PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10005439A1 01.03.2001
Titel Hochdruckkraftstoffpumpe
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Miyaji, Wakaki, Tokio/Tokyo, JP;
Onishi, Yoshihiko, Tokio/Tokyo, JP;
Tanaka, Katsunori, Tokio/Tokyo, JP;
Ojima, Kouichi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 08.02.2000
DE-Aktenzeichen 10005439
Offenlegungstag 01.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.03.2001
IPC-Hauptklasse F02M 59/46
Zusammenfassung Ein erster Kraftstoffeinlaß, ein zweiter Kraftstoffeinlaß, ein erster Kraftstoffauslaß und ein zweiter Kraftstoffauslaß einer Ventilanordnung einer Hochdruckkraftstoffpumpe sind radial außerhalb eines Öffnungsbereichs einer Kraftstoffdruckkammer gebildet.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die in einer Hochdruckkraftstoff- Zufuhranordnung eingebaut ist, die in einem Zylindereinspritzmotor zum Beispiel verwendet wird.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 10 ist eine Blockdiagramm einer herkömmlichen Hochdruckkraftstoff-Zufuhranordnung 100, und Fig. 11 ist ein Querschnitt davon. Diese Hochdruckkraftstoff-Zufuhranordnung 100 umfaßt:

einen Niedrigdruckdämpfer 2 zum Absorbieren von Stößen im Kraftstoff niedrigen Drucks, wobei der Niedrigdruckdämpfer 2 mit einem Kraftstoffeinlaßdurchgang 1 unter niedrigem Druck verbunden ist, durch den Kraftstoff niedrigen Drucks von einer Niedrigdruck-Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) strömt;

eine Hochdruckkraftstoffpumpe 3, zum Unterdrucksetzen des Kraftstoffs niedrigen Drucks von dem Niedrigdruckdämpfer 2;

einen Hochdruckdämpfer 5 zum Absorbieren von Stößen in dem Kraftstoff unter hohem Druck, der durch einen Kraftstoffauslaßdurchgang 4 unter hohem Druck fließt, der mit der Hochdruckkraftstoffpumpe 3 verbunden ist; und

ein Rückschlagventil zum Verbessern des Startens eines Motors, indem Kraftstoff in einer Förderleitung 8 unter hohem Druck aufrecht erhalten wird, selbst wenn der Motor gestoppt wird, wobei sich das Rückschlagventil zwischen dem Hochdruckdämpfer 5 und einer Kraftstoffzufuhröffnung 7 befindet und sich öffnet, wenn der Kraftstoffdruck auf der Seite der Förderleitung 8 niedriger ist als der Kraftstoffdruck auf der Seite des Hochdruckdämpfers 5. Weiterhin bezeichnet in den Zeichnungen Referenzziffer 17 einen Durchgang, der von zwischen der Kraftstoffzufuhröffnung 7 und der Förderleitung 8 zu einem Hochdruckregulator (nicht gezeigt) verbindet.

Der oben beschriebene Niedrigdruckdämpfer 2 ist in einer ersten Aussparung 10a in einem Gehäuse 10 befestigt. Der Niedrigdruckdämpfer 2 umfaßt: einen zylindrischen Halter 14; eine Basis 13, die eine Kugel 11 in einem Loch 12 angebracht hat; und einen Metallblasbalg 15, der sich in dem Halter 14 befindet.

Die oben beschrieben Hochdruckkraftstoffpumpe 3 umfaßt: eine Ventilanordnung 20 zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinlaßdurchgangs 1 unter niedrigem Druck und des Kraftstoffauslaßdurchgangs 4 unter hohem Druck; und einen Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 21 zum Unterdrucksetzen Kraftstoffs niedrigen Drucks und Abgeben des Kraftstoffs in den Kraftstoffabgabedurchgang 4 unter hohem Druck.

Fig. 12 ist eine teilweise Vergrößerung aus Fig. 11, Fig. 13 ist eine Ansicht der Ventilanordnung 20 in Fig. 11, gesehen von der Seite des Kraftstoffeinlaßdurchgangs 1 niedrigen Drucks und des Kraftstoffauslaßdurchgangs 4 hohen Drucks,

Fig. 14 ist eine Ansicht der Ventilanordnung 20 aus Fig. 11, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers 21, und Fig. 15 ist ein Querschnitt entlang der Linie XV-XV aus Fig. 13.

