CN117355672A - 燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料泵，其具备：泵头(23)；柱塞筒(32)，设置有支承孔(38)且支承孔(38)的轴向上的一端部侧被螺纹紧固于泵头(23)上；柱塞(41)，沿轴向移动自如地支承于支承孔(38)中；加压室(56)，由支承孔(38)的一端部和柱塞(41)的一端部区划；燃料吐出通路(73)，一端部与加压室(56)连通；及燃料吸入通路(70)，一端部与加压室(56)连通。

Description

燃料泵

技术领域

本发明涉及一种应用于内燃机的燃料泵。

背景技术

例如，应用于柴油发动机的高压共轨式的燃料喷射装置具备燃料泵、高压共轨及燃料喷射阀。燃料泵吸入燃料罐的燃料并进行加压之后，作为高压燃料供给至高压共轨。高压共轨将从燃料泵供给的高压燃料保持在规定的压力。燃料喷射阀通过打开或关闭喷射阀来将高压共轨的高压燃料喷射到柴油发动机的燃烧室。燃料泵具备柱塞筒、柱塞、吸入阀及吐出阀。通过使柱塞在柱塞筒的内部向一个方向移动，打开吸入阀以将燃料吸入到加压室。通过使柱塞在柱塞筒的内部向另一个方向移动，加压室的燃料被加压，打开吐出阀以吐出高压燃料。作为这种燃料泵，例如有下述专利文献1中所记载的燃料泵。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-229898号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

燃料泵通过柱塞的往复移动将低压燃料吸入到加压室，并吐出所加压的高压燃料。柱塞移动自如地支承于设置在柱塞筒中的支承孔中，并且在支承孔的端部设置有加压室。由于加压室保持高压燃料，因此要求在柱塞与支承孔之间具有高精度的间隙。并且，由于柱塞在支承孔中在高速且高压条件下移动，因此还要求对烧结具有较高的可靠性。

以往，柱塞筒被螺栓紧固于泵主体上。此时，通过使贯穿了泵主体的多个螺栓与柱塞筒中的和泵主体的接触部螺合，柱塞筒被紧固于泵主体上。在该结构中，需要在泵主体侧排列多个螺栓，并且需要将多个螺栓以不干涉其他固定螺栓的方式配置。因此，存在如下课题：在筒侧也需要用于紧固多个螺栓的空间，柱塞筒的外径变大，导致燃料泵的大型化。而且，有可能柱塞筒因多个螺栓的紧固力的不均匀性而弹性变形，并且支承孔的真圆度降低。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种通过柱塞筒的小径化来实现装置整体的小型化的燃料泵。

用于解决技术课题的手段

用于实现上述目的的本发明的燃料泵具备：泵头；柱塞筒，设置有支承孔且所述支承孔的轴向上的一端部侧被螺纹紧固于所述泵头上；柱塞，沿轴向移动自如地支承于所述支承孔中；加压室，由所述支承孔的一端部和所述柱塞的一端部区划；燃料吐出通路，一端部与所述加压室连通；及燃料吸入通路，一端部与所述加压室连通。

发明效果

根据本发明的燃料泵，能够通过柱塞筒的小径化来实现装置整体的小型化。

附图说明

图1是表示本实施方式的燃料喷射装置的概略结构图。

图2是表示本实施方式的燃料泵的纵剖视图。

图3是表示燃料泵的纵截面的沿图2的III-III剖切的剖视图。

图4是表示柱塞筒的安装结构的放大图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，本发明并不被该实施方式限定，并且在存在多个实施方式的情况下，也包括通过组合各实施方式而构成的方式。并且，在实施方式中的构成要件中包含本领域技术人员能够容易想到的要件、实质上相同的要件、所谓的均等范围的要件。

＜燃料喷射装置＞

图1是表示本实施方式的燃料喷射装置的概略结构图。

如图1所示，燃料喷射装置10搭载于柴油发动机(内燃机)上。燃料喷射装置10具备燃料泵11、高压共轨12及多个燃料喷射阀13。

燃料泵11经由燃料管路L11与燃料罐14与连接。燃料泵11从燃料管路L11吸入储存于燃料罐14中的燃料，并进行加压以生成高压燃料。燃料泵11经由燃料高压管路L12与高压共轨12连接。高压共轨12将从燃料泵11供给的高压燃料保持在规定的压力。高压共轨12经由多个(在本实施方式中为4个)燃料供给管路L13分别与燃料喷射阀13连接。燃料喷射阀13通过打开或关闭喷射阀来将高压共轨12的高压燃料喷射到柴油发动机的各缸体(燃烧室)。

