专利名称：卸压阀和带有这种阀的高压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置在用于将燃料供给至内燃机的燃料供给系统中的卸压阀，并且进一步涉及使用这种卸压阀的高压泵。
背景技术：
在传统的用于内燃机的燃料供给系统中，高压泵用来对燃料加压。通过高压泵加压的燃料被供给到输送管道中并积聚于其中。高压燃料接着经由连接到输送管道的喷射器喷射到内燃机的相应汽缸中。例如，这种燃料供给系统和高压泵在日本专利公开No. 2004-138062和国际专利公开No. 2002-515565(日语公开)中公开。根据上述现有技术，卸压阀设置在燃料供给系统中以避免下列情况。即，当在控制高压泵时出现任何故障时，输送管道中的燃料压力变得过高并且喷射器不能进行燃料喷射操作。此外，输送管道可能被这种过高的燃料压力损坏。 该卸压阀设置在连接在高压侧燃料通道和低压侧燃料通道之间的燃料回流通道中。高压侧燃料通道对应于在燃料排出阀下游侧形成的通道，该燃料排出阀排出通过高压泵的燃料加压室加压的高压燃料。低压侧通道对应于该燃料排出阀上游侧形成的通道。当高压侧燃料通道和燃料加压室之间的压差变得大于该卸压阀设定的预定压力时，该卸压阀开启，以便降低高压侧燃料通道中的燃料压力。根据该卸压阀(JP 2004-138062)，阀构件形成为球形。因此，当该卸压阀开启时流动燃料产生的力(燃料的动压力)不能充分施加到阀构件上。这需要一定的时间段，在该时间段内阀构件从阀座提起(与其分开)足够的行程量。因此，很难快速降低高压侧燃料通道中的燃料压力。于是，可能发生输送管道中的燃料压力变得比能够使喷射器进行燃料喷射操作的燃料压力高。另外，输送管道可能被损坏。根据例如JP 2002-515565的图1所示的卸压阀，阀构件具有沿燃料回流通道轴向方向从前端(阀座侧)延伸的柱状轴部分、沿径向向外方向从该柱状轴的后端延伸的锥形部分和沿轴向方向从该锥形部分的外周边延伸的导向部分，该导向部分在燃料回流通道的内表面上滑动。限流元件进一步设置在阀座的上游侧，用来控制燃料流动。根据上述结构， 在该卸压阀的阀开启时间燃料的动压力不能有效地施加到锥形部分上。将需要一定的时间段完全开启该卸压阀。因此，很难快速降低高压侧燃料通道中的燃料压力。另外，根据如JP 2002-515565的图3所示的卸压阀，除了位于阀座上游侧的限流元件，在该阀构件的锥形部分上形成限流部分。根据这种结构，当卸压阀关闭时将需要时间将阀构件座靠在阀座上，因为位于阀座的上游侧的限流元件和锥形部分的限流部分之间的腔室内的燃料压力被施加到该阀构件的锥形部分上。在卸压阀未确定地关闭燃料回流通道的情况下，可能在输送管道的燃料压力中产生波动。此外，该卸压阀可能由燃料的压力波再次开启，该压力波从高压侧通道传递到燃料回流通道。于是，输送管道中的燃料压力急速下降。这可能使来自喷射器的燃料喷射恶化。
鉴于上述问题提出本发明。本发明的目的在于提供一种卸压阀，根据该卸压阀，当该卸压阀开启时确保阀燃料入口室和阀构件的下游侧的燃料通道之间的压差，而当该卸压阀关闭时燃料入口室和阀构件的下游侧的燃料通道之间的压差可快速降低。本发明的另一个目的在于提供一种具有上述卸压阀的高压泵。根据本发明的特征，例如，如后附权利要求1中限定的特征，在用于高压泵(10)的卸压阀(50)中，允许从高压侧(4,9,114)到低压侧(2,100,121)的燃料流动，但是禁止从低压侧到高压侧的燃料流动。该卸压阀具有阀座(64)，其形成于设置在高压侧(4，9，114) 和低压侧(2，100，121)之间的燃料回流通道(60)的内壁处；阀构件(51)，用于当该阀构件 (51)座靠在阀座(64)上时关闭该燃料回流通道(60)以及当该阀构件(51)与该阀座(64) 分离时打开该燃料回流通道(60)；以及偏压装置(82)，用于以预定偏压力将该阀构件(51) 朝向该阀座(64)偏压。该阀构件(51)具有轴部分(53)、压力接收部分(54)、导向部分(55)、切口部分 (57，86)和燃料入口端(59，83，84)。该轴部分(5 沿燃料回流通道(60)的轴向方向朝向该阀座(64)延伸，该轴部分的前端座靠在该阀座(64)上和/或与其分离。该压力接收部分(54)沿径向向外方向从轴部分(5 的后端朝向该燃料回流通道 (60)的内壁延伸，因此在该阀座(64)和该压力接收部分(54)之间的燃料回流通道(60)中形成燃料入口室(66)。该导向部分(55)沿与朝向该阀座(64)的方向相反的该燃料回流通道(60)的轴向方向从该压力接收部分(54)的外周边延伸，其中该导向部分(5 在该燃料回流通道 (60)的内壁上滑动。该切口部分(57，86)形成在该导向部分(55)的外壁处，以便形成用于将燃料入口室(66)与阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(60，56)连通的外部表面通道(65)。该燃料入口端(59，83，84)具有开口于该轴部分(5 或该压力接收部分(54)处的一端和通向该阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(56)的另一端，因此燃料入口端 (59,83,84)将燃料入口室(66)与该阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(56)连通。当从该高压泵泵出的燃料压力变得高于目标控制值时，高压侧燃料通道和低压侧燃料通道之间的压差可能变得大于该卸压阀的阀开启压力。于是，该阀构件与该阀座分离， 以便燃料从阀座的上游侧的燃料通道流进该燃料入口室。根据本发明的上述特征(权利要求1的特征)，切口部分和燃料入口端口的尺寸、 形状、角度等均被适当地调整，以便在该卸压阀开启时在燃料入口室和该阀构件的下游的燃料通道之间产生压差。因此，从阀构件的上游的燃料通道进入该燃料入口室的燃料动压力施加到该压力接收部分并且该阀构件在短时间段内移动适当的行程量。换句话说，当行程量以及该卸压阀的阀开启速度被适当调整时，可以使燃料从高压侧燃料通道返回到低压侧燃料通道，其中在倒车操作中这种回流燃料的流量等于或接近从高压泵的燃料加压室供给到输送管道的燃料排出量。因此，高压侧燃料通道中的燃料压力可以很快降低。当高压侧燃料通道和低压侧燃料通道之间的压差变得小于该卸压阀的阀开启压力时，阀构件朝向阀座移动。在这种操作中，燃料入口室中的燃料通过外部表面通道和燃料
