CN107246344A

CN107246344A - 燃料泵

Info

Publication number: CN107246344A
Application number: CN201710164713.5A
Authority: CN
Inventors: 石仓路久; 国广征儿
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2017-10-13
Anticipated expiration: 2037-03-20
Also published as: DE102017103880A1; US20170276125A1; JP6620628B2; CN107246344B; US10788025B2; JP2017172451A

Abstract

一种燃料泵(1)，包括形成对燃料加压的压缩室(10a)的气缸(10)，压缩压缩室(10a)中的燃料的柱塞(20)，推动柱的凸轮(30)，及与传动齿轮(5)接合以传递旋转驱动力的从动齿轮(50)。凸轮(30)的轮廓被配置为使得峰值到达范围(Tacc)是压缩范围(Tcomp)的一半或更小。凸轮速度通过针对凸轮(30)的旋转角度求柱塞(20)的提升量的微分而获得，压缩范围(Tcomp)是在其期间在压缩燃料方向上推动柱塞(20)的角度范围，并且峰值到达范围(Tacc)是从压缩范围的开始直到凸轮速度的峰值的最大延迟位置的角度范围。

Description

燃料泵

技术领域

本公开内容涉及一种通过由凸轮推动的柱塞来压缩和排出燃料的燃料泵。

背景技术

JP 2002-322967A中说明的燃料泵包括形成压缩燃料的压缩室的气缸、压缩压缩室中的燃料的柱塞、以及推动柱塞以压缩燃料的凸轮。在压缩室中加压的燃料被排出。此外，该燃料泵包括固定有凸轮和从动齿轮的旋转轴。通过利用传动齿轮旋转从动齿轮，旋转轴与凸轮一起旋转。

将凸轮速度定义为通过针对凸轮的旋转角度求凸轮推动柱塞的移动量(即，提升量)的微分(differentiate by)而获得的值。此外，将凸轮速度波形定义为表示凸轮速度相对于旋转角度的值的波形。凸轮速度波形由凸轮的外形(即轮廓)指定。

例如，凸轮轮廓可以包括具有从凸轮的旋转中心径向向外的距离突然增加的形状的部分，即压力角高的部分。在此情况下，当凸轮仅旋转少量时，柱塞将突然上升，并且凸轮速度高。相反，凸轮轮廓可以包括具有径向向外轻微增加的形状的部分，即压力角低的部分。换句话说，凸轮速度波形包括由于高压力角而凸轮速度高的部分和由于低压力角而凸轮速度低的部分。

发明内容

如上所述的JP 2002-322967A中说明的凸轮轮廓可以通过减慢从动接触(drivencontact)来降低从动接触噪声，但是可能不足以减少驱动接触噪声，还存在改进的空间。

本公开内容可以提供一种燃料泵，其在充分减小齿轮啮合噪声的同时维持泵的排出功能。

在本公开内容的一个方面中，压缩和排出燃料的燃料泵包括形成对燃料加压的压缩室的气缸、压缩压缩室中的燃料的柱塞、在压缩燃料的方向上推动柱塞的凸轮和与传动齿轮接合以旋转的从动齿轮，从动齿轮将传动齿轮的旋转驱动力传递到凸轮以使凸轮旋转。凸轮以一定的提升量推动柱塞，将凸轮速度定义为通过针对凸轮的旋转角度求提升量的微分而获得的值，将压缩范围定义为旋转角度的角度范围，在该旋转角度的角度范围期间在压缩燃料方向上推动柱塞，将峰值到达范围定义为从压缩范围的开始直到凸轮速度的峰值的最大延迟位置的角度范围，凸轮的轮廓被配置为使得峰值到达范围是压缩范围的一半或更小。

根据该方面，凸轮轮廓被配置为使得峰值到达范围是压缩范围的一半或更小。因此，凸轮速度增加并且在柱塞开始上升之后的早期时刻达到峰值，并且峰值之后的压缩期更长。因此，在柱塞载荷低时的压缩期期间，凸轮速度可以充分地增加以增加凸轮扭矩，并且可以在减小驱动接触噪声的同时保持凸轮工作负荷。此外，在峰值之后，也可以在较早的时刻开始减小扭矩的同时保持凸轮工作负荷，因此可以进一步减小接触驱动噪声。因此，可以在充分减小齿轮啮合噪声的同时维持燃料泵的排出功能。

