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，其使作为旋转体的叶轮旋转，将燃料从 燃料箱中吸起，详细地讲，涉及可以在提高燃料吸入性能的同时，使 蒸汽等气体从泵流路排出的燃料泵。
背景技术：
在特开平11一218059号公报中公开了这种现有的燃料泵。该现 有的燃料泵沿叶轮的周围形成泵流路，在该泵流路中利用叶轮的旋转 对燃料进行加压。该现有的燃料泵，在比泵流路长度的二分之一处更 靠叶轮旋转方向侧、例如在泵流路的终端，具有直径d为0.2mm《 d《0.9mm的气体排出口，在泵流路的燃料压力较低的状态下、即燃 料泵低速旋转时，使蒸汽从气体排出口迅速排出，并且在该气体排出 口上具有阀机构，其在泵流路的燃料压力大于或等于规定的压力时， 为了使在泵流路内产生的蒸汽随燃料一起向发动机侧喷出，将气体排 出口闭塞。专利文献l:特开平11一218059号公报，特别是第2页右栏第 28行 第3页左栏第20行。发明内容在现有的燃料泵中，由于在直至泵流路的燃料压力大于或等于规 定的压力之前，气体排出口都处于打开的状态，所以不能抑制燃料从 该气体排出口排出，存在燃料喷出量会减少的问题。另外，由于气体 排出口已经由阀机构关闭，所以在泵流路的燃料压力大于或等于规定 的压力时产生的蒸汽，会随燃料一起向发动机侧喷出，还存在可能导 致喷嘴的燃料喷出量出现误差的问题。该发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，获得一种燃料泵，其可以减少燃料泵在低速旋转时的燃料喷出量，并使蒸汽不 会向发动机侧喷出，并且可以提高燃料吸入能力。本发明的燃料泵，在旋转体的周围，具有从入口部至终端部而形 成的泵流路，利用上述旋转体的旋转，将燃料从与上述入口部连通的燃 料吸入口吸起，并由上述泵流路对该燃料进行加压，其特征在于，在包 含上述泵流路的终端部在内的下流路上形成空气排出口，同时在该空气 排出口和上述入口部之间的上述泵流路上形成蒸汽排出口，在上述空气 排出口上设置防止燃料从该空气排出口排出的空气排出阀机构，另外， 在上述蒸汽排出口上，设置防止从该蒸汽排出口吸入空气的蒸汽排出阀 机构，如果燃料在上述泵流路中被加压，则使上述空气排出阀机构从开 阀状态转换至闭阀状态，使上述蒸汽排出阀机构从闭阀状态转换至开阀 状态。发明的效果在本发明的燃料泵中，由于在包含泵流路的终端部在内的下流路 上形成空气排出口，所以可以将从泵流路的入口部至其终端部的较长 的泵流路作为加压流路，由于直至燃料在泵流路中被加压为止，蒸汽 排出阀机构都处于闭阀状态，所以可以有效地利用从入口部至终端部 的较长的泵流路进行燃料的吸起，使燃料吸入口的负压增大，提高燃 料吸入能力。
图1表示本发明的燃料泵的实施方式1的剖面图。图2是沿图1中的A—A线的剖面图。 图3是沿图2中的B—B线的剖面图。 图4是沿图2中的C一C线的剖面图。图5是表示测定实施方式l和对比例的燃料吸入能力的结果的特性图。图6是表示空气排出口的孔径和空气通过时的压力损失的特性图。图7是表示空气排出口的孔径和燃料的排出流量的特性图。 图8是本发明的燃料泵的实施方式2中的空气排气口部分的剖面图。
具体实施方式