＜燃料泵＞

图2是表示本实施方式的燃料泵的纵剖视图，图3是表示燃料泵的纵截面的沿图2的III-III剖切的剖视图。另外，以下所说明的燃料泵为配置有3个柱塞的形式的燃料泵，但是柱塞的个数并不受限制。

如图2及图3所示，燃料泵11通过将保持架21、泵壳22及泵头23进行螺栓紧固来构成壳体。泵壳22在内部配置有凸轮轴24。凸轮轴24的轴向上的各端部通过轴承25、26旋转自如地支承于保持架21上。凸轮轴24的轴向上的一端部向保持架21的外部突出，并从柴油发动机输入驱动力。凸轮轴24在轴向上隔着间隔而设置有多个(在本实施方式中为3个)凸轮27、28、29。凸轮27、28、29各自在周向上的相位彼此不同。

保持架21通过多个螺栓30紧固于泵壳22上。多个螺栓30贯穿保持架21，并且前端部与泵壳22螺合。泵头23通过多个螺栓31紧固于泵壳22上。多个螺栓31贯穿泵头23且与泵壳22螺合。

泵壳22及泵头23在内部配置有3个柱塞筒32、33、34。各柱塞筒32、33、34呈相同的结构。泵壳22及泵头23沿与凸轮轴24的轴向正交的方向设置有3个收纳孔35、36、37。收纳孔35、36、37横跨泵壳22和泵头23而形成。各柱塞筒32、33、34配置于各收纳孔35、36、37中。即，各柱塞筒32、33、34沿轴向具有第1轴部32a、33a、34a、第2轴部32b、33b、34b、第3轴部32c、33c、34c及第4轴部32d、33d、34d。柱塞筒32、33、34的外径按第2轴部32b、33b、34b、第3轴部32c、33c、34c、第1轴部32a、33a、34a、第4轴部32d、33d、34d的顺序变小。另一方面，收纳孔35、36、37具有第1孔35a、36a、37a及第2孔35b、36b、37b。柱塞筒32、33、34的第1轴部32a、33a、34a被支承于收纳孔35、36、37的第1孔35a、36a、37a中，第2轴部32b、33b、34b被支承于第2孔35b、36b、37b中。

各柱塞筒32、33、34在内部沿轴向形成有支承孔38、39、40。支承孔38、39、40沿轴向贯穿各柱塞筒32、33、34。柱塞筒32、33、34在各支承孔38、39、40中配置有柱塞41、42、43。各柱塞41、42、43分别沿轴向移动自如地支承于各柱塞筒32、33、34的支承孔38、39、40中。

在柱塞41、42、43与凸轮27、28、29之间分别配置有挺杆44、45、46及辊47、48、49。辊47、48、49通过支承轴50、51、52旋转自如地支承于挺杆44、45、46上。柱塞41、42、43在轴向上的下端部配置有弹簧座41a、42a、43a。在柱塞筒32、33、34与弹簧座41a、42a、43a之间配置有压缩螺旋弹簧53、54、55。压缩螺旋弹簧53、54、55通过作用于弹簧座41a、42a、43a的施力将柱塞41、42、43向挺杆44、45、46按压，并经由挺杆44、45、46将辊47、48、49向凸轮27、28、29按压。辊47、48、49的外周面与凸轮27、28、29的外周面接触。

柱塞筒32、33、34在支承孔38、39、40中的轴向上的一端部侧形成有加压室56、57、58。加压室56、57、58由支承孔38、39、40的内周面、柱塞41、42、43中的轴向上的一端部侧的端面、后述吐出阀64、65、66的端面及吸入阀61、62、63的端面区划。通过使柱塞41、42、43在支承孔38、39、40中向轴向上的一端部侧移动，能够对被吸入到加压室56、57、58的燃料进行加压。

