CN103362767A - 燃料供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明获得一种能在确保规定的压缩比的情况下降低燃料在吸入通路中的压力损失，即便在更严酷的使用环境下也能确保较高的容积效率的燃料供给装置。本发明的燃料供给装置在缸体(24)的端面形成有缺口部(34)，该缺口部(34)以吸入孔(23)与缸膛(21)的开口部之间的部位为始点(D)倾斜地连接至缸膛(21)，吸入通路(29)在该缺口部(34)处增大了流路截面积。

Description

燃料供给装置

技术领域

本发明涉及一种通过活塞的往复运动来将燃料箱的燃料供给至燃料喷射装置的燃料供给装置。

背景技术

由于全球变暖等环境问题，使对于汽油发动机的燃料消耗量及废气的限制变得严格。近年来，对于小型两轮车等的小型排气量发动机也进行限制，在这种背景下，将对四轮汽车、两轮车的发动机供给燃料的燃料供给系统换成使用汽化器(carburetor)的现有的机械式燃料供给系统，以发动机的低燃料消耗化和废气的清洁化为目的，要求电子控制化、即FI(Fuel Injection：燃料喷射)化。

在汽车、中大型两轮车等中，采用设置于燃料箱内的内置式燃料供给装置。然而，在使用小排量发动机的情况下，由于燃料箱的容量较小，因此，为了装设内置式燃料供给装置而需重新考虑燃料箱的很大程度的布局改变。

因此，为了实现小排量发动机的FI化，采用了一种能装设于燃料箱与燃料喷射装置之间的配管上的小型、轻量的直列式燃料供给装置。

此外，由于直列式燃料供给装置需要自动吸取燃料箱内的燃料，因此，提出了一种自吸性能优异的活塞式泵。

此外，作为该燃料供给装置，已知有一种装置：通过设定吸入通路的形状来抑制增压室内的蒸汽产生量，另外，还通过设定增压室内的容积比来确保将在增压室内产生的蒸汽排出(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4512152号公报

然而，在采用该装置的情况下，对于蒸汽的排出，若在更高温的环境下使用燃料泵，则为了提高燃料的压缩比，需减小吸入通路的高度，以减小从缸体的吸入孔到缸膛间的吸入通路的容积，但当降低吸入通路的高度时，存在燃料的压力损失增大而导致容积效率降低这样的问题。

发明内容

本发明为解决上述问题而作，其目的在于获得一种能在确保规定的压缩比的情况下降低燃料在吸入通路中的压力损失，即便在更严酷的使用环境下也能确保较高的容积效率的燃料供给装置。

本发明的燃料供给装置包括：缸体，该缸体具有用于吸入燃料的吸入孔和缸膛；活塞，该活塞在上述缸膛内往复运动；阀板，该阀板设置成与上述缸体的端面面接触，并具有与上述吸入孔连通的吸入通路及供上述燃料排出的排出孔；板状的吸入阀，该吸入阀设置成夹在上述阀板与上述缸体之间，能打开关闭上述吸入孔；壳体，该壳体设置成与上述阀板面接触，并具有与上述排出孔连通的排出槽；以及板状的排出阀，该排出阀设置成夹在上述壳体与上述阀板之间，能打开关闭上述排出孔，当上述活塞在上述缸膛内从上死点移动至下死点时，上述吸入阀开阀，上述燃料经由吸入孔及上述吸入通路流入上述缸膛内，另外，当上述活塞在上述缸膛内从下死点移动至上死点时，上述吸入阀闭阀，上述排出阀开阀，上述燃料从排出孔流入上述排出槽内，从而供给至燃料喷射装置，其特征是，在上述缸体的端面形成有缺口部，该缺口部以上述吸入孔与上述缸膛的开口部之间的部位为始点倾斜地连接至上述缸膛。

另外，本发明的燃料供给装置包括：缸体，该缸体具有用于吸入燃料的吸入孔和缸膛；活塞，该活塞在上述缸膛内往复运动；阀板，该阀板设置成与上述缸体的端面面接触，并具有与上述吸入孔连通的吸入通路及供上述燃料排出的排出孔；板状的吸入阀，该吸入阀设置成夹在上述阀板与上述缸体之间，能打开关闭上述吸入孔；壳体，该壳体设置成与上述阀板面接触，并具有与上述排出孔连通的排出槽；以及板状的排出阀，该排出阀设置成夹在上述壳体与上述阀板之间，能打开关闭上述排出孔，当上述活塞在上述缸膛内从上死点移动至下死点时，上述吸入阀开阀，上述燃料经由吸入孔及上述吸入通路流入上述缸膛内，另外，当上述活塞在上述缸膛内从下死点移动至上死点时，上述吸入阀闭阀，上述排出阀开阀，上述燃料从排出孔流入上述排出槽内，其特征是，在上述阀板的上述排出孔的边缘部形成有缺口部，该缺口部以与上述吸入孔和上述缸膛的开口部之间的部位相对的部位为始点而倾斜。

