(57)【要約】高圧燃料ポンプ（１０）は、直接噴射式内燃機関の燃料システムのために使用される。該高圧燃料ポンプはケーシング（１４，３２）を有している。更に低圧入口（１６）と吐出室（２０）が設けられている。該吐出室（２０）内で燃料が圧縮される。更にまた、前記吐出室（２０）を前記低圧入口（１６）に対して画定するインサート体（３８）が設けられている。該インサート体（３８）内には、少なくとも１つの半径方向の流動通路（４８）が設けられている。軸方向で前記インサート体（３８）はケーシング（３２）に支持されている。高圧燃料ポンプ（１０）は更にまた、高圧出口（１８）を有している。高圧燃料ポンプ（１０）の製作費を削減するために本発明の提案によれば、半径方向の流動通路（４８）が、インサート体（３８）の軸方向終端面（４４）内の凹所によって画定される。
2004518900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１４，３２）と、低圧入口（１６）と、内部で燃料を圧縮する吐出室（２０）と、該吐出室（２０）を前記低圧入口（１６）に対して画定し、しかも少なくとも１つの半径方向の流動通路（４８）を有しかつ軸方向で前記ケーシング（３２）に支持されているインサート体（３８）と、高圧出口（１８）とを備えた形式の、直接噴射式内燃機関（５４）の燃料システム（５６）用の高圧燃料ポンプ（１０）において、半径方向の流動通路（４８）が、インサート体（３８）の軸方向終端面（４４）内の凹所によって画定されることを特徴とする、直接噴射式内燃機関の燃料システム用の高圧燃料ポンプ。
【請求項２】
インサート体（３８）内に一貫して延びる軸方向流動通路（４６）が設けられており、前記インサート体（３８）の、吐出室（２０）とは反対の側の端面（４４）内に、半径方向流動通路（４８）が形成されており、かつ前記の半径方向流動通路（４８）と軸方向流動通路（４６）が互いに流体接続されている、請求項１記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項３】
半径方向流動通路（４８）が、インサート体（３８）の軸方向端面（４４）内にフライス切削によって製作されている、請求項１又は２記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項４】
インサート体（３８）内に、全部で少なくとも３つの、特に４つの星形に配置された半径方向流動通路（４８）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項５】
少なくとも１つの半径方向流動通路（４８）が長方形横断面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項６】
半径方向流動通路（４８）の角隅に丸く面取りが施されている、請求項５記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項７】
少なくとも１つの半径方向流動通路（４８）がトラフ状底辺（５２）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項８】
インサート体（３８）の、吐出室（２０）とは反対の側の端部が、ケーシング（３２）内に形成された凹所（３４）内で支持されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項９】
ケーシング（３２）内に形成された凹所（３４）の直径が少なくとも領域的に、インサート体（３８）の外径よりも大であり、前記凹所（３４）の半径方向壁とインサート体（３８）の半径方向外壁との間にリング室（５０）が介在し、該リング室が半径方向流動通路（４８）を低圧入口（１６）と流体接続している、請求項８記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項１０】
ケーシングが、吐出室孔（３０）を外方に対して閉塞するねじ（３２）を有しており、かつ該ねじの、吐出室（２０）寄り端面に、凹所（３４）が設けられている、請求項８又は９記載の高圧燃料ポンプ。
【請求項１１】
燃料タンク（５８）と、燃料を内燃機関（５４）の燃焼室（６６）内へ直接噴射する少なくとも１つの噴射弁（６４）と、少なくとも１つの高圧燃料ポンプ（１０）と、噴射弁（６４）を接続した燃料集合導管（６２）とを備えた形式の燃料システム（５６）において、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の高圧燃料ポンプ（１０）が構成されていることを特徴とする、燃料システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料システム（５６）を有していることを特徴とする、燃料が直接噴射される少なくとも１つの燃焼室（６６）を有する内燃機関（５４）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野：
