高压燃料泵的制作方法

本发明涉及高压燃料泵，特别是具备溢流阀机构的高压燃料泵。

背景技术：

专利文献1所记载的高压泵在从高压侧向低压侧溢流高压液体的溢流通道中，有阀芯，以及与阀芯接合以放置燃料的阀座部，所述阀座部相对于主体部分是其他零件。此外，在将所述阀座部压入至被挖掘在主体部分中的孔的结构中，在阀芯与推动阀芯的弹性构件之间设置滑块。然后，所述滑块沿着滑动内壁朝开阀方向滑动，从而限制滑动线路。由此，记载了不对于弹性构件的轴施加倾斜的应力，使得溢流阀的升程量稳定，并且提高弹簧的耐久性的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-158987号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

现有技术中有以下那样的问题点。

高压燃料泵的溢流阀具有抑制排出压力超过允许值而变高的异常压力的发生的功能。因此，在排出压力超过设定压力而变高的情况下，溢流阀的阀芯打开以释放高压。

当满足排出压力在允许值以下的条件时，阀芯需要落座在阀座部上以完全密封燃料。

此处，如果阀座面和流路孔的交点在打开阀芯以释放高压时的燃料通道的一部分中，在阀座面的高压侧形成为边缘的话，则在释放高压燃料时在该边缘部会发生流体分离的情况。然后，当变为燃料的饱和蒸汽压以下时，会发生空化气泡。存在有该发生的空化气泡破裂时的能量使阀座面损坏这样的空蚀现象的担忧。当这种损坏发展下去的话，存在阀芯和阀座之间形成间隙，燃料无法被完全密封的担忧。

因此，本发明的目的在于，提供一种抑制溢流阀机构的阀座面的空蚀现象的发生，具有高可靠性的溢流阀机构的高压燃料泵。

解决课题的技术手段

为了解决上述课题，在本发明中，高压燃料泵具备：加压室，其对燃料进行加压；排出阀，其配置于所述加压室的下游侧；以及溢流阀机构，其将所述排出阀的下游侧的排出通道的燃料送回至所述加压室或者低压通道，该高压燃料泵的特征在于，所述溢流阀机构包括：溢流通道，其与所述排出通道连接而形成；溢流阀座面，其与所述溢流通道相连，朝向所述加压室或者所述低压通道放大而形成；以及溢流阀芯，其位于所述溢流阀座面的加压室侧或者低压通道侧，并落座在所述溢流阀座面上，相对于所述溢流阀芯的所述排出通道一侧的端部而言，所述溢流通道和所述溢流阀座面的交点位于所述排出通道一侧。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种抑制溢流阀机构的阀座面的空蚀现象的发生，具有高可靠性的溢流阀机构的高压燃料泵。

附图说明

图1是对使用溢流阀机构将高压燃料送回至低压侧的燃料供给系统的整体构成图进行说明的图。

图2是对使用溢流阀机构将高压燃料送回至加压室侧的燃料供给系统的整体构成图进行说明的图。

图3是实施例1的溢流阀机构的截面图。

图4是溢流阀机构的一例的截面图。

图5是实施例1的溢流阀机构的截面放大图。

图6是图4的溢流阀机构的截面放大图。

图7是实施例1的阀座部的放大图。

图8是图4的溢流阀机构的阀座部的放大图。

图9是表示实施例2的溢流阀机构的图。

图10是表示实施例3的溢流阀机构的图。

图11是表示实施例4的溢流阀机构的图。

图12是表示φd/φd与阀座面顶端部的燃料压力的相关性的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对于本发明的实施方式进行说明。

图1表示实施本发明的系统的整体构成。图1中用虚线围住的部分表示高压燃料供给泵的泵壳1，该虚线中所展示的机构、零件被一体地装入其中。

燃料箱20中的燃料被燃料泵21汲取并通过吸入管道28而被送至泵壳1的燃料吸入口10a。通过了燃料吸入口10a的燃料经由压力脉动降低机构9、吸入通道10c而到达至构成容量可变机构的电磁吸入阀机构30的吸入端口30a。

