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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochdruckpumpe.
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Hintergrund
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Herkömmlich ist eine Hochdruckpumpe, welche einen Hochdruck-Kraftstoff fördert, als eine Pumpe bekannt, welche Kraftstoff hin zu einer Maschine führt. Ein Durchlass, welcher den von der Hochdruckpumpe zugeführten Hochdruck-Kraftstoff aufnimmt bzw. speichert, entspricht einem Kraftstoff-Rail. Da in dem Kraftstoff-Rail ein Druck aufrechterhalten wird, wird der Kraftstoff mit einem hohen Druck von einem Injektor eingespritzt.
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Eine Fehlfunktion eines in der Hochdruckpumpe enthaltenen Anpassungs- bzw. Stellventils kann jedoch beispielsweise einen ungewöhnlich hohen Druck hervorrufen, welcher höher als ein zulässiger Bereich in dem Kraftstoff-Rail ist, und das Kraftstoff-Rail und der Injektor können beschädigt werden. In der
JP 2009-114868 A wurde eine Hochdruckpumpe mit einem Überdruckventil vorgeschlagen, welches geöffnet wird, wenn ein Druck in einem Kraftstoff-Rail ungewöhnlich bzw. übermäßig ansteigt. Bei der in der
JP 2009-114868 A beschriebenen Hochdruckpumpe wird ein Ventilelement durch ein Verdrängungselement in Richtung hin zu einem Ventilsitz gedrängt und entsprechend verschließt das Ventilelement das Überdruckventil. Wenn der Druck in dem Kraftstoff-Rail ungewöhnlich ansteigt, wird das Überdruckventil geöffnet und entsprechend kann der Druck in dem Kraftstoff-Rail verringert werden.
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Bei der in der
JP 2009-114868 A beschriebenen Hochdruckpumpe nimmt der Druck in dem Kraftstoff-Rail ab, nachdem das Ventilelement das Überdruckventil für eine Zeitspanne öffnet, und eine Verdrängungskraft wird größer als eine Druckkraft, welche auf das Ventilelement drückt, um das Überdruckventil zu öffnen. Daher wird das einmal geöffnete Überdruckventil geschlossen und das Überdruckventil wird nicht erneut geöffnet, sofern der Druck in dem Kraftstoff-Rail nicht auf einen vorbestimmten Wert ansteigt. Folglich kann der Druck in dem Kraftstoff-Rail konstant ungewöhnlich ansteigen und entsprechend kann das Kraftstoff-Rail und der Injektor beschädigt werden.
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Darüber hinaus offenbart die
JP 2012-229668 A ein Konstantrestdruckventil mit einem Ventilelement, einem Anschlag, einer Feder und einer Ausflussöffnung. Der zylinderförmige Anschlag, der in einem Kraftstoffkanal installiert ist, besitzt einen Wellendurchlass und einen zweiten Ventilsitz. Das in einer Kraftstoffkammer installierte Ventilelement besitzt einen ersten Sitzteil, der sich auf den ersten Ventilsitz aufsetzen und sich davon abheben kann, und einen zweiten Sitzteil, der sich auf den zweiten Ventilsitz aufsetzen und davon abheben kann. Die Feder spannt das Ventilelement in Richtung hin zu dem ersten Ventilsitz vor. Die in radialer Richtung eines Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Anschlags verlaufende Ausflussöffnung steuert den Kraftstofffluss von der Kraftstoffkammer zu einem stromabwärtigen Durchlass. Wenn sich das Ventilelement vom ersten Ventilsitz abhebt und sich auf den zweiten Ventilsitz setzt, vergrößert sich der Abstand zwischen dem ersten Sitzteil und dem ersten Ventilsitz.
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Die
DE 10 2011 083 475 A1 beschreibt ein Hydraulikventil für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, zur Druckregelung und/oder Druckbegrenzung mit einem einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse aufgenommenen, axial verschiebbar geführten Ventilelement, über dessen axiale Verschiebung eine Verbindung des Eingangs mit dem Ausgang herstellbar ist, sowie einem in einem Federraum des Ventilgehäuses aufgenommenen Federelement, welches das Ventilelement in axialer Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt. Der Ausgang des Ventilgehäuses umfasst eine Axialbohrung und/oder wenigstens zwei axial zueinander beabstandete Radialbohrungen, über welche sowohl eine Absteuermenge abführbar als auch der Federraum entlastbar ist, wobei die axial zueinander beabstandeten Radialbohrungen über eine außenumfangseitig im Ventilgehäuse ausgebildete Längsnut oder Abflachung miteinander verbunden sind. Ferner wird ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Hydraulikventil offenbart.
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Zudem offenbart die
DE 10 2011 101 258 A1 ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere zur Anordnung in einer Rücklaufleitung eines Common-Rail-Systems eines Verbrennungsmotors, mit einem länglichen Ventilgehäuse mit einer an einem Stirnende vorhandenen, axialen Einlassöffnung und mindestens einer von der Einlassöffnung axial beabstandeten Auslassöffnung. An die Einlassöffnung schließt sich ein innerer Ventilsitz für einen kugelförmigen Ventilkörper an, wobei zwischen dem Ventilkörper und einer eine Schließkraft erzeugenden Schließfeder ein Ventilkolben angeordnet ist. Dabei ist eine integrierte hydraulische Drosselung zum Dämpfen der Bewegung des Ventilkolbens in Ventil-Schließrichtung vorgesehen. Ferner ist ein Ventilsitz-Einsatzteil für ein solches Druckbegrenzungsventil vorgesehen, bestehend aus einem ringförmigen Körper mit der an einem Stirnende gebildeten Einlassöffnung, dem sich an die Einlassöffnung anschließenden, sich konisch erweiternden Dichtsitz sowie mit einem sich an den Dichtsitz anschließenden Drosselabschnitt mit einer zylindrischen Innenfläche.
