專利名稱：高壓燃料泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于對流體加壓和供應流體的高壓泵，更具體地說，涉及一種高壓泵，對于給燃料加壓并將燃料供應到車輛發動機的燃料噴射閥來說，該高壓泵是最佳的。
提升器與從氣缸突出的柱塞的一端接觸。提升器由泵殼體可滑動地支承。大致為圓柱形的密封部件附接到氣缸上，以便圍繞著從氣缸突出的柱塞的部分。該密封部件具有在其遠端限定的環形唇部。環形唇部與柱塞的外周邊表面接觸。密封部件防止了通過氣缸和柱塞之間的間隙從加壓腔室中泄漏出的燃料與潤滑提升器的潤滑油混合。
圖4(a)和4(b)是柱塞43和密封部件41的截面圖。雖然并未示出，但有一氣缸定位在圖4(a)和4(b)的上方，并且提升器定位在圖4(a)和4(b)的下方。密封部件41使氣缸側空間(被密封部件41圍繞的空間)與提升器側空間(密封部件41外側的空間)斷開連接。密封部件41的唇部42具有上唇部42a和下唇部42b，該上唇部和下唇部沿著柱塞43的軸向方向彼此間隔開。上唇部42a防止在柱塞43的周邊表面上收集的燃料L1進入提升器側空間。下唇部42b防止潤滑油L2侵入氣缸側空間。因此，防止了燃料和潤滑油混合。
當柱塞43沿著突出到氣缸外面的方向移動時，也就是說，當柱塞43如圖4(a)中所示的那樣向下移動時，在柱塞43的周邊表面上收集的燃料L1由上唇部42a除去。被除去的燃料L1儲存在氣缸側空間中，并且防止這些燃料進入提升器側空間。在另一方面，當柱塞43沿著進入氣缸的方向移動時，也就是說，當柱塞43如圖4(a)中所示的那樣向上移動時，在柱塞43的周邊表面上收集的潤滑油L2由下唇部42b除去，并且防止這些潤滑油進入氣缸側空間。
然而，通過唇部42難以完全除去柱塞43上收集的燃料L1和潤滑油L2。因此，在上述公開文本的高壓燃料泵中，不能充分防止燃料和潤滑油的混合。當燃料泄漏到提升器側空間中并且與潤滑油混合時，潤滑油被稀釋，并且提升器不能被充分地潤滑。
當柱塞43從圖4(a)中所示的最高位置向圖4(b)中所示的最低位置移動時，未被上唇部42a除去的燃料L1’臨時地進入上唇部42a和下唇部42b之間的空間，并且然后經過下唇部42b以泄漏到提升器側空間中。
當柱塞43從圖4(b)中所示的最低位置向圖4(a)中所示的最高位置移動時，未被下唇部42b除去的潤滑油臨時地進入上唇部42a和下唇部42b之間的空間，并且經過上唇部42a以泄漏到氣缸側空間中。
當柱塞43的沖程加長以便增加燃料的排放量時，燃料和潤滑油的泄漏量增加。
為了實現上述目的，高壓泵包括具有加壓腔室的氣缸。柱塞插入該氣缸中。該柱塞以預定的沖程軸向地往復運動，以便對加壓腔室中的流體加壓。該柱塞具有從氣缸突出的突出部。驅動部件驅動該突出部以使柱塞往復運動。密封部件包圍著突出部。該密封部件具有與突出部的周邊表面接觸的環形唇部。該環形唇部具有沿柱塞的軸向方向彼此分開的一對唇部。唇部之間的軸向距離大于柱塞的沖程。
高壓燃料泵11具有殼體12和氣缸13，該氣缸布置在殼體12中。氣缸13具有加壓腔室14。支架15通過多個螺栓16固定到殼體12的下端上。氣缸13通過支架15和殼體12支承。氣缸13具有與加壓腔室14連通并且軸向延伸的孔道13a。柱塞17以可以軸向移動的方式插入孔道13a中。
