DE102006056600B4

DE102006056600B4 - Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102006056600B4
Application number: DE102006056600A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Toyota Kitamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: JP4386030B2; CN1975147A; DE102006056600A1; CN1975147B; US20070128058A1; JP2007154728A; US7794216B2

Abstract

Hochdruckpumpe (17), wobei ein Kolben (32) in eine Gleitöffnung (31) eines Zylinderkörpers (29) eingeführt wird, der zwischen einer Druckkammer (35) und einem Antriebsnocken (22) bereitgestellt ist, um sich in der Gleitöffnung (31) hin- und herzubewegen; der Antriebsnocken (22) den Kolben (32) hin Richtung des Antriebsnockens (22) bewegt, um zu bewirken, dass ein Fluid (10) in die Druckkammer (35) gesogen wird; der Antriebsnocken (22) den Kolben (32) in Richtung der Druckkammer (35) bewegt, um zu bewirken, dass das Fluid (10) in der Druckkammer (35) verdichtet wird; und ein Zwischenraum zwischen dem Kolben (32) und einer Wand (46) der Gleitöffnung (31) einen Strömungsdurchlass (47) des Fluids (10) bildet, das von der Druckkammer (35) abgeführt wird, wobei die Hochdruckpumpe (17) durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
ein Fluidreservoir (55) für das Fluid (10), dessen Fassungsvermögen zunimmt, wenn sich der Kolben (32) in Richtung des Antriebsnockens (22) bewegt, und das abnimmt, wenn sich der...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, die einen Einlasshub, während dem ein Fluid in eine Druckkammer gesogen wird, und einen Verdichtungshub, während dem das Fluid in der Druckkammer verdichtet wird, durch eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens in einer Gleitöffnung eines Zylinderkörpers ausführt und somit das Fassungsvermögen der Druckkammer verändert.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine einen Kolben aufweisende Hochdruckpumpe ist beispielsweise in einem Fahrzeugmotor beinhaltet, der beispielsweise den Kraftstoffeinspritzventilen einen Kraftstoff zuführt (siehe japanische Patentanmeldung JP 2001-411291 A ).
Wie in 15 gezeigt ist, weist die Hochdruckpumpe einen Zylinderkörper 71, einen Kolben 73, eine Druckkammer 74, einen Stößel 75 und einen Antriebsnocken 76 auf. Der Kolben 73 ist in eine Gleitöffnung 72 des Zylinderkörpers 71 so eingefügt, dass er darin hin- und herbewegt werden kann, und die Druckkammer 74 ist an einem Ende der Gleitöffnung 72 (dem oberen Ende, wie in 15 zu erkennen ist) bereitgestellt. Der Stößel 75 und der Antriebsnocken 76 sind an dem anderen Ende der Gleitöffnung 72 bereitgestellt (dem unteren Ende, wie in 15 zu erkennen ist). Der Stößel 75 stößt den Kolben 73 an der unteren Innenoberfläche des Stößels 75 an und bewegt sich hin -und her, während er durch eine Stößelführung 77 geführt wird. Der Stößel 75 wird durch eine Feder 78 in Richtung des Antriebsnockens 76 getrieben. Während sich der Antriebsnocken 76 dreht und sich der Kolben 73 somit in der Gleitöffnung 72 hin- und herbewegt, ändert sich das Fassungsvermögen der Druckkammer 74, wodurch ein Kraftstoff 79 in die Druckkammer 74 gesogen und darin verdichtet wird.
Insbesondere während sich der Antriebsnocken 76 über einen Punkt hinaus dreht, an dem der Kolben 73 sich am oberen Totpunkt befindet, nimmt die durch den Antriebsnocken ausgeübte Stoßkraft ab, und der Stößel 75 bewegt sich, durch die Feder 78 gespannt, abwärts auf die Seite des Antriebsnockens 76. Währenddessen nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 74 allmählich zu, und der Kraftstoff 79 wird in die Druckkammer 74 gesogen (Einlasshub). Während sich der Kolben 73 hingegen über einen Punkt hinaus dreht, an dem der Kolben 73 sich am unteren Totpunkt befindet, nimmt die Stoßkraft des Antriebsnockens 76 zu, und der Stößel 75 bewegt sich aufwärts auf die Seite der Druckkammer 74 gegen die Spannkraft der Feder 78. Währenddessen nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 74 allmählich ab, und der Kraftstoff 79 in der Druckkammer 74 wird verdichtet (Verdichtungshub). Dann wird das Hinausströmen des Kraftstoffs 79 aus der Druckkammer 74 durch ein elektromagnetisches Überströmventil 81, das bei einem Verdichtungshub geschlossen wird, unterbrochen, so dass der Kraftstoff 79 auf einen hohen Druck verdichtet wird. Wenn der Druck des Kraftstoffs 79 einen vorgegebenen Wert übersteigt, öffnet sich ein Rückschlagventil 82, und der Kraftstoff 79 wird auf die Seite des Kraftstoffeinspritzventils abgeführt.
Wie in 16 gezeigt ist, bildet ein kleiner Raum zwischen dem Kolben 73 und einer Wand 83 einen Strömungsdurchlass 84 für den Kraftstoff 79, der von der Druckkammer 74 abgeführt wird. Der Kraftstoff 79, der über den Strömungsdurchlass 84 verteilt wird, dient als Schmiermittel und Kühlmittel und unterdrückt ein Festfressen infolge der Wärme, die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 73 erzeugt wird.
Wenn in der Hochdruckpumpe 85 der Druck des Kraftstoffs 79 ansteigt, während sich der Kolben zur Druckkammer 74 bewegt, wirkt eine durch den Druckanstieg bewirkte Reaktionskraft Fr auf den Antriebsnocken 76 ein. Wenn der Antriebsnocken 76 den Stößel 75 hingegen aufwärts schiebt und der Kolben 73 sich in Richtung der Druckkammer 74 bewegt, wirkt eine Stoßkraft Fu von dem Antriebsnocken 76 in Richtung der Druckkammer 74.
Der Antriebsnocken 76 kontaktiert an einem Basiskreisbereich 76A einen Mittelpunkt C des Stößels 75. Ein Kontaktbereich Pa des Antriebsnockens 76, an dem er den Stößel 75 kontaktiert, verschiebt sich und weicht vom Mittelpunkt C des Stößels 75 ab, während sich der Antriebsnocken 76 dreht. Dadurch wird bewirkt, dass sich der Stößel 75 innerhalb eines zulässigen Bereichs neigt, der dem Spiel zwischen dem Stößel 75 und der Stößelführung 77 entspricht wie in 16 gezeigt ist. Wenn dies geschieht, neigt sich auch der Kolben 73 aufgrund seines Moments in eine gewisse Richtung in der Gleitöffnung 72. Wenn sich also der Kolben 73 neigt, wird von dem Kolben 73 auf einen Endbereich Ep der Gleitöffnung 72 auf der Seite der Druckkammer 74 und auf einen Endbereich Ed der Gleitöffnung 72 auf der Seite des Antriebsnockens eine Presskraft (Seitenkraft Fs) ausgeübt.
Gemäß dem in den letzten Jahren vorherrschenden Trend wird die Kraftstoffabgabemenge oder der Kraftstoffabgabedruck einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe wie der Kraftstoffpumpe 85, die hierin beschrieben ist, zur Verbesserung des Motorleistungsverhaltens häufig erhöht. In diesem Fall jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Seitenkraft Fs zunehmen kann. Das heißt, dass es zur Erhöhung der Kraftstoffabgabemenge der Kraftstoffpumpe 85 wirksam ist, den Schließsteuerzeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 81 auf einen in der Nähe des unteren Totpunkts befindlichen Punkt vorzuverstellen. Dadurch wird jedoch die Reaktionskraft Fr, die durch einen Anstieg des Drucks des Kraftstoffs 79 bewirkt wird, und somit die Seitenkraft Fs erhöht. Dabei wird mehr Wärme am auf der Seite des Antriebsnockens 76 befindlichen Endbereich Ed der Gleitöffnung 72 und am auf der Seite der Druckkammer 74 befindlichen Endbereich Ep der Gleitöffnung 72 erzeugt, während der Kolben 73 in der Gleitöffnung 72 gleitet. In diesem Fall wird eine große Menge Kraftstoff 79 benötigt, um ein Festfressen zu vermeiden. Da das Volumen des Kraftstoffs 79 in der Druckkammer 74 groß ist, kann jedoch bei einer herkömmlichen Hochdruckpumpe 85 von dem Endbereich Ep auf der Seite der Druckkammer 74 der sich in der Nähe der Druckkammer 74 befindet, Wärme in ausreichendem Maße freigesetzt werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass dem Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 76, der sich von der Druckkammer 74 weit entfernt befindet, keine ausreichende Menge des Kraftstoffs 79 zugeführt werden kann.
In der japanischen Patentanmeldung JP-A-2001-41129 ist das Spiel zwischen dem Kolben 73 und der Wand 83 der Gleitöffnung 72 auf der Seite der Druckkammer 74 größer ausgeführt als auf der Seite des Antriebsnockens 76, so dass der Kolben 73 den Endbereich Ed auf Seite des Antriebsnockens 76 vor dem Endbereich Ep auf der Seite der Druckkammer 74 kontaktiert. Es werden jedoch keine Maßnahmen für den Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 76 ergriffen. Somit besteht immer noch die Möglichkeit, dass das vorstehend erwähnte Problem auftreten kann.
Die D1 ( DE 60 2004 001 409 T2 ) zeigt eine Hochdruckpumpe und deren Herstellungsverfahren mit einem Zylinder, einem Kolben, der eine Hin- und Herbewegung zwischen dem Zylinder und einer Bohrung ausführt, wobei ein Ende des Kolbens mit einer Kompressionskammer verbunden ist und das andere Ende ist als eine Antriebsnocke mit einer Antriebsquelle für eine Hin- und Herbewegung durch ein Stößelelement verbunden. Eine zylindrische Nut und ein damit verbundener querverlaufender Durchlass sind nahe der Mitte des Zylinders ausgebildet. Sobald sich der Kolben nach oben bewegt wird das Benzin in der Kompressionskammer komprimiert. Wenn sich der Kolben nach unten bewegt wird das Benzin in die Kompressionskammer gesaugt. Ein Verlust beim Wirkungsgrad der Pumpe, der durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens verursacht wird, umfasst das Auslaufen von Benzin aus dem Raum zwischen der Bohrung des Zylinders und dem Kolben, nämlich dem Zwischenraum. Durch den querverlaufenden Durchlass und die mit der Niederdruckkammer verbundene zylindrische Nut kann das aus dem Zwischenraum auslaufende Benzin auf die Niederdruckseite zurückgebracht werden.
Die D2 ( DE 40 26 689 A1 ) bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für Treibstoff oder ähnliche unter druckstehende Medien, mit einem Zylinderelement, welches eine Pumpenkammer enthält, die mit einem Einlasskanal und einem Auslasseinspritzkanal für den Treibstoff versehen ist, wobei innerhalb der Pumpenkammer ein Hin- und herbeweglicher Kolben angeordnet ist, der durch seine Bewegung bewirkt, dass Treibstoff in einen Druckraum der Pumpenkammer auf einen hohen Druck kompriemiert wird und über den Einspritzkanal weitergeleitet wird, z. B. in einen Zylinder einer Verbrennungsmaschine. Die Pumpenkammer und der Kolben bilden eine Zusatzkammer, die dadurch geformt wird, dass die Durchmesser der Pumpenkammer und des Kolbens in einer Stufung im Durchmesser verändert werden. Die besagte Zusatzkammer ist von besagtem Druckraum getrennt und mit Schmieröl gefüllt. Durch seine Bewegung kann der Kolben gleichzeitig den Treibstoff als auch das Schmieröl einleiten und komprimieren.
Die DE 692 20 314 T2 zeigt eine Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem Pumpenkörper, einem Kolbenzylinder, einem im Innenraum des Kolbenzylinders drehbar und hin- und herbewegbar angeordneten Kolben, wobei das untere Ende des Kolbens eine Nocke berührt die an einer Nockenwelle mittels einer Nase vorgesehen ist und die Nockenwelle mit der Hauptwelle des Motors verbunden ist. In Verbindung mit der Rotation der Nockenwelle wird der Kolben entlang des Innenraumes des Kolbenzylinders vertikal mit einer Hin- und Herbewegung bewegt. Um ein Aufwärtssaugen des Öls zu verhindern, ist eine Ölnut in dem Schaftabschnitt des Kolbens am unteren Abschnitt des Kolbens oder in der Innenwand des Kolbenzylinders an einer Position die dem unteren Abschnitt des Kolbens entspricht vorgesehen. Es können verschiedene Ölnuten mit verschiedenen Profilen verwendet werden, jedoch sind diese Ölnuten gemeinhin so gestaltet, dass sie wenigstens zweit Seitenwände an ihren oberen und unteren Seiten in der vertikalen Richtung aufweisen, wobei eine Seitenwand an der oberen Seite flach, die andere Seitenwand an der unteren Seite hingegen teilweise oder gänzlich schräg nach unten geneigt ist. Diese Konstruktion verhindert ein Aufsteigen des Öls zur Kraftstoffseite des Kolbens hin.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckpumpe zu schaffen, die ermöglicht, dass eine große Menge eines Fluids von dem Fluid, das von der Druckkammer in den Strömungsdurchlass geschickt wird, am Endbereich auf der Seite des Antriebsnockens verteilt werden kann.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Strukturen zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe und deren Auswirkungen und Vorteile. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe bei der: ein Kolben in eine Gleitöffnung eines Zylinderkörpers, der zwischen einer Druckkammer und einem Antriebsnocken angeordnet ist, eingefügt ist, um sich innerhalb einer Gleitöffnung hin- und herzubewegen; der Antriebsnocken den Kolben in Richtung des Antriebsnockens bewegt, um zu bewirken, dass ein Fluid in die Druckkammer gesogen wird; der Antriebsnocken den Kolben in Richtung der Druckkammer bewegt, so dass bewirkt wird, dass ein Fluid in der Druckkammer verdichtet wird; und ein Raum zwischen dem Kolben und einer Wand der Gleitöffnung einen Strömungsdurchlass des Fluids ausbildet, das von der Druckkammer abgeführt wird. Bei dieser Hochdruckpumpe ist in dem Strömungsdurchlass ein Fluidreservoir bereitgestellt, dessen Fassungsvermögen zunimmt, während der Kolben sich in Richtung des Antriebsnockens bewegt, und das abnimmt, während der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt.
