CN103573508B

CN103573508B - 内燃机的燃料供给装置

Info

Publication number: CN103573508B
Application number: CN201310322456.5A
Authority: CN
Inventors: 筒井寿博; 森永龙太
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: US20140026857A1; JP2014025460A; CN103573508A; JP5871742B2; US9109562B2

Abstract

本发明提供一种内燃机的燃料供给装置，其能够尽可能防止油雾从曲轴箱内浸入隔膜泵，并通过该隔膜泵增大燃料的排出压力。燃料供给装置（50）利用曲轴箱（12）内的压力变动驱动隔膜泵（60），将燃料从燃料箱（51）供给至喷射器（22）。该隔膜泵（60）包括：泵壳（61）；将该泵壳（61）内分隔成负压室（62）和泵室（63）的隔膜（64）；以及与该隔膜（64）结合并在泵室（63）内进退的柱塞（65）。该柱塞（65）从该泵室（63）侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积比该隔膜（64）从该负压室（62）侧在该柱塞（65）的进退方向上承受压力的受压面积小。

Description

内燃机的燃料供给装置

技术领域

本发明涉及具备向进气口内供给燃料的喷射器的内燃机的燃料供给装置，特别是涉及利用曲轴箱内的压力变动从燃料箱向喷射器供给燃料的技术。

背景技术

在从燃料箱向内燃机供给燃料的方式中，存在下述方式：从燃料箱向化油器供给燃料的第1方式；和从燃料箱向上述喷射器供给燃料的第2方式。关于该第2方式，由于能够通过电子控制燃料喷射装置精密控制喷射器的燃料喷射量，因此近年来多采用该第2方式。关于这样的内燃机的燃料供给装置，已知例如下述的专利文献1所记载的技术。

通过该专利文献1已知的燃料供给装置由输送泵和隔膜泵的组合构成，特别是在通用发动机中采用该燃料供给装置。该输送泵将燃料箱内的燃料输送至隔膜泵。该隔膜泵利用曲轴箱内的压力变动将由输送泵输送的燃料供给至喷射器。

在一般的小型通用发动机中，具备手动式反冲起动器和发电机（交流发电机）而不具备电池的形式的发动机也很多。该输送泵需要电动马达等驱动源。为了确保该输送泵用马达的起动电力，需要发电能力比较大的发电机。为了利用手动式反冲起动器使较大的发电机旋转，需要较大的起动操作力，从而存在改进的余地。

另一方面，在废除需要驱动源的该输送泵的情况下，可以考虑这样的燃料供给方式：将燃料箱配置在隔膜泵之上，利用重力将燃料从该燃料箱供给至隔膜泵。

可是，一般的隔膜泵排出燃料的排出压力比较小。如果该排出压力较小，则在喷射器的末端具有的节流孔的前后的差压变小。因此，在提高从喷射器供给至燃烧室的燃料的流量的精度方面不利。而且，在该排出压力较小的情况下，即使是较低的燃料温度，也需要考虑防止发生汽阻现象。汽阻现象是指下述这样的现象：液体燃料受到来自周围的热而气化，由此产生气泡，且由于该气泡导致燃料系统封闭。

另外，在一般的内燃机中，为了对收纳于曲轴箱的滑动部分进行润滑而将该曲轴箱内的润滑油拨起并使其飞散，由此会产生油雾。在该油雾浸入隔膜泵的情况下，油雾可能会附着于隔膜泵内的部件，因此不是优选的。

