DE102006000010B4

DE102006000010B4 - Hochdruckpumpe mit verkleinertem Aufbau

Info

Publication number: DE102006000010B4
Application number: DE102006000010.2A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inoue; Nobuo Ota; Yoshitsugu Inaguma; Kaoru Oda; Tatsumi Oguri
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2026-01-17
Also published as: US20060159573A1; DE102006000010A1; US7488161B2

Abstract

Hochdruckpumpe, die Folgendes aufweist:
ein Einlasselement (530);
ein Gehäusekörper (512), das eine Einlasskammer (5110) zum Einleiten von Kraftstoff aus dem Einlasselement (530) und eine Pumpenkammer (5120) zum Einleiten von Kraftstoff aus der Einlasskammer (5110) hat;
ein Auslasselement (560) zum Ausstoßen von in der Pumpenkammer (5120) mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff;
einen Kolben (520), der in dem Gehäusekörper (512) zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff, der in die Pumpenkammer (5120) eingeleitet wurde, hin- und herbewegbar ist;
ein Steuerventil (540) zum Steuern einer Menge des ausgestoßenen Kraftstoffs, wobei das Steuerventil (540) ein Ventilelement (542) zum Trennen der Einlasskammer (5110) von der Pumpenkammer (5120) und zum Verbinden der Einlasskammer (5110) mit der Pumpenkammer (5120), und einen Spulenabschnitt (556) zum Erzeugen einer magnetischen Anziehungskraft zum Bewegen des Ventilelements (542) aufweist;
ein Ablassventil (570) zum Steuern des Kraftstoffdrucks auf einer stromabwärtigen Seite des Auslasselements (560) und zum Ausstoßen von Kraftstoff in die Einlasskammer (5110), das in dem Gehäusekörper (512) untergebracht ist; und
einen Zylinder (514), der eine gleitbare Fläche definiert, die mit Bezug auf den Kolben (520) gleitbar ist, wobei
die Öffnungsrichtung des Ablassventils (570) und die Mittelachse (P) des Kolbens (520) parallel zueinander sind,
das Ablassventil (570) in einer senkrechten Richtung fern von dem Kolben (520) ist, die senkrecht zur Mittelachse (P) des Kolbens (520) ist, und
das Ablassventil (570) die gleitbare Fläche des Zylinders (514) überlappt, betrachtet in einer anderen Richtung, die senkrecht zur Mittelachse (P) des Kolbens (520) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe nach dem Patentanspruch 1, die ein Fluid unter Verwendung eines Kolbens mit Druck beaufschlagt.
Herkömmlicherweise hat eine Hochdruckpumpe einen Kolben, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe stößt Kraftstoff in einer Pumpenkammer nach außen von der Hochdruckpumpe unter Verwendung des Kolbens aus. Ein Ventilelement steuert die Menge des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer durch einen Kraftstoffdurchgang strömt.
Gemäß DE 198 34 121 A1 ( WO 00/ 06 895 A1 , JP 2002 - 521 616 A , US 6345608 A1 ) hat eine Hochdruckpumpe einen bewegbaren Kolben und ein bewegbares Ventilelement. Die Bewegungsachse des Kolbens ist im Wesentlichen koaxial zur Bewegungsachse des Ventilelements. Gemäß WO 00/ 47 888 A1 ( US 6631706 A1 , US 2004 0055580 A1 ) ist die bewegbare Achse des Kolbens im Wesentlichen senkrecht zu der bewegbaren Achse des Ventilelements.
Die vorstehend genannte Hochdruckpumpe mit dem Kolben ist unter Berücksichtigung der Montierbarkeit an einem Verbrennungsmotor vorzugsweise klein. Jedoch ist bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/ 06 895 A1 der Kolben im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf das Ventilelement. Folglich kann die Hochdruckpumpe in die axiale Richtung des Kolbens überdimensional werden. Ferner sind bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/ 06 895 A1 ein Spulenabschnitt, der das Ventilelement bewegt, ein Teil eines Kraftstoffdurchgangs und dergleichen an der entgegengesetzten Seite des Kolbens mit Bezug auf das Ventilelement angeordnet. Demgemäß kann die Hochdruckpumpe weitergehend in die axiale Richtung des Kolbens verlängert werden.
Dagegen ist bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/ 47 888 A1 die Achse des Ventilelements mit Bezug auf die Achse des Kolbens in dessen radiale Richtung versetzt. Bei diesem Aufbau erstreckt sich das Ventilelement in eine im Wesentlichen radiale Richtung des Kolbens, wobei demgemäß die Hochdruckpumpe in die radiale Richtung des Kolbens überdimensioniert werden kann, obwohl die Hochdruckpumpe mit Bezug auf die axiale Richtung des Kolbens verkleinert werden kann. Ferner sind bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/047888 ein Spulenabschnitt, ein Teil eines Kraftstoffdurchgangs und dergleichen an der entgegengesetzten Seite des Kolbens mit Bezug auf das Ventilelement angeordnet. Demgemäß kann die Hochdruckpumpe weitergehend in die radiale Richtung des Kolbens verlängert werden.
Zusätzlich hat gemäß JP 2003 - 254 191 A ( US 2003 0164161 A1 ) eine Hochdruckpumpe einen Kolben, der sich vor und zurück bewegt, so dass der Kolben Kraftstoff aus einer Einlasskammer in eine Verdichtungskammer saugt und den Kraftstoff in der Verdichtungskammer mit Druck beaufschlagt. Bei dieser Hochdruckpumpe werden verschiedenartige Bauteile, wie z.B. ein Kraftstoffeinlass, ein Steuerventil und ein Ausstoßventil mit einem Pumpengehäuse zusammengebaut.
Jedoch können die Bauteile in die radiale Richtung der Hochdruckpumpe oder in die axiale Richtung der Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von den Lagen, an denen die Bauteile vorgesehen sind, vorstehen. Wenn die Bauteile übermäßig von der Hochdruckpumpe vorstehen, kann die Hochdruckpumpe überdimensional werden. Wenn zusätzlich die Bauteile übermäßig von außen in der Hochdruckpumpe vorstehen, können die Bauteile andere Bauteile um die Hochdruckpumpe stören, wenn die Hochdruckpumpe montiert wird. Demgemäß kann der Montagearbeitsaufwand der Hochdruckpumpe schwierig werden.
Im Hinblick auf das vorstehend genannte und andere Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckpumpe mit einem Kolben herzustellen, wobei die Hochdruckpumpe eine geringe Abmessung in sowohl die axiale Richtung des Kolbens als auch die radiale Richtung des Kolbens hat.
Diese Aufgabe wird durch eine Hochdruckpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel sind nicht beansprucht, sie dienen als Erläuterungsbeispiele, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. In den Zeichnungen sind:

1 eine teilweise Querschnittsseitenansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 eine teilweise Querschnittsseitenansicht, die einen Ventilabschnitt der Hochdruckpumpe, wobei der Ventilabschnitt ein Ventilelement hat, das an ein Sitzelement gesetzt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 eine teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die den Ventilabschnitt, bei dem das Ventilelement unter Verwendung eines Spulenabschnitts angehoben ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 eine teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
5 eine teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem dritten, dem einzigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie VI-VI in 5 ist;
7 eine Querschnittsseitenansicht entlang der Linie VII-VII in 5 ist;
8 eine teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die ein Ablassventil der Hochdruckpumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 eine Querschnittsansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine Querschnittsansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
11 eine teilweise Querschnittsseitenansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

(Erstes Ausführungsbeispiel)
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Hochdruckpumpe 10 an einer Brennkraftmaschine 2 montiert. Die Hochdruckpumpe 10 ist beispielsweise eine Hochdruckzufuhrpumpe. Die Hochdruckpumpe 10 beaufschlagt Kraftstoff, der unter Verwendung einer Niederdruckpumpe zugeführt wird, mit Druck, um dadurch den Kraftstoff zu einem Injektor des Verbrennungsmotors 2 zuzuführen. Der Verbrennungsmotor 2 kann ein Benzinverbrennungsmotor oder beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor sein. Die Hochdruckpumpe (Kraftstoffeinspritzpumpe) 10 weist ein Gehäuse 12, einen Kompressionsabschnitt 30, einen Ventilabschnitt 50 und einen Solenoidabschnitt (Elektromagnetabschnitt) 70 auf.