电磁吸入阀机构30配备有电磁线圈30b，在该电磁线圈30b通电的状态下，电磁柱塞30c压缩弹簧33成为图1中的向右方移动的状态，并维持该状态。此时，安装于电磁柱塞30c的顶端的吸入阀芯31打开与高压燃料供给泵的加压室11连通的吸入口32。在电磁线圈30b没有通电的状态下，在吸入通道10c(吸入端口30a)与加压室11之间不存在流体压差时，吸入阀芯31因弹簧33的作用力而朝闭阀方向被施力，使得吸入口32成为关闭状态，并维持该状态。

在柱塞2因后文叙述的内燃机的凸轮的转动朝图1的下方位移而处于吸入过程状态时，加压室11的容积增加，其中的燃料压力降低。在该过程中，当加压室11内的燃料压力低于吸入通道10c(吸入端口30a)的压力时，吸入阀芯31中产生因燃料的流体压差而引起的开阀力(使吸入阀芯31向图1的右方位移的力)。吸入阀芯31因该开阀力而克服了弹簧33的作用力并开阀，打开吸入口32。在该状态下，当来自ecu27的控制信号被施加至电磁吸入阀机构30时，电流流入至电磁吸入阀30的电磁线圈30b。电磁柱塞30c因磁作用力进一步压缩弹簧33，朝图1的右方移动，并维持吸入口32打开的状态。

在电磁吸入阀机构30维持输入电压的施加状态下，当柱塞2从吸入过程转入压缩过程(从下起始点到上起始点之间的上升过程)时，由于维持了对电磁线圈30b的通电状态，因此磁作用力被维持，吸入阀芯31依然维持开阀的状态。加压室11的容积伴随着柱塞2的压缩运动而减少，但在该状态下，暂时被吸入至加压室11内的燃料会再次通过开阀状态的吸入阀芯301和吸入口32之间而被送回至吸入通道10c(吸入端口30a)，因此加压室11的压力不会上升。将该过程称为送回过程。

在送回过程中，当断开对于电磁线圈30b的通电时，作用于电磁柱塞30c的磁作用力在一定时间后(在磁性或机械延迟时间之后)消失。如此一来，由于始终作用于吸入阀芯31的弹簧33的作用力，使得吸入阀芯31朝图1中的左方移动并关闭吸入口32。当关闭吸入口32时，从此时开始，加压室11内的燃料压力随着柱塞2上升而上升。然后，当加压室11中的燃料压力超过比排出口13的燃料压力大出规定的值的压力时，加压室11中残留的燃料通过排出阀机构8进行高压排出而被供给至共轨23。该过程称为排出过程。如上所述，柱塞2的压缩过程由送回过程和排出过程构成。

在送回过程中，因送回至吸入通道10c的燃料使得在吸入通道中发生压力脉动，但该压力脉动仅仅从吸入口10a略微逆流至吸入管道28，燃料送回的大部分被压力脉动降低机构9吸收。

通过控制对于电磁吸入阀机构30的电磁线圈30c的通电解除的时刻，能够控制所排出的高压燃料的量。若将对电磁线圈30b的通电解除的时刻提前，则压缩过程中的送回过程的比例减小、排出过程的比例增大。即，送回至吸入通道10c(吸入端口30a)的燃料变少、被高压排出的燃料变多。相对于此，若延迟上述的通电解除的时刻，则压缩过程中的送回过程的比例增大、排出过程的比例减小。即，送回至吸入通道10c的燃料变多、被高压排出的燃料变少。上述的通电解除的时刻由来自ecu的指令控制。

如上所述，ecu控制电磁线圈的通电解除的时刻，由此能够使被高压排出的燃料量是内燃机所需要的量。

在泵壳1中，在加压室11的出口侧与排出口(排出侧管道连接部)13之间设有排出阀机构8。排出阀机构8由阀座构件8a、排出阀8b、排出阀弹簧8c、保持构件(排出阀挡块)8d构成。在加压室11和排出口13之间没有燃料的压差的状态下，排出阀8b由于排出阀弹簧8c的作用力被压接于阀座构件8a而成为闭阀状态。在加压室11内的燃料压力超过比排出口13的燃料压力大出规定的值的压力时，排出阀8b对抗排出阀弹簧8c而开阀，加压室11内的燃料经过排出口13而被排出至共轨23。