根据本发明的燃料供给装置，由于在缸体的端面形成有缺口部，该缺口部以吸入孔与缸膛的开口部之间的部位为始点倾斜地连接至缸膛，因此，能在确保规定的压缩比的情况下降低燃料在吸入通路中的压力损失，即便在更严酷的使用环境下也能确保较高的容积效率。

此外，根据本发明的燃料供给装置，由于在阀板的排出孔的边缘部形成有缺口部，该缺口部以与吸入孔和缸膛的开口部之间的部位相对的部位为始点倾斜地连接至排出孔，因此，能在确保规定的压缩比的情况下降低燃料在吸入通路中的压力损失，即便在更严酷的使用环境下也能确保较高的容积效率。

附图说明

图1是表示具有本发明实施方式一的燃料供给装置的燃料供给系统的图。

图2是表示图1的燃料供给装置的剖视图。

图3是图2的主要部分放大图。

图4是沿着图3的IV－IV的向视剖视图。

图5是表示在图1的燃料供给装置中吸入孔开口时的流体的流动的图。

图6是表示当在燃料泵内充满蒸汽时的压缩比与最大到达压力之间的关系的图。

图7是表示从缺口部的始点到吸入孔为止的距离与容积效率之间的关系的关系图。

图8是表示吸入通路的高度与宽度之间的关系的关系图。

图9是本发明实施方式二的燃料供给装置的主要部分放大图。

图10是表示图9的缸膛的主视图。

图11是表示本发明实施方式三的燃料供给装置的剖视图。

图12是图11的主要部分放大图。

图13是沿着图12的XIII－XIII的向视剖视图。

(符号说明)

1  燃料箱

2  低压配管

3  燃料供给装置

4  高压配管

5  燃料喷射装置

6  连通配管

7  燃料压力调节装置

10 电动机

11 燃料泵

12 吸入端口

13 排出端口

14 外壳

15 轴

16 斜板

17 壳体

18 止回阀

19 吸入孔

21 缸膛

22 活塞

23 吸入孔

24 缸体

25 阀板

26 排出孔

27 吸入阀

28 排出阀

29 吸入通路

30 密封构件

31 轴承

32 弹簧

33 排出槽

34 缺口部

35 锥部

36 边界部

40 阀主体

41 基部

A  轴线

B  增压室

C  燃料积存室

D  始点

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的各实施方式，各图中对于相同或相当构件、部位使用相同符号进行说明。

实施方式一

图1是表示具有本发明实施方式一的燃料供给装置3的燃料供给系统的图，图2是表示图1的燃料供给装置3的剖视图，图3是图2的主要部分放大图，图4是沿着图3的IV－IV的向视剖视图。

该燃料供给系统包括：燃料箱1；燃料供给装置3，该燃料供给装置3在燃料箱1的外部经由低压配管2与燃料箱1连接并内置有燃料压力调节装置7；燃料喷射装置5，该燃料喷射装置5经由高压配管4与燃料供给装置3连接，并喷射出从燃料供给装置3供给来的燃料；以及连通配管6，该连通配管6将燃料压力调节装置7与燃料箱1连接。

当高压配管4内的燃料压力与燃料箱1的燃料压力之差比规定值大时，燃料压力调节装置7进行如下动作：将高压配管4与燃料箱1之间连通，从而使高压配管4内的燃料经由连通配管6返回至燃料箱1。即，通过燃料压力调节装置7将供给至燃料喷射装置5的燃料压力调节至规定值。

燃料供给装置3具有：电动机10；以及燃料泵11，该燃料泵11是与电动机10连接的容积型轴向活塞泵。

燃料泵11包括：外壳14，该外壳14具有与低压配管2连接的吸入端口12和与高压配管4连接的排出端口13，并且与电动机10连接；斜板16，该斜板16固定于在外壳14的轴线A上延伸的轴15，并与轴15的旋转连动地旋转；以及壳体17，该壳体17嵌接于外壳14内并具有排出槽33。