Das Gehäuse 12 besteht aus einem Gehäusekörper 14, an das beispielsweise eine Gehäuseabdeckung 16, ein Kraftstoffeinlass 18 und ein (nicht gezeigter) Kraftstoffauslass geschraubt werden. Der Gehäusekörper 14 ist aus einem magnetischen Werkstoff, wie z.B. einem ferritischen Edelstrahl ausgebildet. Der Gehäusekörper 14 hat einen Einlassdurchgang 20, einen Ventildurchgang 22, eine Pumpenkammer 24, einen Verknüpfungsdurchgang 25 und ein Ausstoßdurchgang 26. Der Gehäusekörper 14 und die Gehäuseabdeckung 16 bilden dazwischen eine Galerie (Einlasskammer) 28. Der Einlassdurchgang 20 steht in Verbindung mit dem Kraftstoffeinlass 18. Niederdruckkraftstoff wird von einem Kraftstofftank in den Einlassdurchgang 20 durch den Kraftstoffeinlass 18 zugeführt. Die Galerie 28 steht in Verbindung mit dem Einlassdurchgang 20 und dem Ventildurchgang 22, um dadurch Kraftstoff von dem Einlassdurchgang 20 in den Ventildurchgang 22 einzuführen. Der Ventildurchgang 22 ist an der Seite des Verbrennungsmotors 2 mit Bezug auf die Galerie 28 ausgebildet. Der Ventildurchgang 22 steht in Verbindung mit der Pumpenkammer 24 durch den Verknüpfungsdurchgang 25. Der Ventildurchgang 22 führt Kraftstoff von der Galerie 28 in die Pumpenkammer 24 durch den Verknüpfungsdurchgang 25 ein, wenn sich der Ventilabschnitt 50 öffnet. Der Ventilabschnitt 50 ist an dem Ventildurchgang 22 vorgesehen. Der Ausstoßdurchgang 26 verbindet die Pumpenkammer 24 mit dem (nicht gezeigten) Kraftstoffauslass. Kraftstoff wird in der Pumpenkammer 24 mit Druck beaufschlagt (komprimiert) und der Kraftstoff wird zu dem Injektor durch den Ausstoßdurchgang 26 ausgestoßen. Der Kraftstoffauslass hat ein Rückschlagventil, das sich öffnet, wenn der Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 gleich oder größer als ein Grenzwert, insbesondere ein vorbestimmter Druck wird.
Der Kompressionsabschnitt 30 ist aus einem Zylinder 32, einem Kolben 34, einem Federsitz 36, einer Kolbenfeder 38, einer Öldichtung 40, 42, einem Mitnehmer 44 und dergleichen aufgebaut. Der Zylinder 32 ist aus einem Werkstoff ausgebildet, der eine große Härte hat, wie z.B. aus einem martensitischen Edelstahl. Der Zylinder 32 hat im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt. Der Zylinder 32 ist an dem Gehäusekörper 14 beispielsweise durch eine Übermaßpassung fixiert. Der Kolben 34 ist durch die innere Umfangswand des Zylinders 32 so gestützt, dass er im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf den Zylinder 32 ist, so dass er dadurch axial hin- und zurückbewegbar ist, während er mit Bezug auf den Zylinder 32 gleitet. Der Kolben 34 hat eine Endfläche 34a, die zu der Pumpenkammer 24 freigelegt ist, so dass sie dadurch den Kraftstoff pressen kann, der in die Pumpenkammer 24 strömt. Der Kolben 34 hat ein anderes Ende an der entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer 24. Das andere Ende des Kolbens 34 ist mit dem Federsitz 36 fixiert. Die Kolbenfeder 38 ist zwischen den Federsitz 36 und dem Gehäusekörper 14 gesetzt. Der Federsitz 36 wird auf einen Nocken 4 über den Mitnehmer 44 durch die Elastizität der Kolbenfeder 38 an dem Verbrennungsmotor 2 vorgespannt. Der Nocken 4 dient als Antriebseinheit. Bei diesem Aufbau wird die Rotationskraft des Nockens 4 um eine Rotationsachse R in eine hin- und herlaufende Kraft überführt und wird auf den Kolben 34 über den Mitnehmer 44 übertragen, so dass der Kolben 34 sich axial hin- und herbewegt. Die Öldichtung 40 dichtet zwischen dem Zylinder 32 und dem Kolben 34 ab, um dadurch zu beschränken, dass Öl von dem Inneren des Verbrennungsmotors 2 in das Innere des Zylinders 32 austritt. Die Öldichtung 42 dichtet zwischen dem Zylinder 32 und dem Kolben 34 ab, um dadurch zu beschränken, dass Öl von dem Inneren des Zylinders 32 in das Innere des Verbrennungsmotors 2 austritt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Ventilabschnitt 50 aus einem Ventilsitzelement 52, einer Ventilsführung 54, einem Ventilelement (Stopfen) 56, einer Ventilfeder 58 und dergleichen aufgebaut. Der Ventilabschnitt 50 ist in dem Ventildurchgang 22 angeordnet. Das Sitzelement 52 hat im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt und ist in die Durchgangswand des Ventildurchgangs 22 geschraubt. Das Sitzelement 52 hat eine Endfläche an der entgegengesetzten Seite der Galerie 28. Die Endfläche des Sitzelements 52 ist nämlich an der Seite des Mitnehmers 44 bei dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet. Diese Endfläche des Sitzelements 52 bildet eine Sitzfläche 60. Die Ventilführung 54 hat im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt. Die Ventilführung 54 greift der Durchgangswand des Ventildurchgangs 22 an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf das Sitzelement 52 ein. Die Innenwand der Ventilführung 54 hat einen Schlitz 62 an einer vorbestimmten Umfangsposition. Das Ventilelement 56 ist beispielsweise aus einem magnetischen Werkstoff ausgebildet. Das Ventilelement 56 hat eine mit einem Boden versehene im Wesentlichen zylindrische Gestalt. Das Ventilelement 56 ist zwischen einem Anschlagkern 64 und dem Sitzelement 52 angeordnet. Der Anschlagkern 64 ist ein Teil des Gehäusekörpers 14. Das Ventilelement 56 ist durch die Innenumfangswand der Ventilführung 54 gestützt, so dass sie im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf die Ventilführung 54 ist, so dass das Ventilelement 56 axial hin- und herbewegbar ist, während es mit Bezug auf die Ventilführung 54 gleitet. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Ventilelement 56 eine Bewegungsachse O, die mit Bezug auf die Bewegungsachse P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel versetzt ist, so dass das Ventilelement 56 die Pumpenkammer 24 in die radiale Richtung des Tauchkolbens 34 umrundet. Die Feder 58 ist zwischen das Innenloch des Ventilelements 56 und den Anschlagkern 64 zwischen gesetzt. Die Feder 58 hat eine Elastizität, die das Ventilelement 56 zu der entgegengesetzten Seite des Anschlagkerns 64 vorspannt. Die Elastizität der Feder 58 spannt nämlich das Ventilelement 56 zu der Seite der Sitzfläche 60 vor.
Das Sitzelement 52 hat einen Innenraum, der mit dem Innenraum des Schlitzes 62 über einen Spalt zwischen einer Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56 und der Sitzfläche 60 unter der Bedingung in Verbindung steht, dass die Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56 von der Sitzfläche 60 nach unten in 2 abgehoben ist. Daher wird Kraftstoff, der von der Galerie 28 zu dem Ventildurchgang 22 strömt, in die Pumpenkammer 24 durch den Innenraum des Sitzelements 52, den Spalt zwischen der Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 und die Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56, den Innenraum des Schlitzes 62 und den Verknüpfungsdurchgang 25 eingeführt. Das Ventilelement 56 hat eine öffnungsseitige Endfläche 56b, die an den Anschlagkern 64 anstößt, so dass beschränkt wird, dass das Ventilelement 56 sich weitergehend in die Richtung bewegt, in die das Ventilelement 56 von der Sitzfläche 60 gehoben wird. Der Innenraum des Sitzelements 52 wird von dem Innenraum des Schlitzes 62 unter der Bedingung getrennt, dass die Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56 auf die Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 gesetzt wird. Daher wird Kraftstoff, der von der Galerie 28 in den Ventildurchgang 22 strömt, von der Pumpenkammer 24 abgesperrt.
