DE19951517A1

DE19951517A1 - Metallmembran-Pulsationsabsorber für Hochdruck-Brennstoffpumpe

Info

Publication number: DE19951517A1
Application number: DE19951517A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Onishi; Shigenobu Tochiyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: FR2790287B1; DE19951517B4; US6079450A; FR2790287A1; JP3808230B2; JP2000249019A

Abstract

Um die Festigkeit der Membranen zu verbessern, sind mehrere Membranen der gleichen Dicke und Größe aufeinander angeordnet, die Gesamtdicke der Membranen ist ein Wert, der durch Multiplikation der Dicke der Membran mit der Anzahl der Membranen erhalten wird, und die Randabschnitte der Membranen sind durch einen Hochdruck-Behälter abgedichtet und gelagert.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metallmembran- Pulsationsabsorber für eine Hochdruck-Brennstoffpumpe.

Stand der Technik

Es ist weithin ein Dieselmotor als ein Motor bekannt, in dem Brennstoff in die Zylinder des Motors eingespritzt wird, dies ist ein sogenannter "Motor mit Einspritzung in den Zylinder" oder ein "Direkteinspritzungsmotor". Ein Einspritzungssystem für Einspritzung in den Zylinder wurde kürzlich für einen durch einen Zündfunken betriebenen Motor (einen Benzinmotor) vorgeschlagen. Dieser Direkteinspritzungsmotor ist derart aufgebaut, daß ein hinreichend hoher Brennstoff- Einspritzdruck erhalten wird, und es erforderlich ist, daß für eine stabile Einspritzung eine Brennstoff-Druckpulsation unterdrückt wird. Deshalb ist eine kompakte Hochdruck- Brennstoffpumpe für den einzelnen Zylinder, die einen einfachen Aufbau aufweist und bei geringen Kosten hergestellt werden kann, bereits bekannt. Da die Hochdruck- Brennstoffpumpe für den einzelnen Zylinder nur einen Kolben aufweist, weist der Druck des einzuspritzenden Brennstoffs eine erhebliche Pulsationsbreite auf. Deshalb wird ein Pulsationsabsorber mit einem metallenen Faltenbalg oder einer metallenen Membran zum Absorbieren dieser Pulsation für eine Hochdruck-Brennstoffpumpe für einen einzelnen Zylinder vorgeschlagen.

