JP5210393B2 - 燃料高圧ポンプのための燃料調量ユニット及び燃料高圧ポンプ - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、即ち、内燃機関のための燃料噴射装置の燃料高圧ポンプの吸込み側の圧送量制御のための燃料調量ユニットであって、該燃料調量ユニットが、電磁石により操作される、弁部材を備えた制御弁を有しており、前記電磁石が、可動子及び可動子ピンを有しており、該可動子ピンが、少なくとも１つの支承ブシュ内で軸方向に摺動可能に支承されている形式の、燃料高圧ポンプのための燃料調量ユニットから出発する。

このような形式の燃料調量ユニットは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０２５８７２号明細書に基づき公知である。この公知の燃料調量ユニットは、内燃機関の燃料噴射装置の一部である燃料高圧ポンプの吸込み側の圧送量制御のために役立つ。この燃料調量ユニットは、電磁石により操作される、弁部材を備えた制御弁を有しており、この制御弁によって、燃料高圧ポンプの吸込み領域において種々異なる通流横断面を調節することができ、これにより、燃料高圧ポンプの圧送量制御が可能である。前記電磁石は可動子及び運動可能な可動子ピンを有しており、この可動子ピンによって弁部材が運動可能となる。可動子ピンは、少なくとも１つの支承ブシュ内で軸方向に摺動可能にガイドされている。この少なくとも１つの支承ブシュは、例えば青銅から製作されていてよい。一般に、支承ブシュは1枚の帯材料からのロール加工により製作されるので、支承ブシュは突合わせ継ぎ目を有している。この場合、燃料調量ユニットの運転中に支承ブシュが膨張する恐れがあり、この場合、支承ブシュは拡開してしまう。更に、このようにロール加工された支承ブシュの寸法精度は、場合によっては不十分となる。このような支承ブシュの、可動子ピンがガイドされている支承面の領域に、滑り特性を改善し、延いては摩耗を少なく抑えるために、例えばＰＴＦＥから成るコーティングを設けることも公知である。但し、このようなコーティングの製作は、その環境破壊性（例えばＰＦＯＡの使用）に基づき、例えば米国のような様々なマーケットにおいて将来的には最早許容されない。汎用のロール加工された支承ブシュは小さな肉厚さを有しているので、直径が可動子ピンの直径にほぼ相当する支承ブシュ用の収容部が必要となる。

発明の開示
発明の利点
請求項１の特徴部に記載の構成を備えた本発明による燃料調量ユニット、即ち、少なくとも１つの支承ブシュが、金属から成る中実の、分割されていない構成部材として形成されていることを特徴とする、燃料高圧ポンプのための燃料調量ユニットは、可動子ピンの正確な支承と、支承部の少ない摩耗とが可能になるという利点を有している。支承ブシュは、中実の構成部材として高い精度で製作され得るとともに、燃料調量ユニットの運転中でも変形しない。中実の構成部材として形成された支承ブシュにより、可動子ピンの直径と、支承ブシュのための収容部の直径との間の比較的大きな直径差も補償され得る。

本発明による燃料調量ユニットの有利な構成及び改良形は請求項２以下に記載されている。請求項3記載の構成により、可動子ピンの支承部の良好な滑り特性及び高い耐摩耗性が可能になる。

燃料調量ユニットの縦断面図である。 図１の燃料調量ユニットにおいて符号ＩＩで示した部分の支承ブシュを拡大して示した図である。

実施例の説明
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には本発明による燃料調量ユニットが縦断面図で示されている。この燃料調量ユニットは、内燃機関に用いられる燃料噴射装置のプレフィードポンプと燃料高圧ポンプとの間の燃料流路に配置されていて、燃料高圧ポンプにより圧送される燃料量を可変調節するために働く。この場合、燃料調量ユニットによって、プレフィードポンプと燃料高圧ポンプとの間の可変の通流横断面が調節される。燃料調量ユニットは電子制御装置により制御され、この電子制御装置により内燃機関の運転パラメータが評価され、これに関連して燃料高圧ポンプの所要圧送量が求められる。燃料調量ユニットは、燃料高圧ポンプに配置されているか、又は別個の１構成ユニットを形成していてよい。

燃料調量ユニットは、電磁石１０及びこの電磁石１０によって操作される制御弁１２を有している。電磁石１０の主要構成部材は、電磁コイル１４、可動子ピン１８を備えた可動子１６及び磁石ポット２０であり、この磁石ポット２０は電磁コイル１４と可動子１６とを部分的に取り囲んでいる。磁石ポット２０は、プラスチックから成る射出成形体によって部分的に被覆されており、この場合、射出成形被覆体２１にはコネクタケーシング２２が一体に突設されている。このコネクタケーシング２２内には電磁コイル１４のための少なくとも１つの電気的な接続部２４が配置されている。

