燃料泵的制作方法

专利名称：燃料泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料泵，该燃料泵适用于例如缸内直喷型发动机等的内燃机，用
于向燃料喷射阀(喷射器)供给高压燃料。特别是，本发明涉及一种用于提高燃料泵的排 出效率的对策。
背景技术：
以往，在例如缸内直喷型发动机那样的、对供给到喷射器的燃料要求高压力的发 动机中，通过高压燃料泵对从燃料箱送来的燃料加压，并向喷射器供给。 具体来说，作为这种发动机中的燃料供给系统的结构，如下述专利文献1中公开 的那样，具有供给泵和高压燃料泵，上述供给泵将燃料从燃料箱送出，上述高压燃料泵对上 述供给泵送出的燃料进行加压。另外，通过该高压燃料泵加压的燃料积存在连接有多个喷 射器的输出管中。由此，伴随着喷射器的开阀动作，积存在输出管中的高压燃料从该开阀的 喷射器向燃烧室喷射。 另外，这种发动机的燃料供给系统所具有的上述高压燃料泵具有柱塞、加压室以 及排出阀(单向阀)，上述柱塞在缸部内往复移动，上述加压室通过上述柱塞和缸部划分形 成，上述排出阀配置在上述加压室的排出侧。而且，通过柱塞在缸部内的往复移动，加压室 的容积变化，在该容积扩大时，燃料被吸入加压室，另一方面，在该容积縮小时的规定定时， 排出阀打开，向输出管压送高压燃料。 更具体来说，在该高压燃料泵中，设置有电磁溢流阀，该电磁溢流阀连通或遮断加 压室和其吸入侧的低压燃料配管，在加压行程中，通过柱塞在缸部内的移动，加压室縮小。
而且，在该加压行程中，在电磁溢流阀开阀期间，燃料从加压室向低压燃料配管流出(流出 到供给泵侧)，所以，不进行向输出管的燃料压送。与之相对，在该加压行程中，当电磁溢流 阀闭阀时，该加压室内的压力(燃料压力)上升，当该压力大于以下合力时，排出阀开始进 行打开动作，在电磁溢流阀的闭阀期间中，进行向输出管的燃料压送，所述合力是将排出阀 的阀体向封闭方向弹压的螺旋弹簧的作用力和输出管内的燃料压力叠加的合力。这样，通 过对加压行程中的电磁溢流阀的闭阀期间进行控制，能够调整从高压燃料泵向输出管的燃 料压送量。 在具有这种高压燃料泵的燃料供给系统中，当发动机停止时，由于在此之前通过 上述高压燃料泵向输出管内压送高压燃料，所以，该输出管内压成为高压状态的可能性高。 而且，在发动机停止的状态下，输出管内压维持高压状态，在此状况下，由于该输出管内压 起作用的喷射器内部空间的压力与喷射器的喷射口所面对的气缸的内压的差变大等原因， 存在燃料从喷射器的喷射口向着气缸内漏出的可能性。在这样的状况下，在该气缸内漏出 的燃料的存在，可能会对下次的发动机起动有不良影响。 鉴于这一点，例如在下述专利文献2和专利文献3中，在配设于上述加压室的排出 侧的上述单向阀上形成有微小孔，在发动机停止后，燃料从该微小孔逐渐地返回到高压燃 料泵侧，由此，输出管的内压降低，从而防止燃料从上述喷射器泄露。
3
专利文献1 :日本特开2006-207451号公报
专利文献2 :日本特开2003-184697号公报
专利文献3 :日本特开2006-90222号公报 但是，在上述专利文献2和专利文献3的结构中，存在以下所述的课题。 在如上所述的专利文献2和专利文献3的结构中，在发动机停止时，通过使输出
管的内压降低，能够防止燃料从喷射器泄露，但是，在之后的发动机起动时，在伴随着柱塞
的下降动作的吸入行程时，存在较大量的燃料以高速度从上述单向阀的微小孔倒流的可能
性。当发生这样的燃料的倒流时，来自燃料箱侧的燃料导入量减小，将引起燃料泵的排出效
率降低。 另外，在经过上述微小孔以高速度倒流的燃料中，产生气蚀*腐蚀(与高速流动的 燃料中产生的气泡的破裂相伴的冲击力)，存在对高压燃料泵产生不良影响的可能性。

发明内容
本发明的目的在于，对于在单向阀中具有微小间隙的燃料泵，提供一种在吸入行 程时能够防止燃料从该微小间隙倒流并能够实现排出效率的提高的结构，上述微小间隙用 于在停止时降低排出侧的燃料压力。 本发明的解决原理为以下结构，该结构能够封闭微小间隙，该微小间隙是为了在 泵停止时使泵排出侧的燃料压力降低而设置的，在燃料泵的吸入行程中，通过封闭该微小 间隙，能够防止燃料从该微小间隙倒流。特别是，在具有溢流阀的燃料泵中形成如下结构， 该结构通过连结该溢流阀的开闭动作与用于开闭微小间隙的机构部，能够将用于使溢流阀 进行开闭动作的驱动源作为用于开闭微小间隙的驱动源而使用。 本发明的燃料泵具有加压室和排出阀体，上述加压室用于对燃料进行加压，上述 排出阀体配设在该加压室的排出侧，并且被施加向闭阀方向的作用力，其中，该燃料泵形成 有如下结构，即，在吸入行程中，将燃料吸入上述加压室，在加压行程中，当加压室内的压力 达到规定压力以上时，排出阀体克服上述作用力而向开阀方向移动，从加压室朝向燃料喷 射阀排出燃料，并且具有微小间隙开闭部(微小间隙开闭机构)，该微小间隙开闭部在从 泵驱动状态变成泵停止状态时，通过微小间隙连通排出阀体下游侧空间和上述加压室，另 一方面，该微小间隙开闭部在泵驱动时的至少上述吸入行程中封闭该微小间隙。这里所称 的"规定压力"是指燃料泵的设定排出压力，其根据燃料喷射阀所要求的喷射压力等任意设 定。 根据该特定事项，当燃料泵从驱动状态变为停止状态时，由于在此之前排出高压 燃料，所以，燃料泵的排出侧的空间(例如，在缸内直喷型内燃机的情况下，为输出管的内 部空间)成为高压状态。在这样的状况下，微小间隙开闭部通过微小间隙使排出阀体下游 侧空间与加压室连通。由此，通过使燃料逐渐地从该微小间隙返回到燃料泵侧，使燃料泵的 排出侧空间的压力下降。其结果是，能够防止燃料从上述燃料喷射阀泄露到气缸内。