Gemäß dieser Struktur treibt der Antriebsnocken den Kolben an, damit er sich in der Gleitöffnung des Zylinderkörpers hin- und herbewegt. Wenn der Kolben sich in Richtung des Antriebsnockens bewegt, nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer zu, wodurch das Fluid in die Druckkammer gesogen wird. Zu diesem Zeitpunkt nimmt auch das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs zu, das in dem Strömungsdurchlass bereitgestellt ist, so dass ein Teil des Fluids in der Druckkammer in das Fluidreservoir gesogen wird.
Wenn sich der Kolben in Richtung der Druckkammer bewegt, nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer ab, wodurch das Fluid in der Druckkammer verdichtet wird. Dabei nimmt das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs ebenfalls ab, so dass das Fluid darin verdichtet und in dem Strömungsdurchlass abgeführt wird. Dementsprechend wird, im Vergleich dazu, wenn das Fluidreservoir nicht vorgesehen ist, eine große Menge eines Fluids einem Bereich auf der Seite des Antriebsnockens des Fluidreservoirs zugeführt.
Dementsprechend kann der Endbereich auf der Seite des Antriebsnockens durch die große Kraftstoffmenge, die von dem Fluidreservoir in der vorstehenden Weise zugeführt wird, ausreichend geschmiert und gekühlt werden, selbst wenn der Kolben sich neigt und in der Gleitöffnung gleitet, während er gegen den auf der Seite des Antriebsnockens befindlichen Endbereich der Gleitöffnungswand gepresst wird.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass: die Gleitöffnung einen Abschnitt mit einem großen Durchmesser, der auf der Seite des Antriebsnockens vorgesehen ist, und einen Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser, der auf der Seite der Druckkammer vorgesehen ist, aufweist; und der Kolben einen Bereich mit einem großen Durchmesser, der auf der Seite des Antriebsnockens bereitgestellt ist, und einen Bereich mit einem kleinen Durchmesser, der auf der Seite der Druckkammer vor gesehen ist, aufweist; wobei der Bereich mit dem großen Durchmesser in den Abschnitt mit dem großen Durchmesser eingefügt ist; der Bereich mit dem kleinen Durchmesser in den Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser eingefügt ist; und das Fluidreservoir durch einen Raum zwischen einem Stufenbereich der Gleitöffnung und einem Stufenbereich des Kolbens ausgebildet ist; wobei der Stufenbereich der Gleitöffnung zwischen dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser vorgesehen ist; und wobei der Stufenbereich des Kolbens zwischen dem Bereich mit dem großen Durchmesser und dem Bereich mit dem kleinen Durchmesser vorgesehen ist.
Gemäß dieser Struktur bewegt sich der Bereich mit dem kleinen Durchmesser des Kolbens in dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser der Gleitöffnung hin- und her, und der Bereich mit dem großen Durchmesser bewegt sich in dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser hin- und her. Während sich der Kolben in Richtung des Antriebsnockens bewegt, bewegt sich der Stufenbereich des Kolbens weg von dem Stufenbereich der Gleitöffnung, und das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs nimmt zu, wodurch das Fluid in das Fluidreservoir gesogen wird. Während sich im Gegensatz dazu der Kolben in Richtung der Druckkammer bewegt, nähert sich der Stufenbereich des Kolbens dem Stufenbereich der Gleitöffnung, und das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs nimmt ab, wodurch das Fluid in dem Fluidreservoir verdichtet und in Richtung des offenen Endes des Abschnitts mit dem großen Durchmesser der Gleitöffnung abgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben können die Effekte und Vorteile, die mit der Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erzielt werden, zuverlässiger erreicht werden, da das Fluid durch das ab- und zunehmende Fassungsvermögen des Fluidreservoirs in das Fluidreservoir gesogen und dort verdichtet wird, während sich der Kolben in der Gleitöffnung hin- und herbewegt.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass sich jeweils die Gleitöffnung und der Stufenbereich des Kolbens entlang einer Ebene im rechten Winkel zu einer Mittellinie der Gleitöffnung erstrecken.
Unter der Voraussetzung, dass das Fluidreservoir mit dem Fluid befüllt wird, wenn das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs maximal ist, wird gemäß dieser Struktur die Fluidmenge, die gleich der Menge ist, um die sich das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs ändert (verringert), wenn der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt, von dem Fluidreservoir abgeführt.
Bei der vorstehenden Struktur, bei der sich jeweils der Stufenbereich des Kolbens und der Stufenbereich der Gleitöffnung auf einer Ebene im rechten Winkel zur Mittellinie der Gleitöffnung erstrecken, kann die vorstehend angeführte Veränderung des Fassungsvermögens des Fluidreservoirs als das Produkt aus der Fläche des Stufenbereichs der Gleitöffnung (oder der Fläche des Stufenbereiches des Kolbens) und der Entfernung, die der Kolben zurücklegt, bestimmt werden. In anderen Worten sind die Fläche des Stufenbereichs und die Entfernung, die der Kolben zurücklegt, Elemente, die die Menge des Fluids bestimmen, das von dem Fluidreservoir abgeführt werden soll. Durch Verändern dieser Elemente auf verschiedenartige Weisen kann die Menge des Fluids, das von dem Fluidreservoir abgeführt werden soll, ohne weiteres auf eine gewünschte Menge eingestellt werden.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass der Stufenbereich der Gleitöffnung derart verjüngt ist, dass der Durchmesser des Stufenbereichs der Gleitöffnung in Richtung des Antriebsnockens zunimmt.
Gemäß dieser Struktur nimmt der Innendurchmesser des verjüngten Stufenbereichs der Gleitöffnung in Richtung des Antriebsnockens zu, und daher nimmt das Spiel zwischen dem Stufenbereich und dem Bereich mit dem kleinen Durchmesser des Kolbens in Richtung des Antriebsnockens zu. Somit ist der Widerstand gegenüber dem Fluid, das während eines Einlasshubs, bei dem der Kolben sich in Richtung des An triebsnockens bewegt, zu dem Fluidreservoir strömt, kleiner als wenn der Stufenbereich im rechten Winkel zur Mittellinie der Gleitöffnung ausgeführt wäre. Folglich kann das Fluid effizient in das Fluidreservoir gesogen werden.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass der Stufenbereich des Kolbens derart verjüngt ist, dass der Durchmesser des Stufenbereichs des Kolbens in Richtung des Antriebsnockens zunimmt.
Gemäß dieser Struktur nimmt der äußere Durchmesser des verjüngten Stufenbereichs des Kolbens in Richtung des Antriebsnockens zu, und somit nimmt das Spiel zwischen dem Stufenbereich und dem Abschnitt mit dem großen Durchmesser der Gleitöffnung in Richtung des Antriebsnockens ab. Daher ist der Widerstand gegenüber dem Fluid, das von dem Fluidreservoir abgeführt wird, wenn der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt, kleiner als wenn der Stufenbereich im rechten Winkel zur Mittellinie des Gleitbereichs ausgeführt wäre, wodurch sich die Strömungsfähigkeit des Fluids verbessert. Als Folge daraus verbessert sich die Schmier- und Kühlleistung.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass ein Bereich des Strömungsdurchlasses auf der Seite des Antriebsnockens des Fluidreservoirs eine größere Querschnittsfläche aufweist als ein Bereich des Strömungsdurchlasses auf Seite der Druckkammer des Fluidreservoirs.
Gemäß dieser Struktur wird das Fluid in dem Fluidreservoir von dem Fluidreservoir entweder jeweils zu der Seite des Antriebsnockens und der Seite der Druckkammer oder zu beiden Seiten abgeführt, wenn sich der Kolben in Richtung der Druckkammer bewegt und das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs abnimmt. Dabei wird eine größere Menge Fluids von dem Fluidreservoir nach dorthin abgeführt, wo der Strömungswiderstand geringer ist, dass heißt, dorthin wo die Querschnittsfläche größer ist.
Bei der vorstehenden Struktur, bei der der Bereich auf der Seite des Antriebsnockens des Fluidreservoirs einen größeren Querschnitt aufweist als der Bereich auf der Seite der Druckkammer, wird eine größere Menge an Fluid von dem Fluidreservoir zu der Seite des Antriebsnockens als zu der Seite der Druckkammer abgeführt. Das heißt, dass der Bereich auf der Seite des Antriebsnockens einen Bereich beinhaltet, wo während eines Verdichtungshubs der Kolben an der Wand der Gleitöffnung bei einem hohen Oberflächendruck gleitet und daher viel Wärme erzeugt wird. Um dem entgegenzuwirken, ermöglicht die vorstehende Struktur, dass eine große Menge Fluids dem Bereich auf der Seite des Antriebsnockens zugeführt werden kann.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass am Bereich des Strömungsdurchlasses auf der Seite des Antriebsnockens des Fluidreservoirs das Spiel zwischen dem Kolben und der Wand der Gleitöffnung auf einer Seite größer ist, wo der Kolben einen auf der Seite des Antriebsnockens befindlichen Endbereich der Wand der Gleitöffnung kontaktiert, wenn der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt, als auf einer Seite, wo der Kolben den auf der Seite des Antriebsnockens befindlichen Endbereich der Wand der Gleitöffnung nicht kontaktiert, wenn der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt.
Wenn gemäß dieser Struktur das Fluid von dem Fluidreservoir zu der Seite des Antriebsnockens abgeführt wird, wird eine Mehrheit des Fluids dorthin abgeführt, wo das Spiel zwischen dem Kolben und der Wand des Abschnitts mit dem großen Durchmesser groß ist und daher der Strömungswiderstand klein ist. Bei der vorstehenden Struktur ist dieses große Spiel zwischen dem Kolben und der Wand des Abschnitts mit dem großen Durchmesser auf der Seite ausgeführt, wo der Kolben den der Seite des Antriebsnockens befindlichen Endbereich der Wand des Abschnitts mit dem großen Durchmesser kontaktiert, wenn der Kolben sich in Richtung der Druckkammer bewegt. Daher kann eine Mehrheit des Fluids in dem Fluidreservoir dorthin zugeführt werden, wo eine Schmierung und Kühlung durch das Fluid ganz besonders erforderlich ist.
Das Fluidreservoir kann in der Nähe einer Stelle bereitgestellt sein, wo der Kolben die Wand der Gleitöffnung bei einem maximalen Oberflächendruck kontaktiert.
Die vorstehende Hochdruckpumpe kann derart beschaffen sein, dass ein Druck des nahe des ersten Bereichs zugeführten Fluids größer ist als ein Druck des Fluids, das einem anderen Bereich als dem ersten Bereich zugeführt wird.
Wenn das Fluidreservoir an der vorstehend erwähnten Position bereitgestellt ist, wird das Einsaugen und Verdichten des Fluids nahe einer Stelle ausgeführt, wo der Kolben die Wand der Gleitöffnung mit dem höchsten Oberflächendruck kontaktiert, wenn der Kolben an der selben Wand gleitet. Das heißt, dass eine große Menge des Fluids dorthin zugeführt werden kann, wo aufgrund dessen, dass der Kolben an der Wand der Gleitöffnung mit höchstem Druck gleitet, viel Wärme erzeugt wird und somit ein Schmieren und Kühlen durch das Fluid ganz besonders erforderlich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der identische Bezugszeichen identische Elemente darstellen, besser verständlich. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffzuführsystems, bei dem eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
