CN1083531C - 汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体 - Google Patents

Abstract

一种汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，将减震器和储气筒与高压燃料泵设置成一体，高压燃料泵具有燃料吸入和输出通道的罩壳、工作缸、在工作缸滑动孔中形成的燃料加压室及在滑动孔中往复移动的柱塞，利用柱塞的移动将燃料从吸入通道吸入燃料加压室，将加压后的燃料从输出通道输出并向燃料喷射器压送；减震器和储气筒在燃料加压室附近的罩壳外周部配设成其主面与柱塞的滑动方向平行，可用简单的结构消除燃料的压力脉动并实现小型化。

Description

汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体

本发明涉及汽缸内喷射式发动机等所使用的高压燃料泵，尤其涉及可减小燃料压力的脉动幅度的、可使燃料的喷射量稳定的、可使发动机的旋转稳定的高压燃料泵。

柴油发动机作为被称为汽缸内喷射发动机或直接喷射式发动机的、在发动机的汽缸内喷射燃料的方式的发动机已众所周知，然而近年来并提出在火花点火发动机(汽油发动机)中也采用汽缸内喷射式的结构方案。在这样的汽缸内喷射式发动机中，要求能获得足够高的例如10个大气压程度的燃料喷射压力，并为了喷射的稳定性而提出燃料压力脉动要小的要求。对此，已采用了例如日本发明专利公开1996年第158974号公报中所揭示的、具有多根柱塞的多缸式高压燃料泵。

但是，在这样的多缸式高压燃料泵中因结构复杂而体积庞大，并且制造成本提高。还有，存在为使各缸间的精度偏差减小的间隙配合等在技术上困难而制造成本提高等的问题。因此，提出了单缸式的高压燃料泵，然而，由于在单缸式中柱塞为1个，故存在对于输出的燃料的压力有相当大的脉动幅度的问题。因此，需要低成本地稳定该脉动。

美国专利US4142497公开了一种汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，它具有形成吸入燃料的吸入通道和输出燃料的输出通道的罩壳、配设在罩壳内并具有滑动孔的工作缸、在滑动孔的一部分中形成的燃料加压室和在滑动孔内可往复移动的柱塞、通过柱塞往复移动将燃料从吸入通道吸入燃料加压室并将已加压燃料压送到发动机的燃料喷射器的高压燃料泵、设置在吸入通道上并吸收高压燃料泵吸入燃料压力脉动的减震器、设置在输出通道上并吸收高压燃料泵输出燃料压力脉动的储气筒。但是上述高压料泵仍然存在泵体结构不够紧凑、难以小型化的问题。

本发明正是为解决上述课题，其目的在于获得可用紧凑的结构消除燃料压力的脉动、并可小型化的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵。

在本发明技术方案1的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体具有高压燃料泵、减震器和储气筒；所述高压燃料泵具有形成吸入燃料的吸入通道和输出燃料的输出通道的罩壳、配设在罩壳内并具有滑动孔的工作缸、在滑动孔的一部分中形成的燃料加压室和在滑动孔内可往复移动地配设的柱塞，通过柱塞的往复移动，将燃料从吸入通道吸入燃料加压室并加压，将已加压的燃料从输出通道输出并向汽缸内喷射式发动机的燃料喷射器压送；所述减震器被设置成与高压燃料泵为一体，并吸收高压燃料泵中吸入通道中产生的燃料的压力脉动；所述储气筒被设置在输出通道上与高压燃料泵成为一体，并吸收高压燃料泵输出的燃料的压力脉动，其特征是减震器和储气筒在燃料加压室附近的罩壳的外周部上配设成将其主面与柱塞的滑动方向平行。

在本发明技术方案2的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，减震器构成使金属膜片和框体在设有密闭空气且成为金属膜片的变形空间的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。

在本发明技术方案3的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，金属膜片的变形开始点与焊接部分开。

在本发明技术方案4的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，焊接为激光焊接或电子束焊接。

在本发明技术方案5的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，储气构成使金属膜片和限制器在设有密闭空气且成为金属膜片的变形空间的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。

在本发明技术方案6的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，金属膜片的变形开始点与焊接部分开。