引導氣缸15a從支架15的底表面向下延伸。用作驅動部件的提升器18以可以軸向移動的方式聯接并配裝在引導氣缸15a內，該提升器是圓柱形的并具有封閉的底部。從氣缸13突出的柱塞17的基端與提升器18的內部底表面接觸。發動機的凸輪軸22布置在提升器18的下面。保持器20與柱塞17的基端接合。彈簧21以壓縮的狀態布置在保持器20和支架15之間。彈簧21將柱塞17的基端壓向提升器18的內部底表面并且將提升器18推向凸輪軸22。
凸輪軸22具有用于驅動發動機的排放閥的凸輪(未示出)和用于驅動柱塞17的驅動凸輪23。驅動凸輪23具有兩個凸輪尖23a，這兩個凸輪尖彼此間隔180度的間隔角。彈簧21將提升器18壓靠在驅動凸輪23的凸輪表面上。
氣缸13具有與加壓腔室14連通的燃料供應通道24。電磁溢流閥25布置在燃料供應通道24中。
電磁溢流閥25具有電磁螺線管。當沒有電壓施加在電磁螺線管上時，電磁溢流閥25打開燃料供應通道24以便將燃料供應通道24和加壓腔室14相連通。在這種狀態下，當柱塞17從氣缸13下降并突出時，通過供給泵從燃料容器(未示出)送出的低壓燃料被通過燃料供應通道24吸入加壓腔室14。當電壓施加在電磁螺線管上時，電磁溢流閥25關閉燃料供應通道24并且將燃料供應通道24與加壓腔室14斷開連接。在這種狀態下，當柱塞17提升并移動進入氣缸13中時，加壓腔室14的容積減小，這又對加壓腔室14中的燃料加壓。
高壓燃料通道26從加壓腔室14延伸通過氣缸13和殼體12。止回閥27布置在高壓燃料通道26中。當加壓腔室14中的燃料壓力超過預定值時，止回閥27打開，并且高壓燃料從加壓腔室14通過高壓燃料通道26供應到傳送管(未示出)。高壓燃料進一步從傳送管分布到發動機的每個燃料噴射閥。
當發動機被驅動時，驅動凸輪23與凸輪軸22成一體地轉動，并且根據驅動凸輪23的輪廓，提升器18相對于引導氣缸15a軸向地往復運動。柱塞17軸向地往復運動，與提升器18相配合。如
圖1中的雙虛線所示，當驅動凸輪23定位在轉動位置R1時，提升器18移動到最下部位置，在該最下部位置提升器18最接近于凸輪軸22。在這種狀態下，柱塞17的遠端17a移動到最下部位置，在該最下部位置遠端17a離加壓腔室14最遠，并且加壓腔室14的容積最大。
當驅動凸輪23沿著圖1中的逆時針方向從轉動位置R1轉動到轉動位置R2時，一個凸輪尖23a提升了提升器18。這使得柱塞17的遠端17a突出到加壓腔室14中，并且逐漸減小加壓腔室14的容積。當驅動凸輪23進一步從轉動位置R2轉動到轉動位置R3時，一個凸輪尖23a使提升器18移動到最高的位置。在這種狀態下，柱塞17的遠端17a移動到最高位置，在該最高位置加壓腔室14的容積最小。以這種方式，在驅動凸輪23提升柱塞17時進行燃料加壓沖程。
在加壓沖程中，除非有電壓施加在電磁溢流閥25的電磁螺線管上，否則加壓腔室14中的燃料不會排放到傳送管并且通過燃料供應通道24溢出到燃料容器中。如果在加壓沖程期間的適當時間將電壓施加在電磁螺線管上，電磁溢流閥25就關閉燃料供應通道24。因此，當柱塞17向上移動時，加壓腔室14中的燃料被加壓。加壓的燃料推動并打開止回閥27以便排放到傳送管中。在加壓沖程期間，通過改變電磁溢流閥25的關閉時間來調節燃料排放量。根據發動機的運行情況，電磁溢流閥25由布置在發動機中的電子控制單元(未示出)控制。
當驅動凸輪23沿著圖1中的逆時針方向進一步從轉動位置R3轉動時，彈簧21的推動力使得提升器18和柱塞17從最高位置逐漸下降。當驅動凸輪23轉動到轉動位置R1時，提升器18和柱塞17再次到達最低位置。以這種方式，當驅動凸輪23使得柱塞17能夠降低時，進行燃料引入沖程。