附图说明

根据以下说明、所附权利要求和附图将最好地理解本公开内容及其另外的目的、特征和优点，在附图中：

图1是燃料泵的结构的示意图。

图2示出了啮合状态的传动齿轮和从动齿轮；

图3示出了凸轮升程、凸轮速度和凸轮扭矩相对于旋转角度的变化；

图4是详细示出图3的中心的实线的凸轮速度波形的凸轮速度波形；

图5示出了齿面载荷和扭矩相对于旋转角度的变化；

图6示出了最大提升量和噪声水平之间的关系；

图7示出了根据升程波形的变化的凸轮工作负荷的变化；

图8示出了根据凸轮速度波形的变化的凸轮工作负荷的变化；

图9示出了所需泵排出量、齿轮噪声和发动机转速之间的关系；

图10示出了实际压力范围和凸轮升程波形之间的关系；

图11示出了实际压力范围和凸轮升程波形之间的关系；

图12示出了凸轮速度波形；

图13示出了凸轮速度波形；

图14示出了凸轮速度波形；

图15示出了凸轮速度波形；

图16示出了凸轮速度波形；

图17示出了凸轮速度波形；以及

图18示出了凸轮速度波形。

具体实施方式

在下文中，将参考附图讨论本公开内容的多个实施例。在每个实施例中，与先前实施例中已经讨论的内容相对应的部分可以用相同的附图标记表示，并且可以省略其重复说明。在每个实施例中，如果仅说明部分配置，则配置的其余部分可以与其他实施例的那些部分相适应。

(第一实施例)

图1所示的燃料泵1安装在车辆中，是对来自燃料箱2的燃料加压并排出燃料的高压泵。从燃料泵1排出的燃料被储存在共轨3中，然后被分配到设置在内燃机的每个气缸中的燃料喷射阀4。然后，燃料从燃料喷射阀4以高压喷射。喷射的燃料用于内燃机中的燃烧。通过燃烧获得的内燃机的输出扭矩的一部分用于驱动燃料泵1。设置在燃料箱2内的低压泵2a由电动机驱动，并且向燃料泵1供应低压燃料。

如下所述，燃料泵1包括气缸10、柱塞20、凸轮30、旋转轴40、从动齿轮50和调节阀60。气缸10形成对燃料加压的压缩室10a。柱塞20在气缸10内往复运动，以将燃料引入压缩室10a中，并且对引入的燃料进行压缩和加压。

具体而言，挺杆21设置在柱塞20和凸轮30之间。凸轮30推动柱塞20穿过挺杆21，因此，柱塞20在压缩燃料(即，提升)的方向上移动。此外，弹性构件22设置有使柱塞20在引入燃料的方向(即，下降)上移动的弹性力。柱塞20的提升期间称为压缩期，柱塞20的下降期间称为引入期。如图1所示，本实施例的凸轮30具有包括两个峰的形状，因此在凸轮30的一次旋转期间，柱塞20往复运动两次。

将凸轮30和从动齿轮50固定到旋转轴40，并与旋转轴40一体地旋转。如图2所示，从动齿轮50与传动齿轮5接合以旋转，从而使旋转轴40旋转。换句话说，传动齿轮5的旋转驱动力通过从动齿轮50和旋转轴40传递到凸轮30，并且驱动柱塞20提升。传动齿轮5由内燃机的输出扭矩驱动以旋转。因此，当内燃机运转时，传动齿轮5总是旋转。此外，传动齿轮5的旋转速度根据内燃机的输出轴的旋转速度的变化而变化。结果，凸轮30的旋转速度也改变。

此外，在提升期间，传动齿轮5的前齿面5a将旋转扭矩传递到从动齿轮的前齿面50a，并且传动齿轮5使得从动齿轮50旋转。相反，在下降期间，从动齿轮50的后齿面50b将旋转扭矩传递到传动齿轮5的后齿面5b，从动齿轮50使传动齿轮5旋转。

在此，本发明人仔细研究了由齿轮啮合引起的齿轮啮合噪声。结果，如下面将说明的，确定在齿轮啮合噪声中存在驱动接触噪声和从动接触噪声。当凸轮30推动柱塞20以对燃料加压时生成驱动接触噪声，如图2所示，传动齿轮5的前齿面5a与从动齿轮50的前齿面50a碰撞。当柱塞20在引入燃料的方向上推动凸轮30时，引起从动接触噪声，传动齿轮5的后齿面5b与从动齿轮50的后齿面50b碰撞。于是，通过本发明发明人的实验，确定驱动接触噪声大于从动接触噪声。特别地，在高压燃料泵的情况下，压缩期间的扭矩显著高于引入期间的扭矩。换句话说，本发明发明人确定，为了减少齿轮啮合噪声，减小驱动接触噪声会是特别有效的。

如上所述，在由传动齿轮5和从动齿轮5的啮合引起的齿轮啮合噪声中，存在驱动接触噪声和从动接触噪声。驱动接触噪声由前齿面5a、50a碰撞引起，从动接触噪声由后齿面5b、50b碰撞引起。

调节阀60被电磁致动，由电子控制单元(未示出)驱动以打开和关闭。在引入期期间，调节阀60被驱动以打开，从而允许低压燃料被吸入压缩室10a。在压缩期期间，通过在请求的时刻关闭调节阀60，可以控制燃料实际开始被压缩的时刻。