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Kurzfassung
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Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Hochdruckpumpe vorzusehen, welche verhindert, dass ein Druck in einem Kraftstoff-Rail konstant ungewöhnlich ansteigt, nachdem ein Überdruckventil einmal geöffnet wird bzw. sobald dieses einmal geöffnet wurde.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Hochdruckpumpe: einen Druckaufbau- bzw. Druckerzeugungsabschnitt mit einem Druckaufbauraum, dessen Volumen durch eine Bewegung eines Kolbens variiert wird, um einen Kraftstoff unter Druck setzen zu können; einen Abgabeabschnitt, welcher den in dem Druckaufbauraum unter Druck gesetzten Kraftstoff hin zu einem stromabwärtigen Durchlass abgibt, der einem Raum auf einer stromabwärtigen Seite des Abgabeabschnitts entspricht; einen Körperabschnitt mit einem Abschnitt, welcher einen Überdruckdurchlass definiert, einem Abschnitt, welcher einen Einlass definiert, einem Ventilsitz und einem Abschnitt, welcher einen Auslass definiert; ein Ventilelement, welches derart in dem Körperabschnitt vorgesehen ist, dass dieses hin und her bewegt werden kann, wobei eine Außenwand des Ventilelements mit einer Innenwand des Körperabschnitts gleitend in Kontakt steht, das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, um den Einlass des Körperabschnitts zu verschließen, wenn ein Druck in dem stromabwärtigen Durchlass unter einem vorbestimmten Druck liegt, und sich das Ventilelement in einer Trennrichtung von dem Ventilsitz weg bewegt, um den Einlass des Körperabschnitts zu öffnen, wenn der Druck in dem stromabwärtigen Durchlass auf oder oberhalb des vorbestimmten Drucks liegt; ein Halteelement, welches in der Trennrichtung um einen zweiten Abstand von dem Ventilelement entfernt angeordnet ist, wenn das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, wobei eine Außenwand des Halteelements mit der Innenwand des Körperabschnitts in Kontakt steht; und ein Verdrängungselement mit einem ersten Ende, welches mit dem Ventilelement in Kontakt steht, und einem zweiten Ende, welches mit dem Halteelement in Kontakt steht, wobei das Verdrängungselement das Ventilelement in Richtung hin zu dem Ventilsitz drängt. Der den Überdruckdurchlass definierende Abschnitt definiert einen Überdruckdurchlass, durch welchen der Kraftstoff ausgehend von dem stromabwärtigen Durchlass hin zu einem stromaufwärtigen Durchlass, welcher einem Raum auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgabeabschnitts entspricht, strömt. Der den Einlass definierende Abschnitt definiert einen Einlass, durch welchen der Überdruckdurchlass und der stromabwärtigen Durchlass miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilsitz ist auf einer radial äußeren Seite des Einlasses vorgesehen und besitzt eine ringförmige Gestalt. Der den Auslass definierende Abschnitt definiert einen Auslass, durch welchen der Überdruckdurchlass und der stromaufwärtige Durchlass miteinander in Verbindung stehen. Der Auslass des Körperabschnitts ist in der Trennrichtung von dem Einlass des Körperabschnitts entfernt angeordnet. Das Ventilelement umfasst eine Außenwandfläche, welche den Auslass des Körperabschnitts verschließt. Wenn das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, ist ein erster Abstand zwischen einem Randabschnitt der Außenwandfläche des Ventilelements, welcher einer Kontaktrichtung entgegengesetzt zu der Trennrichtung zugewandt ist, und einem Randabschnitt des den Auslass definierenden Abschnitts, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, größer als der zweite Abstand zwischen dem Ventilelement und dem Halteelement.
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Wenn demgemäß der Druck in dem stromabwärtigen Durchlass ungewöhnlich ansteigt, bewegt sich das Ventilelement von dem Ventilsitz weg und öffnet den Einlass. Nachdem der Einlass geöffnet ist, wird das Halteelement durch das Ventilelement in die Trennrichtung gedrückt, bis der Auslass geöffnet wird. Anschließend ist der Auslass geöffnet. Entsprechend wird eine Kraft des Verdrängungselements, welches das Ventilelement in die Kontaktrichtung drückt, schwach. Folglich kann das Ventilelement durch den Druck in dem stromabwärtigen Durchlass auf einfache Art und Weise bewegt werden, nachdem der Auslass einmal geöffnet wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Hochdruckpumpe: einen Druckaufbauabschnitt mit einem Druckaufbauraum, dessen Volumen durch eine Bewegung eines Kolbens variiert wird, um einen Kraftstoff unter Druck setzen zu können; einen Abgabeabschnitt, welcher den in dem Druckaufbauraum unter Druck gesetzten Kraftstoff hin zu einem stromabwärtigen Durchlass abgibt, der einem Raum auf einer stromabwärtigen Seite des Abgabeabschnitts entspricht; einen Körperabschnitt mit einem Abschnitt, welcher einen Überdruckdurchlass definiert, einem Abschnitt, welcher einen Einlass definiert, einem Ventilsitz und einem Abschnitt, welcher einen Auslass definiert; ein Ventilelement, welches derart in dem Körperabschnitt vorgesehen ist, dass dieses hin und her bewegt werden kann, wobei eine Außenwand des Ventilelements mit einer Innenwand des Körperabschnitts gleitend in Kontakt steht, das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, um den Einlass des Körperabschnitts zu verschließen, wenn ein Druck in dem stromabwärtigen Durchlass unter einem vorbestimmten Druck liegt, und sich das Ventilelement in einer Trennrichtung von dem Ventilsitz weg bewegt, um den Einlass des Körperabschnitts