泵头23配置有吸入阀61、62、63及吐出阀64、65、66。泵头23设置有分别与柱塞筒32、33、34的支承孔38、39、40连通的燃料通路67、68、69。燃料通路67、68、69与支承孔38、39、40呈一条直线状配置。燃料通路67、68、69的一端部与支承孔38、39、40连通，在中途部与吸入通路(燃料吸入通路)70、71、72的一端部连通，在另一端部与吐出通路(燃料吐出通路)73、74、75的一端部连通。吸入通路70、71、72设置于与燃料通路67、68、69正交的方向上。另外，燃料通路67、68、69兼用作燃料吸入通路及燃料吐出通路的一部分。

吸入通路70、71、72配置有吸入阀61、62、63。吸入阀61、62、63通过压缩螺旋弹簧76、77、78向打开吸入通路70、71、72的方向施力，并通过致动器79、80、81进行工作以关闭吸入通路70、71、72。吐出通路73、74、75配置有吐出阀64、65、66。吐出阀64、65、66通过压缩螺旋弹簧82、83、84向关闭吐出通路73、74、75的方向施力，并通过燃料压力进行动作以打开吐出通路73、74、75。此时，加压室56、57、58与燃料通路67、68、69和吸入通路70、71、72连通。

3个吸入通路70、71、72通过连通路85连通。连通路85与来自燃料罐14的燃料管路L11(均参考图1)连接。吐出通路73、75在另一端部安装有塞子86、87而被关闭。吐出通路74在另一端部安装有连接器88。并且，3个吐出通路73、74、75通过连通路89连通。连接器88经由燃料高压管路L12与高压共轨12(均参考图1)连接。另外，连通路89连通吐出通路73、74、75，但是可以呈如与吐出通路73、74、75交叉的直线状配置并直接连通，也可以相对于吐出通路73、74、75在图2的纸面正交方向上偏移而配置并间接地连通。

因此，若凸轮轴24旋转，则通过凸轮27、28、29将旋转力转换为往复移动力，并被传递至辊47、48、49及挺杆44、45、46。通过辊47、48、49及挺杆44、45、46的移动，柱塞41、42、43在柱塞筒32、33、34的支承孔38、39、40中沿轴向往复移动。吸入阀61、62、63打开吸入通路70、71、72，若柱塞41、42、43向轴向上的另一侧(在图2及图3中为下方侧)移动，则连通路85的低压燃料经由吸入通路70、71、72及燃料通路67、68、69吸入到加压室56、57、58。在柱塞41、42、43到达下止点之后朝向上止点的工序中，若使致动器79、80、81工作，则吸入阀61、62、63克服压缩螺旋弹簧76、77、78的施力而移动，以关闭吸入通路70、71、72。

在低压燃料被吸入到加压室56、57、58的状态下，若柱塞41、42、43向轴向上的一侧(在图2及图3中为上方侧)移动，则在致动器79、80、81工作之前，低压燃料从吸入通路70、71、72经由吸入阀61、62、63返回至连通路85。在致动器79、80、81工作之后，低压燃料被吸入阀61、62、63关闭，加压室56、57、58的容积缩小，从而加压室56、57、58的低压燃料被加压。若加压室56、57、58的低压燃料被加压至规定的压力，则吐出阀64、65、66克服压缩螺旋弹簧82、83、84的施力和来自高压共轨12的承受压力而移动，以打开吐出通路73、74、75。于是，加压室56、57、58的高压燃料从燃料通路67、68、69向吐出通路73、74、75吐出。而且，吐出通路73、74、75的高压燃料在连通路89上合流，并从连接器88向燃料高压管路L12(参考图1)吐出。然后，若柱塞41、42、43到达上止点，则高压燃料的吐出结束，若柱塞41、42、43开始向轴向上的另一侧移动，则加压室56、57、58的容积扩大，从而加压室56、57、58的压力降低，吐出阀64、65、66通过压缩螺旋弹簧82、83、84的施力和来自高压共轨12的承受压力而移动，以关闭吐出通路73、74、75。