另外，燃料泵11包括：活塞22；缸体24，该缸体24设于外壳14内，并具有供活塞22沿轴线方向往复滑动的缸膛21及吸入孔23；弹簧32，该弹簧32设于缸体24的端面与活塞22的端部之间，并对活塞22的前端面朝斜板16的表面施力；阀板25，该阀板25被缸体24与壳体17夹住，并具有排出孔26；吸入阀27，该吸入阀27被设成夹在阀板25与缸体24之间，并由堵塞吸入孔23的板簧构成；以及排出阀28，该排出阀28被设成夹在阀板25与壳体17之间，并由堵塞排出孔26的板簧构成。

吸入阀27具有：阀主体40，该阀主体40将吸入孔23的开口部覆盖；以及矩形的基部41，该基部41与阀主体40相连设置。

在阀板25的缸体24侧形成有将缸体24的吸入孔23与缸膛21的开口部之间连接且凹陷成矩形的吸入通路29。

此处，由吸入阀27、排出阀28及活塞22分隔出的空间为增压室B。

在缸体24的端面形成有与缸膛21连接的缺口部34。该缺口部34呈以吸入孔23和缸膛21的开口部之间的部位作为始点D的圆弧形状，其投影形状为月牙形状。

另外，燃料压力调节装置7被设成贯穿壳体17及缸体24，止回阀18与排出端口13相对地安装于壳体17。

另外，密封构件30将燃料泵11与电动机10之间密封，此外，还将壳体17的外周壁面与外壳14的内周壁面之间密封。轴承31将轴15支承成能自由旋转。

接着，对上述结构的燃料供给装置3的动作进行说明。

作为初始状态，在燃料积存室C(外壳14内以吸入阀27为边界靠吸入端口12一侧的空间)中充满燃料。

当斜板16与利用电动机10使轴15旋转连动地旋转时，被弹簧32朝斜板16施力的活塞22根据斜板16的旋转角度在上死点与下死点之间往复移动。

当活塞22从上死点朝向下死点时，增压室B内的体积增大，增压室B内被减压，当朝向上死点时，增压室B内的体积缩小，增压室B内被增压。

此时，增压室B内的压力因活塞22的往复移动而比燃料积存室C内的压力大或小。

在增压室B内的压力比燃料积存室C的压力低的情况下，如图5所示，吸入阀27的阀主体40朝阀板25一侧变位，使燃料积存室C与增压室B连通。

即，通过在从上死点朝向下死点的中途使活塞22变位，增压室B内的燃料被减压，吸入阀27以使吸入孔23的开口部开口的方式变位，燃料积存室C内的燃料经由吸入通路29而流入缸体24的缸膛21内。

此时，在排出阀28中，增压室B内的压力比壳体17靠排出槽33一侧的压力低，因此，排出阀28朝阀板25一侧变位，关闭排出孔26。

另外，在活塞22从下死点朝上死点变位，增压室B内的压力增压而比燃料积存室C的压力高的情况下，吸入阀27的阀主体40朝缸体24一侧变位，吸入阀27关闭吸入孔23，以切断燃料积存室C与增压室B的连通。

此外，随着活塞22朝上死点一侧移动，在增压室B内被加压而比排出槽33一侧的压力高的时间点，排出阀28朝壳体17一侧变位，以使排出孔26开口。

接着，增压室B内的高压的燃料经由排出孔26、排出槽33、止回阀18、排出端口13、高压配管4而被供给至燃料喷射装置5。

在增压室B内被燃料充满的情况下，增压室B内的压力的状态式由以下(1)式表示。

P＝K·△V/V……(1)

P：燃料压力

K：燃料的体积弹性系数(在为汽油的情况下为1GPa)

△V：增压室B的容积变化量(推开容积、活塞22的移动容积)

V：增压室B的最大容积(活塞22位于下死点时的容积)

另外，由于可视为增压室B的容积在绝热状态下变化，因此，增压室B内被蒸汽充满时的增压室B内的压力的状态式能如(2)式这样表示。

p·v^k＝p′·(v－△v)^k…(2)

p：容积变化前的增压室B内的压力

v：容积变化前的增压室B的容积(活塞22位于下死点时的容积)

p′：容积变化后的增压室B内的压力(活塞22位于上死点时的容积)

v－△v：容积变化后的增压室B的容积

△v：增压室B的容积变化量(推开容积、活塞22的移动容积)

k：气体常数(在为空气的情况下为1.402)

当作为燃料的汽油的压力降低得比由饱和蒸气压曲线表示的压力低时，产生蒸汽。当在燃料泵11内产生蒸汽时，与液体密封(fluid-tight)的情况比较，容积效率(相对于活塞22的移动容积实际被排出的燃料的量)急剧恶化。

