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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, die ein Fluid
unter Verwendung eines Kolbens mit Druck beaufschlagt.
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Herkömmlicherweise
hat eine Hochdruckpumpe einen Kolben, der durch eine Brennkraftmaschine
angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe stößt Kraftstoff in einer Pumpenkammer
nach außen
von der Hochdruckpumpe unter Verwendung des Kolbens aus. Ein Ventilelement
steuert die Menge des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer durch
einen Kraftstoffdurchgang strömt.
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Gemäß WO 00/06895
(JP-A-2002-521616,
US 6345608 )
hat eine Hochdruckpumpe einen bewegbaren Kolben und ein bewegbares
Ventilelement. Die bewegbare Achse des Kolbens ist im Wesentlichen
koaxial mit Bezug auf die bewegbare Achse des Ventilelements. Gemäß WO 00/47888
(
US 6631706 , US 2004
0055580A1) ist die bewegbare Achse des Kolbens im Wesentlichen senkrecht
zu der bewegbaren Achse des Ventilelements.
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Die
vorstehend genannte Hochdruckpumpe mit dem Kolben ist unter Berücksichtigung
der Montierbarkeit an einem Verbrennungsmotor vorzugsweise klein.
Jedoch ist bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/06895 der Kolben im
Wesentlichen koaxial mit Bezug auf das Ventilelement. Folglich kann
die Hochdruckpumpe in die axiale Richtung des Kolbens überdimensional
werden. Ferner sind bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/06895 ein Spulenabschnitt,
der das Ventilelement bewegt, ein Teil eines Kraftstoffdurchgangs
und dergleichen an der entgegengesetzten Seite des Kolbens mit Bezug
auf das Ventilelement angeordnet. Demgemäß kann die Hochdruckpumpe weitergehend
in die axiale Richtung des Kolbens verlängert werden.
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Dagegen
ist bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/47888
die Achse des Ventilelements mit Bezug auf die Achse des Kolbens
in dessen radiale Richtung versetzt. Bei diesem Aufbau erstreckt
sich das Ventilelement in eine im Wesentlichen radiale Richtung
des Kolbens, wobei demgemäß die Hochdruckpumpe
in die radiale Richtung des Kolbens überdimensioniert werden kann,
obwohl die Hochdruckpumpe mit Bezug auf die axiale Richtung des Kolbens
verkleinert werden kann. Ferner sind bei der Hochdruckpumpe gemäß WO 00/047888
ein Spulenabschnitt, ein Teil eines Kraftstoffdurchgangs und dergleichen
an der entgegengesetzten Seite des Kolbens mit Bezug auf das Ventilelement
angeordnet. Demgemäß kann die
Hochdruckpumpe weitergehend in die radiale Richtung des Kolbens
verlängert werden.
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Zusätzlich hat
gemäß JP-A-2003-254191 (US
2003 0164161A1) eine Hochdruckpumpe einen Kolben, der sich vor und
zurück
bewegt, so dass der Kolben Kraftstoff aus einer Einlasskammer in
eine Verdichtungskammer saugt und den Kraftstoff in der Verdichtungskammer
mit Druck beaufschlagt. Bei dieser Hochdruckpumpe werden verschiedenartige Bauteile,
wie z.B. ein Kraftstoffeinlass, ein Steuerventil und ein Ausstoßventil
mit einem Pumpengehäuse
zusammengebaut.
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Jedoch
können
die Bauteile in die radiale Richtung der Hochdruckpumpe oder in
die axiale Richtung der Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von den Lagen, an
denen die Bauteile vorgesehen sind, vorstehen. Wenn die Bauteile übermäßig von
der Hochdruckpumpe vorstehen, kann die Hochdruckpumpe überdimensional
werden. Wenn zusätzlich die
Bauteile übermäßig von
außen
in der Hochdruckpumpe vorstehen, können die Bauteile andere Bauteile
um die Hochdruckpumpe stören,
wenn die Hochdruckpumpe montiert wird. Demgemäß kann der Montagearbeitsaufwand
der Hochdruckpumpe schwierig werden.
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Im
Hinblick auf das vorstehend genannte und andere Probleme ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckpumpe mit
einem Kolben herzustellen, wobei die Hochdruckpumpe eine geringe
Abmessung in sowohl die axiale Richtung des Kolbens als auch die
radiale Richtung des Kolbens hat.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat eine Hochdruckpumpe
einen Kraftstoffdurchgang und eine Pumpenkammer. Kraftstoff strömt in die
Pumpenkammer durch den Kraftstoffdurchgang. Die Hochdruckpumpe weist
ein Ventilelement und einen Kolben auf. Das Ventilelement ist entlang
einer bewegbaren Achse in eine im Wesentlichen axiale Richtung des
Ventilelements zum Steuern einer Menge von Kraftstoff bewegbar,
der in die Pumpenkammer durch den Kraftstoffdurchgang strömt. Der
Kolben ist im Wesentlichen entlang einer bewegbaren Achse in eine
im Wesentlichen axiale Richtung des Kolbens bewegbar. Der Kolben
kann Kraftstoff in der Pumpenkammer mit Druck beaufschlagen, um
den Kraftstoff in der Pumpenkammer auszustoßen. Die bewegbare Achse des
Ventilelements ist von der bewegbaren Achse des Kolbens im Wesentlichen
parallel dazu versetzt.
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Alternativ
hat eine Hochdruckpumpe eine Einlasskammer und eine Pumpenkammer.
Die Hochdruckpumpe weist einen Kolben und ein Ventilelement auf.
Der Kolben definiert teilweise die Pumpenkammer. Der Kolben ist
in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Kolbens bewegbar. Das
Ventilelement ist in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Ventilelements
bewegbar. Das Ventilelement kann die Einlasskammer mit der Pumpenkammer
verbinden und kann die Einlasskammer von der Pumpenkammer trennen.
Die axiale Richtung des Ventilelements ist von der axialen Richtung
des Kolbens im Wesentlichen parallel dazu versetzt.
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Eine
Hochdruckpumpe weist ein Einlasselement, ein Pumpengehäuse, ein
Auslasselement und einen Kolben auf. Das Pumpengehäuse hat
eine Einlasskammer und eine Kompressionskammer. Fluid wird von dem
Einlasselement in die Kompressionskammer durch die Einlasskammer
gesaugt. Fluid wird in der Kompressionskammer mit Druck beaufschlagt.
Fluid strömt
von der Kompressionskammer durch das Auslasselement. Der Kolben
ist in dem Pumpengehäuse
bewegbar, um Fluid in der Kompressionskammer mit Druck zu beaufschlagen.
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Bei
der Hochdruckpumpe hat die Einlasskammer einen äußeren Umfang, der einen diskontinuierlichen
Abschnitt mit Bezug auf eine Umfangsrichtung des äußeren Umfangs
aufweist. Das Pumpengehäuse
hat einen Raum an einer Außenseite des
diskontinuierlichen Abschnitts mit Bezug auf die Umfangsrichtung
des äußeren Umfangs.
Die Hochdruckpumpe weist ferner zumindest ein Bauteil auf, das zumindest
teilweise in dem Raum untergebracht ist.
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Alternativ
hat bei der Hochdruckpumpe die Einlasskammer einen eingeschnittenen
Abschnitt. Das Pumpengehäuse
hat einen Raum an der Außenseite
des eingeschnittenen Abschnitts. Das zumindest eine Bauteil ist
zumindest teilweise in dem Raum untergebracht. Alternativ hat die
Einlasskammer einen äußeren Umfang,
der einen linearen Abschnitt mit Bezug auf eine Umfangsrichtung
des äußeren Umfangs
bei der Hochdruckpumpe aufweist. Das Pumpengehäuse hat einen Raum an einer
in Umfangsrichtung äußeren Seite
des linearen Abschnitts. Das zumindest eine Bauteil ist zumindest teilweise
in dem Raum untergebracht.
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Eine
Hochdruckpumpe weist ein Einlasselement, ein Pumpengehäuse, ein
Auslasselement und einen Kolben auf. Das Pumpengehäuse hat
eine Einlasskammer und eine Kompressionskammer. Das Einlasselement
steht in Verbindung mit der Einlasskammer. Die Einlasskammer kann
in Verbindung mit der Kompressionskammer stehen. Das Auslasselement
kann die Kompressionskammer mit dem Äußeren des Pumpengehäuses verbinden.
Der Kolben ist in dem Pumpengehäuse
bewegbar. Der Kolben definiert teilweise die Kompressionskammer.
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Bei
der Hochdruckpumpe hat die Einlasskammer einen äußeren Umfang, der sich von
einem ersten Ende des äußeren Umfangs
zu einem zweiten Ende des äußeren Umfangs
erstreckt. Das erste Ende erstreckt sich zu dem zweiten Ende, um
einen Definitionsabschnitt auszubilden, der einen Raum in dem Pumpengehäuse definiert.
