CN1237275C - 高压燃料泵 - Google Patents

Abstract

一种高压燃料泵，其包括：具有加压腔室的气缸和插入该气缸中的柱塞，其中该柱塞通过提升器沿轴向方向往复运动，以便对加压腔室中的燃料加压，密封部件包围着从气缸突出的柱塞的部分，将被密封部件所围绕的气缸侧空间与密封部件外侧的提升器侧空间切断，并且包括与柱塞的外周边表面接触的环形唇部，该环形唇部还包括沿柱塞的轴向方向彼此分开移动的一对唇部，并且两个唇部之间的轴向距离大于柱塞的冲程，由此燃料不会侵入提升器侧空间，并且润滑提升器的润滑油不会侵入气缸侧空间。

Description

高压燃料泵

技术领域

本发明涉及一种用于对流体加压和供应流体的高压泵，更具体地说，涉及一种高压泵，对于给燃料加压并将燃料供应到车辆发动机的燃料喷射阀来说，该高压泵是最佳的。

背景技术

日本专利公开文本No.8-68370公开了一种用于车辆发动机的高压燃料泵。该高压燃料泵具有气缸、插入该气缸中的柱塞和使柱塞相对于气缸沿轴向方向移动的提升器。当柱塞往复运动时，柱塞对加压腔室中的燃料加压，并且将燃料从加压腔室中排出，该加压腔室限定在气缸中。

提升器与从气缸突出的柱塞的一端接触。提升器由泵壳体可滑动地支承。大致为圆柱形的密封部件附接到气缸上，以便围绕着从气缸突出的柱塞的部分。该密封部件具有在其远端限定的环形唇部。环形唇部与柱塞的外周边表面接触。密封部件防止了通过气缸和柱塞之间的间隙从加压腔室中泄漏出的燃料与润滑提升器的润滑油混合。

图4(a)和4(b)是柱塞43和密封部件41的截面图。虽然并未示出，但有一气缸定位在图4(a)和4(b)的上方，并且提升器定位在图4(a)和4(b)的下方。密封部件41使气缸侧空间(被密封部件41围绕的空间)与提升器侧空间(密封部件41外侧的空间)断开连接。密封部件41的唇部42具有上唇部42a和下唇部42b，该上唇部和下唇部沿着柱塞43的轴向方向彼此间隔开。上唇部42a防止在柱塞43的周边表面上收集的燃料L1进入提升器侧空间。下唇部42b防止润滑油L2侵入气缸侧空间。因此，防止了燃料和润滑油混合。

当柱塞43沿着突出到气缸外面的方向移动时，也就是说，当柱塞43如图4(a)中所示的那样向下移动时，在柱塞43的周边表面上收集的燃料L1由上唇部42a除去。被除去的燃料L1储存在气缸侧空间中，并且防止这些燃料进入提升器侧空间。在另一方面，当柱塞43沿着进入气缸的方向移动时，也就是说，当柱塞43如图4(a)中所示的那样向上移动时，在柱塞43的周边表面上收集的润滑油L2由下唇部42b除去，并且防止这些润滑油进入气缸侧空间。

然而，通过唇部42难以完全除去柱塞43上收集的燃料L1和润滑油L2。因此，在上述公开文本的高压燃料泵中，不能充分防止燃料和润滑油的混合。当燃料泄漏到提升器侧空间中并且与润滑油混合时，润滑油被稀释，并且提升器不能被充分地润滑。

当柱塞43从图4(a)中所示的最高位置向图4(b)中所示的最低位置移动时，未被上唇部42a除去的燃料L1’临时地进入上唇部42a和下唇部42b之间的空间，并且然后经过下唇部42b以泄漏到提升器侧空间中。

当柱塞43从图4(b)中所示的最低位置向图4(a)中所示的最高位置移动时，未被下唇部42b除去的润滑油临时地进入上唇部42a和下唇部42b之间的空间，并且经过上唇部42a以泄漏到气缸侧空间中。

当柱塞43的冲程加长以便增加燃料的排放量时，燃料和润滑油的泄漏量增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压泵，该高压泵保证了防止流体从两个空间中的一个空间泄漏到两个空间中的另一个空间内，通过密封部件使这两个空间断开连接。