Bei diesem Aufbau der Hochdruckpumpe 10 kann eine Menge des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer 24 strömt, durch den vorstehend genannten Betrieb des Ventilelements 56 gesteuert werden.
Der Solenoidabschnitt 70 ist aus einem Statorkern 72, einer Spindel 74, einer Spule 76, einem Verbinder 78, einem Anschluss 80 und dergleichen aufgebaut. Der Statorkern 72, die Spindel 74, die Spule 76 und der Verbinder 78 sind teilweise in einem Aufnahmeloch 82 des Gehäusekörpers 14 angeordnet. Das Aufnahmeloch 82 ist an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf den Ventilabschnitt 50 und des Anschlagkerns 64 in dem Gehäusekörper 14 ausgebildet. Das Aufnahmeloch 82 ist an der radial äußeren Seite mit Bezug auf den Kolben 34 in den Gehäusekörper 14 angeordnet. Der Statorkern 72 ist aus einem magnetischen Werkstoff, wie z.B. Eisen ausgebildet, so dass er eine im Wesentlichen säulenförmige Gestalt hat. Der Statorkern 72 greift mit der Innenwand des Aufnahmelochs 82 über beide Enden des Statorkerns 72 ein. Die Spindel 74 ist beispielsweise aus Harz ausgebildet, so dass sie eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt hat. Die Spindel 74 ist im Eingriff mit der Außenwand des Statorkerns 72 und damit fixiert. Die Spule 76 ist aus einem Draht, wie z.B. einem Kupferdraht aufgebaut, so dass der Draht um den äußeren Umfang der Spindel 74 gewickelt wird.
Der Statorkern 72, die Spindel 74 und die Spule 76 bilden einen Spulenabschnitt 84. In diesem Ausführungsbeispiel überlappt der Spulenabschnitt 84 zumindest teilweise ein axiales Projektionsbild des Ventilelements 56. Insbesondere ist der Spulenabschnitt 84 an einer versetzten Position mit Bezug auf das Ventilelement 56 angeordnet, so dass eine Mittelachse Q des Spulenabschnitts 84 im Wesentlichen koaxiale mit Bezug auf die Bewegungsachse O des Ventilelements 56 ist. Bei diesem Aufbau ist die Mittelachse Q des Spulenabschnitts 84 mit Bezug auf die Bewegungsachse P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel versetzt. Der Verbinder 78 ist aus dem Statorkern 72, der Spindel 74 und dem Anschluss 80 konstruiert, die aus Harz geformt sind. Der Anschluss 80 ist aus dem Spulenabschnitt 84 zu der Seite des äußeren Umfangs des Gehäusekörpers 14 an der radial äußeren Seite des Kolbens 34 herausgeführt. Der Anschluss 80 verbindet elektrisch mit der Spule 76 und verbindet beispielsweise elektrisch mit einer externen Steuervorrichtung über ein Kabel, das an dem Verbinder 78 vorgesehen ist.
Wenn die externe Steuervorrichtung die Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 76 steuert, erzeugt die Spule 76 einen Magnetismus, so dass der Statorkern 72 und der Anschlagkern 64 magnetisiert werden. Somit erzeugen der Anschlagkern 64 und die Endfläche 56b des Ventilelements 56 eine magnetische Anziehungskraft dazwischen. Diese magnetische Anziehungskraft wird auf das Ventilelement 56 als magnetische Antriebskraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 axial in Richtung auf den Anschlagkern 64 bewegt.
Als nächstes wird ein Betrieb der Hochdruckpumpe 10 beschrieben.
An dem Ventilabschnitt 50 wird ein Druck auf die Endfläche 56a des Ventilelements 56 als Hubkraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 von der Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 hebt. Außerdem wird ein Druck auf die Endfläche 56b des Ventilelements 56 als Setzkraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 auf die Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 setzt. Der Kolben 34 bewegt sich zu der Seite des Mitnehmers 44, wenn sich der Nocken 4 dreht, so dass sich der Druck in der Pumpenkammer 24 verringert. Unter dieser Bedingung ändert sich eine Differenz zwischen der Hubkraft und der Setzkraft. Als Folge verringert sich eine Summe der Setzkraft, die auf die Endfläche 56b aufgebracht wird, und der Elastizität der Feder 58 mit Bezug auf die Hubkraft, die auf die Endfläche 56a des Ventilelements 56 aufgebracht wird. In dieser Situation, wie in 3 gezeigt ist, wird das Ventilelement 56 von der Sitzfläche 60 nach unten in 3 gehoben und stößt an den Anschlagkern 64 an, so dass Kraftstoff von der Galerie 28 in den Ventildurchgang 22 strömt. Nachdem das Ventilelement 56 an den Anschlagkern 64 stößt, wird die Elektrizitätszufuhr zu der Spule 76 gestartet, bevor der Kolben 34 sich zum Totpunkt an der Seite des Mitnehmers 44 bewegt. Somit erzeugen das Ventilelement 56 und der Anschlagkern 64 dazwischen eine magnetische Anziehungskraft, so dass das Ventilelement 56 angestoßen an dem Anschlagkern 64 verbleibt. Unter dieser Bedingung strömt der Kraftstoff weiter in die Pumpenkammer 24.
Der Kolben 34 erreicht den Totpunkt an der Seite des Mitnehmers 44, wobei der Kolben 34 nachfolgend beginnt sich in Richtung auf die Pumpenkammer 24 nach oben in 1 bewegen. Der Spule 76 wird weiterhin Elektrizität bis zu einer vorbestimmten Zeitabstimmung zugeführt, bei der der Kolben 34 den Totpunkt an der Seite der Pumpenkammer 24 erreicht, während der Kolben 34 sich in Richtung auf die Pumpenkammer 24 nach oben in 1 bewegt. Das Rückschlagventil in dem Kraftstoffauslass beschränkt, dass Kraftstoff in den Injektor in einer Dauer ausgestoßen wird, seit der Kolben 34 beginnt sich zu der Seite der Pumpenkammer 24 nach oben in 1 zu bewegen, im Wesentlichen bis die Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 76 anhält. Unter dieser Bedingung wird Kraftstoff aus der Pumpenkammer 24 in die Galerie 28 durch den Verknüpfungsdurchgang 25, den Innenraum des Schlitzes 62, den Spalt zwischen der Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 und der Endfläche 56a des Ventilelements 56, den Innenraum des Sitzelements 52 und den Ventildurchgang 22 ausgestoßen.
Wenn die Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 76 angehalten wird, hören das Ventilelement 56 und der Anschlagkern 64 auf, die magnetische Anziehungskraft dazwischen zu erzeugen. Unter dieser Bedingung stimmt die Setzkraft, die ein Druck ist, der auf die Endfläche 56b des Ventilelements 56 aufgebracht wird, im Wesentlichen mit dem Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 überein. Die Summe der Kraft aus dieser Setzkraft, die auf die Endfläche 56b des Ventilelements 56 aufgebracht wird, und der Elastizität der Feder 58 wird größer als die Hubkraft, die der Druck ist, der auf die Endfläche 56a des Ventilelements 56 aufgebracht wird. Somit wird, wie 1 entnehmbar ist, das Ventilelement 56 von dem Anschlagkern 64 gehoben und wird auf die Sitzfläche 60 gesetzt, so dass beschränkt wird, dass Kraftstoff aus der Pumpenkammer 24 in die Galerie 28 ausgestoßen wird.
Wenn sich der Kolben 34 nicht weitergehend zum Totpunkt an der Seite der Pumpenkammer 24 nach oben in 1 bewegt, nachdem das Ventilelement 56 auf die Sitzfläche 60 gesetzt ist, komprimiert der Kolben 34 Kraftstoff in der Pumpenkammer 24. Wenn der Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 gleich oder größer als der eingestellte Druck des Rückschlagventils in dem Kraftstoffauslass wird, öffnet sich unter dieser Bedingung das Rückschlagventil, so dass Kraftstoff, der in der Pumpenkammer 24 mit Druck beaufschlagt wird, in den Injektor ausgestoßen wird. Daher kann die Menge des Kraftstoffs, der aus der Hochdruckpumpe 10 ausgestoßen wird, durch Einstellen der Dauer gesteuert werden, in der die Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 76 angehalten ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bewegungsachse O des Ventilelements 56 von der Bewegungsachse P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel versetzt, so dass das Ventilelement 56 relativ zu dem Kolben 34 in dessen radiale Richtung versetzt ist. Somit kann die Länge der Hochdruckpumpe 10 mit Bezug auf die axiale Richtung des Kolbens 34 verringert werden. Ferner ist die Bewegungsachse O des Ventilelements 56 von der Bewegungsachse P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel versetzt. Bei diesem Aufbau kann sich das Ventilelement 56 im Wesentlichen in die axiale Richtung des Kolbens 34 erstrecken. Daher wird die Länge der Hochdruckpumpe 10 mit Bezug auf die radiale Richtung des Kolbens 34 im Vergleich mit einem Aufbau gering, bei dem das Ventilelement 56 sich im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungsachse P des Kolbens 34 erstreckt.