Der Raum ist an einer Außenseite
des Definitionsabschnitts mit Bezug auf eine Umfangsrichtung des äußeren Umfangs
gelegen. Die Hochdruckpumpe weist ferner zumindest ein Bauteil auf,
das zumindest teilweise in dem Raum untergebracht ist.
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Alternativ
hat bei der Hochdruckpumpe die Einlasskammer eine Vielzahl von äußeren Umfängen. Jeder
der Vielzahl der äußeren Umfänge hat
ein erstes Ende und ein zweites Ende. Das erste Ende erstreckt sich
zu dem zweiten Ende bei jedem der Vielzahl der äußeren Umfänge. Das erste Ende von einem
der Vielzahl der äußeren Umfänge erstreckt sich
zu dem zweiten Ende von einem anderen der Vielzahl der äußeren Umfänge, um
einen Definitionsabschnitt zu definieren. Der eine der Vielzahl
der äußeren Umfänge ist
in Umfangsrichtung angrenzend an den anderen der Vielzahl der äußeren Umfänge. Der
Definitionsabschnitt definiert einen Raum bei dem Pumpengehäuse. Der
Raum ist an einer Außenseite
des Definitionsabschnitts mit Bezug auf eine Umfangsrichtung des äußeren Umfangs
gelegen. Das zumindest eine Bauteil ist zumindest teilweise in dem
Raum untergebracht.
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Das
zumindest eine Bauteil kann zumindest eines von einem Steuerventil
und einem Ablassventil aufweisen.
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Die
vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
besser verständlich.
In den Zeichnungen sind:
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1 eine
teilweise Querschnittseitenansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
teilweise Querschnittseitenansicht, die einen Ventilabschnitt der
Hochdruckpumpe, wobei der Ventilabschnitt ein Ventilelement hat,
das an ein Sitzelement gesetzt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die den Ventilabschnitt,
bei dem das Ventilelement unter Verwendung eines Spulenabschnitts angehoben
ist, gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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4 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die eine Hochdruckpumpe
gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die eine Hochdruckpumpe
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
Querschnittsseitenansicht entlang der Linie VI-VI in 5 ist;
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7 eine
Querschnittsseitenansicht entlang der Linie VII-VII in 5 ist;
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8 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht ist, die ein Ablassventil der
Hochdruckpumpe gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine
Querschnittsansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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11 eine
teilweise Querschnittsseitenansicht, die eine Hochdruckpumpe gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist eine Hochdruckpumpe 10 an
einer Brennkraftmaschine 2 montiert. Die Hochdruckpumpe 10 ist
beispielsweise eine Hochdruckzufuhrpumpe. Die Hochdruckpumpe 10 beaufschlagt
Kraftstoff, der von einer Niederdruckpumpe unter Verwendung einer
Niederdruckpumpe zugeführt
wird, mit Druck, um dadurch den Kraftstoff zu einem Injektor des
Verbrennungsmotors 2 zuzuführen. Der Verbrennungsmotor 2 kann
ein Benzinverbrennungsmotor oder beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor
sein.
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Die
Hochdruckpumpe (Kraftstoffeinspritzpumpe) 10 weist ein
Gehäuse 12,
einen Kompressionsabschnitt 30, einen Ventilabschnitt 50 und
einen Solenoidabschnitt (Elektromagnetabschnitt) 70 auf.
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Das
Gehäuse 12 besteht
aus einem Gehäusekörper 14,
an das beispielsweise eine Gehäuseabdeckung 16,
ein Kraftstoffeinlass 18 und ein (nicht gezeigter) Kraftstoffauslass
geschraubt werden. Der Gehäusekörper 14 ist
aus einem magnetischen Werkstoff, wie z.B. einem ferritischen Edelstrahl
ausgebildet. Der Gehäusekörper 14 hat
einen Einlassdurchgang 20, einen Ventildurchgang 22,
eine Pumpenkammer 24, einen Verknüpfungsdurchgang 25 und
ein Ausstoßdurchgang 26.
Der Gehäusekörper 14 und
die Gehäuseabdeckung 16 bilden
dazwischen eine Galerie (Einlasskammer) 28. Der Einlassdurchgang 20 steht
in Verbindung mit dem Kraftstoffeinlass 18. Niederdruckkraftstoff
wird von einem Kraftstofftank in den Einlassdurchgang 20 durch
den Kraftstoffeinlass 18 zugeführt. Die Galerie 28 steht
in Verbindung mit dem Einlassdurchgang 20 und dem Ventildurchgang 22,
um dadurch Kraftstoff von dem Einlassdurchgang 20 in den
Ventildurchgang 22 einzuführen. Der Ventildurchgang 22 ist
an der Seite des Verbrennungsmotors 2 mit Bezug auf die
Galerie 28 ausgebildet. Der Ventildurchgang 22 steht
in Verbindung mit der Pumpenkammer 24 durch den Verknüpfungsdurchgang 25.
Der Ventildurchgang 22 führt Kraftstoff von der Galerie 28 in
die Pumpenkammer 24 durch den Verknüpfungsdurchgang 25 ein,
wenn sich der Ventilabschnitt 50 öffnet. Der Ventilabschnitt 50 ist
an dem Ventildurchgang 22 vorgesehen. Der Ausstoßdurchgang 26 verbindet
die Pumpenkammer 24 mit dem (nicht gezeigten) Kraftstoffauslass.
Kraftstoff wird in der Pumpenkammer 24 mit Druck beaufschlagt
(komprimiert) und der Kraftstoff wird zu dem Injektor durch den
Ausstoßdurchgang 26 ausgestoßen. Der
Kraftstoffauslass hat ein Rückschlagventil, das
sich öffnet,
wenn der Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 gleich
oder größer als
ein Grenzwert, insbesondere ein vorbestimmter Druck wird.
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Der
Kompressionsabschnitt 30 ist aus einem Zylinder 32,
einem Kolben 34, einem Federsitz 36, einer Kolbenfeder 38,
einer Öldichtung 40, 42,
einem Mitnehmer 44 und dergleichen aufgebaut. Der Zylinder 32 ist
aus einem Werkstoff ausgebildet, der eine große Härte hat, wie z.B. aus einem
martensitischen Edelstahl. Der Zylinder 32 hat im Wesentlichen
eine zylindrische Gestalt. Der Zylinder 32 ist an dem Gehäusekörper 14 beispielsweise
durch eine Übermaßpassung
fixiert. Der Tauchkolben 34 ist durch die innere Umfangswand
des Zylinders 32 so gestützt, dass er im Wesentlichen
koaxial mit Bezug auf den Zylinder 32 ist, so dass er dadurch
axial hin- und zurückbewegbar
ist, während
er mit Bezug auf den Zylinder 32 gleitet. Der Kolben 34 hat
eine Endfläche 34a,
die zu der Pumpenkammer 24 freigelegt ist, so dass sie
dadurch den Kraftstoff pressen kann, der in die Pumpenkammer 24 strömt. Der
Kolben 34 hat ein anderes Ende an der entgegengesetzten
Seite der Pumpenkammer 24. Das andere Ende des Kolbens 34 ist
mit dem Federsitz 36 fixiert. Die Kolbenfeder 38 ist
zwischen den Federsitz 36 und dem Gehäusekörper 14 gesetzt. Der
Federsitz 36 wird auf einen Nocken 4 über den
Mitnehmer 44 durch die Elastizität der Kolbenfeder 38 an
dem Verbrennungsmotor 2 vorgespannt. Der Nocken 4 dient
als Antriebseinheit. Bei diesem Aufbau wird die Rotationskraft des
Nockens 4 um eine Rotationsachse R in eine hin- und herlaufende
Kraft überführt und
wird auf den Kolben 34 über
den Mitnehmer 44 übertragen,
so dass der Kolben 34 sich axial hin- und herbewegt. Die Öldichtung 40 dichtet
zwischen dem Zylinder 32 und dem Kolben 34 ab,
um dadurch zu beschränken,
dass Öl von
dem Inneren des Verbrennungsmotors 2 in das Innere des
Zylinders 32 austritt. Die Öldichtung 42 dichtet
zwischen dem Zylinder 32 und dem Kolben 34 ab,
um dadurch zu beschränken,
dass Öl
von dem Inneren des Zylinders 32 in das Innere des Verbrennungsmotors 2 austritt.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Ventilabschnitt 50 aus
einem Ventilsitzelement 52, einer Ventilsführung 54,
einem Ventilelement (Stopfen) 56, einer Ventilfeder 58 und
dergleichen aufgebaut. Der Ventilabschnitt 50 ist in dem
Ventildurchgang 22 angeordnet. Das Sitzelement 52 hat
im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt und ist in die Durchgangswand
des Ventildurchgangs 22 geschraubt. Das Sitzelement 52 hat
eine Endfläche
an der entgegengesetzten Seite der Galerie 28. Die Endfläche des
Sitzelements 52 ist nämlich
an der Seite des Mitnehmers 44 bei dem Verbrennungsmotor 2 angeordnet.