Die Ventilanordnung 20 umfaßt eine erste Platte 22, eine zweite Platte 23, und einen dünnen, flachen Ventilhauptkörper 19, der zwischen der ersten und zweiten Platte 22 und 23 positioniert ist. Erste Kraftstoffeinlässe 24, die mit dem Kraftstoffeinlaßdurchgang 1 niedrigen Drucks verbunden sind, und ein erster Kraftstoffauslaß 25, der mit dem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang 4 verbunden ist, sind in der ersten Platte 22 gebildet, wobei die Innenabmessungen des ersten Kraftstoffauslasses 25 größer sind als die Innenabmessungen der ersten Kraftstoffeinlässe 24. Ein zweiter Kraftstoffeinlaß 26, der Innenabmessungen hat, die größer sind als diejenigen der ersten Kraftstoffeinlässe 24, und ein zweiter Kraftstoffauslaß 27, der Innenabmessungen hat, die kleiner sind als diejenigen des ersten Kraftstoffauslasses 25, sind in der zweiten Platte 23 gebildet. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, ist der Ventilhauptkörper 19 mit Zungen 28 der Einlaßseite versehen, die zwischen den ersten Kraftstoffeinlässen 24 und dem zweiten Kraftstoffeinlaß 26 liegen, und eine Zunge 29 der Auslaßseite liegt zwischen dem ersten Kraftstoffauslaß 25 und dem zweiten Kraftstoffauslaß 27.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 21 umfaßt: ein Gehäuse 10, das die Ventilanordnung 20 in einer zweiten Aussparung 10b beherbergt; ein zylindrisches Rohr 30, das in Oberflächenkontakt mit der zweiten Platte 23 in der zweiten Aussparung 10b untergebracht ist; einen Kolben 33, der verschiebbar in das Rohr 30 eingefügt ist, so daß er eine Kraftstoffdruckkammer 32 in Zusammenwirkung mit dem Rohr 30 bildet, wobei der Kolben 33 Kraftstoff unter Druck setzt, der in die Kraftstoffdruckkammer 32 durch einen Öffnungsbereich 200 strömt; und eine erste Feder 36, die sich zwischen einer ausgesparten Bodenoberfläche 34 des Kolbens 33 und einem Halter 35 befindet, wobei die Feder 36 Kraft auf den Kolben 33 aufbringt in einer Richtung, die das Volumen der Kraftstoffdruckkammer 32 ausdehnt.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 21 umfaßt auch: ein Gehäuse 37, das über das Rohr 30 aufgesetzt ist; ein ringförmiges Sicherungselement 38, das die Ventilanordnung 20, das Rohr 30 und das Gehäuse 37 in der zweiten Aussparung 10b des Gehäuses 10 sichert, indem es über das Gehäuse 37 gesetzt ist, und mit der zweiten Aussparung 10b des Gehäuses 10 durch einen Außengewindebereich in Eingriff kommt, der auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Sicherungselements 38gebildet ist; einen Metallblasbalg 40, der sich zwischen dem Gehäuse 37 und einem Aufnahmebereich 29 befindet; eine zweite Feder 41, die komprimiert ist und um die Außenseite des Blasbalgs 40 zwischen dem Gehäuse 37 und einem Halter 42 angebracht ist; und eine Klammer 43, die so vorgesehen ist, daß sie die zweite Feder 41 umfaßt, wobei die Klammer 43 an dem Gehäuse 10 durch einen Bolzen (nicht gezeigt) gesichert ist. Weiterhin bezeichnet 150 eine Entwässerungsleitung, die durch das Rohr 30, die Ventilanordnung 20 und das Gehäuse 10 führt, um an den Kraftstoffbehälter (nicht gezeigt) Kraftstoff auszustoßen, der im Bereich zwischen dem Rohr 30 und dem Kolben 33 ausgeströmt ist.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 21 umfaßt auch: einen Mitnehmer 44, der gleitbar in einem Gleitloch 43a in einem Endbereich der Klammer 43 angebracht ist; einen Stift 45, der drehbar in dem Mitnehmer 44 aufgehängt ist; eine Hülse 46, die drehbar auf dem Stift 45 angebracht ist; und eine Nockenwalze 47, die drehbar auf der Hülse 46 angebracht ist, wobei die Nockenwalze 47 eine Nocke (nicht gezeigt) berührt, die an einer Nockenwelle (nicht gezeigt) befestigt ist, folgend deren Form, und den Kolben 33 hin- und herbewegt.

In einer Hochdruckkraftstoffzufuhranordnung 100, die die oben beschriebene Konstruktion hat, wird der Kolben 33 durch die Rotation der Nocke hin- und herbewegt, die an der Nockenwelle eines Motors (nicht gezeigt) befestigt ist durch die Nockenwalze 47, die Hülse 46, den Stift 45 und den Mitnehmer 44.

Wenn der Kolben 33 sich nach unten bewegt (während des Kraftstoffeinlaßhubs), nimmt das Volumen des Innenraums der Kraftstoffdruckkammer 32 zu und der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 nimmt ab. Wenn der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 unter den Druck an den ersten Kraftstoffeinlässen 24 fällt, biegen sich die Zungen 28 der Einlaßseite des Ventilhauptkörpers 19 in Richtung auf den zweiten Kraftstoffeinlaß 26, was dem Kraftstoff in dem Niedrigdruckkraftstoffzufuhrdurchgang 1 erlaubt, durch die ersten Kraftstoffeinlässe 24 in die Kraftstoffdruckkammer 32 zu strömen.

Wenn sich der Kolben 33 nach oben bewegt (während des Kraftstoffauslaßhubs), nimmt der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 zu, und wenn der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 über den Druck an dem ersten Kraftstoffauslaß 25 ansteigt, biegt sich die Zunge 29 der Auslaßseite des Ventilhauptkörpers 19 in Richtung auf den ersten Kraftstoffauslaß 25, was dem Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer 32 erlaubt, durch den ersten Kraftstoffauslaß 25 und den Kraftstoffauslaßdurchgang 4 in den Hochdruckdämpfer 5 zu strömen, wo Kraftstoffdruckstöße absorbiert werden. Kraftstoff hohen Drucks wird dann der Zufuhrleitung 8 über das Rückschlagventil 6 und die Kraftstoffzufuhröffnung 7 zugeführt und danach zu den Kraftstoffeinspritzventilen 9 zugeführt, die den Kraftstoff in jeden der Zylinder (nicht gezeigt) des Motors einspritzen.