为了实现上述目的，高压泵包括具有加压腔室的气缸。柱塞插入该气缸中。该柱塞以预定的冲程轴向地往复运动，以便对加压腔室中的流体加压。该柱塞具有从气缸突出的突出部。驱动部件驱动该突出部以使柱塞往复运动。密封部件包围着突出部。该密封部件具有与突出部的周边表面接触的环形唇部。该环形唇部具有沿柱塞的轴向方向彼此分开的一对唇部。唇部之间的轴向距离大于柱塞的冲程。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的高压泵的截面图；

图2(a)和2(b)是放大的截面图，表示图1的密封部件的唇部；

图3是曲线图，表示泄漏量相对于唇部和柱塞冲程之间的距离之间的差的关系；

图4(a)和4(b)是截面图，表示现有技术的高压燃料泵的密封部件。

具体实施方式

现在将参考图1到3讨论实施在高压燃料泵11中的根据本发明的高压泵，该高压燃料泵11应用于车辆发动机中。虽然在附图中并未示出，图1的高压燃料泵11对燃料加压，该燃料通过进给泵从燃料容器中送出，以便将燃料供应到传送管。

高压燃料泵11具有壳体12和气缸13，该气缸布置在壳体12中。气缸13具有加压腔室14。支架15通过多个螺栓16固定到壳体12的下端上。气缸13通过支架15和壳体12支承。气缸13具有与加压腔室14连通并且轴向延伸的孔道13a。柱塞17以可以轴向移动的方式插入孔道13a中。

引导气缸15a从支架15的底表面向下延伸。用作驱动部件的提升器18以可以轴向移动的方式联接并配装在引导气缸15a内，该提升器是圆柱形的并具有封闭的底部。从气缸13突出的柱塞17的基端与提升器18的内部底表面接触。发动机的凸轮轴22布置在提升器18的下面。保持器20与柱塞17的基端接合。弹簧21以压缩的状态布置在保持器20和支架15之间。弹簧21将柱塞17的基端压向提升器18的内部底表面并且将提升器18推向凸轮轴22。

凸轮轴22具有用于驱动发动机的排放阀的凸轮(未示出)和用于驱动柱塞17的驱动凸轮23。驱动凸轮23具有两个凸轮尖23a，这两个凸轮尖彼此间隔180度的间隔角。弹簧21将提升器18压靠在驱动凸轮23的凸轮表面上。

气缸13具有与加压腔室14连通的燃料供应通道24。电磁溢流阀25布置在燃料供应通道24中。

电磁溢流阀25具有电磁螺线管。当没有电压施加在电磁螺线管上时，电磁溢流阀25打开燃料供应通道24以便将燃料供应通道24和加压腔室14相连通。在这种状态下，当柱塞17从气缸13下降并突出时，通过供给泵从燃料容器(未示出)送出的低压燃料被通过燃料供应通道24吸入加压腔室14。当电压施加在电磁螺线管上时，电磁溢流阀25关闭燃料供应通道24并且将燃料供应通道24与加压腔室14断开连接。在这种状态下，当柱塞17提升并移动进入气缸13中时，加压腔室14的容积减小，这又对加压腔室14中的燃料加压。

高压燃料通道26从加压腔室14延伸通过气缸13和壳体12。止回阀27布置在高压燃料通道26中。当加压腔室14中的燃料压力超过预定值时，止回阀27打开，并且高压燃料从加压腔室14通过高压燃料通道26供应到传送管(未示出)。高压燃料进一步从传送管分布到发动机的每个燃料喷射阀。

当发动机被驱动时，驱动凸轮23与凸轮轴22成一体地转动，并且根据驱动凸轮23的轮廓，提升器18相对于引导气缸15a轴向地往复运动。柱塞17轴向地往复运动，与提升器18相配合。如图1中的双虚线所示，当驱动凸轮23定位在转动位置R1时，提升器18移动到最下部位置，在该最下部位置提升器18最接近于凸轮轴22。在这种状态下，柱塞17的远端17a移动到最下部位置，在该最下部位置远端17a离加压腔室14最远，并且加压腔室14的容积最大。

