JP2006523806A - 内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプであって、少なくとも１つのポンプエレメント（１６）が設けられていて、該ポンプエレメント（１６）が、駆動されて往復動するポンプピストン（２０）を有しており、該ポンプピストン（２０）がポンプ作業室（２４）を画成していて、該ポンプ作業室（２４）内にポンプピストン（２０）の吸込み行程時に流入弁（３０）を介して燃料が燃料供給路（５０）から吸い込まれ、ポンプピストン（２０）の吐出行程時にはポンプ作業室（２４）から燃料が押し退けられるようになっており、流入弁（３０）が弁部材（４６）を有していて、該弁部材（４６）がシール面（４９，５０）で、ポンプ作業室（２４）と燃料供給路（３８，５３）との接続を制御するために、弁座（４５）と共働するようになっている形式のものに関する。このような形式の高圧ポンプにおいて本発明の構成では、弁部材（４６）のシール面（４９，５０）が、互いに異なった第１及び第２の円錐角（α１，α２）を備えた２つの区分（４９，５０）を有しており、座面（４５）が、第１及び第２の円錐角（α１，α２）とは異なったコンスタントな第３の円錐角（α３）を有しており、両区分（４９，５０）の間における移行部に、突出したもしくは張り出した縁部（５４）が形成されていて、該縁部（５４）に、コンスタントな第３の円錐角（α３）を備えた座面（４５）におけるシール面が接触するようになっている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプに関する。

このような形式の高圧ポンプは、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８６０６７２号明細書に基づいて公知である。この高圧ポンプは少なくとも１つのポンプエレメントを有しており、このポンプエレメントは、駆動されて往復動するポンプピストンを備えていて、このポンプピストンはポンプ作業室を画成している。ポンプピストンの吸込み行程時には、流入弁を介して燃料が燃料供給路から吸い込まれ、ポンプピストンの吐出行程時には、流出弁を介して燃料はポンプ作業室から高圧領域に押し退けられる。流入弁は、シール面を備えた弁部材を有しており、弁部材はそのシール面で、ポンプ作業室と燃料供給路との接続を制御するために、弁座と共働する。シール面と弁座の座面とはそれぞれ円錐台形状に形成されているが、互いに異なった円錐角を有している。弁部材は、ポンプ作業室内における圧力によって閉鎖方向に負荷され、かつ燃料供給路における圧力によって開放方向に負荷されている。公知の高圧ポンプでは、弁部材のシール面と弁座の座面との間において線接触が生ぜしめられ、高圧ポンプの運転時間中に摩耗に基づいて、線接触の状態もしくは位置が変化してしまい、その結果噴射弁の開放圧が変化してしまう。それというのはこの場合、燃料供給路における圧力によって負荷される弁部材の面の大きさが、変化するからである。そしてこのような現象によって、燃料によるポンプ作業室の充てんが劣化し、高圧ポンプのフィード特性が損なわれてしまう。

発明の利点
これに対して、請求項１の特徴部に記載された本発明による高圧ポンプには、次のような利点がある。すなわち本発明による高圧ポンプでは、流入弁の開放圧は高圧ポンプの運転時間にわたって僅かしか変化せず、その結果高圧ポンプのフィード特性は運転時間にわたって少なくともほぼ等しいままである。

本発明による高圧ポンプの別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

図面
次に図面を参照しながら本発明の２つの実施例を説明する。

図１は、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプを示す図であり、
図２は、第１実施例による高圧ポンプの流入弁を拡大して示す図であり、
図３は、第２実施例による流入弁を拡大して示す図である。

