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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Hochdruckkraftstoffpumpe ist bekannt, bei der ein Kolben gleitfähig innerhalb eines Zylinders eines Pumpengehäuses sitzt, so dass bei einer Brennkraftmaschine, die eine Hochdruckkraftstoffeinspritzung ausführt, Kraftstoff durch die reziproke Bewegung bzw. hin-und-her-Bewegung des Kolbens angesaugt und ausgetragen wird.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2006-257972 A beschreibt eine Hochdruckkraftstoffpumpe, in der ein Kraftstoffdichtungselement zwischen einem Außenumfangsflächenabschnitt eines Kolbens an einer Kopfseite und einem Innenumfangsflächenabschnitt eines Pumpengehäuses angeordnet ist, und eine Ausströmleitung (d. h. eine Rückführleitung) in dem Pumpengehäuse ausgebildet ist, so dass der Kraftstoff, der an der Stelle, an welcher der Kolben in einem Zylinder gleitet, ausgetreten ist, zu einem Kraftstoffeinlassabschnitt des Pumpengehäuses zurückkehrt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei der vorstehend beschriebenen Hochdruckkraftstoffpumpe können sich Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoff vermischt sind, zwischen einem Innenumfangsflächenabschnitt des Kraftstoffdichtungselements und dem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens an der Kopfseite an der Ausströmleitung vom Kraftstoffeinlassabschnitt des Pumpengehäuses verfangen und das Kraftstoffdichtungselement möglicherweise beschädigen.
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Die Erfindung schafft daher eine Hochdruckkraftstoffpumpe, bei der mit dem Kraftstoff vermischte Fremdstoffe nicht in eine Rückführleitung gelangen, so dass eine Beschädigung des Kraftstoffdichtungselements durch die Fremdstoffe verhindert werden kann.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die ein Pumpengehäuse, einen Kolben, ein Einlassventil, ein Auslassventil, ein Kraftstoffdichtungselement und eine Kraftstoffeinlassleitung hat. Das Pumpengehäuse umfasst eine Kraftstoffdruckkammer, eine Einlassleitung und eine Auslassleitung, die mit der Kraftstoffdruckkammer verbunden sind, ein Zylindergehäuseelement, ein Abdeckungselement, das das Zylindergehäuseelement abdeckt, und eine Einlassgaleriekammer, die durch das Zylindergehäuseelement und das Abdeckungselement definiert wird. Der Kolben ist gleitfähig in die Kraftstoffdruckkammer und das Zylindergehäuseelement eingesetzt und ausgestaltet, um Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer unter Druck zu setzen. Das Einlassventil ist mit der Einlassleitung verbunden und am Pumpengehäuse montiert, und ist derart ausgestaltet, dass Kraftstoff von der Einlassgaleriekammer hineinfließt. Das Auslassventil ist mit der Auslassleitung verbunden und am Pumpengehäuse montiert. Das Kraftstoffdichtungselement dichtet zwischen einem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens und dem Pumpengehäuse ab. Die Kraftstoffeinlassleitung ist mit dem Abdeckungselement verbunden und derart ausgestaltet, um Kraftstoff von außerhalb des Abdeckungselements in die Einlassgaleriekammer einzubringen. Das Pumpengehäuse hat eine Rückführleitung, welche die Einlassgaleriekammer mit einem Raum verbindet, der vom Kolben, dem Zylindergehäuseelement und dem Kraftstoffdichtungselement umgeben ist. Ein erster Endabschnitt der Rückführleitung auf Seiten der Einlassgaleriekammer ist an einer der Kraftstoffeinlassleitung gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuseelements angeordnet.
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Gemäß diesem Aufbau ist der Endabschnitt der Rückführleitung auf Seiten der Einlassgaleriekammer an der der Kraftstoffeinlassleitung gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuseelements angeordnet, so dass, selbst wenn Fremdstoffe mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung in die Einlassgaleriekammer fließt, die Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung gelangen.