图6示出了在燃料泵11内充满蒸汽的情况下的压缩比与最大到达压力之间的关系。

此处，压缩比为(v＋△v)/v，最大到达压力为增压室B内的最大到达压力。

由该图6可知，增压室B的压缩比越高，则增压室B内的蒸汽的压力越是增大，相应地蒸汽被压缩。

即，压缩比越高，则蒸汽越是被进一步压缩，相应地在增压室B内存在的液体燃料的比例增大，因此，液体燃料的排出能力上升。

此外，为了提高压缩比以提高液体燃料的排出能力，在增压室B的容积变化量△v为一定的情况下，需要减小容积变化前的增压室B的容积v的值，为此，吸入通路29的容积被设定得较小。

另一方面，存在活塞22从上死点朝下死点移动而使增压室B内减压的吸入行程时的减压沸腾的问题。

当燃料从吸入孔23流入吸入通路29时，在相对于流量不能充分地确保吸入通路29的有效截面积的情况下，燃料的流动阻塞而产生蒸汽。

在欲为了提高压缩比以提高蒸汽的排出性而减小吸入通路29中的容积的情况下，为减小吸入通路29的流路截面积而需要减小其高度H，但其结果是，燃料在吸入通路29中的压力损失增大，反而导致容积效率的降低。

在该实施方式的燃料供给装置3中，鉴于上述问题，采用了将增压室B内的容积增加抑制到最低限度，并降低燃料在吸入通路29中的压力损失的对策。

即，在缸体24的端面形成与缸膛21连接的缺口部34，以扩大在该部位的吸入通路29的流路截面积。

从吸入孔23流入的燃料流过吸入阀27而流入流路的有效截面积较小的吸入通路29，燃料的压力损失会增加，但由于形成有以压力降低最大的部位为始点D的缺口部34，因此流路截面积扩大，其结果是，可抑制燃料的流动阻塞而产生蒸汽的情况。

这样，通过将吸入通路29的流路截面积的扩大部位限定为压力降低增大的部位，能将增压室B内的容积增加抑制到最低限度来确保规定的压缩比，即便在更严酷的使用环境下，也能确保较高的容积效率。

另外，倾斜的缺口部34与缸膛21连通，从吸入通路29朝缸膛21的流动的急剧变化被缓和，抑制了流动分离。

另外，该缺口部34呈以吸入孔23和缸膛21的开口部之间的始点D作为顶点的圆弧形状，该圆弧为半圆以下的圆弧。

在缺口部34的圆弧为半圆以上的情况下，燃料在从吸入通路29流动至缸膛21的缺口部34中被压缩，这会导致燃料的压力损失，但在该实施方式中，缺口部34呈半圆以下的圆弧，因此，不会发生这样的不良情况。

然而，从吸入孔23流入吸入通路29的燃料会因流路截面积的缩小而产生压力损失，导致流动阻塞。

此外，在压力降低为最大的部位设置缺口部34对于降低燃料的压力损失是最有效的，但该位置取决于吸入通路29的高度H。

图7是表示从缺口部34的始点D到吸入孔23为止的距离L与容积效率之间的关系的关系图。

该关系图是本申请发明人将实施方式一的装置与专利文献1的装置对比之后得出的图。

此处，距离L是在将始点D与吸入孔23的中心点连接的直线上始点D与和上述直线交差的吸入孔23的周缘部的交点之间的距离。

由该图7可知，当距离L超过吸入通路29的高度H的五倍时，在实施方式一的装置与专利文献1的装置之间对于容积效率几乎没有差异，但到吸入通路29的高度的五倍之前，实施方式一的装置与专利文献1的装置相比，其容积效率较高。

即，可认为，在到吸入通路29的高度的五倍为止的距离L上形成缺口部34的情况下，缺口部34的降低燃料的压力损失的效果有效地起作用。

另外，形成缺口部34的主要目的在于降低燃料在吸入通路29中的压力损失，但在能充分地确保吸入通路29的有效截面积，燃料在吸入通路29中的压力损失较小的情况下，其效果减小。

图8是表示吸入通路29(宽度W/高度H)与容积效率之间的关系的关系图。

该关系图是本申请发明人将实施方式一的装置与专利文献1的装置对比之后得出的图。

由该图8可知，W/H为7以上时，实施方式一的装置与专利文献1的装置比较，其容积效率较高。

即，可知当W/H为7以上时，降低燃料的压力损失的效果开始有效地起作用。

实施方式二

图9是表示本发明实施方式二的燃料供给装置3的主要部分剖视图，图10是表示缸体24的缸膛21的主视图。

在该实施方式中，缺口部34形成为与锥部35连接，该锥部35为形成于缸体24的缸膛21的边缘部的倒角。

缺口部34与锥部35相交的边界部36位于活塞22的滑动范围的外侧。

其他结构与实施方式一的燃料供给装置3相同。

在对缸体24进行切削加工的情况下，在边界部36上会产生毛刺和毛边，当活塞往复运动时，毛刺和毛边可能会损伤活塞22。当欲完全去除在该边界部36上产生的毛刺和毛边时，要增加去毛刺的工序，增加了制造成本。