当驱动凸轮23沿着图1中的逆时针方向从转动位置R1转动到转动位置R2时，一个凸轮尖23a提升了提升器18。这使得柱塞17的远端17a突出到加压腔室14中，并且逐渐减小加压腔室14的容积。当驱动凸轮23进一步从转动位置R2转动到转动位置R3时，一个凸轮尖23a使提升器18移动到最高的位置。在这种状态下，柱塞17的远端17a移动到最高位置，在该最高位置加压腔室14的容积最小。以这种方式，在驱动凸轮23提升柱塞17时进行燃料加压冲程。

在加压冲程中，除非有电压施加在电磁溢流阀25的电磁螺线管上，否则加压腔室14中的燃料不会排放到传送管并且通过燃料供应通道24溢出到燃料容器中。如果在加压冲程期间的适当时间将电压施加在电磁螺线管上，电磁溢流阀25就关闭燃料供应通道24。因此，当柱塞17向上移动时，加压腔室14中的燃料被加压。加压的燃料推动并打开止回阀27以便排放到传送管中。在加压冲程期间，通过改变电磁溢流阀25的关闭时间来调节燃料排放量。根据发动机的运行情况，电磁溢流阀25由布置在发动机中的电子控制单元(未示出)控制。

当驱动凸轮23沿着图1中的逆时针方向进一步从转动位置R3转动时，弹簧21的推动力使得提升器18和柱塞17从最高位置逐渐下降。当驱动凸轮23转动到转动位置R1时，提升器18和柱塞17再次到达最低位置。以这种方式，当驱动凸轮23使得柱塞17能够降低时，进行燃料引入冲程。

当提升器18和柱塞17到达最高位置时，电子控制单元停止向电磁溢流阀25的电磁螺线管施加电压。因此，电磁溢流阀25在引入冲程期间保持打开。通过进给泵从燃料容器中送出的燃料被通过燃料供应通道24吸入加压腔室14中。

然后，上述加压冲程和引入冲程被重复地执行，并且一适当量的高压燃料从高压燃料通道26排放到传送管。

如图1中所示，联接气缸13b从气缸13的下端向下延伸，并且通过支架15。联接气缸13b形成孔道13a的部分。大致为圆柱形的密封部件28配装在联接气13b上，并配装在其周围。密封部件28包围着从柱塞17突出的柱塞17的部分。密封部件28将内部空间或气缸侧空间A1与外部空间或提升器侧空间A2断开连接，该内部空间或气缸侧空间A1被密封部件28包围，该外部空间或提升器侧空间A2限定在密封部件28的外侧。加压腔室14中的微小量的燃料通过孔道13a的壁与柱塞17的周边表面之间的间隙泄漏到气缸侧空间A1中。用于润滑提升器18的润滑油存在于提升器侧空间A2中。密封部件28防止气缸侧空间A1中的燃料与提升器侧空间A2中的润滑油混合。

如图1、2(a)和2(b)中所示，密封部件28具有金属支承气缸29和橡胶密封件30，该橡胶密封件沿着支承气缸29的内表面布置。在橡胶密封件30的下端限定的环形唇部31与柱塞17的周边表面接触。唇部31具有上唇部31a和下唇部31b，该上唇部和下唇部沿着柱塞17的轴向方向彼此分开。上唇部31a的边缘和下唇部31b的边缘被压靠在柱塞17的周边表面上。

在这个实施例中，唇部31被设计和成形为这样，使得上唇部31a和下唇部31b之间的轴向距离S1大于柱塞17的冲程S2。更具体地说，距离S1是与柱塞17的周边表面接触的上唇部31a的部分和与柱塞17的周边表面接触的下唇部31b的部分之间的轴向距离。

当柱塞17不移动的时候，上唇部31a防止在柱塞17的周边表面上收集的燃料L1进入提升器侧空间A2，如图2(a)中所示。下唇部31b防止在柱塞17的周边表面上收集的润滑油L2进入气缸侧空间A1。因此，防止了燃料和润滑油混合。

在引入冲程中，也就是说，当柱塞17如图2(a)中所示的那样向下移动时，在柱塞17的周边表面上收集的燃料L1由上唇部31a除去。被除去的燃料L1保持在气缸侧空间A1中，并且防止这些燃料进入提升器侧空间A2。在另一方面，在排放冲程中，也就是说，当柱塞17如图2(a)中所示的那样向上移动时，在柱塞17的周边表面上收集的润滑油L2由下唇部31b除去，并且防止这些润滑油进入气缸侧空间A1。