排出阀8b在开阀之后，当与保持构件8d接触时则动作受到限制。因此，排出阀8b的冲程由保持构件8d适当地确定。如果冲程太大的话，则排出到燃料排出口13的燃料由于排出阀8b的关闭延迟会再次逆流至加压室11内，因此作为高压泵的效率降低。并且，在排出阀8b重复开阀和闭阀运动时，排出阀由保持构件8d引导以便排出阀仅在冲程方向上运动。利用如上所述的构造，排出阀机构8成为限制燃料的流通方向的止回阀。

如此，在泵主体1的加压室11内，被引导至燃料吸入口10a的所需要的量的燃料通过柱塞2的往复运动被加压到高压，并且通过排出阀机构8从燃料排出口13被加压输送至作为高压管道的共轨23。

共轨23上安装有喷射器24和压力传感器26。喷射器24根据内燃机的气缸数进行安装，并根据ecu27的控制信号进行开闭阀的动作，以将燃料喷射到气缸中。

接下来，对于喷射器24的故障等导致在共轨23等的高压部发生异常高压的情况下的、实施例1中的燃料溢流动作进行说明。

在泵壳1中设置有将排出通道12和吸入通道10c连通的溢流通道300，并且在溢流通道300中设置有将燃料的流动限制为仅从排出通道12流向吸入通道10c这一个方向的溢流阀机构200。具备：加压室11，其对燃料进行加压；排出阀机构8，其被配置于加压室11的下游侧；以及溢流阀机构，其将排出阀机构8的下游侧的排出通道12的燃料送回至作为低压通道的吸入通道10c。

此外，如图2所示，还存在溢流通道300内的燃料的流动是从排出通道12到加压室11内的情况。即，本实施例的溢流阀机构200也可以是将排出阀机构8的下游侧的排出通道12内的燃料送回至加压室11的机构。

实施例1

图3表示本发明的实施例1所涉及的溢流阀机构的截面。溢流阀机构200包括：溢流通道208a，其与排出通道12连接而形成；溢流阀座面204，其与溢流通道208a相连，朝向加压室11或者低压通道(吸入通道10c)放大而形成；以及溢流阀芯201，其位于溢流阀座面204的加压室11侧或者低压通道(吸入通道10c)侧，并落座在溢流阀座面204上。此外，溢流阀机构200具备：阀芯压板202，其推压溢流阀芯201；弹性构件203，其朝排出通道12一侧(溢流阀上游侧)对溢流阀芯201施力；以及壳体205，其将弹性构件203、阀芯压板202收纳于内部。

溢流阀座面204具有与溢流阀芯201接合并密封燃料的阀座部204a。在溢流阀芯201的上游侧形成有始终与排出通道12连通的高压室206，在溢流阀芯201的下游侧形成有始终与加压室11或者低压通道(吸入通道10c)连通的低压室207。溢流通道208a从溢流阀芯201的上游侧的高压室206朝向溢流阀座面204而形成。溢流阀芯201对抗从排出通道12引导的高压燃料的压力，并被弹性构件203向阀座部204a施力。

当排出通道12的压力变为异常高压，高压室206的压力上升时，会有由此作用在溢流阀芯201上的流体力超过弹性构件203的作用力的情况。如此，溢流阀芯201离开阀座部204a，溢流阀机构200开阀，溢流通道处于连通状态。此外，当高压室206的压力再次下降时，弹性构件203的作用力超过作用在溢流阀芯201上的流体力，溢流阀芯201向阀座部204a一侧移动并落座在阀座部204a上。

图4表示溢流阀机构的一例的截面图。此外，图6表示该图4的溢流阀机构的截面放大图。在该图4以及图6的结构中，溢流阀座面204的内周侧的阀座面顶端部208形成于靠近阀座部204a的位置。但是，本申请发明人们在积极研究之后，查明根据图4所示的结构，在阀座面顶端部208会发生空蚀或者侵蚀。

