CN105190016B - 高压燃料供给泵 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供提高电磁阀的响应性、且实现更加准确的流量控制的电磁阀构造、和安装有该电磁阀构造的高压燃料供给泵。一种具有电磁阀的高压燃料供给泵，该电磁阀具备：产生用于使设于燃料吸入通路与加压室之间的阀芯开闭的电磁力的电磁线圈；通过电磁力而动作的可动件；收纳可动件的壳体；以及形成于壳体与可动件之间的背压室，其中，使背压室与吸入通路连通的第一燃料通路在上述可动件的中心轴通过。

Description

高压燃料供给泵

技术领域

本发明涉及以高压向内燃机供给燃料的高压燃料供给泵。

背景技术

近几年，相对于向内燃机的吸气管喷射燃料的端口喷射式的内燃机，向气缸内直接喷射燃料的直喷式内燃机不断开发。公知通过提高向气缸内喷射的燃料的压力，来促进燃料的微粒化和气化，从而减少环境负荷。

为了提高燃料的压力而利用柱塞式的泵。通过对泵的吸入阀的开闭进行电磁驱动，来调节泵的排出量。

关于以电磁驱动进行开闭的吸入阀(电磁阀)内的流体通路构造，提出了各种方案。其中，例如在专利文献1中公开了如下构造：关于进行高压燃料供给泵的流量控制的电磁阀，在可动件的吸引面设置轴向的贯通孔，来确保流体通路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-156258号公报

发明内容

发明所要解决的课题

近来，内燃机的小型、高输出、高效率化积极地发展。为响应该情况，对于高压燃料供给泵强烈要求与提高安装于内燃机的安装性的机身的小型化、以及高输出、高效率化对应的排出燃料的高压化、流量控制的高精度化。尤其，流量控制的高精度化为了与逐年变严格的排气限制对应，而成为必需的课题。对于流量控制的高精度化，需要控制流量的电磁阀的高响应化，电磁阀的可动部件需要在流体中更加高速地动作。

在本发明中，其目的在于提供提高电磁阀的响应性而实现更加正确的流量控制的电磁阀构造、和安装有该电磁阀构造的高压燃料供给泵。

用于解决课题的方案

一种高压燃料供给泵，具有电磁阀，该电磁阀具备：电磁线圈，其产生用于使设于燃料吸入通路与加压室之间的阀芯开闭的电磁力；可动件，其通过电磁力而动作；壳体，其收纳可动件；以及背压室，其形成于壳体与可动件之间，上述高压燃料供给泵的特征在于，使背压室与吸入通路连通的第一燃料通路在上述可动件的中心轴通过。

通过成为这样的结构，能够在保证可动件的表面积的状态下，经由第一燃料通路释放成为阀芯或者可动件的动作的阻力的背压室内的压力。

并且，若成为如下构造则能够兼得电磁力的吸引力的确保和活塞杆的滑动的耐磨损性，该构造为：可动件由锚状体和活塞杆的这两个部件构成，该锚状体由磁性材料构成，该活塞杆由非磁性材料构成，第一流体通路形成于活塞杆。

另外，若成为如下构造，则能够将以往成为死空间的部分活用为流体通路，该构造为：具备锚状体弹簧，该锚状体弹簧向阀芯的开阀方向对可动件进行施力，锚状体弹簧的承接面形成于活塞杆的端面，并且弹簧的内径比轴向的流体通路的内径大。

发明的效果如下。

根据如上构成的本发明，起到以下的效果。

由于能够释放成为阀芯的动作的阻力的背压室的压力，所以可提供能够提高电磁阀的响应性、并且能够实现准确的流量控制的电磁阀构造和安装有该电磁阀构造的高压燃料供给泵。

能够以小型并且简便的构造来实现安装有本发明的电磁阀构造的高压燃料供给泵。

附图说明

图1表示实施实施例1至实施例3的系统的整体结构。

图2表示本发明的实施例1的电磁阀周边部件的(在开阀位置的)剖视图。

图3表示本发明的实施例2的电磁阀周边部件的(在开阀位置的)剖视图。

图4表示本发明的实施例3的电磁阀周边部件的(在开阀位置的)剖视图。

图5表示本发明的实施例3的电磁阀周边部件的(在闭阀位置的)剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

实施例1

图1表示实施本发明的实施例1至实施例3的系统的整体结构。高压燃料供给泵在机身1内一体地装入有多个部件、机构，安装于内燃机的汽缸头20。在机身1形成有吸入通路9、加压室11、排出通路12。在吸入通路9以及排出通路12设有电磁阀5、排出阀8，排出阀8是限制燃料的流通方向的止回阀。

柱塞2能够滑动地插入于汽缸120，在下端安装有保持器3。对保持器3朝图1的下方作用有回位弹簧4的作用力。推杆6通过内燃机的凸轮7的旋转而沿图1的上下方向往复移动。由于柱塞2追随推杆6而位移，由此加压室11的容积变化而能够进行泵动作。