本発明は第１に、ケーシングと、低圧入口と、内部で燃料を圧縮する吐出室と、該吐出室を前記低圧入口に対して画定し、しかも少なくとも１つの半径方向の流動通路を有しかつ軸方向で前記ケーシングに支持されているインサート体と、高圧出口とを備えた形式の、直接噴射式内燃機関の燃料システム用の高圧燃料ポンプに関する。
【０００２】
背景技術：
この形式の高圧燃料ポンプは市販に基づいて公知になっている。該高圧燃料ポンプは３シリンダ形ラジアルピストンポンプであり、直接噴射式内燃機関の高圧に燃料を圧縮するために使用される。ラジアルピストンポンプのピストンは、吸込みストローク中に低圧入口を介して燃料を充填される吐出室を画定する。
【０００３】
吐出室内に位置する燃料は、圧縮ストローク中に吐出室内で圧縮される。吐出室内の燃料圧が所定のレベルに達すると、燃料は圧力弁を介して高圧出口へ押出される。
【０００４】
低圧入口と吐出室との間にはインサート体が設けられており、該インサート体は吐出室に対して共軸に配置されており、かつ該インサート体にピストンばねが支持されている。リング状のインサート体の壁を通って、複数の斜向した流動通路が半径方向外向きに延びており、該流動通路を通って燃料は低圧入口から吐出室内へ流入するようになっている。
【０００５】
発明の開示：
本発明の課題は、明細書冒頭で述べた形式の高圧燃料ポンプを改良して、構造を低廉にしかつ耐用寿命を一層長くすることである。
【０００６】
前記課題を解決する本発明の構成手段は、前記形式の高圧燃料ポンプにおいて、半径方向の流動通路が、インサート体の軸方向終端面内の凹所によって画定される点にある。
【０００７】
発明の利点：
発明の起点となった認識は、公知の高圧燃料ポンプのインサート体内に複数の半径方向貫通孔を穿設するには比較的時間がかかり、かつ著しくコスト高な加工が必要になることである。これに対して本発明の高圧燃料ポンプのインサート体において、インサート体の軸方向終端面に設けられる凹所は、この終端面領域には外部から簡単にアプローチできるので、著しく簡便に穿設することが可能になる。これに伴って本発明の高圧燃料ポンプの製作費は削減される。
【０００８】
そればかりでなく、公知の高圧燃料ポンプを使用する場合、半径方向流動通路の半径方向内側開口の領域に亀裂形成が頻繁に生じることが確認された。これに対して本発明の高圧燃料ポンプのインサート体における半径方向流動通路は、インサート体の軸方向終端面の凹所によって単純に形成されていることによって、インサート体における応力経過が一層均質になり、この均質化は亀裂形成を防止することになる。これによって本発明の高圧燃料ポンプの耐用寿命は一層長くなる。
【０００９】
本発明の有利な構成手段は、従属請求項に記載されている。
【００１０】
第１の実施形態では、インサート体内に１つの貫通する軸方向流動通路が設けられており、前記インサート体の、吐出室から離反した方の端面内に、半径方向流動通路が形成されており、かつ前記の半径方向流動通路と軸方向流動通路が互いに流体接続されている。これによって吸込み期において、吐出室の流動に適合した充填が可能になる。
【００１１】
その場合、半径方向流動通路は、インサート体の軸方向端面内にフライス切削によって製作することが可能である。このようなフライス切削は製作費が低廉である。場合によっては該フライス切削加工は研削作業工程も含むことができる。
【００１２】
更に本発明の提案によれば、インサート体内に、全部で少なくとも３つの、特に４つの星形に配置された半径方向流動通路が設けられている。半径方向流動通路を前記個数設けることによって、高圧燃料ポンプの吸込み期中の流動抵抗が低下される。また他面において、この個数の流動通路を設けたことに起因して、インサート体とケーシングとの間の圧着面が著しく弱められることはない。
【００１３】
本発明の高圧燃料ポンプの別の実施形態では、少なくとも１つの半径方向流動通路は長方形横断面を有している。該長方形横断面の半径方向流動通路は、フライス加工によって簡単に穿設することができる。インサート体にかかる応力を僅かにするために、半径方向流動通路の角隅に丸く面取りが施されているのが有利である。
【００１４】
前記実施形態とは択一的に又は該実施形態に付加的に、少なくとも１つの半径方向流動通路がトラフ状底辺を有することも可能である。これは、インサート体に内在する応力の均質性を考慮すれば特に有利である。