图8表示在阀座面顶端部208发生空蚀的情况。

如上文所述，当排出通道12的压力变为异常高压，高压室206的压力上升，由此作用于溢流阀芯201的流体力超过弹性构件203的作用力时，溢流阀芯201离开形成于溢流阀座面204上的阀座部204a并开阀，溢流通道变为连通状态。如此，高压燃料从高压室206通过溢流通道208a，燃料的流动方向在阀座面顶端部208处改变，并通过阀座部204a与溢流阀芯201之间产生的间隙，向溢流阀芯201的下游侧的低压室207流动。

在该高压的燃料流动时，由于燃料在阀座面顶端部208处急剧地改变流动方向，因此发生流体分离，通常压力变小的流体分离部中的燃料的压力变为饱和蒸汽压以下，并产生空化气泡210。

在阀座面顶端部208处发生的空化气泡210由于从高压室206朝向低压室207的燃料的流动而朝向阀座部204a方向流动，通过从低压的流体分离部分离，在空化气泡210周围的燃料压力恢复为饱和蒸汽压以上时，空化气泡210破裂而产生高冲击力。该撞击力撞击阀座部204a的壁面，因此发生空蚀和侵蚀。因此在下文中，对于防止在溢流阀机构的阀座面顶端部208处发生空蚀或者侵蚀的本实施例的结构进行说明。

图5是用于说明本实施例的溢流阀机构的构成的图。此外，图7表示图5的溢流阀机构的截面放大图。如图7所示，在本实施例中，阀座面顶端部208配置在远离阀座部204a的位置。具体地说，阀座面顶端部208相比于溢流阀芯201的高压侧端部201a配置在高压侧。即，相对于溢流阀芯的排出通道12一侧的端部，溢流通道208和溢流阀座面204的交点位于排出通道12一侧。

由此，在高压的燃料流动时，燃料在阀座面顶端部208处急剧地改变流动方向，但阀座面顶端部208和溢流阀芯201的间隙可以较大，因此能够确保充分的燃料流路面积。因此，燃料的流速较小，能够抑制流体分离，所以流体分离部的燃料的压力没有变为饱和蒸汽压以下。因此，能够抑制空化气泡210发生，从而能够提高可靠性高的溢流阀机构。

此外，如果溢流阀芯201的与阀座部204a的接触部(密封部)为球状的情况下的直径为φd，溢流通道208a的阀座面顶端部208的直径为φd的话，也可以使φd/φd所求出的比率在0.6以下。也就是说，溢流通道208的直径φd形成为溢流阀座面的阀座直径φd的0.6倍以下。由此，能够使燃料的流速变小，抑制流体分离发生，并且能够通过流体解析模拟实验确认能够抑制空化气泡210的产生。图12表示通过流体解析模拟实验所获得的φd/φd与阀座面顶端部的燃料压力的相关性。纵轴表示阀座面顶端部的燃料压力，横轴表示φd/φd的比率。当阀座面顶端部的燃料压力在图中所示的饱和蒸汽压以下时，会发生空蚀，因此通过将φd/φd的比率设定为0.6以下从而可以抑制空蚀的发生。或者，也可以形成为溢流通道208的直径相对于溢流阀芯201的直径为一半以下。由此，和上述同样地，燃料的流速变小，能够抑制流体分离发生，从而能够抑制空化气泡210的发生。

此处，溢流阀座面204从溢流通道208与溢流阀座面204的交点(阀座面顶端部208)处开始在加压室11或者低压通道208(吸入通道10c)一侧被研磨。当阀座面的表面粗糙度差时，由于相当于在阀座面本身形成无数的边缘，因此容易发生流体分离。在本实施例中，为了抑制阀座面处的流体分离发生而对阀座面进行研磨。在本实施例中，如图5所示，没有在溢流通道208与溢流阀座面204的交点(阀座面顶端部208)处形成r部，而是以规定的角度交叉而形成的。虽然可以通过在阀座面顶端部208处设置r部来谋求抑制空蚀，但是由于该r部的形成制造成本高，并且制造上难以保持r部的精度。相对于此，在本实施例中是不需要如上述那样形成r部也能够容易地谋求抑制空蚀的结构，因此能够抑制制造成本，并且容易制造。