5入口端口快速流向阀构件的下游侧的燃料回流通道。尤其是，燃料入口端口有效地有助于燃料从燃料入口室到燃料回流通道的下游侧的快速流动。燃料入口室和阀构件的下游的燃料通道之间的压差立刻变成零或接近零。因此，可以增大阀构件的阀关闭速度。还可以抑制该卸压阀再次开启以及输送管道中燃料压力的波动，这种波动可能由高压侧燃料通道中产生的压力波造成。如上所述，输送管道中的燃料压力可被维持在该卸压阀设定的预定压力，因此高压燃料可从喷射器适当或正确喷射。高压侧燃料通道可包括高压泵的排出阀的阀座的下游侧的燃料排出通道、高压泵的燃料出口和输送管道之间的高压燃料输送管道、以及输送管道本身。另一方面，低压侧燃料通道可包括燃料加压室、高压泵的燃料入口和燃料加压室之间的燃料供给通道、高压泵和燃料箱之间的低压燃料供给管道、用于使过量燃料回流到燃料箱的燃料回流管、以及燃料箱本身。该卸压阀的阀开启压力可由弹簧等的偏压力设定为可选值。例如，阀开启压力可被设为一值，该值高于内燃机正常操作时高压侧燃料通道中的燃料压力，但是低于喷射器可能不能够实现燃料喷射操作时的燃料压力。当然，当沿轴向方向观察该阀构件时，可以相对于切口部分在任何可选位置设置燃料入口端口。
根据接下来参考附图进行的详细说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中图1是示意性横截面视图，显示出根据本发明的第一实施例的卸压阀的相关部分，其中该卸压阀处于阀关闭状态；图2是示意图，显示出应用了本发明的第一实施例的卸压阀的燃料供给系统；图3是示意性横截面视图，显示出具有本发明的第一实施例的卸压阀的高压泵；图4是示意性俯视平面图，包括当沿图3中的箭头IV指示的方向观察时的部分横截面视图；图5是示意性横截面视图，显示出根据本发明的第一实施例的卸压阀的相关部分，其中该卸压阀处于阀开启状态；图6是该卸压阀在沿图1中的箭头VI指示的方向观察时的示意图；图7(A)-图7(E)是显示第一实施例的卸压阀的基本操作的特性曲线图；图8(A)-图8(B)是比较本发明的卸压阀和对比例的卸压阀操作的特性曲线图；图9是示意性横截面视图，显示出根据本发明的第二实施例的卸压阀的相关部分；图10是第二实施例的卸压阀在沿图9中的箭头X指示的方向观察时的示意图；图11是示意性横截面视图，显示出根据本发明的第三实施例的卸压阀的相关部分；图12是第三实施例的卸压阀在沿图11中的箭头XII指示的方向观察时的示意图；图13是示意性横截面视图，显示出根据本发明的第四实施例的卸压阀的相关部分；图14是示意性俯视图，显示出根据本发明的第五实施例的卸压阀；图15是示意性俯视图，显示出根据本发明的第六实施例的卸压阀；
图16是示意性俯视图，显示出根据本发明的第七实施例的卸压阀；图17是示意性俯视图，显示出根据本发明的第八实施例的卸压阀；以及图18是示意性俯视图，显示出根据本发明的第九实施例的卸压阀。
具体实施例方式下面将通过参考附图的多个实施例解释本发明。(第一实施例)将参考图1至8解释根据本发明的第一实施例的卸压阀。如图2所示，本实施例的卸压阀50设置在用于内燃机的燃料供给系统1的高压泵 10中。在该燃料供给系统1中，通过低压泵3从燃料箱2抽取的燃料通过低压燃料供给管道6供给到高压泵10的燃料供给通道100。高压泵10通过柱塞13沿其轴向方向的往复运动对通过燃料供给通道100供给到燃料加压室121中的燃料进行加压，以便通过排出通道114泵出高压燃料。从排出通道114泵出的高压燃料通过高压燃料输送管道9供给到输送管道4。将高压燃料从与输送管道4相连的每个燃料喷射器5喷射到内燃机的相应汽缸中。燃料回流通道60将排出通道114和高压泵10的燃料加压室121互相连接。卸压阀50设置在燃料回流通道60中。卸压阀50在排出通道114中的燃料压力和燃料加压室 121中的燃料压力之间的压差变得大于预定值时开启，因此一部分燃料从排出通道114流入燃料加压室121。将参考图3和4解释高压泵10的结构。高压泵10具有泵体11、柱塞13、脉动阻尼器210、燃料吸入阀单元30、卸压阀50寸。汽缸14形成在泵体11中。柱塞13以沿其轴向方向往复运动的方式可移动地容纳在汽缸14中，因此燃料加压室121形成在柱塞13的上端。弹簧支架18附接于作为位于燃料加压室121的相反侧的一端的柱塞13的下端。弹簧19设置在弹簧支架18和油封支架25 (下面进行解释)之间。弹簧19的一端与油封支架25接合而其另一端与弹簧支架18 接合，以便弹簧在轴向方向上向它们施加扩张力。因此，柱塞13的下端通过挺杆8(图2) 与凸轮轴7上形成的凸轮接触，因此柱塞13在轴向方向上往复运动。由于柱塞13的往复运动，燃料加压室121的容积变化，从而对燃料进行加压并泵出燃料。阻尼室201形成在泵体11中。阻尼室201通过燃料通道(未示出)与燃料入口 (未示出)连通。燃料入口连接到低压燃料供给管道6(图2)，因此来自燃料箱2的燃料通过燃料管道从燃料入口供给到阻尼室201内。脉动阻尼器210设置在阻尼室201中，以便降低燃料压力的脉动。脉动阻尼器210由一对支撑构件211和212支撑，这些支撑构件通过波形片簧213的弹力推进到阻尼室201的凹入部分202中。燃料吸入阀单元30由阀体31、吸入阀构件35、阀止动器40和电磁驱动部分70组成。
