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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzpumpe,
die in einem Kraftstoffeinspritzgerät für eine Brennkraftmaschine verwendet
wird. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
eine beispielsweise in einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendete
Zuführpumpe.
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Herkömmlicherweise
ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem
(Akkumulatoreinspritzgerät)
als ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Dieselkraftmaschine
allgemein bekannt. Gemäß der JP-A-2000-240231
hat ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem beispielsweise eine
Kraftstoffzuführpumpe,
die in eine Kompressionskammer eingesogenen Kraftstoff mit Druck
beaufschlagt und den Kraftstoff in die Common-Rail zuführt. Die
Kraftstoffeinspritzpumpe hat einen Nocken, einen Nockenring und
einen Tauchkolben. Der Nocken ist mit einer Pumpenantriebswelle
integriert, die durch eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
gedreht wird. Der Nockenring hat eine quadratische Gestalt. Der
Nockenring kreist entlang eines vorbestimmten im Wesentlichen kreisförmigen Weg,
wenn sich der Nocken dreht. Der Tauchkolben ist mit dem Nockenring
verbunden, sodass der Tauchkolben durch den Nockenring angetrieben
wird. Wenn sich der mit der Nockenwelle integrierte Nocken dreht,
kreist der Nockenring entlang des vorbestimmten im Wesentlichen
kreisförmigen
Weg. Der Tauchkolben bewegt sich in einem Zylinder, der in einem
Pumpengehäuse
gesichert ist, hin und her, sodass der Tauchkolben den Kraftstoff
in der Kompressionskammer komprimiert.
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Die
Kraftstoffeinspritzpumpe hat eine Förderpumpe, die den Kraftstoff
in die Kompressionskammer fördert.
Wie in 8(a), 8(b), 9(a) und 9(b) gezeigt
ist, hat ein Pumpengehäuse 104 intern
einen Gleitabschnitt zwischen einem Nocken 101 und einem
Nockenring 102, einen Gleitabschnitt zwischen dem Nockenring 102 und
einem Tauchkolben 103 und einen Gleitabschnitt zwischen
einem Pumpengehäuse 104 und
einer Pumpenantriebswelle 105.
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Daher
wird der von der Förderpumpe
ausgelassene Kraftstoff in eine Kompressionskammer gefördert und
der von der Förderpumpe
ausgelassene Kraftstoff wird zudem zu einem Nocken 101,
einem Nockenring 102 und einer Aufnahmekammer 106 in einem
Pumpengehäuse 104 gefördert, in
der ein Nockenring 102 und ein Tauchkolben 103 aufgenommen
sind. Gleitabschnitte in dem Gehäuse
werden jeweils unter Verwendung des in die Aufnahmekammer 106 zugeführten Kraftstoffs
geschmiert.
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Der
durch eine Förderpumpe
druckbeaufschlagte Kraftstoff wird teilweise in die Aufnahmekammer
in dem Pumpengehäuse 104 der
Kraftstoffeinspritzpumpe gefördert.
Daher kann der in der Aufnahmekammer 106 druckbeaufschlagte
Kraftstoff von einem Spalt zwischen dem Pumpengehäuse 104 und
der Pumpenantriebswelle 105 entlang der Pumpenantriebswelle 105 zu
der Außenseite
der Kraftstoffeinspritzpumpe entweichen bzw. lecken.
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Daher
hat die Kraftstoffeinspritzpumpe eine Öldichtung 107 zwischen
dem Pumpengehäuse 104 und
der Pumpenantriebswelle 105, sodass der Kraftstoff unter
Verwendung der Öldichtung 107 daran
gehindert wird, zu der Außenseite
der Kraftstoffeinspritzpumpe zu entweichen. Ein ringförmiger Raum 111 ist
mit Bezug auf die Öldichtung 107 so
an der Seite der Aufnahmekammer 106 ausgebildet, dass der
ringförmige
Raum 111 durch einen Kraftstoffdurchlass 110 mit
der Aufnahmekammer 106 in Verbindung ist.
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Wenn
sich jedoch, wie in 8(a), 8(b) gezeigt ist, die Pumpenantriebswelle 105 in
der herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzpumpe bei einer hohen Geschwindigkeit dreht,
wird Kraftstoff in der Aufnahmekammer 106, insbesondere
Kraftstoff zwischen dem Nockenring 102 und der Wandfläche des Pumpengehäuses 104 durch
Reduktion seines Volumens komprimiert. In dieser Situation nimmt
der Druck des Kraftstoffs in der Aufnahmekammer 106 zu.
Der Druck in der Aufnahmekammer 106 wird durch den Kraftstoffdurchlass 110 in
den ringförmigen
Raum 111 übertragen,
sodass auf einen Lippenabschnitt der Öldichtung 107 ein
hoher Druck wirkt. Unter Bezugnahme auf 9(a), 9(b) nimmt das Volumen zwischen dem Nockenring 102 und
der Wandfläche
des Pumpengehäuses 104 zu,
sodass der Druck des Kraftstoffs in der Aufnahmekammer 106 abnimmt.
Unter dieser Bedingung wird der Kraftstoff in dem ringförmigen Raum 111 durch
den Kraftstoffdurchlass 110 in die Aufnahmekammer 106 gesogen, sodass
der Druck in der ringförmigen
Kammer 111 abnimmt und auf den Lippenabschnitt der Öldichtung 107 ein
niedriger Druck aufgebracht wird.
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Somit
wird durch den Kraftstoffdurchlass 110 eine Variation des
Drucks in der Aufnahmekammer 106 zu dem ringförmigen Raum 111 übertragen.
In dieser Situation wird der auf den Gleitabschnitt zwischen der
Pumpenantriebswelle 105 und dem Lippenabschnitt der Öldichtung 107 wirkende
Oberflächendruck
in der Kraftstoffeinspritzpumpe wiederholter Maßen hoch und niedrig. Daher
wird insbesondere dann, wenn auf den Lippenabschnitt der Öldichtung
ein hoher Druck wirkt, der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 105 und
dem Lippenabschnitt der Öldichtung 107 wirkende
Oberflächendruck
hoch und die Breite eines Dichtungsabschnitts der Öldichtung 107 nimmt
zu. In dieser Situation kann der Lippenabschnitt der Öldichtung 107 einen
anormalen Abrieb verursachen. Wenn der Lippenabschnitt der Öldichtung 107 eine
anormale Abnutzung verursacht, dann wird die Straffungsleistung des
Lippenabschnitts der Öldichtung 107 niedrig
und die Dichtungsleistung zwischen dem Pumpengehäuse 104 und der Pumpenantriebswelle 105 kann
niedrig werden.
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Als
ein Ergebnis kann Kraftstoff zu der Außenseite der Kraftstoffeinspritzpumpe
entweichen bzw. lecken.
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Es
ist möglich,
die Verursachung einer anormalen Abnutzung des Lippenabschnitts
der Öldichtung 107 zu
beschränken,
indem der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 105 und dem
Lippenabschnitt der Öldichtung 107 wirkende Oberflächendruck
beschränkt
wird. Alternativ dazu ist es denkbar, das Volumen der Aufnahmekammer 106 zum
Beschränken
des Druckanstiegs zu vergrößern, oder
es ist denkbar, den Kraftstoffdurchlass 110 zu verkleinern,
um die in dem Lippenabschnitt der Öldichtung 107 auftretende
Abnutzung zu verringern. Jedoch kann in diesen Fällen die Kraftstoffeinspritzpumpe übermäßig groß werden
oder die Schmierleistung der Öldichtung 107 kann
sich verschlechtern.