Diese Endfläche
des Sitzelements 52 bildet eine Sitzfläche 60. Die Ventilführung 54 hat im
Wesentlichen eine zylindrische Gestalt. Die Ventilführung 54 greift
der Durchgangswand des Ventildurchgangs 22 an der Seite
des Mitnehmers 44 mit Bezug auf das Sitzelement 52 ein.
Die Innenwand der Ventilführung 54 hat
einen Schlitz 62 an einer vorbestimmten Umfangsposition.
Das Ventilelement 56 ist beispielsweise aus einem magnetischen
Werkstoff ausgebildet. Das Ventilelement 56 hat eine mit
einem Boden versehene im Wesentlichen zylindrische Gestalt. Das
Ventilelement 56 ist zwischen einem Anschlagkern 64 und
dem Sitzelement 52 angeordnet. Der Anschlagkern 64 ist
ein Teil des Gehäusekörpers 14.
Das Ventilelement 56 ist durch die Innenumfangswand der
Ventilführung 54 gestützt, so
dass sie im Wesentlichen koaxial mit Bezug auf die Ventilführung 54 ist,
so dass das Ventilelement 56 axial hin- und herbewegbar
ist, während
es mit Bezug auf die Ventilführung 54 gleitet.
In diesem Ausführungsbeispiel hat
das Ventilelement 56 eine bewegbare Achse O, die mit Bezug
auf die bewegbare Achse P des Kolbens 34 im Wesentlichen
parallel versetzt ist, so dass das Ventilelement 56 die
Pumpenkammer 24 in die radiale Richtung des Tauchkolbens 34 umrundet.
Die Feder 58 ist zwischen das Innenloch des Ventilelements 56 und
den Anschlagkern 64 zwischen gesetzt. Die Feder 58 hat
eine Elastizität,
die das Ventilelement 56 zu der entgegengesetzten Seite
des Anschlagkerns 64 vorspannt. Die Elastizität der Feder 58 spannt
nämlich
das Ventilelement 56 zu der Seite der Sitzfläche 60 vor.
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Das
Sitzelement 52 hat einen Innenraum, der mit dem Innenraum
des Schlitzes 62 über
einen Spalt zwischen einer Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56 und
der Sitzfläche 60 unter
der Bedingung in Verbindung steht, dass die Bodenendfläche 56a des
Ventilelements 56 von der Sitzfläche 60 nach unten
in 2 angehoben ist. Daher wird Kraftstoff, der von
der Galerie 28 zu dem Ventildurchgang 22 strömt, in die
Pumpenkammer 24 durch den Innenraum des Sitzelements 52,
den Spalt zwischen der Sitzfläche 60 des
Sitzelements 52 und die Bodenendfläche 56a des Ventilelements 56,
den Innenraum des Schlitzes 62 und den Verknüpfungsdurchgang 25 eingeführt. Das
Ventilelement 56 hat eine öffnungsseitige Endfläche 56b,
die an den Anschlagkern 64 anstößt, so dass beschränkt wird,
dass das Ventilelement 56 sich weitergehend in die Richtung bewegt,
in die das Ventilelement 56 von der Sitzfläche 60 gehoben
wird. Der Innenraum des Sitzelements 52 wird von dem Innenraum
des Schlitzes 62 unter der Bedingung getrennt, dass die
Bodenendfläche 56a des
Ventilelements 56 auf die Sitzfläche 60 des Sitzelements 52 gesetzt
wird. Daher wird Kraftstoff, der von der Galerie 28 in
den Ventildurchgang 22 strömt, von der Pumpenkammer 24 abgesperrt.
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Bei
diesem Aufbau der Hochdruckpumpe 10 kann eine Menge des
Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer 24 strömt, durch
den vorstehend genannten Betrieb des Ventilelements 56 gesteuert
werden.
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Der
Solenoidabschnitt 70 ist aus einem Statorkern 72,
einer Spindel 74, einer Spule 76, einem Verbinder 78,
einem Anschluss 80 und dergleichen aufgebaut. Der Statorkern 72,
die Spindel 74, die Spule und der Verbinder 78 sind
teilweise in einem Aufnahmeloch 82 des Gehäusekörpers 14 angeordnet.
Das Aufnahmeloch 82 ist an der Seite des Mitnehmers 44 mit
Bezug auf den Ventilabschnitt 50 und des Anschlagkerns 64 in
dem Gehäusekörper 14 ausgebildet.
Das Aufnahmeloch 82 ist an der radial äußeren Seite mit Bezug auf den
Kolben 34 in den Gehäusekörper 14 angeordnet.
Der Statorkern 72 ist aus einem magnetischen Werkstoff,
wie z.B. Eisen ausgebildet, so dass er eine im Wesentlichen säulenförmige Gestalt
hat. Der Statorkern 72 greift mit der Innenwand des Aufnahmelochs 82 über beide
Enden des Statorkerns 72 ein. Die Spindel 74 ist
beispielsweise aus Harz ausgebildet, so dass sie eine im Wesentlichen
zylindrische Gestalt hat. Die Spindel 74 ist im Eingriff
mit der Außenwand
des Statorkerns 72 und damit fixiert. Die Spule 76 ist
aus einem Draht, wie z.B. einem Kupferdraht aufgebaut, so dass der Draht
um den äußeren Umfang
der Spindel 74 gewickelt wird.
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Der
Statorkern 72, die Spindel 74 und die Spule 76 bilden
einen Spulenabschnitt 84. In diesem Ausführungsbeispiel überlappt
der Spulenabschnitt 84 zumindest teilweise ein axiales
Projektionsbild des Ventilelements 56. Insbesondere ist
der Spulenabschnitt 84 an einer versetzten Position mit
Bezug auf das Ventilelement 56 angeordnet, so dass eine Mittelachse
Q des Spulenabschnitts 84 im Wesentlichen koaxiale mit
Bezug auf die bewegbare Achse O des Ventilelements 56 ist.
Bei diesem Aufbau ist die Mittelachse Q des Spulenabschnitts 84 mit
Bezug auf die bewegbare Achse P des Tauchkolbens 34 im
Wesentlichen parallel versetzt. Der Verbinder 78 ist aus dem
Statorkern 72, der Spindel 74 und dem Anschluss 80 konstruiert,
die aus Harz geformt sind. Der Anschluss 80 ist aus dem
Spulenabschnitt 84 zu der Seite des äußeren Umfangs des Gehäusekörpers 14 an
der radial äußeren Seite
des Kolbens 34 herausgeführt. Der Anschluss 80 verbindet
elektrisch mit der Spule 76 und verbindet beispielsweise
elektrisch mit einer externen Steuervorrichtung über ein Kabel, das an dem Verbinder 78 vorgesehen
ist.
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Wenn
die externe Steuervorrichtung die Zufuhr der Elektrizität zu der
Spule 76 steuert, erzeugt die Spule 76 einen Magnetismus,
so dass der Statorkern 72 und der Anschlagkern 64 magnetisiert
werden. Somit erzeugen der Anschlagkern 64 und die Endfläche 56b des
Ventilelements 56 eine magnetische Anziehungskraft dazwischen.
Diese magnetische Anziehungskraft wird auf das Ventilelement 56 als
magnetische Antriebskraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 axial
in Richtung auf den Anschlagkern 64 bewegt.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb der Hochdruckpumpe 10 beschrieben.
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An
dem Ventilabschnitt 50 wird ein Druck auf die Endfläche 56a des
Ventilelements 56 als Hubkraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 von
der Sitzfläche 60 des
Sitzelements 52 hebt. Außerdem wird ein Druck auf die
Endfläche 56b des
Ventilelements 56 als Setzkraft aufgebracht, die das Ventilelement 56 auf
die Sitzfläche 60 des
Sitzelements 52 setzt. Der Kolben 34 bewegt sich
zu der Seite des Mitnehmers 44, wenn sich der Nocken 4 dreht,
so dass ein Druck in der Pumpenkammer 24 verringert. Unter
dieser Bedingung ändert
sich eine Differenz zwischen der Hubkraft und der Setzkraft. Als
Folge verringert sich eine Summe der Setzkraft, die auf die Endfläche 56b aufgebracht
wird, und der Elastizität
der Feder 58 mit Bezug auf die Hubkraft, die auf die Endfläche 56a des
Ventilelements 56 aufgebracht wird. In dieser Situation,
wie in 3 gezeigt ist, wird das Ventilelement 56 von
der Sitzfläche 60 nach
unten in 3 gehoben und stößt an den
Anschlagkern 64 an, so dass Kraftstoff von der Galerie 28 in
den Ventildurchgang 22 strömt. Nachdem das Ventilelement 56 an den
Anschlagkern 64 stößt, wird
die Elektrizitätszufuhr
zu der Spule 76 gestartet, bevor der Kolben 34 sich
auf eine Bewegungsgrenzposition an der Seite des Mitnehmers 44 bewegt.