燃料吸入通道151形成在泵体11中，以使得燃料吸入通道151的轴线几乎垂直于汽缸14的中心轴线。燃料吸入通道151的一端与燃料加压室121连通，同时其另一端通过燃料连通通道111与阻尼室201连通。阀体31在燃料加压室121 —侧固定到燃料吸入通道 151上。呈凹入渐缩状(锥形)的吸入阀座34在燃料加压室121 —侧形成在阀体31中。设置在阀体11的内部的吸入阀构件35通过形成在阀体31中的通孔32导向并在轴向方向上往复运动。呈凸出渐缩状的密封面形成在吸入阀构件35中，因此密封面与吸入阀座34接触。阀止动器40固 定到阀体31的内壁表面上，用于限制吸入阀构件35沿右手方向 (即阀开启方向)的运动。凹入室41形成在阀止动器41中，其朝向吸入阀构件35开口，用于容纳弹簧21 (阀体侧弹簧)。阀体侧弹簧21将吸入阀构件35朝向吸入阀座34、即阀关闭方向偏压。多个倾斜燃料通道102形成在阀止动器40中，其中燃料通道102相对于阀止动器40的轴线倾斜。在高压泵10的燃料吸入行程中，当吸入阀构件35向着阀开启位置移动时，通过燃料连通通道111从阻尼室201供给到燃料吸入通道151的燃料通过倾斜燃料通道102流入燃料加压室121中。燃料供给通道100由连接燃料入口(未示出)和阻尼室201的燃料通道(未示出)、阻尼室201、燃料连通通道111、燃料吸入通道151和倾斜燃料通道101组成。电磁驱动部分70由线圈71、定芯72、动芯73等组成。线圈71缠绕在由树脂制成的线圈架78上。定芯72由磁性材料制成并设置在该线圈架78内部。动芯73也由磁性材料制成并相对于燃料加压室121可移动地设置在定芯72的轴向侧，因此动芯73可以往复运动的方式在轴向方向上移动。弹簧(线圈侧弹簧)22设置在定芯72和动芯73之间。线圈侧弹簧22使动芯73 朝向燃料加压室121、即吸入阀构件35的阀开启方向偏压，其中线圈侧弹簧22的偏压力大于阀体侧弹簧21的偏压力。电磁驱动部分70通过壳体构件75固定到泵体11上，用于关闭形成在与燃料加压室121相反的泵体11的一侧上的燃料吸入通道151的开口端。阀针38以柱状形式形成并可移动地支撑在形成于壳体构件75中的通孔76中，因此阀针38可在轴向方向上以往复运动方式移动。阀针38的一端固定到动芯73上，而其另一端与吸入阀构件35接触。当未向线圈71供电时，动芯73和固定于其上的阀针38通过线圈侧弹簧22在右手方向上推动吸入阀构件35，从而开启燃料吸入阀35。当通过连接器77的端子74向线圈71供电时，线圈71产生磁场，因此磁通量在由定芯72、动芯73和壳体构件75形成的磁路中流动。因此，动芯73克服线圈侧弹簧22的弹簧力被吸向定芯72。因此，固定到动芯73上的阀针38在左手方向上朝向定芯72移动，以关闭燃料吸入阀35。燃料排出阀单元90由排出阀构件92、限制构件93、排出阀侧弹簧94等组成。燃料排出通道114在与燃料吸入通道151相反的燃料加压室121 —侧形成在泵体 11中。燃料出口 91通过燃料排出通道114与燃料加压室121连通。排出阀构件92形成为具有封闭端的圆柱形并可移动地容纳在燃料排出通道114中，以在其中往复运动。当排出阀构 件92座靠在形成于燃料排出通道114的内壁中的阀座 95上时，燃料排出通道114关闭，当排出阀构件92与阀座95分离时，燃料排出通道114打开。限制构件93固定到燃料排出通道114的内壁上。排出阀侧弹簧94的一端与限制构件93接合，而其另一端与排出阀构件92接合，以便将排出阀构件92朝向阀座95偏压。当由来自燃料加压室121的燃料压力施加到排出阀构件92的阀开启力变得大于阀关闭力时，排出阀构件92与阀座95分离，阀关闭力是燃料排出通道114 (位于阀座95下游侧)中的燃料的燃料压力和排出阀侧弹簧94的弹簧偏压力之和。因此，来自燃料加压室 121的燃料通过燃料排出通道114从燃料出口 91泵出到高压泵10的外部。另一方面，当由来自燃料加压室121的燃料压力施加到排出阀构件92的阀开启力变得小于阀关闭力时，排出阀构件92座靠在阀座95上，阀关闭力是燃料排出通道114(位于阀座95下游侧)中的燃料的燃料压力和排出阀侧弹簧94的弹簧偏压力之和。因此，可防止燃料排出通道114中的燃料回流到燃料加压室121中。将解释容积可变室122。柱塞13具有位于燃料加压室121 —侧的大直径部分133和位于与燃料加压室121 相反的一侧的小直径部分131。阶梯式表面部分132形成在大直径和小直径部分133和131 之间。柱塞止动器23的上端面与泵体11的下端面(更准确地说，其汽缸14的下端)接触。在柱塞止动器23的厚度方向上延伸的通孔233形成在柱塞止动器23的中心。柱塞13 的小直径部分131通过通孔233插入。沿向下方向(在与燃料加压室121相反的方向)凹入的圆形凹入部分231形成在柱塞止动器23的上侧。另外，槽形(开槽)通道232形成在柱塞止动器23的上侧。槽形通道232沿径向方向从凹入部分231延伸至柱塞止动器23的圆周端。环形凹入部分105在汽缸14的外壁处形成于泵体11的下侧，其中环形凹入部分 105朝向燃料加压室121向上凹入。油封支架25插入到凹入部分105中。柱塞13的小直径部分131穿过形成在油封支架25中的通孔251插入。柱塞止动器23和燃料密封构件24 插入于泵体11的下端面和油封支架25之间。