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Im
Hinblick auf das Vorgenannte und auf andere Probleme ist es eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzpumpe
mit einem Aufbau herzustellen, gemäß dem Gleitabschnitte in einem
Gehäuse
jeweils unter Verwendung des in einer Aufnahmekammer zugeführten Kraftstoffs
geschmiert werden und eine Öldichtung
zwischen dem Gehäuse
und einer Antriebswelle vorgesehen ist, wobei der Kraftstoff unter
Verwendung der Öldichtung
darin beschränkt
wird, zu der Außenseite
der Kraftstoffeinspritzpumpe zu entweichen. Genauer gesagt kann
die Öldichtung
darin beschränkt
werden, infolge einer Variation des von der Aufnahmekammer zu der Öldichtung
getragenen Drucks eine anormale Abnutzung zu verursachen, um den
Kraftstoff ständig darin
zu beschränken,
zu der Außenseite
der Kraftstoffeinspritzpumpe zu entweichen, ohne das Volumen der
Aufnahmekammer zu vergrößern und
ohne einen Kraftstoffdurchlass zu verringern und dergleichen.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Kraftstoffeinspritzpumpe
eine Antriebswelle, einen Tauchkolben, eine Tauchkolbenantriebseinheit,
ein Gehäuse
und eine Öldichtung. Die
Antriebswelle wird durch eine Brennkraftmaschine gedreht. Der Tauchkolben
beaufschlagt den in eine Kompressionskammer eingesogenen Kraftstoff mit
Druck. Die Tauchkolbenantriebseinheit überträgt eine Antriebskraft von der
Antriebswelle zu dem Tauchkolben. Das Gehäuse stützt die Antriebswelle drehbar.
Das Gehäuse
hat eine Aufnahmekammer, die den Tauchkolben und die Tauchkolbenantriebseinheit
aufnimmt. Die Öldichtung
dichtet unter Verwendung des Drucks des von der Aufnahmekammer zugeführten Kraftstoffs
zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse ab.
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Das
Gehäuse
hat intern einen Kraftstoffdurchlass, durch den die Aufnahmekammer
mit der Öldichtung
in Verbindung ist. Der Kraftstoffdurchlass hat eine Drossel auf
halbem Weg durch den Kraftstoffdurchlass. Die Drossel drosselt einen
Querschnitt des Kraftstoffdurchlasses.
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Alternativ
hat die Aufnahmekammer einen ersten volumenvariablen Raum und einen
zweiten volumenvariablen Raum. Der erste volumenvariable Raum hat
ein erstes Volumen. Der zweite volumenvariable Raum hat ein zweites
Volumen. Das erste Volumen und das zweite Volumen ändern sich
jeweils mit der Drehung der Antriebswelle. Einer von dem ersten
volumenvariablen Raum und dem zweiten volumenvariablen Raum befindet
sich in einem von einem Hochdruckwirkungsprozess und einem Niederdruckwirkungsprozess.
Der andere von dem ersten volumenvariablen Raum und dem zweiten
volumenvariablen Raum befindet sich in dem anderen von dem Hochdruckwirkungsprozess
und dem Niederdruckwirkungsprozess. Der Hochdruckwirkungsprozess
ist in einer Phase, die der Phase des Niederdruckwirkungsprozess
im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Das Gehäuse hat einen ersten Kraftstoffdurchlass
und einen zweiten Kraftstoffdurchlass. Der erste volumenvariable
Raum ist durch den ersten Kraftstoffdurchlass mit der Öldichtung
in Verbindung. Der zweite volumenvariable Raum ist durch den zweiten
Kraftstoffdurchlass mit der Öldichtung
in Verbindung.
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Alternativ
hat das Gehäuse
einen Kraftstoffdurchlass, durch den die Aufnahmekammer mit der Öldichtung
in Verbindung ist. Das Gehäuse
hat intern einen Luftaufnehmerabschnitt, der mit einem Raum in Verbindung
ist, in dem die Öldichtung
angeordnet ist. Der Kraftstoffdurchlass ist mit dem Luftaufnehmerabschnitt
in Verbindung. Der Luftaufnehmerabschnitt sammelt Luft.
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In
den vorgenannten Strukturen kann der Druck um die Öldichtung
herum gedämpft
werden. Alternativ kann der Druck um die Öldichtung herum darin beschränkt werden,
schnell zuzunehmen. Insbesondere kann der auf einen Gleitabschnitt
zwischen der Antriebswelle und dem unter Verwendung der Öldichtung
gedichteten Gehäuse
wirkende Oberflächendruck
darin beschränkt
werden, sich schnell zu verändern.
Daher kann die Öldichtung
davor geschützt
werden, eine anormale Abnutzung hervorzurufen.
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Die
vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher. In den
Zeichnungen ist:
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1(a) eine schematische Seitenansicht, die
eine Antriebswelle und einen Nockenring einer Zuführpumpe
zeigt, und 1(b) eine Schnittansicht entlang
der Linie A-A aus 1(a), jeweils gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Seitenschnittansicht, die die Zuführpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 2 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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4(a), 4(b) sind
schematische Seitenschnittansichten, die eine Öldichtung der Zuführpumpe
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigen;
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5 ein
Graph, der eine Beziehung zwischen dem auf einen Lippenabschnitt
der Öldichtung wirkenden
Druck und dem Nockenwinkel gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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6(a) eine schematische Seitenansicht, die
die Antriebswelle und den Nockenring einer Zuführpumpe zeigt, und 6(b) ist eine Schnittansicht entlang der
Linie C-C in 6(a) gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7(a) eine schematische Seitenansicht, die
die Antriebswelle und den Nockenring einer Zuführpumpe zeigt und 7(b) eine Schnittansicht entlang der Linie
D-D aus 7(a) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8(a) eine schematische Seitenansicht, die
eine Antriebswelle und einen Nockenring einer Zuführpumpe
zeigt und 8(b) eine Schnittansicht entlang
der Linie E-E aus 8(a), jeweils gemäß einem
Stand der Technik; und
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9(a) eine schematische Seitenansicht, die
die Antriebswelle und den Nockenring einer Zuführpumpe zeigt und 9(b) eine Schnittansicht entlang der Linie
F-F aus 9(a), jeweils gemäß dem Stand
der Technik.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 1 bis 5 gezeigt ist, ist ein Kraftstoffeinspritzgerät für eine Brennkraftmaschine ein
Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystem (Akkumulatoreinspritzgerät), das
als ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Kraftmaschine, etwa
eine mehrzylindrige Dieselkraftmaschine verwendet werden kann. Das Kraftstoffeinspritzgerät spritzt
einen in einer Common-Rail
angesammelten Hochdruckkraftstoff jeweils in Brennkammern von Zylindern
der Kraftmaschine durch einen an einer jeweiligen Brennkammer eines
jeden Zylinders vorgesehenen Injektors ein. Das Common-Rail Kraftstoffeinspritzsystem
hat eine Common-Rail, mehrere Injektoren, eine Kraftstoffeinspritzpumpe
(Zuführpumpe) 1 und
eine Kraftmaschinensteuereinheit (elektronische Steuereinheit, ECU). Die
Common-Rail dient als ein Akkumulator zum Aufnehmen von Hochdruckkraftstoff
bei einem hohen Druck, der dem Einspritzdruck des Kraftstoffs gleich ist.
Jeder Injektor (Solenoidkraftstoffeinspritzventil) spritzt Kraftstoff
in die jeweilige Brennkammer eines Zylinders der Kraftmaschine bei
einer vorbestimmten Zeitgebung ein. Die Zuführpumpe 1 druckbeaufschlagt
in die Zuführpumpe 1 eingesogenen
Kraftstoff so dass er ein Hochdruckkraftstoff wird, und führt den
Hochdruckkraftstoff in die Common-Rail zu. Die ECU steuert die Solenoidventile
der Injektoren und ein Einlasssteuerventil 4 der Zuführpumpe 1 elektronisch.
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Die
Zuführpumpe 1 ist
eine Hochdruckzuführpumpe
der Einlasssteuerungsbauweise, die eine Einlassmenge des Kraftstoffs
steuert. Insbesondere hat die Zuführpumpe 1 zwei Pumpsysteme
(Pumpelemente), die durch eine Pumpenantriebswelle 2, die
eine Antriebswelle und eine Nockenwelle aufweist, angetrieben wird,
und die sich synchron mit einer Kurbelwelle der Kraftmaschine dreht.
