JP2018523778A - 燃料高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジング（１２）を備えた燃料高圧ポンプ（１０）に関し、ハウジング（１２）内において孔（３６）内に圧力制限弁（３８）が配置されており、孔（３６）は、低圧供給部（２２）の供給容積室（３０）内に開口している。

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射系用の燃料高圧ポンプに関する。

燃料噴射系における燃料高圧ポンプは、燃料に高圧を加えるために使用される。このとき圧力は、例えばガソリン内燃機関では２５０バール〜４００バールの範囲にあり、ディーゼル内燃機関では２０００バール〜２５００バールの範囲にある。それぞれの燃料において形成することができる圧力が高ければ高いほど、内燃機関における燃料の燃焼中に発生するエミッションは僅かになり、このことは特に、エミッションの低減が益々強く望まれる背景を鑑みて好ましいことである。

それぞれの燃料において高圧を得ることができるようにするために、燃料高圧ポンプは、典型的にピストンポンプとして構成されている。ピストンは、圧力室内において並進的に運動し、これによって圧力室に供給された燃料を周期的に圧縮・緩和させる。

圧力を加えられた燃料は、次いで多くの場合、高圧接続部を介して高圧圧力領域に、例えば圧力室に液圧的に後置された蓄圧器に、いわゆるコモンレールに供給され、次いで、燃料を、このコモンレールからインジェクタを介して内燃機関の燃焼室内に噴射することができる。

燃料噴射系の、液圧的に圧力室に後置された燃料案内エレメントが、極めて高い超過圧力によって損傷することを回避するために、多くの場合、圧力制限弁が設けられている。この圧力制限弁は、過剰燃料を燃料噴射系の高圧領域から排出制御し、これによって燃料噴射系に対する負荷を軽減することができる。

例えば、過剰燃料を、圧力室に接続された、圧力制限弁の接続孔を介して、圧力室自体に排出制御することが公知である。例えば、独国特許出願公開第１０２００４０１３３０７号明細書に開示された、燃料高圧ポンプにおける圧力制限弁は、盲孔内に配置されており、この盲孔に対して約９０°の角度で配置された孔を介して、圧力室に流体接続されている。

しかしながら、このような配置形態には、圧力制限弁が活性化されるまで、盲孔が死水領域および汚れ貯え部として働き、このようなことが有利なことはむしろまれであるという欠点がある。そして、圧力制限弁の作動開始時に初めて、捕集された汚れが圧力室内に運ばれる。

本発明の課題は、このような観点において改善された燃料高圧ポンプを提供することである。

この課題は、請求項１に記載された特徴を有する燃料高圧ポンプによって解決される。

本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。

燃料高圧ポンプは、ハウジング内に配置された圧力室を有しており、圧力室は、一方の側において、圧力室内において運動軸線に沿って並進的に運動するピストンにおけるピストン面によって画成される。この圧力室は、入口側において、圧力室に燃料を供給する低圧供給部に接続されていて、かつ出口側において、高圧接続部に接続されており、高圧接続部は、ハウジングと一緒に排出容積室を画成している。低圧供給部内には、低圧供給部の供給孔が低圧供給部の、圧力室に直接液圧的に接続されている供給容積室から切り離されるように、入口弁が配置されている。排出容積室内における超過圧力を排出制御する圧力制限弁が設けられており、圧力制限弁は、排出容積室からハウジング内に延びる孔内に配置されている。この孔は、低圧供給部の供給容積室内に開口している。

したがって、圧力制限弁が配置されている孔は、もはや、従来公知のように盲孔として形成されておらず、低圧供給部との接続部を、入口弁が位置している領域に有している。これによって、従来存在していた盲孔が、圧力制限弁の活性化まで汚れを貯え、次いで燃料高圧ポンプ内に運ぶということが阻止される。それというのは、圧力制限弁が配置されている孔は、既に燃料高圧ポンプの作動時に常に洗浄されるからである。

好ましくは、孔は貫通孔として形成されており、貫通孔は、圧力制限弁を収容する収容領域と、供給容積室への液圧接続部を形成する接続領域とを有している。この接続領域は、収容領域よりも小さな横断面を有している。

好ましくは、圧力制限弁は、戻しばねを有しており、戻しばねは、その力方向に延びる長手方向軸線を備えており、接続領域は、戻しばねの長手方向軸線と同軸に配置されている。これによって、圧力制限弁を貫流する燃料を、障害物なしに、供給容積室内に層流状に排出制御することができる。