Bei der Kraftstoffpumpe hohen Drucks 3 der Hochdruckkraftstoffzufuhranordnung 100 der oben beschriebenen Konstruktion sind das Gehäuse 37, das Rohr 30 und die Ventilanordnung 20 in der zweiten Aussparung 10b durch das Sicherungselement 38 gehalten. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist der Lagerdruck, dem die Ventilanordnung 20 ausgesetzt ist, äußerst niedrig an dem Öffnungsbereich 200 der Druckkammer 32 und nimmt radial nach außen von dem Öffnungsbereich 200 zu.

In dem mittleren Bereich der Ventilanordnung 20 ist der Druck, der auf der Ventilanordnung 20 lagert, äußerst niedrig, und während des Kraftstoffeinlaßhubs, wenn die Last, die auf einen Umfangsbereich 27a des zweiten Kraftstoffauslasses 27 auf der zweiten Platte 23 durch die Zunge 29 der Auslaßseite wirkt, am Mund des ersten Kraftstoffauslasses 25 der Querschnittsfläche des Munds multipliziert mit dem Auslaßdruck entspricht, besteht das Risiko, daß die zweite Platte 23 durch die Last in Richtung auf den Kolben 33 in der Nähe des mittleren Bereichs deformiert wird, wo der Druck, der auf dem Umfangsbereich 27a lagert, äußerst niedrig ist.

In ähnlicher Weise, während des Kraftstoffauslaßhubs, wenn die Last, die auf die Umfangsbereiche 24a der ersten Kraftstoffeinlässe 24 auf der ersten Platte 22 durch die Zungen 28 der Einlaßseite wirkt, an dem Mund des zweiten Kraftstoffeinlasses 26 aufgrund des hohen Drucks in der Kraftstoffdruckkammer 32 der Querschnittsfläche des Munds multipliziert mit dem Druck in der Kraftstoffdruckkammer entspricht, besteht ein Risiko, daß die erste Platte 22 durch die Last in Richtung auf den Hochdruckdämpfer 5 in der Nähe des mittleren Bereichs deformiert wird, wo der Druck, der auf dem Umfangsbereich 24a lagert, äußerst niedrig ist.

Wenn die zweite Platte 23 oder die erste Platte 22 sich auf diese Weise verbiegen, selbst wenn es normalerweise keine Lücke zwischen der zweiten Platte 23 und der Zunge 29 der Auslaßseite während des Kraftstoffeinlaßhubs geben sollte, bildet sich eine Lücke zwischen der zweiten Platte 23 und der Zunge 29 der Auslaßseite in der Nähe des mittleren Bereichs, in dem der Lagerdruck äußerst abfällt. In ähnlicher Weise, obwohl es normalerweise keine Lücken zwischen der ersten Platte 22 und den Zungen 28 der Einlaßseite während des Kraftstoffauslaßhubs geben sollte, bilden sich Lücken zwischen der ersten Platte 22 und den Zungen der Einlaßseite 28 in der Nähe des mittleren Bereichs, auf dem die Drucklast äußerst niedrig ist. Folglich, wenn der Auslaßdruck hoch ist, besteht ein Problem, daß Kraftstoff von zwischen der zweiten Platte 23 und der Zunge 29 der Auslaßseite während des Kraftstoffeinlaßhubs ausströmt, und von zwischen der ersten Platte 22 und den Zungen der Einlaßseite 28 während des Kraftstoffauslaßhubs ausströmt, was die volumetrische Effizient drastisch reduziert {(die tatsächliche Menge des Kraftstoffs, der in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang 4 von der Kraftstoffdruckkammer 32 während eines Hubs des Kolbens 33 abgegeben wird)/(die Querschnittsfläche des Kolbens 33 × dem Hubabstand}. Ein anderes Problem besteht, daß aufgrund des Bildens der oben beschriebenen Lücken Reibverschleiß an Stellen auftritt, die von den Zungen der Einlaßseite 28 und der Zunge der Auslaßseite 29 des Ventilhauptkörpers 19 verschieden sind, so wie zwischen Elementen des Gehäuses 10, der Ventilanordnung 20 und dem Rohr 30, was Kraftstoffverluste von Lücken dort hervorruft und die Auslaßströmung reduziert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung trachtet danach, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckkraftstoffpumpe vorzusehen mit einer verbesserten volumetrischen Effizienz, bei dem Ventilreibverschleiß verhindert wird.

Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckkraftstoffpumpe vorgesehen, die umfaßt: eine Ventilanordnung, die sich zwischen einem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang und einem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang befindet, wobei die Ventilanordnung den Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang und den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang öffnet und schließt; und einen Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper zum Unterdrucksetzen Kraftstoff niedrigen Drucks, der von dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang einströmt, und zum Abgeben des Kraftstoffs unter Druck in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang, wobei die Ventilanordnung umfaßt: eine erste Platte, die einen ersten Kraftstoffeinlaß hat, der mit dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang verbunden ist, und einen ersten Kraftstoffauslaß, der mit dem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang verbunden ist; eine zweite Platte, die einen zweiten Kraftstoffeinlaß hat, der Innenabmessungen hat, die größer sind als Innenabmessungen des ersten Kraftstoffeinlasses, und einen zweiten Kraftstoffauslaß, der Innenabmessungen hat, die kleiner sind als Innenabmessungen des ersten Kraftstoffauslasses; und einen dünnen, flachen Ventilhauptkörper, der sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte befindet, wobei der Ventilhauptkörper eine Zunge der Einlaßseite hat, die zwischen dem ersten Kraftstoffeinlaßt und dem zweiten Kraftstoffeinlaß liegt und sich nur öffnet, wenn Kraftstoff von dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang in den Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper strömt, und eine Zunge der Auslaßseite, die zwischen dem ersten Kraftstoffauslaß und dem zweiten Kraftstoffauslaß liegt und sich nur öffnet, wenn Kraftstoff von dem Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang strömt, wobei der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper umfaßt: ein Gehäuse, das die Ventilanordnung in einer Aussparung beherbergt; ein Rohr, das in der Aussparung in Oberflächenkontakt mit der Ventilanordnung untergebracht ist; einen Kolben, der gleitbar in das Rohr eingeführt ist, der eine Kraftstoffdruckkammer in Zusammenwirkung mit dem Rohr bildet, wobei der Kolben Kraftstoff unter Druck setzt, der in die Kraftstoffdruckkammer durch einen Öffnungsbereich strömt; und ein Sicherungselement, das das Rohr in der Aussparung sichert, indem ein äußerer Umfangsbereich des Rohrs in Richtung auf die Ventilanordnung gedrückt wird, den ersten Kraftstoffeinlaß, den zweiten Kraftstoffeinlaßt, den ersten Kraftstoffauslaß und den zweiten Kraftstoffauslaß der Ventilanordnung, die radial außerhalb des Öffnungsbereichs gebildet sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Ansicht der Ventilanordnung aus Fig. 1, gesehen von der Seite des Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgangs und des Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgangs;

Fig. 3 ist eine Ansicht der Ventilanordnung aus Fig. 1, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Ventilhauptkörpers aus Fig. 1;

Fig. 5 ist eine Diagramm des Verhältnisses zwischen dem Kraftstoffauslaßdruck und der volumetrischen Effizienz bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe;

Fig. 6 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine Variation der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine andere Variation der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist eine Ansicht einer Ventilanordnung in einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite des Niedrigdruckkraftstoffeinlassdurchgangs und des Hochdruckkraftstoffauslassdurchgangs aus Fig. 8, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers;

Fig. 9 ist eine Ansicht der Ventilanordnung;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konstruktion einer herkömmlichen Hochdruckkraftstoffzufuhranordnung zeigt;

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Hochdruckkraftstoffzufuhranordnung;

Fig. 12 ist eine Teilvergrößerung aus Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Ansicht der Ventilanordnung aus Fig. 11, gesehen von der Seite des Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgangs und des Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgangs;

Fig. 14 ist eine Ansicht der Ventilanordnung aus Fig. 11, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers;

Fig. 15 ist ein Querschnitt entlang der Linie XV-XV aus Fig. 13; und

Fig. 16 ist eine Vorderansicht des Ventilhauptkörpers aus Fig. 11.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer Hochdruckkraftstoffzufuhranordnung installiert ist, wird untenstehend erklärt. Teile, die die gleichen oder entsprechende sind, wie diejenigen aus Fig. 10 bis 16, die oben beschrieben sind, werden mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe 60 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Hochdruckkraftstoffpumpe umfaßt: eine Ventilanordnung 61 zum Öffnen und Schließen eines Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgangs 1 und eines Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgangs 4; und einen Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 61 zum Unterdrucksetzen von Kraftstoff niedrigen Drucks und Ausgeben des Kraftstoffes unter Druck in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang 4.

Fig. 2 ist eine Ansicht der Ventilanordnung 61 aus Fig. 1, gesehen von der Seite des Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgangs 1 und des Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgangs 4, Fig. 3 ist eine Ansicht der Ventilanordnung 61 aus Fig. 1, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers 62, und Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Ventilhauptkörpers 65.

Die Ventilanordnung 61 umfaßt eine erste Platte 63, eine zweite Platte 64, und einen dünnen, flachen Ventilhauptkörper 65, der sich zwischen der ersten und zweiten Platte 63 und 64 befindet.