当柱塞17在引入冲程中向下移动时，未被上唇部31a除去的燃料L1保持在柱塞17的周边表面上，如图2(b)中所示。然而，如上所述，在这个实施例中，上唇部31a和下唇部31b之间的轴向距离S1大于柱塞17的冲程S2。因此，当柱塞17从图2(a)中所示的最高位置向图2(b)中所示的最低位置移动时，残留的燃料L1’并不经过下唇部31b以进入提升器侧空间A2。残留的燃料L1’只进入上唇部31a和下唇部31b之间的空间。

虽然附图中并未示出，但当柱塞17在排放冲程中向上移动时，未被下唇部31b除去的润滑油保持在柱塞17的周边表面上。然而，以如上所述的相同方式，当柱塞17从图2(b)中所示的最低位置向图2(a)中所示的最高位置移动时，残留的润滑油并不经过上唇部31a以进入气缸侧空间A1。残留的润滑油只进入上唇部31a和下唇部31b之间的空间。

如上所述，在这个实施例中，未被上唇部31a除去的燃料L1’并不进入提升器侧空间A2。另外，未被下唇部31b除去的润滑油并不进入气缸侧空间A1。这防止了燃料和润滑油混合。因此，防止了润滑油与燃料的稀释，并且保持了对提升器18的令人满意的润滑。

图3是曲线图，示出了燃料和润滑油的泄漏量相对于距离S1和柱塞冲程S2之间的差值(S1-S2)之间的关系。通过实验得到了由曲线图示出的结果。从该曲线图中明显看出，当差值(S1-S2)大于预定的正值时，也就是说，当距离S1大于柱塞冲程S2一预定值或等于该柱塞冲程时，燃料和润滑油的泄漏量显著地减小了。

密封部件28具有金属支承气缸29和橡胶密封件30，该橡胶密封件布置在支承气缸29的内表面上。支承气缸29面对提升器侧空间A2并且没有暴露于气缸侧空间A1的燃料中。因此，即使包含水分的低级燃料存在于气缸侧空间A1中，金属支承气缸29也不会生锈。

本发明可以实施为下面这样。

密封部件28可以不必附接到壳体12或支架15上，而是附接到气缸13上。

支承气缸29可以嵌入橡胶密封件30中。另一种方案是，与图1中所示的结构相反，橡胶密封件30可以布置在支承气缸29的周围。

本发明的应用不限于图1中所示的高压燃料泵，而且可以应用于各种各样的高压燃料泵。例如，在图1的泵中，在加压冲程期间的电磁溢流阀25的关闭时间可以变化以调节燃料排放量。然而，本发明可以实施在一种高压燃料泵中，该高压燃料泵通过在引入冲程期间改变电磁阀的打开时间来调节燃料排放量。

本发明还可以实施在一种高压泵中，该高压泵对燃料以外的流体进行加压。

Claims (3)

1.一种高压泵，其包括：

具有加压腔室的气缸；

插入该气缸中的柱塞，其中该柱塞以预定的冲程轴向地往复运动，以便对加压腔室中的流体加压，该柱塞具有从气缸突出的突出部；

用于驱动该突出部以使柱塞往复运动的驱动部件；以及

包围着突出部的密封部件，其中该密封部件具有与突出部的周边表面接触的环形唇部，该环形唇部具有沿柱塞的轴向方向彼此分开的一对唇部；

其中密封部件使被密封部件所围绕的内侧空间与密封部件外侧的外侧空间断开连接，从加压腔室泄漏出的流体存在于内侧空间中，并且润滑驱动部件的润滑油存在于外侧空间中，该高压泵的特征在于，

每个唇部具有与突出部的周边表面接触的接触部，并且两个唇部的接触部之间的轴向距离大于柱塞的冲程，使得在柱塞往复运动时，与一个唇部接触的突出部的周边表面的一部分不与另一个唇部接触。

2.根据权利要求1所述的高压泵，其特征在于，密封部件具有金属支承气缸和橡胶密封件，该橡胶密封件布置在支承气缸的内表面上，并且环形唇部布置在橡胶密封件的一端上。

3.根据权利要求1或2所述的高压泵，其特征在于，该气缸具有联接气缸，柱塞从联接气缸突出到气缸的外面，并且密封部件配装到联接气缸上以便围绕着联接气缸。

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