zu öffnen, wenn der Druck in dem stromabwärtigen Durchlass auf oder oberhalb des vorbestimmten Drucks liegt; ein Halteelement, welches in der Trennrichtung um einen zweiten Abstand von dem Ventilelement entfernt angeordnet ist, wenn das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, wobei eine Außenwand des Halteelements mit der Innenwand des Körperabschnitts in Kontakt steht; und ein Verdrängungselement mit einem ersten Ende, welches mit dem Ventilelement in Kontakt steht, und einem zweiten Ende, welches mit dem Halteelement in Kontakt steht, wobei das Verdrängungselement das Ventilelement in Richtung hin zu dem Ventilsitz drängt. Der den Überdruckdurchlass definierende Abschnitt definiert einen Überdruckdurchlass, durch welchen der Kraftstoff ausgehend von dem stromabwärtigen Durchlass hin zu einem stromaufwärtigen Durchlass, welcher einem Raum auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgabeabschnitts entspricht, strömt. Der den Einlass definierende Abschnitt definiert einen Einlass, über welchen der Überdruckdurchlass und der stromabwärtige Durchlass miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilsitz ist auf einer radial äußeren Seite des Einlasses vorgesehen und besitzt eine ringförmige Gestalt. Der den Auslass definierende Abschnitt definiert einen Auslass, über welchen der Überdruckdurchlass und der stromaufwärtige Durchlass miteinander in Verbindung stehen. Der Auslass des Körperabschnitts ist in der Trennrichtung von dem Einlass des Körperabschnitts entfernt angeordnet. Das Ventilelement umfasst eine Außenwandfläche, welche den Auslass des Körperabschnitts verschließt. Wenn das Ventilelement mit dem Ventilsitz in Kontakt steht, ist ein Abstand zwischen einem Randabschnitt der Außenwandfläche, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und einem Randabschnitt des den Auslass definierenden Abschnitts, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, als ein erster Abschnitt definiert, und eine Länge des Verdrängungselements in der Verdrängungsrichtung ist als eine erste Länge definiert. Wenn das Verdrängungselement vollständig komprimiert ist, ist eine Länge des Verdrängungselements in der Verdrängungsrichtung als eine zweite Länge definiert. Der erste Abstand ist größer als eine Differenz zwischen der ersten Länge und der zweiten Länge.
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Wenn demgemäß der Druck in dem stromabwärtigen Durchlass ungewöhnlich ansteigt, bewegt sich das Ventilelement von dem Ventilsitz weg und öffnet den Einlass. Der Auslass wird nicht geöffnet, auch wenn das Verdrängungselement vollständig komprimiert ist, nachdem der Einlass geöffnet ist, und der Kraftstoff in dem stromabwärtigen Durchlass wird weiter daran gehindert, in den stromaufwärtigen Durchlass zu strömen. Daher wird auf das Verdrängungselement durch den Druck des Kraftstoffes in dem stromabwärtigen Durchlass eine Kraft aufgebracht, auch nachdem das Verdrängungselement vollständig komprimiert ist. Entsprechend wird das Verdrängungselement beschädigt und eine Leistung des Verdrängungselements, welches das Ventilelement in die Kontaktrichtung drückt, wird schwach. Folglich kann das Ventilelement durch den Druck in dem stromabwärtigen Durchlass auf einfache Art und Weise bewegt werden, nachdem der Auslass einmal geöffnet wird.
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Figurenliste
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Die Offenbarung wird zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Abbildungen am besten ersichtlich, wobei:
- 1 ein Blockdiagramm ist, welches eine Hochdruckpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt,
- 2 eine Abbildung ist, welche einen Druckanpassungsabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform darstellt,
- 3 eine Abbildung ist, welche einen Druckanpassungsabschnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, wenn ein Ventilelement davon geschlossen ist,
- 4 eine Abbildung ist, welche den Druckanpassungsabschnitt gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, wenn das Ventilelement davon geöffnet ist,
- 5 eine Abbildung ist, welche einen Druckanpassungsabschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, und
- 6 eine Abbildung ist, welche einen Druckanpassungsabschnitt gemäß einer Modifikation der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nun nachfolgend mit Bezug auf Abbildungen beschrieben. Bei den Ausführungsformen kann ein Teil, welcher einem bei einer vorangehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein und auf eine sich wiederholende Erläuterung für den Teil kann verzichtet werden. Wenn bei einer Ausführungsform lediglich ein Teil einer Konfiguration beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, auch wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, unter der Voraussetzung, dass in der Kombination kein Nachteil liegt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine Niederdruckpumpe 31, welche einen Kraftstoff fördert, ist in einem Kraftstofftank 30 vorgesehen, in welchem der Kraftstoff aufgenommen ist. Die Niederdruckpumpe 31 wird durch einen Elektromotor angetrieben, welcher eine Batterie als eine Leistungsquelle verwendet. Der von der Niederdruckpumpe 31 abgeführte Kraftstoff wird über einen Niederdruckdurchlass 33 hin zu einer Hochdruckpumpe 10 geführt. Der Niederdruckdurchlass 33 entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform einem stromaufwärtigen Durchlass. Die Hochdruckpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Fahrzeug eingebaut.
