CN111322187B - 高压燃料供给泵 - Google Patents

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Abstract

在为了应对更高的燃料压力而提高溢流阀的开阀压的情况下，设置变大的溢流阀，因此，高压燃料供给泵大型化。将溢流阀设置于排出接头的内部。由此，能够得到一种高压燃料供给泵，其即使在燃料压力更高的情况下，也不使泵本身的大小变得过大，一边有效地利用泵内部的剩余空间，一边发挥充分的溢流功能。

Description

高压燃料供给泵
本发明专利申请是国际申请日为2015年04月17日、进入中国国家阶段日期为2016年10月21日、国家申请号为201580021052.X(国际申请号PCT/JP2015/061776)、发明名称为“高压燃料供给泵”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及汽车内燃机用高压燃料供给泵的结构。
背景技术
在汽车等的内燃机内向燃烧室直接喷射燃料的直接喷射型中，广泛使用用于将燃料高压化的高压燃料供给泵。
在高压燃料供给泵中存在设置溢流阀机构的情况下，该溢流阀机构在异常高压发生于排出阀下游的高压部配管的情况下开阀，使排出阀的下游侧高压燃料通路和排出阀的上游侧低压燃料通路连通，保护共轨等的高压部配管。
在日本特开2009-257197号公报中记载了将溢流阀机构与泵主体一体地纵置或横置地设置的高压燃料供给泵。(参照专利文献1)。
另外，作为其它专利文献，存在日本特开2013-167259号公报。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-257197号公报
专利文献2：日本特开2013-167259号公报
发明内容
近年来，在汽车的内燃机内向燃烧室直接喷射燃料的直接喷射型中，从应对环境限制的观点出发，正在向燃料压力更高压化的方向提高要求。为了应对更高的燃料压力，虽然只要提高溢流阀的开阀压即可，但是，因此需要使溢流施力弹簧变强，其结果，存在溢流阀变大的课题。因此，在上述现有技术中，为了在高压燃料供给泵内部设置变大了的溢流阀，高压燃料供给泵本身会大型化。例如，在专利文献2中，溢流阀机构没有位于突出接头，另外，因为将排出阀和溢流阀机构形成为一体，所以使溢流施力弹簧变强，因此产生问题。
当高压燃料供给泵大型化时，根据发动机，不能确保用于设置高压燃料供给泵的空间，或者高压配管的布局变得复杂，存在引起成本上升等的附属课题。
本发明的目的为得到一种高压燃料供给泵，其应对高燃料压力，该高压燃料供给泵能够以简单的结构将溢流阀设置于泵主体，能够将泵主体小型化。
用于解决课题的方案
本发明的目的能够通过将溢流阀设置于排出接头的内部来实现。
发明的效果
根据这样构成的本发明，能够得到一种高压燃料供给泵，即使在应对更高的燃料压力的情况下，也使泵本身的大小不变得特别大，且一边有效地利用泵内部的剩余空间，一边发挥充分的溢流功能。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的高压燃料供给泵的整体纵向剖视图。
图2是本发明的第一实施例的高压燃料供给泵的整体横向剖视图。
图3是本发明的第一实施例的高压燃料供给泵的整体纵向剖视图。
图4是使用了本发明的第一实施例的高压燃料供给泵的燃料供给系统的一例。
图5是本发明的第一实施例的高压燃料供给泵内的各部·及共轨内的压力波形。