另一方面，当起动燃料泵并且进行其吸入行程时，微小间隙开闭部关闭上述微小 间隙并遮断排出阀体下游侧空间和加压室。因此，在该吸入行程中，阻止燃料从排出阀体下 游侧空间向加压室倒流的情况，只有来自燃料箱侧的燃料被导入该加压室。其结果是，能够 较高地维持燃料泵的排出效率，另外，能够避免燃料的倒流所引起的气蚀 腐蚀的产生。
这样，根据本解决手段，能够防止燃料在燃料泵停止后从燃料喷射阀泄露，同时， 能够阻止吸入行程时的燃料的倒流，实现具有高排出效率的燃料泵。 作为上述排出阀体和微小间隙开闭部的具体结构，可举出如下结构。首先，在上述 排出阀体上形成开口 ，该开口能够连通排出阀体下游侧空间和加压室。另一方面，在上述微 小间隙开闭部设置能够进退移动的微小间隙开闭体。该微小间隙开闭体能够在第l进退位 置和第2进退位置之间进退移动，在上述第1进退位置，该微小间隙开闭体从上述排出阀体 的开口后退，开放该开口而连通排出阀体下游侧空间和加压室；在上述第2进退位置，该微 小间隙开闭体朝向上述排出阀体的开口前进，封闭该开口而遮断排出阀体下游侧空间和加 压室。 通过该结构，在燃料泵从驱动状态变化为停止状态并且需要使燃料泵的排出侧空 间的压力降低的情况下，上述微小间隙开闭体从排出阀体的开口后退、到达上述第1进退 位置，打开排出阀体的开口 ，连通排出阀体下游侧空间和加压室。由此，利用形成于排出阀 体的开口的边缘部与微小间隙开闭体之间的微小间隙，将燃料逐渐地送回燃料泵侧，燃料 泵的排出侧空间的压力降低。另一方面，当起动燃料泵进行吸入行程时，上述微小间隙开闭 体向排出阀体的开口前进、到达上述第2进退位置，封闭该开口 ，遮断排出阀体下游侧空间 和加压室。由此，在吸入行程时，可阻止燃料从排出阀体下游侧空间向加压室的倒流，实现 燃料泵的排出效率的提高，另外，不产生气蚀，腐蚀。此外，在吸入行程中，由于加压室内的 压力降低(例如成为配设在上游侧的供给泵的排出压力程度的低压)，所以排出阀体不向 开阀方向移动，通过排出阀体维持排出阀体下游侧空间和加压室的遮断状态。
作为燃料泵的具体结构以及用于使微小间隙开闭体进退移动的更具体的结构例 如有以下结构。首先，通过缸部和在该缸部内往复运动的柱塞划分形成上述加压室。另外， 在上述加压室的吸入侧，具有能够通过驱动源的动作进行开闭动作的溢流阀，在柱塞向縮 小上述加压室的容积的方向移动的加压行程时，通过控制溢流阀的开闭动作，进行泵压送 量的调节。然后，将上述微小间隙开闭部的微小间隙开闭体连接于上述溢流阀，该微小间隙 开闭体形成为如下结构，即，与溢流阀的打开动作联动而到达上述第2进退位置，与溢流阀 的封闭动作联动而到达上述第1进退位置。 上述溢流阀通过控制封闭定时调节泵压送量，上述封闭定时是柱塞在縮小加压室 的容积的方向上移动时的封闭定时。即，溢流阀的封闭定时越早，加压室的加压动作越在早 期开始，泵压送量越多。而且，在本解决手段中，微小间隙开闭部的微小间隙开闭体连接于 溢流阀，在打开溢流阀的情况下，到达上述第2进退位置并封闭排出阀体的开口 。 S卩，封闭 上述微小间隙并遮断排出阀体下游侧空间和加压室。即，在打开溢流阀的定时，进行吸入行 程，或者，柱塞在縮小加压室的容积的方向上移动，但存在进行将加压室内的燃料向吸入侧 排出的非加压动作的情况。在该情况下，由于微小间隙开闭体位于第2进退位置，所以，在 上述吸入行程时或非加压动作时，阻止燃料从排出阀体下游侧空间向加压室倒流，实现燃 料泵的排出效率的提高。另一方面，在溢流阀封闭的情况下，微小间隙开闭部的微小间隙开 闭体到达上述第1进退位置、开放排出阀体的开口。即，柱塞在縮小加压室的容积的方向上 移动，与封闭要开始燃料的加压动作的溢流阀大致同时，开放上述排出阀体的开口 ，在该加 压室内的压力达到规定压力以上的情况下，不仅可以利用由排出阀体向开阀方向的移动所 得到的排出通道，还可以利用形成于排出阀体的开口形成高压燃料能够排出的状态。
另外，在设置这样的溢流阀的情况下，当假设是在燃料泵停止的场合溢流阀成为 开阀状态的所谓常开形式时，在以往的结构中，由于一直存在压力降低用的微小间隙，所 以，形成燃料泵排出侧空间和燃料箱连通的状态。在该状态长时间持续的情况下，燃料泵排 出侧空间的压力(例如输出管内压)超过需要地降低(与用于防止燃料从上述燃料喷射 阀泄露的充分的压力下降量相比，压力进一步大幅下降)，存在对内燃机的起动性造成不良 影响的可能性。在本解决手段中，在燃料泵从驱动状态变成停止状态的时点，使溢流阀形成 为闭阀状态，与之相伴，使微小间隙开闭体到达第1进退位置，使排出阀体下游侧空间和加 压室连通。即，通过使溢流阀形成为闭阀状态，不产生燃料泵排出侧空间和燃料箱连通的状 态。另外，之后，即使假设溢流阀成为开阀状态，与之相伴，微小间隙开闭体也到达第2进退 位置并封闭形成于排出阀体的开口。在该情况下，由于上述微小间隙不存在，所以不产生燃 料泵排出侧空间和燃料泵连通的状态。