在本发明技术方案7的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，焊接为激光焊接或电子束焊接。

附图简单说明：

图1是使用本发明的高压燃料泵体的燃料供给系统的系统图。

图2是本发明的燃料供给装置的高压燃料泵体的剖视图。

图3是减震器的剖视图。

图4是表示减震器的制造方法的主要部分放大图。

图5是储气筒的剖视图。

图6是表示储气筒的制造的的主要部分放大图。

图7是表示舌簧阀的结构的概略图。

图8是舌簧阀的阀的俯视图。

以下具体介绍本发明的一较佳实施例，其中，图1是使用本发明的高压燃料泵体的燃料供给系统的系统图。图2是本发明的燃料供给装置的高压燃料泵体的剖视图。并且，图3是减震器的剖视图，图4是表示减震器的制造方法的主要部分放大图。还有，图5是储气筒的剖视图，图6是表示储气筒的制造方法的主要部分放大图。

图1中，作为燃料喷射设备的输出管1具有与未图示的发动机的汽缸数对应的多个喷射器1a。在输出管1与燃料箱2之间配置有高压燃料泵3。而且，用高压燃料通道4连接输出管1与高压燃料泵3。并且，用低压燃料通道5连接高压燃料泵3与燃料箱2。高压燃料通道4和低压燃料通道5构成连接输出管1和燃料箱2的燃料通道。在高压燃料泵3的燃料输入口设有过滤器6。并且，在高压燃料泵3的输出侧设有单向阀7。高压燃料泵3的排泄管8返回至燃料箱2。

在低压燃料通道5的燃料箱2一侧的端部设有低压燃料泵10。在低压燃料泵10的燃料输入口处设有过滤器11。并且，在低压燃料泵10的输出侧的低压燃料通道5上设有单向阀12。在高压燃料泵3与低压燃料泵10之间的低压燃料通道5上设有低压调节器14。在低压调节器14的燃料输入口处设有过滤器15。低压调节器14的排泄管16返回燃料箱2。

高压燃料泵3使由低压燃料通道5供给的燃料进一步变成高压、并向输出管1一侧输出。在高压燃料泵3的低压燃料通道5一侧、即在低压侧设有减震器30。并且，在高压燃料泵3的高压侧设有高压储气筒70和高压调节器32。高压调节器32的排泄管33返回至高压燃料泵3的燃料吸入侧。高压燃料泵3、减震器30、高压储气筒70、高压调节器32、过滤器6和单向阀7作为高压燃料泵体200被构成一体。

图2是高压燃料泵体200的剖视图。在图2中罩壳40的下方形成圆筒形状的凹部40a。在该凹部40a内，利用工作缸固定构件42紧固有大致筒状的工作缸41。在工作缸固定构件42的外周部上螺刻有阳螺纹42a、并与在凹部40a中形成的阴螺纹旋合。工作缸41中心处具有圆筒状的滑动孔41a，在该滑动孔41a中配设有可滑动的圆柱形的柱塞43。吸入燃料的吸入通道5a与输出燃料的输出通道4a在滑动孔41a中连通。在凹部40a的底部与工作缸41之间夹入固定有开闭吸入通道5a和输出通道4a的舌簧阀44。在图2中滑动孔41a的上方部分形成由舌簧阀44与柱塞43的一端面所围成的燃料加压室45。

在柱塞43的另一端以主面与柱塞43垂直的状态固定有圆板状的推杆46。在推杆46与工作缸固定构件42之间被压缩地设有螺旋状弹簧47。推杆46使其与柱塞43相反侧的主面与凸轮48的曲轴连接，当曲轴转2圈时转动1圈。凸轮48随着发动机的旋转而旋转，并克服弹簧47的复原力而使柱塞43作往复运动。

在柱塞43与工作缸固定构件42之间配设着大致圆筒状的密封构件50。密封构件50由将橡胶与圆筒状钢板成为一体地进行嵌入成型而制成。密封构件50的一端被成型为所谓双波纹型的2层的薄壁型、并可滑动地紧贴在柱塞43的侧面上。密封构件50的另一端被固定在工作缸固定构件42上。密封构件50使从工作缸41与柱塞43之间形成的滑动面漏出的燃料不漏至外部那样地进行密封。而且，在密封构件50内积滞的燃料利用图2中未图示的排泄管8返回至燃料箱2。