图6是使用了本发明的第二实施例的高压燃料供给泵的燃料供给系统的一例。
图7是本发明的第二实施例的高压燃料供给泵的整体纵向剖视图。
图8是本发明的第三实施例的高压燃料供给泵的整体纵向剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
使用图4所示的系统的整体结构图，对系统的结构和动作进行说明。
用虚线所包围的部分表示高压燃料供给泵(以下称为高压泵)主体，在该虚线中示出的机构、零件表示被一体地装入高压泵主体1。燃料箱20的燃料被给油泵21抽取，且通过吸入配管28后输送至泵主体1的吸入接头10a。
通过了吸入接头10a的燃料经由压力脉冲降低机构9、吸入通路10b而到达构成容量可变机构的电磁吸入阀30的吸入孔30a。对于脉动防止机构9，稍后进行叙述。
电磁吸入阀30具备电磁线圈308，在未对电磁线圈308通电时，根据锚定弹簧303的弹力与阀弹簧304的弹力的差，对吸入阀体301向开阀方向施力，变成吸入口30d打开的状态。此外，锚定弹簧303的弹力和阀弹簧304的弹力设定为：
锚定弹簧303的弹力＞阀弹簧304的弹力。
在对该电磁线圈308通电的状态下，在锚定305向图4的左方移动后的状态下，锚定弹簧303维持被压缩的状态。以供电磁柱塞305的前端同轴地接触的方式所安装的吸入阀芯301由于阀弹簧304的弹力而将与高压泵的加压室11相连的吸入口30d关闭。
以下，对高压泵的动作进行说明。
根据后述的凸轮的旋转，在柱塞2位移至图1的下方而处于吸入步骤状态时，加压室11的容积增加而加压室11内的燃料压力降低。当在该步骤中，加压室11内的燃料压力变得比吸入通路10b(吸入孔30a)的压力低时，燃料通过处于开口状态的吸入口30d而流入加压室11。在柱塞2结束吸入步骤而转移至压缩步骤的情况下，柱塞2转移至压缩步骤(向图1的上方移动的状态)。在此，电磁线圈308维持断电状态，不作用电磁弹力。因此，吸入阀芯301保持受锚定弹簧303的弹力而开阀。加压室11的容积随着柱塞2的压缩运动而减少，在该状态下，一次吸入到加压室11的燃料再次通过开阀状态的吸入阀芯301而返回到吸入通路10b(吸入孔30a)，因此，加压室的压力没有上升。该步骤称为返回步骤。
该状态下，当对电磁吸入阀30施加来自发动机控制单元27(以下称为ECU)的控制信号时，在电磁吸入阀30的电磁线圈308流通电流，电磁柱塞305受电磁弹力而向图4的左方移动，锚定弹簧303维持被压缩的状态。其结果，在吸入阀芯301变得不受锚定弹簧303的弹力作用，而受阀弹簧304的弹力和因燃料流入吸入通路10b(吸入孔30a)而引起的流体力作用。因此，吸入阀301闭阀，将吸入口30d关闭。当吸入口30d关闭时，从此时开始，加压室11的燃料压力随着柱塞2的上升运动而上升。而且，当变成排出接头12的压力以上时，经由排出阀机构8而进行残余在加压室11中的燃料的高压排出，将其供给至共轨23。该步骤称为排出步骤。
即，柱塞2的压缩步骤(从下起点到上起点之间的上升步骤)包括返回步骤和排出步骤。而且，通过控制对电磁吸入阀30的电磁线圈308的通电时刻，能够控制排出的高压燃料的量。若提早向电磁线圈308通电时刻，则压缩步骤中的返回步骤的比例变小，排出步骤的比例变大。即，向吸入通路10b(吸入孔30a)返回的燃料变少，高压排出的燃料变多。另一方面，若推迟通电的时刻，则压缩步骤中的返回步骤的比例变大，排出步骤的比例变小。即，向吸入通路10b返回的燃料变多，高压排出的燃料变少。对电磁线圈308的通电时刻由来自ECU的指令控制。