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Die Hochdruckpumpe 10 entspricht einer Pumpe, welche einen Kolben 41 umfasst, der sich in einem Druckaufbauraum bzw. Druckerzeugungsraum 42 mit einer kreisförmigen, zylindrischen Gestalt hin und her bewegt. Die Hochdruckpumpe 10 saugt durch die hin und hergehende Bewegung des Kolbens 41 einen Kraftstoff an und führt diesen ab. Der Kolben 41 wird durch eine Rotation eines bei einer Nockenwelle 44 einer Maschine integrierten Nockens 43 angetrieben. Ein Anpassungsventil bzw. Stellventil 50 ist auf einer Einlassseite der Hochdruckpumpe 10 vorgesehen. Das Stellventil 50 entspricht einem Solenoidventil vom normalerweise offenen Typ. Bei einem Einlass- bzw. Ansaugvorgang der Hochdruckpumpe 10 ist das Stellventil 50 geöffnet und Kraftstoff wird in den Druckaufbauraum 42 gesaugt. Der Kolben 41 bewegt sich bei dem Ansaugvorgang nach unten. Bei einem Abführ- bzw. Abgabevorgang des Stellventils 50 steuert ein Steuerungsabschnitt eine Schließphase bzw. -dauer des Stellventils 50, um einen Betrag eines von der Hochdruckpumpe 10 abgeführten Kraftstoffes anzupassen, und entsprechend wird einen Kraftstoffdruck (Abgabedruck) gesteuert. Der Kolben 41 bewegt sich bei dem Abgabevorgang nach oben. Der Steuerungsabschnitt kann eine Ventilschließphase gemäß einem Bereich einer Kurbelwellenposition steuern, welche sich von einer Ventilschließzeit, zu welcher das Stellventil 50 geschlossen wird, hin zu einem oberen Totpunkt des Kolbens 41 erstreckt. Der Kolben 41, der Druckaufbauraum 42, der Nocken 43 und die Nockenwelle 44 sind in einem Druckaufbauabschnitt 40 umfasst. Wenn der Kraftstoffdruck erhöht ist, wird die Ventilschließzeit (Bestromungszeit) des Stellventils 50 früh eingestellt, so dass die Ventilschließphase des Stellventils 50 lang ist, und entsprechend ist der Betrag des von der Hochdruckpumpe 10 abgeführten Kraftstoffes erhöht. Wenn der Kraftstoffdruck verringert ist, ist die Ventilschließzeit des Stellventils 50 spät eingestellt, so dass die Ventilschließphase des Stellventils 50 kurz ist, und entsprechend ist der Betrag des von der Hochdruckpumpe 10 abgeführten Kraftstoffes verringert.
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Ein Abgabeabschnitt 60, welcher verhindert, dass ein abgeführter Kraftstoff zurückströmt, ist auf einer Auslassseite der Hochdruckpumpe 10 vorgesehen. Ein in dem Druckaufbauraum 42 der Hochdruckpumpe 10 unter Druck gesetzter Kraftstoff wird von dem Abgabeabschnitt 60 abgegeben. Der von dem Abgabeabschnitt 60 abgegebene Kraftstoff wird durch einen Hochdruckdurchlass 34 hin zu einem Kraftstoff-Rail (Hochdruck-Kraftstoffdurchlass) 20 gefördert und der Kraftstoff in dem Kraftstoff-Rail 20 wird hin zu einem bei jedem Zylinder einer Maschine angebrachten Injektor 21 verteilt. Der Hochdruckdurchlass 34 entspricht einem stromabwärtigen Durchlass bei der vorliegenden Ausführungsform.
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Die Hochdruckpumpe 10 umfasst ferner einen Kraftstoff-Rückführungsdurchlass 90, durch welchen der Kraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 34 und dem Kraftstoff-Rail 20 hin zu dem Niederdruckdurchlass 33 zurückgeführt wird. Ein Druckanpassungsabschnitt 70 ist in dem Kraftstoff-Rückführungsdurchlass 90 vorgesehen. Der Druckanpassungsabschnitt 70 umfasst ein Ventilelement 71, welches geöffnet ist, wenn ein Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 einem vorbestimmten oberen Grenzdruck (beispielsweise 25 MPa) entspricht.
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Wenn gemäß dieser Konfiguration der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 während des Antreibens einer Maschine (der Hochdruckpumpe 10) höher als der obere Grenzdruck ist, wird das Ventilelement 71 geöffnet, so dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 und dem Kraftstoff in dem Kraftstoff-Rail 20 auf unterhalb des oberen Grenzdrucks gehalten wird.
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Nachfolgend ist mit Bezug auf 2 der Druckanpassungsabschnitt (Überdruckventil) 70 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Druckanpassungsabschnitt 70 umfasst einen Körperabschnitt 73, ein Ventilelement 71, ein Verdrängungselement 77 und ein Halteelement 72.
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Der Körperabschnitt 73 besitzt eine mit einem Boden versehene, kreisförmige, zylindrische Gestalt. Der Körperabschnitt 73 ist beispielsweise aus Edelstahl hergestellt. Der Körperabschnitt 73 definiert in einem zylindrischen Abschnitt davon einen Überdruckdurchlass 731a. Der Körperabschnitt 73 definiert in einem Bodenabschnitt davon, welcher ein Ende des zylindrischen Abschnitts verschließt, einen Einlass 732a, über welchen der Überdruckdurchlass 731a und der Hochdruckdurchlass 34, wie in 1 dargestellt, miteinander in Verbindung stehen. Der Hochdruckdurchlass 34 entspricht einem Raum auf einer stromabwärtigen Seite. Der Körperabschnitt 73 definiert in dem Zylinderabschnitt einen Auslass 733a, über welchen der Überdruckdurchlass 731a und der Niederdruckdurchlass 33, wie in 1 dargestellt, miteinander in Verbindung stehen. Der Niederdruckdurchlass 33 entspricht einem Raum auf einer stromaufwärtigen Seite.