好ましくは、孔の収容領域は、戻しばねの長手方向軸線に対して垂直に孔を画成する端壁を有しており、端壁は、排出容積室とは反対側に配置されている。戻しばねは端壁に支持されており、接続領域は、端壁内に配置されている。したがって、接続流域の横断面が収容領域の横断面よりも小さいと有利である。それというのは、このように構成されていると、戻しばねを支持することができる端壁が自動的に形成されるからである。

特に好適な構成では、孔は、この孔を圧力室に液圧接続するために、圧力室に通じる接続貫通孔を有している。接続領域と接続貫通孔とは、例えば端壁の少なくとも１つの部分領域によって互いに切り離されている。

接続領域および接続貫通孔の配置形態によって、運転中における燃料の循環が可能になる。これによって、圧力制限弁が配置されている孔の後部領域における粒子の捕集が回避されるかまたは低減される。このとき、接続貫通孔および接続領域は、圧力制限弁による超過圧力の排出制御時に、好適に互いに補足し合う流れ横断面を形成する。

接続貫通孔が存在しない実施形態では、超過圧力燃料を排出制御する排出孔は、汎用の配置形態との比較において完全に貫通孔に移される。

貫通孔、つまり接続領域は、圧力室内への排出制御自体が行われず、もっぱら接続領域によって供給容積室に排出制御がなされるように、拡大することができる。このことには、圧力制限弁の構成要素が、燃料高圧ポンプの内部における吐出段階と吸込み段階との間の交番によって、もはや作動方向に対して垂直な流れ作用を加えられず、これによって振動させられないという利点がある。

好ましくは、接続貫通孔は、孔の、戻しばねの長手方向軸線に対して平行に延びる側壁に配置されている。このように構成されていると、接続領域に対して約９０°の角度の配置形態が得られ、これによって、排出制御すべき燃料を、種々異なった空間方向に排出制御することができる。

好ましくは、高圧接続部の高圧接続部長手方向軸線は、ピストンの運動軸線に対してほぼ垂直に延びている。圧力制限弁が配置されている孔の孔長手方向軸線は、高圧接続部長手方向軸線に対して、１°〜１０°の角度、特に２°〜８°、好ましくは４°〜６°の角度で配置されている。

液圧的に圧力室と排出容積室との間には、通常のように排出弁が配置されており、この排出弁の長手方向軸線は、多くの場合同様に、ピストンの運動軸線に対して垂直に配置されている。この排出弁は、多くの場合、燃料高圧ポンプのハウジング内の孔内に位置している。内部に圧力制限弁が位置している孔が、排出弁の孔に対して、ひいては高圧接続部長手方向軸線に対して角度を成して配置されていると、作用が同じ場合に、高圧接続部の排出容積室を、ひいては高圧接続部を、全体として小さく構成することができる。

これによって、例えば高圧接続部の溶接シームに対して作用する力が、明らかに減少し、かつ高圧接続部は、明らかにより安定する。

好ましくは、孔の孔長手方向軸線は、ピストンの運動軸線に対してほぼ、９５°〜１０５°の角度、特に９８°〜１０２°の角度を有している。内部に圧力制限弁が配置されている孔が、別の空間方向においても屈曲していることによって、高圧接続部をなおさらに小さくすることができ、ひいては力を低減することができる。

次に添付の図面を参照しながら、本発明の有利な構成について詳説する。

孔内に配置された圧力制限弁を備えた燃料高圧ポンプを示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩに沿って切断して、圧力制限弁を備えた燃料高圧ポンプを上から見た図である。 図１に示された燃料高圧ポンプの縦断面図であって、圧力制限弁の領域を詳細に示す図である。 図１に示された燃料高圧ポンプの縦断面図であって、燃料高圧ポンプの圧力室の領域を詳細に示す別の図である。

図１には、燃料高圧ポンプ１０の縦断面図が示されている。燃料高圧ポンプ１０のハウジング１２には、圧力室１４が配置されており、この圧力室１４内においてピストン１６が、運動軸線１８に沿って並進的に昇降運動し、これにより、圧力室１４内に配置された燃料を周期的に圧縮・緩和させる。圧力室１４内において運動するピストン１６は、ピストン面２０を有しており、このピストン面２０は、圧力室１４を下方に向かって画成している。圧力室１４内に燃料を供給するために、圧力室１４は入口側において低圧供給部２２に接続されている。

圧力を加えられた燃料は、出口側において高圧接続部２４を介して高圧領域２５に案内される。高圧接続部２４は、圧力を加えられた燃料を、次いでさらに、例えば後置されたコモンレールに案内する。