因此，能够避免燃料泵排出侧空间的压力超过需要 地降低的状况。 作为关于上述排出阀体和微小间隙开闭体的更具体的结构，例如有以下结构。首 先，上述排出阀体相对于形成在加压室排出侧的排出通道中的阀座部接受施力部(施力机 构)的作用力并与其抵接，能够封闭排出通道，并且，在加压行程中，在加压室内的压力达 到规定压力以上的情况下，克服上述施力部的作用力，从阀座部后退移动，由此打开排出通 道，燃料从加压室排出。然后，在上述吸入行程中，微小间隙开闭体位于上述第2进退位置， 从封闭排出阀体的开口的状态开始，变为上述加压行程，微小间隙开闭体到达上述第1进 退位置，加压室内的压力达到规定压力以上，排出阀体伴随着从阀座部后退移动而从微小 间隙开闭体后退，由此，从排出阀体的开口也排出燃料。 通过该结构，在加压行程时，在加压室内的压力达到规定压力以上的情况下，不仅 利用由排出阀体的开阀动作得到的排出通道，而且还利用形成于排出阀体的开口形成能够 排出高压燃料的状态。 在本发明中，在燃料泵停止时，能够封闭为了降低泵排出侧的燃料压力而设置的 微小间隙，在泵的吸入行程中，封闭该微小间隙，由此，能够防止燃料从该微小间隙倒流。因 此，能够防止燃料从燃料泵停止后的燃料喷射阀泄露，同时，能够阻止吸入行程时的燃料的 倒流并实现具有高排出效率的燃料泵。


图1是示意地表示实施方式的燃料供给系统的结构的附图。 图2(a)和图2(b)是用于说明电磁溢流阀的开闭动作的附图。 图3是表示高压燃料泵的纵截面图。 图4是表示单向阀及其周边部分的结构的截面图。 图5是表示电磁溢流阀封闭时的状态的加压室周边部的截面图。 图6是表示电磁溢流阀打开时的状态的加压室周边部的截面图。 符号说明 1高压燃料泵4喷射器(燃料喷射阀) 12燃料排出通道[OO38] 12c扩径通道(阀座部) 21缸部 22加压室 23柱塞 30电磁溢流阀 31电磁螺线管(驱动源) 42阀体(排出阀体) 42b开口 43螺旋弹簧(施力部) 44针阀(微小间隙开闭体)
具体实施例方式以下，根据

本发明的实施方式。在本实施方式中，对将本发明的燃料泵用 于燃料供给系统的情况进行说明，所述燃料供给系统是搭载在汽车上的缸内直喷型多气缸 (例如4气缸)汽油发动机中的燃料供给系统。
〈第1实施方式>
-燃料供给系统- 图1是示意地表示本实施方式的燃料供给系统100的结构的附图。如图1所示， 燃料供给系统100具有供给泵102和高压燃料泵1，上述供给泵102由将燃料从燃料箱101 送出的电动泵构成，上述高压燃料泵l对由该供给泵102送出的燃料进行加压，并向着各气 缸(4气缸)的喷射器(燃料喷射阀)4、4、...排出。 作为上述高压燃料泵1的大致结构(关于具体结构，之后使用图3进行说明)，具 有缸部21、柱塞23、加压室22以及电磁溢流阀30。柱塞23被安装在发动机的排气凸轮轴 110上的驱动凸轮111的旋转驱动，在缸部21内往复移动。通过该柱塞23的往复移动，加 压室22的容积扩大或縮小。在本实施方式中，在排气凸轮轴110的旋转轴周围，以180° 的角度间隔在驱动凸轮111上形成2个凸轮凸部(凸轮尖)112、112。而且，通过该凸轮尖 H2、112，柱塞23被向上推，该柱塞23在缸部21内移动。另外，由于本实施方式的发动机 为4气缸型，所以，在发动机的1个循环中，S卩，在曲轴旋转2周期间，从设置于每个气缸的 喷射器4各进行1次、共计4次燃料喷射。另外，在该发动机中，曲轴每旋转2周，排气凸轮 轴110旋转1周。因此，在发动机的一个循环中，来自喷射器4的燃料喷射进行4次，来自 高压燃料泵1的排出动作进行2次。 上述加压室22通过柱塞23和缸部21划分。该加压室22经由低压燃料配管104 连通于供给泵102，另外，经由高压燃料配管105连通到输出管(蓄压容器)106内。
在该输出管106上，连接有上述喷射器4、4...，并且，配设有燃料压力传感器161， 该燃料压力传感器161检测输出管106内的燃料压力(实际燃料压力)。另外，在该输出管 106上，经由安全阀171连接有返回配管172。该安全阀171在输出管106内的燃料压力超 过规定压力(例如13MPa)时开阀。通过该开阀，积蓄在输出管106中的燃料的一部分经由 返回配管172返回到燃料箱101。由此，可防止输出管106内的燃料压力的过度上升。另 外，上述返回配管172和高压燃料泵1通过燃料排出配管108(图1中的虚线所示)连接，从柱塞23和缸部21的间隙漏出的燃料积蓄在密封单元5的上部的燃料收容室6中，之后， 返回连接于该燃料收容室6的上述燃料排出配管108。 另外，在低压燃料配管104中，设置有过滤器141和压力调节器142。在低压燃料 配管104内的燃料压力超过规定压力(例如0. 4MPa)时，该压力调节器142将低压燃料配 管104内的燃料返回到燃料箱101，由此将该低压燃料配管104内的燃料压力维持在规定压 力以下。另外，在低压燃料配管104中具有脉动缓冲器7，通过该脉动缓冲器7，抑制高压燃 料泵1工作时的低压燃料配管104内的燃料压力脉动。 在上述高压燃料泵1中设置有上述电磁溢流阀30，该电磁溢流阀30用于连通或 遮断低压燃料配管104和加压室22之间。该电磁溢流阀30具有成为驱动源的电磁螺线管 31，通过控制向该电磁螺线管31的通电来进行开闭动作。电磁溢流阀30是所谓的常开形 式的装置，在向电磁螺线管31的通电停止时，该电磁溢流阀30通过螺旋弹簧37的作用力 而开阀。以下，参照图2(a)和图2(b)，对该电磁溢流阀30的开闭动作进行说明。
