高压燃料泵的制作方法

文档序号:20012463发布日期:2020-02-22 04:29阅读:150来源:国知局
高压燃料泵的制作方法

本发明涉及一种高压燃料泵,尤其涉及一种具备密封部保护部件的高压燃料泵。



背景技术:

作为本技术领域的背景技术,例如有专利文献1(日本特开2016-118211号公报)。该专利文献1中公开以下内容:“密封部13利用压入固定于弹簧支架7的内周圆筒面7c的密封件支架15和弹簧支架7而保持于弹簧支架7的下端。密封部13的中心轴保持为与弹簧支架7的内周圆筒面7c的中心轴同轴,同时也保持为与圆筒嵌合部7e的中心轴同轴。柱塞2和密封部13能够滑动地设置于缸筒6的下端部。

利用密封部13来防止密封室10f中的燃料向位于挺杆3侧的发动机的内部流入。同时,防止对发动机室内的滑动部进行润滑的润滑油(也包括发动机油)向泵主体1的内部流入。”(参照第0078段、第0079段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-118211号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

在专利文献1中,在将高压燃料泵装配于发动机前的状态下,由弹簧4向密封部13的方向按压柱塞2。以防止柱塞2与密封部13接触而损伤的目的,在密封件支架15设置密封部保护功能(限位器),成为柱塞2不会与密封部13直接接触而损伤的构造。

但是,若设置该限制部分,则柱塞小径部2b与密封件支架15的密封部保护功能(限位器)部之间的缝隙变小,密封部13周围的燃料的循环变差。其结果,因柱塞小径部2b与密封部13的摩擦而产生的热量无法充分地释放(密封部未被冷却),从而有超过密封部13的允许温度而密封部13的树脂部熔化的担忧。

本发明的目的在于提供一种高压燃料泵,其不会使部件形状变得复杂,能够保护密封部,并且通过燃料循环而提高了密封部的冷却性能。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题,本发明的高压燃料泵具备:柱塞,其具有大径部和小径部;加压室,其体积通过上述柱塞的往复运动而增减;密封部,其配置于上述柱塞的上述小径部的外周侧,对上述柱塞的上述小径部的外周侧空间与外部空间之间进行密封;以及限制部件,其配置于上述密封部与上述柱塞的上述大径部的下表面之间,限制上述柱塞的上述大径部向与上述加压室相反的一侧移动,其中,上述限制部件具有与上述大径部的上述下表面对置的对置面,并在上述对置面的最内周部与上述小径部之间形成有缝隙部,并且,除上述缝隙部以外,还形成有将上述对置面的上侧空间与下侧空间连通的连通路。

发明的效果

根据本发明,能够提供一种高压燃料泵,其不会使部件形状变得复杂,能够保护密封部,并且通过燃料循环而提高了密封部的冷却性能。在以下的实施例中详细地说明本发明的其它结构、作用、效果。

附图说明

图1示出应用了本实施例的高压燃料泵的发动机系统的结构图。

图2是本实施例的实施例的高压燃料泵的纵剖视图。

图3是本实施例的实施例的高压燃料泵的从上方观察的水平方向剖视图。

图4是本实施例的实施例的高压燃料泵的从与图1不同的方向观察的纵剖视图。

图5是实施例1的限制部件16的俯视图。

图6是示出在实施例1中将高压燃料泵安装于发动机前的柱塞2与限制部件16的关系的图。

图7是示出在实施例1中将高压燃料泵安装于发动机后的柱塞2与限制部件16的关系的图。

图8是示出在实施例2中将高压燃料泵安装于发动机前的柱塞2与限制部件16的关系的图。

图9是示出在实施例2中将高压燃料泵安装于发动机后的柱塞2与限制部件16的关系的图。

图10是实施例3的限制部件16的俯视图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1示出发动机系统的整体结构图。由虚线围起的部分示出高压燃料泵(以下称作高压燃料泵)的主体,在该虚线中示出的机构、部件示出一体地设置于泵体1的情况。此外,图1是示意性地示出发动机系统的动作的附图,详细的结构有与图2及图2之后的高压燃料泵的结构不同的地方。图2示出本实施例的高压燃料泵的纵剖视图,图3是从上方观察高压燃料泵的水平方向剖视图。并且,图4是从与图2不同的方向观察高压燃料泵的纵剖视图。