Die beiden Pumpelemente komprimieren jeweils den in eine erste und
eine zweite Kompressionskammer 5 eingesogenen Kraftstoff,
nachdem dieser das Einlasssteuerventil 4 passiert hat,
sodass die beiden Pumpelemente den Kraftstoff in die Common-Rail
zuführen.
Ein Einlasssteuerventil 4 steuert die Einlassmenge des Kraftstoffs,
um eine Pumpmenge des Kraftstoffs oder eine Auslassmenge des Kraftstoffs
aller Pumpsysteme der Zuführpumpe 1 zu
steuern. Die Zuführpumpe 1 hat
eine Förderpumpe
(Niederdruckförderpumpe) 3,
erste und zweite Tauchkolben 6 und eine Tauchkolbenantriebseinheit.
Die Förderpumpe 3 ist
durch die Pumpenantriebswelle 2 angetrieben. Der erste
und der zweite Tauchkolben 6 komprimieren jeweils den in
die ersten und zweiten Kompressionskammer 5 eingesogenen
Kraftstoff, nachdem dieser das Einlasssteuerventil 4 passiert
hat. Die Tauchkolbenantriebseinheit überträgt die Antriebskraft von der
Pumpenantriebswelle 2 zu dem ersten und zweiten Tauchkolben 6.
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Das
Gehäuse
der Zuführpumpe 1 ist
aus einem Pumpengehäuse 7,
ersten und zweiten Zylinderköpfen 8 und
dergleichen aufgebaut. Das Pumpengehäuse 7 hat einen zylindrischen
Wellenlagerabschnitt, der die Pumpenantriebswelle 2 drehbar stützt. Der
erste und zweite Zylinderkopf 8 sind an dem Pumpengehäuse 7 gesichert.
Der erste und zweite Tauchkolben 6 und der erste und zweite
Zylinderkopf 8 bauen die Pumpelemente (Hochdruckzuführpumpe)
der Zuführpumpe 1 auf.
Eine Öldichtung 9 dichtet
zwischen dem Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 und dem Innenumfang des Wellenlagerabschnitts
des Pumpengehäuses 7 ab.
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Die
Pumpenantriebswelle 2 ist aus Metall, etwa Stahl ausgebildet.
Die Pumpenantriebswelle 2 ist über ein Gleitlager (Metallhülse) 10 in
einem Durchloch 11, das in dem Wellenlagerabschnitt des Pumpengehäuses 7 ausgebildet
ist, drehbar gestützt.
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Eine
(nicht gezeigte) Antriebsriemenscheibe ist an dem Außenumfang
des vorderen Endes der Pumpenantriebswelle 2 an der linken
Seite in 2 vorgesehen. Die Antriebsriemenscheibe
ist über
einen Riemen mit einer Kurbelriemenscheibe der Kurbelwelle der Kraftmaschine
verbunden. Ein Innenrotor 12 der Förderpumpe 2 ist an
dem hinteren Ende der Pumpenantriebswelle 2 an der rechten
Seite von 2 angebaut.
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Die
Förderpumpe 3 ist
eine Trochoidpumpe, die den Kraftstoff durch Drehen der Pumpenantriebswelle 2 von
einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank pumpt. Die Förderpumpe 3 hat
einen Innenrotor 12 und einen Außenrotor 13, die in
einem Raum aufgenommen sind, der zwischen einem Außenumfang des
Pumpengehäuses 7 und
einer an der Außenwandfläche des
Pumpengehäuses 7 gesicherten Pumpenabdeckung 14 definiert
ist. Die Pumpenantriebswelle 2 dreht sich, sodass ich der
Innenrotor 12 relativ zu dem Außenrotor 13 in der
Förderpumpe 3 dreht.
Dadurch pumpt die Kraftstoffpumpe 3 den im Wesentlichen
unter Atmosphärendruck
in dem Kraftstofftank aufgenommenen Kraftstoff zu den ersten und
zweiten Kompressionskammern 5. Der von der Förderpumpe 3 ausgelassene
Kraftstoff wird in die erste und zweite Kompressionskammer 5 verteilt, nachdem
er das Einlasssteuerventil 4, einen Kraftstoffeinlassdurchlass 15 und
ein erstes und ein zweites Einlassventil 16 passiert hat.
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Das
Einlasssteuerventil 4 hat einen Ventilkörper (Spulenventil), ein Solenoidstellglied
und ein Vorspannelement. Das Spulenventil ändert eine Öffnungsfläche eines in einem Hülsengehäuse ausgebildeten
Kraftstoffdurchlasses, etwa einer Einlassmündung und einer Auslassmündung. Das
Solenoidstellglied betätigt
das Spulenventil in einem von dessen Öffnungsrichtung und dessen
Schließrichtung
in Übereinstimmung
mit einer durch die die ECU aufgebrachten Pumpenantriebsspannung.
Das Vorspannelement, etwa eine Feder, spannt das Spulenventil beispielsweise
in der anderen von dessen Öffnungsrichtung
und der Schließrichtung
vor. Das Einlasssteuerventil 4 steuert eine Menge von von
der Förderpumpe 3 in
die erste und zweite Kompressionskammer 5 zugeführten Kraftstoffs.
Die Zuführpumpe 1 steuert
die Menge von von der Förderpumpe 3 in die
erste und zweite Kompressionskammer 5 zugeführten Kraftstoffs
unter Verwendung des Einlasssteuerventils 4 in Übereinstimmung
mit einem Betriebszustand der Kraftmaschine. Dadurch steuert die
Zuführpumpe 1 eine
Menge des von der ersten und zweiten Kompressionskammer 5 durch
die Kraftstoffauslassdurchlässe 17 und
erste und zweite Auslassventile 19 ausgelassenen Kraftstoffs.
Somit kann der Druck des Kraftstoffs in der Common-Rail richtig gesteuert
werden.
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Eine
Tauchkolbenantriebseinheit (Kraftübertragungsmechanismus) besteht
aus einem Nocken 20, einem Nockenring 21, einer
Lagerbuchse 22 und dergleichen. Der Nocken 20 ist
an einem mittleren Abschnitt des Außenumfangs der Pumpenantriebswelle 2 einstückig ausgebildet.
Der Nocken 20 ist zwischen dem ersten und zweiten Tauchkolben 6 zwischengeordnet.
Der erste und zweite Tauchkolben 6 sind mit Bezug auf den
Nocken 20 im Wesentlichen vertikal symmetrisch in 1(a) angeordnet. Einer von dem ersten
und zweiten Tauchkolben 6 befindet sich in einer Phase
eines Einlasstakts und der andere des ersten und zweiten Tauchkolbens 6 befindet
sich in einer Phase eines Auslasstakts. Die Phase des Einlasstakts
ist im Wesentlichen der Phase des Auslasstakts entgegengesetzt.
Der Nocken 20 hat eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt im
Querschnitt. Der Nocken 20 ist mit Bezug auf die axiale
Mitte der Pumpenantriebswelle 2 exzentrisch. Der Nockenring 21 hat
eine im Wesentlichen würfelförmige Außengestalt.
Der Nockenring 21 ist durch den Außenumfang des Nockens 20 über die
Lagerbuchse 22, die eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt
hat, verschieblich gestützt.
Der Nockenring 21 hat einen Hohlabschnitt, der einen im
Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
aufweist. Der Nocken 20 und die Lagerbuchse 22 sind
in dem Hohlabschnitt des Nockenrings 21 untergebracht.
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Unter
Bezugnahme auf 1 sind der erste und der zweite
Tauchkolben 6 durch Schraubenfedern 23, die jeweils
um den Außenumfang
des ersten bzw. des zweiten Tauchkolbens 6 angeordnet sind, gegen
obere und untere Endflächen
des Nockenrings 21 in 1 vorgespannt.