具体而言，在压缩期期间，调节阀60仍被控制为打开一段时间。在此期间，即使柱塞20提升，压缩室10a中的燃料也不会被压缩，而是通过调节阀60返回燃料箱2。之后，一旦调节阀60关闭，压缩室10a中的燃料被升高的柱塞20压缩。

换句话说，压缩期期间的实际燃料压缩期是在调节阀60关闭时。然后，通过控制调节阀60开始关闭的时刻，可以控制在压缩室10a中压缩的燃料量，并因此可以控制来自燃料泵1的高压燃料的排出量。例如，可以控制调节阀60，以基于共轨3内的实际压力与目标压力之间的偏差来控制燃料泵1的排出量。在此，代替图1所示的调节阀60，可以使用控制引入通道的开口的大小的调节阀，可以通过控制该开口的大小来控制进入量。此外，如果在压缩室10a中压缩的燃料的压力超过上限，则止回阀71打开，以将压缩的高压燃料提供给共轨3。另外，当高压通道73中的压力由于例如燃料喷射阀4的喷射孔损坏和堵塞而超过异常值时，减压止回阀(relief check valve)72打开，使高压通道73中的燃料返回到燃料箱2。

图3示出了水平轴上的凸轮30的旋转角度和垂直轴上的各种物理量。特别地，图3在图的顶部示出了凸轮升程的变化，在图的中央示出了凸轮速度和在图的底部示出了凸轮扭矩。图3中的实线对应于本实施例中的凸轮30的轮廓。图3中的虚线对应于第一对照例的凸轮轮廓，图3中的单点划线对应于第二对照例。

将凸轮升程定义为当柱塞20沿着凸轮表面30a往复运动时柱塞20的移动量(即，提升量)。凸轮表面30a是凸轮30的外周表面。将凸轮速度定义为通过针对凸轮30的旋转角度求提升量的微分而获得的值。将凸轮扭矩定义为通过将柱塞载荷与压力角相乘而获得的值。

此外，将升程波形定义为示出凸轮升程相对于旋转角度的变化的变化的波形，即，图3的顶部所示的波形。将凸轮速度波形W定义为示出凸轮速度相对于旋转角度的变化的变化的波形，即，图3的中心所示的波形。此外，将凸轮扭矩波形定义为示出凸轮扭矩相对于旋转角度的变化的波形，即，图3的底部所示的波形。

升程波形由凸轮表面30a的形状指定。具体而言，升程波形由从旋转中心线方向(参见图1)观察时的凸轮表面30a的外形(即凸轮30的轮廓)来指定。因此，凸轮速度波形W和凸轮扭矩波形也可以称为由凸轮30的轮廓指定。换句话说，如果指定了凸轮轮廓，则明确地指定了升程波形。如果指定了升程波形，则明确地指定了凸轮速度波形。然后，如果指定了凸轮速度波形，则明确地指定了凸轮扭矩波形。此外，图3中实线所示的各种波形对应于本实施例的凸轮30的轮廓。同时，图3中的虚线所示的波形对应于第一对照例的轮廓，图3中的单点划线对应于第二对照例。

在其期间柱塞20从下止点(dead center)转换到上止点的旋转角度的范围对应于压缩范围Tcomp。此外，在其期间柱塞从上止点转换到下止点的旋转角度的范围对应于吸入范围Tsuc。如图所示，在90度处将第一对照例和第二对照例的压缩范围Tcomp设定为等于吸入范围Tsuc。相反，本实施例的凸轮轮廓被限定为使得压缩范围Tcomp比吸入范围Tsuc长。

图4是由图3的中心的实线所示的凸轮速度波形W的详细视图。凸轮30的轮廓被配置为导致该图示的凸轮速度波形W。在图4中，点0表示压缩范围Tcomp的开始，点A表示压缩范围Tcomp的结束，即，吸入范围Tsuc的开始。此外，图4中的点B表示吸入范围Tsuc的结束，即下一个压缩范围Tcomp的开始。图4中的点P示出凸轮速度V的上升峰值点。

从压缩范围Tcomp的开始到上升峰值点P的最大延迟位置的角度范围被称为峰值到达范围Tacc。在图4的波形中，下降在到达上升峰值点P的同时开始，因此上升峰值点P的最高的位置(即，峰值到达位置)与上升峰值点P的最大延迟位置一致。在上升峰值点P处的凸轮速度被称为峰值速度Vpeak，等于或高于峰值速度Vpeak的压缩范围Tcomp的子范围被称为峰值范围Tpeak。