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Der Grund hierfür ist, dass die Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung in die Einlassgaleriekammer fließt, die Rückführleitung nicht erreichen können, ohne um das Zylindergehäuseelement herum zu gehen. Das bedeutet, es gibt einen Abstand zwischen der Kraftstoffeinlassleitung und der Rückführleitung und das Zylindergehäuseelement liegt zwischen der Kraftstoffeinlassleitung und der Rückführleitung, so dass die Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung gelangen. Daher verfangen sich keine Fremdstoffe zwischen dem Innenumfangsflächenabschnitt des Kraftstoffdichtungselements und dem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens, so dass das Kraftstoffdichtungselement nicht beschädigt wird.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die ein Pumpengehäuse, einen Kolben, ein Einlassventil, ein Auslassventil, ein Kraftstoffdichtungselement und eine Kraftstoffeinlassleitung hat. Das Pumpengehäuse umfasst eine Kraftstoffdruckkammer, eine Einlassleitung und eine Auslassleitung, die mit der Kraftstoffdruckkammer verbunden sind, ein Zylindergehäuseelement, ein Abdeckungselement, das das Zylindergehäuseelement abdeckt, und eine Einlassgaleriekammer, die durch das Zylindergehäuseelement und das Abdeckungselement definiert wird. Der Kolben ist gleitfähig in die Kraftstoffdruckkammer und das Zylindergehäuseelement eingesetzt und ausgestaltet, um Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer unter Druck zu setzen. Das Einlassventil ist mit der Einlassleitung verbunden und am Pumpengehäuse montiert, und ist derart ausgestaltet, dass Kraftstoff von der Einlassgaleriekammer hineinfließt. Das Auslassventil ist mit der Auslassleitung verbunden und am Pumpengehäuse montiert. Das Kraftstoffdichtungselement dichtet zwischen einem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens und dem Pumpengehäuse ab. Die Kraftstoffeinlassleitung ist mit dem Abdeckungselement verbunden und derart ausgestaltet, um Kraftstoff von außerhalb des Abdeckungselements in die Einlassgaleriekammer einzubringen. Das Pumpengehäuse hat eine Rückführleitung, welche die Einlassgaleriekammer mit einem Raum verbindet, der vom Kolben, dem Zylindergehäuseelement und dem Kraftstoffdichtungselement umgeben ist. Die Einlassgaleriekammer ist dergestalt, dass ein erster Endabschnitt der Rückführleitung auf Seiten der Einlassgaleriekammer an einer der Kraftstoffeinlassleitung gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuseelements angeordnet ist.
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Gemäß diesem Aufbau ist die Einlassgaleriekammer dergestalt, dass der Endabschnitt der Rückführleitung auf Seiten der Einlassgaleriekammer an der der Kraftstoffeinlassleitung gegenüberliegenden Seite des Zylindergehäuseelements angeordnet ist, so dass, selbst wenn Fremdstoffe mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung in die Einlassgaleriekammer fließt, die Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung gelangen.
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Der Grund hierfür ist, dass die Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung in die Einlassgaleriekammer fließt, die Rückführleitung nicht erreichen können, ohne um das Zylindergehäuseelement herum zu gehen. Das bedeutet, die Kraftstoffeinlassleitung und die Rückführleitung sind durch einen Abstand voneinander getrennt und das Zylindergehäuseelement liegt zwischen der Kraftstoffeinlassleitung und der Rückführleitung, so dass die Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung gelangen. Daher verfangen sich keine Fremdstoffe zwischen dem Innenumfangsflächenabschnitt des Kraftstoffdichtungselements und dem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens, so dass das Kraftstoffdichtungselement nicht beschädigt wird.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe kann auch eine Rückführungsleitung umfassen, die in der Einlassgaleriekammer angeordnet ist. Die Rückführungsleitung kann mit dem Zylindergehäuseelement verbunden sein, so dass ein zweiter Endabschnitt der Rückführungsleitung mit dem ersten Endabschnitt der Rückführleitung verbunden ist, und ein dritter Endabschnitt der Rückführungsleitung höher angeordnet ist, als ein offener Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung.
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Gemäß diesem Aufbau ist der andere Endabschnitt der Rückführungsleitung höher angeordnet, als ein offener Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung, so dass, selbst wenn Fremdstoffe mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung in die Einlassgaleriekammer fließt, die Fremdstoffe sich nicht zwischen dem Innenumfangsflächenabschnitt des Kraftstoffdichtungselements und dem Außenumfangsflächenabschnitt des Kolbens verfangen, so dass das Kraftstoffdichtungselement nicht beschädigt wird.