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Der Körperabschnitt 73 umfasst in dem zylindrischen Abschnitt davon insbesondere einen einen Durchlass definierenden Abschnitt (einen Abschnitt, welcher einen Überdruckdurchlass definiert) 731, welcher den Überdruckdurchlass 731a definiert, und einen einen Auslass definierenden Abschnitt 733, welcher den Auslass 733a definiert. Darüber hinaus umfasst der Körperabschnitt 73 in dem Bodenabschnitt einen einen Einlass definierenden Abschnitt 732, welcher den Einlass 732a definiert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der den Einlass definierende Abschnitt 732 einer Wandfläche des Bodenabschnitts des Körperabschnitts 73, welcher den Einlass 732a definiert. Der den Auslass definierende Abschnitt 733 entspricht einer Innenwandfläche des zylindrischen Abschnitts des Körperabschnitts 73, welche den Auslass 731a definiert. Der den Durchlass definierende Abschnitt 731 entspricht einer Wandfläche des zylindrischen Abschnitts des Körperabschnitts 73, welche den Überdruckdurchlass 731a definiert.
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Der Einlass 732a, der Überdruckdurchlass 731a und der Auslass 733a sind ausgehend von der stromabwärtigen Seite in dieser Reihenfolge angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Einlass 732a bei einer Fläche vorgesehen, welche sich mit einer Achse des Körperabschnitts 73 überschneidet (senkrecht dazu ist). Der Auslass 733a ist bei einer Fläche vorgesehen, welche sich entlang einer Axialrichtung des Körperabschnitts 73 befindet. Der Überdruckdurchlass 731a ist durch eine innere Wandoberfläche definiert, welche sich längs zu der axialen Richtung des Körperabschnitts 73 befindet.
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Ein Ventilsitz 734, welcher sich ausgehend von einem Endabschnitt des den Einlass definierenden Abschnitts 732 auf der stromaufwärtigen Seite in Richtung hin zu einer radial äußeren Seite erstreckt, ist bei dem Bodenabschnitt des Körperabschnitts 73 vorgesehen. Der Ventilsitz 734 kann auf der radial äußeren Seite bei dem Endabschnitt des den Einlass definierenden Abschnitts 732 eine ringförmige Gestalt besitzen.
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Das Ventilelement 71, das Verdrängungselement 77 und das Halteelement 72 sind innerhalb des Körperabschnitts 73 vorgesehen. Das Ventilelement 71 steht mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt. Ein erstes Ende des Verdrängungselements 77 ist an einer Fläche des Ventilelements 71 entgegengesetzt zu einer Fläche des Ventilelements 71, welche mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, fixiert (steht mit dieser in Kontakt) und drängt das Ventilelement 71 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 734. Ein zweites Ende des Verdrängungselements 77 entgegengesetzt zu dem an dem Ventilelement 71 fixierten ersten Ende ist an dem Halteelement 72 befestigt (steht mit diesem in Kontakt).
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Das Ventilelement 71 kommt gemäß dem Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt und löst sich von diesem. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht eine Richtung, in welcher sich das Ventilelement 71 von dem Ventilsitz 734 weg bewegt, einer Trennrichtung, und eine Richtung entgegengesetzt zu der Trennrichtung entspricht einer Kontaktrichtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Trennrichtung der gleichen Richtung wie eine stromaufwärtige Richtung. Die Kontaktrichtung entspricht der gleichen Richtung wie eine stromabwärtige Richtung. Das Halteelement 72 kann in der Trennrichtung beweglich sein.
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Das Ventilelement 71 umfasst einen vorderen Endabschnitt 715, einen mittleren Abschnitt 714 und einen Außenwandabschnitt 713. Das Ventilelement 71 ist beispielsweise aus Edelstahl hergestellt. Der vordere Endabschnitt 715, der mittlere Abschnitt 714 und der Außenwandabschnitt 713 sind ausgehend von der Kontaktrichtung in Richtung hin zu der Trennrichtung in dieser Reihenfolge vorgesehen. Der vordere Endabschnitt 715, der mittlere Abschnitt 714 und der Außenwandabschnitt 713 können ausgehend von der stromabwärtigen Seite in dieser Reihenfolge angeordnet sein.
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Ein Durchmesser des Außenwandabschnitts 713 ist größer als ein Durchmesser des mittleren Abschnitts 714. Der Durchmesser des mittleren Abschnitts 714 ist größer als ein Durchmesser des vorderen Endabschnitts 715.
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Der vordere Endabschnitt 715 umfasst eine Druckaufnahmefläche 711 und einen Sitzabschnitt (Ventilsitzabschnitt) 718. Der Sitzabschnitt 718 steht mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt und entsprechend verschließt das Ventilelement 71 den Einlass 732a. Insbesondere wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, verschließt die Druckaufnahmefläche 711 den Einlass 732a. Ein Bereich der Druckaufnahmefläche 711 ist kleiner oder gleich einem Zehntel eines Bereichs des Außenwandabschnitts 713.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Außenwandabschnitt 713 beispielsweise eine mit einem Boden versehene, kreisförmige, zylindrische Gestalt. Der Außenwandabschnitt 713 umfasst eine Außenwandfläche 712, welche mit dem den Durchlass definierenden Abschnitt 731 gleitend in Kontakt steht (darauf gleitet). Daher wird verhindert, dass zwischen dem den Durchlass definierenden Abschnitt 731 und der Außenwandfläche 712 ein Kraftstoff strömt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Feder (Spiralfeder) als das Verdrängungselement 77 verwendet. Das erste Ende des Verdrängungselements 77 ist an einer Innenwandfläche des Außenwandabschnitts 713 des Ventilelements 71 fixiert. Das Verdrängungselement 77 drängt das Ventilelement 71 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 734.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt das Halteelement 72 eine mit einem Boden versehene, kreisförmige, zylindrische Gestalt. Das Halteelement 72 ist bei dem Körperabschnitt 73 eingepresst, so dass eine Außenwand des Halteelements 72 mit einer Innenwandfläche des Körperabschnitts 73 in Kontakt steht. Das Halteelement 72 ist von dem Ventilelement 71 um einen vorbestimmten Abstand entfernt angeordnet, wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht. Das zweite Ende des Verdrängungselements 77 entgegengesetzt zu dem ersten Ende, welches bei dem Ventilelement 71 fixiert ist, ist an dem Halteelement 72 fixiert. Der vorbestimmte Abstand kann einem Abstand (zweiter Abstand) D2 entsprechen.