Fig. 8 ist eine Darstellung, die typischerweise ein Brennstoffzuführsystem für ein Automobil gemäß dem Stand der Technik zeigt. Gemäß Fig. 8 bezeichnet Referenznummer 1 eine Zuführleitung, bei der es sich um eine Brennstoff- Einspritzvorrichtung handelt, und 2 bezeichnet die Einspritzvorrichtungen der Zuführleitung 1, die der Anzahl der nicht gezeigten Motorzylinder entspricht. Mit 3 ist eine Hochdruck-Brennstoffpumpe bezeichnet, die in ein Gehäuse eingebaut ist, und Referenznummer 4 bezeichnet eine Hochdruck-Pumpe dieser Hochdruck-Brennstoffpumpe 3. Diese Hochdruck-Pumpe 4 ist ein Element zur Vergrößerung des Brennstoffdruckes auf ein hohes Niveau mittels eines Kolbens, der durch einen nicht gezeigten Nocken angetrieben wird, der sich bei einer Drehgeschwindigkeit dreht, welche die Hälfte derjenigen des Motors und eines Zylinder beträgt, der diesen Kolben auf derartige Weise, daß sich dieser hin- und herbewegt, enthält. Referenznummer 5 bezeichnet einen Niederdruck-Durchgang, der mit der Einlaßöffnung der Hochdruck-Pumpe 4 verbunden ist, Referenznummer 6 bezeichnet einen Filter, der in den Niederdruck-Durchgang 5 eingebaut ist, Referenznummer 7 bezeichnet einen Niederdruck-Dämpfer mit metallenem Faltenbalg, der mit dem Niederdruck-Durchgang 5 zwischen der Hochdruck-Pumpe 4 und dem Filter 6 verbunden ist, Referenznummer 9 bezeichnet einen Hochdruck-Durchgang, der mit der Auslaßöffnung der Hochdruck-Pumpe 4 verbunden ist, 10 bezeichnet einen Hochdruck-Dämpfer mit Membran, der mit dem Hochdruck-Durchgang 9 durch einen zweiten Durchgang 11 verbunden ist, Referenznummer 12 bezeichnet ein Hochdruck- Absperrventil, das in den Hochdruck-Durchgang 9 auf der Auslaßseite des Hochdruck-Dämpfers eingebaut ist, Referenznummer 13 bezeichnet einen Hochdruck-Rückdurchgang, der von dem Hochdruck-Durchgang 9 auf der Auslaßseite des Hochdruck-Absperrventils 12 abzweigt, Referenznummer 14 bezeichnet einen Filter, der in den Hochdruck-Rückdurchgang 13 eingebaut ist, Referenznummer 15 bezeichnet einen Hochdruck-Regulator, der in dem Hochdruck-Rückdurchgang 13 auf der stromabwärtigen Seite des Filters 14 eingebaut ist, Referenznummer 16 bezeichnet einen Ablaßdurchgang der Hochdruck-Pumpe 4, Referenznummer 17 bezeichnet eine Hochdruck-Leitung zur Verbindung des Hochdruck-Durchgangs der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 mit der Zuführleitung 1, Referenznummer 18 bezeichnet einen Brennstofftank, Referenznummer 19 bezeichnet eine Niederdruck-Pumpe, die in dem Brennstofftank 18 eingebaut ist, Referenznummer 20 bezeichnet einen Filter auf der Einlaßseite der Niederdruck- Pumpe 19, Referenznummer 21 bezeichnet eine Niederdruck- Leitung zur Verbindung der Auslaßseite der Niederdruck-Pumpe 19 mit der Einlaßseite der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3, Referenznummer 22 bezeichnet ein Niederdruck-Absperrventil, das in der Niederdruck-Leitung 21 eingebaut ist, Referenznummer 23 bezeichnet einen Filter, der in die Niederdruck-Leitung 21 näher zu der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 als zu dem Niederdruck-Absperrventil 22 eingebaut ist, Referenznummer 24 bezeichnet eine Niederdruck-Rückführleitung zur Verbindung der Hochdruck-Brennstoffpumpe-3-Seite und nicht der Filter-23-Seite der Niederdruck-Leitung 21 mit dem Brennstofftank 18, Referenznummer 25 bezeichnet einen Niederdruck-Regulator, der in die Niederdruck-Rückführleitung 24 eingebaut ist, Referenznummer 26 bezeichnet eine Ablaßleitung zur Verbindung des Ablaßdurchgangs 16 der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 mit dem Brennstofftank 18, Referenznummer 27 bezeichnet eine Hochdruck-Rückführleitung zur Verbindung des Hochdruck-Rückführdurchgangs 13 der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 mit dem Brennstofftank 18, und Referenznummer 28 bezeichnet den in dem Brennstofftank 18 untergebrachten Brennstoff.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des oben beschriebenen Kraftstoffzuführsystems beschrieben. Die Niederdruck-Pumpe 19 saugt den Brennstoff 28 durch den Filter 20, erhöht den Druck des Brennstoffs 28 auf ein niedriges Niveau und läßt diesen ab. Dieser Niederdruck-Brennstoff 28 wird über die Niederdruck-Leitung 21 durch das Niederdruck-Absperrventil 22 und den Filter 23 zu der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 zugeführt. Wenn der Druck des Brennstoffs 28 in der Niederdruck-Leitung 21 ein niedriges Niveau übersteigt, das durch den Niederdruck-Regulator 25 eingestellt ist, wird ein Teil des Brennstoffs 28 in der Niederdruck-Leitung 21 über die Niederdruck-Rückführleitung 24 durch den Niederdruck- Regulator 25 zu dem Brennstofftank 18 zurückgeführt, wodurch der Druck des Brennstoffs 28, der zu der Hochdruck- Brennstoffpumpe 3 von dem Brennstofftank 18 zugeführt wird, auf ein vorbestimmtes niedriges Niveau gesteuert wird. Der Brennstoff 28, welcher die Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 erreicht, wird durch den Filter 6 und den Niederdruck-Dämpfer 7 in dem Niederdruck-Durchgang 5 in die Hochdruck-Pumpe 4 eingesaugt. Die Hochdruck-Pumpe 4 erhöht den Druck des eingesaugten Brennstoffs 28 auf ein hohes Niveau, läßt den Brennstoff 28 in den Hochdruck-Durchgang 9 ab, und läßt ferner den Brennstoff 28 ab, der zwischen dem Kolben und dem Zylinder der Hochdruck-Pumpe 4 in den Ablaßdurchgang 16 eingeflossen ist. Der in den Ablaßdurchgang 16 eingeflossene Brennstoff 28 kehrt zu dem Brennstofftank 18 durch die Ablaßleitung 26 zurück. Der zu dem Hochdruck-Durchgang 9 zugeführte Brennstoff 28 wird durch den Hochdruck-Dämpfer 10 und das Hochdruck-Absperrventil 12 zu der Zuführleitung 1 zugeführt. Wenn der Druck des Brennstoffs 28 in dem Hochdruck-Durchgang 9 ein vorbestimmtes hohes Niveau übersteigt, das durch den Hochdruck-Regulator 15 eingestellt ist, wird ein Teil des Brennstoffs 28 in dem Hochdruck- Durchgang 9 durch die Hochdruck-Rückführleitung 13 und die Hochdruck-Rückführleitung 27 über den Filter 14 und den Hochdruck-Regulator 15 zu dem Brennstofftank 18 zurückgeführt, wodurch der Druck des Brennstoffs, der von der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 zu der Zuführleitung 1 zugeführt wird, auf ein vorbestimmtes hohes Niveau gesteuert wird. In diesem Zustand wird der Hochdruck-Brennstoff 28 durch die Einspritzvorrichtung 2 der Zuführleitung 1 in einen Zylinder zu einer Brennstoff-Einspritzzeit eingespritzt, die der Brennstoff-Einspritzzeit für den jeweiligen Zylinder des Motors entspricht.