首先，在处于对电磁螺线管31的通电停止的状态的时候，电磁溢流阀30通过螺旋 弹簧37的作用力而开阀，成为连通低压燃料配管104和加压室22的状态(参照图1所示 的状态)。在该状态下，当柱塞23在加压室22的容积增大的方向上移动时(吸入行程)， 从供给泵102送出的燃料经由低压燃料配管104被吸入到加压室22中。
另一方面，当柱塞23在加压室22的容积收縮的方向上移动时(加压行程)，通过 向电磁螺线管31通电，电磁溢流阀30克服螺旋弹簧37的作用力而闭阀，此时，低压燃料配 管104和加压室22之间被遮断，在加压室22内的燃料压力达到规定值的时刻，单向阀40 打开，高压的燃料通过高压燃料配管105向输出管106排出(关于该单向阀40的结构，在 后面进行说明)。 而且，高压燃料泵1的燃料排出量的调整通过控制加压行程中的电磁溢流阀30的 闭阀期间来进行。即，如果使电磁溢流阀30的闭阀开始时期提前并且延长闭阀期间，则燃 料排出量增加，如果使电磁溢流阀30的闭阀开始时期推迟并且縮短闭阀时间，则燃料排出 量减少。这样，通过调整高压燃料泵1的燃料排出量来控制输出管106内的燃料压力。
在这里，对泵负荷DT进行说明，该泵负荷DT作为用于对高压燃料泵1的燃料排出 量(电磁溢流阀30的闭阀开始时期)进行控制的控制量。 该泵负荷DT在0 100%的值之间变化，是与对应于电磁溢流阀30的闭阀期间的 排气凸轮轴110的驱动凸轮111的凸轮角度相关的值。 具体来说，关于驱动凸轮111的凸轮角度，如图2(a)和图2(b)所示，如果设对应 于电磁溢流阀30的最大闭阀期间的凸轮角度(最大凸轮角度)为e。，设与其最大闭阀期 间的目标燃料压力相对应的凸轮角度(目标凸轮角度)为9 ，则泵负荷DT以相对于最大
凸轮角度e。的目标凸轮角度e的比例(dt二 e/e。)表示。因此，泵负荷dt成为如下的
值，即，作为目标的电磁溢流阀30的闭阀期间(闭阀开始时期)越接近最大闭阀期间，则泵 负荷DT越接近100% ，作为目标的闭阀期间越接近"0"，则泵负荷DT越接近0% 。
而且，泵负荷DT越接近100X，则基于泵负荷DT调整的电磁溢流阀30的闭阀开始 时期越早，电磁溢流阀30的闭阀期间越长。其结果是，高压燃料泵1的燃料排出量增加，实 际燃料压力上升。另外，泵负荷DT越接近0% ，则基于泵负荷DT调整的电磁溢流阀30的闭 阀开始时期越迟，电磁溢流阀30的闭阀期间越短。其结果是，高压燃料泵1的燃料排出量
8减少，实际燃料压力下降。另外，在这里，省略了对上述泵负荷DT的计算顺序的详细说明。
-高压燃料泵1的具体结构_ 接下来，使用图3说明上述高压燃料泵1的具体结构。图3是高压燃料泵1的纵 截面图。如图3所示，本实施方式的高压燃料泵1在壳体10内具有泵部20、上述电磁溢流 阀30以及单向阀40。
(泵部20) 上述泵部20具有上述缸部21、加压室22、柱塞23、挺杆24以及挺杆导向件25。缸 部21形成于壳体10的中央部，在其前端侧(图3的上端侧)形成有加压室22。柱塞23为 圆柱状，能够在其轴线方向上滑动地插入到缸部21内。挺杆24形成为有底圆筒状，在其内 部收容有柱塞23的基端部、下述的保持件26以及螺旋弹簧27等。挺杆导向件25是安装 在壳体10的下侧的圆筒状的部件，上述挺杆24能够在轴线方向上滑动地收纳在其内部。
在上述柱塞23的基端部卡合有保持件26。具体来说，在柱塞23的基端部设置有 小径部23a，在保持件26上形成有槽26a，该槽26a具有与上述小径部23a的外径尺寸大致 一致的宽度，通过将小径部23a嵌入上述槽26a，柱塞23的基端部往复移动并一体地卡合于 保持件26。而且，在上述壳体10的下面和保持件26之间，以压縮状态配置有螺旋弹簧27。 即，在通过该螺旋弹簧27相对于柱塞23施加向下方的作用力的同时，挺杆24被朝向驱动 凸轮lll施加作用力。另外，驱动凸轮lll的外周面的中心位置(驱动凸轮lll的旋转轴方 向的中心位置)和挺杆24的下面的中心点沿着驱动凸轮111的旋转轴方向错开(偏心)， 这两者进行所谓的偏置配置。另外，作为该偏置的方向，利用驱动凸轮lll的外周面和挺杆 24的下面之间的摩擦力，在俯视挺杆24时，该挺杆24向顺时针方向旋转。
(电磁溢流阀30) 上述电磁溢流阀30面对加压室22配设，具有上述电磁螺线管31、绕线管32、铁心 33、衔铁34、吸入阀35、导向部件36以及阀座部件13。电磁螺线管31由呈环状地巻绕在绕 线管32上的线圈构成，铁心33嵌合固定于绕线管32的中心贯通孔。衔铁34固定于吸入 阀35的一端，在该状态下，其一部分与铁心33同轴地并且能够进入绕线管32的中心贯通 孔地进行配置。在铁心33和衔铁34的各相对面上分别形成凹部，在这些凹部间，以压縮状 态收容有螺旋弹簧37。而且，通过该螺旋弹簧37，衔铁34被向加压室22侧施加作用力。