实施方式1图1是表示本发明的燃料泵的实施方式1的剖面图，图2是沿图 1中的A—A线的剖面图，表示实施方式1中的外壳盖。图3是沿图 2中的B—B线的剖面图，表示实施方式1中的空气排出口部分。图 4是沿图2中的C一C线的剖面图，表示实施方式1中的蒸汽排出口 部分。此外，图5 图7是特性图，图5表示为了更加明确本实施方 式1的效果而与对比例一起测定燃料吸入能力的结果，图6及图7分 别表示使用喷嘴型文丘里流量计的流量计算式的估算结果，图6表示 空气排出口的孔径和空气经过时的压力损失，图7表示空气排出口的 孔径和燃料的排出流量。在图1中，燃料泵IO例如在车辆等的燃料供给系统中使用。具 体地讲，燃料泵IO收容于未图示的车辆的燃料箱内，将从该燃料箱 吸入的燃料向发动机E供给。该燃料泵10由泵部20和驱动该泵部20 的电动机部30构成。电动机部30构成对泵部20的电磁驱动部。电 动机部30是带电刷的直流电动机，其构成为在圆管状的壳体11内以 环状配置未图示的永久磁铁，在该永久磁铁的内周侧以同心圆状配置 电枢32。另一方面，泵部20由外壳主体21、外壳盖22以及作为旋 转体的叶轮24等构成。此外，由于该泵部20是本发明的主要部分， 所以下面对该泵部20详细地进行说明。前述外壳主体21及外壳盖22例如利用铝的压铸成型而形成，由 这些外壳主体21和外壳盖22构成一个外壳部件200，在该外壳部件 200的内部可自由旋转地收容叶轮24。外壳主体21压入固定于壳体 11的一个端部的内侧。外壳盖22以覆盖该外壳主体21的方式，与外 壳主体21相对，利用铆接等固定于壳体11的一端。在外壳主体21 的中心嵌装轴承25，另外，在外壳盖22的中心压入固定推力轴承26。电枢32的旋转轴35的一个端部在径向上可自由旋转地由轴承25支 撑，另外旋转轴35的轴向上的载荷由推力轴承26支撑。此外，旋转 轴35的另一个端部在径向上可自由旋转地由轴承27支撑。众所周知，在外壳盖22上形成有燃料吸入口 40，利用在周缘部 形成叶片的叶轮24进行旋转，燃料箱内的燃料IOO经过吸入过滤器 101和吸入管102，从燃料吸入口 40吸入至泵流路41中。该泵流路 41沿叶轮24的外周，在外壳主体21和外壳盖22之间以大致C字状 形成。此外，众所周知，吸入至泵流路41中的燃料(为了与燃料箱 内的燃料100区分而未标号。以下相同)，利用叶轮24的旋转被加 压后，压送至电动机部30的燃料室31内。下面，对外壳盖22详细地进行说明。在图2中，在与外壳主体 21 (参照图l)的相对面上形成C字状的燃料槽23。由该燃料槽23 形成槽通路50。另外，在外壳主体21上，形成与槽通路50相对的槽 通路50a，由这些槽通路50、 50a，在外壳部件200的内部形成泵流 路41。槽通路50由入口部51、导入通路部52以及加压通路部53构 成，该入口部51与燃料吸入口 40连通，该导入通路部52从上述入 口部51开始，其通路宽度逐渐变窄，且其通路深度变浅，该加压通 路部53从导入通路部52朝向槽通路50的终端部54形成。此外，在 图2中，以箭头N表示作为旋转体的叶轮24的旋转方向。槽通路50 从入口部51沿该旋转方向N的方向形成，并延伸至终端部54。在槽通路50中形成空气排出口 110和蒸汽排出口 120。这些空 气排出口 110和蒸汽排出口 120分别贯穿外壳盖22，与泵流路41和 燃料泵10 (参照图1)之外的燃料箱内部连通。空气排出口 110在槽 通路50的终端部54上形成。蒸汽排出口 120在入口部51和空气排 出口 IIO之间，在空气排出口 IIO的与旋转方向N相反的反向旋转侧， 相隔规定距离的位置上形成。空气排出口 iio具有在燃料泵启动时将 泵流路41和吸入管102 (参照图1)内部存在的空气向燃料箱排出的 功能，另外，蒸汽排出口 120具有将在泵流路41中产生的包含作为 燃料蒸汽的蒸汽在内的气泡(以下称为蒸汽)向燃料箱排出的功能。下面，对这些排出口IIO、 120进行说明。在图3中，在空气排出口 110的出口侧、即图3的空气排出口 110的下侧，配置由固定于 外壳盖22上的阀座部件112、阀部件113、及弹簧114构成的空气排 出阀机构lll。