2 eine Querschnittansicht der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die in 1 gezeigt ist.
3 eine vergrößerte Querschnittansicht des Bereichs A in 2.
4 eine vergrößerte Querschnittansicht des Bereichs B in 3.
5 eine Querschnittansicht, die den Zustand darstellt, bevor der Kolben in die Gleitöffnung in 4 eingefügt wird.
6 eine Querschnittansicht, die den Zustand des Bereichs A der Hochdruck-Kraftstoffpumpe darstellt, wenn der Antriebsnocken von dem in 3 dargestellten Zustand sich weiter dreht und der Kolben sich aufwärts bewegt.
7 eine Querschnittansicht, die den Zustand des Bereichs A der Hochdruck-Kraftstoffpumpe darstellt, wenn der Antriebsnocken sich von dem in 6 gezeigten Zustand weiter dreht und der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.
8 eine Querschnittansicht, die den Zustand des Bereichs A der Hochdruck-Kraftstoffpumpe darstellt, wenn der Antriebsnocken sich von dem Zustand, der in 7 gezeigt ist, weiter dreht und der Kolben sich abwärts bewegt.
9 eine vergrößerte Querschnittansicht, die das Fluidreservoir und dessen Umgebungsbereich der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt, der dem Bereich B in 4 entspricht.
10 eine vergrößerte Querschnittansicht, die das Fluidreservoir und dessen Umgebungsbereich der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt, der dem Bereich B in 4 entspricht.
11A eine Querschnittansicht, die entlang der Linie C-C in 10 erstellt wurde, und 11B eine Querschnittansicht, die entlang der Linie D-D in 10 erstellt wurde.
12 eine vergrößerte Querschnittansicht, die das Fluidreservoir und dessen Umgebungsbereich der vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt, die dem Bereich B in 4 entspricht.
13 eine Querschnittansicht, die entlang der Linie E-E in 12 erstellt wurde.
14A eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht, die eine andere Ausführungsform des Fluidreservoirs darstellt, und 14B eine Querschnittansicht, die entlang der Linie F-F in 14A erstellt wurde.
15 eine Querschnittansicht der Hochdruck-Kraftstoffpumpe des Stands der Technik.
16 eine vergrößerte Querschnittansicht des Bereichs G, der in 15 gezeigt ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform, die auf ein Kraftstoffzuführsystem eines Motors angewendet wird, wird unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Zuführleitung 12 mit jeweiligen Kraftstoffeinspritzventilen 11 verbunden, die für die jeweiligen Zylinder des Motors bereitgestellt sind. Die Zuführleitung 12 dient als eine Hochdruck-Kraftstoffleitung und wird von den Kraftstoffeinspritzventilen 11 gemeinsam verwendet, und ein Kraftstoff in der Zuführleitung 12 wird auf ein jeweiliges der Kraftstoffeinspritzventile 11 verteilt. Ein jeweiliges der Kraftstoffeinspritzventile 11 wird gesteuert, dass sie sich öffnen und schließen, wodurch ein Hochdruckkraftstoff dem Verbrennungsraum eines jeweiligen Zylinders direkt zugeführt wird. Der eingespritzte Kraftstoff wird dann in dem Verbrennungsraum mit Luft vermischt, und somit wird die Kraftstoffmischung erzeugt.
Eine Kraftstoffzuführvorrichtung 13 zum Zuführen eines Hochdruckkraftstoffs zu der Zuführleitung 12 beinhaltet eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 15 und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 15 ist in einem Kraftstofftank 14 befestigt, und die Hochdruckkraftstoffpumpe 17 ist an dem Motor befestigt und mit der Niederdruckkraftstoffpumpe 15 durch eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 verbunden.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 15 wird durch einen Elektronikmotor (nicht gezeigt) angetrieben, der durch Leistung betrieben wird, die von einer Batterie zugeführt wird. Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 15 pumpt einen Kraftstoff 10 von dem Kraftstofftank 14 herauf und führt den Kraftstoff 10 in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 ab. Das Bezugszeichen 18 in 1 bezeichnet einen Druckregulator, der den Kraftstoffdruck (Einspeisedruck) in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 konstant hält. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Pulsationsdämpfeinrichtung, die eine Pulsation des Kraftstoffs 10 in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 reduziert.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, wird die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 durch eine Nockenwelle 21 des Motors angetrieben, und durch eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens 32 wird der Kraftstoff 10, der von der Niederdruckpumpe 15 durch die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 verteilt wird, angesogen und verdichtet.
Insbesondere wie durch die Pfeile in den Figuren dargestellt ist, ist ein Antriebsnocken 22, der die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 antreibt, auf der Nockenwelle 21 angeordnet, die sich mit dem Uhrzeigersinn dreht. Der Antriebsnocken 22 weist einen Basiskreisbereich 23 auf, der wie eine Scheibe geformt ist, und eine Mehrzahl von Nockennasen 24, die von dem Basiskreisbereich 23 vorstehen.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 ist mit einer Halterung 26 mit einer Öffnung 25 versehen, und ist an dem Zylinderkopf des Motors durch die Halterung 26 befestigt. Die Öffnung 25 ist in der Nähe des Antriebsnockens 22 positioniert, und eine Stößelführung 27, die im Allgemeinen eine zylindrische Form und eine Öffnung an jedem Ende aufweist, ist in die Öffnung 25 eingefügt. Ein Ende (das untere Ende wie in 2 und 3 zu sehen ist) eines Zylinderkörpers 29 ist an einem offenen Ende der Stößelführung 27 (dem oberen offenen Ende, wie in 2 und 3 zu sehen ist) durch einen Sitz 28 befestigt, der eine im Allgemeinen zylindrische Form aufweist. Eine Gleitöffnung 31 mit einer Öffnung an jedem Ende ist in dem Zylinderkörper 29 ausgebildet. Eine Mittellinie L der Gleitöffnung 31 und eine Drehachse bzw. ein Drehpunkt R der Nockenwelle 21 befinden sich auf einer gemeinsamen Ebene. Der Kolben 32 ist in die Gleitöffnung 31 eingefügt, so dass er sich darin hin- und herbewegen kann.
Eine Abdeckung 33 bedeckt ein Ende (das obere Ende, wie in 2 zu sehen ist) des Zylinderkörpers 29. Die Abdeckung 33 ist an der Halterung 26 durch eine, Schraube 34 so befestigt, dass der Zylinderkörper 29 zwischen der Abdeckung 33 und der Halterung 26 getragen wird.
Eine Druckkammer 35 ist in dem Zylinderkörper 29 ausgebildet und mit der Gleitöffnung 31 verbunden. Die Druckkammer 35 ist zudem mit der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 verbunden, um dem Kraftstoff 10 zu ermöglichen, von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 15 abgeführt zu werden, um über die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 in die Druckkammer 35 zu strömen. Die Druckkammer 35 ist ferner mit der Zuführleitung 12 durch die Hochdruck-Kraftstoffleitung 36 verbunden (wie in 1 gezeigt ist). In dem Zylinderkörper 29 ist ein Rückschlagventil 37 an einer Anschlussstelle zwischen der Druckkammer 35 und der Hochdruck-Kraftstoffleitung 36 vorgesehen. Das Rückschlagventil 37 öffnet sich nur, wenn der Druck des Kraftstoffs 10 in der Druckkammer 35 einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Die nachstehende Konstruktion wird verwendet, um zu ermöglichen, dass sich das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 andern kann, während die Drehung des Antriebsnocken 22 auf den Kolben 32 übertragen wird und ihn somit antreibt, damit er sich in der Gleitöffnung 31 drehen kann. Ein Stößel 38, bei dem es sich um ein zylindrisches Element handelt, das am Boden abgeschlossen ist, ist in die Stößelführung 27 eingepasst, so dass der Stößel 38 sich entlang der Mittellinie L hin- und herbewegen kann. Ein Bereich des Kolbens 32 (der untere Bereich des Kolbens 32, wie in 2 und 3 zu sehen ist) ist in der Stößelführung 27 außerhalb des Zylinderkörpers 29 angeordnet. Ein Sicherungselement 39 ist am äußeren Umfang des auf der Seite des Antriebsnockens 22 befindlichen Endbereichs des Kolbens 32 angebracht, und eine Schraubenfeder 41 ist in kontrahiertem Zustand zwischen dem Sicherungselement 39 und dem Sitz 28 angebracht. Die Schraubenfeder 41 drückt den Kolben 32 gegen die innere Bodenoberfläche des Stößels 38 durch das Sicherungselement 39 und drückt so den Stößel 38 gegen den Antriebsnocken 22.
Die Position des Kolbens 32 in der Richtung entlang der Mittellinie L ändert sich, da sich die Position des Kontakts zwischen dem Antriebsnocken 22 und dem Stößel 38 ändert. Wenn beispielsweise der Basiskreisbereich 23 des Antriebsnockens 22 den Mittelpunkt C des Stößels 38 kontaktiert, ist der Kolben 32 innerhalb des beweglichen Bereichs des Kolbens 32 am nächsten zur Drehachse R der Nockenwelle 21, d. h. am unteren Totpunkt, positioniert. Dabei ist der Kolben 32 an der von der Druckkammer 35 am weitesten entfernten Position positioniert, und daher ist das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 maximal.
Wenn hingegen eine der Nockennasen 24 des Antriebsnocken 22 den Stößel 38 kontaktiert, ist der Kolben 32 innerhalb des beweglichen Bereichs des Kolbens 32 an dem auf der Seite der Druckkammer 35 befindlichen oberen Totpunkt positioniert.
Wie in 7 gezeigt ist, befindet sich der Kolben am weitesteten vom Drehpunkt R der Nockenwelle 21 entfernt, d. h. am oberen Totpunkt, wenn ein Bereich der Nockennase 24 des Antriebsnockens 22, der sich distal von dem Basiskreisbereich 23 befindet, d. h. die Spitze derselben Nase 24, den Mittelpunkt C des Stößels 38 kontaktiert. Dabei ist ein Ende des Kolbens 32 (das obere Ende des Kolbens 32, wie in 7 zu sehen ist) an der innersten Position innerhalb der Druckkammer 35 positioniert, und daher ist das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 minimal.
Dann nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 35, wie in 8 gezeigt ist, während des Hubs, in dem sich der Kolben 32 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt (Einlasshub) bewegt, allmählich zu. Ferner nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 35, wie in 6 gezeigt ist, während des Hubs, in dem der Kolben 32 sich vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt (Verdichtungshub) bewegt, allmählich ab.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, beinhaltet die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 ein elektromagnetisches Überströmventil 42, das die Verbindung zwischen der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 und der Druckkammer 35 freigibt und unterbricht. Das elektromagnetische Überströmventil 42 ist an der Abdeckung 33 durch eine Schraube 43 befestigt. Das elektromagnetische Überströmventil 42 weist eine Magnetspule auf. Wenn der elektromagnetischen Spule keine Leistung zugeführt wird, ist das elektromagnetische Überströmventil 42 offen, so dass die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 mit der Druckkammer 35 verbunden ist. Wenn der elektromagnetischen Magnetspule Leistung zugeführt wird, wird das elektromagnetische Überströmventil 42 geschlossen, so dass die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 von der Druckkammer 35 abgesperrt ist.
Das elektromagnetische Überströmventil 42 wird für den gesamten Einlasshub, während dem das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 ansteigt, geöffnet gehalten. Daher wird der Kraftstoff 10 während eines Einlasshubs von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 in die Druckkammer 45 eingeführt. Das elektromagnetische Überströmventil 42 wird zu einem gegebenen Steuerzeitpunkt während eines Verdichtungshubs, bei dem das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 im Allgemeinen abnimmt, geschlossen. Bei einem Verdichtungshub, strömt während einer Ventilöffnungszeitdauer, von einem Punkt, wenn das elektromagnetische Überströmventil 42 geöffnet ist, bis zu einem Punkt, wenn das Ventil geschlossen wird, der Kraftstoff 10 in der Druckkammer 35 zurück in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16. Während einer Ventilschließ zeitdauer, von einem Punkt, wenn das elektromagnetische Überströmventil 42 geschlossen ist, bis zu einem Punkt, wenn der Verdichtungshub beendet wird, wird der Kraftstoff 10 in der Druckkammer 35 verdichtet. Wenn der Druck des Kraftstoffs 10 dann den spezifizierten Wert überschreitet, öffnet sich das Rückschlagventil 37, wobei der Kraftstoff 10 in der Druckkammer 35 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 36 abgeführt wird.