Wenn sich bei dieser Struktur der Nocken 20 einstückig mit
der Pumpenantriebswelle 2 dreht, kreist der Nockenring 21 entlang
eines vorbestimmten kreisförmigen
Wegs. Das heißt,
der Nockenring 21 vollbringt eine Kreisbewegung mit Bezug
auf die Pumpenantriebswelle 2. Der erste und der zweite
Tauchkolben 6 werden über
den Nockenring 21 durch den Nocken 20 hin und
herbewegt, wenn sich die Pumpenantriebswelle 2 dreht. Dadurch
Druckbeaufschlagen der erste und der zweite Tauchkolben 6 jeweils
den von dem Kraftstoffeinlassdurchlass 15 in die erste
und zweite Kompressionskammer 5 eingesogenen Kraftstoff,
nachdem dieser das erste und zweite Einlassventil 16 passiert
hat, sodass der durch den ersten und zweiten Tauchkolben 6 druckbeaufschlagte
Kraftstoff zu dem Hochdruckkraftstoff wird.
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Sowohl
das erste auch als das zweite Einlassventil 16 hat einen
Ventilstopfen und ein Stopfenvorspannelement. Der Ventilstopfen öffnet den
entsprechenden Strömungsdurchlass,
wenn der Druck des Kraftstoffs in der ersten und der zweiten Kompressionskammer 5 so
zunimmt, dass er gleich oder größer als
ein vorbestimmter Druck ist. Das Stopfenvorspannelement ist eine
Feder oder dergleichen. Das Stopfenvorspannelement spannt den Ventilstopfen
in einer Richtung vor, indem der Ventilstopfen den entsprechenden
Strömungsdurchlass
verschließt. Das
erste und das zweite Einlassventil 16 dienen jeweils als
Rückschlagventile,
die den Kraftstoff darin beschränken
von der ersten und der zweiten Kompressionskammer 5 in
der umgekehrten Richtung in den Kraftstoffeinlassdurchlass 15 zuströmen. Die Kraftstoffauslassdurchlässe 17 sind
in dem ersten und zweiten Zylinderkopf 8 ausgebildet, sodass
sie im Wesentlichen gerade sind. Die Kraftstoffauslassdurchlässe 17 sind
jeweils direkt mit der ersten und zweiten Kompressionskammer 5 in
Verbindung. Kraftstoffdurchlässe 24 sind
stromabwärts
der in den ersten und zweiten Zylinderköpfen 8 ausgebildeten Kraftstoffauslassdurchlässen 17 ausgebildet.
Die Kraftstoffdurchlässe 24 sind
Langlöcher,
die jeweils eine Querschnittsfläche
haben, die größer als
eine Querschnittsfläche
der Kraftstoffauslassdurchlässe 17 ist.
Jeder Kraftstoffdurchlass 24 nimmt einen von dem ersten
und zweiten Auslassventil 19 auf.
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Sowohl
das erste als auch das zweite Auslassventil 19 haben jeweils
einen Ventilstopfen und ein Stopfenvorspannelement.
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Der
Ventilstopfen öffnet
den entsprechenden Strömungsdurchlass,
wenn der Druck des Kraftstoffs in dem ersten und zweiten Auslassventil 19 zunimmt, sodass
er gleich oder größer als
ein vorbestimmter Druck wird. Das Stopfenvorspannelement ist eine Feder
oder dergleichen. Das Stopfenvorspannelement spannt den Ventilstopfen
in einer Richtung vor, in der der Ventilstopfen den entsprechenden
Strömungsdurchlass
schließt.
Das erste und das zweite Auslassventil 19 dienen jeweils
als Rückschlagventile,
die den Kraftstoff daran hindern, von dem Kraftstoffdurchlass 24 in
der umgekehrten Richtung in die Kraftstoffauslassdurchlässe 17 und
die erste und die zweite Kompressionskammer 5 zu strömen.
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Stromabwärts des
Kraftstoffdurchlasses 24 sind jeweils Auslassrohre 26 angeschraubt.
Jedes Auslassrohr 26 hat in sich einen Kraftstoffdurchlass 25.
Das Auslassrohr 26 ist durch ein Kraftstoffzuführrohr (nicht
gezeigt) mit der Common-Rail verbunden.
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Die
Zuführpumpe 1 hat
das Pumpengehäuse 7,
das aus einem metallenen Material, etwa Aluminium ausgebildet ist.
Das Pumpengehäuse 7 hat
die oberen und unteren Endflächen,
an denen jeweils der erste und der zweite Zylinderkopf 8 gesichert
sind. Der erste und der zweite Zylinderkopf 8 sind aus
Metall, etwa Stahl ausgebildet. Sowohl der erste als auch der zweite
Zylinderkopf 8 haben ein Gleitloch, das einen von dem ersten
und dem zweiten Tauchkolben 6 aufnimmt, sodass sich der
erste und der zweite Tauchkolben 6 in dem Gleitloch hin
und her bewegen können.
Eines der Gleitlöcher
des ersten und des zweiten Zylinderkopfs 8, die entsprechende Endfläche des
ersten und des zweiten Einlassventils 16 und die entsprechende
Endfläche
des ersten und des zweiten Tauchkolbens 6 bilden eine entsprechende
von der ersten und der zweiten Kompressionskammer 5. Das
heißt,
der Niederdruckkraftstoff strömt
von der Auslassöffnung
des Einlasssteuerventils 4 in die erste und in die zweite
Kompressionskammer 5, nachdem er den Kraftstoffeinlassdurchlass 15 und
das erste und das zweite Einlassventil 16 passiert hat.
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Die
Pumpenantriebswelle 2, der erste und der zweite Tauchkolben 6,
der Nocken 20 und der Nockenring 21 sind in der
Aufnahmekammer 30 untergebracht, die in dem Pumpengehäuse 7 und
dem ersten und dem zweiten Zylinderkopf ausgebildet ist. Die Förderpumpe 3 führt Kraftstoff
durch einen (nicht gezeigten) Kraftstoffdurchlass in jede Aufnahmekammer 30 ein,
sodass der Kraftstoff die Gleitabschnitte in dem Gehäuse der
Zuführpumpe 1 schmiert.
Insbesondere schmiert der in die Aufnahmekammer 30 zugeführte Kraftstoff
einen Gleitabschnitt zwischen dem Nocken 20 und dem Nockenring 21,
einen Gleitabschnitt zwischen dem Nockenring 21 und einem
von dem ersten und dem zweiten Tauchkolben 6 und einen
Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem
Pumpengehäuse 7.
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Die
Förderpumpe 3 lässt Kraftstoff
in die erste und zweite Kompressionskammer 5 aus und der von
der Förderpumpe 3 ausgelassene
Kraftstoff wird zudem in die Aufnahmekammer 30 in dem Pumpengehäuse 3 zugeführt. Die
Aufnahmekammer 30 nimmt die Pumpenantriebswelle 2,
den ersten und den zweiten Tauchkolben 6, den Nocken 20 und
den Nockenring 21 auf. Von der Förderpumpe 3 in die Aufnahmekammer 30 geförderter
Kraftstoff schmiert die Gleitabschnitte in dem Gehäuse der
Zuführpumpe 1.
Die Aufnahmekammer 30 dient als eine Nockenkammer, die
den Nocken 20 und den Nockenring 21 drehbar aufnimmt.
Die Endfläche
des Nockenrings 21 an der rechten Seite in 1(a) und
die Wandfläche
des Pumpengehäuses 7 definieren
in der Aufnahmekammer 30 einen volumenvariablen Raum 31,
der durch die schraffierte Fläche
in 1(a) gezeigt ist. Wenn der Nockenring 21 kreist ändert sich
das Volumen des volumenvariablen Raums 31.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 hat das
Pumpengehäuse 7 einen
Kraftstoffdurchlass 32, der als ein Atmungsloch dient.
Der Kraftstoffdurchlass 32 ist sowohl mit dem volumenvariablen
Raum 31 in der Aufnahmekamer 30 als auch mit einem
ringförmigen
Raum 33 in Verbindung. Der ringförmige Raum 33 ist
mit Bezug auf die Öldichtung 9 an
der Seite der Aufnahmekammer 30 angeordnet. Der Kraftstoffdurchlass 32 durchdringt
das Pumpengehäuse 7.