＜柱塞筒的安装结构＞

图4是表示柱塞筒的安装结构的放大图。另外，由于各柱塞筒32、33、34为大致相同的结构，因此仅对柱塞筒32进行说明。

如图4所示，泵壳22及泵头23在内部设置有收纳孔35，柱塞筒32被支承于收纳孔35中，并且轴向上的一端部被螺纹紧固于泵头23上。即，柱塞筒32在第1轴部(小径部)32a的外周部上形成有外螺纹部101。另一方面，泵头23在第1孔35a的内周部上形成有内螺纹部102。通过使柱塞筒32的第1轴部32a的外螺纹部101与泵头23中的第1孔35a的内螺纹部102螺合，柱塞筒32被螺纹紧固于泵头23上。

柱塞筒32形成有支承孔38，柱塞41移动自如地支承于支承孔38中。泵头23设置有燃料通路67，并且与支承孔38连通。燃料通路67与吸入通路70连通，并且与吐出通路73连通。吸入通路70配置有吸入阀61(参考图3)，燃料通路67及吐出通路73配置有吐出阀64。此时，吐出通路73相对于支承孔38配置于一条直线上，吸入通路70沿与燃料通路67及吐出通路73正交的方向配置。而且，支承孔38、加压室56、燃料通路67及吐出通路73彼此连通，吸入通路70经由燃料通路67与加压室56连通。

加压室56由支承孔38的内周面、柱塞41的端面41b及吐出阀64的端面64a区划而构成。通过将柱塞筒32的一端部螺纹紧固于泵头23上，第1轴部32a的端面32a1与泵头23的第1孔35a的端面35a1密合，在第1轴部32a的端面32a1与第1孔35a的端面35a1之间构成密封部103。此时，通过在第2轴部32b的端面32b1与第2孔35b的端面35b1之间形成微小间隙，第1轴部32a的端面32a1和第1孔35a的端面35a1始终被压接，以确保密封性能。

其中，密封部103和支承孔38呈同心圆形状。而且，密封部103的内径比支承孔38的内径(柱塞41的外径)更大。并且，柱塞筒32的外螺纹部101的外径比密封部103的外径更大，并且被设定在密封部103的内径的1.8倍至2.3倍的范围内。

柱塞筒32的第2轴部32b的外周部的2个O环104、105在轴向上隔着间隔而安装。柱塞筒32的第2轴部32b经由O环104与泵头23的第2孔35b2嵌合，并且第2轴部32b经由O环105与泵壳22的第2孔35b3嵌合。

柱塞筒32在第3轴部32c上设置有紧固工具(未图示)卡止并能够旋转柱塞筒32的卡止部106。例如，在紧固工具为六角扳子和六角扳手等时，卡止部106成为六角柱形状。而且，通过将紧固工具卡止在卡止部106并旋转柱塞筒32，能够使柱塞筒32的外螺纹部101螺合于泵头23的内螺纹部102中。另外，卡止部106并不限于六角柱形状，只要根据紧固工具的种类适当设定即可。

压缩螺旋弹簧53配置于柱塞筒32与挺杆44之间。压缩螺旋弹簧53通过施力将柱塞41经由挺杆44向凸轮27(参考图2及图3)侧施力。柱塞筒32形成有弹簧接收部32c1，所述弹簧接收部32c1形成于形成有卡止部106的第3轴部32c的端面上。压缩螺旋弹簧53的轴向上的一端部与柱塞筒32的弹簧接收部32c1接触。

并且，如图2所示，多个柱塞筒32、33、34在泵头23及泵壳22上隔着间隔而配置。此时，多个柱塞筒32、33、34的间距P被设定在支承孔38、39、40的内径B(参考图4)的5倍至6倍的范围内。

因此，通过将柱塞筒32的轴向上的一端部螺纹紧固于泵头23上，不需要用于将柱塞筒32紧固于泵头23上的多个螺栓，柱塞筒32的外径不会变大。

[本实施方式的作用效果]

第1方式所涉及的燃料泵具备：泵头23；柱塞筒32、33、34，设置有支承孔38、39、40且支承孔38、39、40的轴向上的一端部侧被螺纹紧固于泵头23上；柱塞41、42、43，沿轴向移动自如地支承于支承孔38、39、40中；加压室56、57、58，由支承孔38、39、40的一端部和柱塞41、42、43的一端部区划；吐出通路(燃料吐出通路)73、74、75，一端部与加压室56、57、58连通；及吸入通路(燃料吸入通路)70、71、72，一端部与加压室56、57、58连通。