Somit erzeugen das Ventilelement 56 und der Anschlagkern 64 dazwischen
eine magnetische Anziehungskraft, so dass das Ventilelement 56 angestoßen an dem
Anschlagkern 64 verbleibt. Unter dieser Bedingung strömt der Kraftstoff
weiter in die Pumpenkammer 24.
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Der
Kolben 34 erreicht eine Bewegungsgrenzposition an der Seite
des Mitnehmers 44, wobei der Kolben 34 nachfolgend
beginnt sich in Richtung auf die Pumpenkammer 24 nach oben
in 1 bewegen. Der Spule 76 wird weiterhin
Elektrizität
bis zu einer vorbestimmten Zeitabstimmung zugeführt, bei der der Kolben 34 die
Bewegungsgrenzposition an der Seite der Pumpenkammer 24 erreicht,
während der
Kolben 34 sich in Richtung auf die Pumpenkammer 24 nach
oben in 1 bewegt. Das Rückschlagventil
in dem Kraftstoffauslass beschränkt,
dass Kraftstoff in den Injektor in einer Dauer ausgestoßen wird,
seit der Kolben 34 beginnt sich zu der Seite der Pumpenkammer 24 nach
oben in 1 zu bewegen, im Wesentlichen
bis die Zufuhr der Elektrizität
zu der Spule 76 anhält.
Unter dieser Bedingung wird Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 in
die Galerie 28 durch den Verknüpfungsdurchgang 25,
den Innenraum des Schlitzes 62, den Spalt zwischen der
Sitzfläche 60 des
Sitzelements 52 und der Endfläche 56a des Ventilelements 56,
den Innenraum des Sitzelements 52 und den Ventildurchgang 22 ausgestoßen.
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Wenn
die Zufuhr der Elektrizität
zu der Spule 76 angehalten wird, hören das Ventilelement 56 und der
Anschlagkern 64 auf, die magnetische Anziehungskraft dazwischen
zu erzeugen. Unter dieser Bedingung stimmt die Setzkraft, die ein
Druck ist, der auf die Endfläche 56b des
Ventilelements 56 aufgebracht wird, im Wesentlichen mit
dem Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 überein.
Die Summe der Kraft aus dieser Setzkraft, die auf die Endfläche 56b des
Ventilelements 56 aufgebracht wird, und der Elastizität der Feder 58 wird
größer als die
Hubkraft, die der Druck ist, der auf die Endfläche 56a des Ventilelements 56 aufgebracht
wird. Somit wird, wie 1 entnehmbar ist, das Ventilelement 56 von
dem Anschlagkern 64 gehoben und wird auf die Sitzfläche 60 gesetzt,
so dass beschränkt
wird, dass Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 in die Galerie 28 ausgestoßen wird.
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Wenn
sich der Kolben 34 nicht weitergehend zu der Bewegungsgrenzposition
an der Seite der Pumpenkammer 24 nach oben in 1 bewegt, nachdem
das Ventilelement 56 auf die Sitzfläche 60 gesetzt ist,
komprimiert der Kolben 34 Kraftstoff in der Pumpenkammer 24.
Wenn der Druck des Kraftstoffs in der Pumpenkammer 24 gleich
oder größer als
der eingestellte Druck des Rückschlagventils
in dem Kraftstoffauslass wird, öffnet
sich unter dieser Bedingung das Rückschlagventil, so dass Kraftstoff, der
in der Pumpenkammer 24 mit Druck beaufschlagt wird, in
den Injektor ausgestoßen
wird. Daher kann eine Menge des Kraftstoffs, der aus der Hochdruckpumpe 10 ausgestoßen wird,
durch Einstellen der Dauer gesteuert werden, in der die Zufuhr der
Elektrizität
zu der Spule 76 angehalten ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die bewegbare Achse 0 des Ventilelements 56 von
der bewegbaren Achse P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel
versetzt, so dass das Ventilelement 56 relativ zu dem Kolben 34 in
dessen radiale Richtung versetzt ist. Somit kann die Länge der
Hochdruckpumpe 10 mit Bezug auf die axiale Richtung des
Kolbens 34 verringert werden. Ferner ist die bewegbare
Achse O des Ventilelements 56 von der bewegbaren Achse
P des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel versetzt. Bei
diesem Aufbau kann sich das Ventilelement 56 im Wesentlichen
in die axiale Richtung des Kolbens 34 erstrecken. Daher
wird die Länge
der Hochdruckpumpe 10 mit Bezug auf die radiale Richtung
des Kolbens 34 im Vergleich mit einem Aufbau gering, bei dem
das Ventilelement 56 sich im Wesentlichen senkrecht zu
der bewegbaren Achse P des Kolbens 34 erstreckt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel überschneidet
der Spulenabschnitt 84 zumindest die Projektionsabbildung
des Ventilelements 56 in die axiale Richtung des Ventilelements 56.
Der Spulenabschnitt 84 überschneidet
die Projektionsabbildung des Ventilelements 56 an der radial äußeren Seite
des Kolbens 34. Auch wenn bei diesem Aufbau der Kolben 334 und
der Ventilabschnitt 50 einen Todraum in dem Hochdruckventil 10 ausbilden,
kann der Spulenabschnitt 84 effizient in diesem Todraum
angeordnet werden. Daher kann der Spulenabschnitt 84 in
der Hochdruckpumpe 10 angeordnet werden, während beschränkt wird,
dass die Hochdruckpumpe 10 in Abmessungen entweder in die
axiale Richtung des Kolbens 34 oder die radiale Richtung
des Kolbens 34 vergrößert wird.
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Ferner
ist der Kolben 34 an der Seite des Mitnehmers 44 mit
Bezug auf die Pumpenkammer 24 angeordnet. Der Spulenabschnitt 84 ist
an der radial äußeren Seite
des Kolbens 34 angeordnet. Der Spulenabschnitt 84 ist
an der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf den Ventilabschnitt 50 angeordnet.
Bei diesem Aufbau braucht der Verknüpfungsdurchgang 25,
der den Ventildurchgang 22 mit der Pumpenkammer 24 verbindet,
nicht zwischen dem Kolben 34 und dem Spulenabschnitt 84 angeordnet
zu werden, so dass beschränkt
werden kann, dass die Hochdruckpumpe 10 in die radiale
Richtung des Kolbens 34 überdimensioniert wird. Zusätzlich kann
der Spulenabschnitt 84 auf eine versetzte Art und Weise
mit Bezug auf die axiale Richtung des Ventilelements 56 in dem
Gehäusekörper 14 angeordnet
werden. Die axiale Richtung des Spulenabschnitts 84 kann
nämlich mit
Bezug auf die axiale Richtung des Ventilelements 56 in
dem Gehäusekörper 14 versetzt
werden.
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Der
Anschluss 80, der den Spulenabschnitt 84 elektrisch
mit einer externen Teuervorrichtung verbindet, ist an der Seite
des äußeren Umfangs
des Gehäusekörpers 14 an
der radial äußeren Seite
des Kolbens 34 angeordnet. Der Anschluss 80 kann
sich an eine im Wesentlichen radiale Richtung des Gehäusekörpers 14 erstrecken.
Daher kann der Anschluss 80 aus dem Gehäusekörper 14 herausgeführt werden,
während
beschränkt
wird, dass die Hochdruckpumpe 10 in die axiale Richtung
des Kolbens 34 verlängert
wird.
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Ferner
ist in diesem Ausführungsbeispiel
die Mittelachse Q des Spulenabschnitts 84 im Wesentlichen
koaxial mit Bezug auf die bewegbare Achse O des Ventilelements 56 angeordnet,
so dass der Spulenabschnitt 84 die magnetische Anziehungskraft
im Wesentlichen einheitlich in die Umfangsrichtung des Ventilelements 56 erzeugen
kann. Somit kann das Ventilelement 56 sich problemlos axial
in der Ventilführung 54 bewegen.
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Ferner
ist in diesem Ausführungsbeispiel
der Ventilabschnitt 50 in dem Ventildurchgang 22 an
der Seite des Mitnehmers 44 mit Bezug auf die Galerie 28 angeordnet.
Der Spulenabschnitt 84 ist an der Seite des Mitnehmers 44 mit
Bezug auf sowohl den Ventildurchgang 22 als auch den Ventilabschnitt 50 angeordnet.
Kurz gesagt ist der Spulenabschnitt 84 an einer im Wesentlichen
entgegengesetzten Seite der Galerie 28 mit Bezug auf sowohl
den Ventildurchgang 22 als auch den Ventilabschnitt 50 angeordnet. In
diesem Aufbau kann der Spulenabschnitt 84 einfach relativ
zu sowohl der Galerie 28 als auch dem Ventildurchgang 22 unter
Verwendung des Anschlagkerns 64 des Gehäusekörpers 14 abgedichtet
werden. Daher können
die Herstellungskosten für
die Hochdruckpumpe 10 verringert werden.