Wenn sich an diesem Punkt der Steuerzeitpunkt des Schließens des elektromagnetischen Überströmventils 42 innerhalb eines Verdichtungshubs auf einen anderen Zeitpunkt ändert, ändert sich dementsprechend die Menge des Kraftstoffs 10, die von der Druckkammer 35 zu der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 strömt. Somit kann die Menge des Kraftstoffs 10, die von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 abgeführt wird, eingestellt werden, indem der Schließzeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 42 eingestellt wird.
Wenn beispielsweise der Schließsteuerzeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 42 durch die Leistungsversorgungssteuerung des elektromagnetischen Überströmventils 42 vorverstellt wird, nimmt die Kraftstoffmenge 10, die während eines Verdichtungshubs von der Druckkammer 35 in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 zurückströmt, ab, so dass die Kraftstoffmenge 10, die bei einem Verdichtungshub während der Ventilöffnungszeitdauer des elektromagnetischen Überströmventils 42 von der Druckkammer 35 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 36 abgeführt wird, zunimmt. Wenn das elektromagnetische Überströmventil 42 geöffnet wird, wenn der Kolben 32 den unteren Totpunkt erreicht, d. h. wenn der Kolbenhub von einem Einlasshub auf einen Verdichtungshub umschaltet, erreicht die Überströmungsmenge des Kraftstoffs 10 einen minimalen Wert und daher die Menge des Kraftstoffs 10, der von der Druckkammer 35 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 36 abgeführt wird, einen maximalen Wert.
Wenn der Schließsteuerzeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 42 durch die Leistungsversorgungssteuerung des elektromagnetischen Überströmventils 42 verzögert wird, nimmt die Menge des Kraftstoffs 10, die während eines Verdichtungs hubs von der Druckkammer 35 zu der Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 zurückströmt, zu, so dass die Menge des Kraftstoffs 10, die während der Ventilöffnungszeitdauer des elektromagnetischen Überströmventils 42 in einem Verdichtungshub von der Druckkammer 35 in die Hochdruck-Kraftstoffleitung 35 abgeführt wird, abnimmt.
Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 der Ausführungsform ist die Schließsteuerzeit des elektromagnetischen Überströmventils 42 auf den oder in die Nähe des unteren Totpunkts des Kolbens 32 eingestellt, um die Leistung des Motors zu verbessern. Das heißt, dass das elektromagnetische Überströmventil 42 geschlossen wird, wenn das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 einen maximalen oder im Wesentlichen maximalen Wert erreicht, so dass die Menge des Kraftstoffs 10, der von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 abgeführt werden soll, einen maximalen oder im Wesentlichen maximalen Wert erreicht.
Wie in 1 oder 3 gezeigt ist, ist wenigstens ein Teil der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 im Zylinderkopf angeordnet, und das zum Schmieren des Ventiltriebs etc. verwendete Öl, der im Zylinderkopf angeordnet ist, existiert um diesen Teil der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 herum. Der Kontaktbereich zwischen dem Antriebsnocken 22 und dem Stößel 38 wird durch das Öl geschmiert und gekühlt. Ferner sind Durchgangslöcher 44, 45 durch die äußeren Umfangswände der Stößelführung 27 und des Stößels 38 und andere ausgebildet, und das Öl, das in das Innere des Stößels 38 über die Durchgangsöffnungen 44, 45 eingeführt wird, schmiert und kühlt den Kontaktbereich zwischen dem Kolben 32 und der inneren Bodenoberfläche des Stößels 38.
Der runde Raum zwischen dem Kolben 32 und einer Wand 46 der Gleitöffnung 31 bildet einen Strömungsdurchlass 47 des Kraftstoffs 10, der von der Druckkammer 35 abgeführt wird, insbesondere, wenn das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 verringert, d. h. während eines Verdichtungshubs. Wenn der Kraftstoff 10 in dem Strömungsdurchlass 47 strömt, schmiert und kühlt er den Bereich zwischen dem Kolben 32 und der Wand 46 der Gleitöffnung 31. Der Kraftstoff 10 strömt dann aus dem Strömungsdurchlass 47 an einem offenen Ende 48 der Gleitöffnung 31 auf der Seite des Antriebsnockens 22 heraus. Da im Stößel 38 Öl vorhanden ist, wie vorstehend beschrieben wurde, ist ein Abdichtungselement 49 an der inneren Umfangsoberfläche des Sitzes 28 angebracht, um zu verhindern, dass der Kraftstoff 10 sich mit dem Öl vermischt. Das Abdichtungselement 49 ist im Allgemeinen zylindrisch, und der Endbereich des Abdichtungselements 49 auf der Seite des Antriebsnockens 22 (der untere Endbereich, wie in 3 zu sehen ist) nimmt engen Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbens 32 auf, so dass der Kolben 32 an dem Abdichtungselement 49 gleiten kann. Der Raum in dem Abdichtungselement 49 ist eine Reservoirkammer 51, die den Kraftstoff 10, der durch das offene Ende 48 strömt, vorübergehend speichert. Die Reservoirkammer 51 ist mit dem Kraftstofftank 14 über eine Rückführleitung 54 verbunden (siehe 1). Der Kraftstoff 10 in der Reservoirkammer 51 strömt durch die Rückführleitung 54 und kehrt in den Kraftstofftank 14 zurück.
Wie in 1 gezeigt ist, ist für die Zuführleitung 12 ein Überdruckventil 52 vorgesehen, und das Überdruckventil 52 ist mit dem Kraftstofftank 14 durch eine Überdruckleitung 53 verbunden. Das Überdruckventil 52 wird geöffnet, wenn der Kraftstoffdruck in der Zuführleitung 12 übermäßig hoch wird und einen vorbestimmten Wert übersteigt. Wenn das Überdruckventil 52 geöffnet wird, kehrt der Kraftstoff 10 mit hohem Druck durch die Überdruckleitung 53 in den Kraftstofftank 14 zurück.
Wenn sich bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17, die wie vorstehend konstruiert ist, der Kolben 32 in Richtung der Druckkammer 35 bewegt und der Druck des Kraftstoffs 10 während eines Verdichtungshubs zunimmt, wirkt die Reaktionskraft Fr aufgrund des Anstiegs des Drucks des Kraftstoffs 10 in Richtung der Seite des Antriebsnockens 22, wie in 6 gezeigt ist. Wenn zusätzlich der Antriebsnocken 22 den Stößel 38 nach oben schiebt und der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer bewegt, wirkt die Stoßkraft Fu von dem Antriebsnocken 22 in Richtung der Druckkammerseite 35. Ein Kontaktpunkt Pa des Antriebsnockens 22, an dem er den Stößel 38 kontaktiert, verschiebt sich vom Mittelpunkt C des Stößels 38 und weicht von demselben ab, während sich der Antriebsnocken 22 dreht. Dadurch wird bewirkt, dass der Stößel 38 sich innerhalb eines zulässigen Bereichs, der dem Spiel zwischen dem Stößel 38 und der Stößelführung 27 entspricht, neigt. Wenn dieser Fall eintritt, neigt sich auch der Kolben 32 aufgrund seines Moments in einer bestimmten Richtung in der Gleitöffnung 31. Wenn sich somit der Kolben 32 neigt, wird eine Presskraft (Seitenkraft Fs) von dem Kolben 32 auf einen Endbereich Ep der Gleitöffnung 31 auf der Seite der Druckkammer 35 (der nachstehend als „Endbereich auf der Seite der Druckkammer" bezeichnet wird) und auf einen Endbereich Ed der Gleitöffnung 31 auf der Seite des Antriebsnockens 22 (der nachstehend als „Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens" bezeichnet wird) ausgeübt.
Insbesondere bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 der Ausführungsform ist die Schließsteuerzeitpunkt des elektromagnetischen Überströmventils 42 auf den unteren Totpunkt des Kolbens 32 eingestellt, um die Abführmenge oder den Druck des Kraftstoffs 10 so zu erhöhen, dass die Motorleistung verbessert wird. In diesem Fall nimmt jedoch die Reaktionskraft Fr, die durch einen Anstieg des Druck des Kraftstoffs 10 bewirkt wird, während der anfänglichen Zeitdauer eines Verdichtungshubs zu, und die Seitenkraft Fs steigt dementsprechend an. Dabei steigt die Wärmemenge, die durch eine Gleitbewegung des Kolbens 32 erzeugt wird, an dem Endbereich Ep auf der Seite der Druckkammer 35 und dem Endbereich Ed der Gleitöffnung 31 auf der Seite des Antriebsnockens 22 an. Daher ist eine größere Menge Kraftstoff 10 erforderlich, um ein Festfressen zu verhindern.
Da das Volumen in der Druckkammer 35 groß ist, wird der Endbereich Ep auf der Seite der Druckkammer 35 geschmiert und eine Freisetzung von Wärme gefordert. Die Menge des Kraftstoffs 10, die dem Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22, der sich von dem Endbereich Ep auf der Seite der Druckkammer 35 entfernt befindet, durch den Strömungsdurch 47 zugeführt wird, ist möglicherweise nicht ausreichend und kann dadurch den Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 nicht ausreichend schmieren und kühlen.
Um dies zu verhindern, wird bei der Ausführungsform eine Struktur verwendet, bei der dem Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 während eines Verdich tungshubs eine ausreichende Menge Kraftstoff 10 zugeführt wird. Insbesondere ist in dem Strömungsdurchlass 47 des Kraftstoffs 10 an einer Position ein Fluidreservoir 55 vorgesehen, die der Druckkammer 35 näher ist als der Endbereich Ed der Gleitöffnung 31 auf der Seite des Antriebsnockens 22 und befindet sich in der Nähe des Endbereichs Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22. Das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 nimmt zu, während der Kolben 32 sich in Richtung des Antriebsnockens 22 bewegt, und nimmt ab, während der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer 35 bewegt.
Wie insbesondere in 4 und 5 gezeigt ist, weist die Gleitöffnung 31, die in dem Zylinderkörper 29 ausgebildet ist, einen Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser auf der Seite des Antriebsnockens 22 (dem unteren Bereich, wie in der Figur zu sehen ist) und einen Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser auf der Seite der Druckkammer 35 (dem oberen Bereich, wie in der Figur zu sehen ist) auf. Der Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser und der Abschnitt 57 mit dem kleinen. Durchmesser weisen beide kreisrunde Querschnitte auf. Der Innendurchmesser IDd des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser ist größer eingestellt als der Innendurchmesser IDp des Abschnitts 57 mit einem kleinen Durchmesser. In der Gleitöffnung 31 ist die Grenze zwischen dem großen Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser und dem Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser ein Stufenbereich 58, der kreisförmig und im rechten Winkel zur Mittellinie L der Gleitöffnung 31 ist. Der Stufenbereich 58 ist in der Nähe des offenen Endes 48 der Gleitöffnung 31 auf der Seite des Antriebsnocken 22 positioniert..
Der Kolben 32 weist einen Bereich 61 mit einem großen Durchmesser und einen Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser auf. Der Bereich 61 mit einem großen Durchmesser ist auf der Seite des Antriebsnockens 22 positioniert, und der Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser ist auf der Seite der Druckkammer 35 positioniert. Der Bereich 61 mit einem großen Durchmesser und der Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser sind säulenförmig. Der äußere Durchmesser ODp des Bereichs 62 mit einem kleinen Durchmesser ist geringfügig kleiner eingestellt als der innere Durchmes ser IDp des Abschnitts 57 mit einem kleinen Durchmesser. Der äußere Durchmesser ODd des Bereichs 61 mit einem großen Durchmesser ist geringfügig kleiner eingestellt als der innere Durchmesser IDd des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser und größer als der innere Durchmesser IDp des Abschnitts 57 mit dem kleinen Durchmesser. Eine Abweichung ΔDp zwischen dem Innendurchmesser IDp und dem Außendurchmesser ODp ist im Wesentlichen gleich einer Abweichung ΔDd zwischen dem Innendurchmesser IDd und dem Außendurchmesser ODd.
Auf der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbens 32 handelt es sich bei der Grenze zwischen dem Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser und dem Bereich 61 mit einem großen Durchmesser um einen Stufenbereich 63, der eine runde Form aufweist und im rechten Winkel zur Mittellinie L ist. Der Stufenbereich 63 ist so positioniert, dass er die nachstehenden Bedingungen (i) und (ii) erfüllt.