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht des Hochdruck-Dämpfers 10 und eines umgebenden Abschnitts der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3. In Fig. 9 ist der Hochdruck-Dämpfer 10 in einem Unterbringungs-Ausnahmeabschnitt 31 untergebracht, der in dem Körper 30 der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 ausgebildet ist und bildet einen Hochdruck-Dämpfer, der ein Brennstoff- Pulsationsabsorber ist. Referenznummer 100 bezeichnet ein Gehäuse, einen Abschnitt eines Hochdruck-Behälters, und Referenznummer 101 bezeichnet eine Platte als den anderen Abschnitt des Hochdruck-Behälters, der in dem Boden des ausgenommenen Unterbringungsabschnitts 31 des Körpers 30 untergebracht ist. Mit 102 ist eine flexible dünne metallene scheibenartige Membran bezeichnet, die mit dem Gehäuse 100 eine erste Hochdruck-Kammer 103 und mit der Platte 101 eine zweite Hochdruck-Kammer 104 ausbildet. Ein Umfangsabschnitt der Membran 102 ist durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 abgedichtet und durch diese gelagert. Die Referenznummer 105 bezeichnet eine ringförmige Klemmschraube, die mit einem Gewindeabschnitt 32 des Körpers 30 für eine Preßpassung des Gehäuses 100 der Membran 102 und der Platte 101 in den Boden des ausgenommenen Unterbringungsabschnitts 31 zusammenpaßt. Ein Dichtungsmaterial 33, wie z. B. ein O-Ring, ist zwischen die äußere Umfangswand der Platte 101 und die innere Umfangswand des ausgenommenen Unterbringungsabschnitts 31 zur Verhinderung von Brennstoff-Leckage eingeführt. Erste und zweite Durchtrittsabschnitte 34 und 35, welche den Zweigdurchgang 11 bilden, sind in dem Körper 30 auf derartige Art und Weise ausgebildet, daß sie mit dem Boden des ausgenommenen Unterbringungsabschnitts 31 in Verbindung stehen. Ein tellerartiger Stopper auf der Seite der ersten Hochdruck-Kammer, der nach oben eingedrückt ist und die Bewegung der Membran 102 einschränkt, ist an der Unterfläche (der Seite der Membran 102) des Gehäuses 100 ausgebildet. Ein ausgenommener Abschnitt 107, der mit den ersten und zweiten Durchgangsabschnitten 34 und 35 in Verbindung steht, ist an der Unterfläche (an der Seite der ersten und zweiten Durchgangsabschnitte 34 und 35) der Platte 101 ausgebildet, ein tellerartiger zweiter Stopper 108 auf der Seite der Hochdruck-Kammer, der nach unten eingedrückt ist und die Bewegung der Membran 102 begrenzt, ist an der Oberfläche (an der Seite der Membran 102) der Platte 101 ausgebildet, und mehrere Durchgangsöffnungen 109, die zu dem ausgenommenen Abschnitt 107 und dem Stopper 108 auf der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer offen sind, sind in der Platte 101 zwischen dem ausgenommenen Abschnitt 107 und dem Stopper 108 auf der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer ausgebildet. Ein nicht gezeigtes Gas ist in die erste Hochdruck-Kammer 103 durch eine Gas-Ladeöffnung 110 eingeladen, die in dem Gehäuse 100 ausgebildet ist, und zwar mit einem vorbestimmten Druck, und ist durch einen Stöpsel 111 abgedichtet. Der vorbestimmte Druck ist erforderlich, um die Pulsation des Hochdruck- Brennstoffs zu absorbieren, der von dem ersten Durchgangsabschnitt 34 durch den ausgenommenen Abschnitt 107 durch den zweiten Durchgangsabschnitt 35 tritt. Die zweite Hochdruck-Kammer 104 wird von dem ausgenommenen Abschnitt 107 durch die Durchgangsöffnungen 109 mit einem Teil des Hochdruck-Brennstoffs gefüllt. 105a bezeichnet eine Werkzeugöffnung zum Betätigen der Klemmschraube 105. 112 bezeichnet einen geschweißten Abschnitt zum Abdichten und Tragen des Umfangsabschnitts der Membran 102 mit dem Gehäuse 100 und der Platte 101.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Hochdruck-Dämpfers 10 beschrieben. Wenn das Brennstoff-Zuführsystem gemäß Fig. 8 den Betrieb durch Starten des Motors beginnt, während die erste Hochdruck-Kammer 103 mit Gas gefüllt ist, und die zweite Hochdruck-Kammer 104 mit Brennstoff gefüllt ist, strömt der Hochdruck-Brennstoff, der durch die Hochdruck- Pumpe 4 abgegeben wird, von dem ersten Durchgangsabschnitt 34 durch den ausgenommenen Abschnitt 107, wie durch Pfeile gezeigt ist, in den zweiten Durchgangsabschnitt 35. Wenn in diesem Brennstoff eine Pulsation auftritt, wird die Membran 102 durch den Gesamtdruck des Gases in der ersten Hochdruck- Kammer 103 und der Federkraft der Membran 102 selbst in Richtung des Gehäuses 100 oder in Richtung der Platte 101 gedrückt, so daß die Pulsation des Brennstoffs absorbiert wird. Wenn ein Fahrer den Zündschlüssel eines Automobils abdreht, und der Motor anhält, wird die Strömung des Brennstoffs, die durch die Pfeile gezeigt ist, angehalten, und der Druck des Brennstoffs in der zweiten Hochdruck-Kammer 104 fällt. Hierdurch wird der Druck des Gases in der ersten Hochdruck-Kammer 103 höher als der Gesamtdruck des Brennstoffs in der zweiten Hochdruck-Kammer 104 und die Federkraft der Membran 102 selbst, wodurch die Membran durchgebogen wird und schließlich mit dem Stopper 108 auf der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer in Berührung kommt. Wenn der Gasdruck in der ersten Hochdruck-Kammer 103 durch die Entfernung von Gas aus der ersten Hochdruck-Kammer 103 verringert wird, oder wenn die Membran 102 infolge eines plötzlichen Anstiegs des Pulsationsdrucks des Brennstoffs in großem Ausmaß durchgebogen wird, kommt die Membran 102 schließlich mit dem Stopper 106 auf der Seite der ersten Hochdruck-Kammer in Berührung.