根据第1方式所涉及的燃料泵，通过将柱塞筒32、33、34的轴向上的一端部螺纹紧固于泵头23上，不需要用于将柱塞筒32、33、34紧固于泵头23上的多个螺栓，该螺栓也不会干涉其他固定螺栓。因此，柱塞筒32、33、34的外径不会变大，能够使柱塞筒32、33、34小径化，能够实现燃料泵11的小型化。并且，柱塞筒32也不会因用于紧固柱塞筒32、33、34的螺栓的紧固力的不均匀性而变形，能够抑制支承孔38、39、40的一端部侧的真圆度的降低。

在第2方式所涉及的燃料泵中，吸入通路70、71、72经由燃料通路(燃料吐出通路)67、68、69与加压室56、57、58连通。由此，加压室56、57、58仅与燃料通路67、68、69连通，能够减小构成加压室56、57、58的支承孔38、39、40的内径。

在第3方式所涉及的燃料泵中，吐出通路73、74、75相对于支承孔38、39、40配置于一条直线上，吸入通路70、71、72沿与燃料通路67、68、69正交的方向配置。由此，能够将高压燃料从加压室56、57、58沿一条直线吐出，能够效率良好地吐出高压燃料。

在第4方式所涉及的燃料泵中，作为柱塞筒32、33、34设置有第1轴部(小径部)32a、33a、34a和设置于比第1轴部32a、33a、34a更靠轴向上的另一端部侧的第2轴部(大径部)32b、33b、34b，在第1轴部32a、33a、34a的外周部上形成有外螺纹部101，而且泵头23设置有收纳孔35，在第1孔35a、36a、37a的内周面上形成有内螺纹部102，通过使外螺纹部101与内螺纹部102螺合，柱塞筒32、33、34被螺纹紧固于泵头23上，在第1轴部32a、33a、34a的端面与收纳孔35、36、37的端面之间构成呈环形状的密封部103，密封部103的内径比支承孔38、39、40的内径更大。由此，能够确保密封部103中的高密封性能。

在第5方式所涉及的燃料泵中，密封部103和支承孔38、39、40呈同心圆形状。由此，能够高精度地加工密封部103和支承孔38、39、40。

在第6方式所涉及的燃料泵中，外螺纹部101的外径比密封部103的外径更大，并且被设定在密封部103的内径的1.8倍至2.3倍的范围内。由此，能够确保密封部103中的高密封性能，并且能够确保外螺纹部101对柱塞筒32、33、34的充分的紧固力。

在第7方式所涉及的燃料泵中，作为收纳孔35设置有在内周面上形成有内螺纹部102的第1孔35a、36a、37a和直径比第1孔35a、36a、37a更大的第2孔35b、36b、37b，柱塞筒32、33、34的第2轴部32b、33b、34b的外周部经由O环104与第2孔35b、36b、37b的内周面嵌合。由此，能够抑制燃料从加压室56、57、58泄漏。

在第8方式所涉及的燃料泵中，在柱塞筒32、33、34的轴向上的另一端部侧设置有紧固工具卡止并能够旋转柱塞筒32、33、34的卡止部106。由此，能够通过现有工具容易将柱塞筒32、33、34紧固于泵头上。

在第9方式所涉及的燃料泵中，在柱塞筒32、33、34中的径向外侧配置有压缩螺旋弹簧(施力部件)53、54、55，所述压缩螺旋弹簧(施力部件)53、54、55向将柱塞41、42、43向凸轮按压的方向施力，并且在卡止部106的端面上设置有压缩螺旋弹簧53、54、55的弹簧接收部(施力部件)。由此，能够容易组装压缩螺旋弹簧53、54、55。

在第10方式所涉及的燃料泵中，柱塞筒32、33、34在泵头23上隔着间隔而配置多个，多个柱塞筒32、33、34的间距被设定在支承孔38、39、40的内径的5倍至6倍的范围内。由此，能够以最佳间距配置多个柱塞筒32、33、34。

