JP4589382B2 - 内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプに関する。

このような高圧ポンプはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４８０３５号明細書に開示されている。この高圧ポンプは少なくとも１つのプランジャエレメントを有し、このプランジャエレメントはストローク運動中に駆動されるプランジャを備え、このプランジャはシリンダボア内に摺動可能に案内されており、そして、このシリンダボア内にプランジャ作動チャンバが規定されている。このプランジャ作動チャンバは吸い込み弁を介して燃料によって充填可能となっている。この吸い込み弁はプランジャ作動チャンバ内に開放する弁構成要素を有しており、この弁構成要素はバルブシートと協働する。上記プランジャはその吸い込み弁に面した端部領域に盲穴を有する。この盲穴に上記吸い込み弁の弁構成要素が侵入していると共に、この盲穴内には弁構成要素に作用する閉じバネが配置されている。この閉じバネは一方ではプランジャにそして他方では弁構成要素に支えられている。弁構成要素は閉じバネに囲まれたシャフトを有しており、このシャフトによって弁構成要素は閉じバネ内で摺動可能に案内されている。閉じバネの外径は、プランジャ内の盲穴の直径よりも単に僅かに小さいだけであり、このため、閉じバネはプランジャの盲穴内に案内されている。上述の実施例においては、これにより、単に精確ではない弁構成要素の案内が生ずる。これは吸い込み弁の機能にとっては悪影響となる。これは、また、プランジャ作動チャンバの充填を妨害する場合があり、ひいては高圧ポンプの機能全体に悪影響を及ぼす場合がある。

発明の利点
請求項１に記載の特徴部を有する本発明に係る高圧ポンプ、即ち、弁構成要素がプランジャの盲穴内に摺動可能に案内されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプは、従来のものに比べて、吸い込み弁の弁構成要素が精確にプランジャ内に案内されており、これにより吸い込み弁の機能、ひいては高圧ポンプの機能が改良された、という利点を有している。

本発明の従属項には、本発明に係る高圧ポンプの有利な実施形態及び変化実施例が記載されている。請求項３記載の実施例は、閉じバネが場所をとらないように配置するのと同時に、盲穴における弁構成要素のガイド長さを大きくすることができる。請求項４記載の実施形態は、弁構成要素の運転中にスプリングチャンバを充填すること及び空にすることを可能にする。この場合、弁構成要素において少なくとも１つの開口部を適切な寸法に設定することにより、開口運動及び又は閉鎖運動に適切に影響を及ぼすことができる。請求項５記載の実施形態は、バルブシートに関連して弁構成要素を極めて精確に案内することができる。これは、プランジャのシリンダボア及びバルブシートを１つの製造装置によって製造することができ、従って、シリンダボアとバルブシートとを互いに極めて精確に位置合わせすることができるためである。

図面
本発明の実施例が図面に示されており、本発明の実施例は以下の記述においてより詳細に説明されている。図１は縦断面図において内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプを示し、図２は吸い込み弁を備える高圧ポンプの図１において符号IIによって示される一部をその開状態において示し、そして、図３はこの吸い込み弁を含む上記部分IIを閉鎖状態において示している。

実施例の説明
図１乃至図３には、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプが示されている。この高圧ポンプはポンプハウジング１０を備え、ポンプハウジング１０内において、内燃機関によって回転駆動可能なドライブシャフト１２が、回転可能に支承されている。例えば、ドライブシャフト１２は、軸方向に互いに間隔をあけて配置された２つの支承部を介して支承されている。この２つの支承部の間にある範囲において、ドライブシャフト１２は、その回転軸１２に対して偏心している少なくとも１つの部分又は１つのカム１６を有している。本実施例においては、カム１６は多重カムとして形成されてもよい。この高圧ポンプはポンプハウジング１０に配置された少なくとも１つ又は複数のプランジャエレメント１８を有しており、このプランジャエレメント１８は各々１つのプランジャ２０を備えている。プランジャ２０は、ドライブシャフト１２の上記偏心部分又はカム１６によって、ストローク運動中に、ドライブシャフト１２の回転軸線１３に対して少なくともほぼ半径方向に駆動される。

プランジャ２０は、ポンプハウジング１０内に形成されているシリンダボア２２内に密接して摺動可能に案内されており、ドライブシャフト１２側とは反対側を向くプランジャ２０の端面によりシリンダボア２２内においてプランジャ作動チャンバ２４を規定している。プランジャ作動チャンバ２４は、ポンプハウジング１０内を延びる燃料フィードポート２６を介してフューエルフィード、例えばフィードポンプ１４と接続している。プランジャ作動チャンバ２４内に開口する、燃料フィードポート２６の開口部には、プランジャ作動チャンバ２４内に開く吸い込み弁２８が配置されている。これに加えて、プランジャ作動チャンバ２４は、ポンプハウジング１０内を延びる燃料ドレインポート３０を介して、例えば高圧アキュムレータ１１０に接続されている出口と接続している。高圧アキュムレータ１１０には、内燃機関のシリンダ近傍に配置された１つの又は好ましくは複数のインジェクタ１２０が接続されており、インジェクタ１２０を介して燃料が内燃機関のシリンダ内に噴射される。プランジャ作動チャンバ２４内に開口する、燃料ドレインポート３０の上記開口には、プランジャ作動チャンバ２４内から開く排出バルブ３２が配置されている。