此外，将从自上升峰值点P延迟特定角度的旋转角度到压缩范围Tcomp的结束点A的角度范围称为压缩结束范围Ta。在此，将凸轮速度波形W在压缩结束范围Ta内的部分称为压缩结束波形Wa。将从上升峰值点P到从上升峰值点P延迟特定角度的旋转角度的角度范围称为峰值后峰值Tb。将凸轮速度波形W在峰值后峰值Tb内的部分称为峰值后波形Wb。

如上所述，为了减小齿轮啮合噪声，优先减小驱动接触噪声是更有效的。在此，为了减小驱动接触噪声，本发明发明人设想了可以优选地在压缩范围Tcomp期间减小凸轮扭矩，然后在达到峰值到达范围Tacc之后，迅速开始减小凸轮扭矩。在此，迅速开始减小凸轮扭矩表示以在较早的时刻开始减小凸轮扭矩。凸轮扭矩是通过如上所述将凸轮30从柱塞20接收的载荷(即，柱塞载荷)乘以压力角而获得的值。因此，随着柱塞载荷和压力角减小，凸轮扭矩也减小，并且驱动接触噪声减小。

此外，如前所述，随着凸轮速度降低，压力角和凸轮扭矩也减小。相反，一旦柱塞20开始压缩并提升，柱塞载荷稳定地增加，在压缩范围Tcomp中越早，柱塞载荷就越小。因此，通过在压缩范围Tcomp在柱塞载荷低时的部分期间充分地增大凸轮速度，可以在不显著增大驱动接触噪声的情况下将凸轮速度增大到足够高的值。此外，随着压缩继续并且柱塞载荷增加，凸轮速度可以减小到较小值，以进一步减小驱动接触噪声。

在本实施方式中，凸轮速度波形W具有满足以下7个条件的形状。

条件1：峰值到达范围Tacc是压缩范围Tcomp的一半或更小。

条件2：凸轮速度在到达上升峰值点P时不保持在上升峰值点P的值，并且立即减小。

条件3：上升峰值点P在压缩范围Tcomp期间出现一次。

条件4：峰值范围Tpeak为压缩范围Tcomp的三分之一或更小。

条件5：通过针对旋转角求凸轮速度V的微分而获得的凸轮加速度ΔV(参见图4)包括等于或小于-0.001mm/deg²的部分，并且该部分存在于峰值后波形Wb内。

条件6：对于压缩结束波形Wa的至少一部分，凸轮速度值大于连接压缩范围Tcomp的上升峰值点P和结束点A的直线L。

条件7：压缩范围Tcomp大于吸入范围Tsuc。

关于上述条件6，特别在本实施例中，压缩结束波形Wa的整体可以处于比直线L更大的凸轮速度值(条件6A)。具体而言，从压缩范围Tcomp的上升峰值点P到结束点A的凸轮速度波形W的整体，即压缩结束范围Ta和峰值后范围Tb的整体，可以处于比直线L更大的凸轮速度值(条件6B)。

凸轮速度波形W的峰值到达范围Tacc具有向上突出的弯曲形状，并且具有凸轮速度向上升峰值点P稳定增大的形状。凸轮速度波形W的压缩结束范围Ta和峰值后范围Tb具有向上突出的弯曲形状，并且具有凸轮速度稳定地接近零的形状。

接下来，将基于图5至8解释条件1的技术意义。

在图5中，水平轴示出旋转角度，实线L1示出了凸轮30从提升的柱塞20接收的实际扭矩。换句话说，这是使得柱塞20在压缩范围Tcomp中提升所需的凸轮扭矩的大小。该实线L1由凸轮速度波形W定义，是在图3的底部由L1表示的第一对照例的凸轮扭矩的详细视图。线L1在图5中是脉动的，因为旋转轴40由于扭转共振而旋转波动。

图5中的实线L2示出了从传动齿轮5的前齿面5a施加到从动齿轮50的前齿面50a的载荷。换句话说，L2示出了在压缩范围Tcomp中是驱动接触噪声的原因的齿面载荷的大小。从实线L1和L2，可以理解，随着凸轮扭矩增加，齿面载荷也增加。此外，可以理解，齿面载荷剧烈波动，与凸轮扭矩的脉动无关。

图5中的实线L3示出了在传动齿轮5和从动齿轮50之间啮合的齿数的变化。换句话说，L3示出了在两对齿啮合使得传动齿轮5的两个前齿面5a同时与从动齿轮50的两个前齿面50a接触的状态与仅一对齿啮合使得传动齿轮5的一个前齿面5a与传动齿轮50的一个前齿面50a接触的状态之间的变化。根据实线L2和L3，可以理解，齿面载荷的剧烈波动与齿的啮合状态无关。