基于来自发动机控制单元27(以下称作ecu)的信号,由进料泵21汲取燃料箱20的燃料。该燃料被加压至适当的进料压力,之后通过吸入配管28向高压燃料泵的低压燃料吸入口10a输送。

从低压燃料吸入口10a通过吸入接头51后的燃料经由配置压力脉动减少机构9的缓冲室(10b、10c)而到达构成容量可变机构的电磁阀机构300的吸入端口31b。具体而言,电磁阀机构300构成电磁吸入阀机构。

流入至电磁阀机构300的燃料通过由吸入阀30开闭的吸入口并向加压室11流入。由发动机的凸轮机构93对柱塞2赋予往复运动的动力。通过柱塞2的往复运动,在柱塞2的下降行程中从吸入阀30吸入燃料,并在上升行程中对燃料进行加压。被加压后的燃料经由喷出阀机构8向装配有压力传感器26的共轨23加压输送燃料。而且,喷射器24基于来自ecu27的信号来向发动机喷射燃料。本实施例中,喷射器24是直接向发动机的缸筒筒内喷射燃料的应用于所谓的直喷发动机系统的高压燃料泵。高压燃料泵根据从ecu27向电磁阀机构300输出的信号来喷出所希望的供给燃料的燃料流量。

如图2、图3所示,本实施例的高压燃料泵紧贴地固定于内燃机的高压燃料泵安装部90。具体而言,如图3所示,在设于泵体1的安装凸缘1a形成有螺纹孔1b,并在此插入未图示的多个螺栓。由此,安装凸缘1a紧贴地固定于内燃机的高压燃料泵安装部90。为了对高压燃料泵安装部90与泵体1之间进行密封,在泵体1嵌入有o型圈61,防止发动机油向外部漏出。

如图2、图4所示,在泵体1安装有缸筒6,该缸筒6对柱塞2的往复运动进行导向,并与泵体1一起形成加压室11。也就是说,柱塞2通过在缸筒的内部进行往复运动来使加压室的容积变化。并且,设有用于向加压室11供给燃料的电磁阀机构300和用于从加压室11向喷出通路喷出燃料的喷出阀机构8。

缸筒6在其外周侧与泵体1压入。在泵体1形成有用于供缸筒6从下侧插入的插入孔,在插入孔的下端,形成有以与缸筒6的固定部6a的下表面接触的方式向内周侧变形了的内周凸部。泵体1的内周凸部的上表面向图中上方向按压缸筒6的固定部6a,并由缸筒6的上端面进行密封,以便由加压室11加压后的燃料不会向低压侧漏出。

在柱塞2的下端,设有将安装于内燃机的凸轮轴的凸轮93的旋转运动变换成上下运动并将其传递至柱塞2的挺杆92。柱塞2经由护圈15而由弹簧4推压固定于挺杆92。由此,能够伴随凸轮93的旋转运动而使柱塞2上下往复运动。

并且,保持于密封件支架7的内周下端部的柱塞密封件13以能够滑动地与柱塞2的外周接触的状态设置于缸筒6的图中下方部。由此,当柱塞2滑动时,密封副室7a的燃料来防止该燃料箱内燃机内部流入。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)向泵体1的内部流入。

在柱塞密封件13的上部安装有限制部件16,该限制部件16在高压燃料泵未安装于发动机的状态下防止柱塞2的落下。限制部件16由金属部件构成,并被压入地固定于密封件支架7。在高压燃料泵未安装于发动机的状态下,柱塞2因重力而向下方向移动,但通过使大径部2a的外周部与限制部件16的底面接触,来防止柱塞2落下。

如图3、图4所示,在高压燃料泵的泵体1的侧面部安装有吸入接头51。吸入接头51与供给来自车辆的燃料箱20的燃料的低压配管连接,从该处向高压燃料泵内部供给燃料。吸入过滤器52起到以下作用:防止因燃料的流动而将存在于燃料箱20至低压燃料吸入口10a之间的异物吸收到高压燃料泵内。