专利文献1：日本特开昭64-73165号公报

发明内容

本发明的课题在于提供一种能够在尽可能防止油雾从曲轴箱内浸入隔膜泵的同时通过该隔膜泵增大燃料的排出压力的技术。

根据技术方案1的发明，提供一种内燃机的燃料供给装置，所述内燃机具备用于将燃料供给至进气口内的喷射器，所述内燃机的燃料供给装置利用曲轴箱内的压力变动来驱动隔膜泵，由此将燃料从燃料箱供给至所述喷射器，所述内燃机的燃料供给装置的特征在于，所述隔膜泵包括：泵壳；隔膜，其将该泵壳的内部至少分隔为负压室；泵室，其形成于所述泵壳；柱塞，其与该隔膜结合，并在所述泵室内进退；螺旋弹簧，其对所述隔膜向使该柱塞在所述泵室内进出的方向施力；以及燃料导入口和燃料排出口，它们与所述泵室连通，通过使所述柱塞进出所述泵室，能够将从所述燃料导入口进入所述泵室的燃料排出至所述燃料排出口，在所述泵壳一体地设有：直管状的油分离管，其与所述曲轴箱的内部连通，并且沿上下方向延伸；和分油器，其夹设在该油分离管的上端的开口与所述负压室之间，所述柱塞从所述泵室侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积设定为，比所述隔膜从所述负压室侧在所述柱塞的进退方向上承受压力的受压面积小。

如技术方案2所述，优选的是，所述泵壳一体地具有：压力调节器，其与所述燃料排出口的下游的部位连接；和返回通道，其用于使从该压力调节器排出的剩余燃料返回所述燃料箱。

如技术方案3所述，优选的是，所述泵壳在所述燃料导入口的上游的部位一体地具有燃料过滤器和用于防止所述燃料倒流的止回阀。

如技术方案4所述，优选的是，所述隔膜泵安装于所述燃料箱的底部，所述燃料导入口位于所述燃料箱的所述底部的内部。

如技术方案5所述，优选的是，所述油分离管的下端直接插入所述曲轴箱内。

发明效果

根据技术方案1的发明，在泵壳设有：直管状的油分离管，其沿上下方向延伸；和分油器，其夹设于该油分离管的上端的开口与负压室之间。因此，能够充分地分离从曲轴箱内浸入的油雾，从而能够尽可能防止该油雾浸入负压室。另外，由于该油分离管是沿上下方向延伸的直管状的部件，因此油雾由于重力而容易向下方落下。而且，由于油分离管和分油器一体地设于泵壳，因此隔膜泵的结构简单。

另外，柱塞从泵室侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积比隔膜从负压室侧在柱塞的进退方向承受压力的受压面积小。因此，能够与受压面积的比相对应地增大从燃料导入口进入泵室的燃料的压力。即，能够以简单的结构构成增压型隔膜泵。通过增大隔膜泵排出燃料的排出压力（增压），能够提高从喷射器向燃烧室供给的燃料的流量的精度。而且，不需要用于从燃料箱向隔膜泵供给燃料的电供给构件、和用于对从隔膜泵向喷射器供给的燃料进行增压的电增压构件。

在技术方案2的发明中具有：压力调节器，其与燃料排出口的下游的部位连接；和返回通道，其用于使从该压力调节器排出的剩余燃料返回燃料箱。因此，能够将从燃料排出口排出的压力维持在不超过预定压力的稳定的状态。而且，在泵壳一体地具有压力调节器和返回通道，因此能够将它们组装至隔膜泵。由于能够将该压力调节器和该返回通道集中至隔膜泵，因此能够使燃料供给装置小型化。

在技术方案3的发明中，泵壳使燃料过滤器和用于防止燃料倒流的止回阀在燃料导入口的上游的部位一体化。由于能够将该燃料过滤器和该止回阀集中至隔膜泵，因此能够使燃料供给装置小型化。

在技术方案4的发明中，隔膜泵安装于燃料箱的底部，并且燃料导入口位于该底部的内部。因此，不需要燃料箱与燃料导入口之间的配管。而且，能够减小从燃料箱的底部至隔膜泵的下端面的高度。因此，能够使燃料供给装置小型化。

在技术方案5的发明中，沿上下方向延伸的直管状的油分离管的下端直接插入曲轴箱内。因此，能够减小从燃料箱至曲轴箱的高度。因此，能够使燃料供给装置小型化。

附图说明

图1是具备本发明的燃料供给装置的内燃机的示意图。

图2是图1所示的隔膜泵的剖视图。

图3是图2所示的分油器的立体图。

图4是示出图2所示的隔膜与柱塞的关系的图。

图5是图2所示的隔膜泵的主要部分放大图。

图6是使图2所示的隔膜泵中的燃料流入泵室的作用图。

图7是使图2所示的隔膜泵中的燃料排出的作用图。

标号说明

10：内燃机；12：曲轴箱；16：燃烧室；22：喷射器；50：燃料供给装置；51：燃料过滤器；53：油分离管；54：燃料箱的底部；56：油分离管的开口；60：隔膜泵；61：泵壳；62：负压室；63：泵室；64：隔膜；65：柱塞；66：螺旋弹簧；72：燃料导入口；73：燃料排出口；75：止回阀；77：燃料过滤器；81：压力调节器；82：返回通道；91：分油器；Fu：燃料。