另外，溢流通道208与对溢流阀芯201施力的弹簧部203的伸缩方向大致平行地形成。然后，溢流通道208a与溢流阀座面204的角度204b形成为倾斜至50度以下。即，溢流阀座面204相对于溢流通道208形成为朝外周侧倾斜50度以下。由此，可以将阀座面顶端部208设置在溢流阀芯201的高压侧端部201a的高压侧。因此，在高压燃料流动时，燃料在阀座面顶端部208处急剧地改变流动方向，但由于阀座面顶端部208和溢流阀芯201的间隙较大，因此能够确保充分的燃料流路面积。因此，燃料的流速较小，能够抑制流体分离，所以流体分离部的燃料的压力没有变为饱和蒸汽压以下，从而能够抑制空化气泡210发生。

如上所述，在本实施例中，在开阀时的高压燃料释放时，在远离作为燃料的流路面积最小部的所述阀座部的位置设置阀座面和流路孔的交点。由此，由于可以确保更宽的燃料流路，所以能够降低可能引起流体分离的边缘部的流速。因此，抑制边缘部的压力降低为饱和蒸汽压以下的可能性，能够减少空化气泡的发生，从而可以提供可靠性更高的溢流阀机构。因此，由于能够抑制空蚀现象的发生，因此在阀芯落座在阀座部的状态时，能够完全地密封燃料。

另外，在图7中溢流阀芯201为球状，但是溢流阀芯201未必需要是球体，也可以例如是圆锥形状，或者是切掉圆锥形状的顶端的形状，或者是仅仅与阀座部204a接触的部分为球状。另外，在该情况下，如图5所示，优选阀座部204a被配置在阀座面204的大致中央部。由此，可以获得参考图5说明的上述的作用、效果。

实施例2

图9表示本发明的第2实施例。包围存在于所述溢流阀芯201的下游的低压室207的壳体205和所述阀座部204形成一体的结构并被单元化。主体部分211中挖掘出孔214。成为一体结构的壳体205和阀座部204a相对于主体部分211通过其他零件形成，所述一体结构的壳体和阀座部204a被设置于主体部分211内挖掘出的孔214中。在本构成的溢流阀机构中，具有实施例1所记载的特征，并且如果阀座面顶端部208形成在远离阀座部204a的位置的话，则具有实施例1所记载的效果。

实施例3

图10表示本发明的第3实施例。阀座构件215相对于主体部分211通过其他零件形成，本阀座部204a形成包围上游侧的高压室206的结构，并构成为设置在挖掘于主体部分211的孔214中。在本构成的溢流阀机构中，具有实施例1所记载的特征，并且如果阀座面顶端部208形成在远离阀座部204a的位置的话，则具有实施例1所记载的效果。

实施例4

图11表示本发明的第4实施例。直接挖掘主体部分211以形成溢流阀座面204。

在本构成的溢流阀机构中，具有实施例1所记载的特征，并且如果阀座面顶端部208形成在远离阀座部204a的位置的话，则具有与实施例1所记载的相同的效果。

符号说明

1…泵壳、2…柱塞、8…排出阀机构、9…压力脉动降低机构、10c…吸入通道、11…加压室、12…排出通道、20…燃料箱、23…共轨、24…喷射器、26…压力传感器、30…电磁吸入阀机构、200…溢流阀机构、201…溢流阀芯、201a…溢流阀芯的高压侧端部、202…阀芯压板、203…弹性构件、204…溢流阀座面、204a…阀座部、204b…角度、205…壳体、206…高压室、207…低压室、208…阀座面顶端部、208a…溢流通道、209…高速振动、210…空化气泡、211…主体部分、213…阀座部、214…孔、215…阀座构件。