Erste Kraftstoffeinlässe 66, die mit dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang 1 verbunden sind, und ein erster Kraftstoffauslaß 67, der mit dem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang 4 verbunden ist, sind in der ersten Platte 64 gebildet, wobei die Innenabmessungen des ersten Kraftstoffauslasses 67 größer sind als die Innenabmessungen der ersten Kraftstoffeinlässe 66. Ein zweiter Kraftstoffeinlaß 68, der Innenabmessungen hat, die größer sind als diejenigen der ersten Kraftstoffeinlässe 66, und ein zweiter Kraftstoffauslaß 69, der Innenabmessungen hat, die kleiner sind als diejenigen des ersten Kraftstoffauslasses 67, sind in der zweiten Platte 64 gebildet. Der Ventilhauptkörper 65 ist mit Zungen der Einlaßseite 70 versehen, die zwischen den ersten Kraftstoffeinlässen 66 und dem zweiten Kraftstoffeinlaß 68 liegen, und eine Zunge der Auslaßseite 71 liegt zwischen dem ersten Kraftstoffauslaß 67 und dem zweiten Kraftstoffauslaß 69.

Die ersten Kraftstoffeinlässe 66 und der zweite Kraftstoffeinlaß 68, die mit dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang 1 verbunden sind, sind so angebracht, daß sie radial außerhalb und weg von einem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 positioniert sind. Die ersten Kraftstoffauslässe 67 und der zweite Kraftstoffauslaß 69, die mit dem Hochdruckkraftstoffeinlaßdurchgang 4 verbunden sind, sind ebenfalls so angebracht, daß sie radial außerhalb und weg von dem Öffnungsbereich 200 sich befinden.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 62 umfaßt: ein Gehäuse 10, das die Ventilanordnung 61 in einer zweiten Aussparung 10b beherbergt; ein zylindrisches Rohr 72, das in Oberflächenkontakt mit der zweiten Platte 64 in der zweiten Aussparung 10b untergebracht ist; einen Kolben 33, der gleitbar in das Rohr 72 eingeführt ist, so daß er in Verbindung mit dem Rohr 72 eine Kraftstoffdruckkammer 32 bildet, wobei der Kolben 33 Kraftstoff unter Druck setzt, der in die Kraftstoffdruckkammer 32 durch den Öffnungsbereich 200 strömt; und eine erste Feder 36, die zwischen einer ausgesparten Bodenoberfläche 34 des Kolbens 33 und einem Halter 35 angebracht ist, wobei die Feder 36 Kraft auf den Kolben 33 in einer Richtung aufbringt, die das Volumen der Kraftstoffdruckkammer 32 ausdehnt. Eine erste Verbindungsnut 73 zum Führen von Kraftstoff von den ersten Kraftstoffeinlässen 66 und dem zweiten Kraftstoffeinlaß 68 in den Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 ist in dem Rohr 72 gebildet. Eine zweite Verbindungsnut 74 zum Führen von Kraftstoff von dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 zu dem ersten Kraftstoffauslaß 67 und dem zweiten Kraftstoffauslaß 69 ist auch in dem Rohr 72 gebildet.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 62 umfaßt auch: ein Gehäuse 37, das über das Rohr 72 aufgepaßt ist; ein ringförmiges Sicherungselement 38, das die Ventilanordnung 61, das Rohr 72 und das Gehäuse 37 in der zweiten Aussparung 10b des Gehäuses 10 sichert, indem es über das Gehäuse 37aufgepaßt ist und mit der zweiten Aussparung 10b des Gehäuses 10 durch einen Außengewindebereich in Eingriff kommt, der auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Sicherungselements 38 gebildet ist; einen Metallblasbalg 40, der zwischen dem Gehäuse 37 und einem Aufnahmebereich 39 angebracht ist; eine zweite Feder 41, die komprimiert ist und um die Außenseite des Blasbalgs 40 zwischen dem Gehäuse und einem Halter 42 angebracht ist; und eine Klammer 43, die so angebracht ist, daß sie die zweite Feder umfaßt, wobei die Klammer 43 an dem Gehäuse 10 durch einen Bolzen (nicht gezeigt) befestigt ist.

Der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper 62 umfaßt auch: einen Mitnehmer 44, der gleitbar in einem Gleitloch 43a in einem Endbereich der Klammer 43 angebracht ist; einen Stift 45, der drehbar in dem Mitnehmer 44 aufgehängt ist; eine Hülse 46, die drehbar auf dem Stift 45 angebracht ist; und eine Nockenwalze 47, die drehbar auf der Hülse 46 angebracht ist, wobei die Nockenwalze 47 eine Nocke (nicht gezeigt) berührt, die an einer Nockenwelle (nicht gezeigt) befestigt ist und den Kolben 33 hin- und herbewegt.

Bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe 60, die die oben beschriebene Konstruktion hat, wird der Kolben 33 durch die Rotation der Nocke hin- und herbewegt, die an der Nockenwelle eines Motors (nicht gezeigt) durch die Nockenwalze 47, den Stift 45 und den Mitnehmer 44 befestigt ist.

Wenn der Kolben 33 sich nach unten bewegt (während des Kraftstoffeinlaßhubs), nimmt das Volumen des Innenraums der Kraftstoffdruckkammer 32 zu und der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 nimmt ab. Wenn der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 unter den Druck an den ersten Kraftstoffeinlässen 66 fällt, biegen sich die Zungen der Einlaßseite 70 des Ventilhauptkörpers 65 in Richtung auf den zweiten Kraftstoffeinlaß 68, was dem Kraftstoff in dem Niedrigdruckkraftstoffzufuhrdurchgang 1 ermöglicht, durch die ersten Kraftstoffeinlässe 66 in die Kraftstoffdruckkammer 32 zu strömen.