具体实施方式

下面，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。

【实施例】

对具备实施例的燃料供给装置的内燃机进行说明。

图1示意性地示出了具备燃料供给装置50的内燃机10。如图1所示，内燃机10由例如横置式的单缸4冲程发动机构成。该内燃机10以一体地具有气缸11的曲轴箱12、曲轴13、活塞14、连杆15、燃烧室16、进气门17、排气门18为主要的构成要素。曲轴13水平配置。气缸11向上倾斜。

用于内燃机10的进气系统30由空气过滤器31、节气门32以及进气管33构成。进气管33与内燃机10的进气口21连接。在进气口21设有用于将燃料供给至进气口21内的喷射器22。

在内燃机10中，为了对收纳于曲轴箱12的滑动部分进行润滑而将曲轴箱12内的润滑油拨起并使其飞散，由此可能会在曲轴箱12内产生油雾。另外，在内燃机10的运转过程中，随着活塞14的往复运动，会在曲轴箱12内交替产生较大的负压和微小的正压。

用于内燃机10的燃料供给装置50采用基于重力的供给方式，其由燃料箱51、隔膜泵60、燃料供给通道52以及油分离管53构成。在该燃料供给装置50中，将燃料箱51配置在内燃机10之上，从该燃料箱51经由隔膜泵60、燃料供给通道52以及喷射器22将燃料供给至内燃机10。在燃料供给通道52的中途设有燃料供给通道部止回阀58，该燃料供给通道部止回阀58使燃料从隔膜泵60向喷射器22流动，并阻止燃料从喷射器22向隔膜泵60的流动。

隔膜泵60安装于燃料箱51的底部54。由于在燃料箱51的底部54设有隔膜泵60，所以能够利用重力将燃料箱51内的燃料集中至隔膜泵60。

油分离管53从隔膜泵60的下部向下方延伸，该油分离管53的下端与曲轴箱12连接。油分离管53与曲轴箱12内和隔膜泵60内连通，将曲轴箱12内的较大的负压和微小的正压传递至隔膜泵60。

另外，浸入隔膜泵60的油雾由于重力而沿着油分离管53返回曲轴箱12内。这样，由于燃料箱51和隔膜泵60配置在曲轴箱12的上方，因此，能够将用于使油雾从隔膜泵60返回曲轴箱12的机构形成为仅配置沿上下方向延伸的油分离管53这样的简单结构。

接下来对隔膜泵60进行说明。

如图2所示，隔膜泵60是利用曲轴箱12内的负压将燃料送出至燃料供给通道52的泵。该隔膜泵60包括：泵壳61；隔膜64，其将该泵壳61的内部分隔为负压室62和泵室63；柱塞65，其与该隔膜64结合，并在泵室63内进退；以及螺旋弹簧66，其以对隔膜64向泵室63侧施力的方式配置在负压室62。更具体地叙述，在泵室63与隔膜64之间夹设有背压室68。

泵壳61由壳主体部61a和盖部61b构成。壳主体部61a通过螺栓41固定于燃料箱51的安装座55。壳主体部61a与燃料箱51a之间通过密封部件42进行密封。盖部61b通过螺栓43固定于壳主体部61a。

隔膜64由下述部分构成：硬质的金属部64a，其支承柱塞65；和柔软的软质部64b，其设于壳主体部61a，并保持金属部64a。金属部64a通过粘接被密封于软质部64b。软质部64b在外侧具有突部64c，该突部64c按压于壳主体部61a，由此使得软质部64b和壳主体部61a被密封，从而使得负压室62成为密闭的空间。