Bedingung (i). Wenn sich der Kolben 32 am oberen Totpunkt befindet (wie in 7 gezeigt ist), befindet sich der Stufenbereich 63 auf der Seite der Druckkammer 3 des Stufenbereichs 58 der Gleitöffnung 31.
Bedingung (ii): Wenn der Kolben 32 sich im unteren Totpunkt (wie in 3 gezeigt) befindet, befindet sich der Stufenbereich 63 auf der Seite des Antriebsnockens 22 des offenen Endes 48 der Gleitöffnung 31.

In Bezug auf den Kolben 32 mit der vorstehend erwähnten Konstruktion wird ein Großteil des Bereichs 62 mit einem kleinen Durchmesser in den Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser eingefügt, und ein Teil des Bereichs 61 mit einem großen Durchmesser ist in den Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser eingefügt. Ein runder Raum 64 ist zwischen dem Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser und dem Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet. Ein runder Raum 65 ist zwischen dem Bereich 61 mit einem großen Durchmesser und dem Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser ausgebildet. Ferner ist das Fluidreservoir 55 der runde Raum, der durch die Wände der Stufenbereiche 58, 63, des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser und des Bereichs 62 mit einem kleinen Durchmesser umgeben ist.
Das Fluidreservoir 55 ist, auf der Seite der Druckkammer 35, in der Nähe des auf der Seite des Antriebsnockens 22 (d. h. des großen Durchmesserbereichs 56) befindlichen Endbereichs Ed der Gleitöffnung 31 positioniert, wo der Kolben 32 die Wand 46 der Gleitöffnung 31 mit dem höchsten Oberflächendruck kontaktiert (wie in 6 gezeigt ist). Es ist zu beachten, dass der Druck des Kraftstoffs 10, der dem Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens zugeführt wird, höher ist als der, der den anderen Bereichen zugeführt wird.
Wie in 8 gezeigt ist, neigt sich der Kolben 32 während eines Einlasshubs, wo sich der Kolben 32 in Richtung des Antriebsnockens 22 bewegt, in die entgegengesetzte Richtung zu der Richtung, in der er sich während eines Verdichtungshubs neigt. Dabei ist die Reaktionskraft Fr klein, und die Seitenkraft Fs ist dementsprechend ebenfalls gering. Daher können Probleme wie Wärmeentstehung und Festfressen aufgrund einer Gleitbewegung des Kolbens 32 während des Verdichtungshubs kaum auftreten.
Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 mit der vorstehenden Konstruktion wird der Kolben 32 durch den rotierenden Antriebsnocken 22 angetrieben, um sich in der Gleitöffnung 31 hin- und herzubewegen. Genauer gesagt bewegt sich während dieser Zeit der Großteil des Bereichs 62 mit einem kleinen Durchmesser des Kolbens 32 in dem Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser der Gleitöffnung 31 hin- und her, und ein Teil des Bereichs 61 mit einem großen Durchmesser bewegt sich in dem Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser hin- und her.
Wie in 8 gezeigt ist, nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 während eine Einlasshubs, in dem der Kolben 32 sich in Richtung des Antriebsnocken 22 bewegt, zu, und der Kraftstoff 10 wird in die größer gewordene Druckkammer 35 eingesogen. Während sich somit der Kolben 32 bewegt, bewegt sich der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 weg von dem Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31, und das Fassungsvermögen des Fluidreservoir 55, das in dem Strömungsdurchlass 47 vorgesehen ist, nimmt zu, wodurch der Kraftstoff 10 in das vergrößerte Fluidreservoir 55 gesogen wird.
Wie in 6 gezeigt ist, nimmt das Fassungsvermögen der Druckkammer 35 während eines Verdichtungshubs, wo der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer 35 bewegt, ab, wodurch der darin befindliche Kraftstoff 10 verdichtet wird. Während sich somit der Kolben 32 bewegt, nähert sich der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 dem Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31, und das Fassungsvermögen des Fluidreservoir 55 nimmt ab, wodurch der Kraftstoff 10 in dem Kraftstoffreservoir 55 verdichtet und dadurch die Strömung des Kraftstoffs 10 zu dem offenen Ende 48 gefördert wird. Insbesondere unter der Voraussetzung, dass das Fluidreservoir 55 mit Kraftstoff 10 befüllt ist, wenn das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 maximal ist, wird die Menge des Kraftstoffs 10, die gleich der Menge ist, um die sich das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 ändert (verringert), während sich der Kolben 32 in Richtung der Druckkammer 35 bewegt, von dem Fluidreservoir 55 abgeführt.
Bei der Ausführungsform erstreckt sich jeweils der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 und der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 entlang einer Ebene im rechten Winkel zur Mittellinie L der Gleitöffnung 31. Daher kann die Veränderung in dem Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 als das Produkt der Fläche des Stufenbereichs 58 (oder des Stufenbereichs 63) und der Entfernung, die der Kolben zurücklegt, bestimmt werden. Die Veränderung des Fassungsvermögens, d. h. die Menge des Kraftstoffs 10, die von dem Fluidreservoir 55 abgeführt wird, ist größer als wenn das Fluidreservoir nicht vorgesehen wäre.
Selbst wenn sich dementsprechend während eines Verdichtungshubs der Kolben 32 neigt und in der Gleitöffnung 31 gleitet, während er gegen den auf der Seite des Antriebsnockens 22 befindlichen Endbereich Ed der Wand 46 der Gleitöffnung 31 gedrückt wird, kann der Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 durch die große Menge an Kraftstoff 10, die von dem Fluidreservoir 55 in der vorstehenden Weise zugeführt wird, ausreichend geschmiert und gekühlt werden.
Gemäß der oben beschriebenen, ersten Ausführungsform können folgende Effekte erzielt werden.