當提升器18和柱塞17到達最高位置時，電子控制單元停止向電磁溢流閥25的電磁螺線管施加電壓。因此，電磁溢流閥25在引入沖程期間保持打開。通過進給泵從燃料容器中送出的燃料被通過燃料供應通道24吸入加壓腔室14中。
然后，上述加壓沖程和引入沖程被重復地執行，并且一適當量的高壓燃料從高壓燃料通道26排放到傳送管。
如圖1中所示，聯接氣缸13b從氣缸13的下端向下延伸，并且通過支架15。聯接氣缸13b形成孔道13a的部分。大致為圓柱形的密封部件28配裝在聯接氣缸13b上，并配裝在其周圍。密封部件28包圍著從柱塞17突出的柱塞17的部分。密封部件28將內部空間或氣缸側空間A1與外部空間或提升器側空間A2斷開連接，該內部空間或氣缸側空間A1被密封部件28包圍，該外部空間或提升器側空間A2限定在密封部件28的外側。加壓腔室14中的微小量的燃料通過孔道13a的壁與柱塞17的周邊表面之間的間隙泄漏到氣缸側空間A1中。用于潤滑提升器18的潤滑油存在于提升器側空間A2中。密封部件28防止氣缸側空間A1中的燃料與提升器側空間A2中的潤滑油混合。
如圖1、2(a)和2(b)中所示，密封部件28具有金屬支承氣缸29和橡膠密封件30，該橡膠密封件沿著支承氣缸29的內表面布置。在橡膠密封件30的下端限定的環形唇部31與柱塞17的周邊表面接觸。唇部31具有上唇部31a和下唇部31b，該上唇部和下唇部沿著柱塞17的軸向方向彼此分開。上唇部31a的邊緣和下唇部31b的邊緣被壓靠在柱塞17的周邊表面上。
在這個實施例中，唇部31被設計和成形為這樣，使得上唇部31a和下唇部31b之間的軸向距離S1大于柱塞17的沖程S2。更具體地說，距離S1是與柱塞17的周邊表面接觸的上唇部31a的部分和與柱塞17的周邊表面接觸的下唇部31b的部分之間的軸向距離。
當柱塞17不移動的時候，上唇部31a防止在柱塞17的周邊表面上收集的燃料L1進入提升器側空間A2，如圖2(a)中所示。下唇部31b防止在柱塞17的周邊表面上收集的潤滑L2進入氣缸側空間A1。因此，防止了燃料和潤滑油混合。
在引入沖程中，也就是說，當柱塞17如圖2(a)中所示的那樣向下移動時，在柱塞17的周邊表面上收集的燃料L1由上唇部31a除去。被除去的燃料L1保持在氣缸側空間A1中，并且防止這些燃料進入提升器側空間A2。在另一方面，在排放沖程中，也就是說，當柱塞17如圖2(a)中所示的那樣向上移動時，在柱塞17的周邊表面上收集的潤滑油L2由下唇部31b除去，并且防止這些潤滑油進入氣缸側空間A1。
當柱塞17在引入沖程中向下移動時，未被上唇部31a除去的燃料L1保持在柱塞17的周邊表面上，如圖2(b)中所示。然而，如上所述，在這個實施例中，上唇部31a和下唇部31b之間的軸向距離S1大于柱塞17的沖程S2。因此，當柱塞17從圖2(a)中所示的最高位置向圖2(b)中所示的最低位置移動時，殘留的燃料L1’并不經過下唇部31b以進入提升器側空間A2。殘留的燃料L1’只進入上唇部31a和下唇部31b之間的空間。
雖然附圖中并未示出，但當柱塞17在排放沖程中向上移動時，未被下唇部31b除去的潤滑油保持在柱塞17的周邊表面上。然而，以如上所述的相同方式，當柱塞17從圖2(b)中所示的最低位置向圖2(a)中所示的最高位置移動時，殘留的潤滑油并不經過上唇部31a以進入氣缸側空間A1。殘留的潤滑油只進入上唇部31a和下唇部31b之間的空間。