プランジャ２０と、ドライブシャフト１２の上記偏心部分又はカム１６との間には、タペット３４形状の支持部材が配置されてもよく、このタペット３４を介してプランジャ２０は少なくとも間接的にカム１６に支えられている。この場合、プランジャ２０は、タペット３４と、詳しく図示していない形式で、プランジャ２０の長手方向軸線２１方向において接続されている。タペット３４は、直接に、上記偏心部分又はカム１６において支えられていてもよい。タペット３４はポンプハウジング１０内においてボア３６内を摺動可能に支承されていると共に、ドライブシャフト１２の回転運動がプランジャ２０のストローク運動に変換される際に発生する左右方向の力を受容する。これにより、この左右方向の力がプランジャ２０に対して影響を与えることはない。タペット３４を、プリロードのかけられたリターンスプリング３８が付勢し、これにより、タペット３４及びこれに接続されているプランジャ２０が、カム１６側に押しつけられる。

次いで、図２及び図３に基づいて、吸い込み弁２８について詳細に説明する。ポンプハウジング１０において、ポンプハウジング１０のシリンダボア２２に、ドライブシャフト１２側とは反対側のポンプハウジング１０の外側方向に向いて、少なくともほぼシリンダボア２２と同軸のボア４０が接続している。ボア４０はシリンダボア２２より小さい直径を有している。シリンダボア２２からボア４０への移行部には、環状肩部が形成されており、この環状肩部には、バルブシート４２が形成されている。バルブシート４２は、例えば少なくともほぼ円錐台形状を呈している。ボア４０は燃料フィードポート２６に開口している。吸い込み弁２８は弁構成要素４４を有しており、この弁構成要素４４はプランジャ作動チャンバ２４内に配置されている。また、弁構成要素４４は、プランジャ作動チャンバ２４の燃料フィードポート２６との接続の制御のために、バルブシート４２と協働する。弁構成要素４４は、ピストン形状であってポット形に形成されており、この場合、弁構成要素４４の閉鎖端部がバルブシート４２方向に向けられている。弁構成要素４４は、例えば少なくともほぼ円錐台形状のシール面４５を有しており、このシール面４５を用いて弁構成要素４４はバルブシート４２と協働する。

プランジャ２０は、そのバルブシート４２方向に向く端部領域に、少なくともほぼその長手方向軸線２１に対して同軸的に延びる盲穴４６を有している。この盲穴４６内には、吸い込み弁２８の弁構成要素４４の開放した端部が侵入している。この場合、弁構成要素４４は、ポンプハウジング２０において、盲穴４６の長手方向に延在する領域の大部分にわたって盲穴４６内を僅かな半径方向の遊びを持って移動可能に案内されている。プランジャ２０及び弁構成要素４４により、盲穴４６内においてスプリングチャンバ４８が規定されている。このスプリングチャンバ４８内において、一方ではプランジャ２０の盲穴４６の底部に、他方では弁構成要素４４に支えられている、吸い込み弁２８の閉じバネ５０が配置されている。閉じバネ５０は、圧縮コイルスプリングとして形成されており、また、弁構成要素４４内に突入している。閉じバネ５０はさらに、弁構成要素４４内において、弁構成要素４４の内のり横断面の収縮部によって形成された環状肩部に支えられている。閉じバネ５０によって弁構成要素４４はバルブシート４２に向かって押しつけられている。

弁構成要素４４には、少なくとも１つの開口部５２が設けられており、この開口部５２を介して、スプリングチャンバ４８はプランジャ作動チャンバ２４に接続されている。上記少なくとも１つの開口部５２は、弁構成要素４４のプランジャ２０に対する相対運動の際に、スプリングチャンバ４８の充填及び吐き出しを可能にする。この場合、上記少なくとも１つの開口部５２の設計寸法によって、スプリングチャンバ４８の充填及び吐き出しの際の体積流量に影響を与えることができる。