低圧供給部２２には入口弁２６が配置されており、この入口弁２６は、供給孔２８を供給容積室３０から切り離しており、供給容積室３０は、液圧的に直接圧力室１４に接続されている。しかしながら、供給容積室３０は、圧力室１４の一部ではない。

高圧接続部２４は、この高圧接続部２４がハウジング１２と一緒に排出容積室３２を画成するように形成されており、排出容積室３２内には、圧力を加えられた燃料が出口弁３４を介して達する。この排出容積室３２からは、孔３６がハウジング１２内に延びている。孔３６内には圧力制限弁３８が配置されており、この圧力制限弁３８は、高圧領域２５内に高すぎる超過圧力が形成されている場合に、高圧接続部２４から燃料を排出制御する。

図２には、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して上から見た、燃料高圧ポンプ１０の横断面図が示されている。この図２から分かるように、内部に圧力制限弁３８が配置されている孔３６は、高圧接続部２４または排出容積室３２から供給容積室３０に到るまで完全に延びている。したがって、孔３６は貫通孔４２として形成されている。

孔３６は、内部に圧力制限弁３８が収容されている収容領域４４を有しており、さらに、収容領域４４と低圧供給部２２の供給容積室３０との間の接続部を形成する接続領域４６を有している。接続領域４６は、収容領域４４よりも小さな横断面を有しているので、圧力制限弁３８の戻しばね４８を、孔３６のこれによって生じる端壁５０に支持することができる。それゆえ、接続領域４６は端壁５０内に配置されている。

戻しばね４８は、長手方向軸線５２を有しており、この長手方向軸線５２は、戻しばね４８の力方向に沿って延びている。孔３６は、この長手方向軸線５２と同軸に延びていて、つまり接続領域４６もまた戻しばね４８の長手方向軸線５２と同軸に配置されるように延びている。これによって、圧力制限弁３８を介して排出制御された燃料を、層流状（laminar）に直接、供給容積室３０内に排出制御することができる。

図１および図２からさらに分かるように、高圧接続部２４の高圧接続部長手方向軸線５４は、ピストン１６の運動軸線１８に対して垂直に配置されている。出口弁３４の長手方向軸線５６もまた、ピストン１６の運動軸線１８に対して垂直に配置されている。これに対して孔３６の孔長手方向軸線５８は、従来公知のように、同様にピストン１６の運動軸線１８に対して垂直に配置されているのではなく、高圧接続部長手方向軸線５４に対して角度αを成して配置されている。この角度αは、１°〜１０°の範囲において、特に２°〜８°、好ましくは４°〜６°の範囲内で変動する。これによって、孔長手方向軸線５８が運動軸線１８に対して垂直に配置されている場合に比べて、高圧接続部２４の排出容積室３２を小さく構成することができ、これによって例えば高圧接続部２４の溶接シーム６０に対する作用力も小さくなる。

図３には、図１に示された燃料高圧ポンプ１０の、圧力制限弁３８または孔３６の領域が縦断面図で詳細に示されている。この図３から分かるように、孔３６は、高圧接続部長手方向軸線５４に対して水平方向において角度を成して（図２参照）配置されているのみならず、鉛直方向においても角度を成して配置されているので、孔長手方向軸線５８と運動軸線１８との間には角度βが生じており、この角度βは、９５°〜１０５°の範囲において、特に９８°〜１０２°の範囲内で変動する。これによってもまた、排出容積室３２を小さく構成することができるので、作用力は小さくなる。

図４には、別の縦断面図で、圧力室１４の領域が詳細に示されている。この図４から分かるように、孔３６は、好適な構成では、供給容積室３０に通じる接続領域４６を有するのみならず、孔３６を圧力室１４に直接接続する接続貫通孔６２をも有している。接続貫通孔６２は、孔３６の側壁６４に配置されており、この側壁６４は、戻しばね４８の長手方向軸線５２に対して平行に延びており、ひいては圧力制限弁３８のための収容領域４４を一緒に画成している。

接続貫通孔６２が接続領域４６に加えて設けられていることによって、燃料高圧ポンプ１０の運転時に、燃料を所望のように循環させることができ、これによって孔３６を持続的に貫流洗浄することができ、かつ汚れを除去することができる。