Da der Hochdruck-Dämpfer 10, bei dem es sich um einen Pulsationsabsorber mit metallener Membran gemäß dem Stand der Technik handelt, wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann sich die Membran 102 auf der Seite der ersten oder zweiten Hochdruck-Kammer mit einem Abstand zwischen diesen während des Betriebs des Hochdruck-Dämpfers 10 in Richtung des Stoppers 106 oder 108 bewegen und verringert so die Pulsation des Brennstoffs in größerem Umfang mit der Verringerung der Dicke. Wenn der Brennstoff von dem ersten Durchgangsabschnitt 34 durch den ausgenommenen Abschnitt 107 in den zweiten Durchgangsabschnitt 35 fließt, kann Fremdmaterial, wie z. B. Metallpulver, das in dem Brennstoff enthalten ist, durch die Durchgangsöffnung 109 in die zweite Hochdruck-Kammer 104 eintreten. Wenn Fremdmaterial in die zweite Hochdruck-Kammer 104 eintritt, sammelt sich dieses in der zweiten Hochdruck- Kammer 104 durch die Strömung des Brennstoffs in der zweiten Hochdruck-Kammer 104, die durch die Bewegung der Membran 102 verursacht wird. Wenn die Membran 102 durch das Hängen der Hochdruck-Brennstoffpumpe 3 mit dem Stopper 108 auf der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer in Berührung kommt, wird das Fremdmaterial, das sich in der zweiten Hochdruck-Kammer 104 angesammelt hat, zwischen die Membran 102 und den Stopper 108 auf der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer eingeschichtet, wodurch die Membran 102 durch das Fremdmaterial verformt wird. Es besteht eine Möglichkeit, daß lokal eine hohe Belastung in dem verformten Abschnitt der Membran 102 erzeugt wird, und die Membran 102 durch ein Reißen zerstört wird.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe zu schaffen, der eine verbesserte Festigkeit der Membran aufweist.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe mit einer flexiblen metallenen scheibenartigen Membran geschaffen, die in einem Hochdruck- Behälter eingebaut ist, der Hochdruck-Kammern ausbildet, und deren Randabschnitt durch den Hochdruck-Behälter abgedichtet und gelagert ist, wobei mehrere Membranen mit der gleichen Dicke und Größe wie die genannte Membran aufeinander angeordnet sind, und die Gesamtdicke der Membranen einen Wert beträgt, der durch Multiplikation der Dicke der Membran mit der Anzahl der Membranen erhalten wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe geschaffen, wobei die mehreren Membranen aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe geschaffen, wobei eine der mehreren Membranen, die aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind, aus einem ablagerungsgehärteten Edelstahl ausgeführt ist, und die andere aus Austenit-Edelstahl ausgeführt ist.