Wenn der Kolben 33 sich nach oben bewegt (während des Kraftstoffauslaßhubs), nimmt der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 zu, und wenn der Druck in der Kraftstoffdruckkammer 32 über den Druck an dem ersten Kraftstoffauslaß 67 ansteigt, biegt sich die Zunge der Auslaßseite 71 des Ventilhauptkörpers 65 in Richtung auf den ersten Kraftstoffauslaß 67, was dem Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer 32 erlaubt, durch den ersten Kraftstoffauslaß 67 und den Kraftstoffauslaßdurchgang 4 in den Hochdruckdämpfer 5 zu strömen, wo Kraftstoffdruckstöße absorbiert werden. Hochdruckkraftstoff wird dann der Förderleitung 8 über das Rückschlagventil 6 und die Kraftstoffzuführöffnung 7 zugeführt, und danach dem Kraftstoffeinspritzventil 9 zugeführt, die den Kraftstoff in jeden der Zylinder (nicht gezeigt) des Motors einspritzen.

Bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe 60 der oben beschriebenen Konstruktion werden das Gehäuse 37, das Rohr 72 und die Ventilanordnung 61 in der zweiten Aussparung 10b des Gehäuses 10 durch das Sicherungselement 38 gehalten, was einen äußeren Umfangsbereich der Ventilanordnung einem hohen Lagerdruck unterwirft. Die ersten Kraftstoffeinlässe 66 und der zweite Kraftstoffeinlaß 68 sind in diesem Umfangsbereich der Ventilanordnung 61 angebracht, wie es der erste Kraftstoffauslaß 67 und der zweite Kraftstoffauslaß 69 sind.

Da die Nähe der ersten Kraftstoffeinlässe 66, des zweiten Kraftstoffeinlasses 68, des ersten Kraftstoffauslasses 67 und des zweiten Kraftstoffauslasses 69 werden somit mit starker Festigkeit zwischen dem Gehäuse 10 und dem Rohr 72 gehalten, wird das Bilden von unerwünschten Lücken zwischen der zweiten Platte 64 und der Zunge der Auslaßseite 71 somit während des Kraftstoffeinlaßhubs unterdrückt, und in ähnlicher Weise, das Bilden von unerwünschten Lücken zwischen der ersten Platte 63 und der Zungen der Einlaßseite 70 wird während des Kraftstoffauslaßhubs unterdrückt. Folglich wird die volumetrische Effizienz nicht plötzlich aufgrund des Bildens von Lücken in der Ventilanordnung 61 abfallen, selbst wenn der Kraftstoffauslaßdruck ansteigt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Auslaßdruck des Kraftstoffes von der Kraftstoffdruckkammer 32 und der volumetrischen Effizienz zeigt, und basiert auf Daten, die aus Experimenten erhalten wurden, die durch die vorliegenden Erfinder durchgeführt wurden, wobei ein vergleichendes Beispiel mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verglichen wird unter einem Zustand, in dem ein Motor mit 3000 rpm läuft. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Abfall in volumetrische Effizienz signifikant in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung verbessert wurde, selbst wenn der Auslaßdruck des Kraftstoffs weiter höher anstieg, wohingegen in dem vergleichenden Beispiel die volumetrische Effizienz plötzlich aufgrund des Bildens von Lücken abfällt, wenn der Auslaßdruck des Kraftstoffs 8 MPa übersteigt.

Weiterhin, wie in Fig. 6 gezeigt, kann eine erste Verbindungsnut 82 zum Führen von Kraftstoff von den ersten Kraftstoffeinlässen 66 und dem zweiten Kraftstoffeinlaß 68 zu dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 auch in einer zweiten Platte 81 gebildet sein. Ähnlich kann eine zweite Verbindungsnut zum Führen von Kraftstoff von dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 zu dem ersten Kraftstoffauslaß 67 und dem zweiten Kraftstoffauslaß 69 auch in der zweiten Platte 81 gebildet sein.

Weiterhin, wie in Fig. 7 gezeigt ist, können auch eine erste Verbindungsnut 84 zum Führen von Kraftstoff von den ersten Kraftstoffeinlässen 66 und dem zweiten Kraftstoffeinlaß 68 zu dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 in einer zweiten Platte 83 gebildet sein. Eine erste Verbindungsnut 86 kann auch in Richtung auf die erste Verbindungsnut 84 weisend in einem Rohr 85 gebildet sein. In ähnlicher Weise kann eine zweite Verbindungsnut zum Führen von Kraftstoff von dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 zu dem ersten Kraftstoffauslaß 67 und dem zweiten Kraftstoffauslaß 69 in der zweiten Platte 83 gebildet sein, und eine zweite Verbindungsnut kann auch in dem Rohr 85 in Richtung auf die zweite Verbindungsnut weisend gebildet sein.

Ausführungsform 2

Fig. 8 ist eine Ansicht einer Ventilanordnung 90 in einer Hochdruckkraftstoffpumpe 60 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite des Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgangs 1 und des Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgangs 4, und Fig. 9 ist eine Ansicht der Ventilanordnung 90 aus Fig. 8, gesehen von der Seite des Hochdruckkraftstoffzufuhrkörpers 62.