Ein in der Aufnahmekammer 30 angesammelter Kraftstoff wird
durch den Kraftstoffdurchlass 32 teilweise zu der Öldichtung 9 zugeführt. Unter
Bezugnahme auf 1(b) ist in diesem
Ausführungsbeispiel
auf halbem Weg des Kraftstoffdurchlasses 32 eine Drossel 34 vorgesehen.
Die Drossel 34 verringert die Querschnittsfläche des
Kraftstoffdurchlasses 32, um eine Strömungsmenge des durch den Kraftstoffdurchlass 32 strömenden Kraftstoffs
zu steuern. Die Drossel 34 kann eine feste Drossel, etwa
eine Blende sein.
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Die Öldichtung 9 ist
ein im Wesentlichen ringförmiges
elastisches Element, das aus einem Material geformt ist, das widerstandsfähig gegen Öl ist. Beispielsweise
ist das Material der Öldichtung 9 ein
Gummimaterial, etwa Nitrilbutadiengummi (NBR), Acrylgummi (ACM),
Silikongummi (VMQ) und Fluorkohlenstoffgummi (FKM). Unter Bezugnahme
auf 1, 2 und 4 hat die Öldichtung 9 einen
im Wesentlichen ringförmigen
Dichtungslippenabschnitt 41, eine im Wesentlichen ringförmige Feder 42,
einen im Wesentlichen ringförmigen
Staubrippenabschnitt 43 und einen Passabschnitt 44.
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Der
Dichtungslippenabschnitt 41 stellt durch den Druck des
von der Aufnahmekammer 30 zugeführten Kraftstoffs einen engen
Kontakt mit dem Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 her, sodass der Dichtungslippenabschnitt 41 den
Kraftstoff darin beschränkt,
zu der Außenseite
der Zuführpumpe 1 zu entweichen.
Die Feder 42 behält
den Flächendruck
in dem Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 bei einem geeigneten Flächendruck
bei. Der Staubrippenabschnitt 43 beschränkt das Eindringen von Staub
in die Zuführpumpe 1.
Der Passabschnitt 44 geht mit dem Innenumfang des Durchlochs 11 des
Pumpengehäuses 7 einen
engen Kontakt ein.
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Der
Dichtungslippenabschnitt 41 hält einen Zustand bei, in dem
ein Lippenendabschnitt 45 mit dem Außenumfang der Pumpenantriebswelle 2 einen
stabilen Kontakt eingeht. Der Passabschnitt 44 sichert
die Öldichtung 9 an
den Innenumfang des Durchlochs 11 des Pumpengehäuses 7.
Der Passabschnitt 44 beschränkt den Kraftstoff darin, durch
den Kontaktabschnitt zwischen dem Außenumfang der Öldichtung 9 und
dem Innenumfang des Pumpengehäuses 7 zu
entweichen. Der Passabschnitt 44 beschränkt Staub darin, durch den
Kontaktabschnitt zwischen dem Außenumfang der Öldichtung 9 und dem
Innenumfang des Pumpengehäuses 7 einzudringen.
Ein ringförmiges
metallenes Element kann an dem Passabschnitt 44 vorgesehen
sein, um die Öldichtung 9 zum
Verbessern der Passkraft an dem Pumpengehäuse 7 zu sichern.
Die Feder 42 kann eine ringförmige Schraubenfeder sein,
die in so einer Art und Weise gefertigt ist, dass beide Enden einer Schraubenfeder
miteinander verbunden sind, sodass sie eine ringförmige Gestalt
haben. Der Staubrippenabschnitt 43 muss nicht vorgesehen
sein.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ein
Betrieb der in dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem verwendeten
Zuführpumpe 1 beschrieben.
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Die
Pumpenantriebswelle 2 der Zuführpumpe 1 wird über den
Riemen durch die Kurbelwelle der Kraftmaschine gedreht, sodass sich
der Nocken 20 dreht. In dieser Situation kreist der Nockenring 21 entlang
des vorbestimmten ringförmigen
Wegs, ohne dass er sich selber dreht. Wenn der Nockenring 21 kreist,
dann gleiten der Nockenring 21 und der erste und der zweite
Tauchkolben 6, sodass sich der erste und der zweite Tauchkolben 6 jeweils
entlang der Gleitfläche
in dem ersten und zweiten Zylinderköpfen 8 vertikal in 2 hin
und her bewegen. Wenn der Nockenring 21 kreist werden der
erste und der zweite Tauchkolben 6 wechselweise angehoben.
In dem in 2 gezeigten Zustand befindet
sich der erste Tauchkolben 6 an der oberen Seite an seinem
oberen Todpunkt und der zweite Tauchkolben 6 an der unteren
Seite befindet sich an seinem unteren Todpunkt.
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Wenn
sich beim Kreisen des Nockenrings 21 der an dem oberen
Todpunkt befindliche erste Tauchkolben 6 in 2 abwärts bewegt,
nimmt der Druck des Kraftstoffs in der ersten Kompressionskammer 5 ab,
sodass der Ventilstopfen des ersten Einlassventils 16 den
entsprechenden Kraftstoffdurchlass durch Verringern des Drucks öffnet. Dadurch
strömt
durch das Einlasssteuerventil 4 Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlassdurchlass 15 und
das erste Einlassventil 16 mengengesteuerter in die erste
Kompressionskammer 5 ein. Wenn der erste Tauchkolben 6 mit
der Aufwärtsbewegung
zu dem oberen Todpunkt startet, nachdem er den unteren Todpunkt
erreicht hat, wird der Druck des Kraftstoffs in der ersten Kompressionskammer 5 erhöht, sodass
der Ventilstopfen des ersten Einlassventils 16 den entsprechenden
Kraftstoffdurchlass durch Erhöhen
des Drucks in der ersten Kompressionskammer 5 schließt. Wenn
der Druck des Kraftstoffs in der ersten Kompressionskammer 5 weiter
zunimmt, dann öffnet
der Ventilstopfen des ersten Auslassventils 19 den entsprechenden
Kraftstoffdurchlass, sodass der Hochdruckkraftstoff, der in der
ersten Kompressionskammer 5 komprimiert wurde, durch den
Kraftstoffauslassdurchlass 17 in die Kraftstoffdurchlässe 24, 25 ausgelassen wird.
Der in die Kraftstoffdurchlässe 24, 25 ausgelassene
Hochdruckkraftstoff wird durch ein Hochdruckkraftstoffrohr in die
Common-Rail zugeführt.
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Ähnlich wie
der erste Tauchkolben 6 bewegt sich der zweite Tauchkolben 6 zwischen
seinem oberen Todpunkt und seinem unteren Todpunkt hin und her,
sodass ein in der zweiten Kompressionskammer 5 komprimierter
Hochdruckkraftstoff in die Common-Rail zugeführt wird, nachdem er den Kraftstoffauslassdurchlass 17,
die Kraftstoffdurchlässe 24, 25 und
das Hochdruckkraftstoffrohr passiert hat. Somit führt die
Zuführpumpe 1 zwei
Durchgänge
eines Einlasstakts und eines Auslasstakts für jede Drehung der Pumpenantriebswelle 2 aus.
Der in der Common-Rail eingesammelte Hochdruckkraftstoff wird bei
einer vorbestimmten Zeitgebung durch Betätigen des Solenoidventils des
Injektors bei einer vorbestimmten Einspritzzeitgebung in jede Brennkammer eines
jeden Zylinders der Kraftmaschine eingespritzt.