如上所述，在這個實施例中，未被上唇部31a除去的燃料L1’并不進入提升器側空間A2。另外，未被下唇部31b除去的潤滑油并不進入氣缸側空間A1。這防止了燃料和潤滑油混合。因此，防止了潤滑油與燃料的稀釋，并且保持了對提升器18的令人滿意的潤滑。
圖3是曲線圖，示出了燃料和潤滑油的泄漏量相對于距離S1和柱塞沖程S2之間的差值(S1-S2)之間的關系。通過實驗得到了由曲線圖示出的結果。從該曲線圖中明顯看出，當差值(S1-S2)大于預定的正值時，也就是說，當距離S1大于柱塞沖程S2一預定值或等于該柱塞沖程時，燃料和潤滑油的泄漏量顯著地減小了。
密封部件28具有金屬支承氣缸29和橡膠密封件30，該橡膠密封件布置在支承氣缸29的內表面上。支承氣缸29面對提升器側空間A2并且沒有暴露于氣缸側空間A1的燃料中。因此，即使包含水分的低級燃料存在于氣缸側空間A1中，金屬支承氣缸29也不會生銹。
本發明可以實施為下面這樣。
密封部件28可以不必附接到殼體12或支架15上，而是附接到氣缸13上。
支承氣缸29可以嵌入橡膠密封件30中。另一種方案是，與圖1中所示的結構相反，橡膠密封件30可以布置在支承氣缸29的周圍。
本發明的應用不限于圖1中所示的高壓燃料泵，而且可以應用于各種各樣的高壓燃料泵。例如，在圖1的泵中，在加壓沖程期間的電磁溢流閥25的關閉時間可以變化以調節燃料排放量。然而，本發明可以實施在一種高壓燃料泵中，該高壓燃料泵通過在引入沖程期間改變電磁閥的打開時間來調節燃料排放量。
本發明還可以實施在一種高壓泵中，該高壓泵對燃料以外的流體進行加壓。
權利要求
1.一種高壓泵，其包括具有加壓腔室的氣缸；插入該氣缸中的柱塞，其中該柱塞以預定的沖程軸向地往復運動，以便對加壓腔室中的流體加壓，該柱塞具有從氣缸突出的突出部；用于驅動該突出部以使柱塞往復運動的驅動部件；以及包圍著突出部的密封部件，其中該密封部件具有與突出部的周邊表面接觸的環形唇部，該環形唇部具有沿柱塞的軸向方向彼此分開的一對唇部，該高壓泵的特征在于，唇部之間的軸向距離大于柱塞的沖程。
2.根據權利要求1所述的高壓泵，其特征在于，密封部件使被密封部件所圍繞的內側空間與密封部件外側的外側空間斷開連接，從加壓腔室泄漏出的流體存在于內側空間中，并且潤滑驅動部件的潤滑油存在于外側空間中。
3.根據權利要求1或2所述的高壓泵，其特征在于，密封部件具有金屬支承氣缸和橡膠密封件，該橡膠密封件布置在支承氣缸的內表面上，并且環形唇部布置在橡膠密封件的一端上。
全文摘要
一種高壓燃料泵，其包括具有加壓腔室的氣缸和插入該氣缸中的柱塞，其中該柱塞通過提升器沿軸向方向往復運動，以便對加壓腔室中的燃料加壓，密封部件包圍著從氣缸突出的柱塞的部分，將被密封部件所圍繞的氣缸側空間與密封部件外側的提升器側空間切斷，并且包括與柱塞的外周邊表面接觸的環形唇部，該環形唇部還包括沿柱塞的軸向方向彼此分開移動的一對唇部，并且兩個唇部之間的軸向距離大于柱塞的沖程，由此燃料不會侵入提升器側空間，并且潤滑提升器的潤滑油不會侵入氣缸側空間。
文檔編號F04B9/02GK1437687SQ01811380
公開日2003年8月20日 申請日期2001年4月17日 優先權日2000年4月18日
發明者佐野雅昭, 淺山和博, 井上宏史 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社電裝