In Ausführungsform 1 befindet sich der zweite Kraftstoffeinlaß 68 an einem Ort auf der zweiten Platte 64, aber in Ausführungsform 2 sind zweite Kraftstoffauslässe 93 getrennt an zwei Stellen auf einer zweiten Platte 92 gebildet und sind radial außerhalb und weg von dem Öffnungsbereich 200 der Kraftstoffdruckkammer 32 positioniert.

Der Rest der Konstruktion ist der gleiche wie bei Ausführungsform 1 und eine Erklärung davon wird nicht gegeben.

Bei dem Kraftstoffauslaßhub wirkt die Last des Hochdruckkraftstoffs, der in der Kraftstoffdruckkammer 32 unter Druck gesetzt wird, auf Umfangsbereichen 66a der ersten Kraftstoffeinlässe 66 in der ersten Platte 63 durch die Zungen der Einlaßseite 70, und diese Last ist proportional zu der Querschnittsfläche der Öffnung der zweiten Kraftstoffeinlässe 93 in der zweiten Platte 92. In Ausführungsform 2 sind die zweiten Kraftstoffeinlässe 93 an zwei getrennten Stellen positioniert und die Last, die auf den Umfangsbereichen 66a der ersten Kraftstoffeinlässe 66 in der ersten Platte 63 wirkt, wird proportional verteilt, was ermöglicht, daß lokale Deformation der ersten Platte 63 in Proportion dazu unterdrückt werden kann, wohingegen in Ausführungsform 1 der zweite Kraftstoffeinlaß 68 sich an einer Stelle befindet und eine große Last proportional zu der Querschnittsfläche der Öffnung davon auf den Umfangsbereichen 66a der ersten Kraftstoffeinlässe 66 in der ersten Platte 63 wirkt.

Weiterhin können Kraftstoffeinlässe auch an drei oder mehr Stellen auf der zweiten Platte vorgesehen sein. Weiterhin, indem eine Anzahl von getrennten ersten Auslässen auf der ersten Platte vorgesehen wird, kann auch die lokale Deformation der Kraftstoffauslässe auf der zweiten Platte unterdrückt werden.

Wie oben erklärt, umfaßt eine Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Ventilanordnung, daß der erste Kraftstoffeinlaß, der zweite Kraftstoffeinlaß, der ersten Kraftstoffauslaß und der zweite Kraftstoffauslaß radial außerhalb des Öffnungsbereichs gebildet sind. Daher wird ein höherer Lagerdruck auf die Umgebung des ersten Kraftstoffeinlasses aufgebracht, des zweiten Kraftstoffeinlasses, des ersten Kraftstoffauslasses und des zweiten Kraftstoffauslasses, durch das Gehäuse und das Rohr, so daß das Ausbilden von Lücken zwischen der zweiten Platte und der Zunge der Auslaßseite während des Kraftstoffeinlaßhubs unterdrückt wird, und in ähnlicher Weise, das Ausbilden von Lücken zwischen der ersten Platte und der Zunge der Einlaßseite während des Kraftstoffauslaßhubs unterdrückt wird. Folglich kann verhindert werden, daß die volumetrische Effizienz plötzlich abfällt, selbst wenn der Kraftstoffauslaßdruck angehoben wird. Weiterhin kann das Auftreten von Reibverschleiß in der Ventilanordnung aufgrund des Bildens von Lücken ebenfalls verhindert werden.

Gemäß einer Form der Hochdruckkraftstoffpumpe kann eine Anzahl von zweiten Kraftstoffeinlässen getrennt angebracht sein. Daher wird die Kraftstoffauslaßlast, der die erste Platte während des Kraftstoffauslaßhubs unterliegt, proportional zu den Umfangsbereichen verteilt, was weiterhin die lokale Deformation der ersten Platte unterdrückt.

Gemäß einer anderen Form der Hochdruckkraftstoffpumpe kann das Rohr gebildet sein mit: einer ersten Verbindungsnut, die den zweiten Kraftstoffeinlaß mit dem Öffnungsbereich verbindet; und einer zweiten Verbindungsnut, die den Öffnungsbereich der Kraftstoffdruckkammer mit dem zweiten Kraftstoffauslaß verbindet. Daher können die Kraftstoffeinlässe mit der Kraftstoffdruckkammer verbunden werden und die Kraftstoffdruckkammer kann mit den Kraftstoffauslässen durch eine einfache Konstruktion verbunden werden.

Gemäß noch einer anderen Form der Hochdruckkraftstoffpumpe kann die zweite Platte gebildet sein mit: einer ersten Verbindungsnut, die den zweiten Kraftstoffeinlaß mit dem Öffnungsbereich verbindet; und einer zweite Verbindungsnut, die den Öffnungsbereich mit dem zweiten Kraftstoffauslaß verbindet. Daher können die Kraftstoffeinlässe mit der Kraftstoffdruckkammer verbunden werden und die Kraftstoffdruckkammer kann mit den Kraftstoffauslässen durch eine einfache Konstruktion verbunden werden.