油封支架25固定到泵体11的环形凹入部分 105的内壁上。燃料密封构件24限制小直径部分131周围的燃料油膜厚度并抑制可能由柱塞13 的往复运动操作引起的燃料向内燃机的泄漏。油封构件26附接于油封支架25的下侧，该下侧为与燃料加压室121相反的油封支架25的一侧。该油封构件26同样限制小直径部分 131周围的润滑油油膜厚度并抑制可能由柱塞13的往复运动操作引起的润滑油向内燃机的泄漏。容积可变室122由阶梯式表面部分132、小直径部分131的外壁、汽缸14的内壁、 凹入部分231和由燃料密封构件24包围的空间形成。管状燃料通道106和与该管状燃料通道106连通的环形燃料通道107形成在油封支架25和泵体11之间。管状燃料通道106与柱塞止动器23的槽形通道232连通。环形燃料通道106通过形成在泵体11中的回流路径108与阻尼室201连通。因此，容积可变室 122通过槽形通道232、管状燃料通道106、环形燃料通道107和回流路径108与阻尼室201连通。 容积可变室122的容积根据柱塞13的往复运动进行变化。当柱塞13在燃料量调整行程中向上运动时，燃料加压室121的容积减小，而容积可变室122的容积增大。从燃料加压室121排出到阻尼室201的大约60%的低压燃料从阻尼室201吸入到容积可变室122 中。因此，燃料压力的脉动减小60%。当柱塞13在燃料吸入行程中向下运动时，燃料加压室121的容积增大，而容积可变室122的容积减小。吸入到燃料加压室121中的大约60%的燃料从容积可变室122供给，而其余40%的燃料从燃料入口(未示出)供给。因此，燃料加压室121的燃料吸入效率增大。将根据图1和4至6解释卸压阀50。燃料回流通道60在与汽缸14的中心轴线垂直的平面中设置于泵体11中。燃料回流通道60由第一燃料回流通道61 (排出阀侧回流通道)和第二燃料回流通道62 (加压室侧回流通道)组成，第一燃料回流通道连通形成于泵体11中的圆柱形空间63和阀座95 的下游侧的排出通道114，第二燃料回流通道连通圆柱形空间63和燃料加压室121。该圆柱形空间63由插塞构件80封闭。因此，燃料回流通道60 (61,62)连通燃料加压室121和位于阀座95与燃料出口 91之间的位置处的排出通道114。卸压阀50由阀构件51、调整管道81和弹簧82等组成。阀构件51可移动地设置在燃料回流通道60中，以便阀构件51在燃料回流通道60 中往复运动。呈凹入渐缩状的阀座64在靠近排出通道114的一侧形成在燃料回流通道60 的内壁处。呈凸出渐缩状的阀密封表面52形成在阀构件51的前端处。在阀密封表面52 座靠在阀座64上时，燃料回流通道60关闭，而在阀密封表面52与阀座64分离时，燃料回流通道60打开。阀构件51具有在燃料回流通道60的轴向下游方向(图5中向下方向)从阀密封表面52延伸的轴部分53、沿径向向外方向从轴部分53的下游端(后端)朝向燃料回流通道60的内周表面延伸的压力接收部分54、沿轴向下游方向(即，与阀密封表面52相反的方向)从压力接收部分54的外周边延伸的导向部分55等。上述这些部分(53、54和55) — 体形成。轴部分53形成为柱状。压力接收部分54由垂直于轴部分53的轴线的平坦表面形成。导向部分55形成为管状，其中其外径略小于燃料回流通道60的内径。因此，导向部分55可在燃料回流通道60的内壁上滑动并轴向往复运动。在下游方向通向燃料回流通道 60的凹入部分56形成于导向部分55的内部。阀构件51在导向部分55的外表面处具有一对切口(缺口)部分57。切口部分 57形成在径向方向上的相反侧，以致切口部分57之间的距离小于导向部分55的外径。切口部分57由导向部分55的外表面处的平坦表面形成。因此，外部表面通道65分别形成在切口部分57和燃料回流通道60的内表面之间。连通孔58在每个切口部分57处形成在阀构件51中，以致外部表面通道65和凹入部分56的内部通道通过该连通孔58相互连通。燃料入口室66形成在阀座64和压力接收部分54之间的燃料回流通道60中。燃料入口室66沿径向方向从轴部分53延伸，并且当卸压阀50开启时，燃料从阀座64流到燃料入口室66中。流入燃料入口室66的燃料的动压力被施加到压力接收部分54上。外部表面通道65的横截面面积由切口部分57设定。当卸压阀51开启时在燃料入口室66和凹入部分56的内部通道之间产生的所需压差可通过调整外部表面通道65的横截面面积获得。 因此，可以控制阀开启速度和阀构件51的阀行程。阀构件51具有一对燃料入口端口 59，燃料入口端口的每一端(图5中的上端)开口于压力接收部分54而另一端开口于凹入部分56的内壁。每个燃料入口端口 59朝向阀构件51的中心轴线倾斜。燃料入口端口 59的上端以锐角开口于压力接收部分54，所述锐角优选小于60度，或者更优选小于45度。当从顶侧观察阀构件51时(如图6所示)，燃料入口端口 59在径向方向上设置在彼此相反侧，并在圆周方向上从切口部分57开始位移90度。燃料入口端口 59相对于切口部分57的位置可以自由选择。调整管道81在靠近插塞构件80的阀构件51的一侧固定到燃料回流通道60的内壁上。弹簧82的一端(上端)与阀构件51接合，而另一端与调整管道81接合。由于燃料入口端口 59相对于阀构件51的中心轴线倾斜，可以避免燃料入口端口 59和弹簧82的上端之间的干涉。阀构件51通过弹簧82朝向阀座64偏压。调整管道81被推压插入于燃料回流通道60中并且弹簧82的负载被调整。根据本实施例，弹簧8 2的负载、压力接收部分54的面积和切口部分57的尺寸如此设计，以使得卸压阀在这种压力范围内工作(开启)，该压力范围大于内燃机正常工作时输送管道4中的燃料压力，但小于电磁喷射器5变得不能进行燃料喷射时的燃料压力。