In diesem Ausführungsbeispiel überschneidet der Spulenabschnitt 84 zumindest die Projektionsabbildung des Ventilelements 56 in die axiale Richtung des Ventilelements 56. Der Spulenabschnitt 84 überschneidet die Projektionsabbildung des Ventilelements 56 an der radial äußeren Seite des Kolbens 34. Auch wenn bei diesem Aufbau der Kolben 34 und der Ventilabschnitt 50 einen Totraum in dem Hochdruckventil 10 ausbilden, kann der Spulenabschnitt 84 effizient in diesem Totraum angeordnet werden. Daher kann der Spulenabschnitt 84 in der Hochdruckpumpe 10 angeordnet werden, während beschränkt wird, dass die Hochdruckpumpe 10 in Abmessungen entweder in die axiale Richtung des Kolbens 34 oder die radiale Richtung des Kolbens 34 vergrößert wird.
Ferner ist der Kolben 34 an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf die Pumpenkammer 24 angeordnet. Der Spulenabschnitt 84 ist an der radial äußeren Seite des Kolbens 34 angeordnet. Der Spulenabschnitt 84 ist an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf den Ventilabschnitt 50 angeordnet. Bei diesem Aufbau braucht der Verknüpfungsdurchgang 25, der den Ventildurchgang 22 mit der Pumpenkammer 24 verbindet, nicht zwischen dem Kolben 34 und dem Spulenabschnitt 84 angeordnet zu werden, so dass beschränkt werden kann, dass die Hochdruckpumpe 10 in die radiale Richtung des Kolbens 34 überdimensioniert wird. Zusätzlich kann der Spulenabschnitt 84 auf eine versetzte Art und Weise mit Bezug auf die axiale Richtung des Ventilelements 56 in dem Gehäusekörper 14 angeordnet werden. Die axiale Richtung des Spulenabschnitts 84 kann nämlich mit Bezug auf die axiale Richtung des Ventilelements 56 in dem Gehäusekörper 14 versetzt werden.
Der Anschluss 80, der den Spulenabschnitt 84 elektrisch mit einer externen Steuervorrichtung verbindet, ist an der Seite des äußeren Umfangs des Gehäusekörpers 14 an der radial äußeren Seite des Kolbens 34 angeordnet. Der Anschluss 80 kann sich in im Wesentlichen radialer Richtung des Gehäusekörpers 14 erstrecken. Daher kann der Anschluss 80 aus dem Gehäusekörper 14 herausgeführt werden, während beschränkt wird, dass die Hochdruckpumpe 10 in die axiale Richtung des Kolbens 34 verlängert wird.
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel die Mittelachse Q des Spulenabschnitts 84 im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf die Bewegungsachse O des Ventilelements 56 angeordnet, so dass der Spulenabschnitt 84 die magnetische Anziehungskraft im Wesentlichen einheitlich in die Umfangsrichtung des Ventilelements 56 erzeugen kann. Somit kann das Ventilelement 56 sich problemlos axial in der Ventilführung 54 bewegen.
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel der Ventilabschnitt 50 in dem Ventildurchgang 22 an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf die Galerie 28 angeordnet. Der Spulenabschnitt 84 ist an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf sowohl den Ventildurchgang 22 als auch den Ventilabschnitt 50 angeordnet. Kurz gesagt ist der Spulenabschnitt 84 an einer im Wesentlichen entgegengesetzten Seite der Galerie 28 mit Bezug auf sowohl den Ventildurchgang 22 als auch den Ventilabschnitt 50 angeordnet. In diesem Aufbau kann der Spulenabschnitt 84 einfach relativ zu sowohl der Galerie 28 als auch dem Ventildurchgang 22 unter Verwendung des Anschlagkerns 64 des Gehäusekörpers 14 abgedichtet werden. Daher können die Herstellungskosten für die Hochdruckpumpe 10 verringert werden.
Bei dem vorstehend genannten Aufbau dienen die Galerie 28, der Ventildurchgang 22 und der Verknüpfungsdurchgang 25 als Kraftstoffdurchgang. Die Galerie 28 dient als ein stromaufwärtiger Durchgang.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Das zweite Ausführungsbeispiel ist eine Variation des ersten Ausführungsbeispiels. Wie in 4 gezeigt ist, hat ein Ventilelement 110 eine Bewegungsachse O, die von der Mittelachse Q des Spulenabschnitts 120 im Wesentlichen parallel bei einer Hochdruckpumpe 100 versetzt ist. Bei diesem Aufbau überlappt die Projektionsabbildung des Ventilelements 110 axial sowohl den Spulenabschnitt 120 als auch den Zylinder 32. Daher wird die Hochdruckpumpe 100 in die radiale Richtung des Kolbens 34 im Vergleich mit dem Aufbau der Hochdruckpumpe 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel verkleinert.
In den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen kann das Ventilelement 56, 110 an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf den Spulenabschnitt 84, 120 angeordnet werden. Bei diesem Aufbau kann der Verknüpfungsdurchgang 25 zwischen dem Kolben 34 und dem Spulenabschnitt 84, 120 angeordnet werden, so dass der Verknüpfungsdurchgang 25 den Ventildurchgang 22 mit der Pumpenkammer 24 verbindet.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Wie in 5 bis 8 gezeigt ist, ist eine Hochdruckpumpe 510 eine Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff in einen Injektor einer Brennkraftmaschine, die beispielsweise eines Dieselverbrennungsmotors und eines Benzinverbrennungsmotors zuführt.
Die Hochdruckpumpe 510 weist einen Gehäusekörper 512, eine Gehäuseabdeckung 516, einen Kolben 520, eine Rohrverbindung 530, ein Steuerventil 540, ein Ausstoßventil 560, ein Ablassventil 570 und dergleichen auf.
Der Gehäusekörper 512 und die Gehäuseabdeckung 516 bilden ein Pumpengehäuse. Der Gehäusekörper 512 ist beispielsweise aus einem martensitischen Edelstahl ausgebildet. Der Gehäusekörper 512 hat einen Abschnitt, der mit Bezug auf den Kolben 520 gleitet. Dieser Abschnitt des Gehäusekörpers 512 ist beispielsweise durch Induktionshärten gehärtet, so dass der Abschnitt des Gehäusekörpers 512 einen Zylinder 514 bildet, in dem der Kolben 520 hin- und herbewegbar ist. Der Gehäusekörper 512 hat einen Einführdurchgang 5102, einen Einlassdurchgang 5118, eine Pumpenkammer 5120, einen Austrittsdurchgang 5122, einen Ausstoßdurchgang 5130 (7) und einen Ausstoßdurchgang 5134 (8). Der Gehäusekörper 512 und die Gehäuseabdeckung 516 bilden dazwischen eine Einlasskammer 5110. Die Einlasskammer 5110 ist an der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer 5120 mit Bezug auf die axiale Richtung des Kolbens 520 ausgebildet. Die Einlasskammer 5110 dehnt sich nach außen in die radiale Richtung der Pumpenkammer 5120 aus. Die Einlasskammer 5110 hat einen äußeren Umfang 5212 an der entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer 5120. Der äußere Umfang 5112 hat eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt. Die Einlasskammer 5110 hat einen äußeren Umfang 5114 an der Seite der Kompressionskammer 5120.