通过低压燃料吸入口10a后的燃料通过在上下方向上与图4所示的泵体1连通的低压燃料吸入通路,之后朝向压力脉动减少机构9流动。压力脉动减少机构9配置于缓冲器罩14与泵体1的上端面之间的缓冲室(10b、10c),并由配置于泵体1的上端面的保持部件9a从下侧支撑。具体而言,压力脉动减少机构9是使两片金属膜片重叠来构成的金属缓冲器。在压力脉动减少机构9的内部封入有0.3mpa~0.6mpa的气体,并且利用焊接来固定外周缘部。

在压力脉动减少机构9的上下表面形成有与低压燃料吸入口10a、低压燃料吸入通路连通的缓冲室(10b、10c)。此外,在保持部件9a形成有将压力脉动减少机构9的上侧与下侧连通的通路,但对此在附图中未表示。

通过缓冲室(10b、10c)后的燃料接下来经由形成为在上下方向上与泵体连通的低压燃料吸入通路10d而到达电磁阀机构300的吸入端口31b。此外,吸入端口31b形成为在上下方向上与形成吸入阀阀座31a的吸入阀阀座部件31连通。端子46与连接器一体地模制来形成,剩余的一方端构成为能够与发动机控制单元侧连接。

图3中对电磁阀机构300进行说明。通过凸轮93的旋转,当柱塞2向凸轮93的方向移动而处于吸入行程状态时,加压室11的容积增加并且加压室11内的燃料压力降低。在该行程中,若加压室11内的燃料压力比吸入端口31b的压力低,则吸入阀30成为开阀状态。若吸入阀30成为最大升程状态,则吸入阀30与限位器32接触。通过使吸入阀30升程,来使形成于吸入阀阀座部件31的开口部开口来进行开阀。燃料通过吸入阀阀座部件31的开口部,经由在横向上形成于泵体1的孔向加压室11流入。

当柱塞2结束吸入行程后,柱塞2转为上升运动而移至上升行程。此处,电磁线圈43维持无通电状态不变,不作用磁作用力。杆施力弹簧40对凸出于杆35的外径侧的杆凸部35a进行施力,并设定为具有在无通电状态下将吸入阀30维持为开阀所需的充足的作用力。加压室11的容积伴随柱塞2的上升运动而减少,但在该状态下,一次被吸入到加压室11内的燃料再次通过开阀状态的吸入阀30的开口部向吸入通路10d返回,从而加压室的压力不会上升。将该行程称作返回行程。

在该状态下,若对电磁阀机构300施加来自ecu27的控制信号,则电流经由端子46向电磁线圈43流动。在磁芯39与锚固部36之间作用磁吸引力,磁芯39及锚固部36在磁吸引面处接触。磁吸引力胜过杆施力弹簧40的作用力而对锚固部36进行施力,从而锚固部36与杆凸部35a卡合,使杆35向远离吸入阀30的方向移动。

此时,吸入阀30因吸入阀施力弹簧33的作用力和燃料向吸入通路10d流入所产生的流体力而闭阀。在闭阀后,加压室11的燃料压力伴随柱塞2的上升运动而上升,若成为燃料喷出口12的压力以上,则经由喷出阀机构8进行高压燃料的喷出,向共轨23供给。将该行程称作喷出行程。

即,柱塞2的下起点至上起点之间的上升行程由返回行程和喷出行程构成。而且,通过控制对电磁阀机构300的线圈43通电的通电时机,能够控制所喷出的高压燃料的量。

柱塞2具有大径部2a和小径部2b,副室7a的体积通过柱塞的往复运动而增减。副室7a通过燃料通路10e而与缓冲室(10b、10c)连通。在柱塞2下降时,产生从副室7a向缓冲室(10b、10c)的燃料的流动,并在上升时,产生从缓冲室(10b、10c)向副室7a的燃料的流动。