上述吸入阀35能够滑动地插入导向部件36内的贯通孔中，并且形成圆板状的阀 体35a。 另外，上述阀座部件13为大致圆筒形状的部件，嵌入上述壳体10中的燃料吸入空 间14，该燃料吸入空间14作为与加压室22连通的空间。另外，在该阀座部件13中，具有圆 板部13a和阀座13c，上述圆板部13a与上述导向部件36相对，并且在中央部形成燃料导入 开口 13b，上述阀座13c从形成于上述圆板部13a的燃料导入开口 13b的周缘向加压室22 侧突出成套筒形状(圆筒形状)。而且，上述吸入阀35的阀体35a以与该阀座13c相对的 方式配置在上述阀座部件13的内部。 由此，在电磁螺线管31没有通电时，通过螺旋弹簧37的作用力，吸入阀35的阀体 35a从阀座13c离开，形成于上述圆板部13a的燃料导入开口 13b打开，电磁溢流阀30成为 开阀状态(图3所示的状态)。在该状态下，燃料能够在上述低压燃料配管104和加压室 22之间流通。另一方面，当从没有图示的电子控制装置经由端子38向电磁螺线管31通电时，通过对铁心33、衔铁34以及电磁溢流阀30全体进行支承的支承部件39形成磁回路，克 服螺旋弹簧37的作用力，衔铁34向铁心33侧移动。由此，吸入阀35向与加压室22相反 的一侧移动，该阀体35a抵接于阀座13c，电磁溢流阀30成为闭阀状态。在该状态下，上述 低压燃料配管104和加压室22被遮断。 在上述壳体10中安装有吸入管部件ll，该吸入管部件11的内部空间与上述燃料 吸入空间14连通。而且，在电磁溢流阀30的开阀状态下，当柱塞23下降时，通过供给泵 102的动作从燃料箱101抽取的低压燃料经由过滤器141、压力调节器142、脉动缓冲器7、 吸入管部件11以及燃料吸入空间14被吸入到加压室22中。 形成于上述缸部21的前端侧的加压室22的直径大于缸部21的内径。而且，柱塞 23在电磁溢流阀30的关闭定时前上升移动，或者与关闭定时同时上升移动，在电磁溢流阀 30闭阀后到达上止点。另外，在壳体10中形成燃料排出通道12，在该燃料排出通道12中 配设有上述单向阀40。该燃料排出通道12以及单向阀40的轴心与上述吸入阀35的轴心 配置于在水平方向上延伸的同 一轴上。
(单向阀40) 如图3和图4所示，上述单向阀40具有弹簧基座体41 、阀体42以及螺旋弹簧(施 力部)43 ，上述弹簧基座体41嵌入燃料排出通道12中，上述阀体42作为能够相对于燃料排 出通道12的内壁连接或分离的排出阀体，上述螺旋弹簧43将该阀体42向闭阀方向加力。
具体来说，如图4所示，作为上述燃料排出通道12的形状，具有直径比较小的小径 通道12a、直径比较大的大径通道12b以及扩径通道12c，上述小径通道12a与加压室22连 通，上述大径通道12b作为配设上述弹簧基座体41、阀体42、螺旋弹簧43的空间，上述扩径 通道12c由圆锥面形成，该圆锥面将上述小径通道12a和大径通道12b的内壁面彼此连接 起来。 上述弹簧基座体41为圆筒形状的部件，其外径尺寸与上述大径通道12b的内径尺 寸大致一致，嵌入并固定在该大径通道12b中。另外，该弹簧基座体41的前端面(扩径通 道12c侧的端面)作为上述螺旋弹簧43的一端抵接的弹簧座面而发挥作用。
上述阀体42具有有底圆筒形状，在其内部的底面上，抵接有上述螺旋弹簧43的一 端。即，在该阀体42与弹簧基座体41之间，以压縮状态夹设有上述螺旋弹簧43，由此，阀 体42接受来自螺旋弹簧43的作用力。而且，该阀体42的前端部(小径通道12a侧的前端 部)的外周边缘具有外侧倾斜面42a，该外侧倾斜面42a与上述扩径通道12c的内面形状 (圆锥面形状)大体一致。因此，阀体42受到上述螺旋弹簧43的作用力，通过上述外侧倾 斜面42a抵接于扩径通道12c的圆锥面，遮断小径通道12a和大径通道12b。 S卩，上述扩径 通道12c的圆锥面构成本发明中所谓的阀座部。 另外，在该单向阀40的下游侧，燃料排出通道12连接于上述高压燃料配管105。 而且，当从加压室22内到小径通道12a的空间中的燃料压力超过规定值时，阀体42克服螺 旋弹簧43的作用力移动到从扩径通道12c的圆锥面离开的位置。由此，单向阀40成为开 阀状态，从燃料排出通道12压送的高压燃料经由高压燃料配管105供给到输出管106。
而且，本实施方式的特征为该单向阀40及其周边部分的结构。以下，具体说明。
在上述单向阀40的阀体42的中心部形成有小径的开口 42b。该开口 42b设定为比 上述小径通道12a的内径尺寸小的直径。另外，该开口 42b的内周面具有内侧倾斜面42c，
10该内侧倾斜面42c以开口面积向着燃料流动方向的下游侧(从小径通道12a向着大径通道 12b的一侧)逐渐縮小的方式形成为研钵状。 而且，作为本实施方式的单向阀40具有针阀44，该针阀44成为用于开闭形成于上 述阀体42的中心部的上述开口 42b的阀体(微小间隙开闭体)。该针阀44的前端部具有 倾斜面44a，向着前端侧形成前端变细的形状，上述倾斜面44a与作为上述开口 42b的内周 面形成的内侧倾斜面42c的倾斜角度大致一致。另一方面，该针阀44的基端部如图3所示 通过上述加压室22内并与上述电磁溢流阀30的阀体35a —体地连接。因此，该针阀44与 电磁溢流阀30的动作联动，伴随着阀体35a的进退移动而沿着轴心方向进退移动。