通过如上地构成，控制对电磁线圈308的通电时刻，从而能够将高压排出的燃料的量控制为内燃机所需的量。
在加压室11的出口设有排出阀机构8。排出阀机构8具备排出阀片8a、排出阀8b、排出阀弹簧8c，且在加压室11和排出接头12无燃料压差的情况下，排出阀8b通过排出阀弹簧8c的弹力而压接排出阀片8a，形成闭阀状态。从加压室11的燃料压力变得比排出接头12的燃料压力大时开始，排出阀8b抵抗排出阀弹簧8c而开阀，加压室11内的燃料经由排出接头12被高压排出至共轨23。
于是，引导至吸入接头10a的燃料在泵主体1的加压室11通过柱塞2的往复运动而将需要的量加压至高压，且将其从排出接头12加压输送至共轨23。
在共轨23装配有直接喷射用注射器24(所谓的直喷注射器)、压力传感器26。直喷注射器24配合内燃机的气筒个数而装配，其根据来自发动机控制单元(ECU)27的控制信号进行开闭阀，将燃料喷射至缸内。
在泵主体1还除了排出流路对排出阀进行分流地设置有将排出阀8b的下游侧和加压室11连通的排出流路110。在排出流路110设有将燃料的流动仅限制为从排出流路向加压室11的单方向的溢流阀104。溢流阀104通过产生挤压力的溢流弹簧102而挤压溢流阀片105，且设定为，当加压室内与溢流通路内之间的压力差变成固定的压力以上时，溢流阀104与溢流阀片105分离而开阀。
在由于直喷注射器24的故障等而共轨23等发生异常高压的情况下，当排出流路110与加压室11的压差变成溢流阀104的开阀压力以上时，溢流阀104开阀，将变成异常高压的排出流路从排出流路110返回加压室11，从而保护共轨23等高压部配管。
以下，使用图1至图4，对高压燃料泵的结构、动作更详细地进行说明。通常，高压泵使用在泵主体1所设置的凸缘1e而紧密接触地固定于内燃机的缸头41的平面。为了保持缸头和泵主体间的气密性，在泵主体1嵌入有O形环61。
在泵主体1，为了引导柱塞2的进退运动，而且在内部形成加压室11，安装有将端部形成为有底筒型的缸6。而且，加压室11为了连通用于供给燃料的电磁吸入阀30和用于从加压室11向排出通路排出燃料的排出阀机构8，设有多个连通孔11a。
缸6的外径具有大径部和小径部，将泵主体1按入小径部，而且大径部与小径部的台阶6a与泵主体1面压接，从而防止在加压室11加压的燃料向低压侧泄漏。
在柱塞2的下端设有挺杆3，其将安装于内燃机的凸轮轴的凸轮5的旋转运动变换成上下运动且传递至柱塞2。柱塞2经由止动器15而通过弹簧4与挺杆3压接。由此，随着凸轮5的旋转运动，能够使柱塞2上下地进行进退(往复)运动。
另外，保持与密封件支架7的内周下端部的柱塞密封件13以与柱塞2的外周能够滑动地接触的状态设置在缸6的图中下端部，由此，将柱塞2与缸6之间的窜气间隙密封，防止燃料向泵外部泄漏。同时，防止对内燃机内的滑动部进行润滑的润滑油(也包括发动机油)经由窜气间隙而流入泵主体1的内部。
由给油泵21抽取的燃料经由与吸入配管28结合的吸入接头10a而被输送至泵主体1。
挡板罩14通过与泵主体1结合而形成低压燃料室10，且流入通过了入接头10a的燃料。在低压燃料室10的上游，为了去除含在燃料中的金属粉等异物，例如按入泵主体1等地安装有燃料过滤器102。
在低压燃料室10设置有使在高压泵内发生的压力脉动对燃料配管28的影响降低的压力脉动降低机构9。在将一次吸入加压室11的燃料因为容量控制状态而再次通过开阀状态的吸入阀芯301返回吸入通路10b(吸入孔30a)的情况下，由于返回到吸入通路10b(吸入孔30a)的燃料，在低压燃料室10发生压力脉动。但是，设于低压燃料室10的压力脉动降低机构9在其外周将两张波板状的圆盘型金属板粘在一起，在内部形成为注入有类似于氩的惰性气体的金属减震器9a，通过该金属减震器9a膨胀·收缩，从而吸收降低压力脉动。9b是用于将金属减震器9a固定于泵主体1的内周部的安装配件。