并且，电磁阀5保持于机身1，并配设有电磁线圈500、可动件503、锚状体弹簧502、阀芯弹簧504。以下，以可动件503由一个部件形成的情况为前提进行说明，但在可动件503由形成吸引面的锚状体503a和形成滑动部的活塞杆503b这两个部件形成的情况下同样也能够实施实施例1至3。另外，对于阀芯501和可动件503，也以不同部件的情况为前提进行说明，但在实施例3中，即使两者以一体形成的情况为前提，也能够得到相同的效果。

以下，以使用了常开方式电磁阀的系统为前提进行说明。将电磁线圈500在断开的状态(未通电的状态)下成为开阀状态、在接通的状态下成为闭阀状态的电磁阀方式称作常开方式。对阀芯501经由可动件503而在开阀方向上作用有锚状体弹簧502的作用力，同样在闭阀方向上作用有阀芯弹簧504的作用力。此处，由于锚状体弹簧502的作用力比阀芯弹簧504的作用力大，所以当电磁线圈500为断开(未通电)时，阀芯501成为开阀状态。另一方面，被称作常闭方式的电磁阀方式是当动作与此反转、即电磁线圈500为断开(未通电)时，阀芯501成为闭阀状态的方式，即使以使用了该被称作常闭方式的电磁阀方式的系统为前提，同样也能够实施实施例1至实施例3。

通过燃料供给通路55向高压燃料供给泵供给利用低压燃料泵52从燃料箱50吸上来的燃料。

并且，高压燃料供给泵与共轨系统53连接，对升压后的燃料进行压力输送。之后，从喷射器54向内燃机的筒内喷射高压的燃料。共轨系统53内的压力由压力传感器56测量，其信号向发动机控制单元(ECU)发送。喷射器54与发动机的气缸数一致地安装，根据发动机控制单元(ECU)40的信号而喷射燃料。

在以上的结构中，对动作进行说明。

将通过内燃机的凸轮7的旋转而柱塞2朝图1的下方位移的状态称作吸入行程，将朝上方位移的状态称作压缩行程。在吸入行程中，加压室11的容积增加，其中的燃料压力降低。在该行程中，若加压室11内的燃料压力比吸入通路9的燃料压力低，则阀芯501开阀，而向加压室11内吸入燃料。

此时，由于锚状体弹簧502的作用力经由可动件503而作用于阀芯501，所以即使柱塞2从吸入行程移至压缩行程，阀芯501也依然维持开阀的状态。因此，即使在压缩行程时，加压室11的压力也保持为与吸入通路9大致同等的低压状态，从而无法使排出阀8开阀，而与加压室11的容积减少相应的燃料通过电磁阀5向缓冲室51侧返回。此外，将该行程称作返回行程。

若在返回行程中向电磁线圈500通电，则对可动件503作用磁吸引力，克服锚状体弹簧502的作用力，而可动件503向闭阀方向移动。而且，因阀芯弹簧504的作用力以及返回燃料的流体差压力，阀芯501闭阀。这样，之后不久，加压室11内的燃料压力与柱塞2的上升一起上升。由此排出阀8自动地开阀，而向共轨系统53压力输送燃料。

若使用进行上述那样的动作的电磁阀5，则通过对使电磁线圈500为接通状态的时机进行调节，能够对泵所排出的流量进行控制。

图2中表示本发明的实施例1的电磁阀5周围的剖视图。在图2中，502表示锚状体弹簧，503a表示锚状体，503b表示活塞杆，505表示固定件，506表示壳体，507表示背压室，508表示中间室。此外，503a和503b一体而形成可动件503。

图2中表示常开方式的电磁阀、且线圈500未通电即开阀状态。在壳体506固定有固定件505，隔着吸引面512而配置有可动件503。在固定件505与可动件503之间配置有锚状体弹簧502，朝与吸引面512相反的方向对可动件503进行施力。在锚状体弹簧502的内径侧以及吸引面512之间，形成有体积因可动件503的动作而增减的背压室507。具体而言，若在通电时，可动件503向固定件505侧移动，则背压室507的体积减少，之后当移至未通电时后，进行相反的动作。为了补偿该体积变动，需要设置使燃料从背压室507向与吸入通路9连结的中间室508出入的燃料通路。因此，以往在可动件503的外周与壳体506的内周之间设置圆环状的缝隙，将其用作燃料通路。然而，由于可动件的外周503也兼作磁回路，所以若扩大缝隙宽度则磁阻增加，从而有吸引力降低的课题。因此，能够确保的缝隙宽度存在限制，为了进一步改善可动件的响应性，需要进一步确保流体通路。因此，在本实施例中，是设置在未形成磁回路的可动件503的中心轴通过的轴向的贯通孔的构造。在未通电时，可动件503的开阀方向侧的端面被阀芯501施力，而在通电时，在可动件503被迅速地吸引的情况下，其作用力变弱，而在与阀芯501之间形成缝隙。因此，燃料能够从背压室507向中间室508流动。以下，将在可动件的中心轴通过的燃料通路称作第一燃料通路509，将设于可动件503的外周的燃料通路称作第二燃料通路510。