具体来说，电磁溢流阀30处于开阀状态时的针阀44的前端位置如图6所示设定 在如下位置，即，该针阀44的前端部插入到阀体42的开口 42b中、封闭该开口 42b，但是不 向阀体42赋予向着开阀方向的作用力的位置。即，成为不进行单向阀40的打开动作(阀 体42的外侧倾斜面42a从扩径通道12c的圆锥面离开的动作)而封闭开口 42b的位置(针 阀44的第2进退位置)。 另一方面，电磁溢流阀30处于闭阀状态时的针阀44的前端位置如图5所示设定 在以下位置，即，该针阀44的前端部从阀体42的开口 42b后退，在该开口 42b的内缘部和 针阀44的前端部之间形成微小的间隙(微小间隙)的位置(针阀44的第1进退位置)。 通过以上结构构成本发明的微小间隙开闭部。另外，在这里形成的微小间隙例如在开口42b 的内缘部和针阀44的前端部之间设定为1 2mm左右的微小间隙，并且，设定为在单向阀 40的上游侧和下游侧存在压力差的情况下燃料渐渐流入低压侧的程度。
_单向阀40的动作- 接下来，对如上述那样构成的单向阀40的动作进行说明。 首先，发动机从驱动状态变为停止状态，与之相伴，高压燃料泵1停止，此时，由于 之前高压燃料经由高压燃料配管105供给到输出管106，所以，该输出管106的内部空间变 为高压状态。在这样的状况下，开始向上述电磁溢流阀30的电磁螺线管31通电，如图5所 示，吸入阀35的阀体35a被吸入阀座13c侧，与该阀座13c抵接，电磁溢流阀30成为闭阀 状态。与该阀体35a的移动联动，上述针阀44的前端部从阀体42的开口 42b后退，在该开 口 42b的内缘部与针阀44的前端部之间形成微小的间隙。因此，作为单向阀40的下游侧 空间的高压燃料配管105和加压室22成为通过该微小间隙连通的状态，燃料从该微小间隙 逐渐地返回到加压室22侧，由此，输出管106的内压下降。其结果是，防止燃料从上述喷射 器4、4、...向气缸内泄漏。 然后，发动机被驱动，与之相伴，高压燃料泵1也起动，此时，进行上述柱塞23下降 的吸入行程，这时，电磁螺线管31的通电被解除(非通电状态)，如图6所示，通过螺旋弹 簧37的作用力，吸入阀35的阀体35a从阀座13c离开，电磁溢流阀30成为开阀状态。与 该阀体35a的移动联动，上述针阀44的前端部向着阀体42的开口 42b前进，通过该针阀44 的前端部，阀体42的开口 42b被封闭。因此，作为单向阀40的下游侧空间的高压燃料配管 105和加压室22成为被遮断的状态，在该吸入行程中，可阻止燃料从高压燃料配管105向加 压室22的倒流，在该加压室22中，仅导入从供给泵102供给的燃料。另外，在该吸入行程 中，由于加压室22内的压力低(例如由于成为供给泵102的排出压力左右的低压)，阀体 42不会向开阀方向移动。其结果是，能够将高压燃料泵1的排出效率维持得较高，另外，能够避免燃料的倒流所引起的气蚀 腐蚀。 另外，在进行上述柱塞23上升的加压行程时，在规定的定时，向上述电磁螺线管 31通电，电磁溢流阀30成为闭阀状态(参照图5)，在加压室22内的燃料压力达到规定值 的时刻，单向阀40打开。S卩，当从加压室22内到小径通道12a的空间中的燃料压力超过规 定值时，阀体42克服螺旋弹簧43的作用力而移动到从扩径通道12c的圆锥面离开的位置， 单向阀40成为开阀状态，从燃料排出通道12压送的高压燃料经由高压燃料配管105供给 到输出管106。此时，由于阀体42也从针阀44的前端部后退移动，所以，形成于上述开口 42b的内缘部与针阀44的前端部之间的间隙的打开面积扩大，成为如下状态，即，不仅能够 利用形成于阀体42和扩径通道12c的圆锥面之间的排出通道，还能够利用形成于阀体42 上的开口 42b排出高压燃料，能够减小相对于燃料排出的压力损失。另外，在该加压行程的 初期阶段，到加压室22内的燃料压力达到规定值为止的期间，即，在单向阀40还没有打开 的状态下，上述开口42b成为打开状态，但是由于由该开口42b形成的间隙微小，所以，来自 这里的燃料流出量很少，对加压室22内的压力上升几乎没有不良影响。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够防止燃料从泵停止后的喷射器4、 4、...泄露，同时，能够阻止吸入行程时的燃料的倒流，并且能够实现具有高排出效率的高 压燃料泵l。 另外，根据本实施方式的结构，在电磁溢流阀30和单向阀40中的一方打开时，另
一方封闭，所以，输出管106的内部空间和燃料箱101不成为直接连通的状态。因此，不会 发生输出管106的内部压力降低到燃料箱101的内部压力左右的情况。其结果是，在发动
机起动后，能够使输出管106的内部压力在短时间内上升到必要压力(例如上述13MPa)，能
够良好地确保发动机的起动性。〈第2实施方式> 接下来，对第2实施方式进行说明。 上述第1实施方式的高压燃料泵1的电磁溢流阀30是在停止向电磁螺线管31通 电时通过螺旋弹簧37的作用力而开阀的所谓常开形式的装置。 在本实施方式中，代替所谓常开形式的装置，对将本发明应用于具有所谓常闭形 式的电磁溢流阀30的高压燃料泵1的情况进行说明，所述常闭形式的电磁溢流阀30在停 止向电磁螺线管31通电时闭阀。S卩，在本实施方式的高压燃料泵1中，通过螺旋弹簧等对 电磁溢流阀30的吸入阀35施加向着闭阀方向的作用力，在向电磁螺线管31通电时，吸入 阀35克服该作用力向开阀方向移动。由于其它的结构与上述第l实施方式相同，所以，在 这里省略说明。 对这样构成的高压燃料泵1中的单向阀40的动作进行如下说明。