根据这些实线L1、L2和L3，本发明发明人设想，齿面载荷的剧烈波动可能由下面的弹跳现象引起。具体而言，当在一个压缩期期间从动齿轮50的前齿面50a在传动齿轮5的前齿面5a上弹起，并且前齿面50a、5a彼此多次碰撞时，发生该弹跳现象。此外，由这些弹跳引起的碰撞载荷周期性地达到峰值，并且被认为是齿面载荷的剧烈波动的原因。在这点上，通过减小该碰撞载荷的峰值，可以降低驱动接触噪声。

为了减小该碰撞载荷的峰值，可以通过减小最大提升量来减小凸轮30从柱塞20接收的载荷(即，柱塞载荷)。因此，齿面载荷减小，从而减小碰撞载荷的峰值并减小驱动接触噪声。例如，如图6中的虚线所示，通过减小从点A1到点A2的最大提升量，由齿碰撞引起的噪声水平可以降低到低于目标值THa。然而，如果最大提升量减小到低于目标值THb，则凸轮工作负荷可能不足。

凸轮工作负荷等同于图7所示的提升波形下的区域和图8所示的凸轮速度波形下的区域。换句话说，如果最大提升量减小，则提升波形峰值减小，如图7中的箭头所示，凸轮速度波形减小，如图8中的箭头所示，因此凸轮工作载荷减少，如阴影区域所示。因此，如果通过简单地减小最大提升量和凸轮速度来减小驱动接触噪声，则凸轮工作负荷可能变得不足，并且燃料泵1的排出功能可能劣化。

在这一点上，通过使用满足上述条件1至7的本实施例的凸轮30，能够获得如图6的实线所示的特性线，因此可以在不减小最大提升量的情况下减小噪声水平，如点B1所示。换句话说，最大提升量可以保持在目标值THb或高于目标值THb，同时噪声水平可以减小到低于目标值THa。

接下来，将解释满足上述条件1至7的凸轮轮廓的技术意义和操作效果。

根据条件1，峰值到达范围Tacc是压缩范围Tcomp的一半或更小。因此，在柱塞20开始提升之后，当经过压缩范围Tcomp的一半时或之前，凸轮速度达到上升峰值点P。同时，柱塞载荷随着提升量增加而增加并且执行压缩。因此，由于条件1，凸轮速度可以在柱塞载荷小的同时在压缩期的早期充分增大。因此，可以在不显著减小提升波形下的区域的情况下减小碰撞载荷的峰值。换句话说，可以在保持凸轮工作负荷的同时减小驱动接触噪声。

条件2要求凸轮速度在到达上升峰值点P时不保持在上升峰值点P处的值，并且立即减小。条件2的技术意义是使得在峰值到达范围Tacc之后，可以在迅速减小扭矩的同时保持凸轮工作载荷。因此，可以减小驱动接触噪声。因此，如果违反条件2并且凸轮速度波形使得上升峰值点P保持相对长的时段，这可能不利地影响驱动接触噪声减小。鉴于上述，由于不保持上升峰值点P值的条件2，凸轮速度在到达上升峰值点P之后迅速减小，因此可以进一步减小驱动接触噪声。

关于条件3的技术意义，通过减少凸轮速度上升的次数，即凸轮加速度增加的次数，可以减少驱动接触噪声。因此，如果违反条件3使得上升峰值点P多次出现，则在一个压缩范围Tcomp期间凸轮速度也增加多次，这可能不利地影响驱动接触噪声减小。鉴于上述，由于要求上升峰值点P仅出现一次的条件3，凸轮速度增加的次数，即凸轮加速度增加的次数可以被设定为最小数量，因此可以进一步减小驱动接触噪声。

关于条件4的技术意义，通过减小峰值范围Tpeak，这意味着凸轮速度快速上升到达上升峰值点P，然后也从上升峰值点P迅速下降。因此，由于峰值范围Tpeak减小，强烈地展现出条件1的效果，即，凸轮速度迅速到达上升峰值点P。另外，同样强烈地展现出条件2的效果，即凸轮速度在到达上升峰值点P之后迅速减小。考虑到上述情况，由于要求峰值范围Tpeak为压缩范围Tcomp的三分之一或更小的条件4，峰值范围Tpeak充分减小，强烈地展现出条件1和条件2的效果，因此可以进一步减小驱动接触噪声。

关于条件5的技术意义，通过减小峰值后波形Wb期间的凸轮加速度，凸轮速度从上升峰值点P迅速减小，即，扭矩微分值可以减小。在峰值后波形Wb中，凸轮速度值与压缩结束波形Wa相比更大。因此，在峰值后范围Tb期间的驱动接触噪声可以大于在压缩结束范围Ta期间的驱动接触噪声。因此，通过减小峰值后波形Wb中的凸轮加速度，可以避免在峰值后范围Tb期间过多的驱动接触噪声。鉴于上述，由于要求凸轮加速度ΔV包括等于或小于-0.001mm/deg²的部分并且该部分存在于峰值后波形Wb内的条件5，可以在峰值后范围Tb期间避免过多的驱动接触噪声，因此可以进一步减少驱动接触噪声。