另外，金属部64a被软质部64b支承成移动自如，从而能够使柱塞65上下移动。在金属部64a的中央部设有柱塞65，在金属部64a的设有柱塞65的相反侧的面以包围柱塞65的方式设有支承部64d，该支承部64d支承螺旋弹簧66。

在盖部61b设有气缸部67，柱塞65以滑动自如的方式插入该气缸部67。柱塞65与气缸部67之间被密封，以免燃料和空气泄漏，盖部61b与气缸部67之间被O型圈67a密封。隔膜64被螺旋弹簧66向泵室63侧施力。在负压室62没有成为负压的状态下，柱塞65处于使泵室63的容积最小的上限位置。

在隔膜64与盖部61b之间设有与大气连通的背压室68。在壳主体部61a和盖部61b设有连通通道71，该连通通道71将大气与背压室68连通。通过负压室62和背压室68的组合构成了泵驱动室70。

当负压室62的压力变得比大气压低时（以下，称作负压。），空气流入背压室68，大气压将隔膜64向下方推压的力变得比螺旋弹簧66将隔膜64向上方推压的作用力大，从而使隔膜64向下方移动。

当负压室62的压力升高时，螺旋弹簧66将隔膜64向上方推压的作用力、与负压室62的压力将隔膜64向上方推压的力之和变得比背压室68的大气压将隔膜64向下方推压的力大，从而使隔膜64向上方移动。

在盖部61b设有与泵室63连通的燃料导入口72和燃料排出口73。另外，在泵壳61设有与燃料排出口73连通的燃料排出通路74。燃料供给通道52与该燃料排出通路74的下游连接。

在盖部61b的燃料导入口72设有橡胶制的止回阀75，该止回阀75控制燃料从燃料箱51内向泵室63的流动。止回阀75通过阀固定部件76安装于盖部61b。能够通过卸下阀固定部件76来更换止回阀75。

在盖部61b，以覆盖止回阀75的上方的方式设有燃料过滤器77。燃料过滤器77通过过滤器保持部件78安装于盖部61b。能够卸下过滤器保持部件78来更换燃料过滤器77。

盖部6lb一体地具有：压力调节器81，其与燃料排出口73的下游的部位连接；和返回通道82，其用于使从该压力调节器81排出的剩余燃料返回燃料箱51。压力调节器81由下述部分构成：壳体部83；连通孔84，其设于该壳体部83，并与燃料排出通路74连通；盖体85，其以移动自如的方式设于壳体部83内，并堵塞连通孔84；以及弹簧86，其对盖体85向堵塞连通孔84的一侧施力。

当燃料排出通路74内的压力升高时，盖体85被向图右侧推压而使得连通孔84打开，由此，能够使燃料排出通路74内的燃料经由返回通道82返回燃料箱51内。

另外，在壳主体部6la一体地设有：直管状的油分离管53，其与曲轴箱12内部连通；和分油器91，其夹设于油分离管53的上端的开口56与负压室62之间。油分离管53的下部通过螺栓44固定于曲轴箱12的座部57。曲轴箱12与油分离管53之间被密封部件45密封。

接下来对分油器91进行说明。

如图2和图3所示，分油器91具有：分油器壳体93，其在内部具有空腔的预备室92；贯通孔94，其配置于在俯视观察时从油分离管53的开口56离开的场所；螺旋状分离器96，其以该贯通孔94为起点在分油器壳体93的上表面95呈螺旋状设置；以及出口97，其设在螺旋状分离器96的端部。

即使在曲轴箱12产生的油雾向分油器91流过来，也能通过由预备室92、贯通孔94以及螺旋状分离器96形成的迷宫状的通路使油分离。螺旋状分离器96以贯通孔94的位置变得最低的方式倾斜，预备室92以开口56的位置变得最低的方式倾斜。其结果是，分离出的油由于重力通过油分离管53返回曲轴箱12内。并且，在实施例中，螺旋状分离器96限定为图中所示的长度，但并不限于此，即使是多圈也不受影响。