然而，在该实施方式中，边界部36位于活塞22的滑动范围的外侧，因此，能避免因在边界部36上产生的毛刺和毛边而损伤活塞22的情况。

实施方式三

图11是表示本发明实施方式三的燃料供给装置3的剖视图，图12是图11的主要部分放大图，图13是沿着图12的XIII－XIII的向视剖视图。

在该实施方式中，在阀板25的排出孔26的靠吸入通路29一侧的边缘部形成有圆弧状的缺口部34。

该缺口部34的始点D为与吸入孔23和缸膛21的开口部之间的部位相对的部位，从该始点D倾斜的缺口部34与排出孔26连接。

其他结构与实施方式一、二的燃料供给装置3相同。

在该实施方式中，从吸入孔23流入流路的有效截面积较小的吸入通路29，燃料的压力损失会增加，但与实施方式一相同，由于以压力降低最大的部位为始点D形成有缺口部34，扩大了流路截面积，因此可抑制燃料的流动堵塞而产生蒸汽，从而能获得与实施方式一相同的效果。

Claims (6)

1.一种燃料供给装置，包括：

缸体，该缸体具有用于吸入燃料的吸入孔和缸膛；

活塞，该活塞在所述缸膛内往复运动；

阀板，该阀板设置成与所述缸体的端面面接触，并具有与所述吸入孔连通的吸入通路及供所述燃料排出的排出孔；

板状的吸入阀，该吸入阀设置成夹在所述阀板与所述缸体之间，能打开关闭所述吸入孔；

壳体，该壳体设置成与所述阀板面接触，并具有与所述排出孔连通的排出槽；以及

板状的排出阀，该排出阀设置成夹在所述壳体与所述阀板之间，能打开关闭所述排出孔，

当所述活塞在所述缸膛内从上死点移动至下死点时，所述吸入阀开阀，所述燃料经由吸入孔及所述吸入通路流入所述缸膛内，

另外，当所述活塞在所述缸膛内从下死点移动至上死点时，所述吸入阀闭阀，所述排出阀开阀，所述燃料从排出孔流入所述排出槽内，从而供给至燃料喷射装置，

其特征在于，

在所述缸体的端面形成有缺口部，该缺口部以所述吸入孔与所述缸膛的开口部之间的部位为始点倾斜地连接至所述缸膛。

2.一种燃料供给装置，包括：

缸体，该缸体具有用于吸入燃料的吸入孔和缸膛；

活塞，该活塞在所述缸膛内往复运动；

阀板，该阀板设置成与所述缸体的端面面接触，并具有与所述吸入孔连通的吸入通路及供所述燃料排出的排出孔；

板状的吸入阀，该吸入阀设置成夹在所述阀板与所述缸体之间，能打开关闭所述吸入孔；

壳体，该壳体设置成与所述阀板面接触，并具有与所述排出孔连通的排出槽；以及

板状的排出阀，该排出阀设置成夹在所述壳体与所述阀板之间，能打开关闭所述排出孔，

当所述活塞在所述缸膛内从上死点移动至下死点时，所述吸入阀开阀，所述燃料经由吸入孔及所述吸入通路流入所述缸膛内，

另外，当所述活塞在所述缸膛内从下死点移动至上死点时，所述吸入阀闭阀，所述排出阀开阀，所述燃料从排出孔流入所述排出槽内，

其特征在于，

在所述阀板的所述排出孔的开口部的边缘部形成有缺口部，该缺口部以与所述吸入孔和所述缸膛的开口部之间的部位相对的部位为始点倾斜地连接至所述排出孔。

3.如权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于，

所述缸膛在其周缘部形成有倒角形成的锥部，

所述缺口部具有与该锥部连接的边界部。

4.如权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于，

所述缺口部呈以所述始点为顶点的半圆以下的圆弧形状。

5.如权利要求1、3及4中任一项所述的燃料供给装置，其特征在于，

在将所述始点和所述吸入孔的中心点连接的直线上，所述始点与和所述直线交差的所述吸入孔的周缘部的交点之间的距离为所述吸入通路的高度的五倍以下。

6.如权利要求1至4中任一项所述的燃料供给装置，其特征在于，

当将所述吸入通路的宽度设为W，将高度设为H时，W/H为7以上。

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