(1) Das Fluidreservoir 55 ist in dem Strömungsdurchlass 47 des Kraftstoffs 10 zwischen dem Kolben 32 und der Wand 46 der Gleitöffnung 31 bereitgestellt, und das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 nimmt zu, während sich der Kolben 32 in Richtung des Antriebsnockens 22 bewegt, und nimmt ab, während sich der Kolben in Richtung der Druckkammer 35 bewegt. Somit ermöglicht das Fluidreservoir 55, dass dem Bereich des Strömungsdurchlasses 47 auf der Seite des Antriebsnockens 22 des Fluidreservoirs 55 eine große Menge Kraftstoff 10 zugeführt wird. Daher sorgt die große Menge von Kraftstoff 10, die von dem Fluidreservoir 55 zugeführt wird, dafür, dass der Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22, wie vorstehend beschrieben, ausreichend geschmiert und gekühlt wird, selbst wenn der Kolben 32 sich in der Gleitöffnung 31 neigt und der Kolben 32 in der Gleitöffnung 31 gleitet, während er gegen den auf der Seite des Antriebsnockens 22 befindlichen Endbereich Ed der Wand 46 der Gleitöffnung 31 gepresst wird. Dabei kann eine Überhitzung aufgrund einer Gleitbewegung des Kolbens 32 unterdrückt werden.
(2) Die Gleitöffnung 31 weist den Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser auf der Seite des Antriebsnockens 22 und den Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser auf der Seite der Druckkammer 35 auf, und der Kolben 32 weist den Bereich 61 mit einem großen Durchmesser auf der Seite des Antriebsnockens 22 und den Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser auf der Seite der Druckkammer 35 auf, und ein Großteil des Bereichs 62 mit einem kleinen Durchmesser ist in den Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser eingefügt, und ein Teil des Bereich 61 mit einem großen Durchmesser ist in den Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser eingefügt. Das Fluidreservoir 55 ist durch den runden Raum ausgebildet, der zwischen dem runden Stufenbereich 58, der zwischen dem Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser und den Abschnitt 57 mit einem kleinen Durchmesser vorgesehen ist, und dem runden Stufenbereich 63 erzeugt ist, der zwischen dem Bereich 61 mit einem großen Durchmesser und dem Bereich 62 mit einem kleinen Durchmesser vorgesehen ist. Bei dieser Konstruktion nimmt das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 zu und ab, während der Kolben 32 sich hin- und herbewegt, wodurch der Kraftstoff 10 in das Fluidreservoir 55 eingesogen wird und darin verdichtet wird. Dementsprechend kann der bei (1) beschriebene Vorteil zuverlässig erreicht werden.
(3) Der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 und der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 erstrecken sich jeweils entlang einer Ebene im rechten Winkel zur Mittellinie L der Gleitöffnung 31. Die Menge des Kraftstoffs 10, die der Menge entspricht, um die das Fassungsvermögen des Kraftstoffreservoirs 55 sich ändert (verringert), während sich der Kolben 32 in Richtung der Druckkammer 35 bewegt, wird von dem Fluidreservoir 55 abgeführt. Der Bereich bzw. die Fläche eines jeweiligen der Stufenbereiche 58, 63 und die Entfernung, um die der Kolben 32 sich bewegt, sind die Elemente, die die Menge des Kraftstoffs 10 bestimmen, die von dem Fluidreservoir 55 abgeführt werden soll. Daher kann durch verschiedenartiges Einstellen dieser Elemente die Menge des Kraftstoffs 10, die von dem Fluidreservoir 55 abgeführt werden soll, ohne Weiteres auf die Menge eingestellt werden, die zum Reduzieren der Wärme aufgrund der Gleitbewegung des Kolbens 32 erforderlich ist.
(4) Das Fluidreservoir 55 ist, auf der Seite der Druckkammer 35, in der Nähe des Bereichs bereitgestellt, wo der Kolben 32 die Wand 46 der Gleitöffnung 31 mit höchstem Oberflächendruck kontaktiert (am Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22). Die Bereitstellung des Fluidreservoirs 55 an einer solchen Position ermöglicht, dass das Ansaugen und Verdichten des Kraftstoffs 10 in der Nähe einer Stelle ausgeführt werden kann, wo der Kolben 32 mit einem hohen Oberflächendruck an der Wand 46 der Gleitöffnung 31 gleitet. Daher kann eine große Menge an Kraftstoff 10 dem Bereich, der einem hohen Oberflächendruck und einer großen Wärmemenge ausgesetzt ist und daher in besonderem Maße gekühlt und geschmiert werden muss, mit einem hohen Druck zugeführt werden.

Anschließend erfolgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 9. Bei der zweiten Ausführungsform sind der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 und der Stufenbereich 63 des Kolbens 32, die zusammen das Fluidreservoir 55 definieren, gegenüber jenen der ersten Ausführungsform unterschiedlich geformt. Genauer gesagt ist der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 so verjüngt, dass der Durchmesser des Stufenbereichs 58 sich allmählich in Richtung des Antriebsnockens 22 vergrößert (in 9 in Abwärtsrichtung). Desgleichen ist, der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 derart verjüngt, dass der Durchmesser des Stufenbereichs 63 sich allmählich in Richtung des Antriebsnockens 22 vergrößert. Der Grad der Verjüngung der Stufenbereiche 58, 63 wird jeweils durch Winkel α1 und α2 in Bezug auf die Mittellinie L der Gleitöffnung 31 dargestellt. Die Winkel α1 und α2 entsprechen einander im Wesentlichen.
Der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 ist so positioniert, dass die Bedingungen (iii), (iv), die nachstehend beschrieben sind, erfüllt werden.