综上所述,具有以下功能:能够减少在泵的吸入行程或者返回行程中的向泵内外流动的燃料流量,从而减少在高压燃料泵内部产生的压力脉动。

对于喷出阀机构8而言,如图3所示,设于加压室11的出口的喷出阀机构8由喷出阀阀座8a、相对于喷出阀阀座8a接近、分离的喷出阀8b、朝向喷出阀阀座8a对喷出阀8b进行施力的喷出阀弹簧8c、以及决定喷出阀8b的行程(移动距离)的喷出阀限位器8d构成。喷出阀限位器8d与泵体1在抵接部8e处利用焊接来接合,从而将燃料与外部隔绝。

在加压室11与喷出阀室12a之间没有燃料差压的状态下,喷出阀8b因喷出阀弹簧8c的作用力而被推压固定于喷出阀阀座8a,从而成为闭阀状态。在加压室11的燃料压力比喷出阀室12a的燃料压力大时,喷出阀8b抵抗喷出阀弹簧8c而开阀。而且,加压室11内的高压的燃料经由喷出阀室12a、燃料喷出通路12b、燃料喷出口12向共轨23喷出。喷出阀8b在开阀时与喷出阀限位器8d接触,行程受到限制。因此,喷出阀8b的行程由喷出阀限位器8d适当地决定。由此,能够防止行程变得过大而向喷出阀室12a高压喷出了的燃料因喷出阀8b的关闭延迟再次向加压室11内逆流的情况,从而能够抑制高压燃料泵的效率降低。

若加压室11的燃料被加压而喷出阀8b开阀,则加压室11内的高压的燃料通过喷出阀室80、燃料喷出通路,之后从燃料喷出口12喷出。燃料喷出口12形成于喷出接头60,喷出接头60在焊接部处焊接固定于泵体1来确保燃料通路。

接下来,对图2、图3等所示的溢流阀机构200进行说明。

溢流阀机构200由溢流体201、溢流阀202、溢流阀支架203、溢流弹簧204以及弹簧限位器205构成。在溢流体201设有锥形状的阀座部。阀202经由阀支架203而担负溢流弹簧204的载荷,被按压至溢流体201的阀座部,从而与阀座部配合地隔绝燃料。

因高压燃料泵的电磁吸入阀300的故障等,燃料喷出口12的压力异常地变成高压,若比溢流阀机构200的设定压力大,则异常高压的燃料经由溢流通路213向作为低压侧的缓冲室10c溢流。在本实施例中,将溢流阀机构200的溢流目的地作为缓冲室10b,但也可以构成为向加压室11溢流。

接下来,使用图5、图6、图7对本实施例的密封部13(柱塞密封件)的周围的结构进行说明。

图5是限制部件16的俯视图。

图6是示出将高压燃料泵安装于发动机前的柱塞2与限制部件16的关系的图。在将高压燃料泵安装于发动机前,柱塞2因图4的施力弹簧4的作用力而向下方向移动,但柱塞2的大径部2a的外周部2c与限制部件16的底面16c接触而被支撑。

图7是示出将高压燃料泵安装于发动机后的柱塞2与限制部件16的关系的图。在该情况下,由于施加图4的施力弹簧4的上方向的作用力,所以由施力弹簧4经由护圈15向上方向对柱塞2进行施力。因而,在安装于发动机之后,柱塞2不会与限制部件16的底面16c接触,沿上下方向被驱动。

密封部13防止高压燃料泵的内部的燃料向发动机内部流入,或者防止发动机内部的油向高压燃料泵的内部流入。密封部13具有上部和下部在径向上扩展的弹簧13a。由此,密封部13在与密封件支架7之间由弹簧13a所产生的径向的张紧力保持。并且,密封部13的从与副室7b对置的对置面(上表面)向副室7b的相反侧(下侧)凹下的凹部13b在整周方向上形成于小径部2b的径向外侧。

因弹簧13a所产生的径向的张紧力,在密封部13与柱塞2的小径部2b之间也产生摩擦力。当发动机启动而高压燃料泵处于驱动状态时,进料泵21所产生的平均压力由密封部13负担,向图7中的下方向按压密封部13。即使在密封部13与柱塞2的小径部2b之间产生摩擦力,密封部13也成为被按压至密封件支架7的底面的状态。