在图2中罩壳40的左侧形成凹部40b。在该凹部40b中紧固有减震器30。在凹部40b的底部形成与吸入通道5a连通的作成凹部的吸入通道5b。减震器30由大致厚壁圆板状的罩体30a薄板金属的金属膜片30b及作为框体的环形的板30c构成。在罩体30a的一个主面上形成小坡度的凹部。金属膜片30b以覆盖状密闭该凹面并被焊接在罩体30a上。即，在罩体30a与金属膜片30b之间，在形成密闭的空间内部封入有空气。在罩体30a的外周上形成阳螺纹30d。另外，在凹部40b中形成与阳螺纹30d旋合的阴螺纹。减震器30以将金属膜片30b面向内侧覆盖吸入通道5b的状态用O形圈49密封并被紧固在凹部40b上。吸入通道5b用吸入孔5c与吸入通道5d连通。当通过吸入通道5a的燃料上产生压力脉动时，根据该压力的高低差使减震器30的金属膜片30b在图2的左右方向上移动。而且，高压燃料泵吸收吸入通道5a内的燃料中产生的燃料压力脉动。

用图3和图4说明减震器30的制造方法。在图3中，在罩体30a的1个主面上设有密闭空气且成为金属膜片30b的变形空间的凹部。金属膜片30b作成与罩体30a具有大致相同直径的圆形薄板，并配置成将该凹部整体地覆盖的状态。而且，在该金属膜片30b上还重合着环状薄板的金属板30c。并且，从图4的箭头所示的方向照射激光，可使罩体30a、金属膜片30b和金属板30c接合成一体。激光焊接沿减震器30的全周进行。金属板30c在减震器30被组装于高压燃料泵体200中时将主面与罩壳40对接。金属膜片30b的外周部被夹在罩体30a与金属板30c之间，当施加压力而变形时，其变形的变形开始点为图中的A点。利用激光的焊接仅在金属膜片30b的外周边缘上进行，对于该变形开始点A不会受到焊接的影响。因此，变形开始点A不会因热变形而变弱，可制成良好的减震器30。

另外，在图2中罩壳40的右侧形成凹部40c。在该凹部40c中紧固着高压储气筒70。在凹部40c的底部形成与输出通道4a连通的作成凹部的输出通道4b。高压储气筒70由大致厚壁圆板状的罩体70a和薄板金属的金属膜片70b及作为限制器的圆板状的金属板70c构成。在罩体70a的1个主面上形成小坡度的凹部。另外，在金属板70c的1个主面上也形成小坡度的凹部。罩体70a和金属板70c以使双方的凹部相面对的状态将金属膜片70b夹入固定在它们之间。在罩体70a、金属膜片70b和金属板70c的相对面的外周部沿全周进行焊接、相互密闭地加以接合。在金属膜片70b与罩体70a之间的密闭空间内封入高压气体。在金属板70c的规定位置上穿设有使燃料通过的1个或多个连通孔70d。在罩体70a的外周上形成阳螺纹70e。另外，在凹部40c上形成与阳螺纹70e旋合的阴螺纹。高压储气筒70以使金属板70c面向内侧并使连通孔70d与输出通道4b连通的状态用0形圈51加以密封并紧固在凹部40c上.

高压储气筒70吸收在输出通道4b中输出的燃料压力的脉动。即，在向输出通道4b输出燃料期间，金属膜片70b向图2的右方移动并贮存一部分的输出燃料，在中断输出的吸入期间，通过向图2的左方返回而将贮存的燃料放出。其结果，可减低高压燃料泵3的输出燃料的压力脉动。

用图5和图6说明高压储气筒70的制造方法。在图5中，在罩体70a的一个主面上设置着密闭高压气体且成为金属膜片70b的变形空间的凹部。金属膜片70b作成与罩体70a具有大致相同直径的圆形薄板，并被配置成将该凹部整体覆盖状。而且，圆形金属薄板70c还被重合在该金属膜片70b上。在金属板70c上也设有成为金属膜片70b的变形空间的凹部，并使该凹部与金属膜片70b相面对地加以重合。而且，从图6的箭头所示的方向照射激光，使罩体70a、金属膜片70b和金属板70c接合为一体。激光焊接沿高压储气筒70的全周进行。将金属膜片70b的外周部夹在罩体70a与金属板70c之间，在施加压力而变形时，该变形的变形开始点为图中的B点。激光焊接仅在金属膜片70b的外周边缘处进行，对于该变形开始点B则不会受到焊接的影响。因此，变形开始点B不会因热变形而变弱。此后，从穿设在罩体70a的背面上的孔封入高压气体并用盖70g密闭。金属膜片70b当未通过连通孔70d施加压力时由于高压气体的作用而向金属板70c一侧移动。金属板70c则以这种状态进行未施加压力时止挡器的动作。如设有金属板70c，金属膜片70b就会因变形大而破损。