Gemäß einen vierten Aspekt der Erfindung wird ein Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe geschaffen, wobei die Membran, die aus Austenit-Edelstahl ausgeführt ist, an einer Seite angeordnet ist, welche die Pulsation des Hochdruck-Brennstoffs aufnimmt.

Die oben beschriebenen und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Hochdruck-Dämpfers und eines umgebenden Abschnitts einer Hochdruck- Brennstoffpumpe gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von wesentlichen Abschnitten der Hochdruck- Brennstoffpumpe gemäß Ausführungsform 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Vergleichsbeispiels;

Fig. 4 ist eine Graphik zur Darstellung eines Festigkeits- Vergleichstests zwischen dem Stand der Technik, einem Vergleichsbeispiel und Ausführungsform 1;

Fig. 5 ist eine Graphik zur Darstellung der Ergebnisse eine Belastungs-Vergleichstests zwischen dem Stand der Technik, einem Vergleichsbeispiel und Ausführungsform 1;

Fig. 6 ist eine Tabelle zur Darstellung der Ergebnisse der Beurteilung des Standes der Technik, des Vergleichsbeispiels und Ausführungsform 1;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines Hochdruck-Dämpfers und eines umgebenden Abschnitts einer Hochdruck- Brennstoffpumpe gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine Darstellung eines Brennstoff-Zuführsystems eines Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines Hochdruck-Dämpfers und eines umgebenden Abschnitts einer Hochdruck- Brennstoffpumpe gemäß dem Stand der Technik.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Hochdruck-Dämpfers 10 und eines umgebenden Abschnitts einer Hochdruck- Brennstoffpumpe 3 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von wesentlichen Abschnitten des Hochdruck-Dämpfers 10, Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Vergleichsbeispiels, Fig. 4 ist eine Graphik zur Darstellung eines Festigkeits- Vergleichstests des Hochdruck-Dämpfers 10, Fig. 5 ist eine Graphik zur Darstellung der Ergebnisse eine Belastungs- Vergleichstests des Hochdruck-Dämpfers 10, und Fig. 6 ist eine Tabelle zur Darstellung der Ergebnisse der Beurteilung des Hochdruck-Dämpfers 10. Der Hochdruck-Dämpfer 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß dessen Festigkeit durch Miteinander-Verbinden von mehreren Membranen oder Diaphragmas 102A und 102B verbessert ist. D. h. die beiden Membranen 102A und 102B weisen die gleiche Dicke und Größe wie diejenigen der oben erwähnten Membran 102 auf und sind aufeinander angeordnet, und die Umfangs- oder Randabschnitte der Membranen 102A und 102B sind durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 abgedichtet und hierdurch gelagert. Die übrigen Elemente mit Ausnahme der Membranen 102A und 102B sind die gleichen wie diejenigen beim Stand der Technik, der in Fig. 9 gezeigt ist. In diesem Fall beträgt die Gesamtdicke der Membranen 102A und 102B 2d (d ist die Dicke einer jeden der Membranen 102A und 102B). D. h., die Gesamtdicke wird zweimal die Dicke einer jeden der Membranen, wenn zwei Membranen verwendet werden, und sie wird dreimal die Dicke, wenn drei Membranen verwendet werden.