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Die Erfindung schafft somit eine Hochdruckkraftstoffpumpe, bei der mit dem Kraftstoff vermischte Fremdstoffe nicht in eine Rückführleitung gelangen, so dass eine Beschädigung des Kraftstoffdichtungselements durch die Fremdstoffe verhindert werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
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1 eine schematische Längsschnittansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Horizontalschnittansicht der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, gesehen von einer Mittelachsenposition einer Kraftstoffleitung derselben;
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3 eine schematische Längsschnittansicht der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, gesehen von einer Mittelachsenposition einer Kraftstoffeinlassleitung derselben;
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4 eine schematische Längsschnittansicht eines Beispiels einer Einbaustellung der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
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5 eine schematische Längsschnittansicht einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer Abwandlung der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, gesehen von einer Mittelachsenposition einer Kraftstoffeinlassleitung derselben.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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Die 1 bis 4 zeigen Ansichten einer Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe dieser beispielhaften Ausführungsform befindet sich in einer Verbrennungskraftmaschine, die in einem Fahrzeug montiert ist. Die Hochdruckkraftstoffpumpe bringt Kraftstoff, der der Brennkraftmaschine zugeführt wird, vermittels eines Kolbens auf einen hohen Druck und gibt den Hochdruckkraftstoff dann aus. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein sogenannter Doppeleinspritzungs-Mehrzylinderbenzinmotor mit Zylinderdirekteinspritzung (nachfolgend einfach als „Maschine” bezeichnet), bei der Kraftstoff direkt in einen Zylinder eingespritzt wird.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 dieser beispielhaften Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist an einer Einlassseite derselben mit einem Niedrigdruckkraftstoffkreis verbunden, dem Kraftstoff von einer Niederdruckkraftstoffpumpe, nicht dargestellt, zugeführt wird. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 nimmt den Kraftstoff, der von der Niederdruckkraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank angesaugt und auf einen Förderdruck gebracht wurde auf. Die Niederdruckkraftstoffpumpe besteht aus einer elektrischen Pumpe oder dergleichen, bei der ein Pumpenflügelrad bzw. -impeller drehbar durch einen Antriebsmotor angetrieben wird.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 ist an einer Auslassseite derselben über eine Zufuhrleitung mit einer Mehrzahl von Zylindereinspritzinjektoren verbunden und pumpt den Hochdruckkraftstoff zur Zufuhrleitung. Die Zufuhrleitung speichert und sammelt den Hochdruckkraftstoff, der von der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 ausgegeben wird. Die Zuführleitung verteilt den Hochdruckkraftstoff und führt diesen den Injektoren zu, welche den Kraftstoff direkt in die Zylinder der Maschine einspritzen (nachfolgend als „Zylindereinspritzung” bezeichnet), wenn sich die Ventile dieser Injektoren öffnen.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 einen im Wesentlichen kreisförmigen zylindrischen Kolben 11, ein Pumpengehäuse 12, eine Einlassventileinheit 13 und eine Auslassventileinheit 14. Das Pumpengehäuse 12 hält eine Endseite des Kolbens 11 derart, dass sich der Kolben 11 in axiale Richtung hin und her bewegen kann. Die Einlassventileinheit 13 und die Auslassventileinheit 14 sind derart am Pumpengehäuse 12 montiert, dass sie einer radialen Richtung, die senkrecht zur Achse des Kolbens 11 ist, zugewandt sind.
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Wenn der Kolben 11 mit einem Antriebsnocken 15 an der unteren Seite von 1 in Eingriff steht, wird er über eine Rückstellfeder 16 und eine Federlagerplatte 17 in Richtung zum Antriebsnocken 15 gedrückt, so dass sich der Kolben 11 reziprok nach oben und unten in 1 bewegt, wenn sich der Antriebsnocken 15 dreht. Der Antriebsnocken 15 hat ein Nockenprofil, bei welchem der Hub an zumindest einer Stelle in Umfangsrichtung größer wird, beispielsweise ein Nockenprofil in elliptischer oder polygonaler Gestalt mit abgerundeten Ecken. Dieser Antriebsnocken 15 ist beispielsweise integral an einer Nockenwelle Sc auf einer Auslassseite oder Einlassseite der Maschine montiert und wird durch die Leistung der Maschine drehbar angetrieben.
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Ein Montageflanschabschnitt 12f sowie ein Montageeingriffabschnitt 12e sind an einer Basisendseite des Pumpengehäuses 12 vorgesehen. Eine Mehrzahl von Montagebolzenlöchern 12h ist in dem Montageflanschabschnitt 12f ausgebildet. Der Montageeingriffabschnitt 12e ist in einen Montageöffnungsabschnitt eines Pumpenmontagegehäuses Cv eingesetzt, das integral mit einer Kopfabdeckung und dergleichen ausgebildet ist. Das Pumpengehäuse 12 wird durch eine Mehrzahl von nicht dargestellten Bolzen, die in die Mehrzahl von Montagebolzenöffnungen 12h eingesetzt werden, am Pumpenmontagegehäuse Cv befestigt. Eine Dichtungseinheit 18 mit einer Kraftstoffdichtung und einer Öldichtung ist zwischen dem Kolben 11 und dem Pumpengehäuse 12 angeordnet.
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Das Pumpengehäuse 12 wird durch ein Zylinderlement 21, das den Kolben 11 gleitfähig führt, sowie einen Gehäusehauptkörper (ein Zylindergehäuseelement) 22 gebildet, in den das Zylinderlement 21 in einem Mittelabschnitt desselben pressgepasst ist. Eine Kraftstoffdruckkammer 23, welche Kraftstoff über den Kolben unter Druck setzt, eine Einlassleitung 24a (d. h. eine Kraftstoffeinlassleitung), die mit der Kraftstoffdruckkammer 23 verbunden ist, sowie eine Auslassleitung (d. h. eine Kraftstoffauslassleitung) 24b, sind in dem Zylinderelement 21 und dem Gehäusehauptkörper 22 gebildet.
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Die Einlassleitung 24a ist derart ausgestaltet, um Kraftstoff von der Niederdruckpumpe in die Kraftstoffdruckkammer 23 einzubringen. Die Auslassleitung 24b ist derart ausgestaltet, um Kraftstoff, der in der Kraftstoffdruckkammer 23 unter Druck gesetzt wurde, von der Kraftstoffdruckkammer 23 zur Seite der Zufuhrleitung auszutragen.