在将高压燃料泵安装于发动机缸盖之前,由施力弹簧4朝向图6或图7的下方向按压柱塞2。此时,柱塞2的大径部2a的外周部2c直接与密封部13接触,有使密封部13损伤的担忧。因此,设置限制部件16作为密封部13的保护部件。由此,在密封部13处,柱塞2的大径部2a的外周部2c与限制部件16的底面16c接触,从而进一步向下方向移动的情况受到限制。因此,能够保护密封部13。在本实施例中,连接大径部2a与小径部2b的外周部2c由与柱塞轴向垂直的平面形成。根据该结构,由于能够由平面来充分确保与对置面16c(限制部)接触的接触面,所以可靠性变高。因此,能够更容易兼得高压燃料泵装配于发动机前的密封部13的保护功能和驱动时的冷却功能。

此外,限制部件16优选由金属部件构成,并通过冲压成型来制造。由此能够低成本地量产。

密封部13的下侧(泵外部侧)暴露在油中。而且,由于密封部13是树脂件,所以燃料温度、油温的变化影响密封部13的强度使之降低。并且,密封部13的温度也因柱塞2上下滑动所产生的滑动热量而上升。基本上,密封部13的温度越高则强度越低。因此,需要在暴露在燃料中的密封部13的上侧(泵内部侧)设置用于使温度比油的温度低的燃料在限制部件16与密封部13之间循环的空间。该空间在柱塞轴向上的长度例如优选为比限制部件16的金属厚度大。这样一来,能够利用燃料来冷却密封部13。可靠地确保限制部件16与密封部13之间的空间并冷却密封部13是重要的。

如上所述,本实施例的高压燃料泵具备:柱塞2,其具有大径部2a和小径部2b;加压室11,其体积通过柱塞2的往复运动而增减;以及密封部(柱塞密封件13),其配置于柱塞2的小径部2b的外周侧,对柱塞2的小径部2b的外周侧空间(副室7a)与外部空间(发动机侧空间)之间进行密封。限制部件16配置于密封部13与柱塞2的大径部2a的下表面2c之间,限制柱塞2的大径部2a向与加压室11相反的一侧移动。而且,限制部件16具有与大径部2a的下表面2c对置的对置面16c,并在对置面16c的最内周部与小径部2b之间形成有缝隙部16e,另外,除缝隙部16e以外,还形成有将对置面16c的上侧空间(副室7a)与下侧空间7b连通的连通路16d。

由此,能够改善密封部13四周的燃料的循环状态,释放因柱塞2的小径部2b与密封部13的摩擦而产生的热量,能够充分地冷却密封部13,从而能够得到不会超过密封部13的允许温度的高压燃料泵。

具体而言,连通路16d由切口部构成,该切口部形成为从限制部件16的最内周部(缝隙部16e的内周部)向径向外侧凹下。并且,当从柱塞轴向观察时,连通路16d优选形成于同大径部2a与小径部2b之间的连结部(外周部2c)重叠的位置。由于燃料因连结部(外周部2c)而上下移动,所以通过以与连结部重叠的方式形成连通路16d,能够增加在上侧空间(副室7a)与下侧空间7b之间往返的燃料量,从而能够更加提高密封部13的冷却效果。限制部件16在中间部处具有倾斜的倾斜部16a,通过使该倾斜部16a与密封件支架7的倾斜部接触来在轴向上限制地保持限制部件16。并且,优选以使从最内周部(缝隙部16e的内周部)至连通路16d的最外周部为止的长度比小径部2b与最内周部(缝隙部16e的内周部)之间的长度长的方式形成有连通路16d。

构成为,在柱塞轴向上,连通路16d的最外周部与密封部13的向与上侧空间7a相反的一侧凹下的凹部13b重叠。由此,即使在限制部件16的下侧空间7b较小的情况下,燃料也进入凹部13b,从而能够提高密封部13的冷却性能。

优选为,当从柱塞轴向观察时在周向上等间隔地形成多个连通路16d。由此能够确保冷却所需的燃料的往返。并且,如图2、图4所示,在加压室11的上游侧具备开闭流路的吸入阀30,对置面16c的上侧空间(副室7a)与吸入阀30的上游侧的低压空间10c连通。而且,构成为,通过柱塞2的往复运动,燃料在低压空间10c与对置面16c的上侧空间(副室7a)之间往返。