电磁吸入阀30具备电磁线圈308，且为可变控制机构，其经由端子307而与ECU连接，通过重复进行通电和断电来控制吸入阀的开闭，从而控制燃料的流量。
在对电磁线圈308未通电时，经由锚定305及以与锚定305形成一体的方式形成的锚定杆302而将锚定弹簧303的弹力传递至吸入阀芯301。设置于吸入阀芯内侧的阀弹簧304的弹力设定为锚定弹簧303的弹力＞阀弹簧304的弹力，结果，对吸入阀芯301向开阀方向施力，变成吸入口30d打开的状态。此时，锚定杆302和吸入阀芯301在302b所示的部位接触(图1所示的状态)。
将通过线圈308的通电而发生的磁作用力设定为，具有大于锚定弹簧303的弹力而将锚定305能够吸引至定子306侧的力。通电时，锚定303向定子306侧移动(图的左侧)，在锚定杆302端部所形成的限位件302a与锚定杆轴承309抵接并卡定。此时，以锚定301的移动量和吸入阀芯301的移动量为锚定301的移动量＞吸入阀芯301的移动量的方式设定有余隙，锚定杆302与吸入阀芯301的接触部302b开放，结果，通过阀弹簧304对吸入阀芯301施力，变成吸入口30d关闭的状态。
电磁吸入阀30以吸入阀芯301能够堵塞向加压室的吸入口30d的方式，将吸入阀片310保持紧密地插入筒状突起部1b，从而固定于泵主体1。在将电磁吸入阀30安装于泵主体1时，吸入孔30a和吸入通路10b被连接。
排出阀机构8具有：贯穿设置有相对于排出阀芯8b的滑动轴中心呈放射状地设置的多个排出通路，并以能够在中心保持往复滑动的方式设有轴承的排出阀片部件8a；以及排出阀部件8b，其以相对于排出阀片部件8a的轴承能够滑动的方式设于中心轴、且在外周部具有通过与排出阀片部件8a接触而能够保持气密性的环状接触面。而且，插入且保持有由对排出阀部件8b向闭阀方向施力的螺旋弹簧构成的排出阀弹簧33。排出阀片部件通过以下方式构成排出阀机构8，例如通过按入而保持于泵主体1、插入排出阀部件8b、排出阀弹簧33、通过密封插销17而密封于泵主体1。通过如上地构成，排出阀机构8起到限制燃料的流通方向的单向阀的作用。
再对溢流阀机构的动作详细地进行说明。如图所示，溢流阀机构100包括：溢流阀壳101、溢流弹簧102、溢流按压部103、溢流阀104、溢流阀片105。在将溢流阀片105按入固定于溢流阀壳101后，将溢流阀104、溢流按压部103、溢流弹簧102按照该顺序依次插入。溢流弹簧102的设定载荷根据溢流阀片的固定位置而决定。溢流阀的104的开阀压力根据该溢流弹簧102的设定载荷而决定。通过将溢流阀片105按入在泵主体1所设置的筒状贯通口1C的内周壁而固定这样单元化的溢流阀机构100。然后，以堵塞泵主体1的筒状贯通口1C的方式固定排出接头12，防止燃料从高压泵向外部泄漏，能够进行与共轨的连接，同时将溢流阀机构100的一部分收纳于排出接头12内。
在此，将上述排出阀机构8和溢流阀机构100的向泵主体的安装位置形成为类似于排出阀机构8和溢流阀机构100的中心轴向以加压室11为中心形成放射状的位置，从而能够容易地进行泵主体1制作时的加工。