在凹部40c的底部形成的输出通道4b还与输出通道4c连通。输出通道4c在中途形成分支，双方向图2的上方延伸。在输出通道4c的分支的一方的顶端并位于图2中罩壳40的上方设有高压调节器32。并且，另一方与设置在罩壳40外面的输出孔4d连通。高压调节器32被配置在横剖并贯穿罩壳40的通道孔40d内。

高压调节器32具有固定在通道孔40d内一侧并在通道孔40d内形成通道的圆筒构件52和可移动地配设在圆筒构件52中的滑阀53。圆筒构件52被配置在通道孔40d内，从图2的右侧用固定构件54加以紧固，并用O形圈55将外周部密封。在圆筒构件52上形成作为燃料通道的在外周部上形成的环状槽52b和将此环状槽52b与中心孔52a连通的连通孔52c。

并且，滑阀53由大致作成棒状、可移动地容纳在圆筒构件52内的轴部53a和在轴部53a的一端上形成的、具有圆板状凸缘的头部53b构成。在轴部53a的规定位置形成圆锥状的阀面53c。在一方的圆筒构件52的端部上形成可与该阀面53c紧贴的、与阀面53c一起构成流体阀的阀座52d。

在通道孔40d的与圆筒构件52相反的一侧，调整弹簧压力用的螺钉55通过O形圈将其外周部密封，并使螺钉部55a与在罩壳40上形成的阴螺纹旋合，还使螺钉部55a的一端向外部突出并加以配设。在调整弹簧压力用螺钉55与滑阀53的头部53b之间压设有弹簧57。弹簧57向图2中的右方对滑阀53施加弹力。该弹簧力可通过转动调整弹簧压力用的螺钉55来进行调整。

在通道孔40d的弹簧57容纳处的附近形成着与吸入孔5c连通的排泄管33。高压调节器32调整输出通道4c内的燃料压力。从高压储气筒70一侧通过输出通道4c而到达高压调节器32的燃料，从形成于圆筒构件52外周上的槽52b通过连通孔52c和中心孔52a到达由阀面53c与阀座52d构成的流体阀。当燃料的压力比规定的压力大时，燃料克服弹簧57的弹力而使滑阀53向图2的左方移动，并通过排泄管33而通往吸入孔5c一侧。而当燃料压力比规定的压力小时，阀面53c与阀座52d则为关闭。

图7是表示舌簧阀44结构的概略图。图8是舌簧阀44的阀的俯视图。舌簧阀44由2块板61、62和夹在它们中间的薄板状的阀63构成。在2块板61、62上为了通过燃料而在规定的位置上形成2个贯通孔。2个贯通孔分别与在罩壳40上形成的吸入通道5a和输出通道4a相对应，并且将单侧的孔的开口部放大，以便阀63的阀体仅向1个方向动作。并且，在阀63上在与板的贯通孔相对应的位置形成2个阀体63a、63b。舌簧阀44使燃料在燃料加压室45中只能按图7中箭头所示的一个方向通过。

这样构成的高压燃料泵200系从吸入孔5c吸入低压的燃料，用高压燃料泵3加压，并从输出孔4d输出。即，燃料从吸入孔5c吸入，经过减震器30的一部分，再通过舌簧阀44进入燃料加压室45。而且，利用柱塞43的往复运动进行加压，然后从输出通道4a流出。从燃料加压室45流出的燃料经过高压储气筒70的一部分，再经过高压调节器32的一部分而从输出孔4d输出。从高压燃料泵体200输出的燃料流向输出管1。

在该过程中，由从吸入孔5c吸入燃料的低压燃料泵10产生的脉动由减震器30吸收。而由高压燃料泵3产生的脉动则由高压储气筒70吸收。还有，输出燃料的压力可用高压调节器32进行调整。

在这样构成的高压燃料泵体200中，具有与高压燃料泵3设置成一体的、吸收高压燃料泵3吸入的燃料压力的脉动的减震器30和吸收高压燃料泵3输出的燃料压力的脉动的高压储气筒70。故结构简单，可有效地消除脉动。并且，减震器30和高压储气筒70由于与高压燃料泵制成一体，存在于两者的共同零件变成一个，故可减少零件数。另外还可削减装配工时，降低成本。还有，可将以往为多个的安装部位变为1处，故可削减安装部位。