并且,限制部件16由圆筒形状的金属部件构成,对置面16c由配置为与柱塞2的大径部2a的外周部2c对置的底面16c构成。并且,密封件支架7保持密封部13,并且形成小径部2b的外周侧空间(副室7a)。而且,密封件支架7构成为固定于形成加压室11的泵体1,并且在内周侧沿柱塞轴向支撑限制部件16。

如上所述,充分确保柱塞密封件13与限制部件16之前的缝隙部16d是重要的。这是因为:存在于柱塞密封件13的周围的燃料通过该缝隙部16d来进出,从而能够期待利用燃料进行的密封部13的冷却效果。

在本实施例中所要解决的课题尤其在柱塞大径部2a与小径部2b的直径差较小时变得显著。这是因为:密封件支架15的限制部的内径需要比柱塞大径部2a小且比小径部2b大,从而在几何构造上,柱塞细径部2b与密封件支架15的密封部保护功能(限位器)部之间的缝隙变小。

因此,以上的效果在能够确保柱塞2的大径部2a与小径部2b的径差较大时尤其变得有效。作为一例,当将柱塞大径部2a的直径设为10mm并将小径部的直径设为6mm时,径差为4mm,作为台阶部2c的高度,能够确保2mm。而且,若将密封部13与限制部件16之间的间隙确保为1mm,则密封部的冷却效果也充分,并且也能够充分确保限位器图16c的面积。

另一方面,当柱塞2的大径部2a与小径部2b的径差较小时,状况不同。作为一例,当将柱塞大径部2a的直径设为8mm并将小径部的直径设为6mm时,径差为2mm。在该情况下,台阶部2c的高度为1mm。当考虑公差等时,密封部13与限制部件16之间的间隙不得不为中央值0.5mm左右。这样,上述的密封部的冷却功能变得不充分,密封部13变得高温并且强度不足,从而有导致破损的问题。

因此,在本实施例中,如上所述,成为在限制部件16的对置面16c(限制部)设置欠缺部16d的构造。通过成为这样的构造,欠缺部16d实现同密封部13与限制部件16之间的间隙相同的作用,能够充分确保密封部13的冷却效果,并且也能够设置对置面16c(限制部)。另外,由于构造简单,所以能够通过冲压成型来制造限制部件16,进而在量产时能够低成本地量产。

实施例2

图8、图9示出本发明的第二实施例。

图8是示出将高压燃料泵安装于发动机前的柱塞2与限制部件16的关系的图。

图9是示出将高压燃料泵安装于发动机后的柱塞2与限制部件16的关系的图。

在实施例1中,连接大径部2a与小径部2b的外周部2c由与柱塞轴向垂直的平面形成,但在本实施例中,该外周部2c由相对于柱塞轴向倾斜的倾斜面(锥面)形成。除此以外的结构与实施例1相同,从而省略详细的说明。限制部件16及密封件支架7能够与实施例1相同地冲压成型。

实施例3

图10示出本发明的第三实施例的限制部件16。限制部件16的部位与实施例1或2相同,从而省略说明。在本实施例中,设有多个连通孔16f。该连通孔16f不与缝隙部16e连通。在高压燃料泵装配于发动机前,限制部16c与柱塞2的台阶部2c接触,从而台阶部2c不与密封部13接触而保护密封部13。即,连通路16f由连通孔构成,该连通孔形成于相对于限制部件16的最内周部(缝隙部16e的内周部)靠径向外侧的位置。

由此,在装配发动机并实际驱动时,燃料因连通孔16f而能够在限制部16f的上下之间往返,从而能够利用燃料来冷却密封部13。其结果,能够得到不会产生密封部13变得高温而破损的情况的高压燃料泵。

符号的说明

1—泵主体,2—柱塞,2a—大径部,2b—小径部,2c—外周部2c,4—施力弹簧,7a—上侧空间(副室),7b—下侧空间、密封件,16—限制部件,16a—倾斜部,16c—对置面,16d—连通路,16e—缝隙部。

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