プランジャ２０の吸い込み行程において、このときプランジャ２０はタペット３４と共にリターンスプリング３８によって半径方向内側に動かされて、プランジャ作動チャンバ２４内により低い圧力が生ずる。これにより、吸い込み弁２８が開く。これは、燃料フィードポート２６内を占める圧力により、閉じバネ５０の力とプランジャ作動チャンバ２４内を占める圧力によって生じる力との総和より大きな力が、開方向に生ぜしめられるので、吸い込み弁２８の弁構成要素４４のシール面４５がバルブシート４２から浮揚することによる。図２には、プランジャ２０の吸い込み行程の間において開放された状態の吸い込み弁２８が示されている。燃料フィードポート２６から開放された吸い込み弁２８を介して燃料がプランジャ作動チャンバ２４内に流れる。プランジャ２０の吸い込み行程の際、プランジャ２０は、プランジャ２０に支えられた閉じバネ５０と共に吸い込み弁２８のバルブシート４２から離れていき、これにより、閉じバネ５０のプリロードが減少する。このため、吸い込み弁２８は、燃料フィードポート２６とプランジャ作動チャンバ２４との間の小さな圧力差によって容易に開く。少なくとも１つの開口部５２の適切な設定寸法により、弁構成要素４４において以下のことを達成することができる。即ち、スプリングチャンバ４８を単にゆっくりと燃料で満たすことができ、これにより、弁構成要素４４がプランジャ２０の吸い込み行程においてプランジャ２０と共に動かされ、これにより、迅速に且つ広範囲の吸い込み弁２８の開放が可能になる。弁構成要素４４は盲穴４６内に高い精度を持ってバルブシール４２に対して同軸に移動可能に案内されている。これは、プランジャ２０がその内部に案内されているシリンダボア２２と、バルブシート４２とが、同じポンプハウジング１０内に形成されているためである。このため、この構成により、弁構成要素４４は、閉じる際に、シール面４５が確実にバルブシート４２に到達し、従って、確実に閉まる。

プランジャ作動チャンバ２４内が低い圧力の場合、プランジャ作動チャンバ２４の充填の間には、排出バルブ３２が閉じられている。プランジャ２０の圧送行程において、このときプランジャ２０はタペット３４と共に半径方向外側に移動し、プランジャ２０によって燃料がプランジャ作動チャンバ２４内で圧縮される。これにより、吸い込み弁２８は、プランジャ作動チャンバ２４内において圧力が高められた結果として閉じ、一方、高い圧力状態にある燃料が、燃料ドレインポート３０を介して排出バルブ３２が開放されている際に高圧アキュムレータ１１０に圧送される。図３には、プランジャ２０の圧送行程の間における閉じられている状態の吸い込み弁２８が示されている。

上述のように説明した実施例とは別に、以下のような構成が備えられていてもよい。即ち、バルブシート４２が、内部にプランジャ２０が案内されているシリンダボア２２にではなく、ポンプハウジング１０の他の部分に形成されているようにしてもよい。しかしながら、この場合、シリンダボア２２に対するバルブシート４２の必要な同軸合わせを実現するために、バルブシート４２が形成されているポンプハウジング１０の部分が、内部にシリンダボア２２が形成されているポンプハウジング１０の部分に対して、極めて精確に正しい位置に位置合わせされていることが確保されていなければならない。

内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプを示す縦断面図である。 吸い込み弁を備える高圧ポンプの図１において符号IIによって示される一部をその開状態において示す部分拡大図である。 この吸い込み弁を含む上記部分IIを閉鎖状態において示す部分拡大図である。

Claims (3)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプであって、少なくとも１つのプランジャエレメント（１８）が設けられており、該プランジャエレメント（１８）が、ポンプハウジング部（１０）のシリンダボア（２２）内に摺動可能に案内された、ストローク運動で駆動されるプランジャ（２０）を有しており、該プランジャ（２０）がシリンダボア（２２）内にプランジャ作動チャンバ（２４）を規定し、該プランジャ作動チャンバ（２４）が吸い込み弁（２８）を介してプランジャ（２０）の吸い込み行程において燃料で充填可能であり、該吸い込み弁（２８）が、プランジャ作動チャンバ（２４）内に開放し、且つバルブシート（４２）と協働する弁構成要素（４４）を有しており、プランジャ（２０）がその吸い込み弁（２８）に面した端部領域に盲穴（４６）を有し、該盲穴（４６）内に吸い込み弁（２８）の前記弁構成要素（４４）が侵入されていると共に、盲穴（４６）内に弁構成要素（４４）に作用する閉じバネ（５０）が配置されており、閉じバネ（５０）が一方ではプランジャ（２０）にそして他方では弁構成要素（４４）に支えられている形式のものにおいて、弁構成要素（４４）がプランジャ（２０）の盲穴（４６）内に摺動可能に案内されており、バルブシート（４２）が、内部にプランジャ（２０）が案内されているシリンダボア（２２）と同一のポンプハウジング部分（１０）に形成されており、弁構成要素（４４）が少なくとも１つの開口部（５２）を有しており、該開口部（５２）を介して、盲穴（４６）においてプランジャ（２０）及び弁構成要素（４４）によって規定されたスプリングチャンバ（４８）がプランジャ作動チャンバ（２４）に接続されていることを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ。
2. 閉じバネ（５０）が、盲穴（４６）において、プランジャ（２０）及び弁構成要素（４４）によって規定されたスプリングチャンバ（４８）に配置されている、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ。
3. 弁構成要素（４４）がポット形に形成されていると共に、その開口している端部においてプランジャ（２０）の盲穴（４６）に突入しており、閉じバネ（５０）が弁構成要素（４４）に突入しており、そして、弁構成要素（４４）が盲穴（４６）から突出する弁構成要素（４４）の閉鎖されている端部においてバルブシート（４２）と協働する、請求項２記載の内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ。

Images