二位置时即所述的燃料安全部件4开启状态，该安全阀体403和安全阀座402之间限定的旁通间隙γ、该安全阀体403和阀紧座内腔之间限定的旁通间隙δ、阀紧座内腔其余部分形成燃料安全通道6。

按照另一种有利的结构，所述的燃料供出阀芯302在所述的第二位置即所述的燃料供出部件5开启状态，该燃料供出阀芯302和供出阀座301之间限定的旁通间隙α、该燃料供出阀芯302和安全阀体内腔之间限定的旁通间隙β、安全阀体内腔其余部分形成燃料供出通道5。

按照另一种有利的结构，所述的燃料安全部件4的动作压力，可通过调整阀紧座401与泵体1之间设置的调整垫片7的厚度进行设定。

按照另一种有利的结构，所述的安全阀体403包括导向密封件403a和紧固限位件403b；所述的燃料供出部件3的动作压力，可通过调整紧固限位件上的凸台插入导向密封件的深度403c进行设定。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

在图1中，以纵剖图示出了本发明的高压燃料供给泵；在图2中，以局部的纵剖放大图示出了本发明高压燃料供给泵的一个实施方案。该高压燃料供给泵特别涉及一种用于缸内直喷汽油机的高压燃料供给泵。

首先，结合图1所示高压燃料供给泵的整体结构说明系统的构成和功能。

燃料箱中的燃料通过低压输油泵抽取上来，被送入泵体中的加压腔8。当高压燃料供给泵加压部件2中的柱塞向下运动即处于吸油工况时，加压腔8的容积增加，加压腔8中的燃料压力下降，此时油量控制电磁阀处于打开状态，燃料进入并充满加压腔8。

柱塞完成吸油工况，在进入压缩工况时，开始向上运动，加压腔8的容积伴随着柱塞的压缩运动而减少，如果此时油量控制电磁阀仍保持打开状态，燃料会经过油量控制阀而返回的低压腔，所以加压腔8的压力不会上升。该工况称为预行程工况。

在该状态下，如果油量控制电磁阀关闭，则燃料吸入口被关闭，从此时加压腔8内的燃料压力随着柱塞的向上运动而一起上升。如果达到燃料供出部件3的动作压力以上，则在加压腔8内的高压燃料经由燃料供出部件3，被供给到燃料共轨管内。该工况被称为有效供油工况。所以，柱塞的压缩工况(从下止点到上止点之间的上升工况)由预行程工况和有效供油工况组成。

而且，通过改变油量控制电磁阀的关闭时刻，能够控制供出的高压燃料的量。如果油量控制电磁阀关闭时刻提前，则压缩工况中预行程工况的比例小，有效供油行程的比例大。即返回低压腔的燃料变少，高压供出的燃料变多。另一方面，如果油量控制电磁阀关闭时刻推迟，则压缩工况中预行程工况的比例大，有效供油行程的比例小。即返回低压腔的燃料变多，高压供出的燃料变少。油量控制电磁阀的关闭时刻是根据ECU所控制的。

通过以上结构，通过改变油量控制电磁阀的关闭时刻，能够将高压供出的燃料的量控制为内燃机所需要的量。

在加压腔8的出口设置有燃料供出部件3。燃料供出部件3具有供出阀座301、燃料供出阀芯302、燃料供出弹簧303，在加压腔8和燃料供出口9没有燃料压差的状态下，燃料供出阀芯302在燃料供出弹簧303的作用下被压向供出阀座301而处于关闭状态。在加压腔8的燃料压力变得大于燃料供出口9的燃料压力时，燃料供出阀芯302开始克服燃料供出弹簧303的作用而打开，加压腔8内的燃料经过燃料供出口9而以高压供出，进入燃料共轨管。

燃料共轨管上安装有喷油器，压力传感器等。喷油器根据内燃机的缸数而定，在发动机控制单元(ECU)控制信号下，将燃料喷入汽缸内。

在高压燃料供给泵的泵体1上，设置了燃料安全通道6，在该安全通道6内设置了燃料安全部件4，其限制燃料的流动只能是从燃料供出口9流向加压腔8的方向。燃料安全部件4具有安全阀座402、安全阀体403、安全弹簧404，安全阀体403在安全弹簧404的作用下被压向安全阀座402而处于关闭状态，如果燃料供出口9和保险通道6之间的压力差达到规定压力以上，则安全阀体403从安全阀座402离开，从而开启。

由于喷油器的故障等原因，在燃料共轨管等产生了异常高压时，如果保险通道和加压腔的压差达到燃料安全部件动作压力以上，则燃料安全部件开启，成为异常高压的燃料从燃料安全通道返回加压腔，达到保护燃料共轨管等高压零件的目的。