发动机从驱动状态变为停止状态，与之相伴，高压燃料泵1停止，此时，解除向上 述电磁溢流阀30的电磁螺线管31的通电(成为非通电状态)，如图5所示，吸入阀35的阀 体35a被上述作用力吸入阀座13c侧，与该阀座13c抵接，电磁溢流阀30成为闭阀状态。与 该阀体35a的移动联动，上述针阀44的前端部从阀体42的开口 42b后退，在该开口 42b的 内缘部与针阀44的前端部之间形成微小的间隙。由此，与上述第1实施方式的情况相同， 燃料从该微小间隙逐渐地返回到加压室22侧，由此，输出管106的内压下降。其结果是，防 止燃料从上述喷射器4、4、...向气缸内泄漏。
另一方面，发动机被驱动，与之相伴，高压燃料泵1也起动，此时，在进行上述柱塞 23下降的吸入行程时，向电磁螺线管31通电，如图6所示，克服上述作用力，吸入阀35的阀 体35a从阀座13c离开，电磁溢流阀30成为开阀状态。与该阀体35a的移动联动，上述针 阀44的前端部向着阀体42的开口 42b前进，通过该针阀44的前端部封闭阀体42的开口 42b。由此，与上述第1实施方式的情况相同，在吸入行程中，燃料从高压燃料配管105向加 压室22的倒流被阻止，在该加压室22中，仅导入从供给泵102供给的燃料。其结果是，能 够较高地维持高压燃料泵1的排出效率，另外，能够避免燃料的倒流所引起的气蚀 腐蚀。
另外，在进行上述柱塞23上升的加压行程时，在规定的定时，解除向上述电磁螺 线管31的通电，电磁溢流阀30成为闭阀状态(参照图5)，在加压室22内的燃料压力达到 规定值的时刻，单向阀40打开，从燃料排出通道12压送的高压燃料经由高压燃料配管105 供给到输出管106。在该情况下，由于阀体42从针阀44的前端部后退移动，所以，形成于上 述开口42b的内缘部与针阀44的前端部之间的间隙的打开面积扩大，成为如下状态，S卩，不 仅能够利用形成于阀体42和扩径通道12c的圆锥面之间的排出通道，还能够利用形成于阀 体42的开口 42b排出高压燃料，能够减小相对于燃料排出的压力损失。
这样，在将本发明应用于具有常闭形式的电磁溢流阀30的高压燃料泵1的情况 下，也能够起到与上述第1实施方式的情况相同的效果。
〈实施方式3〉 接下来，对第3实施方式进行说明。 在上述第1实施方式和第2实施方式中，在高压燃料泵1停止时，使上述针阀44 从阀体42的开口 42b后退，在该开口 42b的内缘部和针阀44的前端部之间，常时形成微小 间隙。 在本实施方式中，代替上述微小间隙，在高压燃料泵1从驱动状态变化到停止状 态的时刻，使上述针阀44从阀体42的开口 42b后退，在该开口 42b的内缘部和针阀44的 前端部之间形成微小的间隙，在规定的定时，通过针阀44封闭开口 42b，不形成上述微小的 间隙。 S卩，发动机从驱动状态变为停止状态，与之相伴，高压燃料泵1停止，此时，如图5 所示，使上述针阀44的前端部从阀体42的开口 42b后退，在该开口 42b的内缘部与针阀44 的前端部之间形成微小的间隙。因此，燃料从该微小间隙逐渐地返回到加压室22侧，由此， 输出管106的内压下降。 然后，在通过安装于上述输出管106的燃料压力传感器161检测出的输出管106 内部的燃料压力的值，下降到能够防止燃料从上述喷射器4、4、...向气缸内泄漏的值的时 刻(例如成为5MPa的时刻)，使针阀44前进，关闭开口 42b，不形成上述微小间隙。由此， 高压燃料配管105和加压室22被遮断，燃料停止向加压室22侧返回。S卩，输出管106内的 压力在能够防止燃料从上述喷射器4、4、...泄漏的范围内持续维持比较高的值。因此，能 够避免输出管106内的压力超过需要地降低的状况，在发动机再起动时，能够在短时间内 使输出管106内的压力上升至必要压力(例如上述13MPa)，能够良好地确保发动机的起动 性。 特别是，本实施方式的结构在用于具有常开形式的电磁溢流阀30的高压燃料泵1 的情况下有效。其原因在于，在常开形式的电磁溢流阀30的情况下，如在上述第1实施方
13式中说明的那样，为了使上述针阀44的前端部从阀体42的开口 42b后退、形成微小间隙， 需要持续向电磁螺线管31通电。而且，在高压燃料泵l停止时，为了一直形成微小间隙，需 要长时间地保持向电磁螺线管31通电，导致消耗电力增大。 在本实施方式中，在通过燃料压力传感器161检测出的输出管106内部的燃料压 力的值，下降到能够防止燃料从上述喷射器4、4、...向气缸内泄漏的值的时刻，使针阀44 前进，关闭开口42b，不形成上述微小间隙。S卩，解除向电磁螺线管31的通电。因此，即使在 长时间不驱动发动机的情况下，也不需要使针阀44工作，能够实现削减消耗电力。
-其它实施方式- 在上述各实施方式中，对将本发明用于搭载在汽车上的缸内直喷型4缸汽油发动 机的情况进行了说明。本发明并不局限于此，例如能够适用于缸内直喷型6缸汽油发动机 等其它任意的气缸数的汽油发动机。另外，不局限于汽油发动机，本发明还能够适用于柴油 发动机等其它内燃机。此外，能够适用本发明的发动机不局限于汽车用的发动机。