将解释高压泵10的操作。高压泵10重复执行燃料吸入行程、燃料量调整行程和燃料排出行程。(1)燃料吸入行程当柱塞13从其上死点朝向下死点向下运动时，燃料加压室121中的燃料压力降低。在该行程期间，因为线圈71的电力供应被切断，吸入阀构件35被移动到阀开启位置。 因此，燃料供给通道100与燃料加压室121连通。另一方面，排出阀构件92座靠在阀座95 上，由此燃料排出通道114关闭。因此，燃料从燃料供给通道100吸入燃料加压室121中。(2)燃料量调整行程当柱塞13从下死点朝向上死点向上运动时，线圈71的无电力供应状态保持一段时间，以便保持吸入阀构件35的阀开启状态。因此，一部分低压燃料通过燃料吸入通道151 和燃料连通通道111从燃料加压室121返回到阻尼室201。当在燃料量调整行程中的预定时间点处开始线圈71的电力供应时，线圈71产生磁场。于是，动芯73以及固定到动芯73上的阀针38通过磁力朝向定芯72移动。因此，吸入阀构件35通过阀体侧弹簧21的偏压力以及低压燃料的燃料流动产生的力座靠在阀座34 上，其中低压燃料从燃料加压室121流向阻尼室201。当吸入阀构件35移动到阀关闭位置时，燃料供给通道100中的燃料流动被切断。 因此，结束其中一部分低压燃料从燃料加压室121返回到阻尼室201的燃料量调整行程。换句话说，从燃料加压室121返回到阻尼室201的低压燃料量可以通过调整开始线圈71的电力供应的时间点进行控制。因此，将在燃料加压室121中加压的燃料量被确定。(3)燃料排出行程
当柱塞13在燃料加压室121与阻尼室201之间的连通被切断的状态下进一步向上朝向上死点运动时，燃料加压室121中的燃料压力将增大。当燃料加压室121中的燃料压力变得高于预定值时，排出阀构件92沿阀开启方向克服弹簧94的偏压力和燃料排出通道114中的燃料的压力运动。于是，通过燃料排出通道114将在燃料加压室121中加压的高压燃料从高压泵10中泵出。来自高压泵10的高压燃料被供给到输送管道4并积聚于其中。高压燃料通过每个喷射器5被喷射到内燃机的相应汽缸中。当柱塞13到达其上死点时，线圈71的电力供应被切断，因此吸入 阀构件35移动到阀开启位置。柱塞13再次向下运动，从而燃料加压室121中的燃料压力变低，以再次开始燃料吸入行程。如上所述，行程(1)至(3)重复进行，并且高压泵10泵出吸入的燃料。在正常工作状态下，卸压阀50保持在阀关闭状态，除非燃料排出通道114和燃料加压室121之间的压差变得高于预定值(卸压阀50的阀开启压力)。作为排出阀构件92的阀开启操作的结果从燃料加压室121中泵出的高压燃料的压力波通过高压燃料供给管道9传送到输送管道 4的入口部分，在入口部分处反射并叠加。将参考图7(A)-图7(E)解释根据本实施例的卸压阀的基本操作。在图7(A)-图 7(E)中，高压泵10以最大泵出状态工作。如图7㈧所示，当凸轮轴7转动60度时，换句话说，当凸轮角从0°变化到60° 时，凸轮提升量从Omm增加到6mm。根据凸轮轴7的上述转动，柱塞13从下死点运动到上死点，以便执行燃料排出行程。当凸轮轴7进一步从60°转动到120°时，凸轮提升量从6mm 减少到0mm。根据凸轮轴7的转动，柱塞13从上死点运动到下死点，从而执行燃料吸入行程。如图7(B)所示，输送管道4中的燃料压力“Pc”在燃料排出行程中从大约20(MPa) 增加到大约24(MPa)。输送管道4中的燃料压力“Pc”在燃料吸入行程中从大约24(MPa)减少到大约20 (MPa)。当由喷射器5执行燃料喷射时输送管道4中的燃料压力通过虚线表示。如图7(C)所示，由于排出阀构件92在燃料排出行程中处于阀开启位置，燃料加压室121中的燃料压力“Pk”几乎等于燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”。在燃料吸入行程中，燃料加压室121中的燃料压力“Pk”由于柱塞13的向下运动而降低。另一方面，燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”变得高于燃料加压室121中的燃料压力“Pk”，因为在燃料吸入行程中排出阀构件92移动到阀关闭位置。可能由高压泵泵出燃料引起的燃料压力波出现在燃料排出通道114中，由“R”和“S”表示。在燃料吸入行程中卸压阀50以“ θ 1”的凸轮角开启，于是燃料排出通道114中的燃料压力“Ρν”开始降低。如图7⑶所示，在燃料排出行程中燃料加压室121中的燃料压力“Pk”和燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”之间的压差基本等于零，因为排出阀构件92在燃料排出行程中处于阀开启位置。在燃料吸入行程中，燃料加压室121中的燃料压力“Pk”和燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”之间的压差("Pv"- “Pk”)变得大于卸压阀50在“ θ 1”的凸轮角时的阀开启压力。当卸压阀50开启时，燃料排出通道114中的一部分高压燃料通过卸压阀50流入燃料加压室121。因此，燃料加压室121中的燃料压力“Pk”和燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”之间的压差("Pv"- “Pk”)减小。