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Der Gehäusehauptkörper 22 hat ein Abdeckungselement 31, ein oberes Gehäuseelement 32 und ein unteres Gehäuseelement 33. Das Abdeckungselement 31 ist tassenförmig, d. h. in der Form eines offenen Zylinders mit einem Boden geformt, durch welches die Einlassventileinheit 13 und die Auslassventileinheit 14 in links-rechts-Richtung in 1 reichen. Das obere Gehäuseelement 32 ist innerhalb des Abdeckungselements 31 aufgenommen. Das untere Gehäuseelement 33 hat den Montageflanschabschnitt 12f und einen Federlagerabschnitt für die Rückstellfeder 16 und schließt zusammen mit dem Zylinderelement 21 das offene Ende des Abdeckungselements 31 ab.
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Wenn das Zylinderelement 21 in eine Richtung senkrecht zur Achse in einem Mittelabschnitt des Gehäusehauptkörpers 22 in Längsrichtung desselben pressgepasst ist, sind das Abdeckungselement 31, das obere Gehäuseelement 32 und das untere Gehäuseelement 33 integral miteinander verbunden. Jedes geeignete Verbindungsverfahren wie Presspassen, Löten oder eine Schraubverbindung kann als Verfahren zum Verbinden des Abdeckungselements 31 mit dem unteren Gehäuseelement 33 und als Verfahren zum Verbinden des Zylinderelements 21 mit dem unteren Gehäuseelement 33 verwendet werden.
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Eine Einlassgaleriekammer 12g ist im Pumpengehäuse 12 um das obere Gehäuseelement 32 herum ausgebildet. Diese Einlassgaleriekammer 12g ist eine Kammer mit einem vorgegebenen Volumen, die mit der Einlassleitung 24a verbunden ist. Niederdruckseitiger Kraftstoff wird in dieser Einlassgaleriekammer 12g gespeichert und ein bekannter, nicht dargestellter, Ölstoßdämpfer ist in der Einlassgaleriekammer 12g aufgenommen.
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Obgleich nicht im Detail dargestellt, umfasst die Einlassventileinheit 13 ein zylindrisch geformtes äußeres Zylinderelement 13a, einen Einlassventilkörper 13b und eine Ventilfeder 13d. Im äußeren Zylinderelement 13a ist ein Ventilsitz 13c mittig in der Einlassleitung 24a ausgebildet. Der Einlassventilkörper 13b und die Ventilfeder 13d sind innerhalb des äußeren Zylinderelements 13a aufgenommen. Das äußere Zylinderelement 13a ist in eine einlassseitige Montageöffnung 32a des oberen Gehäuseelements 32 eingesetzt oder mit dieser verschraubt und stößt gegen einen Stoßabschnitt 32b an der entfernten Innenseite dieser einlassseitigen Montageöffnung 32a. Eine Einströmöffnung 13e, die mit der Einlassleitung 24a von außen verbunden ist, ist im äußeren Zylinderelement 13a ausgebildet.
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Der Einlassventilkörper 13b wird durch die Ventilfeder 13d beispielsweise kontinuierlich in Richtung einer Ventilverschlussseite gedrückt, und befindet sich in einer geöffneten Stellung, wenn ein vorgegebener Ventilöffnungsdifferentialdruck, bei dem die Kraftstoffdruckkammer 23 einen niedrigen Druck annimmt, vor und hinter dem Einlassventilkörper 13b herrscht. Die Einlassventileinheit 13 kann auch ein Solenoid oder dergleichen haben, welches den Einlassventilkörper 13b in die offene Ventilstellung verbringen kann, oder den Einlassventilkörper 13b, der normalerweise offen ist, mit einem Solenoid oder dergleichen in eine geschlossene Ventilstellung bringen kann.
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Bezug nehmend auf die 1 und 2 hat die Auslassventileinheit 14 ein äußeres Zylinderelement 14a und ein inneres Zylinderelement 14b. Das äußere Zylinderelement 14a ist mit einer ausgangsseitigen Montageöffnung 32c des oberen Gehäuseelements 32 schraubverbunden. Das innere Zylinderelement 14b ist in das äußere Zylinderelement 14a von einem Schraubenspitzenende des äußeren Zylinderelements 14a pressgepasst. Ein Abschnitt der Auslassleitung 24b wird durch das äußere Zylinderelement 14a und das innere Zylinderelement 14b gebildet. Ein Auslassventilkörper 14v, der die Funktion eines Sperrventils hat, ist im äußeren Zylinderelement 14a aufgenommen. Die Auslassventileinheit 14 ist eine Fluidsteuereinheit, die am Gehäusehauptkörper 22 verschraubt ist, so dass sich die Auslassleitung 24b durch den Auslassventilkörper 14v öffnet und schließt.
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Das äußere Zylinderelement 14a der Auslassventileinheit 14 hat einen Gewindeabschnitt 14s, der mit dem Gehäusehauptkörper 22 verschraubt wird. Der äußere Zylinderabschnitt 14a stößt gegen einen Stoßabschnitt 32d über einen Flanschabschnitt 14f des inneren Zylinderelements 14b an einer Spitzenendseite des Gewindeabschnitts 14s. Der Stoßabschnitt 32d befindet sich an der entfernten Innenseite der Montageöffnung 32c des oberen Gehäuseelements 32.