燃料高圧ポンプ１０の製造時にも、接続領域４６が存在することには大きな利点がある。それというのは、孔３６から圧力室１４内へと延びる、通常設けられている排出孔は、通常は、圧力室１４の穿孔によって形成されるからである。これによって、画成されていない輪郭が生じ、この輪郭は、一方では誤差変動によってバリ取りすることが困難であり、他方では、例えばホーニングのような、構造曲線のさらなる加工時に、部材を損傷させることがある。孔３６が盲孔として形成されている場合には、追加的に、後部領域において特に製造プロセス（ホーニング）時に粒子が集まることがあり、かつ孔３６を閉塞し得るという欠点がある。従来、例えば、ホーニングスラムを高圧によって除去する特殊に製造された洗浄ランスによって、孔３６を完全に洗浄することが公知である。しかしながら、圧力制限弁３８は、製造プロセスにおいて多くの場合既に孔３６内に存在しているので、戻しばね４８がホーニングプロセス時にまたはランス洗浄時に損傷するおそれが、常に存在する。このことは、好ましくは単に、接続貫通孔６２を省くことができるように構成された接続領域４８を設けることによってしか阻止することができない。有利な構成では、それどころかランス洗浄を省くことができ、これによって、プロセス確実性およびプロセス簡単化を高めることができる。

これに対して、接続貫通孔６２が設けられていると、製造プロセスにおいても、クリーニング懸濁液を洗浄時に循環させることができ、これによって孔３６をより良好に洗浄することができる。

Claims (8)

1. 燃料高圧ポンプ（１０）であって、ハウジング（１２）内に配置された圧力室（１４）を有しており、該圧力室（１４）は、一方の側において、前記圧力室（１４）内において運動軸線（１８）に沿って並進的に運動するピストン（１６）におけるピストン面（２０）によって画成され、前記圧力室（１４）は、入口側において、前記圧力室（１４）に燃料を供給する低圧供給部（２２）に接続されていて、かつ出口側において、高圧接続部（２４）に接続されており、該高圧接続部（２４）は、前記ハウジング（１２）と一緒に排出容積室（３２）を画成しており、前記低圧供給部（２２）内には、前記低圧供給部（２２）の供給孔（２８）が前記低圧供給部（２２）の、前記圧力室（１４）に直接液圧的に接続されている供給容積室（３０）から切り離されるように、入口弁（２６）が配置されており、前記排出容積室（３２）内における超過圧力を排出制御する圧力制限弁（３８）が、設けられており、該圧力制限弁（３８）は、前記排出容積室（３２）から前記ハウジング（１２）内に延びる孔（３６）内に配置されており、該孔（３６）は、前記低圧供給部（２２）の前記供給容積室（３０）内に開口している、燃料高圧ポンプ（１０）。
2. 前記孔（３６）は、貫通孔（４２）として形成されており、該貫通孔（４２）は、前記圧力制限弁（３８）を収容する収容領域（４４）と、前記供給容積室（３０）への液圧接続部を形成する接続領域（４６）とを有しており、該接続領域（４６）は、前記収容領域（４４）よりも小さな横断面を有している、請求項１記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
3. 前記圧力制限弁（３８）は、戻しばね（４８）を有しており、該戻しばね（４８）は、その力方向に延びる長手方向軸線（５２）を備えており、前記接続領域（４６）は、前記戻しばね（４８）の長手方向軸線（５２）と同軸に配置されている、請求項２記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
4. 前記孔（３６）の前記収容領域（４４）は、前記戻しばね（４８）の前記長手方向軸線（５２）に対して垂直に前記孔（３６）を画成する端壁（５０）を有しており、該端壁（５０）は、前記排出容積室（３２）とは反対側に配置されており、前記戻しばね（４８）は前記端壁（５０）に支持されており、前記接続領域（４６）は、前記端壁（５０）内に配置されている、請求項２または３記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
5. 前記孔（３６）は、該孔（３６）を前記圧力室（１４）に液圧接続するために、前記圧力室（１４）に通じる接続貫通孔（６２）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
6. 前記接続貫通孔（６２）は、前記孔（３６）の、前記戻しばね（４８）の前記長手方向軸線（５２）に対して平行に延びる側壁（６４）に配置されている、請求項５記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
7. 前記高圧接続部（２４）の高圧接続部長手方向軸線（５４）は、前記ピストン（１６）の前記運動軸線（１８）に対してほぼ垂直に延びており、前記孔（３６）の孔長手方向軸線（５８）は、前記高圧接続部長手方向軸線（５４）に対して、１°〜１０°の角度、特に２°〜８°、好ましくは４°〜６°の角度で配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。
8. 前記孔（３６）の孔長手方向軸線（５８）は、前記ピストン（１６）の前記運動軸線（１８）に対して、ほぼ９５°〜１０５°の角度、特に９８°〜１０２°の角度で配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料高圧ポンプ（１０）。

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