另外，在上述实施方式中，将支承孔38、39、40在轴向上设为相同直径，并且将一端部与燃料通路67、68、69连通，但是并不限定于该结构。例如，也可以将支承孔由与支承孔38、39、40相同直径的主体孔和直径比支承孔38、39、40更细的细径部构成，并且将细径部与燃料通路67、68、69连通。此时，柱塞41、42、43仅通过主体孔移动自如地被支承。

并且，燃料喷射装置10的方式和燃料泵11的方式并不限定于上述实施方式。例如，高压共轨12和燃料喷射阀13的数量、燃料泵11的连接位置、柱塞41、42、43和柱塞筒32、33、34的数量等只要适当设定即可。

符号说明

10-燃料喷射装置，11-燃料泵，12-高压共轨，13-燃料喷射阀，14-燃料罐，21-保持架，22-泵壳，23-泵头，24-凸轮轴，25、26-轴承，27、28、29-凸轮，30、31-螺栓，32、33、34-柱塞筒，35、36、37-收纳孔，38、39、40-支承孔，41、42、43-柱塞，44、45、46-挺杆，47、48、49-辊，50、51、52-支承轴，53、54、55-压缩螺旋弹簧(施力部件)，61、62、63-吸入阀，64、65、66-吐出阀，67、68、69-燃料通路，70、71、72-吸入通路，73、74、75-吐出通路，76、77、78-压缩螺旋弹簧，79、80、81-致动器，82、83、84-压缩螺旋弹簧，85-连通路，86、87-塞子，88-连接器，89-连通路，101-外螺纹部，102-内螺纹部，103-密封部，104、105-O环，106-卡止部，L11-燃料管路，L12-燃料高压管路，L13-燃料供给管路。

Claims (10)

1.一种燃料泵，其具备：

泵头；

柱塞筒，设置有支承孔且所述支承孔的轴向上的一端部侧被螺纹紧固于所述泵头上；

柱塞，沿轴向移动自如地支承于所述支承孔中；

加压室，由所述支承孔的一端部和所述柱塞的一端部区划；

燃料吐出通路，一端部与所述加压室连通；及

燃料吸入通路，一端部与所述加压室连通。

2.根据权利要求1所述的燃料泵，其中，

所述燃料吸入通路经由所述燃料吐出通路与所述加压室连通。

3.根据权利要求2所述的燃料泵，其中，

所述燃料吐出通路相对于所述支承孔配置于一条直线上，所述燃料吸入通路沿与所述燃料吐出通路正交的方向配置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料泵，其中，

所述柱塞筒具有小径部和设置于比所述小径部更靠轴向上的另一端部侧的大径部，在所述小径部的外周部上形成有外螺纹部，而且所述泵头设置有收纳孔，在所述收纳孔的内周面上形成有内螺纹部，通过使所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合，所述柱塞筒被螺纹紧固于所述泵头上，

在所述小径部的端面与所述收纳孔的端面之间构成呈环形状的密封部，所述密封部的内径比所述支承孔的内径更大。

5.根据权利要求4所述的燃料泵，其中，

所述密封部和所述支承孔呈同心圆形状。

6.根据权利要求4或5所述的燃料泵，其中，

所述外螺纹部的外径比所述密封部的外径更大，并且被设定在所述密封部的内径的1.8倍至2.3倍的范围内。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的燃料泵，其中，

所述收纳孔具有在内周面上形成有所述内螺纹部的第1孔和直径比所述第1孔更大的第2孔，所述柱塞筒的所述大径部的外周部经由O环与所述第2孔的内周面嵌合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料泵，其中，

所述柱塞筒在轴向上的另一端部侧设置有紧固工具卡止并能够旋转所述柱塞筒的卡止部。

9.根据权利要求8所述的燃料泵，其中，

在所述柱塞筒中的径向外侧配置有施力部件，所述施力部件向将所述柱塞向凸轮按压的方向施力，所述卡止部在端面上设置有所述施力部件的弹簧接收部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料泵，其中，

所述柱塞筒在所述泵头上隔着间隔而配置多个，多个所述柱塞筒的间距被设定在所述支承孔的内径的5倍至6倍的范围内。