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Ein Ventilsitz 14w, der einen Abschnitt der Auslassleitung 24b bildet und durch den Auslassventilkörper 14v, der mit diesen (d. h. dem Ventilsitz 14w) in Eingriff gelangt und sich von diesem löst, geöffnet und geschlossen wird, ist am inneren Zylinderelement 14b ausgebildet. Eine Ventilfeder 14p, die den Auslassventilkörper 14v kontinuierlich in die Ventilverschlussrichtung drückt, ist im inneren Zylinderelement 14b aufgenommen. Ein Abschnitt des inneren Zylinderelements 14b, der auf der stromabwärtigen Seite des Ventilsitzes 14w liegt, definiert zusammen mit dem äußeren Zylinderelement 14a einen Abschnitt eines Hochdruckleitungsabschnitts 24c, der auf der stromabwärtigen Seite des Auslassventilkörpers 14v liegt.
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Der Auslassventilkörper 14v wird in eine offene Ventilstellung verbracht, wenn der Druck des von der Kraftstoffdruckkammer 23 ausgetragene Kraftstoffs um einen vorgegebenen Auslassventilöffnungsdifferentialdruck über den stromabwärtsseitigen Kraftstoffdruck erhöht ist (z. B. einen Differentialdruck von einigen 10 kPa). Das bedeutet, wenn der Kolben 11 in 1 nach oben bewegt wird, um das Volumen der Kraftstoffdruckkammer 23 zu verringern, wird der Kraftstoff in der Kraftstoffdruckkammer 23 unter Druck gesetzt und der Auslassventilkörper 14v kann, wenn das Einlassventil geschlossen ist, durch einen folglich erzeugten Differentialdruck, der gleich oder größer als der Auslassventilöffnungsdifferentialdruck vor und hinter dem Auslassventilkörper 14v ist, in die offene Ventilstellung verbracht werden.
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Auf diese Weise ist die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 dieser beispielhaften Ausführungsform mit dem Pumpengehäuse 12 ausgebildet, welches das Zylinderelement 21 hat und in dem die Kraftstoffdruckkammer 23, die Einlassleitung 24a und die Auslassleitung 24b ausgebildet sind. In dieser Hochdruckkraftstoffpumpe 10 sind die Einlassventileinheit 13 und die Auslassventileinheit 14 mit dem oberen Gehäuseelement 32 verbunden, welches den Gehäusehauptkörper 22 bildet.
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Die Einlassventileinheit 13 und die Auslassventileinheit 14 sind jeweils in ein Paar von Öffnungen 31a und 31b des Abdeckungselements 31 eingesetzt und reichen durch das Abdeckungselement 31, während sie linear auf der gleichen Achse angeordnet sind. Das Abdeckungselement 31 und die Einlassventileinheit 13 werden mittels eines ringförmigen Hilfselements 51, das einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt hat, miteinander verschweißt, um den ringförmigen Spalt zwischen diesen hermetisch zu versiegeln. In ähnlicher Weise werden das Abdeckungselement 31 und die Auslassventileinheit 14 über ein ringförmiges Hilfselement 52, das einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt hat, miteinander verschweißt, um den ringförmigen Spalt zwischen diesen hermetisch zu versiegeln.
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Das Abdeckungselement 31 hat an einer Außenumfangsseite zumindest ein Paar paralleler Flächen, z. B. vier Paar paralleler Flächen 31f, die parallel und getrennt voneinander sind und senkrecht auf einer gemeinsamen Achse der Einlassventileinheit 13 und der Auslassventileinheit 14 stehen. Die Öffnungen 31a und 31b des Abdeckungselements 31 sind in einem Paar paralleler Flächen 31f, die parallel zu beiden Enden des oberen Gehäuseelements 32 auf einer gemeinsamen Axialrichtung der Einlassventileinheit 13 und der Auslassventileinheit 14 sind, geöffnet und die ringförmigen Hilfselemente 51 und 52, die diesen parallelen Flächen 31f des Abdeckungselements 31 entsprechen, sind daran befestigt.
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Das obere Gehäuseelement 32 hat einen ersten Verbindungsabschnitt 32e an einer Endseite, mit dem die Einlassventileinheit 13 pressgepasst ist, sowie einem zweiten Verbindungsabschnitt 32f an der anderen Seite, mit welchem die Auslassventileinheit 14 verschraubt ist (d. h. schraubverbunden ist).
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Das obere Gehäuseelement 32 hat eine mittlere Presspassöffnung 32h, in die ein Endabschnitt 21a des Zylinderelements 21 eingesetzt ist, sowie einen unteren endseitigen Innenumfangswandabschnitt 32i, der eine untere Endseite (eine Nockenwellenseite) dieser Presspassöffnung 32h bildet, in einer Mittelposition in Längsrichtung, die zwischen den ersten und zweiten Verbindungsabschnitten 32e und 32f ausgebildet ist.