关于条件6的技术意义，在压缩结束波形Wa中，与峰值后波形Wb相比，凸轮速度是较小的值，因此与峰值后范围Tb相比，关于在压缩结束范围Ta期间的驱动接触噪声的顾虑更少。因此，通过增大压缩结束波形中的凸轮速度，可以增加凸轮速度波形的区域，而不会显著增加驱动接触噪声，因此可以充分地保持凸轮工作负荷。鉴于上述，根据条件6，其要求对于压缩结束波形Wa的至少一部分，凸轮速度值大于连接压缩范围Tcomp的上升峰值点P和结束点A的直线L，可以在不显著增大驱动接触噪声的情况下增加凸轮工作负荷。此外，在本实施例中，同样满足条件6A，其中，压缩结束波形Wa的整体可以处于比直线L更大的凸轮速度值。因此，更强烈地展现出条件6的效果，即凸轮工作负荷可以在不显著增大驱动接触噪声的情况下增加。

关于条件7的技术意义，随着压缩范围Tcomp增大，可以充分保持凸轮速度波形下的区域，并且可以减小上升峰值点P处的凸轮速度值。此外，可以使凸轮速度从上升峰值点P的减小更平缓。换句话说，凸轮速度和凸轮加速度都可以减小，结果，碰撞载荷的峰值可以进一步减小。鉴于上述，由于要求压缩范围Tcomp大于吸入范围Tsuc的条件7的效果，可以通过减小凸轮速度和凸轮加速度来保持凸轮工作负荷同时减少碰撞负荷，因此可以进一步减小驱动接触噪声。

在此，图9的底部示出了在典型的内燃机中使用的燃料泵1所需的泵排出量与表示内燃机的输出轴的转速的发动机转速之间的关系。纵轴表示燃料泵1的100％的最大排出量，和50％的最大排出量的一半。如图所示，在发动机转速的低速区域中，所需泵排出量随着转速的增加而增大。相反，在高速区域中，所需泵排出量随着转速的增加而减少。换句话说，要求的排出量不是随着转速增加而简单地增加，而是在特定转速下具有峰值排出量值。

此外，由于燃料泵1的动力源是内燃机的输出，因此随着发动机转速的增加，凸轮30的转速也增加。因此，如图9的上部所示，无论发动机转速是否处于高速区域，来自齿轮和齿的噪声随着发动机转速的增加而增加。因此，在齿轮噪声显著增大的高速区域(例如，区域W10)中，与低速区域相比，更期望减小齿轮噪声。

此外，当考虑图9的顶部和底部时，可以理解，在期望优先减小齿轮噪声的高速区域的区域W10中，泵排出量低于100％。因此，在泵排出量低的发动机转速的区域W10中，与泵排出量接近100％时相比，可以说齿轮噪声降低具有更高的优先级。

另外，如上所述，通过控制调节阀60的关闭时刻，可以控制柱塞20的压缩开始时刻，即泵排出量。因此，低泵排出量还意味着压缩范围Tcomp的实际压缩开始时刻较慢(较晚)。

具体而言，如图10所示，当泵排出量为100％时，调节阀60在凸轮30开始提升以开始压缩的同时关闭，压缩范围Tcomp与实际压缩范围T100一致。换句话说，如图11所示，凸轮扭矩在提升开始时开始上升。相反，当泵排出量为50％时，调节阀60在凸轮30从上升开始旋转特定旋转角度之后关闭，然后开始压缩。因此，实际压缩范围T50比压缩范围Tcomp短。此外，压缩开始时刻比提升开始时刻晚(参照图10)。换句话说，凸轮扭矩在提升开始之后开始上升(参见图11)。此外，当泵排出量为20％时，实际压缩范围T20甚至更短，并且压缩开始时刻甚至更晚。

因此，图9至图11示出了在发动机转速的高速区域中，与低速区域相比，在减少齿轮噪声方面具有更高的优先级。此外，在该高速区域中，所需泵排出量不是最大(可以是例如50％或更小)，并且在此情况下，凸轮扭矩较晚开始上升。因此，在图4所示的凸轮速度波形W中，存在凸轮扭矩在压缩范围Tcomp的早期期间不开始增大的更多情况。因此，在压缩范围Tcomp的早期期间，即使凸轮速度和凸轮加速度高，驱动接触增加的机会也较少。相反，随着旋转角度接近压缩范围Tcomp的结束点，随着凸轮速度和凸轮加速度增加，驱动接触噪声增大的可能性更大。