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Das Verdrängungselement 77 besitzt in einer axialen Richtung ein Dehnungsvermögen. Daher wird das Ventilelement 71 durch das Verdrängungselement 77 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 734 gedrängt. Wenn ein Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34, welcher mit dem Einlass 732a in Verbindung steht, niedriger als ein vorbestimmter Druck ist, verschließt das Ventilelement 71 den Einlass 732a durch eine Verdrängungskraft des Verdrängungselements 77. Mit anderen Worten, wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34, welcher mit dem Einlass 732a in Verbindung steht, auf oder oberhalb des vorbestimmten Drucks liegt, bewegt sich das Ventilelement 71 von dem Ventilsitz 734 weg und öffnet den Einlass 732a.
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In 2 steht das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt. In dieser Situation ist ein Abstand (erster Abstand) D1 zwischen einem Randabschnitt des den Auslass definierenden Abschnitts 733, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und einem Randabschnitt der Außenwandfläche 712, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, größer als der Abstand (zweiter Abstand) D2 zwischen einem Randabschnitt des Halteelements 72, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und einem Randabschnitt des Ventilelements 71, welcher der Trennrichtung zugewandt ist. Der Abstand D1 kann sich zwischen einem Randabschnitt einer Öffnung des Auslasses 733a auf einer Seite in der Kontaktrichtung und dem Randabschnitt der Außenwandfläche 712, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, befinden.
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Wenn entsprechend der Druck des Kraftstoffes auf der stromabwärtigen Seite (Hochdruckdurchlass 34), welche mit dem Einlass 732a in Verbindung steht, den vorbestimmten Druck übersteigt, und wenn sich das Ventilelement 71 ausgehend von dem Ventilsitz 734 in der Trennrichtung bewegt, wird verhindert, dass der ausgehend von dem Hochdruckdurchlass 34 durch den Einlass 732a strömende Kraftstoff in den Auslass 733a strömt, bis das Halteelement 72 mit dem Ventilelement 71 in Kontakt steht. Daher wird der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34, welcher mit dem Einlass 732a in Verbindung steht, gehalten und entsprechend wird der Kraftstoffdruck, welcher bewirkt, dass sich das Ventilelement 71 in der Trennrichtung bewegt, gehalten. Entsprechend wird durch das Ventilelement 71 gemäß der Bewegung des Ventilelements 71 in der Trennrichtung auf das Halteelement 72 gedrückt und das Halteelement 72 bewegt sich ebenso in der Trennrichtung. Anschließend steht der Einlass 732a mit dem Auslass 733a in Verbindung und der Kraftstoff von dem Hochdruckdurchlass 34 strömt durch den Auslass 733a in den Niederdruckdurchlass 33. Folglich wird der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 verringert. Der Einlass 732a entspricht einem Einlass, durch welchen der Kraftstoff in den Druckanpassungsabschnitt 70 strömt, und der Auslass 733a entspricht einem Auslass, durch welchen der Kraftstoff aus dem Druckanpassungsabschnitt 70 ausströmt.
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Nachfolgend sind Effekte der Hochdruckpumpe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Die Hochdruckpumpe 10 umfasst den Druckaufbauabschnitt 40, den Abgabeabschnitt 60, den Körperabschnitt 73, das Ventilelement 71, das Halteelement 72 und das Verdrängungselement 77. Der Druckaufbauabschnitt 40 umfasst den Kolben 41. Der Druckaufbauabschnitt 40 umfasst (definiert) den Druckaufbauraum 42, dessen Volumen durch eine Bewegung des Kolbens 41 variiert wird, und entsprechend kann der Kraftstoff in dem Druckaufbauraum 42 unter Druck gesetzt werden. Der Abgabeabschnitt 60 führt den in dem Druckaufbauraum 42 unter Druck gesetzten Kraftstoff in den Hochdruckdurchlass 34 ab, der einem Raum auf der stromabwärtigen Seite des Abgabeabschnitts 60 entspricht.