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Die
Zuführpumpe 1 hat
integral die Förderpumpe 3,
die den Kraftstoff jeweils in die erste und zweite Kompressionskammer 5 zuführt. Die
Zuführpumpe 1 hat
mehrere Gleitabschnitte in ihrem Gehäuse. Insbesondere hat die Zuführpumpe 1 den Gleitabschnitt
zwischen dem Nocken 20 und dem Nockenring 21 und
den Gleitabschnitt zwischen dem Nocken 21 und einem von
dem ersten und dem zweiten Tauchkolben 6. Die Zuführpumpe 1 hat
ferner bspw. einen Gleitabschnitt zwischen einem von dem ersten
und dem zweiten Tauchkolben 6 und eine entsprechende Gleitfläche des
ersten und des zweiten Zylinderkopf 8 und den Gleitabschnitt
zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7.
Daher wird der von der Förderpumpe 3 ausgelassene
Kraftstoff in die Aufnahmekammer 30 zugeführt, die
den Nocken 20, den ersten und den zweiten Tauchkolben 6 und
den Nockenring 21 in dem Pumpengehäuse 7 aufnimmt, und
er wird ebenso in die erste und die zweite Kompressionskammer 5 zugeführt. Der
in die Aufnahmekammer 30 zugeführte Kraftstoff schmiert die
Gleitabschnitte in dem Pumpengehäuse 7 der
Zuführpumpe 1,
sodass die Gleitabschnitte in dem Pumpengehäuse 7 davor geschützt werden,
sich festzufressen.
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Die
Pumpenantriebswelle 2 der Zuführpumpe 1 ist über das
Gleitlager 10 in dem Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 drehbar
gestützt.
Der vordere Endabschnitt der Pumpenantriebswelle 2 steht von
der Außenwandfläche des
Pumpengehäuses 7 vor.
Die Antriebsriemenscheibe ist an dem vorderen Endabschnitt der Pumpenantriebswelle 2 montiert. Die
Antriebsriemenscheibe ist über
den Riemen durch die Kurbelriemenscheibe der Kurbelwelle der Kraftmaschine
angetrieben. Durch die Förderpumpe 3 druckbeaufschlagter
Kraftstoff wird teilweise in die Aufnahmekammer 30 des
Pumpengehäuses 7 gefördert. Daher
kann durch die Förderpumpe 3 druckbeaufschlagter
und teilweise in die Aufnahmekammer 30 geförderter
Kraftstoff entlang der Pumpenantriebswelle 2 durch den
Gleitabschnitt zwischen dem Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 und
der Pumpenantriebswelle 2 zu der Außenseite der Zuführpumpe 1 entweichen.
Daher ist die Öldichtung 9 an dem
Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem
Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 in der Zuführpumpe 1 vorgesehen,
sodass die Öldichtung 9 den
Kraftstoff darin beschränkt,
zu der Außenseite
der Zuführpumpe 1 zu
entweichen.
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Bei
dieser Struktur der Zuführpumpe 1 werden
die Gleitabschnitte in dem Gehäuse
der Zuführpumpe 1 unter Verwendung
des von der Förderpumpe 3 in
die Aufnahmekammer 30 geförderten Kraftstoffs geschmiert.
Die Öldichtung 9 ist
an dem Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem
Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 in dieser Zuführpumpe 1 vorgesehen.
Dadurch wird der durch die Förderpumpe 3 druckbeaufschlagte
und in der Aufnahmekammer 30 aufgenommene Kraftstoff darin
beschränkt,
durch den Gleitabschnitt zwischen dem Durchloch 11 des
Pumpengehäuses 7 und
der Pumpenantriebswelle 2 entlang der Pumpenantriebswelle 2 zu
der Außenseite
der Zuführpumpe 1 zu
entweichen. Der ringförmige
Raum 33 ist mit Bezug auf die Öldichtung 9 an der
Seite der Aufnahmekammer 30 ausgebildet. Der ringförmige Raum 33 ist durch
den Kraftstoffdurchlass 32 mit der Aufnahmekammer 30 in
Verbindung. Daher kann die Öldichtung 9 unter
Verwendung des Druck des von der Aufnahmekammer 30 durch
den Kraftstoffdurchlass 32 zugeführten Kraftstoffs zwischen
dem Außenumfang der
Pumpenantriebswelle 2 und dem Innenumfang des Durchlochs 11 des
Pumpengehäuses 7 abdichten.
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Wenn
jedoch die Pumpenantriebswelle 2 durch die Kurbelwelle
der Kraftmaschine bei einer hohen Drehzahl der Zuführpumpe 1 gedreht
wird expandiert und schrumpft das Volumen des volumenvariablen Raums 31 in
der Aufnahmekammer 30 wiederholter Maßen schnell. Insbesondere schrumpft das
Volumen des volumenvariablen Raums 31 in der Aufnahmekammer 30 bei
einer maximalen Geschwindigkeit, wenn der Nockenwinkel in 5 im Wesentlichen
90° beträgt. Bei
dieser Situation wird, wie in 1(a) gezeigt
ist, Kraftstoff in dem volumenvariablen Raum 31 in der
Aufnahmekammer 30 durch die Endfläche des Nockenrings 21 an der
rechten Seite in 1(a) und die Wandfläche des
Pumpengehäuses 7 gedrückt, sodass
der Druck des Kraftstoffs zunimmt. Der mit der Aufnahmekammer 30 und
dem ringförmigen
Raum 33 in Verbindung stehende Kraftstoffdurchlass 32 öffnet den
volumenvariablen Raum 31 in der Aufnahmekammer 30.
Daher nimmt der Druck des Kraftstoffs in dem volumenvariablen Raum 31 zu
und der Druck des Kraftstoffs wird durch den Kraftstoffdurchlass 32 zu
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 übertragen.
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In
dieser Situation nimmt, wie in 4(b) gezeigt
ist, der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
zu. Das heißt,
der auf dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
nimmt so zu, dass er ein hoher Flächendruck wird. Dadurch wird
der Lippenendabschnitt 45 des Dichtungslippenabschnitts 41 gegen
den Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 gedrückt. Somit wird, wenn auf den
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 ein hoher
Druck aufgebracht wird, die Breite der Dichtungsfläche des
Gleitabschnitts zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 breiter.
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Im
Gegensatz dazu dehnt sich das Volumen des volumenvariablen Raums 31 in
der Aufnahmekammer 30 mit einer hohen Geschwindigkeit zu
der Zeitgebung aus, zu der der Nockenwinkel in 5 270° beträgt. In dieser
Situation dehnt sich das Volumen zwischen der Endfläche des
Nockenrings 21 an der rechten Seite in 1(a) und
der Wandfläche des
Pumpengehäuses 7 aus,
sodass der Druck des Kraftstoffs in dem volumenvariablen Raum 31 abnimmt.
Daher wird der Kraftstoff in dem ringförmigen Raum 33 durch
den Kraftstoffdurchlass 32 in die Aufnahmekammer 30 gesogen,
sodass der Druck in dem ringförmigen
Raum 33 abnimmt.
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In
dieser Situation nimmt, wie in 4(a) gezeigt
ist, der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
ab. Das heißt,
der auf den Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
nimmt auf einen niedrigen Flächendruck
ab. Dadurch wird der Lippenendabschnitt 45 des Dichtungslippenabschnitts 41 auf
den Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 beispielsweise lediglich durch
die Federkraft der Feder 42 gedrückt. Somit wird, wenn auf den
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 ein niedriger
Druck aufgebracht wird, die Breite der Dichtungsfläche des
Gleitabschnitts (Lippenendabschnitts 45) zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 schmaler.
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Die
Gleitabschnitte in dem Gehäuse
werden unter Verwendung von Kraftstoff geschmiert, der von der Förderpumpe 3 in
die Aufnahmekammer 30 in der Zuführpumpe 1 zugeführt wird.
Bei diesem Aufbau wird eine Druckvariation in dem volumenvariablen
Raum 31 in der Aufnahmekammer 30 durch den Kraftstoffdurchlass 32 zu
dem ringförmigen
Raum 33 übertragen.
Als ein Ergebnis nimmt der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und den
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
wiederholter Maßen
zwischen dem hohen Flächendruck
und dem niedrigen Flächendruck
zu und ab. Dementsprechend kann der Lippenendabschnitt 45 des
Dichtungslippenabschnitts 41 der Öldichtung 9 insbesondere
dann eine anormale Abnutzung verursachen, wenn auf den Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 ein
hoher Druck wirkt.