在此，使用图5，对在加压室内发生的溢出进行说明。根据柱塞2的动作，当加压室11的容积开始减少时，加压室内的压力随着容积减少而增大。而且，当最终加压室内的压力变得比排出流路110内的压力高时，排出阀机构8开阀，将燃料从加压室11向排出流路110排出。从该排出阀机构8开阀的瞬间，加压室内的压力迅速地溢出而变成非常高的高压。该高压在排出流路内传播，排出流路内的压力也在相同的时刻溢出。如果，在此，溢流阀机构100的出口与吸入流路10b连接，则由于排出流路内的压力溢出，而溢流阀104的入口·出口的压力差变得比溢流阀机构100的开阀压力大，从而溢流阀进行误动作。对于此，在实施例中，由于溢流阀机构100的出口与加压室11连接，因此，在溢流阀机构100的出口作用加压室内的压力，在溢流阀机构11的入口作用排出流路110内的压力。在此，在加压室内和排出流路内，在相同时刻发生了压力溢出，因此，溢流阀的入口·出口的压力差不会变成溢流阀的开阀压力以上。即，溢流阀不会进行误动作。
当根据柱塞2的动作而加压室11的容积开始增加时，随着容积增加，加压室内的压力减少，当变得比吸入通路10b(吸入孔30a)内的压力低时，燃料从吸入通路10b(吸入孔30a)流入加压室11。然后，根据柱塞2的运动，当加压室11的容积再次开始减少时，根据上述的机理，将燃料加压成高压而排出。
接下来，对由于直喷注射器24的故障等而共轨23等产生了异常高压的情况详细地进行说明。
当直喷注射器的故障、也就是说，喷射功能停止而不能将输送至共轨23的燃料供给至内燃机的燃烧室内时，燃料滞留在排出阀机构8与共轨23间，燃料压力变成异常高压。该情况下，如果是缓慢的压力上升，则通过设于共轨23的压力传感器26检测异常，对设于吸入通路10b(吸入孔30a)的作为容量控制机构的电磁吸入阀30进行反馈控制，进而使排出量减少的安全功能进行动作，但是，使用了该压力传感器的反馈控制不能应对瞬间性的异常高压。另外，在电磁吸入阀30发生故障而不能发挥保持最大容量时的状态的功能的情况下，在未要求那样多的燃料的运转状态下，排出压力异常地变成高压。该情况下，即使共轨23的压力传感器26检测异常高压，也由于容量控制机构本身发生故障而不能消除该异常高压。
在发生了这种异常高压的情况下，实施例的溢流阀机构100作为安全阀发挥功能。
当根据柱塞2的运动而加压室11的容积开始增加时，随着容积增加，加压室内的压力减少，当溢流阀机构100的入口即排出流路的压力变得比溢流阀的出口即加压室11的压力高出溢流阀机构100的开阀压力以上时，进行开阀，将在共轨内变成异常高压的燃料返回加压室内。由此，即使在发生异常高压时，不会变成规定的压力以上，形成共轨23等高压配管系统的保护。
本实施例的情况下，排出步骤时，由于上述的机制，溢流阀机构100不会发生开阀压力以上的入口·出口压力差，不会开阀。
在吸入步骤及返回步骤中，加压室11的燃料压力降至与吸入配管28相同的低的压力。另一方面，溢流室112的压力上升至与共轨23相同的压力。当溢流室112与加压室的压差变成溢流阀104的开阀压力以上时，溢流阀104开阀，变成异常高压的燃料从溢流室112向加压室11返回，从而保护共轨23等高压配管系统。
实施例2
接下来，使用图6至图7，对第二实施例进行说明。
在第二实施例中，设于泵主体1的溢流阀机构100设置为将排出阀8b的下游侧和吸入通路10b连通。溢流阀104通过产生挤压力的溢流弹簧102而挤压溢流阀片105，且设定为，当吸入通路内与溢流通路内之间的压力差变成规定的压力以上时，溢流阀104与溢流阀片105分离而开阀。
在由于直喷注射器24的故障等而共轨23等发生了异常高压的情况下，当排出流路110与吸入通路10b的压差变成溢流阀104的开阀压力以上时，溢流阀104开阀，将变成异常高压的排出流路从排出流路110向加压室11返回，从而保护共轨23等高压部配管。