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Bei
dem vorstehend genannten Aufbau dienen die Galerie 28,
der Ventildurchgang 22 und der Verknüpfungsdurchgang 25 als
Kraftstoffdurchgang. Die Galerie 28 dient als ein stromaufwärtiger Durchgang.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
ist eine Variation des ersten Ausführungsbeispiels. Wie in 4 gezeigt
ist, hat ein Ventilelement 110 eine bewegbare Achse O,
die von der Mittelachse Q des Spulenabschnitts 120 im Wesentlichen
parallel bei einer Hochdruckpumpe 100 versetzt ist. Bei
diesem Aufbau überlappt
die Projektionsabbildung des Ventilelements 110 axial sowohl
den Spulenabschnitt 120 als auch den Zylinder 32.
Daher wird die Hochdruckpumpe 100 in die radiale Richtung
des Kolbens 34 im Vergleich mit dem Aufbau der Hochdruckpumpe 10 in
dem ersten Ausführungsbeispiel
verkleinert.
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In
den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen
kann das Ventilelement 56, 110 an der Seite des
Mitnehmers 44 mit Bezug auf den Spulenabschnitt 84, 120 angeordnet
werden. Bei diesem Aufbau kann der Verknüpfungsdurchgang 25 zwischen dem
Kolben 34 und dem Spulenabschnitt 84, 120 angeordnet
werden, so dass der Verknüpfungsdurchgang 25 den
Ventildurchgang 22 mit der Pumpenkammer 24 verbindet.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 5 bis 8 gezeigt ist, ist eine Hochdruckpumpe 510 eine
Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff in einen Injektor einer Brennkraftmaschine, die
beispielsweise eines Dieselverbrennungsmotors und eines Benzinverbrennungsmotors
zuführt.
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Die
Hochdruckpumpe 510 weist ein Gehäuseelement 512, eine
Gehäuseabdeckung 516,
einen Kolben 520, eine Rohrverbindung 530, ein
Steuerventil 540, ein Ausstoßventil 560, ein Ablassventil 570 und
dergleichen auf.
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Der
Gehäusekörper 512 und
die Gehäuseabdeckung 516 bilden
ein Pumpengehäuse.
Der Gehäusekörper 512 ist
beispielsweise aus einem martensitischen Edelstahl ausgebildet.
Der Gehäusekörper 512 hat
einen Abschnitt, der mit Bezug auf den Kolben 520 gleitet.
Dieser Abschnitt des Gehäusekörpers 512 ist
beispielsweise durch Induktionshärten
gehärtet,
so dass der Abschnitt des Gehäusekörpers 512 einen
Zylinder 514 bildet, in dem der Kolben 520 hin-
und herbewegbar ist. Der Gehäusekörper 512 hat
einen Einführdurchgang 5120,
einen Einlassdurchgang 5118, eine Kompressionskammer 5120, einen
Austrittsdurchgang 5122, einen Ausstoßdurchgang 5130 (7)
und einen Ausstoßdurchgang 5134 (8).
Der Gehäusekörper 512 und
die Gehäuseabdeckung 516 bilden
dazwischen eine Einlasskammer 5110. Die Einlasskammer 5110 ist
an der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite der Kompressionskammer 5120 mit
Bezug auf die axiale Richtung des Kolbens 520 ausgebildet.
Die Einlasskammer 5110 dehnt sich nach außen in die
radiale Richtung der Kompressionskammer 5120 aus. Die Einlasskammer 5110 hat
einen äußeren Umfang 5212 an
der entgegengesetzten Seite der Kompressionskammer 5120.
Der äußere Umfang 5112 hat eine
im Wesentlichen kreisförmige
Gestalt. Die Einlasskammer 5110 hat einen äußeren Umfang 5114 an
der Seite der Kompressionskammer 5120.
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Wie
in 6 gezeigt ist, sind Einschnitte 5115 an
beiden radialen Seiten des äußeren Umfangs 5114 ausgebildet.
Der äußere Umfang 5114 außer den
Einschnitten 5115 hat eine im Wesentlichen bogenförmige Gestalt.
Die Einschnitte 5115 sind an der radial inneren Seite der
Bogenabschnitte angeordnet, die durch Erweitern in Umfangsrichtung von
Abschnitten des äußeren Umfangs 5114 außer den
Einschnitten 5115 definiert werden. Die Einschnitte 5115 bilden
nämlich
jeweils diskontinuierliche Abschnitte (Definitionsabschnitte) mit
Bezug auf die Abschnitte des äußeren Umfangs 5114 in
Bogenformen. Die Einlasskammer 5110 hat eine Stufe 5116 (1, 4)
in ihre axiale Richtung, so dass ein Einschnitt 5115 in
der Einlasskammer 5110 ausgebildet wird. Die Einschnitte 5115 und
die Stufe 5116 bilden einen eingeschnittenen Abschnitt,
der nach innen in der Einlasskammer 5110 ausgebeult ist.
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Genauer
gesagt, wie 6 entnehmbar ist, hat die Einlasskammer 5110 zwei äußere Umfänge 5114.
Jeder der äußeren Umfänge 5114 hat
ein erstes Ende 5114a und ein zweites Ende 5114b.
Das erste Ende 5114a erstreckt sich zu dem zweiten Ende 5114b an
jedem der äußeren Umfänge 5114. Das
erste Ende 5114a von einem der äußeren Umfänge 5114 erstreckt
sich zu dem zweiten Ende 5114b von dem anderen der äußeren Umfänge 5114, um
die Definitionsabschnitte (diskontinuierlichen Abschnitte) 5115 zu
bilden. Der eine der äußeren Umfänge 5114 ist
in Umfangsrichtung angrenzend an den anderen der äußeren Umfänge 5114.
Jeder der Definitionsabschnitte 5115 definiert den verbleibenden
Raum 5200 in dem Pumpengehäuse 512, 516. Der
verbleibende Raum 5200 ist an der äußeren Seite des Definitionsabschnitts 5115 mit
Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 gelegen.
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Jeder
der Einschnitte 5115 hat einen verbleibenden Raum 5200 an
der äußeren Seite
des Gehäusekörpers 512 mit
Bezug auf die radiale Richtung der Einlasskammer 5110.
Das Steuerventil 540 und das Ablassventil 570 sind
in den verbleibenden Räumen 5200 in
dem Gehäusekörper 512 angeordnet. Die
Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 sind bei
Räumen
des Gehäusekörpers 512 angeordnet.
Diese Räume
des Gehäusekörpers 512 sind
an der Seite des äußeren Umfangs
der Kompressionskammer 5120 ausgebildet. Diese Räume des
Gehäusekörpers 512 sind
an den Seiten der Kompressionskammer 5120 mit Bezug auf
die Einlasskammer 5110 ausgebildet. Die Rohrverbindung 530 dient
als Einlasselement. Das Ausstoßventil 560 dient
als Auslasselement. Das Ablassventil 570 ist in einem Raum angeordnet,
der zwischen der Rohrverbindung 530 und dem Ausstoßventil 560 in
die Umfangsrichtung der Einlasskammer 5110 ausgebildet
ist. Wie in den 6, 7 gezeigt
ist, sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und
das Ablassventil 570 an der entgegengesetzten Seite von
dem Steuerventil 540 mit Bezug auf eine gedachte Ebene 5210 einschließlich einer
Mittelachse des Kolbens 520 angeordnet.
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Als
nächstes
werden Bauteile der Hochdruckpumpe 510 beschrieben. Die
Hochdruckpumpe 510 wird an dem Gehäusekörper 512 montiert.
Wie 5 entnehmbar ist, kann der Kolben 520 in
dem Zylinder 514 des Gehäusekörpers 512 hin- und
herlaufen. Die Kompressionskammer 5120 ist an einer Endseite
in der Bewegungsrichtung des Kolbens 520 ausgebildet. Der
Kolben 520 hat einen Kopf 522 an der Seite des
anderen Endes des Kolbens 520 nach unten in 5.
Der Kopf 520 verbindet sich mit einem Federsitzelement 524.
Das Federsitzelement 524 und der Gehäusekörper 512 halten dazwischen eine
Feder 526. Die Elastizität der Feder 526 spannt das
Federsitzelement 524 auf die innere Bodenwand eines (nicht
gezeigten) Mitnehmers. Der Mitnehmer hat eine äußere Bodenwand, die mit Bezug
auf einen Nocken (nicht gezeigt) gleitet, wenn sich der Nocken dreht,
so dass der Kolben 520 sich hin- und herbewegt.
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Der äußere Umfang
des Kolbens 520 an der Seite des Kopfs 522 ist
mit Bezug auf den inneren Umfang des Gehäusekörpers 512, das den
Kolben 520 aufnimmt, über
eine Öldichtung 528 abgedichtet. Diese Öldichtung 528 beschränkt, dass Öl in die Druckbeaufschlagungskammer 5120 von
dem Innenraum des Verbrennungsmotors eindringt. Ferner beschränkt die Öldichtung 528,
dass Kraftstoff in den Verbrennungsmotor aus der Druckbeaufschlagungskammer 5120 austritt.