制御弁１２は弁ケーシング３０を有しており、この弁ケーシング３０は同時に磁石コアとして働く。弁ケーシング３０には長手方向孔３２が設けられており、この長手方向孔３２内では制御弁１２のピストン形の弁部材３４が摺動可能にガイドされている。この弁部材３４はポット状で且つ中空に形成されており、ポットの底部３６には可動子ピン１８の一方の端部が接触している。弁部材３４は、この弁部材３４内に配置されてプレロード若しくは予荷重をかけられたばね３８、例えば圧縮コイルばねにより、可動子ピン１８に当て付けられて保持される。ばね３８は、一方では弁部材３４の底部３６の内側に支持されており、他方では長手方向孔３２に挿入された環状の位置固定部材３９に支持されている。弁部材３４の底部３６には、少なくとも１つの、有利には複数の開口３７が設けられており、長手方向孔３２内で弁部材３４が軸方向に運動すると、前記開口３７を通じて燃料が通流し得る。開口３７により、長手方向孔３２内の弁部材３４の両側で圧力補償が可能になるので、弁部材３４は少なくともほぼ圧力補償されている。

弁ケーシング３０の周囲には、少なくとも1つの、有利には複数の開口４０が、例えば半径方向の孔の形で設けられており、これらの開口４０は、プレフィードポンプからの燃料流入部に接続されている。開口４０は、弁ケーシング３０に設けられた長手方向孔３２の周において、全周にわたって延びる環状溝４２に開口していてよい。弁ケーシング３０には開口４０の領域で環状のフィルタ４４が配置されていてよく、このフィルタ４４により、汚れが制御弁１２に流入する恐れが阻止される。制御弁１２から燃料高圧ポンプへの燃料流出は、弁部材３４の内部から、弁ケーシング３０の、電磁石１０とは反対の開いた側を通じて、長手方向孔３２から行われる。

弁部材３４の周面は、その開いた端部の付近に少なくとも１つの、有利には複数の制御開口４６を有しており、弁部材３４が長手方向孔３２内で軸方向に運動すると、前記制御開口４６により、制御弁１２の流入部と流出部との間の通流横断面の大きさが制御される。制御開口４６は、例えば三角形、台形、又は方形の横断面を有していてよい。環状溝４２と制御開口４６との重なりが大きくなればなるほど、通流横断面はますます大きくなる。電磁石１０の非通電状態では、弁部材３４はばね３８の作用に基づき開放位置に位置しており、この開放位置では、弁部材３４の制御開口４６は環状溝４２と完全に重なり合っているので、通流横断面は全開されている、つまり、最大燃料量がプレフィードポンプから制御弁１２を通って燃料高圧ポンプに流入し得る。電磁石１０の通電が増大するにつれて、弁部材３４は可動子ピン１８によりばね３８の力に抗して長手方向孔３２内で摺動され、これにより、弁部材３４の制御開口４６と環状溝４２との重なりが少なくなり、プレフィードポンプから燃料高圧ポンプへの開放通流横断面が小さくなる。制御開口４６が環状溝４２と最早重なり合わなくなると、通流横断面は閉鎖されている。制御開口４６の横断面形状によって、調節された通流横断面の形状と、弁部材３４の行程との関係の種々異なる特性曲線を達成することができる。図１では、弁部材３４が図面の左半部では完全に開放された位置で示されており、右半部では弁部材３４の閉鎖された位置で示されている。可動子１６と弁ケーシング３０との間には残留エアギャップ板３１が配置されており、この残留エアギャップ板３１によって、可動子１６が弁ケーシング３０に当接することが防止される。

可動子ピン１８は、磁石ポット２０から弁ケーシング３０に設けられた開口５０を通って長手方向孔３２に突入している。この場合、前記開口５０は可動子ピン１８のための支承箇所を形成することができる。この支承箇所において可動子ピン１８は、その長手方向軸線１９の方向で摺動可能にガイドされている。可動子ピン１８の、弁ケーシング３０とは反対の側の端部領域は、支承ブシュ５２内で当該可動子ピン１８の長手方向軸線1９の方向で摺動可能にガイドされている。前記支承ブシュ５２は、磁石ポット２０に設けられた中空円筒形の収容部に挿入されており、例えばプレス嵌めされている。次に、図２につき前記支承ブシュ５２について説明する。支承ブシュ５２は、金属から成る中実の分割されていない構成部材として、円筒形の外側形状を備えて構成されており且つ外径Ｄを有しており、この外径Ｄを介して支承ブシュ５２は、磁石ポット２０の収容部にプレス嵌めされている。支承ブシュ５２は、例えば鋼から成っており且つ切削式の製作法、例えば旋削及び穿孔によって製作されている。この切削式の製作法により、高い寸法精度及び形状精度を備えた支承ブシュ５２の製作が可能である。