Gemäß Fig. 3 weist das Vergleichsbeispiel nur eine Membran 102C auf, dessen Dicke zweimal die Dicke der oben beschriebenen Membran 102 beträgt, deren Größe die gleiche ist wie diejenige der Membran 102, und deren Umfangsabschnitt durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 abgedichtet und dazwischen getragen wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden die Ergebnisse eines Festigkeits-Vergleichstests in Abhängigkeit einer Druck- und Volumenveränderung zwischen dem Stand der Technik, dem Vergleichsbeispiel und Ausführungsform 1 beschrieben. Fig. 4 zeigt den Druckunterschied, bevor und nachdem die Membran belastet wurde, auf der Abszissenachse und Veränderungen in dem Volumen der ersten Hochdruck-Kammer 103 auf der Ordinatenachse und zeigt Veränderungen in dem Volumen der ersten Hochdruck-Kammer 103, die anhand dem Ausmaß der Biegung einer jeden der Membranen 102A und 102B, und 102C in Richtung der zweiten Hochdruck-Kammer 104, wenn Druck auf jede der Membranen 102A, 102B und 102C von der ersten Hochdruck-Kammer 103 aufgebracht wird, errechnet werden. Die Kurve L1 zeigt den Stand der Technik, die Kurve L2 zeigt das Vergleichsbeispiel, und die Kurve L3 zeigt die Ausführungsform 1. Es ist anhand Fig. 4 zu erkennen, daß die Volumenänderungen geringer und die Festigkeit bei dem Vergleichsbeispiel höher ist als beim Stand der Technik. Es ist ferner zu verstehen, daß, wenn die Membranen 102A und 102B aufeinander angeordnet werden, und die Gesamtdicke der Membranen 102A und 102B der Ausführungsform 1 gleich zu derjenigen des Vergleichsbeispiels gemacht wird, die Festigkeit nahezu auf das gleiche Niveau wie dasjenige des Vergleichsbeispiels vergrößert wird. Obwohl eine Verringerung in der Leistungsfähigkeit zu erwarten ist, wenn die Festigkeit erhöht wird, wird auch bestätigt, daß eine Vergrößerung der Festigkeit bei Ausführungsform 1 und dem Vergleichsbeispiel einen kleineren Einfluß auf die Fähigkeit zur Absorption von Pulsation hat als bei dem Stand der Technik.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 werden nachfolgend die Ergebnisse eine Belastungs-Vergleichstests in Abhängigkeit von den oben beschriebenen Volumenveränderungen und der Belastung, die auf der Oberfläche erzeugt wird, zwischen dem Stand der Technik, dem Vergleichsbeispiel und Ausführungsform 1 beschrieben. Fig. 5 zeigt Veränderungen in dem Volumen der ersten Hochdruck-Kammer 103 auf der Abszissenachse und Belastung, die an der Oberfläche der Membran erzeugt wird, auf der Ordinatenachse und zeigt Belastung, die an der Oberfläche einer jeden der Membranen 102, 102A und 102B, und 102C bezüglich von Volumenveränderungen, die in Fig. 4 gezeigt sind, erzeugt wird. Gemäß Fig. 5 zeigt Kurve L4 den Stand der Technik, die Kurve L6 das Vergleichsbeispiel und die Kurve L5 die Ausführungsform 1. Es ist zu verstehen, daß Fig. 5 belegt, daß Belastungen, die an der Oberfläche von Ausführungsform 1 erzeugt werden, eine Linearität ähnlich zu derjenigen des Standes der Technik aufweisen. Es ist ferner zu erkennen, daß Belastung, die an der Oberfläche des Vergleichsbeispiels erzeugt wird, eine Linearität ähnlich zu derjenigen von Ausführungsform 1 aufweist, während eine Volumenveränderung gering ist, jedoch größer als die von. Ausführungsform 1 wird, wenn sich die Volumenveränderung vergrößert und sie wird ferner nicht linear.