実施例の記載
図１には、内燃機関、有利には自己点火式内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ１０が示されている。高圧ポンプ１０によって燃料は高圧下でアキュムレータ１２に搬送され、このアキュムレータ１２から、内燃機関における噴射のための燃料が取り出される。高圧ポンプ１０にはフィードポンプ１４によって燃料が供給される。高圧ポンプ１０は少なくとも１つのポンプエレメント１６を有しており、このポンプエレメント１６は、少なくとも間接的に高圧ポンプ１０の駆動軸１８によって駆動されて往復動するポンプピストン２０を有している。ポンプピストン２０は、少なくともほぼ駆動軸１８の半径方向に延びているシリンダ孔２２内においてシールされて案内されており、かつシリンダ孔２２の、駆動軸１８とは反対側の外側端部領域において、ポンプ作業室２４を画成している。駆動軸１８はカム又は、駆動軸１８の回転軸線１９に対して偏心的な軸区分２６を有しており、このカム又は軸区分２６を介して、駆動軸１８の回転運動時にポンプピストン２０の行程運動が生ぜしめられる。ポンプ作業室２４は、このポンプ作業室２４への流入方向で開放する逆止弁として形成された流入弁３０を介して、フィードポンプ１４から延びる燃料供給路と接続可能である。ポンプ作業室２４はさらに、このポンプ作業室２４からの流出方向で開放する逆止弁として形成された流出弁３２を介して、アキュムレータ１２に通じる燃料排出路と接続可能である。吸込み行程時にポンプピストン２０はシリンダ孔２２内を半径方向内側に向かって運動し、その結果ポンプ作業室２４の容積は増大する。ポンプピストン２０の吸込み行程時に、この際に生じる圧力差に基づいて流入弁３０は開放される。それというのは、フィードポンプ１４によって、ポンプ作業室２４における圧力よりも高い圧力が生ぜしめられるからであり、その結果フィードポンプ１４から送られた燃料はポンプ作業室２４内に吸い込まれる。流入弁３０はポンプピストン２０の吸込み行程時に閉鎖されている。それというのは、アキュムレータ１２内にはポンプ作業室２４におけるよりも高い圧力が存在しているからである。

次に図２を参照しながら、本発明の第１実施例による流入弁３０について詳説する。この流入弁３０は、半径方向外側に向かってシリンダ孔２２に接続されている孔３４、つまり高圧ポンプ１０のハウジング部分３６に設けられた孔３４に、挿入されている。この孔３４はシリンダ孔２２に比べて大きな直径をもって形成されている。ハウジング部分３６は例えばシリンダヘッドであってよく、このシリンダヘッドは、駆動軸１８が支承されている他のハウジング部分と結合されていても、又は、駆動軸１８が使用されているハウジング部分であってもよい。孔３４には、該孔の、シリンダ孔２２に向けられた端部領域の近傍において、例えば孔３４の軸線に対してほぼ半径方向に、燃料供給通路３８が開口しており、この燃料供給通路３８はフィードポンプ１４と接続されている。流入弁３０は弁ハウジング４０を有しており、この弁ハウジング４０内には、直径を段付けされた孔４２が設けられている。この孔４２は、直径の小さな区分４３と、該区分４３の、ポンプ作業室２４側に接続されていて大きな直径を有する区分４４と、この区分４４からポンプ作業室２４に向かって接続している区分４５とを有している。流入弁３０はピストン状の弁部材４６を有しており、この弁部材４６はその円筒形のシャフト４７で、孔区分４３内を摺動可能に案内されている。弁部材４６はさらに、シャフト４７に接続されていて該シャフト４７に比べて増大された直径を有するヘッド４８を有しており、このヘッド４８からシャフト４７への移行部にはシール面４９，５０が弁部材４６に配置されている。このシール面４９，５０は、弁部材４６の長手方向軸線５１の方向で相前後して配置された２つの区分４９，５０を有しており、これらの区分４９，５０はそれぞれ少なくともほぼ円錐形に形成されているが、しかしながら互いに異なった円錐角を有している。シール面の、ポンプ作業室２４とは反対側の第１の区分４９は、円錐角α１を有しており、シール面の、ポンプ作業室２４に接続する第２の区分５０は、円錐角α１よりも小さな円錐角α２を有している。弁部材４６のヘッド４８はポンプ作業室２４に向けられている。弁部材４６のシャフト４７は、ヘッド４８とは反対側の端部で、孔区分４３から進出しており、この進出している端部には、予負荷（vorgespannt）された閉鎖ばね５２が係合作用している。