如图7(E)所示，当燃料加压室121中的燃料压力“Pk”和燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”之间的压差("Pv"- “Pk”)变得大于卸压阀50在“ θ 1”的凸轮角时的阀开启压力时，卸压阀50开始阀开启操作。当流入燃料入口室66的燃料动压力被施加到压力接收部分54时，阀构件51的阀开启速度增加。在凸轮角“ θ 2”时，卸压阀50的阀构件 51完全移动并与调整管道81接触。当燃料加压室121中的燃料压力“Pk”和燃料排出通道114中的燃料压力“Pv”之间的压差("Pv"- “Pk”)变得小于卸压阀50在凸轮角“ θ 3”时的阀关闭压力时，卸压阀 50开始阀关闭操作。燃料入口室66中的燃料通过外部表面通道65和燃料入口端口 59快速流入阀构件51的下游侧的燃料回流通道。因此，燃料入口室66和阀构件51的下游侧的燃料回流通道之间的压差迅速变成零或接近零。因而阀关闭速度增加。阀构件51在凸轮角“ θ 4”时座靠在阀座64上。当卸压阀50开启时，燃料沿着阀座64从阀座64的上游侧的燃料回流通道流入燃料入口室66，如图5中箭头A所示。外部表面通道65的横截面面积如此设定，以在燃料入口室66和阀构件51的下游侧的燃料回流通道60之间产生所需压差。燃料入口端口 59的横截面面积小于外部表面通道65的横截面面积。燃料入口端口 59形成在阀构件51中，以使得燃料入口端口 59的流动方向与燃料入口室66中的燃料流动方向相反。因此，在燃料入口室66中流动的燃料不太可能流过燃料入口端口 59。因此，已经进入燃料入口室66的燃料在压力接收部分54上沿径向向外方向流动，从而将燃料的动压力施加到压力接收部分54上。因此，阀构件51在短时间内移动适宜的提升量。当沿轴向方向观察阀构件51时，如图6中箭头F所示，已经从阀座64的上游侧的燃料回流通道60进入燃料入口室66的燃料朝向外部表面通道65流动。由于燃料入口端口 59在沿圆周方向从切口部分57移位(偏离切口部分57)的一些部分处形成于阀构件51 中，在燃料入口室66中流动的燃料几乎不会流入燃料入口端口 59。因此，在燃料入口室66 中流动的燃料动压力被确定地施加到压力接收部分54上。因此，阀构件51在短时间内完全提升(移动到相反端)，以便燃料从燃料排出通道114流向燃料加压室121。当卸压阀50即将关闭时，燃料入口室66中的燃料通过外部表面通道65以及燃料入口端口 59流进凹入部分56。燃料入口端口 59允许燃料快速流进阀构件51的下游的空间内。因此，燃料入口室66中的燃料压力和凹入部分56 (阀构件51的下游的空间)中的燃料压力之间的压差立刻变成零或接近零。因此，阀构件51在短时间内确定地座靠在阀座 64上，而不会受到燃料入口室66中燃料压力的妨碍。因此，可抑制卸压阀50由于压力波再次开启。图8㈧和图8(B)是特性曲线图，比较了本发明的卸压阀50和对比例的卸压阀在将电力连续供给到高压泵10的电磁驱动部分70以及因而车辆在高压泵10以最大燃料排出进行工作的后退操作时的操作。图8(A)显示了在本实施例的卸压阀50设置在燃料供给系统1中的情况下输送管道4中的燃料压力，而图8(B)显示在对比例的卸压阀设置在燃料供给系统中的情况下输送管道中的燃料压力。在对比例的卸压阀中，没有形成燃料入口端口(对应于燃料入口端口 59)。
根据该对比例，如图8(B)所示，输送管道中的燃料压力在时间点Tl急剧下降。这是因为，一旦卸压阀关闭后，该卸压阀可能已经通过排出通道114中产生的压力波被再次开启。另外，在T2和Τ3之间的期间和Τ4与Τ5之间的期间，在输送管道中的燃料压力中产生波动。相反，根据本实施例，如图8(A)所示，可以抑制或防止燃料压力急剧下降的产生以及输送管道4中燃料压力的波动。根据本实施例，切口部分57和燃料入口端口 59的尺寸、形状、角度等均被适当地调整，以便在该卸压阀50开启时在燃料入口室66和该阀构件51的下游的燃料通道之间产生压差。因此，已经从阀构件51的上游的燃料通道进入燃料入口室66的燃料的动压力施加到压力接收部分54上，并且阀构件51在短时间内移动适当的行程量。燃料通过卸压阀50从输送管道4返回到燃料加压室121的时间段是燃料吸入行程的有限时间段。行程量以及卸压阀50的阀开启速度被调整，以使得流经卸压阀50的燃料流量可与燃料加压室121的容积变化相匹配。因此，可以使得在一个燃料吸入行程中使燃料从输送管道侧返回到燃料加压室121，其中返回的燃料量可以控制为等于或接近一个柱塞行程的排出量。因此，可以使燃料从排出通道114快速返回到燃料加压室121，从而平稳地降低输送管道4中的燃料压力。根据本实施例，在燃料入口端口 59和沿垂直于轴部分53的方向从轴部分53的后端延伸的压力接收部分54之间形成的角度形成为锐角，并且燃料入口端口 59在圆周方向上从切口部分57移位(在圆周方向上偏离切口部分57)。因此，当卸压阀50开启时，从阀座64的上游侧的燃料通道进入燃料入口室66的燃料的动压力可确定地施加到压力接收部分54上。另一方面，当卸压阀50即将关闭时，燃料入口室66中的燃料通过外部表面通道65 以及燃料入口端口 59流向阀构件51的下游侧的燃料通道。尤其是，可以使燃料入口室66 中的燃料通过燃料入口端口 59快速流向阀构件51的下游侧的燃料通道。因此，卸压阀50 的阀关闭速度增加，因为阀构件51的运动未受燃料入口室66中的燃料压力的妨碍。因此， 可以抑制卸压阀50的再次开启以及输送管道4中的燃料压力的波动。甚至在车辆的后退操作中，可以将输送管道4中的燃料压力保持在由卸压阀50设定的预定压力，以便燃料可由喷射器5恰当地喷射。(第二实施例)将参考图9和10解释根据本发明的第二实施例的卸压阀。根据第二实施例，阀构件51的燃料入口端口 83形成为锥形(渐缩形)，其在压力接收部分54侧比凹入部分56侧具有更大的横截面面积。燃料入口端口 83的中心轴线从压力接收部分54朝向阀构件51的中心轴线倾斜。在燃料入口端口 83的中心轴线和压力接收部分54之间形成的角度为锐角。当沿轴向方向观察阀构件51时，如图10所示，燃料入口端口 83在沿圆周方向从切口部分57移位(偏离切口部分57)的部分处形成于阀构件 51中。根据本实施例，由于燃料入口端口 83在压力接收部分54 —侧的横截面，面积大于凹入部分56 —侧的横截面面积，燃料入口室66中的燃料更容易通过燃料入口端口 83流入阀构件51的下游侧的燃料通道。因此，阀构件51的运动不会受到燃料入口室66中燃料压力的妨碍并且卸压阀50的阀关闭速度增加。(第三实施例)