支承ブシュ５２の内側には、軸方向、つまり可動子ピン１８の長手方向軸線１９の方向で見て真ん中の領域に、少なくともほぼ円筒形の、又は軽度に凸面状に湾曲された、直径ｄを有する支承面５４が設けられており、この支承面５４において可動子ピン１８は、小さな半径方向遊びを持ってガイドされている。支承ブシュ５２の支承面５４は、有利には炭窒化された表面層を有している。この炭窒化された表面層は、鋼の縁層における窒素及び炭素の濃度を増大させると同時に、鋼を加熱することによって形成される。更に、支承面５４の表面は有利には研削、特に滑り研削（gleitgeschliffen)されている、つまり、可動子ピン１８の長手方向軸線１９の方向で研削されている。支承面５４の炭窒化され且つ研削された表面により、良好な滑り特性と高い耐摩耗性とが得られる。支承ブシュ５２の内側において支承面５４には軸方向で、非円筒状の面５６が続いており、この非円筒状の面５６は、例えばほぼ円錐形に形成されているか、又は湾曲されて形成されていてよい。非円筒状の面５６は、支承ブシュ５２の内径が支承面５４から軸方向で拡径するように形成されている。これにより、可動子ピン１８と非円筒状の面５６との間には、可動子ピン１８と支承面５４との間よりも大きな半径方向遊びが存在しているので、可動子ピン１８のガイドは、ほぼ支承面５４においてのみ行われる。

支承ブシュ５２の内径ｄ、外径Ｄ延いては肉厚さは、広範囲で任意に選択され得る。従って支承ブシュ５２を用いて、可動子ピン１８と、磁石ポット２０に設けられた支承ブシュ５２の収容部との間の比較的大きな直径差を補償することができる。このことは磁石ポット２０の製作を容易にする。それというのも、磁石ポット２０は可動子１６の領域に比較的大きな直径を有していなければならないが、該領域に続く支承ブシュ５２のための収容部の直径は、僅かに小さく形成されるだけで済むからである。それというのも、可動子ピン１８との直径差は支承ブシュ５２により補償されるからである。

Claims (7)

1. 電磁石（１０）により操作される、弁部材（３４）を備えた制御弁（１２）を有しており、前記電磁石（１０）が、可動子（１６）及び可動子ピン（１８）を有しており、該可動子ピン（１８）が、少なくとも１つの支承ブシュ（５２）内で軸方向に摺動可能に支承されている、内燃機関のための燃料噴射装置の燃料高圧ポンプの吸込み側の圧送量制御のための燃料調量ユニットであって、
   前記支承ブシュ（５２）は、金属から成る中実の、分割されていない構成部材として形成されており、少なくとも可動子ピン（１８）がガイドされている支承面（５４）が凸面状に湾曲するよう形成されていることを特徴とする、燃料高圧ポンプのための燃料調量ユニット。
2. 支承ブシュ（５２）が切削加工により製作されている、請求項１記載の燃料調量ユニット。
3. 支承ブシュ（５２）が、鋼から製作されており、且つ少なくとも可動子ピン（１８）がガイドされている支承面（５４）が、炭窒化された表面層を有している、請求項１又は２記載の燃料調量ユニット。
4. 支承ブシュ（５２）の支承面（５４）が、滑り研削された表面を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料調量ユニット。
5. 前記支承ブシュ（５２）内で前記支承面（５４）に、可動子ピン（１８）の軸方向で非円筒形の面（５６）が続いている、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃料調量ユニット。
6. 前記非円筒形の面（５６）が、円錐形に形成されているか、又は湾曲されて形成されており、支承ブシュ（５２）の内径（ｄ）が、軸方向で支承面（５４）から離れる方向で拡径している、請求項５記載の燃料調量ユニット。
7. 吸込み側の圧送量制御のための燃料調量ユニットを備えている、内燃機関の燃料噴射装置のための燃料高圧ポンプであって、
   該燃料調量ユニットが、請求項１から６までのいずれか１項記載の構成を有していることを特徴とする、燃料高圧ポンプ。

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