实施例3
接下来，使用图8，对第三实施例进行说明。
在第三实施例中，如图所示，溢流阀机构100包括溢流阀限位件101、溢流阀102、溢流阀片103、溢流弹簧限位件104、溢流弹簧105。溢流阀片103具有设置为供溢流阀102能够滑动的轴承。一体地具有滑动轴的溢流阀102在插入溢流阀片103后，以将溢流弹簧105变成期望的载荷的方式，规定溢流弹簧限位件104的位置，且通过按入溢流阀102等而固定。溢流阀102的开阀压力通过该溢流弹簧105的挤压力来规定。另外，溢流阀限位件101被插入泵主体1与溢流阀片103之间，且作为限制溢流阀102的开口量的限位件发挥功能。这样单元化了的溢流阀机构100通过将溢流阀片103按入在泵主体1所设置的筒状贯通口1C的内周壁而固定。即，溢流阀为向内打开的阀的结构。从而，通过在溢流阀102的排出接头12侧设置溢流弹簧105，即使将溢流阀机构100的溢流阀104的出口向加压室11开口，也会不增加加压室11的容积。
符号说明
1—泵主体，2—柱塞，6—缸，8—排出阀机构，9—压力脉动降低机构，11—加压室，30—电磁吸入阀，100—溢流阀机构，101—溢流阀壳，102—溢流弹簧，103—溢流按压部，104—溢流阀，105—溢流阀片。

Claims (7)

1.一种高压燃料泵，其特征在于，具备：
包括加压室(11)的泵主体(1)；
设置在与所述加压室(11)相连的通路中的排出阀机构(8)的排出阀(8b)；
排出在所述加压室(11)中被加压了的燃料的排出接头(12)；以及
至少一部分收纳在所述排出接头(12)中的溢流阀机构(100)的溢流弹簧(102)，
所述排出阀(8b)和所述溢流阀机构(100)在所述泵主体(1)的周向上设置于不同的位置，所述排出阀(8b)的下游侧与形成在所述溢流阀机构(100)的外周面和所述排出接头(12)的内周面之间的排出通路流体地连通。
2.根据权利要求1所述的高压燃料泵，其特征在于，
所述排出接头(12)收容从所述泵主体(1)的外周面朝向外侧突出的所述溢流阀机构(100)的突出部。
3.根据权利要求1所述的高压燃料泵，其特征在于，
所述溢流阀机构(100)和所述排出阀机构(8)位于相同的水平截面上。
4.根据权利要求1所述的高压燃料泵，其特征在于，
将所述溢流阀机构(100)及所述排出阀机构(8)向所述泵主体(1)的安装位置形成为，所述溢流阀机构(100)及所述排出阀机构(8)的中心轴向以所述加压室(11)为中心形成放射状的位置。
5.根据权利要求1所述的高压燃料泵，其特征在于，
所述溢流阀机构(100)具有溢流阀壳(101)、所述溢流弹簧(102)、溢流按压部(103)、溢流阀(104)和溢流阀片(105)，所述溢流阀机构(100)不与所述排出接头(12)接触地固定于所述泵主体(1)。
6.根据权利要求1所述的高压燃料泵，其特征在于，
所述排出阀机构(8)具有排出阀片(8a)、所述排出阀(8b)和排出阀弹簧(8c)，
密封插销(17)密封所述泵主体(1)的开口，所述泵主体(1)设置有所述排出阀机构(8)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的高压燃料泵，其特征在于，
以堵塞所述泵主体的贯通口(1C)的方式固定所述排出接头。
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