【００１５】
本発明の高圧燃料ポンプの特に有利な実施形態では、インサート体の、吐出室から離反した方の端部は、ケーシング内に形成された凹所内で支持されている。インサート体はこのようにして半径方向で確実に保持されている。
【００１６】
最適の流動条件を形成するために、その場合、ケーシング内に形成された凹所の直径が少なくとも領域的に、インサート体の外径よりも大であり、従って前記凹所の半径方向壁とインサート体の半径方向外壁との間にリング室が介在し、該リング室が半径方向流動通路を低圧入口と流体接続するようにするのが有利である。
【００１７】
インサート体が支持される凹所は、別体のケーシング部分に穿設されるのが有利である。これは製作費を削減する。これが特に斟酌されるのは、ケーシングが、吐出室孔を外方に対して閉塞するねじを有しており、かつ該ねじの、吐出室寄り端面に、凹所が設けられているように、本発明の高圧燃料ポンプを構成する場合である。
【００１８】
本発明は又、燃料タンクと、燃料を内燃機関の燃焼室内へ直接噴射する少なくとも１つの噴射弁と、少なくとも１つの高圧燃料ポンプと、噴射弁を接続した燃料集合導管とを備えた形式の燃料システムにも関わる。
【００１９】
この形式の燃料システムもやはり市販に基づいて公知になっている。通常その場合、燃料は先ず電動式の低圧燃料ポンプによって燃料タンクから高圧燃料ポンプの方へ圧送される。該高圧燃料ポンプは更に、一般に「コモンレール」とも呼ばれる燃料集合導管内へ燃料を圧送する。該燃料集合導管内で燃料は高圧下で蓄えられる。
【００２０】
このような燃料システムのための製作費を削減し、かつ燃料システムの構成要素の耐用寿命を高めるために本発明の提案によれば、前記形式の燃料システムの高圧燃料ポンプは、請求項１から１０までのいずれか１項記載した形式で構成されている。
【００２１】
更にまた本発明は、燃料が直接噴射される少なくとも１つの燃焼室を備えた内燃機関にも関わる。
【００２２】
このような内燃機関も市販に基づいて公知になっている。燃料としてはガソリン又はディーゼルが使用される。内燃機関の燃焼室内への燃料の直接噴射は、排気ガス及び燃費の点で有利である。
【００２３】
内燃機関のコストを削減し、かつ耐用寿命を高めるために本発明の提案によれば、内燃機関は、請求項１１に記載の燃料システムを有している。
【００２４】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００２５】
図１には高圧燃料ポンプが総体的に符号１０で図示されている。該高圧燃料ポンプは、全部で３本のシリンダを有するラジアルピストンポンプであり、図１では前記３本のシリンダのうちの１本だけが符号１２で示されている。ラジアルピストンポンプ１０はケーシング１４を有している。該ケーシング１４には、低圧入口１６並びに高圧出口１８が設けられている。
【００２６】
低圧入口１６及び高圧出口１８は圧力弁１７，１９及び流動通路（符号なし）を介して吐出室２０に接続されており、該吐出室は殊に圧送ピストン２２によって画定される。圧送ピストン２２は押圧ばね２４によってカム２６に対して負荷される。カム２６自体は、図１及び図２では図示を省いた内燃機関によって駆動される軸２８に固着されている。
【００２７】
吐出室２０及び、前記圧送ピストン２２の案内されている室は共に、ケーシング１４内の吐出室孔３０の一部分である。吐出室孔３０は外部に対してねじ３２によって閉塞される。該ねじ３２の、吐出室２０寄りの端面内には、１つの凹所３４が穿設されている。該凹所３４のボトムと吐出室孔３０の段部３６との間にインサート体３８が緊締されている。ところで該インサート体の構成は、図３〜図５を参照して説明する（なお図１及び図２では図示上の理由から全ての符号が記入されているとは限らない）。
【００２８】
インサート体３８は、より大きな直径のカラー区分４０と主区分４２とから成るベル形外形を有し、前記主区分４２は、図１〜図３並びに図５から判るように、上向きにテーパを成している。カラー区分４０の直径は、吐出室孔３０の段部３６の直径にほぼ等しいので、インサート体３８は吐出室孔３０に対して確実にセンタリングされている。インサート体３８は、形状から見て回転対称形の部品であり、該部品の縦軸線は、吐出室孔３０の縦軸線に整合している。
【００２９】
インサート体３８は、吐出室２０から離反した端面４４を有しており、ねじ３２の緊締時に、該ねじ３２内の凹所３４のボトムが前記端面４４に圧着される。インサート体３８には、１つの軸方向流動通路４６が貫通する。端面４４内には、全周にわたって配分された４つの半径方向溝４８がフライス切削されている。半径方向溝４８は、軸方向流動通路４６に流体接続された流動通路を形成している。