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Ein Spalt 32g mit einer vorgegebenen Nutform, der den unteren endseitigen Innenumfangswandabschnitt 32i von den ersten und zweiten Verbindungsabschnitten 32e und 32f in radiale Richtung der Presspassöffnung 32h trennt, ist zwischen dem unteren endseitigen Innenumfangswandabschnitt 32i und den ersten und zweiten Verbindungsabschnitten 32e und 32f ausgebildet.
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Wie durch die gestrichelten Linien in 2 angedeutet ist, ist dieser Spalt 32g als ein nach unten weisender vertiefter Abschnitt ausgebildet, der den gesamten Umfang des unteren endseitigen Innenumfangswandabschnitts 32i des oberen Gehäuseelements 32 umgibt, z. B. als ringförmige Nut. Der Spalt 32g ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Der Spalt 32g kann auch als ein Paar bogennutförmiger Spalten ausgestaltet sein, welche dem Zylinderelement 21 zugewandt sind und das Zylinderelement 21 sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Die Schnittgestalt des Spalts 32g kann rechteckig, U-förmig, V-förmig oder jede beliebige andere Schnittgestalt sein und muss nicht über den gesamten Umfang konstant sein.
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Bezug nehmend auf 3 hat das untere Gehäuseelement 33 eine mittlere Einsetzöffnung 33a, in welche das Zylinderelement 21 eingesetzt ist, sowie einen ringförmigen Kontaktabschnitt 33b mit einer ringförmig vorstehenden Gestalt, der in einen unteren Abschnitt des oberen Gehäuseelements 32 passt, um die Einsetzöffnung 33a.
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Die Einsetzöffnung 33a des unteren Gehäuseelements 33 hat im Wesentlichen den gleichen Öffnungsdurchmesser wie die Presspassöffnung 32h des oberen Gehäuseelements 32 und das Presspassspiel bezüglich des Zylinderelements 21 ist beispielsweise geringer als bei der Presspassöffnung 32h des oberen Gehäuseelements 32.
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Der ringförmige Kontaktabschnitt 33b des unteren Gehäuseelements 33 ist an der unteren Seite in 1 angeordnet, welche die Seite des Endabschnitts 21b des zylindrischen Elements 21 bezüglich des oberen Gehäuseelements 32 darstellt. Der ringförmige Kontaktabschnitt 33b steht mit den Verbindungsabschnitten 32e und 32f des oberen Gehäuseelements 32 von innen in radiale Richtung in Kontakt und liegt dem unteren endseitigen Innenumfangswandabschnitt 32i des oberen Gehäuseelements 32 in axiale Richtung der Presspassöffnung 32h gegenüber.
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An einer Seite der Außenumfangsfläche 33c des ringförmigen Kontaktabschnitts 33b (d. h. der radial äußeren Seite der Presspassöffnung 32h) steht der ringförmige Kontaktabschnitt 33b mit Innenwandflächenabschnitten 32k und 32j an einer unteren Endseite der Verbindungsabschnitte 32e und 32f in Kontakt. Daneben berührt der ringförmige Kontaktabschnitt 33b an einer Innenumfangsfläche 33d des ringförmigen Kontaktabschnitts 33b (d. h. der radial inneren Seite der Presspassöffnung 32h) das Zylinderelement 21.
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Das untere Gehäuseelement 33 ist stufenförmig an der oberen Seite in 1 ausgebildet und stößt gegen das obere Gehäuseelement 32 an einer oberen Fläche und radial äußeren Seite des ringförmigen Kontaktabschnitts 33b, und stößt gegen einen Abschnitt 21f des Zylinderelements 21 mit erhöhtem Durchmesser an der unteren Seite in 1. Das untere Gehäuseelement 33 hat den Montageflanschabschnitt 12f an der Außenumfangsseite.
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Die Einlassventileinheit 13 und die Auslassventileinheit 14 können mit dem oberen Gehäuseelement 32 verschraubt sein oder integral mit diesem durch ein anderes Verbindungsverfahren ausgebildet werden, oder können integral als einzelnes Teil ausgestaltet sein. Ein Eingriffabschnitt zum Einsetzen eines Werkzeugs zum Anziehen der Schrauben z. B. ein hexagonal ausgestalteter Werkzeugeingriffabschnitt 14hx mit einem vergrößerten Durchmesser, und ein nicht dargestellter Schraubenabschnitt für eine Rohrverbindung oder dergleichen sind an einem Außenumfang auf einer Endseite des äußeren Zylinderelements 14a der Auslassventileinheit 14 vorgesehen.
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Die vorstehend beschriebene Dichtungseinheit 18 ist extern am Kolben 11 angebracht, so dass ein Außenumfangsflächenabschnitt 11a des Kolbens 11 mit einem Innenumfangsflächenabschnitt 18a in Kontakt steht. Die Dichtungseinheit 18 dient zum Abdichten zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinderelement 21, welches das Pumpengehäuse 12 bildet.