Wie in 6 gezeigt ist, sind Einschnitte 5115 an beiden radialen Seiten des äußeren Umfangs 5114 ausgebildet. Der äußere Umfang 5114 außer den Einschnitten 5115 hat eine im Wesentlichen bogenförmige Gestalt. Die Einschnitte 5115 sind an der radial inneren Seite der Bogenabschnitte angeordnet, die durch Erweitern in Umfangsrichtung von Abschnitten des äußeren Umfangs 5114 außer den Einschnitten 5115 definiert werden. Die Einschnitte 5115 bilden nämlich jeweils diskontinuierliche Abschnitte mit Bezug auf die Abschnitte des äußeren Umfangs 5114 in Bogenformen. Die Einlasskammer 5110 hat eine Stufe 5116 (5) in ihre axiale Richtung, so dass ein Einschnitt 5115 in der Einlasskammer 5110 ausgebildet wird. Die Einschnitte 5115 und die Stufe 5116 bilden einen eingeschnittenen Abschnitt, der nach innen in der Einlasskammer 5110 ausgebeult ist.
Genauer gesagt, wie 6 entnehmbar ist, hat die Einlasskammer 5110 zwei äußere Umfänge 5114. Jeder der äußeren Umfänge 5114 hat ein erstes Ende 5114a und ein zweites Ende 5114b. Das erste Ende 5114a erstreckt sich zu dem zweiten Ende 5114b an jedem der äußeren Umfänge 5114. Das erste Ende 5114a von einem der äußeren Umfänge 5114 erstreckt sich zu dem zweiten Ende 5114b von dem anderen der äußeren Umfänge 5114, um die diskontinuierlichen Abschnitte 5115 zu bilden. Der eine der äußeren Umfänge 5114 ist in Umfangsrichtung angrenzend an den anderen der äußeren Umfänge 5114. Jeder der diskontinuierlichen Abschnitte 5115 definiert den verbleibenden Raum 5200 in dem Pumpengehäuse 512, 516. Der verbleibende Raum 5200 ist an der äußeren Seite des diskontinuierlichen Abschnitts 5115 mit Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 gelegen.
Jeder der Einschnitte 5115 hat einen verbleibenden Raum 5200 an der äußeren Seite des Gehäusekörpers 512 mit Bezug auf die radiale Richtung der Einlasskammer 5110. Das Steuerventil 540 und das Ablassventil 570 sind in den verbleibenden Räumen 5200 in dem Gehäusekörper 512 angeordnet. Die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 sind bei Räumen des Gehäusekörpers 512 angeordnet. Diese Räume des Gehäusekörpers 512 sind an der Seite des äußeren Umfangs der Pumpenkammer 5120 ausgebildet. Diese Räume des Gehäusekörpers 512 sind an den Seiten der Pumpenkammer 5120 mit Bezug auf die Einlasskammer 5110 ausgebildet. Die Rohrverbindung 530 dient als Einlasselement. Das Ausstoßventil 560 dient als Auslasselement. Das Ablassventil 570 ist in einem Raum angeordnet, der zwischen der Rohrverbindung 530 und dem Ausstoßventil 560 in die Umfangsrichtung der Einlasskammer 5110 ausgebildet ist. Wie in den 6, 7 gezeigt ist, sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und das Ablassventil 570 an der entgegengesetzten Seite von dem Steuerventil 540 mit Bezug auf eine gedachte Ebene 5210 einschließlich der Mittelachse des Kolbens 520 angeordnet.
Als nächstes werden Bauteile der Hochdruckpumpe 510 beschrieben. Die Hochdruckpumpe 510 wird an dem Gehäusekörper 512 montiert. Wie 5 entnehmbar ist, kann der Kolben 520 in dem Zylinder 514 des Gehäusekörpers 512 hin- und herlaufen. Die Pumpenkammer 5120 ist an einer Endseite in der Bewegungsrichtung des Kolbens 520 ausgebildet. Der Kolben 520 hat einen Kopf 522 an der Seite des anderen Endes des Kolbens 520 nach unten in 5. Der Kopf 520 verbindet sich mit einem Federsitzelement 524. Das Federsitzelement 524 und der Gehäusekörper 512 halten dazwischen eine Feder 526. Die Elastizität der Feder 526 spannt das Federsitzelement 524 auf die innere Bodenwand eines (nicht gezeigten) Mitnehmers. Der Mitnehmer hat eine äußere Bodenwand, die mit Bezug auf einen Nocken (nicht gezeigt) gleitet, wenn sich der Nocken dreht, so dass der Kolben 520 sich hin- und herbewegt.
Der äußere Umfang des Kolbens 520 an der Seite des Kopfs 522 ist mit Bezug auf den inneren Umfang des Gehäusekörpers 512, das den Kolben 520 aufnimmt, über eine Öldichtung 528 abgedichtet. Diese Öldichtung 528 beschränkt, dass Öl in die Pumpenkammer 5120von dem Innenraum des Verbrennungsmotors eindringt. Ferner beschränkt die Öldichtung 528, dass Kraftstoff in den Verbrennungsmotor aus der Pumpenkammer 5120 austritt.
Kraftstoff, der aus dem Gleitabschnitt zwischen dem Kolben 520 und dem Zylinder 514 zu der Seite der Öldichtung 528 austritt, kehrt in den Einführdurchgang 5102, der an der Niederdruckseite liegt, durch den Austrittdurchgang 5122 zurück. In diesem Aufbau wird beschränkt, dass die Öldichtung 528 mit einem hohen Druck des Kraftstoffs beaufschlagt wird.
Die Rohrverbindung 530 hat einen Verbindungskörper 532, der mit dem Gehäusekörper 512 verschraubt ist, so dass die Rohrverbindung 530 an dem Einführdurchgang 5102 zusammengebaut wird. Der Verbindungskörper 532 der Rohrverbindung 530 hat einen Kraftstoffdurchgang 5100, der mit dem Einführdurchgang 5102 in Verbindung steht. Ein Kraftstofffilter 534 ist für den Kraftstoffdurchgang 5100 vorgesehen.
Das Steuerventil 540 weist ein Ventilelement 542, eine Ventilführung 544, eine Feder 546, ein Sitzelement 548, einen Solenoid 550 und dergleichen auf. Das Ventilelement 542 ist aus einem magnetischen Werkstoff ausgebildet. Alternativ wird das Ventilelement 542 aus einem magnetischen Werkstoff ausgebildet, das mit einem nicht magnetischen Werkstoff beschichtet ist. Das Ventilelement 542 hat im Wesentlichen eine Becherform. Das Ventilelement 542 ist in der Ventilführung 544 hin- und herbewegbar. Die Feder 546 spannt das Ventilelement 542 zu dem Sitzelement 584 vor, das an der Seite der Einlasskammer 5110 mit Bezug auf das Ventilelement 542 vorgesehen ist. Wenn das Ventilelement 542 an das Sitzelement 548 gesetzt wird, wird die Einlasskammer 5110 von dem Einlassdurchgang 5118 getrennt.
Der Solenoid 550 des Steuerventils 540 ist so ausgebildet, dass ein Mittelkern 554 und eine Spule 556 in einem Harzabschnitt 552 einsatzgeformt werden. Der Mittelkern 554 und ein Teil der Spule 556 greifen mit einem Einschnitt 518 des Gehäusekörpers 512 ein. Der Einschnitt 518 ist um den äußeren Umfang der Pumpenkammer 5120 ausgebildet. Der Einschnitt 518 ist an der entgegengesetzten Seite der Einlasskammer 5110 mit Bezug auf das Ventilelement 542 angeordnet. Wenn der Spule 556 Elektrizität zugeführt wird, erzeugen der Gehäusekörper 512 und das Ventilelement 542 eine magnetische Anziehungskraft dazwischen. Der Gehäusekörper 512 liegt an der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite des Sitzelements 548 mit Bezug auf das Ventilelement 542.
Wie 7 entnehmbar ist, hat das Ausstoßventil 560 einen Körper 562, der mit dem Gehäusekörper 512 verschraubt ist, so dass das Ausstoßventil 560 in den Ausstoßdurchgang 5130 zusammengebaut wird. Der Körper 562 des Ausstoßventils 560 hat einen Kraftstoffdurchgang 5132, der das Ventilelement 564, eine Feder 566 und ein Sitzelement 568 aufnimmt. Das Sitzelement 568 ist an der Seite der Pumpenkammer 5120 mit Bezug auf das Ventilelement 564 angeordnet. Die Feder 566 spannt das Ventilelement 564 zu dem Sitzelement 568 vor. Wenn ein Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 5120 gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Druck wird, wird das Ventilelement 564 von dem Sitzelement 568 gegen die Elastizität der Feder 566 angehoben. Somit wird der Kraftstoff in der Pumpenkammer 5120 von der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßen, nachdem durch den Ausstoßdurchgang 5130 und den Kraftstoffdurchgang 5132 getreten ist. Kraftstoff, der aus der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßen wird, wird einer Kraftstoffleitung, wie z.B. einer Common-Rail zugeführt, in der der druckbeaufschlagte Kraftstoff gesammelt wird. Der in der Kraftstoffleitung gesammelte Kraftstoff wird in den Injektor zugeführt.