此外，在满足上述条件1的凸轮轮廓的情况下，由于凸轮速度在压缩范围Tcomp的早期迅速增加，因此凸轮速度和凸轮加速度在该早期期间较高。然而，即使在该早期期间凸轮速度和凸轮加速度较高，也存在较少的驱动接触噪声增加的情况，因此几乎无需顾虑增加驱动接触噪声的第一条件。相反，根据条件1，在早期之后的时段期间，当存在对驱动接触噪声的顾虑时，凸轮速度在初始时段之后的较长时段内降低，因此可以有效地减小驱动接触噪声。

换句话说，条件1的技术思想是在几乎无需顾虑驱动接触噪声的早期迅速增加凸轮速度，并且在对驱动接触噪声有较大顾虑的后期中逐渐减小凸轮速度。结果，可以在减小噪声的同时保持凸轮工作负荷。

(第二实施例)

根据上述第一实施例，如图4所示，凸轮轮廓被配置为使得压缩范围Tcomp大于吸入范围Tsuc，以便满足条件7。但在如图12所示的本实施例中，代替上述条件7，凸轮轮廓被配置为使得满足条件8，其中，压缩范围Tcomp与吸入范围Tsuc大小相同。此外，以与上述第一实施例相同的方式满足本实施例中的条件1至6。

此外，根据本实施例，凸轮轮廓被配置为使得当凸轮30正向旋转时获得的凸轮速度波形W与当凸轮30反向旋转(条件9)时的凸轮速度波形W相同。具体而言，如图12所示，Tcomp等于Tsuc。此外，压缩范围Tcomp中的波形和吸入范围Tsuc中的波形关于点A彼此点对称。

鉴于以上内容，根据本实施例，至少展现出与上述第一实施例相同的条件1至6的效果。此外，根据本实施例，满足条件8和9，因此可以获得相同的凸轮速度波形W，而不管凸轮30在哪个方向上安装到旋转轴40。因此，可以改善在旋转轴40上安装凸轮30的可制造性。

(第一修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求凸轮速度在到达上升峰值点P时不保持在上升峰值点P处的值并且立即减小的条件2。相反，如图13所示，在特定的角度范围中保持在上升峰值点P处的峰值速度Vpeak。在此情况下，峰值到达范围Tacc是压缩范围Tcomp的开始与保持转速的范围之间的最大范围。换句话说，将峰值到达范围Tacc定义为直到上升峰值点P的最大延迟角度的范围。此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1和3至7。因此，在本修改实施例中，能够以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1和3至7的效果。

(第二修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求在压缩范围Tcomp期间上升峰值点P出现一次的条件3。相反，如图14所示，上升峰值点P出现多次(具体地，两次)。在此情况下，将峰值到达范围Tacc定义为从压缩范围Tcomp的开始到最高旋转角度的上升峰值点P的范围。此外，根据本修改实施例，存在等于或超过峰值速度Vpeak的90％的多个位置(具体地，两个位置)，因此将该峰值范围Tpeak的大小定义为每个峰值范围Tpeak1、Tpeak2的总和。

此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1、2和4至7。因此，在本修改实施例中，能够以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1、2和4至7的效果。

(第三修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求峰值范围Tpeak为压缩范围Tcomp的三分之一或更小的条件4。相反，如图15中的虚线所示，峰值范围Tpeak等于或大于压缩范围Tcomp的三分之一。图15中的实线示出了第一实施例的凸轮速度波形，其中，由于满足条件4，波形在压缩范围Tcomp中具有大致三角形形状。相反，在由虚线所示的本修改实施例中，由于不满足条件4，所以波形具有更接近于梯形的形状。

此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1至3和5至7。因此，在本修改实施例中，可以以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1至3和5至7的效果。

(第四修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求凸轮加速度ΔV包括等于或低于-0.001mm/deg²的部分，并且该部分存在于峰值后波形Wb内的条件5。相反，如图16中的虚线所示，凸轮加速度ΔV在峰值后波形Wb的所有部分中大于-0.001mm/deg²。换句话说，在峰值后波形Wb中，凸轮速度波形使得凸轮速度逐渐减小，并且为了补偿它，凸轮速度在压缩结束波形Wa期间迅速减小。

此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1至4和6至7。因此，在本修改实施例中，能够以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1至4和6至7的效果。

(第五修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求对于压缩结束波形Wa的至少一部分，凸轮速度值大于连接压缩范围Tcomp的上升峰值点P和结束点A的直线L的条件6。相反，如图17中的虚线所示，在压缩结束波形Wa的所有部分中，凸轮速度低于直线L。

此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1至5和7。因此，在本修改实施例中，能够以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1至5和7的效果。

(第六修改实施例)

在本修改实施例中，不满足要求压缩结束范围Ta和峰值后范围Tb的整体处于比直线L大的凸轮速度值的条件6B。相反，如图18中的虚线所示，凸轮速度在峰值后范围Tb的一部分或压缩结束范围Ta的一部分期间低于直线L。