将参考图11和12解释根据本发明的第三实施例的卸压阀。根据本实施例，燃料入口端口 84的一端开口于阀构件51的轴部分53，而另一端开口于凹入部分56的内表面。燃料入口端口 84的中心轴线从轴部分53朝向阀构件51的中心轴线倾斜。当沿轴向 方向观察阀构件51时，如图12所示，燃料入口端口 84在沿圆周方向从切口部分57移位(偏离切口部分57)的部分处形成于阀构件51中。更准确地说，燃料入口端口 84的中心轴线的方向与将一对切口部分57彼此相连的直线形成直角。当卸压阀50开启时，从阀座64的上游侧的燃料通道并沿着阀座64进入燃料入口室66的燃料沿径向向外方向流动，从而将动压力施加到压力接收部分54上。由于燃料入口端口 84的一端开口于轴部分53，在燃料入口室66中流动的燃料几乎不会进入燃料入口端口 84。另外，由于燃料入口端口 84的一端未开口于压力接收部分54，在燃料入口室66 中流动的燃料动压可确定地施加到压力接收部分54上。因此，阀构件51可在短时间内移动适当的行程。当卸压阀50即将关闭时，燃料入口室66中的燃料将通过燃料入口端口 84流进凹入部分56。因此，阀构件51的运动不会受到燃料入口室66中的燃料压力的妨碍并且卸压阀50的阀关闭速度增加。(第四实施例)将参考图13解释根据本发明的第四实施例的卸压阀。根据本实施例，环形突出壁85形成于压力接收部分54的外周边处，其中该环形突出壁85在阀构件51的轴向方向上朝向阀座64突出。燃料入口端口 84与第三实施例中的相同。燃料入口端口 84的一端开口于阀构件51的轴部分53，而另一端开口于凹入部分56 的内表面。当卸压阀50开启时，从阀座64的上游侧的燃料通道并且沿着阀座64进入燃料入口室66的燃料的动压力被施加到位于轴部分53和环形突出壁85之间的压力接收部分54 上。另外，由于燃料入口端口 84的一端未开口于压力接收部分54，在燃料入口室66中流动的燃料的动压力可确定地施加到压力接收部分54上。因此，阀构件51可在短时间内移动适当的行程。当卸压阀50即将关闭时，燃料入口室66中的燃料将通过燃料入口端口 84流进凹入部分56。因此，阀构件51的运动未受燃料入口室66中燃料压力的妨碍并且卸压阀50的阀关闭速度增加。(第五实施例)将参考图14解释根据本发明的第五实施例的卸压阀。根据本实施例，每个凹入部分86不是由平坦表面形成，而是由阀构件51的外壁处的弯曲表面(曲面)形成。外部表面通道65形成在切口部分86和燃料回流通道60的内壁之间。连通孔58形成在阀构件51中，用于连通外部表面通道65和凹入部分56的内部。甚至根据本实施例，可以设定外部表面通道65的横截面面积，以调整施加到压力接收部分54的动压力。(第六到第九实施例)将参考图15至18解释根据本发明的第六到第九实施例的卸压阀。根据第六到第九实施例，切口部分57，86和燃料入口端口 59，83和84形成在圆周方向上为相同位置的一些位置处。然而，切口部分57，86和燃料入口端口 59，83和84可以形成于在阀构件51的圆周方向上彼此移位的一些可选位置处。形成于燃料回流通道60的内壁和切口部分57或86之间的外部表面通道65的横截面面积小于燃料入口端口 59，83或84的横截面面积。切口部分57或86和燃料入口端口 59，83或84的尺寸、形状、角度等均被适当地调整，以便在卸压阀50开启时在燃料入口室66和该阀构件51的下游的燃料通道之间产生压差。因此，从阀座64的上游侧的燃料通道进入燃料入口室66的燃料的动压力可确定地施加到压力接收部分54上。因此，阀构件51可在短时间内移动适当的行程量。换句话说，可以增加卸压阀的阀开启速度和控制阀构件的行程量。流经卸压阀50的燃料的流量可与燃料加压室121的容积变化相匹配。因此，可以在一个燃料吸入行程中使燃料从输送管道侧快速返回到燃料加压室121，其中返回的燃料量可以控制为等于或接近一个柱塞行程的排出量。输送管道4中的燃料压力可以快速、平稳地降低。当卸压阀50即将关闭时，燃料入口室66中的燃料将通过外部表面通道65和燃料入口端口 59，83或84流入阀构件51的下游侧的燃料通道。尤其是，可以使燃料入口室66 中的燃料通过燃料入口端口 59，83或84快速流向阀构件51的下游侧的燃料通道。因此，燃料入口室66中的燃料压力和凹入部分56中的燃料压力之间的压差立刻变成零或接近零。 换句话说，可以增加卸压阀的阀关闭速度。因此，可以抑制由于排放通道中的压力波以及输送管道4中燃料压力的波动产生卸压阀50的再次开启。(其它实施例) 根据第一实施例，卸压阀50设置在高压泵10中。燃料回流管道设置在输送管道4 和油箱4之间，并且卸压阀50可设置在这种燃料回流管道中。可替换地，另一燃料回流管道可设置在高压泵10的高压燃料供给管道9和燃料供给通道100之间，并且卸压阀50可设置在这种燃料回流管道中。如上所述，本发明不应局限于以上解释说明的实施例，相反，除了上述解释说明的实施例的相互结合之外，本发明在不背离本发明的精神的情况下可通过多种方式进行变化或改进。
权利要求