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Der Körperabschnitt 73 umfasst den den Durchlass definierenden Abschnitt (den Abschnitt, welcher den Überdruckdurchlass definiert) 731, den den Einlass definierenden Abschnitt 732, den Ventilsitz 734 und den den Auslass definierenden Abschnitt 733. Der den Durchlass definierende Abschnitt 731 definiert den Überdruckdurchlass 731a, durch welchen ein Kraftstoff ausgehend von dem Hochdruckdurchlass 34 hin zu dem Niederdruckdurchlass 33, welcher einem Raum auf der stromaufwärtigen Seite des Abgabeabschnitts 60 entspricht, strömt. Der den Einlass definierende Abschnitt 732 definiert den Einlass 732a, über welchen der Überdruckdurchlass 731a und der Hochdruckdurchlass 34 miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilsitz 734 mit einer ringförmigen Gestalt ist auf der radial äußeren Seite des Einlasses 732a vorgesehen. Der Ventilsitz 734 kann durchgehend zu dem Einlass 732a sein. Der den Auslass definierende Abschnitt 733 definiert den Auslass 733a, über welchen der Überdruckdurchlass 731a und der Niederdruckdurchlass 33 miteinander in Verbindung stehen. Der Überdruckdurchlass 731a ist zwischen dem Einlass 732a und dem Auslass 733a angeordnet. Das Ventilelement 71 ist in dem Körperabschnitt 73 derart vorgesehen, dass dieses hin und her bewegt werden kann, und eine Außenwand des Ventilelements 71 steht mit der Innenwand des Körperabschnitts 73 gleitend in Kontakt. Das Ventilelement 71 verschließt den Einlass 732a durch einen Kontakt mit dem Ventilsitz 734. Wenn der Druck in dem Hochdruckdurchlass 34 auf oder oberhalb des vorbestimmten Drucks liegt, bewegt sich das Ventilelement 71 von dem Ventilsitz 734 weg und öffnet den Einlass 732a. Das Halteelement 72 ist in der Trennrichtung um einen vorbestimmten Abstand von dem den Ventilsitz 734 kontaktierenden Ventilelement 71 entfernt vorgesehen. Die Außenwand des Halteelements 72 steht mit der Innenwand des Körperabschnitts 73 in Kontakt. Das erste Ende des Verdrängungselements 77 steht mit dem Ventilelement 71 in Kontakt und das zweite Ende des Verdrängungselements 77 steht mit dem Halteelement 72 in Kontakt. Das Verdrängungselement 77 drängt das Ventilelement 71 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 734. Der Auslass 733a ist in der Trennrichtung von dem Einlass 732a entfernt angeordnet. Das Ventilelement 71 umfasst die Außenwandfläche 712, welche den Auslass 733a verschließt. Wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, ist der Abstand D1 zwischen dem Randabschnitt des den Auslass definierenden Abschnitts 733, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und dem Randabschnitt der Außenwandfläche 712, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, größer als der Abstand D2 zwischen dem Randabschnitt des Halteelements 72, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und dem Randabschnitt des Ventilelements 71, welcher der Trennrichtung zugewandt ist.
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Wenn gemäß dieser Konfiguration der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 ungewöhnlich hoch ist, bewegt sich das Ventilelement 71 von dem Ventilsitz 734 weg und öffnet den Einlass 732a. Das Ventilelement 71 drückt auf bzw. verschiebt das Halteelement 72, bis der Auslass 733a geöffnet ist, nachdem der Einlass 732a geöffnet ist. Anschließend ist der Auslass 733a geöffnet und entsprechend wird eine Kraft des Verdrängungselements 77, welche das Ventilelement 71 in Richtung hin zu dem Ventilsitz 734 drängt, schwach. Folglich kann der Druckanpassungsabschnitt 70 durch den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 auf einfache Art und Weise geöffnet werden, nachdem der Druckanpassungsabschnitt 70 einmal geöffnet wird. Das Ventilelement 71 kann sich durch den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 auf einfache Art und Weise von dem Ventilsitz 734 weg bewegen, nachdem das Halteelement 72 einmal durch das Ventilelement 71 bewegt wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei einer zweiten Ausführungsform ist ein Abstand D2 zwischen einem Randabschnitt eines Halteelements 72, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und dem Randabschnitt des Ventilelements 71, welcher der Trennrichtung zugewandt ist, größer als ein Abstand D1 zwischen einem Randabschnitt eines einen Auslass definierenden Abschnitts 733, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und einem Randabschnitt einer Außenwandfläche 712, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, wenn ein Ventilelement 71 mit einem Ventilsitz 734 in Kontakt steht.
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Wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, wie in 3 gezeigt ist, ist eine Länge eines Verdrängungselements 77 als eine Länge (erster Linie) D3 definiert. Wenn das Ventilelement 71 von dem Ventilsitz 734 entfernt liegt, und wenn das Verdrängungselement 77 vollständig komprimiert ist, wie in 4 gezeigt ist, ist eine Länge des Verdrängungselements 77 als eine komprimierte Länge (zweite Linie) D4 definiert. Der Abstand D1 ist größer als eine Differenz zwischen der Länge D3 und der komprimierten Länge D4. Mit anderen Worten D1 > D3 - D4. Eine Feder (Spiralfeder) kann als ein Beispiel des Verdrängungselements 77 verwendet werden und die komprimierte Länge D4 kann einer festen Länge der Feder entsprechen.
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Nachfolgend sind Effekte einer Hochdruckpumpe 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, ist der Abstand D1 zwischen dem Randabschnitt der Außenwandfläche 712, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, und dem Randabschnitt des den Auslass definierenden Abschnitts 733, welcher der Kontaktrichtung zugewandt ist, größer als die Differenz zwischen der Länge D3 des Verdrängungselements 77, wenn das Ventilelement 71 mit dem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, und der komprimierten Länge D4 des Verdrängungselements 77.