并且，作为以往的储气筒有橡胶膜片式、膜盒式、囊式的结构，而本实施例中的减震器30和高压储气筒70均为金属膜片式的。因此，可将减震器30和高压储气筒70作成薄型的形状。可将减震器30和高压储气筒70作成简单的结构，并由于可使动作可靠，故能提高可靠性、并可使成本降低。并且，由于金属膜片30b、70b不会透过汽油，故可作为良好的减震器。

减震器30和高压储气筒70在燃料加压室45附近的罩壳40的外周部配设成主面与柱塞43的滑动方向平行。也就是说，薄型的减震器30和高压储气筒70使主面与在柱塞43的滑动方向上长尺寸的高压燃料泵体200的侧面平行并紧固。故有利于布局，并可使整个结构紧凑。并且，减震器30和储气筒70通过将螺刻在外周部上的阳螺纹30d、70d与螺刻在罩壳40的凹部中的阴螺纹旋合而紧固在罩壳40上。故不需要其他的紧固构件；由于用简单的结构进行紧固，故可削减零件个数并降低成本。

金属膜片30b、70b的变形开始点A、B以不受焊接影响状与焊接部分开规定的距离。因此，由于变形开始点不会热变形，不会变质或使强度变弱，故可提高可靠性。

还有，本申请的结构尤其对单缸的高压燃料泵很有效果，然而不用说，高压燃料泵并不限于单缸，只要是输出燃料压力的脉动大的泵都可获得效果。并且，在本实施例中的减震器30和高压储气筒70系使用激光焊接进行接合。

在本发明技术方案1的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，减震器和储气筒在燃料加压室附近的罩壳的外周部上配设成主面与柱塞的滑动方向平行。因此，可使整体结构紧凑。

在本发明技术方案2的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，减震器构成金属膜片和框体在设有密闭空气且成为金属膜片的变形的的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。因此，可用简单的结构容易地制作减震器。

在本发明技术方案3的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，金属膜片的变形开始点为与焊接部分开。因此，由于变形开始点不会热变形，不会变质或使强度变弱，故可提高可靠性。

在本发明技术方案4的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，焊接为激光焊接或电子束焊接。因此，可以在狭窄的范围内可靠地进行焊接，可作成薄型化，并可增加可靠性。

在本发明技术方案5的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，储气筒构成金属膜片和限制器在设有密闭空气且成为金属膜片的变形的的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。因此，可用简单的结构容易地制作减震器。

在本发明技术方案6的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，金属膜片的变形开始点与焊接部分开。因此，由于变形开始点不会热变形、不会变质或使强度变弱，故可提高可靠性。

在本发明技术方案7的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体中，焊接为激光焊接或电子束焊接。因此，可在狭窄的范围内可靠地进行焊接、可作成薄型并增加可靠性。

Claims (7)

1.一种汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，具有：

具有形成吸入燃料的吸入通道和输出燃料的输出通道的罩壳、配设在所述罩壳内具有滑动孔的工作缸、在所述滑动孔的一部分中形成的燃料加压室和在所述滑动孔内可往复移动地配设的柱塞，通过所述柱塞的往复移动，将燃料从所述吸入通道吸入所述燃料加压室并加压，将已加压的燃料从所述输出通道输出并向汽缸内喷射式发动机的燃料喷射器压送的高压燃料泵；

在所述吸入通道上被设置成与所述高压燃料泵为一体、并吸收所述高压燃料泵使所述吸入通道中产生的燃料的压力脉动的减震器；

在所述输出通道上被设置成与所述高压燃料泵为一体、并吸收所述高压燃料泵输出的燃料的压力脉动的储气筒，

其特征在于，所述减震器和所述储气筒在所述燃料加压室附近的所述罩壳的外周部上配设成将其主面与所述柱塞的滑动方向平行。

2.如权利要求1所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述减震器构成使金属膜片和框体在设有密闭空气且成为金属膜片的变形空间的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。

3.如权利要求2所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述金属膜片的变形开始点与焊接部分开。

4.如权利要求2或3所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述焊接为激光焊接或电子束焊接。

5.如权利要求1所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述储气筒构成使金属膜片和限制器在设有密闭空气且成为金属膜片的变形空间的凹部的罩体上重合并用焊接进行接合。

6.如权利要求5所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述金属膜片的变形开始点与焊接部分开。

7.如权利要求5或6所述的汽缸内喷射式发动机的高压燃料泵体，其特征在于，所述焊接为激光焊接或电子束焊接。

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