阀座部件112例如由树脂成型，在中央部形成成为空 气通路的贯通孔115，该贯通孔115的孔径设定为大于空气排出口 110 的孔径。另一方面，在阀部件113及外壳盖22上分别设有弹簧座116a、 116b，自由长度设定为未使阀部件113落位在阀座部件112上的弹簧 114，嵌装在两个弹簧座116a、 116b上。在图4中，在蒸汽排出口 120的出口侧、即图4的蒸汽排出口 120的下侧，配置由形成于外壳盖22上的阀座122、阀部件123、弹 簧压紧部件124、及弹簧125构成的蒸汽排出阀机构121。弹簧压紧 部件124例如由树脂成型，在中央部形成成为蒸汽通路的贯通孔126， 该贯通孔126的孔径设定为大于蒸汽排出口 120的孔径。另一方面， 在弹簧压紧部件124及阀部件123上分别设有弹簧座127a、 127b，将 阀部件123向使阀部件123落位于阀座122的方向上预紧的弹簧125， 嵌装在两个弹簧座127 a、 127b上。下面，根据以上所述的结构对燃料泵10的动作进行说明。如图 l所示，通过从未图示的电源，经由埋设于连接器45中的端子46、 未图示的电刷、以及在可自由旋转地收容于电动机30内的电枢32的 上部配置的换向器34，向巻绕在电枢32的磁芯32a的外周的线圈(无 标号)供给电力，电枢32进行旋转，旋转轴35进行旋转，伴随该旋 转轴35的旋转，叶轮24也进行旋转。如果叶轮24旋转，则存在于泵流路41内部的空气，承受叶轮 24的各个叶片的动能，在该泵流路41的内部被升压。并且，此时， 由于空气排出阀机构lll (参照图3)处于开阀状态，即空气排出口 110朝向燃料箱处于开放状态，另外，蒸汽排出阀机构121(参照图4) 处于闭阀状态，即蒸汽排气口 120朝向燃料箱处于关闭状态，所以被 升压的空气仅从空气排出口 110 (参照图2)排出。通过该升压空气 的排出，在燃料吸入口 40附近产生负压，与燃料吸入口40连接的吸 入管102的内部空气也被吸入至泵流路41中，其结果，经过吸入管 102而燃料箱内的燃料100从燃料吸入口 40吸入至泵流路41中，与前述相同地，承受叶轮24的各个叶片的动能，在泵流路41的内部被升压。如果泵流路41内部的燃料开始升压，则图3的空气排出阀机构 111立即从开阀状态转换至闭阀状态，另外，图4的蒸汽排出阀机构 121立即从闭阀状态转换至开阀状态。具体地讲，利用因空气和燃料 的比重差引起的负荷增加，空气排出阀机构111的阀部件113抵抗弹 簧114的收縮力，落位于阔座部件112上而将贯通孔115封闭，另外， 蒸汽排出阀机构121的阀部件123抵抗弹簧125的预紧力，从阀座122 离开而将蒸汽排出口 120打开。通过将空气排出口 110关闭，抑制多 余的燃料从该空气排出口 110排出，另外，通过将蒸汽排出口 120打 开，使在燃料压力较高的状态下产生的蒸汽向燃料箱排出。这样，在 泵流路41内被升压的燃料，压送至图1所示的燃料室31后，经过电 枢32的周围，从燃料排出口 43向发动机E排出。此外，如图1所示， 在燃料排出口 43中收容止回阀44，例如，在发动机E停止时，通过 止回阀44保持直至发动机E的配管内的压力，使发动机的启动性能 良好。由此，通过设定弹簧114及125的弹簧参数，从而以燃料的升压 开始为界，使之前处于开阀状态的空气排出阀机构111向闭阀状态转 换，另外使处于闭阀状态的蒸汽排出阀机构121向开阀状态转换，首先，在包含燃料泵低速旋转时的燃料加压时，由于始终使空气排出口 110关闭，可以防止燃料流出，所以燃料喷出量不会减少。其次，由 于在燃料加压状态下，始终使蒸汽排出口 120打开，防止产生的蒸汽 向发动机E侧喷出，所以可以获得准确地保证喷嘴的燃料喷射量的效 果。