接下来对柱塞65与隔膜64的关系进行说明。

如图4所示，柱塞65的外径为D1，隔膜64的外径为D2。D1＜D2的关系成立。关于面积，柱塞65从泵室63侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积S1比隔膜64从负压室62侧在柱塞65的进退方向上承受压力的受压面积S2小。即，S1＜S2的关系成立。其结果是，从负压室62侧施加的力变得比从泵室63侧施加的力大，从而能够与受压面积的比相对应地增大从燃料导入口72进入泵室63的燃料的压力。即，能够以简单的结构构成增压型的隔膜泵60。

接下来对止回阀75进行说明。

如图5所示，止回阀75由例如橡胶制的鸭嘴阀构成。即，止回阀75由座部75a和两个阀芯75b构成，该座部75a通过阀固定部件76固定于盖部61b，所述两个阀芯75b与该座部75a相连，且剖视观察时呈伞形状。两个阀芯75b设置成互相面对。止回阀75的内部具有与阀固定部件76的孔79连通的通路75c，在自然状态下，通过阀芯75b的部分封闭通路75c。

当燃料从燃料箱51侧流入止回阀75的通路75c时，阀芯75b被燃料推压而打开，燃料流入泵室63。另一方面，当柱塞65上升而使得泵室63的压力升高时，由于从泵室63侧受到的力而使得两个阀芯75b的末端抵接并互相推压，由此维持阀芯75b封闭的状态。这样，止回阀75使燃料从燃料箱51侧向泵室63侧通过，并阻止燃料从泵室63侧向燃料箱51侧流动。

接下来对使燃料从燃料箱51流入泵室63的作用进行说明。

如图1和图6所示，随着曲轴13的旋转，活塞14进入燃烧室16。燃烧室16的容量变小，曲轴箱12内的容量变大，由此使得曲轴箱12内成为负压。当曲轴箱12内成为负压时，隔膜泵60的负压室62的空气也通过油分离管53被抽吸，使得负压室62也联动地成为负压。

当负压室62成为负压时，隔膜64如箭头a那样向负压室62侧移动。柱塞65如箭头b那样下降，从而使得泵室63的容量变大。止回阀75打开，燃料箱51内的燃料如箭头c那样通过燃料过滤器77，并从止回阀75如箭头d那样流入泵室63。

接下来对将燃料从泵室63排出至燃料排出口73的作用进行说明。

如图1和图7所示，随着曲轴13的旋转，活塞14从燃烧室16后退。燃烧室16的容量变大，曲轴箱12内的容量变小，由此使得曲轴箱12内被压缩而成为正压。当曲轴箱12内成为正压时，隔膜泵60的负压室62的空气也通过油分离管53被压缩，使得负压室62也联动地成为正压。

当负压室62的压力成为正压时，隔膜64如箭头e那样上升。柱塞65如箭头f那样上升，并移动至假想线所示的柱塞65的位置。止回阀75被关闭，泵室63内的燃料如箭头g那样向燃料排出口73流动。进而，燃料如箭头h那样通过燃料排出通路74供给至内燃机10。这样，柱塞65随着隔膜64的移位而往复运动，由此使得泵室63内的容量变化。其结果是，隔膜泵60将燃料排出。

将以上所述的内燃机的燃料供给装置50总结后在下面记载。

如图1和图2所示，在泵壳61设有：直管状的油分离管53，其沿上下方向延伸；和分油器91，其夹设于该油分离管53的上端的开口56与负压室62之间。因此，能够充分地分离从曲轴箱12内浸入的油雾，从而能够尽可能防止该油雾浸入负压室62。另外，由于该油分离管53是沿上下方向延伸的直管状的部件，因此油雾由于重力而容易向下方落下。而且，由于油分离管53和分油器91一体地设于泵壳61，因此隔膜泵60的结构简单。

另外，柱塞65从泵室63侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积比隔膜64从负压室62侧在柱塞65的进退方向上承受压力的受压面积小。因此，能够与受压面积的比相对应地增大从燃料导入口72进入泵室63的燃料的压力。即，能够以简单的结构构成增压型隔膜泵。通过增大隔膜泵60排出燃料的排出压力（增压），能够提高从喷射器22向燃烧室16供给的燃料的流量的精度。而且，不需要用于从燃料箱51向隔膜泵60供给燃料的电供给构件、和用于对从隔膜泵60向喷射器22供给的燃料进行增压的电增压构件。