Bedingung (iii): Wenn der Kolben 32 sich am unteren Totpunkt befindet, dann befindet sich das obere Ende des Stufenbereichs 63 (der Bereich, der sich am nächsten zu dem Bereich 62 mit dem kleinen Durchmesser befindet) näher am Antriebsnocken 22 als der obere Endbereich des Stufenbereichs 58 (der Bereich, der sich näher an dem Bereich 57 mit dem kleinen Durchmesser befindet).
Bedingung (iv): Wenn der Kolben 32 sich am oberen Totpunkt befindet, befindet sich der untere Endbereich des Stufenbereichs 63 (der Bereich, der sich am nächsten zu dem Bereich 61 mit dem großen Durchmesser befindet) näher an der Druckkammer 35 als das offene Ende 48 der Gleitöffnung 31.

Die Strukturen außer den vorstehend beschriebenen sind mit jenen der ersten Ausführungsform identisch. Daher sind die gleichen Komponenten und Bereiche wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Beschreibung derselben wird verzichtet.
Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 der zweiten Ausführungsform mit der vorstehend angeführten Konstruktion ist der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 derart verjüngt, dass der Innendurchmesser des Stufenbereichs 58 in Richtung des Antriebsnockens 22 zunimmt, und daher nimmt der Zwischenraum bzw. das Spiel zwischen dem Stufenbereich 58 und dem Bereich 62 mit dem kleinen Durchmesser des Kolbens 32 in Richtung des Antriebsnockens 22 zu. Somit ist der Widerstand gegenüber dem Kraftstoff 10, der von der Druckkammer 35 zu dem Fluidreservoir 55 während eines Einlasshub abgeführt wird, bei dem sich der Kolben 32 in Richtung des Antriebsnockens 22 bewegt, geringer als wenn der Stufenbereich 58 im rechten Winkel zur Mittellinie L der Gleitöffnung 31 ausgeführt wäre.
Der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 ist derart verjüngt, dass der Außendurchmesser des Stufenbereichs 63 in Richtung des Antriebsnockens 22 zunimmt, und daher der Zwischenraum zwischen dem Stufenbereich 63 und dem Abschnitt 56 mit dem großen Durchmesser der Gleitöffnung 31 in Richtung des Antriebsnockens 22 abnimmt. Daher ist der Widerstand gegenüber dem Kraftstoff 10, der von dem Fluidreservoir 55 während eines Verdichtungshubs abgeführt, wird während dem der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer 35 bewegt, geringer als wenn der Stufenbereich 63 im rechten Winkel zur Mittellinie L der Gleitöffnung 31 ausgeführt wäre.
Folglich können gemäß der zweiten Ausführungsform neben den Vorteilen (1), (2), (4), die vorstehend beschrieben sind, folgende Vorteile erreicht werden.

(5) Der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 ist derart verjüngt, dass der Durchmesser des Stufenbereichs 58 allmählich in Richtung des Antriebsnockens 22 zunimmt. Daher nimmt der Widerstand gegenüber dem Kraftstoff 10, der während eines Einlasshubs in das Fluidreservoir 55 strömt, ab. Folglich kann der Kraftstoff 10 in effizienter Weise in das Fluidreservoir 55 gesogen werden.
(6) Der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 ist derart verjüngt, dass der Durchmesser des Stufenbereichs 63 in Richtung des Antriebsnockens 22 allmählich zunimmt. Daher nimmt der Widerstand gegenüber dem Kraftstoff 10, der von dem Fluidreservoir 55 während eines Verdichtungshubs abgeführt wird, ab, wodurch die Strömungsfähigkeit des Kraftstoffs 10 und somit die Schmier- und Kühlleistung verbessert wird.

Eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform ist der Bereich des Strömungsdurchlasses 47 zwischen der Wand 46 der Gleitöffnung 31 und dem Kolben 32, der entlang einer Ebene im rechten Winkel zu der Mittellinie L der Gleitöffnung 31 gemessen wird (der nachstehend als „Querschnittsfläche des Strömungsdurchlasses 47" bezeichnet wird), zwischen dem Raum 65 auf der Seite des Antriebsnockens 22, des Fluidreservoirs 55 und dem Raum 64 auf der Seite der Druckkammer 35 des Fluidreservoirs 55 unterschiedlich. Wenn die erstere Querschnittsfläche mit Sd bezeichnet ist und die letztere mit Sp, so wird die Beziehung von Sd > Sp eingerichtet.
Um die vorstehende Beziehung einzurichten, ist der Außendurchmesser ODd des Bereichs 61 mit dem großen Durchmesse des Kolbens 32 kleiner als bei der ersten Ausführungsform. Somit ist die Abweichung ΔDd zwischen dem Innendurchmesser IDd des Abschnitts 56 mit dem großen Durchmesser und dem Außendurchmesser ODd des Bereichs 61 mit dem großen Durchmesser größer als bei der ersten Ausführungsform. Die Abweichung ΔDp zwischen dem Innendurchmesser IDp des Abschnitts 57 mit dem kleinen Durchmesser und dem Außendurchmesser ODp des Bereichs 62 mit dem kleinen Durchmesser ist mit dem der ersten Ausführungsform identisch. Das heißt, dass die Abweichung ΔDd größer ist als die Abweichung ΔDp, und die Querschnittsfläche Sd des Raums 65 in dem Strömungsdurchlass 47 größer ist als die Querschnittsfläche Sp des Raums 64 in dem gleichen Strömungsdurchlass 47. Die Strukturen außer den vorstehend beschrieben sind mit jenen der ersten Ausführungsform identisch. Daher sind die gleichen Komponenten und Bereiche wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Beschreibung derselben wird daher verzichtet.
Bei der Hochdruckpumpe 17 der dritten Ausführungsform mit der vorstehend erwähnten Konstruktion wird der Kraftstoff 10 in dem Fluidreservoir 55, während der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer 35 bewegt und das Fassungsvermögen des Fluidreservoirs 55 abnimmt, von dem Fluidreservoir 55 in einen der beiden Räume 65 auf der Seite des Antriebsnocken 22 oder den Raum 64 auf der Seite der Druckkammer 35 abgeführt. Dabei wird eine größere Menge an Kraftstoff 10 von dem Fluidreservoir 55 nach dorthin abgeführt, wo der Strömungswiderstand kleiner ist, d. h. in den Raum mit einer der Querschnittsflächen Sd und Sp, wobei die eine größer als die andere ist. Somit strömt bei der Ausführungsform, die wie oben konstruiert ist, eine größere Menge an Kraftstoff 10 in den Raum 65 mit der Querschnittsfläche Sd.
Der Raum 65 weist einen Bereich auf, wo, während eines Verdichtungshubs, der Kolben 32 mit einem hohen Oberflächendruck an der Wand 46 der Gleitöffnung 31 gleitet und daher viel Wärme erzeugt wird (d. h. an einem Bereich um den Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22). Daher wird dem Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 eine große Menge an Kraftstoff 10 zugeführt.
Dabei kann gemäß der dritten Ausführungsform neben den Vorteilen (1) bis (4), die vorstehend beschrieben wurden, der folgende Vorteil erreicht werden.

(7) In dem Strömungsdurchlass 47 ist die Querschnittsfläche Sd des Raums 65 größer als die Querschnittsfläche Sp des Raums 64. Daher wird dem Raum 65 von dem Fluidreservoir 55 eine größer Menge an Kraftstoff 10 zugeführt, so dass der Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 effektiv geschmiert und gekühlt werden kann.

Eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben.
Bei der vierten Ausführungsform ist der Raum 65 des Strömungsdurchlasses 47 auf der Seite des Antriebsnockens 22 des Fluidreservoirs 55 im Unterschied zur dritten Ausführungsform anders geformt. In der nachstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass der Raum 65 in Bezug auf eine Ebene P ist, die sich durch den Drehpunkt R der Nockenwelle 21 und die Mittellinie L der Gleitöffnung 31 erstreckt, in eine „Kontaktseite" und eine „Nichtkontaktseite" aufgeteilt ist. Insbesondere ist die Kontaktseite eine Seite des Raums 65, wenn der Antriebsnocken 22 den Stößel 38 während eines Verdichtungshubs kontaktiert (d. h. die linke Seite in 12 und 13), während die Nichtkontaktseite die andere Seite des Raums 65 ist, wenn der Antriebsnocken 22 den Stößel 38 (d. h. die rechte Seite in 12 und 13) nicht kontaktiert. Bei der Ausführungsform ist ein Zwischenraum D2 auf der Kontaktseite größer eingestellt als ein Zwischenraum D1 auf der Nichtkontaktseite.
Mit den so eingestellten Zwischenräumen D1, D2 ist bei der vierten Ausführungsform die Querschnittsform des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser nicht kreisförmig. Genauer gesagt ist die Querschnittsform des Abschnitts 56 mit dem großen Durchmesser auf der Nichtkontaktseite in Bezug auf die Ebene P halbkreisförmig, während sie auf der Nichtkontaktseite im Wesentlichen halbelliptisch ist, so dass die Querschnittsfläche des Bereichs mit dem großen Durchmesser auf der Kontaktseite größer ist als auf der Nichtkontaktseite. Es ist zu beachten, dass der Bereich 61 mit dem großen Durchmesser säulenförmig ist wie bei der dritten Ausführungsform. Die Linie mit den zwei Strichelungen in 13 zeigt zum Vergleich die Querschnittsform des Abschnitts 56 mit dem großen Durchmesser an, wenn dieser auch auf der Kontaktseite kreisförmig ist. In 14 stellt der Bereich außerhalb der Linie mit den zwei Strichelungen den Bereich dar, wo der Zwischenraum D2 erweitert ist.
Da die Form des Abschnitts 56 mit dem großen Durchmesser somit zwischen den beiden Seiten unterschiedlich ist, ist der Zwischenraum D1 an einem beliebigen Punkt in dem Raum 65 entlang seiner Umfangsrichtung konstant, während der Zwischenraum D2 sich derart verändert, dass er in der Nähe der Ebene P am kleinsten ist (im Wesentlichen gleich dem Zwischenraum D1 ist), und in Richtung der Seite gegenüber der Ebene P zunimmt und an dem Punkt distal von der Ebene P am größten wird.
Die Strukturen mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind mit jenen in der dritten Ausführungsform identisch. Daher werden die gleichen Komponenten und Abschnitte wie bei der dritten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf deren Beschreibungen verzichtet.
In der Hochdruckpumpe 17 gemäß der vierten Ausführungsform mit der vorstehend angeführten Konstruktion wird, wenn der Kraftstoff 10 von dem Fluidreservoir 55 in den Raum 65 des Strömungsdurchlasses 47 abgeführt wird, eine Mehrheit desselben in einen Bereich mit einem größeren Durchmesser zwischen dem Kolben 32 und der Wand 46 des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser und somit mit einem geringeren Strömungswiderstand abgeführt. Bei der vierten Ausführungsform ist dieser größere Zwischenraum zwischen dem Kolben 32 und der Wand 46 des Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser auf der Seite ausgeführt, wo der Kolben 32 den Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens der Wand 46 des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser kontaktiert, wenn der Kolben 32 sich in Richtung der Druckkammer 35 bewegt. Daher kann die Mehrheit des Kraftstoffs 10, der von dem Fluidreservoir 55 zu dem Raum 65 abgeführt wird, dorthin abgeführt werden, wo eine Schmierung und Kühlung durch den Kraftstoff 10 ganz besonders erforderlich ist.
Dabei kann folgender Vorteil gemäß der vierten Ausführungsform neben den vorstehend beschriebenen Vorteilen (1) bis (4) und (7) erreicht werden.