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Gemäß dieser Konfiguration ist der Auslass 733a zu der Zeit nicht geöffnet, wenn das Verdrängungselement 77 vollständig komprimiert ist, und ein Kraftstoff in einem Hochdruckdurchlass 34 wird weiter daran gehindert, in den Niederdruckdurchlass 33 zu strömen. Daher wird durch einen Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 eine Kraft in der Trennrichtung auf das Verdrängungselement 77 aufgebracht, auch nachdem das Verdrängungselement 77 vollständig komprimiert ist. Folglich wird das Verdrängungselement 77 beschädigt und verliert eine Verdrängungskraft, welche das Ventilelement 71 in die Kontaktrichtung drängt. Das Verdrängungselement 77 kann in der Trennrichtung auf das Halteelement 72 drücken und dieses bewegen und entsprechend ist die Verdrängungskraft, welche das Ventilelement 71 in die Kontaktrichtung drängt, abgeschwächt. Folglich kann das Ventilelement 71 durch den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 auf einfache Art und Weise geöffnet werden, nachdem das Halteelement 72 durch das Ventilelement 71 bewegt wird. Das Ventilelement 71 kann sich durch den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckdurchlass 34 auf einfache Art und Weise von dem Ventilsitz 134 weg bewegen, nachdem das Halteelement 72 durch das Ventilelement 71 einmal bewegt wird.
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(Dritte Ausführungsform)
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Ein Druckanpassungsabschnitt 70 gemäß einer dritten Ausführungsform umfasst einen Beschränkungsabschnitt 739 innerhalb eines Körperabschnitts 73, welcher in einer Trennrichtung von einem Halteelement 72 beabstandet bzw. getrennt angeordnet ist, wie in 5 gezeigt ist. Der Beschränkungsabschnitt 739 kann von dem Halteelement 72 um einen Beschränkungsabstand, welcher im Voraus eingestellt wird, entfernt liegen. Der Beschränkungsabschnitt 739 kann eine übermäßige Bewegung des Halteelements 72 in der Trennrichtung begrenzen bzw. beschränken. Entsprechend ein Druck, welcher bewirkt, dass ein Ventilelement 71 geöffnet wird, nachdem das Halteelement 72 durch das Ventilelement 71 einmal bewegt wird, in einem Bereich unterhalb eines oberen Grenzdrucks, bei welchem das Ventilelement 71 das erste Mal geöffnet wird. Ein Druck, welcher bewirkt, dass sich das Ventilelement 71 in der Trennrichtung bewegt, nachdem das Halteelement 72 durch das Ventilelement 71 einmal bewegt wird, kann innerhalb des Bereichs unterhalb des oberen Grenzdrucks eingestellt sein, bei welchem das Ventilelement 71 das erste Mal in der Trennrichtung bewegt wird.
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In dem Körperabschnitt 73 ist ein Durchgangsloch 735a vorgesehen. Wenn das Ventilelement 71 mit einem Ventilsitz 734 in Kontakt steht, stehen ein Niederdruckdurchlass 33 und ein Raum zwischen dem Ventilelement 71 und dem Halteelement 72 über das Durchgangsloch 735a miteinander in Verbindung.
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Demgemäß ist es unwahrscheinlich, dass ein Raum, welcher durch das Halteelement 72 und das Ventilelement 71 umschlossen wird, luftdicht abgedichtet wird. Wenn sich das Ventilelement 71 daher in der Trennrichtung bewegt, strömt ein Fluid oder eine Luft in dem durch das Halteelement 72 und das Ventilelement 71 umschlossenen Raum durch das Durchgangsloch 735a in den Niederdruckdurchlass 33. Daher ist es unwahrscheinlich, dass eine Bewegung des Ventilelements 71 in der Trennrichtung durch das Fluid oder die Luft in dem durch das Halteelement 72 und das Ventilelement 71 umschlossenen Raum beeinträchtigt bzw. gestört wird.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen davon mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen vollständig beschrieben wurde, ist anzumerken, dass für den Fachmann verschiedene Veränderungen und Modifikationen ersichtlich sind.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann eine konkave Vertiefung (Einkerbung) 721 bei einer Endfläche des Halteelements 72, welche der Trennrichtung zugewandt ist, vorgesehen sein. Die konkave Vertiefung 721 kann bei einem Abschnitt der der Trennrichtung zugewandten Endfläche des Halteelements 72 gemäß einem Abschnitt einer Endfläche des Halteelements 72, welche der Kontaktrichtung zugewandt ist, bei welcher das Verdrängungselement 77 mit dem Halteelement 72 in Kontakt steht, angeordnet sein. Die konkave Vertiefung 721 kann einer Nut entsprechen, welche in einer Dickenrichtung ausgenommen ist, oder einem Loch, welches sich in der Dickenrichtung durch das Halteelement 72 erstreckt. Die Dickenrichtung kann der Axialrichtung des Körperabschnitts 73 entsprechen.
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Demgemäß wird durch das Verdrängungselement 72 eine Kraft in der Trennrichtung auf das Halteelement 72 aufgebracht, nachdem das Verdrängungselement 77 vollständig komprimiert ist, und die Endfläche des Halteelements 72 in der Trennrichtung wird durch das Verdrängungselement 77 durchstoßen. Folglich verliert das Verdrängungselement 77 eine Verdrängungskraft, welche das Ventilelement 71 in die Kontaktrichtung drängt.
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Bei den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ist der Druckanpassungsabschnitt 70 zwischen dem Hochdruckdurchlass 34 und dem Niederdruckdurchlass 33 vorgesehen, der Druckanpassungsabschnitt 70 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Druckanpassungsabschnitt 70 kann beispielsweise zwischen dem Hochdruckdurchlass 34 und dem Druckaufbauraum 42 vorgesehen sein und einen Kraftstoff in dem Hochdruckdurchlass 34 hin zu dem Druckaufbauraum 42 zurückführen. Der Druckaufbauraum 42 kann als der stromaufwärtige Durchlass verwendet werden.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann auf einfache Art und Weise aufscheinen. Die Offenbarung mit deren breiteren Ausdrücken ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und die darstellenden Beispiele, wie gezeigt und beschrieben, beschränkt.