如图1和图2所示，具有：压力调节器81，其与燃料排出口73的下游的部位连接；和返回通道82，其用于使从该压力调节器81排出的剩余燃料返回燃料箱51。因此，能够将从燃料排出口73排出的压力维持在不超过预定压力的稳定的状态。而且，在泵壳61一体地具有压力调节器81和返回通道82，因此能够将它们组装至隔膜泵60。由于能够将该压力调节器81和该返回通道82集中至隔膜泵60，因此能够使燃料供给装置50小型化。

如图2所示，泵壳61使燃料过滤器77和用于防止燃料倒流的止回阀75在燃料导入口72的上游的部位一体化。由于能够将该燃料过滤器77和该止回阀75集中至隔膜泵60，因此能够使燃料供给装置50小型化。

如图2所示，隔膜泵60安装于燃料箱51的底部54，并且燃料导入口72位于该底部54的内部。因此，不需要燃料箱51与燃料导入口72之间的配管。而且，能够减小从燃料箱51的底部54至隔膜泵60的下端面的高度。因此，能够使燃料供给装置50小型化。

如图2所示，沿上下方向延伸的直管状的油分离管53的下端直接插入曲轴箱12内。因此，能够减小从燃料箱51至曲轴箱12的高度。因此，能够使燃料供给装置50小型化。

并且，在本发明中，使止回阀75为鸭嘴阀，但并不限于此，只要是能够使燃料从燃料箱51流入泵室63并阻止燃料从泵室63向燃料箱51流动的止回阀，也可以是其他形式的止回阀。另外，在本发明中，隔膜64构成为通过粘接使金属部64a和软质部64b一体化，但并不限于此，只要能够利用负压室62的压力变动使柱塞65往复运动，也可以是其他结构的隔膜。

产业上的可利用性

本发明的内燃机的燃料供给装置优选应用于将燃料箱配置在内燃机的上方的通用发动机。

Claims

1.一种内燃机的燃料供给装置，所述内燃机具备用于将燃料供给至进气口内的喷射器，所述内燃机的燃料供给装置利用曲轴箱内的压力变动来驱动隔膜泵，由此将燃料从燃料箱供给至所述喷射器，

所述内燃机的燃料供给装置的特征在于，

所述隔膜泵包括：

泵壳；

隔膜，其将该泵壳的内部至少分隔为负压室；

泵室，其形成于所述泵壳；

柱塞，其与该隔膜结合，并在所述泵室内进退；

螺旋弹簧，其对所述隔膜向使该柱塞在所述泵室内进出的方向施力；以及

燃料导入口和燃料排出口，它们与所述泵室连通，

通过使所述柱塞进出所述泵室，能够将从所述燃料导入口进入所述泵室的燃料排出至所述燃料排出口，

在所述泵壳一体地设有：直管状的油分离管，其与所述曲轴箱的内部连通，并且沿上下方向延伸；和分油器，其夹设在该油分离管的上端的开口与所述负压室之间，

所述柱塞从所述泵室侧在进退方向的端面上承受压力的受压面积设定为，比所述隔膜从所述负压室侧在所述柱塞的进退方向上承受压力的受压面积小。

2.根据权利要求1所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

所述泵壳一体地具有：

压力调节器，其与所述燃料排出口的下游的部位连接；和

返回通道，其用于使从该压力调节器排出的剩余燃料返回所述燃料箱。

3.根据权利要求1所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

所述泵壳在所述燃料导入口的上游的部位一体地具有燃料过滤器和用于防止所述燃料倒流的止回阀。

4.根据权利要求2所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

所述隔膜泵安装于所述燃料箱的底部，

所述燃料导入口位于所述燃料箱的所述底部的内部。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

所述油分离管的下端直接插入所述曲轴箱内。

7.根据权利要求5所述的内燃机的燃料供给装置，其特征在于，

所述油分离管的下端直接插入所述曲轴箱内。