此外，可动件503也可以由锚状体503a和活塞杆503b这两个部件形成，其中，锚状体503a形成吸引面512且由磁性材料构成，活塞杆503b形成滑动部511且由非磁性材料构成。为了利用更加小型的可动件503产生吸引力，而可动件503一般使用磁性材料，但一般的磁性材料的硬度低，若由相同材料形成滑动部511，则难以确保其可靠性。如上所述，通过用两个部件分别形成锚状体503a和活塞杆503b，能够利用更加小型且低成本的构造来实现兼得吸引力的确保和滑动部的可靠性。在由两个部件形成可动件503的情况下，通过在活塞杆503b设置第一流体通路509，能够不增加磁阻地确保流体通路。并且，在活塞杆503b的吸引面512侧端面，形成承接锚状体弹簧502的座面的承接面，并将第一燃料通路509的孔径设定为与锚状体弹簧502的内径同等，或比锚状体弹簧502的内径小。这样，座面不会堵塞第一燃料通路509的开口部。

综上所述，根据本实施例，由于能够将以往成为死空间的弹簧内径侧的空间活用为燃料通路，所以能够不降低磁吸引力、省空间地确保的燃料通路。其结果，能够实现电磁阀的高响应化，从而能够实现更加准确的流量控制。

实施例2

图3中表示本发明的实施例2的电磁阀5周围的剖视图。在图3中，502表示锚状体弹簧，503a表示锚状体，503b表示活塞杆，505表示固定件，506表示壳体，507表示背压室，508表示中间室。此外，503a和503b一体而形成可动件503。

在本实施例中，在可动件503的开阀方向侧的端面设有狭缝509a，成为即使在可动件503的端面与阀芯501抵接时、第一燃料通路509与中间室508也可靠地连通的构造。在图3中，狭缝509a在单侧设于两个位置，但在单侧设于一个位置或者三个位置以上也能够得到相同的效果。但是，由于燃料在通路通过时的压力损失与截面面积的平方成反比例，所以优选狭缝509a的与流动方向垂直的截面面积至少比第一燃料通路509的截面面积大。此外，在设置多个狭缝509a的情况下，优选截面面积的合计比第一燃料通路509的截面面积大。另一方面，若狭缝509a的个数、截面面积增加，则具有加工成本增加、或者与阀芯501抵接的抵接面积减少等缺点，从而需要也考虑这些情况来决定狭缝509a的个数、尺寸。

另外，在可动件503由锚状体503a和活塞杆503b这两个部件形成的情况下，当在活塞杆503b加工狭缝509a后，将活塞杆503b插入锚状体503a。此时，若仅在活塞杆503b的单侧加工狭缝509a，则需要辨别插入的朝向。因此，当使组装自动化时，其辨别方法成为课题。作为解决该课题的方案，考虑如图3所示那样在活塞杆503b的两端设置狭缝509a的方法。这样，在组装时不需要辨别活塞杆503b的朝向，从而能够使组装的自动化容易。

实施例3

图4中表示本发明的实施例3的电磁阀5周围的剖视图。在图4中，502表示锚状体弹簧，503a表示锚状体，503b表示活塞杆，505表示固定件，506表示壳体，507表示背压室，508表示中间室。此外，503a和503b一体而形成可动件503。

在本实施例中，通过在活塞杆503b设置径向的横孔509b，来成为第一燃料通路509与中间室508连通的构造。这样，第一燃料通路509不需要贯通活塞杆503b，即使扩大通路截面面积，活塞杆503b与阀芯501之间的抵接面积也不会减少，从而有利。与实施例2相同，横孔509b的个数可以是单数也可以是多个，但优选合计截面面积比第一燃料通路509的截面面积大。此外，当可动件503移动后，若横孔509b部与滑动部511重叠，则有对滑动功能产生负面影响的可能性。因此，需要决定配置以及尺寸，以便在可动件503的可动范围内，横孔509b部不与滑动部511重叠。此外，在制造方面，通过设为径向的贯通孔，能够在一个行程中形成两个位置的通路，从而期待比狭缝509a进一步提高加工效率。