另外，在上述各实施方式的高压燃料泵1中，通过安装于排气凸轮轴110的驱动凸 轮lll的旋转驱动柱塞23，但是，也可以通过安装于吸气凸轮轴的驱动凸轮的旋转驱动柱 塞23。 此外，本发明并不局限于具有驱动凸轮lll的结构，该驱动凸轮111具有2个凸轮
尖112、112，本发明还能够适用于设有具有其它个数的凸轮尖的驱动凸轮的结构。 另外，上述各实施方式的高压燃料泵1是柱塞泵，但是，对于其它容积型泵(例如
活塞泵或叶片泵)本发明也能够适用。 另外，在上述各实施方式中，将本发明用于具有电磁溢流阀30的高压燃料泵1 ，并 且，将该电磁溢流阀30的吸入阀35和单向阀40配设在同一轴线上。本发明并不局限于此， 也可以将电磁溢流阀30以外的开闭阀配置在吸入侧，使该开闭阀和上述针阀44联动。另 外，作为用于将电磁溢流阀30的开闭驱动力传递到针阀44的结构，不局限于如上述各实施 方式那样的将针阀44直接连接于电磁溢流阀30的阀体35a的结构，还可以经由连杆机构 等将开闭驱动力传递到针阀44。在该情况下，不需要将电磁溢流阀30的吸入阀35和单向 阀40配置在同一轴线上，所以，能够实现各阀的设置自由度的提高。 另外，在上述各实施方式中，与电磁溢流阀30联动地使针阀44工作，但是，以下结 构也是本发明的技术思想的范畴，即，使该针阀44具有专用的驱动源(电磁螺线管或电动 马达)，通过该驱动源的驱动使上述各实施方式那样的针阀44工作。 本发明在不脱离其精神或主要特征的范围内可以以其它各种形式实施。因此，上 述实施例的所有方面不过是单独的示例，不能认为是限定。本发明的范围通过权利要求表 示，不受本说明书的限制。另外，属于权利要求的均等范围的变形或变更也全在本发明的范 围内。 另外，本申请基于在日本2007年8月8日提出的专利申请2007-206185号要求优 先权。其内容在此提到，组合进本申请。另外，本说明书所引用的文献在此提到，由此，其全 部具体地组合进本申请。
权利要求
一种燃料泵，其特征在于，具有加压室和排出阀体，上述加压室用于对燃料进行加压，上述排出阀体配设在该加压室的排出侧，并且被施加向闭阀方向的作用力，其中，该燃料泵形成有如下结构，即，在吸入行程中，将燃料吸入上述加压室，在加压行程中，当加压室内的压力达到规定压力以上时，排出阀体克服上述作用力而向开阀方向移动，从加压室朝向燃料喷射阀排出燃料，并且具有微小间隙开闭部，该微小间隙开闭部在从泵驱动状态变成泵停止状态时，通过微小间隙连通排出阀体下游侧空间和上述加压室，另一方面，该微小间隙开闭部在泵驱动时的至少上述吸入行程中封闭该微小间隙。
2. 如权利要求l所述的燃料泵，其特征在于，在上述排出阀体上形成开口 ，该开口能够连通排出阀体下游侧空间和加压室，另一方面，上述微小间隙开闭部设置有能够在第1进退位置和第2进退位置之间进退移动的微小 间隙开闭体，在上述第1进退位置，该微小间隙开闭体从上述排出阀体的开口后退，开放该 开口而连通排出阀体下游侧空间和加压室；在上述第2进退位置，该微小间隙开闭体朝向 上述排出阀体的开口前进，封闭该开口而遮断排出阀体下游侧空间和加压室。
3. 如权利要求2所述的燃料泵，其特征在于， 上述加压室通过缸部和在该缸部内往复运动的柱塞划分形成，在上述加压室的吸入侧，具有能够通过驱动源的动作进行开闭动作的溢流阀，在柱塞 向縮小上述加压室的容积的方向移动的加压行程时，通过控制溢流阀的开闭动作，进行泵 压送量的调节，另一方面，上述微小间隙开闭部的微小间隙开闭体连接于上述溢流阀，该微小间隙开闭体以如下 方式构成，即，与溢流阀的开放动作联动而到达上述第2进退位置，与溢流阀的封闭动作联 动而到达上述第l进退位置。
4. 如权利要求2或3所述的燃料泵，其特征在于，上述排出阀体受到施力部的作用力而与形成于加压室排出侧的排出通道中的阀座部 抵接，能够封闭排出通道，并且，在加压行程中，在加压室内的压力达到规定压力以上的情 况下，上述排出阀体克服上述施力部的作用力从阀座部后退移动，由此开放排出通道，燃料 从加压室排出，另一方面，在上述吸入行程中，从微小间隙开闭体位于上述第2进退位置、封闭排出阀体的开口 的状态开始，变成上述加压行程，微小间隙开闭体到达上述第1进退位置，加压室内的压力 达到规定压力以上，排出阀体伴随着从阀座部后退移动而从微小间隙开闭体后退，由此，从 排出阀体的开口也排出燃料。
全文摘要
本发明提供一种燃料泵，在一实施方式中，在高压燃料泵(1)的单向阀(40)所具有的阀门体(42)的中心部形成小径的开口(42b)。针阀(44)一体地设置于电磁溢流阀(30)的阀体(35a)，通过该针阀(44)的前端部能够开闭阀体(42)的开口(42b)。当高压燃料泵(1)从驱动状态变为停止状态时，与电磁溢流阀(30)的阀体(35a)的移动联动，针阀(44)从阀门体(42)的开口(42b)后退，形成微小间隙。当高压燃料泵(1)被驱动而进行吸入行程时，与电磁溢流阀(30)的阀体(35a)的移动联动，针阀(44)封闭阀门体(42)的开口(42b)，防止微小间隙的存在所导致的燃料的倒流。
文档编号F02M59/34GK101779033SQ200880102329
公开日2010年7月14日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年8月8日
发明者古桥努, 坂井光人, 小栗立己, 秋田龙彦 申请人:丰田自动车株式会社