Wie den 6, 7 entnehmbar ist, ist das Ablassventil 570 in dem Raum angeordnet, der die verbleibenden Räume 5200 aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen der Rohrverbindung 530 und dem Ausstoßventil 560 ausgebildet sind. Bei diesem Aufbau ist das Ablassventil 570 vollständig in dem Gehäusekörper 512 untergebracht. Wie 8 entnehmbar ist, ist der Körper 572 des Ablassventils 570 mit dem Gehäusekörper 512 so verschraubt, dass der Körper 572 des Ablassventils 570 und der Gehäusekörper 512 dazwischen ein Sitzelement 578 dazwischen einfassen, so dass das Ablassventil 570 mit dem Gehäusekörper 512 zusammengebaut wird. Eine Kugel 574 und Federsitz 575 bilden ein Ventilelement des Ablassventils 570. Die Feder 576 spannt den Federsitz 575 und die Kugel 574 zu dem Sitzelement 578 vor. Der Ausstoßdurchgang 5134 verbindet sich mit der stromabwärtigen Seite des Ventilelements 564 des Ausstoßventils 560 (7), so dass ein Druck des Kraftstoffs in dem Ausstoßdurchgang 5134 in die Richtung aufgebracht wird, in die die Kugel 574 von dem Sitzelement 578 gehoben wird. Wenn ein Druck des Kraftstoffs an der stromabwärtigen Seite des Ventilelements 564 gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Druck wird, wird die Kugel 575 von dem Sitzelement 578 gegen die Elastizität der Feder 576 gehoben, so dass Kraftstoff aus dem Ausstoßdurchgang 5134 in die Einlasskammer 5110 ausgestoßen wird. Der eingestellte Druck, bei dem das Ablassventil 570 sich öffnet, ist so vorbestimmt, dass er größer als der eingestellte Druck ist, bei dem sich das Ausstoßventil 560 öffnet.
Als nächstes wird ein Betrieb der Hochdruckpumpe 510 beschrieben.
Zuerst wird ein Einlasstakt beschrieben. Der Druck in der Einlasskammer 5110, die stromaufwärts von dem Ventilelement 542 liegt, wird auf das Ventilelement 542 von dessen stromaufwärtiger Seite aufgebracht. Der Druck in der Pumpenkammer 5120, die stromabwärts von dem Ventilelement 542 liegt, wird auf das Ventilelement 542 von dessen stromabwärtiger Seite aufgebracht. Wenn der Kolben 520 sich in eine Saugrichtung nach unten in 5 bewegt, und wenn der Druck in der Pumpenkammer 5120 sich verringert, ändert sich ein Differentialdruck, der von der Einlasskammer 5110 und der Pumpenkammer 5120 auf das Ventilelement 542 aufgebracht wird. Unter dieser Bedingung wird eine Setzkraft durch einen Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 5120 verursacht und wird auf das Ventilelement 542 in die Richtung aufgebracht, in die das Ventilelement 542 auf das Sitzelement 548 gesetzt wird. Zusätzlich wird eine Hubkraft durch den Druck der Kraftstoffs an der Seite der Einlasskammer 5110 in die Richtung verursacht, in die das Ventilelement 542 von dem Sitzelement 548 abgehoben wird. Wenn die Summe der Setzkraft des Ventilelements 542 und der Elastizität der Feder 546 geringer als die Hubkraft des Ventilelements 542 wird, wird das Ventilelement 542 von dem Sitzelement 548 abgehoben und stößt an den Gehäusekörper 512, der an der entgegengesetzten Seite des Sitzelements 548 mit Bezug auf das Ventilelement 542 liegt. Somit strömt Kraftstoff in die Pumpenkammer 5120, nachdem er durch die Einlasskammer 5110 und den Einlassdurchgang 5118 getreten ist. Der Spule 556 wird Elektrizität unter der Bedingung zugeführt, dass das Ventilelement 542 in Kontakt mit dem Gehäusekörper 512 steht, bevor der Kolben 520 seinen unteren Totpunkt erreicht. Daher kann die magnetische Anziehungskraft, die unter Verwendung der Spule 556 erzeugt wird, zum Aufrechterhalten des Ventilelements 542 in Kontakt mit dem Gehäusekörper 512 zum Öffnen des Steuerventils 540 klein sein.
Als nächstes wird ein Rückführtakt beschrieben. Die Elektrizität, die der Spule 556 zugeführt wird, wird auch dann aufrechterhalten, wenn der Kolben 520 beginnt sich in eine Druckbeaufschlagungsrichtung nach oben in 5 von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt zu bewegen. Unter dieser Bedingung wird die magnetische Kraft zwischen dem Gehäusekörper 512 und dem Ventilelement 542 aufgebracht, so dass das Ventilelement 542 fortgesetzt an dem Gehäusekörper 512 anstößt, um dadurch das Steuerventil 540 offen zu halten. Somit kehrt Kraftstoff, der in der Pumpenkammer 5120 mit Druck beaufschlagt wird, wenn sich der Kolben 520 nach oben bewegt, in die Einlasskammer 5110 von dem Steuerventil 540 nach dem Durchlaufen des Einlassdurchgangs 5118 zurück.
Als nächstes wird ein Druckbeaufschlagungstakt beschrieben. Wenn die Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 556 in dem Rückführtakt abbricht, hört die Spule 556 auf, die magnetische Kraft zu erzeugen, die zwischen dem Ventilelement 542 und dem Gehäusekörper 512 aufgebracht wird. Unter dieser Bedingung wird die Summe der Setzkraft, die auf das Ventilelement 542 von der Pumpenkammer 5120 auf das Sitzelement 548 aufgebracht wird, und der Elastizität der Feder 546 größer als die Hubkraft, die auf das Ventilelement 542 von der Einlasskammer 5110 aufgebracht wird. Somit wird das Ventilelement 542 auf das Sitzelement 548 gesetzt, so dass die Einlasskammer 5110 von dem Einlassdurchgang 5118 getrennt wird. Unter dieser Bedingung wird, wenn der Kolben 520 sich weitergehend in die Druckbeaufschlagungsrichtung nach oben in 5 zu seinem oberen Totpunkt bewegt, Kraftstoff in der Pumpenkammer 5120 mit Druck beaufschlagt, um dadurch den Druck zu erhöhen. Wenn der Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 5120 größer als ein vorbestimmter Druck wird, wird das Ventilelement 564 des Ausstoßventils 560 von dem Sitzelement 568 gegen die Elastizität der Feder 566 in dem Ausstoßventil 560 angehoben, so dass das Ausstoßventil 560 sich öffnet. Somit wird in der Pumpenkammer 5120 mit Druck beaufschlagter Kraftstoff von dem Ausstoßventil 560 durch den Ausstoßdurchgang 5130 ausgestoßen. Der von dem Ausstoßventil 560 ausgestoßene Kraftstoff wird der (nicht gezeigten) Kraftstoffleitung zugeführt und wird gesammelt. Der gesammelte Kraftstoff wird in den Injektor zugeführt. Wenn der Druck des in der Kraftstoffleitung gesammelten Kraftstoffs gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Druck wird, wird die Kugel 574 des Ablassventils 570 von dem Sitzelement 578 gehoben. Daher kehrt Kraftstoff, der durch den Kraftstoffdurchgang 5132 (7) des Ausstoßventils 560 tritt, in die Einlasskammer 5110 durch den Ausstoßdurchgang 5134 (8) und das Ablassventil 570 zurück.
Der Einlasstakt, der Rückführtakt und der Druckbeaufschlagungstakt, die vorstehend genannt sind, werden wiederholt, so dass die Hochdruckpumpe 510 Kraftstoff pumpt. Die Zeitabstimmung der Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 556 des Steuerventils 540 wird so gesteuert, dass die Menge des von der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßenen Kraftstoffs begrenzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlasskammer 5110 zu der Seite der Pumpenkammer 5120 ausgebeult. Einer von dem verbleibenden Raum 5200, der in dem Gehäusekörper 512 ausgebildet ist, nimmt das Ventilelement 542 des Steuerventils 540 auf.