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Das vorstehend beschriebene Abdeckungselement 31 deckt das Zylinderelement 21, das obere Gehäuseelement 32 und das untere Gehäuseelement 33 ab. Der gesamte Umfang des offenen Endes des Abdeckungselements 31 ist hermetisch an einer oberen Fläche eines äußeren Randabschnitts des unteren Gehäuseelements 33 befestigt, und das Abdeckungselement 31 bildet die Einlassgaleriekammer 12g, die vom Zylinderelement 21, dem Abdeckungselement 31, dem oberen Gehäuseelement 32 und dem unteren Gehäuseelement 33 umgeben ist. Diese Einlassgaleriekammer 12g ist mit der Einlassleitung 24a des oberen Gehäuseelements 32 über die Einströmöffnung 13e verbunden, die im äußeren Zylinderelement 13a der Einlassventileinheit 13 ausgebildet ist.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 dieser beispielhaften Ausführungsform hat eine Kraftstoffeinlassleitung 34, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist. Die Kraftstoffeinlassleitung 34 ist mit dem Abdeckungselement 31 verbunden, so dass ein Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34 mit einem Kraftstoffaustraganschluss einer nicht dargestellten Niederdruckkraftstoffpumpe verbunden ist, und der andere Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34 mit der Einlassgaleriekammer 12g verbunden ist.
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In der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 ist eine Rückführleitung 33e im unteren Gehäuseelement 33 ausgebildet, wie in den 2 bis 4 dargestellt ist. Die Rückführleitung 33e verbindet einen Raum S, der von dem Außenumfangsflächenabschnitt 11a des Kolbens 11, dem Zylinderelement 21 und der Dichtungseinheit 18 umgeben ist, mit der Einlassgaleriekammer 12g. Ein Endabschnitt der Rückführleitung 33e, der auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g liegt (d. h. ein erster Endabschnitt der Rückführleitung 33e), ist an der der Kraftstoffeinlassleitung 34 gegenüberliegenden Seite des Zylinderelements 21 ausgebildet.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 dieser beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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In der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 wird von der Niederdruckkraftstoffpumpe ausgetragener Kraftstoff durch die Kraftstoffeinlassleitung 34 in die Einlassgaleriekammer 12g eingebracht. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 führt den in die Einlassgaleriekammer 12g eingebrachten Kraftstoff über die Einströmöffnung 13e, die im äußeren Zylinderelement 13a der Einlassventileinheit 13 ausgebildet ist, und die Einlassleitung 24a des ersten Verbindungsabschnitts 32e des oberen Gehäuseelements 32 der Kraftstoffdruckkammer 23 im Zylinderelement 21 zu.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 verdichtet den der Kraftstoffdruckkammer 23 zugeführten Kraftstoff durch die Verschiebung des Kolbens 11 und führt den verdichteten Kraftstoff einem nicht dargestellten Injektor über die Auslassleitung 24b des zweiten Verbindungsabschnitts 32f des oberen Gehäuseelements 32 und den Hochdruckleitungsabschnitt 24c, der durch das äußere Zylinderelement 14a und das innere Zylinderelement 14b der Auslassventileinheit 14 definiert wird, zu.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 zirkuliert Kraftstoff, der von der Kraftstoffdruckkammer 23 nach unten in den Raum S geflossen ist, der von dem Außenumfangsflächenabschnitt 11a des Kolbens 11, dem Zylinderelement 21 und der Dichtungseinheit 18 umgeben ist, über die Rückführleitung 33e in die Einlassgaleriekammer 12g.
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Bei der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 der beispielhaften Ausführungsform, die wie vorstehend beschrieben gestaltet ist, ist der Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g an der der Kraftstoffeinlassleitung 34 gegenüberliegenden Seite des Zylinderelements 21 angeordnet, so dass, selbst wenn Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoff vermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung 34 in die Einlassgaleriekammer 12g fließt, die Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung 33e gelangen.
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Der Grund hierfür ist, dass die mit dem Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinlassleitung 34 in die Einlassgaleriekammer 12g fließt, vermischten Fremdstoffe den Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g nicht erreichen können, ohne um das Zylinderelement 21 zu gehen bzw. zu gelangen. Das bedeutet, die Kraftstoffeinlassleitung 34 und der Endabschnitt der Rückführleitung 33 auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g sind durch einen Abstand voneinander getrennt, und das Zylinderelement 21 liegt zwischen der Kraftstoffeinlassleitung 34 und dem Endabschnitt der Rückführleitung 33e, das auf der Seite der Einlassgaleriekammer 12g liegt, so dass Fremdstoffe nicht ohne weiteres in die Rückführleitung 33e gelangen.