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Kraftstoff,
der aus dem Gleitabschnitt zwischen dem Kolben 520 und
dem Zylinder 514 zu der Seite der Öldichtung 528 austritt,
kehrt in den Einführdurchgang 5102,
der an der Niederdruckseite liegt, durch den Austrittdurchgang 5122 zurück. In diesem
Aufbau wird beschränkt,
dass die Öldichtung 528 mit
einem hohen Druck des Kraftstoffs beaufschlagt wird.
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Die
Rohrverbindung 530 hat einen Verbindungskörper 532,
der mit dem Gehäusekörper 5512 verschraubt
ist, so dass die Rohrverbindung 530 an dem Einführdurchgang 5102 zusammengebaut
wird. Der Verbindungskörper 532 der
Rohrverbindung 530 hat einen Kraftstoffdurchgang 5100,
der mit dem Einführdurchgang 5102 in
Verbindung steht. Ein Kraftstofffilter 534 ist für den Kraftstoffdurchgang 5100 vorgesehen.
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Das
Steuerventil 540 weist ein Ventilelement 542,
eine Ventilführung 544,
eine Feder 546, ein Sitzelement 548, einen Solenoid 550 und
dergleichen auf. Das Ventilelement 542 ist aus einem magnetischen
Werkstoff ausgebildet. Alternativ wird das Ventilelement 542 aus
einem magnetischen Werkstoff ausgebildet, das mit einem nicht magnetischen Werkstoff
beschichtet ist. Das Ventilelement 542 hat im Wesentlichen
eine Becherform. Das Ventilelement 542 ist in der Ventilführung 544 hin-
und herbewegbar. Die Feder 546 spannt das Ventilelement 542 zu dem
Sitzelement 584 vor, das an der Seite der Einlasskammer 5110 mit
Bezug auf das Ventilelement 542 vorgesehen ist. Wenn das
Ventilelement 542 an das Sitzelement 548 gesetzt
wird, wird die Einlasskammer 5110 von dem Einlassdurchgang 5118 getrennt.
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Der
Solenoid 550 des Steuerventils 540 ist so ausgebildet,
dass ein Mittelkern 554 und eine Spule 556 in
einem Harzabschnitt 552 einsatzgeformt werden. Der Mittelkern 554 und
ein Teil der Spule 556 greifen mit einem Einschnitt 518 des
Gehäusekörpers 512 ein.
Der Einschnitt 518 ist um den äußeren Umfang der Kompressionskammer 5120 ausgebildet.
Der Einschnitt 518 ist an der entgegengesetzten Seite der
Einlasskammer 5110 mit Bezug auf das Ventilelement 542 angeordnet.
Wenn der Spule 556 Elektrizität zugeführt wird, erzeugen der Gehäusekörper 512 und
das Ventilelement 542 eine magnetische Anziehungskraft
dazwischen. Der Gehäusekörper 512 liegt
an der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite des Sitzelements 548 mit
Bezug auf das Ventilelement 542.
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Wie 7 entnehmbar
ist, hat das Ausstoßventil 560 einen
Körper 562,
der mit dem Gehäusekörper 512 verschraubt
ist, so dass das Ausstoßventil 560 in
den Ausstoßdurchgang 5130 zusammengebaut
wird. Der Körper 562 des
Ausstoßventils 560 hat einen
Kraftstoffdurchgang 5132, der das Ventilelement 564,
eine Feder 566 und ein Sitzelement 568 aufnimmt.
Das Sitzelement 568 isst an der Seite der Kompressionskammer 5120 mit
Bezug auf das Ventilelement 564 angeordnet. Die Feder 566 spannt
das Ventilelement 564 zu dem Sitzelement 568 vor.
Wenn ein Druck des Kraftstoffs in der Kompressionskammer 5120 gleich
wie oder größer als
ein vorbestimmter Druck wird, wird das Ventilelement 564 von
dem Sitzelement 568 gegen die Elastizität der Feder 566 angehoben.
Somit wird der Kraftstoff in der Kompressionskammer 5120 von
der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßen, nachdem durch den Ausstoßdurchgang 5130 und
den Kraftstoffdurchgang 5132 getreten ist. Kraftstoff,
der aus der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßen wird, wird einer Kraftstoffleitung,
wie z.B. einer Common-Rail zugeführt,
in der der druckbeaufschlagte Kraftstoff gesammelt wird. Der in
der Kraftstoffleitung gesammelte Kraftstoff wird in den Injektor
zugeführt.
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Wie
den 6, 7 entnehmbar ist, ist das Ablassventil 570 in
dem Raum angeordnet, der die verbleibenden Räume 5200 aufweist,
die in Umfangsrichtung zwischen der Rohrverbindung 530 und dem
Ausstoßventil 560 ausgebildet sind.
Bei diesem Aufbau ist das Ablassventil 570 vollständig in
dem Gehäusekörper 512 untergebracht.
Wie 8 entnehmbar ist, ist der Körper 572 des Ablassventils 570 mit
dem Gehäusekörper 512 so
verschraubt, dass der Körper 572 des
Ablassventils 570 und der Gehäusekörper 512 dazwischen
ein Sitzelement 578 dazwischen einfassen, so dass das Ablassventil 570 mit
dem Gehäusekörper 512 zusammengebaut
wird. Eine Kugel 574 und Federsitz 575 bilden
ein Ventilelement des Ablassventils 570. Die Feder 576 spannt den
Federsitz 575 und die Kugel 574 zu dem Sitzelement 578 vor.
Der Ausstoßdurchgang 5134 verbindet sich
mit der stromabwärtigen
Seite des Ventilelements 564 des Ausstoßventils 560 (7),
so dass ein Druck des Kraftstoffs in dem Ausstoßdurchgang 5134 in
die Richtung aufgebracht wird, in die die Kugel 574 von
dem Sitzelement 578 gehoben wird. Wenn ein Druck des Kraftstoffs
an der stromabwärtigen
Seite des Ventilelements 564 gleich wie oder größer als
ein vorbestimmter Druck wird, wird die Kugel 575 von dem
Sitzelement 578 gegen die Elastizität der Feder 576 gehoben,
so dass Kraftstoff aus dem Ausstoßdurchgang 5134 in
die Einlasskammer 5110 ausgestoßen wird. Der eingestellte
Druck, bei dem das Ablassventil 570 sich öffnet, ist
so vorbestimmt, dass er größer als
der eingestellte Druck ist, bei dem sich das Ausstoßventil 560 öffnet.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb der Hochdruckpumpe 510 beschrieben.
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Zuerst
wird ein Einlasstakt beschrieben. Der Druck in der Einlasskammer 5110,
die stromaufwärts von
dem Ventilelement 542 liegt, wird auf das Ventilelement 542 von
dessen stromaufwärtiger
Seite aufgebracht. Der Druck in der Kompressionskammer 5120,
die stromabwärts
von dem Ventilelement 542 liegt, wird auf das Ventilelement 542 von
dessen stromabwärtiger
Seite aufgebracht. Wenn der Kolben 520 sich in eine Saugrichtung
nach unten in 5 bewegt, und wenn der Druck
in der Kompressionskammer 5120 sich verringert, ändert sich
ein Differentialdruck, der von der Einlasskammer 5110 und der
Kompressionskammer 5120 auf das Ventilelement 542 aufgebracht
wird. Unter dieser Bedingung wird eine Setzkraft durch einen Druck
des Kraftstoffs in der Kompressionskammer 5120 verursacht
und wird auf das Ventilelement 542 in die Richtung aufgebracht,
in die das Ventilelement 542 auf das Sitzelement 548 gesetzt
wird. Zusätzlich
wird eine Hubkraft durch den Druck der Kraftstoffs an der Seite
der Einlasskammer 5110 in die Richtung verursacht, in die das
Ventilelement 542 von dem Sitzelement 548 abgehoben
wird. Wenn die Summe der Setzkraft des Ventilelements 542 und
der Elastizität
der Feder 546 geringer als die Hubkraft des Ventilelements 542 wird,
wird das Ventilelement 542 von dem Sitzelement 548 abgehoben
und stößt an den
Gehäusekörper 512,
der an der entgegengesetzten Seite des Sitzelements 548 mit
Bezug auf das Ventilelement 542 liegt. Somit strömt Kraftstoff
in die Kompressionskammer 5120, nachdem er durch die Einlasskammer 5110 und
den Einlassdurchgang 5118 getreten ist. Der Spule 556 wird
Elektrizität
unter der Bedingung zugeführt,
dass das Ventilelement 542 in Kontakt mit dem Gehäusekörper 512 steht,
bevor der Kolben 520 seinen unteren Todpunkt erreicht.