弁ハウジング４０内には少なくとも１つの供給通路５３が設けられており、この供給通路５３は孔区分４４に開口している。有利には複数の、例えば３つの供給通路５３が、弁ハウジング４０の全周にわたって均一に分配配置されている。孔区分４５は、その直径が孔区分４４からポンプ作業室２４に向かって拡大するように構成されている。そして孔区分４５の周面は、弁座の座面を形成していて、少なくともほぼ円錐形に形成されており、かつコンスタントな円錐角α３を有している。この円錐角α３は円錐角α２よりも大きいが、円錐角α１よりも小さい。シール面の第１の区分４９と第２の区分５０との間の移行部において弁部材４６には、座面４５に向かって張り出す縁部５４が形成されており、この縁部５４で弁部材４６は、その閉鎖位置において座面４５に接触し、これによってポンプ作業室２４は、供給通路５３を備えた燃料供給路から切り離される。弁部材４６のシール面の両区分４９，５０は、互いの間に鈍角を成している。弁部材４６におけるシール面の区分４９の円錐角α１と、座面４５の円錐角α３との間における差Δαは、有利には約０.１°〜２０°である。弁部材４６におけるシール面の区分５０の円錐角α２と、座面４５の円錐角α３との間における差Δαは、有利には約０.１°〜９０°である。弁部材４６のシール面の第２の区分５０と弁部材４６の長手方向軸線５１との間の角度βは、０°よりも大きく、かつ９０°よりも小さい。

弁部材４６のシール面の第１の区分４９の、縁部５４の内側に配置された面は、燃料供給路３８，５３における圧力によって負荷されており、この圧力によって弁部材４６に対して開放方向に作用する力が生ぜしめられる。弁部材４６のヘッド４８の、ポンプ作業室２４に向けられた端面は、ポンプ作業室２４における圧力によって負荷されており、この圧力によって弁部材４６に対して閉鎖方向に作用する力が生ぜしめられる。さらに閉鎖ばね５２によって、弁部材４６に対して閉鎖方向に作用する力が生ぜしめられる。高圧ポンプ１０の運転時間中に縁部５４は、摩耗によって幾分平らに押圧され、そして弁部材４６のシール面の第１の区分４９の、燃料供給路における圧力によって負荷される面は、僅かに小さくなり、その結果、流入弁３０を開放する開放圧、つまり燃料供給路における圧力とポンプ作業室２４における圧力との間の圧力差は、僅かに増大する。

ポンプピストン２０の吸込み行程時において、燃料供給路３８，５３における圧力、つまり弁部材４６のシール面の区分４９に作用する圧力によって、弁部材４６に対して開放方向に作用する力が、ポンプ作業室２４における圧力によって弁部材４６に作用する力と、閉鎖ばね５２によって生ぜしめられる力との和よりも大きくなると、流入弁３０は開放する。ポンプピストン２０の吐出行程時には、ポンプピストン２０によってポンプ作業室２４内に高められた圧力が生ぜしめられ、この圧力によって流入弁３０は閉鎖される。

図３には、第２実施例による流入弁３０が示されている。この実施例においても流入弁３０が有している弁ハウジング４０には、区分４３，４４，４５を備えた孔４２が形成されている。第１実施例とは異なり、弁座の座面を形成する孔区分４５はコンスタントな円錐角を有しているのではなく、円錐角α４を備えた第１の区分４５ａと、円錐角α５を備えた第２の区分４５ｂとを有している。第２の区分４５ｂの円錐角α５は、第１の区分４５ａの円錐角α４よりも大きい。弁部材４６は、孔４２の区分４３において案内されるシャフト４７と、ポンプ作業室２４に向けられたヘッド４８とを有しており、シャフト４７からヘッド４８への移行部には、コンスタントな円錐角α６を有する円錐形のシール面４９が配置されている。座面の第１の区分４５ａの円錐角α４は、弁部材４６のシール面４９の円錐角α６よりも小さく、座面の第２の区分４５ｂの円錐角α５は、弁部材４６のシール面４９の円錐角α６よりも大きい。座面の第１の区分４５ａの円錐角α４と弁部材４６のシール面４９の円錐角α６との間の差Δαは、有利には０.１°〜９０°の間である。座面の第２の区分４５ｂの円錐角α５と弁部材４６のシール面４９の円錐角α６との間の差Δαは、有利には０.１°〜２０°の間である。座面の第２の区分４５ｂと弁部材４６の長手方向軸線５１との間の角度βは、０°よりも大きく、９０°よりも小さい。座面の両区分４５ａ，４５ｂの間の移行部には、張り出した縁部５４が形成されていて、この縁部５４で弁部材４６はその閉鎖位置において、シール面４９と接触する。

内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプを示す図である。 第１実施例による高圧ポンプの流入弁を拡大して示す図である。 第２実施例による流入弁を拡大して示す図である。