以下，结合图2至图7进一步详细说明高压燃料供给泵的构成和功能。

本发明的高压燃料供给泵具有燃料供出通道5和燃料安全通道6，燃料供出通道5设置在燃料安全通道6内部；在燃料供出通道5和燃料安全通道6上相应设置了燃料供出部件3和燃料安全部件4，燃料供出部件3安装在燃料安全部件4的内部空腔里；同时为防止误开启，燃料安全部件4的动作压力被设定成高于燃料供出部件3的动作压力；燃料安全部件4的运动方向与燃料供出部件3方向相反，其中燃料供出部件3运动方向与燃料供出方向一致——由加压腔8向着燃料供出口9，燃料安全部件4的运动方向与燃料供出方向相反——由燃料供出口9向着加压腔8。

燃料安全部件4包括阀紧座401、安全阀座402、安全阀体403和安全弹簧404。其中阀紧座401—端通过外周的阳螺纹拧入泵体1的阴螺纹使两者相连接，阀紧座401另一端通过外周的阳螺纹与高压油管接头的阴螺纹相连接；阀紧座401在中央贯穿具有内周边，并形成流体流经其中的阀紧座内腔。在阀紧座401中，其内腔靠近燃料供出口9的周边壁形成了安全阀座402。大体圆筒形的安全阀体403以插入的方式布置在阀紧座内腔，该安全阀体403在第一位置与第二位置之间可轴向移动；在第一位置上安全阀体403与安全阀座402紧密接触以便关闭所述的燃料安全通道6，紧密接触密封的方式可以是锥面密封、平面密封或者球面密封；而在第二位置上安全阀体403逆着燃料供出方向离开安全阀座402以便打开所述的燃料安全通道6。安全弹簧404轴向夹压于泵体1和安全阀体403之间、并把安全阀体403压向安全阀座402。

燃料供出部件3包括安全阀体403、供出阀座301、燃料供出阀芯302和燃料供出弹簧303。其中安全阀体403作为燃料供出部件3的外壳体，该安全阀体403在中央贯穿具有内周边，并形成有流体流经其中的安全阀体内腔。在安全阀体403中，其内腔靠近加压腔8的周边壁形成了供出阀座301。大体为阶梯型筒状的燃料供出阀芯302以插入的方式布置在安全阀体内腔，该燃料供出阀芯302在第一位置与第二位置之间可轴向移动；在该第一位置上燃料供出阀芯302与供出阀座301紧密接触以便关闭所述的燃料供出通道5，紧密接触密封的方式可以是平面密封、锥面密封或者球面密封；而在该第二位置上燃料供出阀芯302顺着燃料供出方向离开供出阀座301以便打开所述的燃料供出通道5。燃料供出弹簧303，轴向夹压于所述的安全阀体403与所述的燃料供出阀芯302之间、并把所述的燃料供出阀芯302压向供出阀座301。

在燃油系统异常运行中，当油量控制电磁阀出现故障(即大量供油)或者喷油器出现故障(即喷射功能停止)，喷油器不能及时将送到燃油共轨管的燃料喷入汽缸，则燃料聚集在喷油器和燃料共轨管内，燃料压力变成异常高压燃料。当燃料压力变得等于或大于预定的燃料安全部件4动作压力时，安全部件4开启即安全阀体403沿阀紧座内腔轴向向着第二位置移动，安全阀体403和安全阀座402之间轴向限定了轴向旁通间隙γ，安全阀体403和阀紧座内腔之间径向限定了径向旁通间隙δ，这两部分间隙和阀紧座内腔其余部分形成燃料安全通道6，异常高压燃料顺着燃料安全通道6返回加压腔8，从而起到保护喷油器、燃料共轨管等高压零部件的作用。

在燃油系统正常运行中，当加压腔8的压力等于或者大于预定的燃料供出部件3动作压力值时，燃料供出部件3开启即燃料供出阀芯302沿安全阀体内腔轴向向着第二位置移动，燃料供出阀芯302和供出阀座301之间轴向限定了轴向旁通间隙α，燃料供出阀芯302和安全阀体内腔之间径向限定了径向旁通间隙β，这两部分间隙和安全阀体内腔其余部分形成燃料供出通道5，加压腔8内的燃料顺着燃料供出通道5，经过燃料供出口9而以高压供出，进入燃料共轨管。

如前文所述，安全阀体403在安全弹簧404的按压力下，被压在安全阀座402上，因此燃料安全部件4的动作压力是由安全弹簧404产生的按压力来确定的。燃料安全部件4的动作压力，可通过调整阀紧座401与泵体1之间设置的调整垫片7的厚度进行设定，即通过调整安全弹簧404工作空间来调整安全弹簧404的预紧力。在实际装配过程中，按照顺序向泵体1内装入调整垫片7、安全弹簧404、安全阀体403和阀紧座401，利用阀紧座401一端的阳螺纹拧入泵体1的阴螺纹，直至将调整垫片7压紧。