Die Spule 556 des Steuerventils 540 ist in dem Raum an der entgegengesetzten Seite der Einlasskammer 5110 mit Bezug auf das Ventilelement 542 angeordnet. Die Spule 546 ist in dem Raum an der Seite des äußeren Umfangs der Pumpenkammer 5120 angeordnet. Das Steuerventil 540 weist den Solenoid 550 auf, wobei daher das Steuerventil 540 einen großen Aufnahmeraum benötigt. Jedoch kann bei diesem Aufbau das Steuerventil 540 in dem Gehäusekörper 512 effizient unter Verwendung des Raums des Gehäusekörpers 512 vorgesehen werden.
Die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 sind um die Pumpenkammer 5120 angeordnet. Die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 sind an der Seite der Pumpenkammer 5112 mit Bezug auf die Einlasskammer 5110 angeordnet. Das Ablassventil 570 ist in dem Raum des Gehäusekörpers 512 angeordnet. Dieser Raum des Ablassventils 570 ist in Umfangsrichtung zwischen der Rohrverbindung 530 und Ausstoßventil 460 in dem Gehäusekörper 512 ausgebildet.
Ferner sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und das Ablassventil 570 an einer Seite mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 einschließlich der Mittelachse des Kolbens 520 angeordnet. Das Steuerventil 540 ist an der entgegengesetzten Seite der Rohrverbindung 530, des Ausstoßventils 560 und des Ablassventils 570 mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 angeordnet. Jedes von der Rohrverbindung 530, des Ausstoßventils 560 und des Ablassventils 570 hat einen einfachen Aufbau, wobei sie dadurch einen Montageraum benötigen, der kleiner als der Montageraum ist, der für das Steuerventil 540 benötigt wird.
Bei diesem Aufbau sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und das Ablassventil 570 an einer Seite mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 zusammengeführt. Das Steuerventil 540, das einen großen Aufnahmeraum aufgrund der Tatsache benötigt, dass es den Solenoid 550 hat, ist an der anderen Seite mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 angeordnet.
Bei dem vorstehend genannten Aufbau wird der Raum in dem Gehäusekörper 512 effizient verwendet, so dass beschränkt wird, dass Bauteile der Hochdruckpumpe 510 übermäßig nach außen von der Hochdruckpumpe 510 vorstehen. Als Folge kann die Hochdruckpumpe 510 verkleinert werden.
Das Steuerventil 540 verbindet die Einlasskammer 5110 mit der Pumpenkammer 5120 und trennt die Einlasskammer 5110 von der Pumpenkammer 5120. Das Ablassventil 570 führt Kraftstoff in die Einlasskammer 5110 zum Steuern des Drucks des Kraftstoffs an der stromabwärtigen Seite des Ausstoßventils 560 zurück. Das Steuerventil 540 und das Ablassventil 570 sind jeweils in den verbleibenden Räumen 5200 angeordnet, die in der Umgebung der Einlasskammer 5110 liegen. Bei diesem Aufbau kann ein Kraftstoffdurchgang, der das Steuerventil 540 mit der Einlasskammer 5110 verbindet, hinsichtlich der Länge verringert werden oder kann weggelassen werden. Zusätzlich kann die Länge eines Kraftstoffdurchgangs, der das Ablassventil 570 mit der Einlasskammer 5110 verbindet, verringert werden oder kann dieser weggelassen werden. Somit kann der Kraftstoffdurchgang einfach in der Hochdruckpumpe 510 ausgebildet werden.
Ferner kann ein Betrag des Vorstehens der Bauteile, die übermäßig von der Hochdruckpumpe 510 nach außen vorstehen, reduziert werden. Es kann beschränkt werden, dass die Bauteile andere Bauteile um die Hochdruckpumpe 510 stören, wenn die Hochdruckpumpe 510 montiert wird. Daher kann die Hochdruckpumpe 510 einfach montiert werden.
(Viertes und fünftes Ausführungsbeispiel)
Die Querschnittsansicht, die in 9 gezeigt ist, ist entlang einer Linie genommen, die dieselbe wie die Linie IV-IV in 5 ist. Wie in 9 gezeigt ist, ist in dem vierten Ausführungsbeispiel ein linearer Abschnitt 5117 in dem äußeren Umfang 5114 der Einlasskammer 5110 ausgebildet. Dieser lineare Abschnitt 5117 dient als diskontinuierlicher Abschnitt. Das Steuerventil 540 ist an der Seite des äußeren Umfangs relativ zu dem linearen Abschnitt 5117 angeordnet.
Genauer gesagt hat, wie 9 entnehmbar ist, die Einlasskammer 5110 den äußeren Umfang 5114, der sich von dem ersten Ende 5114a von diesem zu dem zweiten Ende 5114b von diesem erstreckt. Das erste Ende 5114a erstreckt sich zu dem zweiten Ende 5114b, um den diskontinuierlichen Abschnitt 5117 auszubilden, der den verbleibenden Raum 5200 definiert. Der verbleibende Raum 5200 ist an der äußeren Seite des diskontinuierlichen Abschnitts 5117 mit Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 gelegen.
Die Querschnittsansicht, die in 10 gezeigt ist, ist entlang einer Linie genommen, die die gleiche wie die Linie VI-VI in 5 ist. Wie in 10 gezeigt ist, sind in dem fünften Ausführungsbeispiel zwei lineare Abschnitte 5117 an beiden Seiten der Einlasskammer 5110 mit Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 ausgebildet. Jedes von dem Steuerventil 540 und dem Ablassventil 570 ist an der Seite des äußeren Umfangs relativ zu den linearen Abschnitten 5117 angeordnet.
In den vorstehend genannten vierten und fünften Ausführungsbeispielen hat der äußere Umfang 5114 außer jedem linearen Abschnitt 5117 eine im Wesentlichen bogenförmige Gestalt. Der lineare Abschnitt 5117 ist an der radial inneren Seite eines bogenförmigen Abschnitts gelegen, der durch Erstrecken des äußeren Umfangs 5114 außer dem linearen Abschnitt 5117 definiert wird. Bei diesem Aufbau definiert der lineare Abschnitt 5117 einen diskontinuierlichen Abschnitt mit Bezug auf den äußeren Umfang 5114. Der lineare Abschnitt 5117 definiert den eingeschnittenen Abschnitt, der nach innen in der Einlasskammer 5110 gebeult ist.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Wie in 11 gezeigt ist, bilden ein Gehäusekörper 582, ein Zylinder 584 und die Gehäuseabdeckung 516 das Pumpengehäuse einer Hochdruckpumpe 580. Der Gehäusekörper 582, der Zylinder 584 und die Gehäuseabdeckung 516 sind bezüglich zueinander individuell. Der Gehäusekörper 582 ist aus einem ferritischen Edelstahl ausgebildet. Der Zylinder 584 ist aus martensitischem Edelstahl ausgebildet.
(Weiteres Ausführungsbeispiel)
In den dritten bis sechsten Ausführungsbeispielen ist das Steuerventil 540 in dem verbleibenden Raum 5200, der in dem Gehäusekörper ausgebildet ist, als Bauteil der Hochdruckpumpe angeordnet. Alternativ sind das Steuerventil 540 und das Ablassventil 570 in den verbleibenden Räumen 5200, die in dem Gehäusekörper ausgebildet sind, als Bauteile der Hochdruckpumpe angeordnet. Jedoch können die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 in zumindest einem der verbleibenden Räume 5200 zusätzlich zu dem Steuerventil 540 und dem Ablassventil 570 angeordnet werden. Alternativ können die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 in zumindest einem der verbleibenden Räume 5200 anstelle des Steuerventils 540 und der Ablassventil 570 angeordnet werden.