此外，在本修改实施例中，类似于上述第一实施例，满足剩余条件1至7。因此，在本修改实施例中，可以以与上述第一实施例相似的方式展现出条件1至7的效果。

(其他实施例)

以上说明了本公开内容的多个实施例，但是这些实施例不旨在是限制性的，并且可以设想不脱离本公开内容的要旨的各种实施例和组合。此外，实施例不限于明确说明的组合，而是只要不出现问题，实施例可以以未明确说明的方式彼此组合。

在图1所示的实施例中，凸轮30的形状具有两个峰，因此在凸轮30的一次旋转期间，柱塞20往复运动两次。因此，在提升波形和凸轮速度波形中，作为压缩范围Tcomp和吸入范围Tsuc之和的旋转角度的一个周期为180度。然而，可以使用具有有着三个峰的形状的凸轮30，使得旋转角度的一个周期为120度。此外，可以适当地使用具有四个或更多个峰的凸轮。

在图1所示的实施例中，凸轮30的动力源是内燃机。然而，可以代之以使用电动机作为凸轮30的动力源。

在上述第一实施例中，凸轮轮廓被配置为满足所有条件1至7。然而，只要满足条件1，则可以不满足条件2至7。

Claims

1.一种压缩和排出燃料的燃料泵，包括：

气缸(10)，所述气缸形成对燃料加压的压缩室(10a)；

柱塞(20)，所述柱塞压缩所述压缩室中的所述燃料；

凸轮(30)，所述凸轮在压缩所述燃料的方向上推动所述柱塞；以及

从动齿轮(50)，所述从动齿轮与传动齿轮(5)接合以旋转，所述从动齿轮将所述传动齿轮的旋转驱动力传递到所述凸轮以使所述凸轮旋转，其中，

所述凸轮以一定的提升量推动所述柱塞，

将凸轮速度定义为通过针对所述凸轮的旋转角度求所述提升量的微分而获得的值，

将压缩范围(Tcomp)定义为在其期间在压缩所述燃料的方向上推动所述柱塞的旋转角度的角度范围，

将峰值到达范围(Tacc)定义为从所述压缩范围的开始直到所述凸轮速度的峰值的最大延迟位置的角度范围，并且

所述凸轮的轮廓被配置为使得所述峰值到达范围是所述压缩范围的一半或更小。

2.根据权利要求1所述的燃料泵，其中，

所述轮廓被配置为使得所述凸轮速度在达到所述峰值时减小而不保持在所述峰值的值。

3.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

所述轮廓被配置为使得所述峰值在所述压缩范围期间出现一次。

4.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

将凸轮速度波形(W)定义为表示所述凸轮速度相对于所述旋转角度的变化的变化的波形，

压缩结束波形(Wa)是从自所述峰值延迟特定角度的旋转角度开始直到所述压缩范围结束的所述凸轮速度波形的部分角度范围，并且

所述轮廓被配置为使得对于所述压缩结束波形的至少一部分，所述凸轮速度大于连接所述峰值处的点与所述压缩范围的结束点的直线(L)。

5.根据权利要求4所述的燃料泵，其中，

所述轮廓被配置为使得对于所述压缩结束波形的全部，所述凸轮速度大于所述直线。

6.根据权利要求5所述的燃料泵，其中，

所述轮廓被配置为使得对于从所述峰值到所述压缩范围的结束的所述凸轮速度波形的整个角度范围，所述凸轮速度大于所述直线。

7.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

将峰值速度(Vpeak)定义为所述峰值处的所述凸轮速度，

将峰值范围(Tpeak)定义为在其期间所述凸轮速度等于或大于所述峰值速度的90％的所述压缩范围的范围，并且

所述轮廓被配置为使得所述峰值范围是所述压缩范围的三分之一或更小。

8.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

将峰值后波形(Wb)定义为所述凸轮速度波形的从所述峰值到从所述峰值延迟特定角度的旋转角度的部分角度范围，

将凸轮加速度定义为通过针对所述旋转角度求所述凸轮速度的微分而获得的值，

所述轮廓被配置为使得所述凸轮加速度包括等于或小于-0.001mm/deg²的部分，并且所述部分存在于所述峰值后波形内。

9.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

将吸入范围(Tsuc)定义为在其期间在吸入所述燃料的方向上推动所述柱塞的所述旋转角度的角度范围，并且

所述轮廓被配置为使得所述压缩范围大于所述吸入范围。

10.根据权利要求1或2所述的燃料泵，其中，

所述轮廓被配置为使得所述压缩范围在大小上等于所述吸入范围。

11.根据权利要求10所述的燃料泵，其中，

将凸轮速度波形(W)定义为表示所述凸轮速度相对于旋转角度的变化的变化的波形，

所述轮廓被配置为使得当所述凸轮正向旋转时获得的凸轮速度波形与当所述凸轮反向旋转时获得的凸轮速度波形形状上相等。