如图2所示，安全阀体403包括导向密封件403a和紧固限位件403b。在实际装配中，在导向密封件403a中按照顺序顺次插入燃料供出弹簧303和燃料供出阀芯302，然后插入紧固限位件403b；紧固限位件403b和导向密封件403a之间进行紧固联接，可采用过盈配合、焊接、粘接和铆接等方式。安全阀体403作为燃料供出部件3的外壳体，与燃料供出阀芯302和燃料供出弹簧303最终形成了单元化的燃料供出部件3。燃料安全阀芯302在燃料供出弹簧303的按压力下，被压在供出阀座301上，因此燃料供出部件3的动作压力是有燃料供出弹簧303产生的按压力来确定的。燃料供出部件3的动作压力，可通过调整紧固限位件上的凸台位置插入导向密封件的深度403c进行设定，即通过调整燃料供出弹簧303的工作空间来调整燃料供出弹簧303的预紧力。

综上所述，本发明的高压燃料供给泵将燃料安全通道和燃料供出通道巧妙的结合到一起，解决了燃油系统在高压下的安全问题，既达到异常高压燃油直接返回加压腔的目的，又不需要设计单独的燃料安全通道，从而使得高原燃料供给泵结构更加紧凑、简单，设计更加方便，维修更加简便。

毫无疑问，本发明不局限于上述具体实施方式，本发明的高压燃料供给泵还可以具有其他结构变形，尤其是将上述各种实施方案的特征省略、互换或组合而成的方案。只要按本发明中指出的方法布置燃料供出通道和燃料安全通道，类似的方案均落在本发明的保护范围之内。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说是显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种高压燃料供给泵，包括泵体(1)、燃料加压部件(2)、燃料供出部件(3)、燃料安全部件(4)、燃料供出通道(5)和燃料安全通道(6)等，其特征在于：所述的燃料供出通道(5)设置在所述的燃料安全通道(6)内部。

2.如权利要求1所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料安全部件(4)设置在所述的燃料安全通道(6)内，所述的燃料供出部件(3)设置在所述的燃料供出通道(5)内。

3.如权利要求1和2所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：设置在所述的燃料安全通道(6)上的所述的燃料安全部件(4)的动作压力，被设定成高于设置在所述的燃料供出通道(5)上的所述的燃料供出部件(3)的动作压力。

4.如权利要求2所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料安全部件(4)设有与油路相通的内部空腔，所述的内部空腔安装着运动方向与燃料供出方向一致的所述的燃料供出部件(3)，所述的燃料安全部件(4)的运动方向与燃料供出方向相反。

5.如权利要求2和4所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料安全部件(4)包括

阀紧座(401)，该阀紧座(401)一端与泵体(1)相连接、另一端与高压油管相连接，该阀紧座(401)形成有流体流经其中的阀紧座内腔；

形成于阀紧座内腔周边壁上的安全阀座(402)；

布置在阀紧座内腔的安全阀体(403)，该安全阀体(403)在第一位置与第二位置之间可移动，在该第一位置上安全阀体(403)与安全阀座(402)紧密接触以便关闭所述的燃料安全通道(6)，而在该第二位置上安全阀体(403)逆着燃料供出方向离开安全阀座(402)以便打开所述的燃料安全通道(6)；

安全弹簧(404)，轴向夹压于所述的泵体(1)和所述的安全阀体(403)之间、并把所述的安全阀体(403)压向安全阀座(402)。

6.如权利要求2和4所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料供出部件(3)包括：

所述的安全阀体(403)，该安全阀体(403)形成有流体流经其中的安全阀体内腔；

形成于安全阀体内腔周边壁上的供出阀座(301)；

布置在安全阀体内腔的燃料供出阀芯(302)，该燃料供出阀芯(302)在第一位置与第二位置之间可移动，在该第一位置上燃料供出阀芯(302)与供出阀座(301)紧密接触以便关闭所述的燃料供出通道(5)，而在该第二位置上燃料供出阀芯(302)顺着燃料供出方向离开供出阀座(301)以便打开所述的燃料供出通道(5)；

燃料供出弹簧(303)，轴向夹压于所述的安全阀体(403)与所述的燃料供出阀芯(302)之间、并把所述的燃料供出阀芯(302)压向供出阀座(301)。

7.如权利要求5所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的安全阀体(403)在所述的第二位置时即所述的燃料安全部件(4)开启状态，该安全阀体(403)和安全阀座(402)之间限定的旁通间隙(γ)、该安全阀体(403)和阀紧座内腔之间限定的旁通间隙(δ)、阀紧座内腔其余部分形成燃料安全通道(6)。

8.如权利要求6所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料供出阀芯(302)在所述的第二位置即所述的燃料供出部件(5)开启状态，该燃料供出阀芯(302)和供出阀座(301)之间限定的旁通间隙(α)、该燃料供出阀芯(302)和安全阀体内腔之间限定的旁通间隙(β)、安全阀体内腔其余部分形成燃料供出通道(5)。

9.如权利要求5所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的燃料安全部件(4)的动作压力，可通过调整阀紧座(401)与泵体(1)之间设置的调整垫片(7)的厚度进行设定。

10.如权利要求6所述的一种高压燃料供给泵，其特征在于：所述的安全阀体(403)包括导向密封件(403a)和紧固限位件(403b)；所述的燃料供出部件(3)的动作压力，可通过调整紧固限位件上的凸台插入导向密封件的深度(403c)进行设定。

Images