另外，在该效果的基础上，由于直至前述燃料的升压为止，蒸汽 排出口120都关闭，所以可以防止燃料吸入口 40的负压下降，同时 对于在外壳部件200内大约一周的泵流路41，由于可以利用从燃料吸 入口 40至空气排出口 110的大致整个通路作为较长的加压流路，所 以可以增大燃料吸入口 40的负压。通过该负压的增大，可以提高成 为燃料泵10的性能提高的一个目标的燃料吸起高度(图l所示的从 燃料液面至燃料吸入口 40的尺寸h)，特别地，可以期望提高包含燃料箱在内的布局设计自由度。在本实施方式1中，为了确认该燃料吸起高度、即燃料吸入能力的提高，根据图5 (a)对与对比例一起测定的结果进行说明。5 (a) 表示本实施方式1的燃料吸起特性Fl和对比例的燃料吸起特性F2, 横轴表示燃料吸起时间(sec)，纵轴表示燃料吸起高度(mm)。此 外，对比例是使空气排出口 IIO常闭，使蒸汽排出口120常开。艮口， 本实施方式1的加压流路如前所述，成为从燃料吸入口 40至空气排 出口 110的泵通路41的大致整个通路，与之相对，该对比例的加压 流路，縮短为从燃料吸入口 40至空气排出口 120。如果对这些燃料吸 起特性F1、 F2进行比较，则例如在燃料吸起时间为4秒的情况下， 本实施方式1具有相对于对比例约2倍的燃料吸起高度。作为燃料吸 起特性Fl，越从图表的右下方(即，时间长而高度低)向左上方(即， 时间短而高度高)，其燃料吸起能力、即燃料吸起时间相对于燃料吸 起高度的比越高。因此可知，本实施方式1相对于对比例，其燃料吸 入能力较高。图5 (b)表示实施方式1的泵室压力特性P1和对比例 的泵室压力特性P2，横轴表示泵通路41的加压通路的长度，纵轴表 示泵通路41内的泵室内压。箭头Pa、 Pb、 Pc分别表示燃料吸入口 40的位置、蒸汽排出口 120的位置、空气排出口 110的位置。在图5 (b)的横轴位置中，纵轴的泵室内压为大气压Pat，该泵室内压从横 轴向下方而负压变大。在燃料吸入口 40的位置Pa上的负压，在本实 施方式l中为负压Pnl，而在对比例中为负压Pn2，负压Pnl大于负 压Pn2。利用本实施方式1可以提高燃料吸入能力，正是由于在泵室 压力特性P1中，加压流路越长，该加压流路的起始点、即本实施方 式1的情况下燃料吸入口 40的负压越大。如上述说明所示，为了提高燃料吸入能力，必须充分确保加压流 路，因此，在本实施方式l中，使空气排出阀机构111的闭阀和蒸汽 排出阀机构121的开阀大致同时地进行。并且优选将两个弹簧114、 125的弹簧参数设定为，使得以蒸汽向发动机E侧的喷出不影响喷嘴 的燃料喷出量的程度，在空气排出阀机构111从开阀状态向闭阀状态 转换之后，稍微延迟而进行蒸汽排出阀机构121的开阀。另外，空气排出口 ；110及空气排出阀机构111,只要在成为加压流路的泵流路41的更下游侧的下流路上，且在止回阀44的上游侧的燃料流路上，无 论什么位置都可以获得同样的效果。但是，伴随空气在从泵流路41 的终端部54至空气排出口之间的滞留空间扩大，要排出的空气容积增加，从而燃料吸起时间会增加。该增加的优劣，只要根据该燃料泵 的燃料箱内的位置等进行适当判断即可。无论将该空气排出口 110配置于哪一个位置上，其孔径d(参照 图3)的大小都必须使空气经过该空气排出口 UO时的压力损失不会 产生问题。图6表示空气排出口 IIO的压力损失特性PL，横轴表示 空气排出口 110的孔径(mm)，纵轴表示空气通过时的压力损失(kPa)。 根据图6，由于如果孔径大于或等于0.3mm，则空气经过时的压力损 失变为大约O(kPa)，所以优选空气排出口 110的孔径d大于或等于 0.3mm。