Daher kann die magnetische Anziehungskraft, die unter Verwendung der
Spule 556 erzeugt wird, zum Aufrechterhalten des Ventilelements 542 in
Kontakt mit dem Gehäusekörper 512 zum Öffnen des
Steuerventils 540 klein sein.
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Als
nächstes
wird ein Rückführtakt beschrieben.
Die Elektrizität,
die der Spule 556 zugeführt wird,
wird auch dann aufrechterhalten, wenn der Kolben 530 beginnt
sich in eine Druckbeaufschlagungsrichtung nach oben in 5 von
seinem unteren Todpunkt zu seinem oberen Todpunkt zu bewegen. Unter dieser
Bedingung wird die magnetische Kraft zwischen dem Gehäusekörper 512 und
dem Ventilelement 542 aufgebracht, so dass das Ventilelement 542 fortgesetzt
an dem Gehäusekörper 512 anstößt, um dadurch
das Steuerventil 540 offen zu halten. Somit kehrt Kraftstoff,
der in der Kompressionskammer 5120 mit Druck beaufschlagt
wird, wenn sich der Kolben 520 nach oben bewegt, in die
Einlasskammer 5110 von dem Steuerventil 540 nach
dem Durchlaufen des Einlassdurchgangs 5118 zurück.
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Als
nächstes
wird ein Druckbeaufschlagungstakt beschrieben. Wenn die Zufuhr der
Elektrizität
zu der Spule 556 in dem Rückführtakt anhält, führt die Spule 556 auf,
die magnetische Kraft zu erzeugen, die zwischen dem Ventilelement 542 und dem
Gehäusekörper 512 aufgebracht
wird. Unter dieser Bedingung wird die Summe der Setzkraft, die auf
das Ventilelement 542 von der Kompressionskammer 5120 auf
das Sitzelement 548 aufgebracht wird, und der Elastizität der Feder 546 größer als
die Hubkraft, die auf das Ventilelement 542 von der Einlasskammer 5110 aufgebracht
wird. Somit wird das Ventilelement 542 auf das Sitzelement 548 gesetzt, so
dass die Einlasskammer 5110 von dem Einlassdurchgang 5118 getrennt
wird. Unter dieser Bedingung wird, wenn der Kolben 520 sich
weitergehend in die Druckbeaufschlagungsrichtung nach oben in 5 zu
seinem oberen Todpunkt bewegt, Kraftstoff in der Kompressionskammer 5120 mit
Druck beaufschlagt, um dadurch den Druck zu erhöhen. Wenn der Druck des Kraftstoffs
in der Kompressionskammer 5120 größer als ein vorbestimmter Druck
wird, wird das Ventilelement 564 des Ausstoßventils 560 von
dem Sitzelement 568 gegen die Elastizität der Feder 566 in
dem Ausstoßventil 560 angehoben,
so dass das Ausstoßventil 560 sich öffnet. Somit
wird in der Kompressionskammer 5120 mit Druck beaufschlagter
Kraftstoff von dem Ausstoßventil 560 durch den
Ausstoßdurchgang 5130 ausgestoßen. Der
von dem Ausstoßventil 560 ausgestoßene Kraftstoff
wird der (nicht gezeigten) Kraftstoffleitung zugeführt und wird
gesammelt. Der gesammelte Kraftstoff wird in den Injektor zugeführt. Wenn
der Druck des in der Kraftstoffleitung gesammelten Kraftstoffs gleich
wie oder größer als
ein vorbestimmter Druck wird, wird die Kugel 574 des Ablassventils 570 von
dem Sitzelement 578 gehoben. Daher kehrt Kraftstoff, der durch
den Kraftstoffdurchgang 5132 (7) des Ausstoßventils 560 tritt,
in die Einlasskammer 5110 durch den Ausstoßdurchgang 5134 (8)
und das Ablassventil 570 zurück.
-
Der
Einlasstakt, der Rückführtakt und
der Druckbeaufschlagungstakt, die vorstehend genannt sind, werden
wiederholt, so dass die Hochdruckpumpe 510 Kraftstoff pumpt.
Die Zeitabstimmung der Zufuhr der Elektrizität zu der Spule 556 des
Steuerventils 540 wird so gesteuert, dass die Menge des
von der Hochdruckpumpe 510 ausgestoßenen Kraftstoffs begrenzt
wird.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Einlasskammer 5110 zu der Seite der Kompressionskammer 5120 ausgebeult.
Einer von dem verbleibenden Raum 5200, der in dem Gehäusekörper 512 ausgebildet
ist, nimmt das Ventilelement 542 des Steuerventils 540 auf.
-
Die
Spule 556 des Steuerventils 540 ist in dem Raum
an der entgegengesetzten Seite der Einlasskammer 5110 mit
Bezug auf das Ventilelement 542 angeordnet. Die Spule 546 ist
in dem Raum an der Seite des äußeren Umfangs
der Kompressionskammer 5120 angeordnet. Das Steuerventil 540 weist
den Solenoid 550 auf, wobei daher das Steuerventil 540 einen
großen
Aufnahmeraum benötigt.
Jedoch kann bei diesem Aufbau das Steuerventil 540 in dem
Gehäusekörper 512 effizient
unter Verwendung des Raums des Gehäusekörpers 512 vorgesehen werden.
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Die
Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 sind um
die Kompressionskammer 5120 angeordnet. Die Rohrverbindung 530 und
das Ausstoßventil 560 sind
an der Seite der Kompressionskammer 5112 mit Bezug auf
die Einlasskammer 5110 angeordnet. Das Ablassventil 570 ist
in dem Raum des Gehäusekörpers 512 angeordnet.
Dieser Raum des Ablassventils 570 ist in Umfangsrichtung
zwischen der Rohrverbindung 530 und Ausstoßventil 460 in
dem Gehäusekörper 512 ausgebildet.
-
Ferner
sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und das
Ablassventil 570 an einer Seite mit Bezug auf die gedachte
Ebene 5210 einschließlich
einer Mittelachse des Kolbens 520 angeordnet. Das Steuerventil 540 ist
an der entgegengesetzten Seite der Rohrverbindung 530,
des Ausstoßventils 560 und
des Ablassventils 570 mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 angeordnet.
Jedes von der Rohrverbindung 530, des Ausstoßventils 560 und des
Ablassventils 570 hat einen einfachen Aufbau, wobei sie
dadurch einen Montageraum benötigen, der
kleiner als der Montageraum ist, der für das Steuerventil 540 benötigt wird.
-
Bei
diesem Aufbau sind die Rohrverbindung 530, das Ausstoßventil 560 und
das Ablassventil 570 an einer Seite mit Bezug auf die gedachte
Ebene 5210 zusammengeführt.
Das Steuerventil 540, das einen großen Aufnahmeraum aufgrund der
Tatsache benötigt,
dass es den Solenoid 550 hat, ist an der anderen Seite
mit Bezug auf die gedachte Ebene 5210 angeordnet.
-
Bei
dem vorstehend genannten Aufbau wird der Raum in dem Gehäusekörper 512 effizient
verwendet, so dass beschränkt
wird, dass Bauteile der Hochdruckpumpe 510 übermäßig nach
außen
von der Hochdruckpumpe 510 vorstehen. Als Folge kann die
Hochdruckpumpe 510 verkleinert werden.
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Das
Steuerventil 540 verbindet die Einlasskammer 5110 mit
der Kompressionskammer 5120 und trennt die Einlasskammer 5110 von
der Kompressionskammer 5120. Das Ablassventil 570 führt Kraftstoff
in die Einlasskammer 5110 zum Steuern des Drucks des Kraftstoffs
an der stromabwärtigen Seite
des Ausstoßventils 560 zurück. Das
Steuerventil 540 und das Ablassventil 570 sind
jeweils in den verbleibenden Räumen 5200 angeordnet,
die in der Umgebung der Einlasskammer 5110 liegen. Bei
diesem Aufbau kann ein Kraftstoffdurchgang, der das Steuerventil 540 mit
der Einlasskammer 5110 verbindet, hinsichtlich der Länge verringert
werden oder kann weggelassen werden. Zusätzlich kann die Länge eines
Kraftstoffdurchgangs, der das Ablassventil 570 mit der
Einlasskammer 5110 verbindet, verringert werden oder kann
dieser weggelassen werden. Somit kann der Kraftstoffdurchgang einfach
in der Hochdruckpumpe 510 ausgebildet werden.
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Ferner
kann ein Betrag des Vorstehens der Bauteile, die übermäßig von
der Hochdruckpumpe 510 nach außen vorstehen, reduziert werden.
Es kann beschränkt
werden, dass die Bauteile andere Bauteile um die Hochdruckpumpe 510 stören, wenn die
Hochdruckpumpe 510 montiert wird. Daher kann die Hochdruckpumpe 510 einfach
montiert werden.