In den dritten bis sechsten Ausführungsbeispielen sind die Einschnitte 5115 in der Einlasskamme 5110 ausgebildet, wobei alternativ zumindest einer der linearen Abschnitte 5117 in dem äußeren Umfang 5114 der Einlasskammer 5110 an der Seite der Pumpenkammer als zumindest einer der diskontinuierlichen Abschnitte ausgebildet wird. Jeder der verbleibenden Räume 5200 ist in dem Gehäusekörper an der in Umfangsrichtung äußeren Seite des Einschnitts 5115 oder des linearen Abschnitts 5117 ausgebildet. Jedoch ist der verbleibende Raum 5200 nicht auf den vorstehend genannten Aufbau beschränkt. Zumindest einer von dem Einschnitt 5115 und den linearen Abschnitten 5117 kann an der entgegengesetzten Seite der Einlasskammer 5110 mit Bezug auf die Pumpenkammer 5120 ausgebildet werden. Der verbleibende Raum kann an der radial äußeren Seite des Einschnitts 5115 oder des linearen Abschnitts 5117 ausgebildet werden. Alternativ kann der Einschnitt 5115 oder der lineare Abschnitt 5117 an der quergerichteten Seite der Einlasskammer 5110 in Längsrichtung durch die Einlasskammer 5110 ausgebildet werden. Der verbleibende Raum kann an der radial äußeren Seite von zumindest entweder dem Einschnitt 5115 oder den linearen Abschnitten 5117 ausgebildet werden.
Ein Einschnitt kann an einer von der oberen Seite der Einlasskammer und von der unteren Seite der Einlasskammer ausgebildet werden, anstelle in der quergerichteten Seite der Einlasskammer ausgebildet zu sein. Ein verbleibender Raum kann in der Außenseite dieses Einschnitts ausgebildet werden. Die Gestalt des diskontinuierlichen Abschnitts in dem äußeren Umfang der Einlasskammer kann im Wesentlichen eine bogenförmige Gestalt sein, die eine Krümmung hat, die kleiner als die Krümmung eines Teils des äußeren Umfangs des diskontinuierlichen Abschnitts ist, wenn der äußere Umfang des diskontinuierlichen Abschnitts zumindest teilweise im Wesentlichen eine bogenförmige Gestalt hat. Eine ähnliche Wirkung kann erzeugt werden, wenn der diskontinuierliche Abschnitt an der radial inneren Seite eines Abschnitts, der in Umfangsrichtung von dem äußeren Umfang außer dem diskontinuierlichen Abschnitt erweitert ist, angeordnet wird.
Der äußere Umfang der Einlasskammer kann vollständig aus linearen Abschnitten ausgebildet werden und die linearen Abschnitte können als diskontinuierlicher Abschnitt definiert werden. In diesem Fall hat der äußere Umfang eine polygonale Gestalt.
Fluid, das unter Verwendung der Hochdruckpumpe gepumpt wird, ist nicht auf Kraftstoff beschränkt. Die Hochdruckpumpe kann alle Arten von Fluid, wie z. B. Gas, zweiphasiges Fluid aus Dampf und Flüssigkeit und Flüssigkeit pumpen.
Die vorstehend genannten Strukturen der Ausführungsbeispiele können geeignet kombiniert werden.
Verschiedenartige Abwandlungen und Änderungen können weitläufig an den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Somit hat die Hochdruckpumpe 10, 100 einen Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28 und eine Pumpenkammer 24. Kraftstoff strömt in die Pumpenkammer 24 durch den Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28. Die Hochdruckpumpe 10, 100 weist ein Ventilelement 56, 110 und einen Kolben 34 auf. Das Ventilelement 56, 110 ist entlang einer Bewegungsachse in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Ventilelements 56, 110 zum Steuern einer Menge des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer 24 durch den Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28 strömt, bewegbar. Der Kolben 34 ist im Wesentlichen entlang einer Bewegungsachse in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Kolbens 34 bewegbar. Der Kolben 34 kann Kraftstoff aus der Pumpenkammer 24 mit Druck beaufschlagen, um den Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 auszustoßen. Die Bewegungsachse des Ventilelements 56, 110 ist von der Bewegungsachse des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel dazu versetzt.

Claims

Hochdruckpumpe, die Folgendes aufweist: ein Einlasselement (530); ein Gehäusekörper (512), das eine Einlasskammer (5110) zum Einleiten von Kraftstoff aus dem Einlasselement (530) und eine Pumpenkammer (5120) zum Einleiten von Kraftstoff aus der Einlasskammer (5110) hat; ein Auslasselement (560) zum Ausstoßen von in der Pumpenkammer (5120) mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff; einen Kolben (520), der in dem Gehäusekörper (512) zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff, der in die Pumpenkammer (5120) eingeleitet wurde, hin- und herbewegbar ist; ein Steuerventil (540) zum Steuern einer Menge des ausgestoßenen Kraftstoffs, wobei das Steuerventil (540) ein Ventilelement (542) zum Trennen der Einlasskammer (5110) von der Pumpenkammer (5120) und zum Verbinden der Einlasskammer (5110) mit der Pumpenkammer (5120), und einen Spulenabschnitt (556) zum Erzeugen einer magnetischen Anziehungskraft zum Bewegen des Ventilelements (542) aufweist; ein Ablassventil (570) zum Steuern des Kraftstoffdrucks auf einer stromabwärtigen Seite des Auslasselements (560) und zum Ausstoßen von Kraftstoff in die Einlasskammer (5110), das in dem Gehäusekörper (512) untergebracht ist; und einen Zylinder (514), der eine gleitbare Fläche definiert, die mit Bezug auf den Kolben (520) gleitbar ist, wobei die Öffnungsrichtung des Ablassventils (570) und die Mittelachse (P) des Kolbens (520) parallel zueinander sind, das Ablassventil (570) in einer senkrechten Richtung fern von dem Kolben (520) ist, die senkrecht zur Mittelachse (P) des Kolbens (520) ist, und das Ablassventil (570) die gleitbare Fläche des Zylinders (514) überlappt, betrachtet in einer anderen Richtung, die senkrecht zur Mittelachse (P) des Kolbens (520) ist.
Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch: einen Anschluss (80), der den Spulenabschnitt (556) mit einer externen Steuervorrichtung, die die zu dem Spulenabschnitt (556) zugeführte Elektrizität steuert, elektrisch verbinden kann, wobei der Anschluss (80) an einer Seite des äußeren Umfangs eines Gehäuses (12) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Spulenabschnitt (556), betrachtet in einer axialen Richtung des Ventilelements (542), zumindest teilweise eine Projektionsabbildung des Ventilelements (542) überlappt, und wobei der Spulenabschnitt (556) das Ventilelement (542) in im Wesentlichen axialer Richtung des Ventilelements (542) bewegen kann.
Hochdruckpumpe gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Spulenabschnitt (556) an einer Außenseite des Kolbens (520) in eine radiale Richtung des Kolbens (520) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner gekennzeichnet durch: einen Mitnehmer (44), der eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine auf den Kolben (520) überträgt, wobei der Kolben (520) an einer Seite des Mitnehmers (44) mit Bezug auf die Pumpenkammer (5120) angeordnet ist, und wobei der Spulenabschnitt (556) an einer Seite des Mitnehmers (44) mit Bezug auf das Ventilelement (542) angeordnet ist.
Hochdruckpumpe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Spulenabschnitt (556) eine Mittelachse (Q) hat, die im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf die Bewegungsachse (O) des Ventilelements (542) ist.
Hochdruckpumpe (510) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einlasskammer (5110) einen Einschnitt (5115) und eine Stufe (5116) hat, der Einschnitt (5115) an der zu dem Kolben (520) jenseits der Pumpenkammer (5120) entgegengesetzten Seite ausgebildet ist, die Stufe (5116) von dem Einschnitt in Richtung der entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer (5120) hervorragt, und das Ablassventil (570) nicht über die Stufe (5116) in Richtung der entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer (5120) hervorragt.
Hochdruckpumpe (510) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einlasskammer (5110) an der dem Kolben (520) entgegengesetzten Seite der Pumpenkammer (5120) gelegen ist und sich nach außen in eine radiale Richtung der Pumpenkammer (5120) ausdehnt.
Hochdruckpumpe (510) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einlasskammer (5110) einen Einschnitt (5115) und eine Stufe (5116) hat, der Einschnitt (5115) und die Stufe (5116) einen eingeschnittenen Abschnitt bilden, der nach innen in der Einlasskammer (5110) ausgebeult ist, die Stufe (5116) von dem Einschnitt (5115) in Richtung der Einlasskammer (5110) hervorragt, und das Ablassventil (570) nicht über die Stufe (5116) in Richtung der Einlasskammer (5110) hervorragt.