Anhand der Testergebnisse von Fig. 4 und 5 ist zu verstehen, daß die Dicke der Membran zweimal diejenige der Membran 102 des Standes der Technik wie bei dem Vergleichsbeispiel sein kann, das nur eine dicke Membran 102C zur Vergrößerung der Festigkeit gegen Fremdmaterialien aufweist. Wenn nur eine dicke Membran 102C wie bei dem Vergleichsbeispiel vorliegt, steigt die Belastung, die an der Oberfläche erzeugt wird, sprungartig mit der Vergrößerung der Volumenveränderung an und wird hoch, wenn die Membran 102C als ein allgemeiner Hochdruck-Dämpfer 10 wirkt, wodurch die Dauerhaftigkeit während des Betriebs verringert werden kann. Im Gegensatz dazu ist offensichtlich, daß, wenn die Membranen 102A und 102B mit der gleichen Dicke und Größe wie derjenigen der Membran 102 des Standes der Technik aufeinander angeordnet werden, und die Umfangsabschnitte der Membranen 102A und 102B durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 wie bei Ausführungsform 1 abgedichtet und hierdurch gelagert werden, die Belastung, die an der Oberfläche erzeugt wird, auf das gleiche Niveau wie dasjenige des Standes der Technik verringert werden kann, und die Festigkeit zu dem gleichen Niveau wie demjenigen des Vergleichsbeispiels erhöht werden kann. In dem Fall des Vergleichsbeispiels ist es möglich, die Belastung, die an der Oberfläche erzeugt wird, mit einer Linearität ähnlich zu derjenigen von Ausführungsform 1 und dem Stand der Technik zu versehen, indem die Größe der Membran 102C vergrößert wird, es ist jedoch unvermeidlich, daß der Hochdruck-Dämpfer eine größere Größe bekommt. Deshalb ist anhand des Aufbaus von Ausführungsform 1 zu verstehen, daß der Hochdruck-Dämpfer 10 eine höhere Festigkeit als diejenige des Standes der Technik aufweist und darüber hinaus eine exzellente Fähigkeit zur Absorption der Pulsation des Hochdruck-Brennstoffs aufweist, wobei er hinsichtlich seiner Größe gleich bleibt.

In Fig. 6 wird beim Stand der Technik Belastung, die an der Oberfläche erzeugt wird, mit O beurteilt, jedoch die Festigkeit mit X, wenn die Ergebnisse eines Festigkeits- Vergleichstests, der in Fig. 4 gezeigt ist, und die Ergebnisse des an der Oberfläche erzeugten Belastungs- Vergleichstests, der in Fig. 5 gezeigt ist, in Betracht gezogen werden. Bei dem Vergleichsbeispiel wird die an der Oberfläche erzeugte Belastung mit X beurteilt, jedoch die Festigkeit mit O. Bei Ausführungsform 1 kann sowohl die an der Oberfläche erzeugte Belastung und die Festigkeit mit O beurteilt werden.

Gemäß dem Aufbau von Ausführungsform 1 können die Membranen 102A und 102B, welche die gleiche Dicke und Größe wie diejenigen des Standes der Technik aufweisen, aufeinander angeordnet werden, und die Umfangsabschnitte der Membranen 102A und 102B durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 abgedichtet und durch diese getragen werden, die Festigkeit der Membranen 102A und 102B vergrößert werden, während Belastung, die in den Membranen 102A und 102B erzeugt wird, auf das gleiche Niveau wie dasjenige des Standes der Technik verringert werden kann, wodurch es möglich wird, die Verformung und den Bruch der Membranen 102A und 102B, die durch Fremdmaterial, wie z. B. Metallpulver, erzeugt werden, zu verhindern. Wenn extrem hoher Druck auf die Membranen 102A und 102B von der zweiten Hochdruck-Kammer 104 aufgebracht wird, oder wenn der Druck des Gases in der ersten Hochdruck- Kammer 103 auf ein extrem niedriges Niveau verringert wird, kommen die Membranen 102A und 102B mit dem Stopper 106 auf der Seite der ersten Hochdruck-Kammer in Berührung. Wenn weiter Druck in der gleichen Richtung aufgebracht wird, kann die Dauerhaftigkeit der Membranen 102A und 102B verbessert werden.