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Wenn
in dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 eine anormale
Abnutzung eintritt, dann kann die Straffungsleistung des Lippenendabschnitts 45 des
Dichtungslippenabschnitts 41 der Öldichtung 9 verschlechtert
werden. Als ein Ergebnis kann die Dichtungsleistung zwischen dem
Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 und dem Durchloch 11 des
Pumpengehäuses 7 verschlechtert
werden. Bei dieser Situation kann der in der Aufnahmekammer 30 durch
die Förderpumpe 3 druckbeaufschlagte Kraftstoff
entlang der Pumpenantriebswelle 2 durch den Gleitabschnitt
zwischen dem Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 und der Pumpenantriebswelle 2 zu
der Außenseite
der Zuführpumpe 1 entweichen.
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Daher
ist bei diesem Aufbau der Zuführpumpe 1 eine
Drossel 34 auf halbem Weg des Kraftstoffdurchlasses 32 vorgesehen,
wie dies in 1(b) gezeigt ist, durch
die die Aufnahmekammer 30 in dem Pumpengehäuse 7 mit
der Öldichtung 9 in
Verbindung ist. Wenn sich die Pumpenantriebswelle 2 bei einer
hohen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl dreht, dann kann der Kraftstoffdruck
in dem volumenvariablen Raum 31 der Aufnahmekammer 30 zunehmen. Jedoch
kann selbst unter dieser Bedingung eine Druckübertragung von der Aufnahmekammer 30 zu dem
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 gedämpft werden.
Dadurch kann der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
darin beschränkt
werden, schnell zuzunehmen. Somit wird die Breite (Dichtungsbreite)
des Gleitabschnitts zwischen der sich bei einer hohen Geschwindigkeit
drehenden Pumpenantriebswelle 2 und dem Lippenendabschnitt 45 des
Dichtungslippenabschnitts 41 der Öldichtung klein.
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Insbesondere
kann der auf den Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 aufgebrachte
Flächendruck
darin beschränkt
werden, sich schnell zu ändern,
sodass ein an dem Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 wirkender
Flächendruck
darin beschränkt
werden kann, sich schnell zu ändern.
Das heißt,
der an dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 wirkende
Flächendruck kann
darin beschränkt
werden, sich schnell zu ändern,
sodass der Lippenendabschnitt 45 des Dichtungslippenabschnitts 41 der Öldichtung 9 davor
geschützt
werden kann, eine anormale Abnutzung hervorzurufen. Daher kann ein
durch die Förderpumpe 3 druckbeaufschlagter
und in der Aufnahmekammer 30 angesammelter Kraftstoff ständig darin
beschränkt werden,
entlang der Pumpenantriebswelle 2 durch den Gleitabschnitt
zwischen dem Durchloch 11 des Pumpengehäuses 7 und der Pumpenantriebswelle 2 zu
der Außenseite
der Zuführpumpe 1 zu
entweichen. Somit kann eine äußerst zuverlässige Zuführpumpe
hergestellt werden.
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Der
an dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 wirkende
Flächendruck
kann darin beschränkt
werden, sich stark zu ändern,
ohne das Volumen der Aufnahmekammer 30 zu vergrößern und ohne
den Kraftstoffdurchlass 32 zu verkleinern. Bei diesem Aufbau
kann der Lippenendabschnitt 45 des Dichtungslippenabschnitts 41 der Öldichtung 9 davor geschützt werden,
eine anormale Abnutzung zu verursachen. Außerdem kann die Zuführpumpe 1 darin beschränkt werden, übermäßig groß zu werden
und eine Schmierleistung der Öldichtung 9 kann
darin beschränkt
werden, sich zu verschlechtern.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 6(a) und 6(b) gezeigt
ist, sind in dem Pumpengehäuse 7 in
der Zuführpumpe 1 in
diesem Ausführungsbeispiel
ein erster Kraftstoffdurchlass 32a und ein zweiter Kraftstoffdurchlass 32b ausgebildet.
Der Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 und der Innenumfang des Durchlochs 11 des Pumpengehäuses 7 bilden
den Kontaktabschnitt dazwischen. Die Öldichtung 9 schmiert
den Kontaktabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und dem
Durchloch 11 unter Verwendung eines Drucks eines von der
Aufnahmekammer 30 wahlweise durch den ersten und den zweiten
Kraftstoffdurchlass 32a, 32b zugeführten Kraftstoffs.
Der Nocken 20 dreht sich dann, wenn sich die Pumpenantriebswelle 2 dreht,
sodass der Nockenring 21 entlang des vorbestimmten im Wesentlichen
kreisförmigen
Wegs in der Aufnahmekammer 30 kreist. Der Nockenring 21 dreht
sich selbst nicht, wenn sich der Nocken 20 dreht.
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Die
Wandfläche
des Pumpengehäuses 7 und
eine der Endflächen
des Nockenrings 21 bilden einen ersten volumenvariablen
Raum 31a. Die Wandfläche
des Pumpengehäuses 7 und
die andere der Endflächen
des Nockenrings 21 bilden einen zweiten volumenvariablen
Raum 31b. Wenn der Nockenring 21 entlang des vorbestimmten
im Wesentlichen kreisförmigen
Wegs kreist, dann ändert
sich in diesem Ausführungsbeispiel
jeweils das Volumen des ersten und des zweiten volumenvariablen Raums 31a und 31b.
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Das
Volumen des ersten volumenvariablen Raums 31a zwischen
der Wandfläche
des Pumpengehäuses 7 und
einer der Endflächen
des Nockenrings 21 wird in einem Hochdruckwirkungsprozess klein.
Der erste volumenvariable Raum 31a befindet sich beispielsweise
in einem Nockenwinkelbereich zwischen 0° bis 180° in 5 in dem
Hochdruckwirkungsprozess. Das Volumen des ersten volumenvariablen
Raums 31a zwischen der Wandfläche des Pumpengehäuses 7 und
der einen der Endflächen des
Nockenrings 21 wird in einem Niederdruckwirkungsprozess
groß.
Der erste volumenvariable Raum 31a befindet sich beispielsweise
in einem Nockenwinkelbereich zwischen 180° bis 360° in 5 in dem
Niederdruckwirkungsprozess. Insbesondere befindet sich einer von
dem ersten volumenvariablen Raum 31a und dem zweiten volumenvariablen
Raum 31b in einem von dem Hochdruckwirkungsprozess und
der Phase des Niederdruckwirkungsprozesses. Der andere von dem ersten
volumenvariablen Raum 31a und dem zweiten volumenvariablen
Raum 31b befindet sich in dem anderen von dem Hochdruckwirkungsprozess
und dem Niederdruckwirkungsprozess.
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Eine
Phase von einem von dem ersten und zweiten volumenvariablen Räumen 31a, 31b in
dem Hochdruckwirkungsprozess ist von einer Phase von dem anderen
des ersten und des zweiten volumenvariablen Raums 31a, 31b in
dem Niederdruckwirkungsprozess im Wesentlichen entgegengesetzt. Das
heißt,
die Phase des Hochdruckwirkungsprozesses ist zu der Phase des Niederdruckwirkungsprozesses
im Wesentlichen entgegengesetzt.
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Das
Pumpengehäuse 7 der
Zuführpumpe 1 hat
intern den ersten und den zweiten Kraftstoffdurchlass 32a.
Der erste Kraftstoffdurchlass 32a bringt den ersten volumenvariablen
Raum 31a der Aufnahmekammer 30 mit dem ringförmigen Raum
in Verbindung. Der zweite Kraftstoffdurchlass 32b bringt
den zweiten volumenvariablen Raum 31b der Aufnahmekammer 30 mit
dem ringförmigen
Raum 33 in Verbindung.