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Daher verfangen sich bei dieser Ausführungsform Fremdstoffe nicht ohne weiteres zwischen dem Innenumfangsflächenabschnitt 18a der Dichtungseinheit 18 und dem Außenumfangsflächenabschnitt 11a des Kolbens 11, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit 18 verhindert werden kann. Als Ergebnis kann eine Hochdruckkraftstoffpumpe 10 geschaffen werden, in der die mit dem Kraftstoff vermischten Fremdstoffe nicht in die Rückführleitung 33e gelangen, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit 18 durch die Fremdstoffe vermieden werden kann.
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4 zeigt eine Ansicht eines Beispiels einer Einbaustellung der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 in einem Fahrzeug. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 10 wird derart am Fahrzeug angebracht, dass ein vorgegebener Winkel zwischen der Achse des Kolbens 11 und einer vertikalen Linie gebildet wird. Der Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g liegt vertikal höher als der offene Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34.
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In der am Fahrzeug wie vorstehend beschrieben angebrachten Hochdruckkraftstoffpumpe 10 liegt der Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g höher als der offene Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34, so dass Fremdstoffe nicht in die Rückführleitung 33e gelangen können.
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Der Grund hierfür ist, dass mit dem Kraftstoff, der von der Kraftstoffeinlassleitung 34 in die Einlassgaleriekammer 12g fließt, vermischte Fremdstoffe zu einem Abschnitt der Einlassgaleriekammer 12g auf Seiten der Kraftstoffeinlassleitung 34 absinken und somit nicht ohne weiteres den Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g erreichen. Daher gelangen mit dem Kraftstoff vermischte Fremdstoffe nicht in die Rückführleitung 33e, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit 18 durch die Fremdstoffe verhindert werden kann.
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Nachfolgend wird eine Abwandlung der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der beispielhaften Ausführungsform Bezug nehmend auf 5 beschrieben.
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Die Abwandlung der beispielhaften Ausführungsform, welche nachfolgend beschrieben wird, zeigt eine Hochdruckkraftstoffpumpe 10 mit einem im Wesentlichen gleichen Gesamtaufbau wie bei der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch vom Aufbau der beispielhaften Ausführungsform darin, dass eine Rückführungsleitung 35 vorgesehen ist. Bei der Abwandlung der beispielhaften Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben wird, werden die Bestandteile, die ähnlich zu denen der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform sind, somit mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, welche die entsprechenden Bauteile der 1 bis 3 bezeichnen, und nur die Unterschiede zur vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform werden beschrieben.
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Die Rückführungsleitung 35 ist in der Einlassgaleriekammer 12g angeordnet. Die Rückführungsleitung 35 ist mit dem unteren Gehäuseelement 33 verbunden, so dass ein Endabschnitt (ein zweiter Endabschnitt) der Rückführungsleitung 35 mit einem Endabschnitt (ein erster Endabschnitt) der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g verbunden ist, und der andere Endabschnitt (ein dritter Endabschnitt) der Rückführungsleitung 35 höher liegt als der offene Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34.
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Bei der Hochdruckkraftstoffpumpe 10 der Abwandlung der beispielhaften Ausführungsform, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, ist der andere Endabschnitt (der dritte Endabschnitt) der Rückführungsleitung 35 höher angeordnet als der offene Endabschnitt der Kraftstoffeinlassleitung 34, so dass verhindert werden kann, dass Fremdstoffe in die Rückführleitung 33e gelangen.
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Der Grund hierfür ist, dass Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoffvermischt sind, der von der Kraftstoffeinlassleitung 34 in die Einlassgaleriekammer 12g fließt, zu einem Abschnitt der Einlassgaleriekammer 12g sinken, der sich auf Seiten der Kraftstoffeinlassleitung 34 befindet, und somit nicht ohne weiteres den Endabschnitt der Rückführleitung 33e auf Seiten der Einlassgaleriekammer 12g erreichen.
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Dementsprechend verfangen sich bei der Abwandlung der beispielhaften Ausführungsform Fremdstoffe nicht ohne weiteres zwischen dem Innenumfangsflächenabschnitt 18a der Dichtungseinheit 18 und dem Außenumfangsflächenabschnitt 11a des Kolbens 11, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit 18 verhindert werden kann. Als Ergebnis kann eine Hochdruckkraftstoffpumpe 10 geschaffen werden, in der die mit dem Kraftstoff vermischten Fremdstoffe nicht in die Rückführleitung 33e gelangen, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit 18 durch die Fremdstoffe vermieden werden kann.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Pumpe beschränkt, bei der Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Das bedeutet, die Hochdruckkraftstoffpumpe der Erfindung kann ebenso effektiv bei einer Maschine verwendet werden, die eine andere Art von Kraftstoffverwendet.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, gelangen bei der Hochdruckkraftstoffpumpe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und der Abwandlung derselben Fremdstoffe, die mit dem Kraftstoff vermischt sind, nicht in die Rückführleitung, so dass eine Beschädigung der Dichtungseinheit durch Fremdstoffe verhindert werden kann. Diese Art von Erfindung ist besonders nützlich bei einer Hochdruckkraftstoffpumpe die ein Kraftstoffdichtungselement hat, das zwischen einem Außenumfangsflächenabschnitt eines Kolbens und einem Pumpengehäuse abdichtet.