Ausführungsform 2

Gemäß Ausführungsform 1 sind die Membranen 102A und 102B aus dem gleichen Material ausgeführt. Jedoch können, wie gezeigt in Fig. 7, die Membranen 102D und 102E aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein. Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Umfangsabschnitts und eines umgebenden Abschnitts der Membranen 102D und 102E des Hochdruck-Dämpfers 10 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 7 weisen die Membranen 102D und 102E die gleiche Dicke und Größe wie diejenigen der Membranen 102 des Standes der Technik auf. Jedoch ist die Membran 102D aus austenitischem Edelstahl ausgeführt, und die Membran 102E ist aus ablagerungsgehärtetem Edelstahl ausgeführt. Da diese Membranen 102D und 102E aufeinander angeordnet sind, und die Umfangsabschnitte derselben durch das Gehäuse 100 und die Platte 101 abgedichtet und von diesen getragen werden, sondert sich Ferrit in dem geschweißten Abschnitt 112 ab, wodurch die Duktilität des geschweißten Abschnitts 112 ebenso wie die Reißfestigkeit des geschweißten Abschnitts 112 verbessert wird. Durch Verwendung eines ablagerungsgehärteten Edelstahls, der zur Verbesserung der Festigkeit des Materials in der Membran an der Seite der ersten Hochdruck-Kammer vorteilhaft ist, und des austenitischen Edelstahls in der Membran an der Seite der zweiten Hochdruck-Kammer, kann die Druckfestigkeit des geschweißten Abschnitts 112 verbessert werden, während die Dauerhaftigkeit gegen Fremdmaterialien beibehalten wird.

Ausführungsform 3

Bei den Ausführungsformen 1 und 2 werden zwei Membranen 102A und 102B oder die beiden Membranen 102D und 102E verwendet. Die Anzahl der Membranen kann drei oder mehr betragen.

Wie oben beschrieben, beträgt gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bei einer Mehrzahl von scheibenartigen Membranen aus flexiblem Metall mit der gleichen Dicke und Größe, die aufeinander angeordnet sind, die Gesamtdicke der Membranen einen Wert, der durch Multiplikation der Dicke einer jeden Membran mit der Anzahl der Membranen erhalten wird, und die Umfangsabschnitte der Mehrzahl von Membranen, die aufeinander angeordnet sind, sind durch den Hochdruck- Behälter abgedichtet und gelagert. Deshalb kann die Festigkeit der Membranen vergrößert werden, und die Verformung und der Bruch der Membranen, die durch Fremdmaterialien, wie z. B. Metallpulver, hervorgerufen werden, kann verhindert werden, während Belastung, die in den Membranen erzeugt wird, auf das gleiche Niveau wie dasjenige des Standes der Technik verringert werden kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann, da die mehreren Membranen aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind, das Material einer jeden Membran hinsichtlich der Fähigkeit zur Absorption von Pulsation ausgewählt werden, und die Druckfestigkeit für die Membranen, die erforderlich ist, kann hierzu ebenfalls herangezogen werden.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist eine der mehreren Membranen, die aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind, aus ablagerungsgehärtetem Edelstahl ausgeführt, während die andere aus austenitischem Edelstahl ausgeführt ist. Deshalb werden die Umfangsabschnitte der Membranen abgedichtet und durch den Hochdruck-Behälter durch Schweißen gelagert, wobei sich Ferrit in dem geschweißten Abschnitt absondert, wodurch es ermöglicht wird, die Duktilität zu verbessern, und die Reißfestigkeit des geschweißten Abschnitts ebenso zu verbessern. Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann, da die Membran, die aus austenitischem Edelstahl ausgeführt ist, an einer Seite angeordnet ist, welche die Pulsation des Hochdruck-Behälters aufnimmt, die Reißfestigkeit des geschweißten Abschnitts verbessert werden, während die Dauerhaftigkeit gegen Fremdmaterialien beibehalten wird.

Claims

1. Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe mit einer flexiblen metallenen scheibenartigen Membran (102), die in einem Hochdruck- Behälter eingebaut ist, der Hochdruck-Kammern (103 und 104) ausbildet, und deren Randabschnitt durch den Hochdruck-Behälter abgedichtet und gelagert ist, wobei mehrere Membranen (102A und 102B) mit der gleichen Dicke und Größe wie die genannte Membran (102) aufeinander angeordnet sind, und die Gesamtdicke der Membranen einen Wert beträgt, der durch Multiplikation der Dicke der Membran (102) mit der Anzahl der Membranen (102A und 102B) erhalten wird.

2. Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, wobei die mehreren Membranen (102D und 102E) aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind.

3. Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe nach Anspruch 2, wobei eine der mehreren Membranen (102D und 102E), die aus unterschiedlichen Materialien ausgeführt sind, aus einem ablagerungsgehärteten Edelstahl ausgeführt ist, und die andere aus Austenit-Edelstahl ausgeführt ist.

4. Metallmembran-Pulsationsabsorber für eine Hochdruck- Brennstoffpumpe nach Anspruch 3, wobei die Membran, die aus Austenit-Edelstahl ausgeführt ist, an einer Seite angeordnet ist, welche die Pulsation des Hochdruck- Brennstoffs aufnimmt.