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Bei
diesem Aufbau dreht sich die Pumpenantriebswelle 2 bei
einer hohen Geschwindigkeit, sodass der Kraftstoffdruck in dem ersten
volumenvariablen Raum 31a der Aufnahmekammer 30 zunimmt. Der
Kraftstoffdruck in dem ersten volumenvariablen Raum 31a wird
erhöht
und wird durch den ersten Kraftstoffdurchlass 32a zu dem
Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 übertragen.
Jedoch wird selbst bei dieser Situation der Kraftstoff in dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 durch
den zweiten Kraftstoffdurchlass 32b in den zweiten volumenvariablen
Raum 31b der Aufnahmekammer 30 gesogen. Dadurch
wird der Kraftstoffdruck in dem Dichtungslippenabschnitt 41 durch
den zweiten Kraftstoffdurchlass 32b zu dem zweiten volumenvariablen
Raum 31b übertragen.
In diesem Zustand kann der auf den Gleitabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 wirkende
Flächendruck
konstant beibehalten werden, ohne sich stark zu ändern. Das heißt, der
auf dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 wirkende
Flächendruck
kann im Wesentlichen konstant beibehalten werden. Somit kann ein
zu dem Effekt des ersten Ausführungsbeispiels ähnlicher
Effekt hervorgebracht werden, sodass eine Zuführpumpe 1 mit einer
hohen Zuverlässigkeit
hergestellt werden kann.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 7(a), 7(b) gezeigt
ist, bildet der Außenumfang
der Pumpenantriebswelle 2 und der Innenumfang des Durchlochs 11 des
Pumpengehäuses 7 zwischen
sich den Kontaktabschnitt. Die Öldichtung 9 schmiert
in der Zuführpumpe 1 in
diesem Ausführungsbeispiel
den Kontaktabschnitt zwischen der Pumpenantriebswelle 2 und
dem Durchloch 11 unter Verwendung des von der Aufnahmekammer 30 durch
den in dem Pumpengehäuse 7 ausgebildeten Kraftstoffdurchlass 32 zugeführten Kraftstoffs.
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Das
Pumpengehäuse 7 hat
in diesem Ausführungsbeispiel
intern einen Luftaufnehmerabschnitt 35, der mit dem ringförmigen Raum 33 in
Verbindung ist, in dem die Öldichtung 9 angeordnet
ist. Der Luftaufnehmerabschnitt 35 nimmt Luft darin auf. Der
Kraftstoffdurchlass 32 ist mit dem Luftaufnehmerabschnitt 35 in
Verbindung. Der Luftaufnehmerabschnitt 35 ist mit Bezug
auf den ringförmigen
Raum 33 an der oberen Seite angeordnet. Der Luftaufnehmerabschnitt 35 ist
in der Nähe
der Öldichtung 9 angeordnet.
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Bei
diesem Aufbau dreht sich die Pumpenantriebswelle 2 bei
einer hohen Geschwindigkeit, sodass der Druck des Kraftstoffs in
dem volumenvariablen Raum 31 der Aufnahmekammer 30 zunimmt. Der
Druck des Kraftstoffs in dem volumenvariablen Raum 31 wird
erhöht
und wird durch den Kraftstoffdurchlass 32 zu dem Dichtungslippenabschnitt 41 der Öldichtung 9 übertragen.
Jedoch kann selbst in dieser Situation der Kraftstoff in dem Dichtungslippenabschnitt 41 durch
einen Dämpfungseffekt,
der durch die in dem Luftaufnehmerabschnitt 35 angesammelte
Luft hervorgerufen wird, darin beschränkt werden, stark zuzunehmen.
Somit kann ein zu dem Effekt des ersten Ausführungsbeispiels ähnlicher
Effekt hervorgerufen werden, sodass die Zuführpumpe 1 hergestellt
werden kann, die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
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Bei
dieser Struktur ist der Luftaufnehmerabschnitt 35 stromaufwärts in der
Zuführpumpe 1 angeordnet,
sodass Luft in dem Luftaufnehmerabschnitt 35 selbst dann
nicht entweicht, wenn Kraftstoff in die Zuführpumpe 1 zugeführt wird.
Außerdem
kann selbst dann, wenn Luft von dem Luftaufnehmerabschnitt 35 zwangsweise
abgeblasen und entfernt wird, durch den Pumpeffekt der Öldichtung 9 eine kleine
Menge Luft in den Luftaufnehmerabschnitt 35 gesogen werden,
sodass die kleine Menge Luft in den Luftaufnehmerabschnitt 35 zugeführt werden kann.
Dadurch kann die kleine Menge Luft in dem Aufnehmerabschnitt 35 angesammelt
werden.
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(Variation)
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Der
Aufbau der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine in einem Common-Rail
Kraftstoffeinspritzsystem verwendete Zuführpumpe beschränkt. Der
Aufbau der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auf eine dezentrale
Kraftstoffeinspritzpumpe, eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Tandembauweise
und eine Kraftstoffeinspritzpumpe der Feldbauweise angewendet werden.
Die Anzahl der Pumpelemente, d.h., der Tauchkolben, kann Eins betragen
oder kann gleich oder größer als
Drei betragen. Die Öldichtung 9 kann
in den Dichtungslippenabschnitt 41, den Staubrippenabschnitt 43 und
dergleichen aufgeteilt sein.
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In
der vorgenannten Zuführpumpe 1 steuert das
eine Einlasssteuerventil 4 die Einlassmenge des Kraftstoffs,
sodass die gesamte Zuführmenge
und die Auslassmenge des Zuführsystems
der Pumpenelemente gesteuert werden. Jedoch kann die vorliegende
Erfindung auf eine Zuführpumpe
angewendet werden, die als eine Kraftstoffeinspritzpumpe in einem
Kraftstoffeinspritzgerät
für eine
Kraftmaschine verwendet wird, wobei eine Zuführmenge und eine Auslassmenge
des Kraftstoffs in mehreren Zuführsystemen
von Pumpenelementen gesteuert wird, indem eine Einlassmenge des
Kraftstoffs unter Verwendung von mehreren Einlasssteuerventilen
gesteuert wird. Die Anzahl der Einlasssteuerventile und anderer
Vorrichtungen, etwa Auslassventile, kann auf geeignete Weise in Übereinstimmung
mit dem Entwurf der Zuführpumpe
geändert
werden.
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Die
Förderpumpe
(Niederdruckförderpumpe) kann
an der Außenseite
des Pumpengehäuses 7 zum
Fördern
von Kraftstoff in die Kompressionskammer und die Aufnahmekammer
bereitgestellt sein.
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Die
Strukturen der vorgenannten Ausführungsbeispiele
können
auf geeignete Weise kombiniert werden.
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Verschiedene
Modifikationen und Abänderungen
können
auf unterschiedliche Weise an dem vorgenannten Ausführungsbeispiel
durchgeführt werden,
ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Eine
Kraftstoffeinspritzpumpe (1) hat eine Antriebswelle (2),
die durch eine Brennkraftmaschine gedreht wird. Ein Tauchkolben
(6) druckbeaufschlagt den in eine Kompressionskammer (5)
eingesogenen Kraftstoff. Eine Tauchkolbenantriebseinheit (20, 21) überträgt eine
Antriebskraft von der Antriebswelle (2) auf den Tauchkolben
(6). Ein Gehäuse
(7) stützt
die Antriebswelle (2) drehbar. Das Gehäuse 7 hat eine Aufnahmekammer
(30), die den Tauchkolben (6) und die Tauchkolbenantriebseinheit
(20, 21) aufnimmt. Eine Öldichtung (9) dichtet
zwischen der Antriebswelle (2) und dem Gehäuse (7)
unter Verwendung des Drucks des von der Aufnahmekammer (30)
zugeführten
Kraftstoffs ab. Das Gehäuse
(7) hat intern einen Kraftstoffdurchlass (32),
der die Aufnahmekammer (30) mit der Öldichtung (9) in Verbindung bringt.
Der Kraftstoffdurchlass (32) hat eine Drossel (34)
die einen Querschnitt auf halbem Weg des Kraftstoffdurchlasses (32)
drosselt.