其结果，由于泵启动时吸入的空气向燃料箱排出时的阻力变 小，可以縮短空气排出的时间，所以可以縮短从开始向燃料泵供电至 燃料开始升压的时间，即燃料吸起时间。此外，空气排出口 110的形 状例如为圆形，但是不必是圆形，只要将孔径d换算为流路面积s后 的s》0. 07誦2，任意形状均可。另外，对于空气排出口 110的孔径d的上限虽未提及，但一般设 为小于或等于将泵流路41的剖面积换算为孔径d后的值，但是，如 果考虑到万一空气排出阀机构111发生故障而不闭阀的情况，则即使 在泵流路41中进行燃料加压时燃料从空气排出口 110排出，也必须 确保向发动机的燃料喷出量。即，必须设定空气排出口 110的孔径d 以使得从空气排出口 IIO的燃料排出流量不超过燃料泵原本的燃料喷 出量。图7表示空气排出口 110的燃料排出特性FE，横轴表示空气 排出口 110的孔径(mm)，纵轴表示燃料的排出流量(L/h)。根据 图7，例如，在燃料泵原本的燃料喷出量为80 (L/h)的情况下，由 于如果空气排出口 110的孔径d为1.0 (mm)，则从空气排出口IIO 的燃料排出流量为80 (L/h)，所以向发动机燃料喷出量约为0，但 如果将空气排出口 110的孔径d设定为小于或等于0.8 (mm)，则从 空气排出口 110的燃料排出流量小于或等于80 (L/h)，可以维持向发动机供给必要的最低限度的燃料。 实施方式2图8是本发明的燃料泵的实施方式2中的空气排气口部分的剖面图。该图8是实施方式2的与实施方式1的表示空气排出口部分的图 3相当的剖面图。由于该实施方式2除了在空气排出口 IIO上附加进 气防止阀机构130之外，与实施方式1 (图3)实质上相同，所以以 该进气防止阀机构130为中心进行说明。在图8中，在空气排出阀机构111的出口侧、即图8中的空气排 出阀机构111的下侧配置进气防止阀机构130，其由固定于阀座部件 112上的进气防止阀座部件131和具有伞形状的进气防止阀部件132 构成。进气防止阀座部件131例如采用树脂成型，形成有阀部件保 持孔133，在其中央部插入固定进气防止阀部件132;通路部134，其 成为空气排出通路；以及密封部135，其进行与进气防止阀部件132 之间的密封。另一方面，进气防止阀部件132由橡胶等弹性体成型， 具有伞部136，其具有与密封部135之间密封的功能；轴部137， 其插入阀部件保持孔133内；以及防脱部138，其防止从阀部件保持 孔133脱落。即，如图所示，如果防脱部138贯穿固定在阀部件保持 孔133中，则伞部136与密封部135紧贴而将通路部134闭塞。此夕卜， 进气防止阀座部件131也可以与阀座部件112 —体地形成。下面对动作进行说明，在燃料泵启动时，由于空气排出阀机构 111开阀，所以泵流路41内的空气从空气排出口 110到达进气防止阀 机构130。该空气排出时的压力将伞部136容易地推开，其结果，空 气从通路部134与实施方式1同样地，向燃料泵排出。因此，进气防 止阀机构130不妨碍空气排出阀机构111所具有的空气排出功能。另一方面，在燃料泵停止时，吸入管102 (参照图l)内部的燃 料会由于自重而下落至燃料箱内的燃料液面高度，与之相伴，与燃料 泵启动时相反地，空气会经由空气排出口 110向泵流路41流动。因 此，在不具有进气防止阀机构130的实施方式1中，从图3也可知， 由于伴随燃料泵停止而空气排出阀机构111开阀，所以空气通过贯通孔115、以及空气排出口 100流向泵流路41，与之相伴，吸入管102 内部的燃料下落至燃料液面。因此，在燃料泵再次启动时，燃料泵10 必须再次将燃料从燃料箱内的燃料液面吸起至燃料吸入口 40，与该燃 料吸起时间部分相对应地，燃料升压必然延迟。