Gemäß einer anderen Form der Hochdruckkraftstoffpumpe können das Rohr und die zweite Platte beide gebildet sein mit: einer ersten Verbindungsnut, die den ersten Kraftstoffeinlaß mit dem Öffnungsbereich verbindet; und einer zweiten Verbindungsnut, die den Öffnungsbereich mit dem zweiten Kraftstoffauslaß verbindet. Daher können die Kraftstoffeinlässe mit der Kraftstoffdruckkammer verbunden werden und die Kraftstoffdruckkammer kann mit den Kraftstoffauslässen durch eine einfache Konstruktion verbunden werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Hochdruckkraftstoffpumpe (60, 90), umfassend:

    eine Ventilanordnung (61, 90), die sich zwischen einem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang (1) und einem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang (4) befindet, wobei die Ventilanordnung (61, 90) den Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang (1) und schließt und den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang (4) öffnet; und

    einen Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper (62) zum Unterdrucksetzen von Kraftstoff niedrigen Drucks, der von dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang (1) einströmt, und zum Abgeben des Kraftstoffs unter Druck in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang (4)

    wobei die Ventilanordnung (61, 91) umfaßt:

    eine erste Platte (63), die einen ersten Kraftstoffeinlaß (66) hat, der mit dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang (1) verbunden ist, und einen ersten Kraftstoffauslaß (67), der mit dem Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang (4) verbunden ist;

    eine zweite Platte (64, 82, 83, 92), die einen zweiten Kraftstoffeinlaß (68, 93) hat, der Innenabmessungen hat, die größer sind als Innenabmessungen des ersten Kraftstoffeinlasses (66), und einen zweiten Kraftstoffauslaß (69), der Innenabmessungen hat, die kleiner sind als Innenabmessungen des ersten Kraftstoffauslasses (67); und

    einen dünnen, flachen Ventilhauptkörper (65), der zwischen der ersten Platte (63) und der zweiten Platte (64, 82, 83, 92) positioniert ist, wobei der Ventilhauptkörper (65) eine Zunge der Einlaßseite (70) hat, die zwischen dem ersten Kraftstoffeinlaß (66) und dem zweiten Kraftstoffeinlaß (68, 93) liegt und sich nur öffnet, wenn Kraftstoff von dem Niedrigdruckkraftstoffeinlaßdurchgang (1) in den Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper (62) strömt, und eine Zunge der Auslaßseite (71), die zwischen dem ersten Kraftstoffauslaß (67) und dem zweiten Kraftstoffauslaß (69) liegt, und sich nur öffnet, wenn Kraftstoff von dem Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper (62) in den Hochdruckkraftstoffauslaßdurchgang (4) strömt,

    wobei der Hochdruckkraftstoffzufuhrkörper (62) umfaßt:

    ein Gehäuse (10), das die Ventilanordnung (61) in einer Aussparung (10b) aufnimmt;

    ein Rohr (72, 85), das in der Aussparung (10b) in Oberflächenkontakt mit der Ventilanordnung (61) untergebracht ist;

    einen Kolben (33), der gleitbar in das Rohr (72, 85) eingeführt ist, der in Verbindung mit dem Rohr (72, 85) eine Kraftstoffdruckkammer (32) bildet, wobei der Kolben (33) Kraftstoff unter Druck setzt, der in die Kraftstoffdruckkammer (32) durch einen Öffnungsbereich (200) einströmt; und

    ein Sicherungselement (38), das das Rohr (72, 85) in der Aussparung (10b) sichert, indem ein äußerer Umfangsbereich des Rohrs (72, 85) in Richtung auf die Ventilanordnung (61, 90) gedrückt wird,

    wobei der erste Kraftstoffeinlaß (66), der zweite Kraftstoffeinlaß (68, 93), der erste Kraftstoffauslaß (67) und der zweite Kraftstoffauslaß (69) der Ventilanordnung (61, 90) radial außerhalb des Öffnungsbereichs (200) gebildet sind.
  2. 2. Hochdruckkraftstoffpumpe (60) nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl von zweiten Kraftstoffeinlässen (93) getrennt vorgesehen ist.
  3. 3. Hochdruckkraftstoffpumpe (60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rohr (72) gebildet ist mit:

    einer ersten Verbindungsnut (73), die den zweiten Kraftstoffeinlaß (68) mit dem Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) verbindet;

    und einer zweiten Verbindungsnut (74), die den Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) mit dem zweiten Kraftstoffauslaß (69) verbindet.
  4. 4. Hochdruckkraftstoffpumpe (60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Platte (81) gebildet ist mit:

    einer ersten Verbindungsnut (82), die den zweiten Kraftstoffeinlaß (68) mit dem Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) verbindet;

    und einer zweiten Verbindungsnut, die den Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) mit dem zweiten Kraftstoffauslaß (69) verbindet.
  5. 5. Hochdruckkraftstoffpumpe (60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rohr (85) und die zweite Platte (83) beide gebildet sind mit:

    einer ersten Verbindungsnut, die den zweiten Kraftstoffeinlaß (68) mit dem Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) verbindet;

    und einer zweiten Verbindungsnut, die den Öffnungsbereich (200) der Kraftstoffdruckkammer (32) mit dem zweiten Kraftstoffauslaß (69) verbindet.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com