(8) In Bezug auf die Zwischenräume D1, D2 zwischen dem Bereich 61 mit dem großen Durchmesser und der Wand 46 des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser in dem Raum 65 ist der Zwischenraum D2 auf der Seite, wo der Kolben 32 den auf der Seite des Antriebsnockens 22 befindlichen Endbereich Ed der Wand 46 der Gleitöffnung 31 kontaktiert, wenn sich der Kolben 32 in Richtung der Druckkammer 35 bewegt, größer als der Zwischenraum D1 auf der Seite, wo der Kolben 32 den Endbereich Ed auf der Seite des Antriebsnockens 22 nicht kontaktiert. Daher kann die Strömung des Kraftstoffs 10 von dem Fluidreservoir 55 auf den Bereich des Raums 65 konzentriert werden, der ganz besonders geschmiert und gekühlt werden muss, und folglich stellt sich eine Verbesserung der Schmierung und Kühlung ein.

Es ist zu beachten, dass die Erfindung auf verschiedene andere Weisen und Formen, die nachstehend beschrieben sind, verkörpert sein kann.
Entweder kann der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 oder der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 in der zweiten Ausführungsform so ausgebildet sein, dass er sich entlang einer Ebene im rechten Winkel zu der Mittellinie L der Gleitöffnung 31 erstreckt.
Bei der zweiten Ausführungsform können sich der Winkel α1 zwischen dem Stufenbereich 58 und der Mittellinie L und der Winkel α2 zwischen dem Stufenbereich 63 der Mittellinie L voneinander unterscheiden.
Bei der dritten und vierten Ausführungsform können der Stufenbereich 58 der Gleitöffnung 31 und der Stufenbereich 63 des Kolbens 32 derart verjüngt sein, dass deren Durchmesser wie bei der zweiten Ausführungsform allmählich in Richtung des Antriebsnockens 22 zunehmen.
Auch die vierte Ausführungsform kann wie folgt modifiziert sein. Die Querschnittsform des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser ist kreisförmig, wie in 14(A) und 14(B) gezeigt. Die Mittellinie des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser wird als L1 bezeichnet, und die Mittellinie des Bereichs 57 mit dem kleinen Durchmesser wird als L2 bezeichnet. Bei der Herstellung des Zylinderkörpers 29 werden der Abschnitt 56 mit einem großen Durchmesser und der Abschnitt 57 mit dem kleinen Durchmesser derart geformt, dass die Mittellinie L1 des Abschnitts 56 mit einem großen Durchmesser von der Mittellinie L2 des Abschnitts 57 mit dem kleinen Durch messer versetzt ist. Genauer gesagt, ist die Mittellinie L1 von der Mittellinie L2 zu der Seite der vorstehend erwähnten Ebene P versetzt, bei der der Antriebsnocken 22 den Stößel 38 während eines Verdichtungshubs des Kolbens 32 (d. h. die linke Seite in 14(a), 14(B)) kontaktiert.
In diesem Fall wird die Beziehung D2 > D1 zwischen den Zwischenräumen D1, D2 eingerichtet. Folglich kann der gleiche Vorteil wie bei der vierten Ausführungsform erreicht werden.
Die Erfindung kann auf eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 angewendet werden, bei der sich das elektromagnetische Überströmventil 42 nach dem unteren Totpunkt ein wenig schließt.
Die Erfindung kann auf eine andere Hochdruckpumpe als eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 17 eines Verbrennungsmotors angewendet werden.
Der Antriebsnocken 22 kann ein Antriebsnocken sein, der unabhängig von der Nockenwelle 21 vorgesehen ist, um den Kolben 32 angetrieben wird, damit er sich hin- und herbewegt.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf deren Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil: Die Erfindung soll verschiedene Modifizierungen und entsprechende Anordnungen abdecken. Obgleich verschiedene Elemente der Ausführungsformen in den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen dargestellt sind, fallen zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr Elemente, weniger Elemente oder nur ein einziges Element umfassen, ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung.

Claims

Hochdruckpumpe (17), wobei ein Kolben (32) in eine Gleitöffnung (31) eines Zylinderkörpers (29) eingeführt wird, der zwischen einer Druckkammer (35) und einem Antriebsnocken (22) bereitgestellt ist, um sich in der Gleitöffnung (31) hin- und herzubewegen; der Antriebsnocken (22) den Kolben (32) hin Richtung des Antriebsnockens (22) bewegt, um zu bewirken, dass ein Fluid (10) in die Druckkammer (35) gesogen wird; der Antriebsnocken (22) den Kolben (32) in Richtung der Druckkammer (35) bewegt, um zu bewirken, dass das Fluid (10) in der Druckkammer (35) verdichtet wird; und ein Zwischenraum zwischen dem Kolben (32) und einer Wand (46) der Gleitöffnung (31) einen Strömungsdurchlass (47) des Fluids (10) bildet, das von der Druckkammer (35) abgeführt wird, wobei die Hochdruckpumpe (17) durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: ein Fluidreservoir (55) für das Fluid (10), dessen Fassungsvermögen zunimmt, wenn sich der Kolben (32) in Richtung des Antriebsnockens (22) bewegt, und das abnimmt, wenn sich der Kolben (32) in Richtung der Druckkammer (35) bewegt, ist in dem Strömungsdurchlass (47) bereitgestellt.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 1, wobei: die Gleitöffnung (31) einen Abschnitt (56) mit einem großen Durchmesser beinhaltet, der auf der Seite des Antriebsnocken (22) vorgesehen ist, und einen Abschnitt (57) mit einem kleinen Durchmesser, der auf der Seite der Druckkammer (35) vorgesehen ist; der Kolben (32) einen Bereich (61) mit einem großen Durchmesser beinhaltet, der auf der Seite des Antriebsnockens (22) bereitgestellt ist, und einen Bereich (62) mit einem kleinen Durchmesser, der auf der Seite der Druckkammer (35) vorgesehen ist; der Bereich (61) mit dem großen Durchmesser in den Abschnitt (56) mit dem großen Durchmesser eingefügt ist; der Bereich (62) mit dem kleinen Durchmesser in den Abschnitt (57) mit dem kleinen Durchmesser eingefügt ist; und das Fluidreservoir (55) ein Raum zwischen einen Stufenbereich (58) der Gleitöffnung (31) und einem Stufenbereich (63) des Kolbens (32) ist, wobei der Stufenbereich (58) der Gleitöffnung (31) zwischen dem Abschnitt (56) mit dem großen Durchmesser und dem Abschnitt (57) mit dem kleinen Durchmesser (57) vorgesehen ist, und der Stufenbereich (63) des Kolbens (32) zwischen dem Bereich (61) mit dem großen Durchmesser und dem Bereich (62) mit dem kleinen Durchmesser bereitgestellt ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, wobei sich jeweils der Stufenbereich (58) der Gleitöffnung (31) und der Stufenbereich (63) des Kolbens (32) entlang einer Ebene im rechten Winkel zu einer Mittellinie (L) der Gleitöffnung (31) erstrecken.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2, wobei der Stufenbereich (58) der Gleitöffnung (31) derart verjüngt ist, dass sich der Durchmesser des Stufenbereichs (58) der Gleitöffnung (31) in Richtung des Antriebsnocken (22) vergrößert.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 2 oder 4, wobei der Stufenbereich (63) des Kolbens (32) derart verjüngt ist, dass sich der Durchmesser des Stufenbereichs (63) des Kolbens (32) in Richtung des Antriebsnockens (22) vergrößert.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Bereich des Strömungsdurchlasses (47) des Fluids (10) auf der Seite des Antriebsnockens (22) des Fluidreservoirs (55) eine größere Querschnittsfläche als eine Querschnittsfläche eines Bereichs des Strömungsdurchlasses (47) auf der Seite der Druckkammer (35) des Fluidreservoirs (55) aufweist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 6, wobei an dem Bereich des Strömungsdurchlasses (47) auf der Seite des Antriebsnockens des Fluidreservoirs (55) der Zwischenbereich (D2) zwischen dem Kolben (32) und der Wand der Gleitöffnung (31) an einer Seite größer ist, wo der Kolben (32) einen auf der Seite des Antriebsnockens (22) befindlichen Endbereich der Wand (46) der Gleitöffnung (31) kontaktiert, als an einer Seite, wo der Kolben (32) den auf der Seite des Antriebsnockens (22) befindlichen Endbereich der Wand (46) der Gleitöffnung (31) nicht kontaktiert.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: das Fluidreservoir (55) in der Nähe eines ersten Bereichs (Ed) bereitgestellt ist, wo der Kolben (32) die Wand (46) der Gleitöffnung (31) mit höchstem Oberflächendruck kontaktiert.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, wobei ein Druck des Fluids (10), das in die Nähe des ersten Bereichs (Ed) zugeführt wird, größer ist als ein Druck des Fluids (10), das einem anderen Bereich als dem ersten Bereich (Ed) zugeführt wird.