以上的说明中，以常开方式、且可动件503与阀芯501独立的情况为前提进行了说明，但在常闭方式的情况下，或者两者为一体的情况下也能够得到相同的效果。

作为一个例子，图5中表示以常闭方式、且可动件503与阀芯501一体的情况为前提的构造。

在图5中，由于是利用设于锚状体503a的两侧的两个位置的第一滑动部511a和第二滑动部511b对活塞杆503b进行导向的构造，所以存在第一背压室507a和第二背压室507b这两个背压室。成为如下构造：形成有在活塞杆503b的中心轴通过的第一燃料通路509，利用径向的横孔509b而与中间室508连通。由此，能够连结第一背压室507a和中间室508。并且，为了连结第二背压室507b和第一燃料通路509，而新设置径向的横孔509c。

通过以上的结构，能够不对磁回路产生影响地连结两个背压室507a、507b和中间室508。此外，作为制造上的课题，由于活塞杆503b的外径小，所以在沿轴向加工深孔的情况下，需要高精度的加工。即使为了避免该情况，而用管材形成活塞杆503b，也能够得到相同的效果。

符号的说明

1—机身，2—柱塞，3—保持器，4—回位弹簧，5—电磁阀，6—推杆，7—凸轮，8—排出阀，9—吸入通路，11—加压室，12—排出通路，20—汽缸头，40—ECU，50—燃料箱，51—缓冲室，52—低压燃料供给泵，53—共轨系统，54—喷射器，55—燃料供给通路，56—压力传感器，120—汽缸，500—电磁线圈，501—阀芯，502—锚状体弹簧，503—可动件，503a—锚状体，503b—活塞杆，504—阀芯弹簧，505—固定件，506—壳体，507—背压室，508—中间室，509—第一燃料通路，509a—狭缝，509b—横孔，510—第二燃料通路，511—滑动部，511a—第一滑动部，512b—第二滑动部，512—吸引面。

Claims (10)

1.一种高压燃料供给泵，具有电磁阀，该电磁阀具备：

电磁线圈，其产生用于使设于燃料吸入通路与加压室之间的阀芯开闭的电磁力；

可动件，其通过上述电磁力而动作；

锚状体弹簧，其向上述阀芯开阀的方向对上述可动件进行施力；

壳体，其收纳上述可动件；以及

背压室，其形成于上述壳体与上述可动件之间，

上述高压燃料供给泵的特征在于，

使上述背压室与上述燃料吸入通路连通的第一燃料通路通过贯通上述可动件的内周侧而形成，并且该第一燃料通路在上述可动件的上述背压室侧的端面开口，

上述可动件由锚状体和活塞杆这两个部件构成，该锚状体由磁性材料构成，该活塞杆由非磁性材料构成，上述第一燃料通路形成于上述活塞杆，

上述第一燃料通路的上述背压室侧的开口部和上述锚状体弹簧的承接面形成于上述活塞杆的上述背压室侧的端面。

2.一种高压燃料供给泵，具有电磁阀，该电磁阀具备：

电磁线圈，其产生用于使设于燃料吸入通路与加压室之间的阀芯开闭的电磁力；

可动件，其通过上述电磁力而动作；

锚状体弹簧，其向上述阀芯开阀的方向对上述可动件进行施力；

壳体，其收纳上述可动件；以及

背压室，其形成于上述壳体与上述可动件之间，

上述高压燃料供给泵的特征在于，

使上述背压室与上述燃料吸入通路连通的第一燃料通路在上述可动件的中心轴通过，并且该第一燃料通路在上述可动件的上述背压室侧的端面开口，

上述可动件由锚状体和活塞杆这两个部件构成，该锚状体由磁性材料构成，该活塞杆由非磁性材料构成，上述第一燃料通路形成于上述活塞杆，

上述第一燃料通路的上述背压室侧的开口部和上述锚状体弹簧的承接面形成于上述活塞杆的上述背压室侧的端面。

3.根据权利要求1或2所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

在上述加压室与上述燃料吸入通路之间具有收纳上述阀芯的中间室。

4.根据权利要求3所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

上述背压室和上述燃料吸入通路经由上述中间室而通过上述第一燃料通路和设于上述可动件的周缘部的第二燃料通路连结。

5.根据权利要求4所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

上述第二燃料通路的截面面积比上述第一燃料通路的截面面积大。

6.根据权利要求1或2所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

上述第一燃料通路通过沿上述可动件的径向形成的狭缝或者横孔而与上述燃料吸入通路连通。

7.根据权利要求1或2所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

上述可动件和上述阀芯相互独立。

8.根据权利要求6所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

若将上述第一燃料通路的截面面积设为A、且将上述狭缝以及上述横孔的与流动方向垂直的截面面积的合计值设为B，则B比A大。

9.根据权利要求6所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

若将上述第一燃料通路的截面面积设为A、且将上述狭缝或者上述横孔的与流动方向垂直的截面面积设为B，则B比A大。

10.根据权利要求1或2所述的高压燃料供给泵，其特征在于，

上述锚状体弹簧的内径比上述第一燃料通路的内径大。