1.一种用于高压泵(10)的卸压阀(50)，其中允许从高压侧(4,9,114)到低压侧(2， 100,121)的燃料流动，但是禁止从低压侧到高压侧的燃料流动，其包括阀座(64)，其形成于设置在高压侧(4,9,114)和低压侧(2，100，121)之间的燃料回流通道(60)的内壁处；阀构件(51)，用于当该阀构件(51)座靠在阀座(64)上时关闭该燃料回流通道(60)以及当该阀构件(51)与该阀座(64)分离时打开该燃料回流通道阳0)；以及偏压装置(82)，用于以预定偏压力将该阀构件(51)朝向该阀座(64)偏压，其中该阀构件(51)包括沿燃料回流通道(60)的轴向方向朝向阀座(64)延伸的轴部分(53)，该轴部分的前端座靠在阀座(64)上和/或与阀座(64)分离；压力接收部分64)，其沿径向向外方向从轴部分(5 的后端朝向燃料回流通道(60) 的内壁延伸，因此在该阀座(64)和该压力接收部分(54)之间的燃料回流通道(60)中形成燃料入口室(66)；沿与朝向阀座(64)的方向相反的燃料回流通道(60)的轴向方向从压力接收部分(54) 的外周边延伸的导向部分(55)，其中该导向部分(55)在该燃料回流通道(60)的内壁上滑动；切口部分(57，86)，其形成在该导向部分(5 的外壁处，以便形成用于将燃料入口室 (66)与该阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(60，56)连通的外部表面通道(65)；燃料入口端(59，83，84)，其具有开口于该轴部分(5 或该压力接收部分(54)处的一端和通向该阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(56)的另一端，因此燃料入口端口(59， 83,84)将燃料入口室(66)与阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道(56)连通。
2.根据权利要求1所述的卸压阀(50)，其特征在于，燃料入口端口(59，83，84)的横截面面积制造成小于由切口部分(57)形成的外部表面通道(6 的横截面面积。
3.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，该压力接收部分(54)由平坦表面形成，该平坦表面沿径向向外方向从轴部分(53)的后端延伸并且垂直于燃料回流通道(60)的轴向方向。
4.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，该阀构件(51)进一步包括用于允许燃料从切口部分(57)流入阀构件(51)的内部 (56)的连通孔(58)。
5.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，切口部分(57)由阀构件(51)的导向部分(55)的外壁处的平坦表面形成。
6.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，该燃料入口端口(59，83，84)沿朝向阀构件(51)的中心轴线的方向从一端向另一端倾斜。
7.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，该阀构件(51)具有形成于阀构件(51)的下游侧的凹入部分(56)，并且燃料入口端口(59，83，84)的另一端开口于该凹入部分(56)的内表面处。
8.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于，燃料入口端口(59，83，84)的另一端开口于轴部分(53)处。
9.根据权利要求8所述的卸压阀(50)，其特征在于，该压力接收部分(54)具有沿阀构件(51)的轴向方向从压力接收部分(54)的外周边朝向阀座(64)延伸的环形突出壁(85)。
10.根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其特征在于， 燃料入口端口(8 形成为锥形，其中上游侧的一端处的横截面面积大于下游侧的另一端处的横截面面积。
11.一种高压泵(10)，其包括可沿轴向方向以往复运动方式移动的柱塞(13)；具有根据柱塞(1 的往复运动使燃料加压的燃料加压室(121)的泵体(11)； 燃料排出阀(90)，用于从燃料加压室(121)排出加压燃料；以及根据权利要求1或2所述的卸压阀(50)，其中该卸压阀(50)设置在该燃料排出阀(90) 的下游侧和上游侧之间，因此该卸压阀(50)允许从燃料排出阀(90)的下游侧到上游侧的燃料流动，而禁止从燃料排出阀(90)的上游侧到下游侧的燃料流动。
全文摘要
本发明涉及一种卸压阀和带有这种阀的高压泵，其中卸压阀(50)的阀构件(51)包括轴部分(53)、压力接收部分(54)和导向部分(55)，其中阀构件(51)可在燃料回流通道(60)中轴向移动。当轴部分(53)的前端座靠在阀座(64)上时燃料回流通道(60)关闭，当轴部分(53)与阀座(64)分离时燃料回流通道(60)打开。切口部分(57)形成在导向部分(55)的外壁处，从而形成外部表面通道(65)。燃料入口端口(59)形成于阀构件(51)中，用于将燃料入口室(66)与阀构件(51)的下游侧的燃料回流通道连通。
文档编号F02M59/46GK102312762SQ20111016623
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月29日
发明者及川忍, 古田克则, 小林正幸, 山下义典, 柘植重人 申请人:株式会社电装