在本实施方式2中，由于进气防止阀部件132将密封部135封闭， 所以泵停止后，空气也不会从空气排出口 110向泵流路41流入，因 此泵流路41和吸入管102的内部可以维持燃料充满的状态。目卩，利 用伞状的进气防止阀部件132，在图8中，空气从上向下将伞部136 推开而流动，但从下向上，由于密封部135由伞部136密封，所以空 气不流动。通过增加该进气防止阀机构130，可以实现实施方式l中 所述的效果，同时进一步地，在燃料泵再次启动时，可以立即开始燃 料升压，从而可以期待提高发动机的启动性能。工业实用性本发明的燃料泵可用于汽车等车辆中的燃料供给系统。
权利要求
1.一种燃料泵，其在旋转体的周围，具有从入口部至终端部而形成的泵流路，利用上述旋转体的旋转，将燃料从与上述入口部连通的燃料吸入口吸起，并由上述泵流路对该燃料进行加压，其特征在于，在包含上述泵流路的终端部在内的下流路上形成空气排出口，同时在该空气排出口和上述入口部之间的上述泵流路上形成蒸汽排出口，在上述空气排出口上设置防止燃料从该空气排出口排出的空气排出阀机构，另外，在上述蒸汽排出口上，设置防止从该蒸汽排出口吸入空气的蒸汽排出阀机构，如果燃料在上述泵流路中被加压，则使上述空气排出阀机构从开阀状态转换至闭阀状态，使上述蒸汽排出阀机构从闭阀状态转换至开阀状态。
2. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于，在上述泵流路的终端部上，形成上述空气排出口。
3. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于， 在比上述泵流路的终端部更靠下游侧的燃料流路上，形成上述空气排出口。
4. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于，其构成为，上述空气排出阀机构的从开阀状态向闭阀状态的转换， 和上述蒸汽排出阀机构的从闭阀状态向开阀状态的转换大致同时地进 行。
5. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于，其构成为，上述蒸汽排出阀机构的从闭阀状态向开阀状态转换，比 上述空气排出阀机构的从开阀状态向闭阔状态的转换稍微延迟进行。
6. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于，上述空气排出口的流路面积s为s》0. 07mm2。
7. 根据权利要求l所述的燃料泵，其特征在于， 在上述空气排出阀机构上增设进气防止阀机构，其在上述空气排出阀机构处于开阀状态时，防止空气向上述空气排出口进入。
全文摘要
本发明获得一种燃料泵，其不会使蒸汽向发动机侧喷出而使燃料喷出状态恶化，提高燃料吸起高度，缩短燃料吸起时间。该燃料泵在包含泵流路的终端的下流路上，设置流路面积s为s≥0.07mm<sup>2</sup>的空气排出口，此外设置空气排出阀机构，其在燃料泵启动时开阀而将吸入的空气排出，如果燃料开始加压则立即闭阀，防止燃料向泵流路的外部排出。另外，在上述空气排出口和泵流路的入口部之间的泵流路上设置蒸汽排出口，此外设置蒸汽排出阀机构，其在燃料泵启动时闭阀而防止燃料吸入口的负压降低，如果燃料加压开始则开阀，从而将含有蒸汽的燃料向泵流路的外部排出。
文档编号F02M37/10GK101228346SQ20058005114
公开日2008年7月23日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年8月11日
发明者吉冈浩 申请人:三菱电机株式会社