Claims (7)

1. 内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプであって、少なくとも１つのポンプエレメント（１６）が設けられていて、該ポンプエレメント（１６）が、駆動されて往復動するポンプピストン（２０）を有しており、該ポンプピストン（２０）がポンプ作業室（２４）を画成していて、該ポンプ作業室（２４）内にポンプピストン（２０）の吸込み行程時に流入弁（３０）を介して燃料が燃料供給路（３８，５３）から吸い込まれ、ポンプピストン（２０）の吐出行程時にはポンプ作業室（２４）から燃料が高圧領域（１２）に押し退けられるようになっており、流入弁（３０）が弁部材（４６）を有していて、該弁部材（４６）がシール面（４９，５０；４９）で、ポンプ作業室（２４）と燃料供給路（３８，５３）との接続を制御するために、弁座（４５；４５ａ，４５ｂ）と共働し、弁部材（４６）が、燃料供給路（３８，５３）における圧力によって開放方向に負荷され、かつポンプ作業室（２４）における圧力によって閉鎖方向に負荷されており、弁部材（４６）のシール面（４９，５０；４９）と弁座の座面（４５；４５ａ，４５ｂ）とがそれぞれ、少なくともほぼ円錐形に形成されている形式のものにおいて、弁部材（４６）のシール面（４９，５０）か又は弁座の座面（４５ａ，４５ｂ）のいずれか一方の面が、互いに異なった第１及び第２の円錐角（α１，α２；α４，α５）を備えた２つの区分（４９，５０；４５ａ，４５ｂ）を有しており、他方の面である座面（４５）か又はシール面（４９）が、第１及び第２の円錐角（α１，α２；α４，α５）とは異なったコンスタントな第３の円錐角（α３；α６）を有しており、両区分（４９，５０；４５ａ，４５ｂ）の間における移行部に、突出したもしくは張り出した縁部（５４）が形成されていて、該縁部（５４）に、コンスタントな第３の円錐角（α３；α６）を備えた面（４５；４９）が接触することを特徴とする、内燃機関の燃料噴射装置用の高圧ポンプ。
2. 第１及び第２の円錐角（α１，α２；α４，α５）と第３の円錐角（α３；α６）との間における差が、約０.１°〜９０°の間、有利には０.１°〜２０°の間である、請求項１記載の高圧ポンプ。
3. 互いに異なった円錐角（α１，α２）を備えた２つの区分（４９，５０）が、弁部材（４６）のシール面に配置されており、第１の区分（４９）が燃料供給路（３８，５３）に向けられて配置されていて、第１の円錐角（α１）を有しており、第２の区分（５０）がポンプ作業室（２４）に向けられて配置されていて、第１の円錐角（α１）よりも小さい第２の円錐角（α２）を有している、請求項１又は２記載の高圧ポンプ。
4. 弁部材（４６）のシール面の第１の区分（４９）の第１の円錐角（α１）が、座面（４５）のコンスタントな第３の円錐角（α３）よりも大きく、弁部材（４６）のシール面の第２の区分（５０）の第２の円錐角（α２）が、座面（４５）のコンスタントな第３の円錐角（α３）よりも小さい、請求項３記載の高圧ポンプ。
5. 互いに異なった円錐角（α４，α５）を備えた２つの区分（４５ａ，４５ｂ）が、座面に配置されており、第１の区分（４５ａ）が燃料供給路（３８，５３）に向けられて配置されていて、第１の円錐角（α４）を有しており、第２の区分（４５ｂ）がポンプ作業室（２４）に向けられて配置されていて、第１の円錐角（α４）よりも大きな第２の円錐角（α５）を有している、請求項１又は２記載の高圧ポンプ。
6. 座面の第１の区分（４５ａ）の第１の円錐角（α４）が、弁部材（４６）のシール面（４９）のコンスタントな第３の円錐角（α６）より小さく、座面の第２の区分（４５ｂ）の第２の円錐角（α５）が、弁部材（４６）のシール面（４９）のコンスタントな第３の円錐角（α６）よりも大きい、請求項５記載の高圧ポンプ。
7. 弁部材（６０）が少なくともほぼ球形に形成されており、シール面（６４）が弁部材（６０）の表面の１領域によって形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧ポンプ。

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