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(Viertes
und fünftes
Ausführungsbeispiel) Die
Querschnittsansicht, die in 9 gezeigt
ist, ist entlang einer Linie genommen, die dieselbe wie die Linie
IV-IV in 5 ist. Wie in 9 gezeigt
ist, ist in dem vierten Ausführungsbeispiel
ein linearer Abschnitt 5117 in dem äußeren Umfang 5114 der
Einlasskammer 5110 ausgebildet. Dieser lineare Abschnitt 5117 dient
als diskontinuierlicher Abschnitt (Definitionsabschnitt). Das Steuerventil 540 ist an
der Seite des äußeren Umfangs
relativ zu dem linearen Abschnitt 5117 angeordnet.
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Genauer
gesagt hat, wie 9 entnehmbar ist, die Einlasskammer 5110 den äußeren Umfang 5114,
der sich von dem ersten Ende 5114a von diesem zu dem zweiten
Ende 5114b von diesem erstreckt. Das erste Ende 5114a erstreckt
sich zu dem zweiten Ende 5114b, um den Definitionsabschnitt (diskontinuierlichen
Abschnitt) 5117 auszubilden, der den verbleibenden Raum 5200 definiert.
Der verbleibende Raum 5200 ist an der äußeren Seite des Definitionsabschnitts 5117 mit
Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 gelegen.
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Die
Querschnittsansicht, die in 10 gezeigt
ist, ist entlang einer Linie genommen, die die gleiche wie die Linie
VII-VII in 5 ist. Wie in 10 gezeigt
ist, sind in dem fünften
Ausführungsbeispiel
zwei lineare Abschnitte 5117 an beiden Seiten der Einlasskammer 5110 mit
Bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Umfangs 5114 ausgebildet.
Jedes von dem Steuerventil 540 und dem Ablassventil 570 ist
an der Seite des äußeren Umfangs relativ
zu den linearen Abschnitten 5117 angeordnet.
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In
den vorstehend genannten vierten und fünften Ausführungsbeispielen hat der äußere Umfang 5114 außer jedem
linearen Abschnitt 5117 eine im Wesentlichen bogenförmige Gestalt.
Der lineare Abschnitt 5117 ist an der radial inneren Seite
eines bogenförmigen
Abschnitts gelegen, der durch Erstrecken des äußeren Umfangs 5114 außer dem
linearen Abschnitt 5117 definiert wird. Bei diesem Aufbau
definiert der lineare Abschnitt 5117 einen diskontinuierlichen
Abschnitt mit Bezug auf den äußeren Umfang 5114.
Der lineare Abschnitt 5117 definiert den eingeschnittenen
Abschnitt, der nach innen in der Einlasskammer 5110 gebeult
ist.
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(Sechstes Ausführungsbeispiel)
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Wie
in 11 gezeigt ist, bilden ein Gehäusekörper 582, ein Zylinder 584 und
die Gehäuseabdeckung 516 das
Pumpengehäuse
einer Hochdruckpumpe 580. Der Gehäusekörper 582, der Zylinder 584 und
die Gehäuseabdeckung 516 sind
bezüglich zueinander
individuell. Der Gehäusekörper 582 ist aus
einem ferritischen Edelstahl ausgebildet. Der Zylinder 584 ist
aus martensitischem Edelstahl ausgebildet.
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(Weiteres Ausführungsbeispiel)
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In
den dritten bis sechsten Ausführungsbeispielen
ist das Steuerventil 540 in dem verbleibenden Raum 5200,
der in dem Gehäusekörper ausgebildet ist,
als Bauteil der Hochdruckpumpe angeordnet. Alternativ sind das Steuerventil 540 und
das Ablassventil 570 in den verbleibenden Räumen 5200,
die in dem Gehäusekörper ausgebildet
sind, als Bauteile der Hochdruckpumpe angeordnet. Jedoch können die
Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 in zumindest
einem der verbleibenden Räume 5200 zusätzlich zu
dem Steuerventil 540 und dem Ablassventil 570 angeordnet
werden. Alternativ können
die Rohrverbindung 530 und das Ausstoßventil 560 in zumindest
einem der verbleibenden Räume 5200 anstelle
des Steuerventils 540 und der Ablassventil 570 angeordnet
werden.
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In
den dritten bis sechsten Ausführungsbeispielen
sind die Einschnitte 5115 in der Einlasskamme 5110 ausgebildet,
wobei alternativ zumindest einer der linearen Abschnitte 5117 in
dem äußeren Umfang 5114 der
Einlasskammer 5110 an der Seite der Kompressionskammer
als zumindest einer der diskontinuierlichen Abschnitte ausgebildet
wird. Jeder der verbleibenden Räume 520 ist
in dem Gehäusekörper an
der in Umfangsrichtung äußeren Seite des
Einschnitts 5115 oder des linearen Abschnitts 5117 ausgebildet.
Jedoch ist der verbleibende Raum 5200 nicht auf den vorstehend
genannten Aufbau beschränkt.
Zumindest einer von dem Einschnitt 5115 und den linearen
Abschnitten 5117 kann an der entgegengesetzten Seite der
Einlasskammer 5110 mit Bezug auf die Kompressionskammer 5120 ausgebildet
werden. Der verbleibende Raum kann an der radial äußeren Seite
des Einschnitts 5115 oder des linearen Abschnitts 5117 ausgebildet
werden. Alternativ kann der Einschnitt 5115 oder der lineare
Abschnitt 5117 an der quergerichteten Seite der Einlasskammer 5110 in
Längsrichtung
durch die Einlasskammer 5110 ausgebildet werden. Der verbleibende
Raum kann an der radial äußeren Seite
von zumindest entweder dem Einschnitt 5115 oder den linearen
Abschnitten 5117 ausgebildet werden.
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Ein
Einschnitt kann an einer von der oberen Seite der Einlasskammer
und von der unteren Seite der Einlasskammer ausgebildet werden,
anstelle in der quergerichteten Seite der Einlasskammer ausgebildet
zu sein. Ein verbleibender Raum kann in der Außenseite dieses Einschnitts
ausgebildet werden. Die Gestalt des diskontinuierlichen Abschnitts
in dem äußeren Umfang
der Einlasskammer kann im Wesentlichen eine bogenförmige Gestalt
sein, die eine Krümmung
hat, die kleiner als die Krümmung
eines Teils des äußeren Umfangs
des diskontinuierlichen Abschnitts ist, wenn der äußere Umfang
des diskontinuierlichen Abschnitts zumindest teilweise im Wesentlichen
eine bogenförmige
Gestalt hat. Eine ähnliche
Wirkung kann erzeugt werden, wenn der diskontinuierliche Abschnitt
an der radial inneren Seite eines Abschnitts, der in Umfangsrichtung
von dem äußeren Umfang
außer
dem diskontinuierlichen Abschnitt erweitert ist, angeordnet wird.
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Der äußere Umfang
der Einlasskammer kann vollständig
aus linearen Abschnitten ausgebildet werden und die linearen Abschnitte
können
als diskontinuierlicher Abschnitt definiert werden. In diesem Fall
hat der äußere Umfang
eine polygonale Gestalt.
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Fluid,
das unter Verwendung der Hochdruckpumpe gepumpt wird, ist nicht
auf Kraftstoff beschränkt.
Die Hochdruckpumpe kann alle Arten von Fluid, wie z. B. Gas, zweiphasiges
Fluid aus Dampf und Flüssigkeit
und Flüssigkeit
pumpen.
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Die
vorstehend genannten Strukturen der Ausführungsbeispiele können geeignet
kombiniert werden.
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In
den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen
wird die Abdichtungsstruktur bei dem Durchflussmessgerät verwendet.
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Jedoch
ist die Abdichtungsstruktur nicht auf die Verwendung bei einem Durchflussmessgerät beschränkt. Die
Abdichtungsstruktur kann für
alle anderen Aufnahmestrukturen verwendet werden.
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Verschiedenartige
Abwandlungen und Änderungen
können
weitläufig
an den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen
ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung
vorgenommen werden.
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Somit
hat die Hochdruckpumpe 10, 100 einen Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28 und
eine Pumpenkammer 24. Kraftstoff strömt in die Pumpenkammer 24 durch
den Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28. Die Hochdruckpumpe 10, 100 weist
ein Ventilelement 56, 110 und einen Kolben 34 auf.
Das Ventilelement 56, 110 ist entlang einer Bewegungsachse
in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Ventilelements 56, 110 zum
Steuern einer Menge des Kraftstoffs, der in die Pumpenkammer 24 durch
den Kraftstoffdurchgang 22, 25, 28 strömt, bewegbar.
Der Kolben 34 ist im Wesentlichen entlang einer Bewegungsachse
in eine im Wesentlichen axiale Richtung des Kolbens 34 bewegbar.
Der Kolben 34 kann Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 mit
Druck beaufschlagen, um den Kraftstoff in der Pumpenkammer 24 auszustoßen. Die
Bewegungsachse des Ventilelements 56, 110 ist
von der Bewegungsachse des Kolbens 34 im Wesentlichen parallel
dazu versetzt.