【００３０】
図３〜図５に示したインサート体３８の実施例では流動通路４８は長方形横断面を有し、しかも該半径方向流動通路４８の角隅は丸く面取りされている。ねじ３２内の凹所３４の直径は、インサート体３８の主区分４２の外径よりも大である。このようにして凹所３４の半径方向内壁とインサート体３８の半径方向外壁との間には、１つのリング室５０が形成されている。このリング室５０を介して半径方向流動通路４８は低圧入口１６に連通されている。
【００３１】
図１及び図２に示したラジアルピストンポンプ１０の稼働態様は次の通りである。軸２８が回転すると、圧送ピストン２２は、押圧ばね２４による負荷に基づいて先ず軸方向で軸２８の方に向かって動かされ、要するに図１及び図２で見れば下向運動させられる。これによって燃料は低圧入口１６、入口弁１７、入口通路、リング室５０、インサート体３８の半径方向流動通路４８及びインサート体３８の軸方向流動通路４６を経て吐出室２０内に達する。出口弁はこの吸込みストロークのあいだ閉じられている。
【００３２】
ところで軸２８の回転プロセスに従って圧送ピストン２２はインサート体３８へ向かって接近運動させられる。これによって入口弁１７は閉じ、かつ吐出室２０内の燃料は圧縮される。吐出室２０内の圧力が、高圧出口１８の領域内の圧力をほぼ上回ると出口弁１９は開き、かつ、吐出室２０内で圧縮された燃料は、高圧出口の方へ向かって流出することができる。
【００３３】
図６には、高圧燃料ポンプ１０において使用できるインサート体３８の第２実施例が図示されている。図３〜図５で説明したインサート体３８の部品及び区分に機能的に相当する部品及び区分には同一符号を付し、これらについての重複説明は省いた。
【００３４】
図３〜図５に示したインサート体３８に対する、図６に示したインサート体３８の相違点は、半径方向の流動通路４８の構成にある。すなわち：図３〜図５に示したインサート体３８では、半径方向流動通路４８は、角隅に丸く面取りを施した長方形横断面を有していたのに対して、図６に示したインサート体３８では円形トラフ状底辺５２を有している。
【００３５】
図７に概略的に示した内燃機関５４は燃料システム５６を有している。該燃料システム自体は燃料タンク５８を有し、該燃料タンクから、電動式の低圧燃料ポンプ６０が燃料を圧送する。
【００３６】
電動式の低圧燃料ポンプ６０は、図１及び図２に示したように構成された高圧燃料ポンプ１０へ燃料を圧送する。高圧燃料ポンプ１０の高圧出口１８は、燃料集合導管６２に接続されている。該燃料集合導管は一般に「コモンレール」とも呼ばれる。該燃料集合導管６２には、全部で４個の噴射弁６４が接続されている。各噴射弁はそれぞれ燃料を燃焼室６６内へ直接噴射する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
高圧燃料ポンプの断面図である。
【図２】
図１で一点鎖線ＩＩで囲んだ領域の拡大図である。
【図３】
図１に示した高圧燃料ポンプ用のインサート体の第１実施例の側面図である。
【図４】
図３のインサート体の平面図である。
【図５】
図４のＶ−Ｖ断面線に沿った断面図である。
【図６】
図１に示した高圧燃料ポンプ用のインサート体の第２実施例の、図３相当の側面図である。
【図７】
図１に相当する高圧燃料ポンプから成る燃料システムを備えた内燃機関の概略的な構成図である。
【符号の説明】
１０  高圧燃料ポンプとしてのラジアルピストンポンプ、  １２  シリンダ、  １４  ケーシング、  １６  低圧入口、  １７  入口弁、  １８  高圧出口、  １９  出口弁、  ２０  吐出室、  ２２  圧送ピストン、  ２４  押圧ばね、  ２６  カム、  ２８  軸、  ３０  吐出室孔、  ３２  ねじ、  ３４  凹所、  ３６  段部、  ３８  インサート体、  ４０  カラー区分、  ４２  主区分、  ４４  端面、  ４６  軸方向流動通路、  ４８  半径方向流動通路としての半径方向溝、  ５０  リング室、  ５２  円形トラフ状底辺、  ５４  内燃機関、  ５６  燃料システム、  ５８  燃料タンク、  ６０  低圧燃料ポンプ、  ６２  燃料集合導管、  ６４  噴射弁、  ６６  燃焼室
【国際公開パンフレット】
2004518900.tif 000003
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【国際調査報告】
2004518900.tif 000021
2004518900.tif 000022
2004518900.tif 000023
2004518900.tif 000024