CH706191B1

CH706191B1 - injection pump having a structure preventing damage by cavitation.

Info

Publication number: CH706191B1
Application number: CH01040/07A
Authority: CH
Inventors: Dong-Hun Kim; Sang-Hak Ghal; Ji-Soo Ha; Ju-Tae Kim
Original assignee: Hyun Dai Heavy Ind Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2013-09-13
Also published as: WO2006071009A1; FI20077126A; DE112005003302B4; JP2008525704A; DE112005003302T5; FI122810B

Abstract

Pompe d’injection, ayant une structure empêchant un endommagement par cavitation, pour un moteur à combustion interne à injection directe, la pompe d’injection comprenant: un moyen destiné à empêcher une propagation d’ondes de pression, le moyen anti-propagation étant prévu sur au moins un parmi un orifice de décharge (120) et/ou un déflecteur (110), et comprenant une partie agencée pour réfléchir des ondes de pression (20a, 20b), générées lorsqu’une cavitation de type jet (20) survenant juste après que l’orifice de décharge a été ouvert, qui frappent ladite partie de l’orifice de décharge ou du déflecteur, de telle sorte que la propagation des ondes de pression à des cavités qui restent autour d’une surface latérale d’un piston plongeur (130) est évitée.An injection pump, having a cavitation-preventing structure, for a direct injection internal combustion engine, the injection pump comprising: means for preventing pressure wave propagation, the anti-propagation means being provided on at least one of a discharge port (120) and / or a deflector (110), and comprising a portion arranged to reflect pressure waves (20a, 20b) generated when jet-type cavitation (20) occurring just after the discharge port has been opened, striking said portion of the discharge port or deflector, such that the propagation of the pressure waves to cavities that remain around a lateral surface of a plunger (130) is avoided.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne, de façon générale, des pompes d’injection qui compriment un carburant à haute pression et le délivre à des injecteurs afin de mettre en fonctionnement des moteurs à combustion interne à injection directe et, plus particulièrement, une pompe d’injection ayant une structure empêchant un endommagement par cavitation améliorée pour résoudre un problème dans lequel des éléments de la pompe sont endommagés par cavitation, un problème qui a augmenté à cause d’une tendance à l’augmentation d’une pression d’injection de carburant. The present invention relates, generally, injection pumps that compress a high pressure fuel and delivers it to injectors to operate direct injection internal combustion engines and, more particularly, a pump Injection molding having an improved cavitation damage preventing structure to solve a problem in which pump elements are damaged by cavitation, a problem which has increased due to a tendency to increase injection pressure fuel.

Technique d’arrière-planBackground technique

[0002] Comme le sait l’homme du métier, un moteur à combustion interne est une machine mécanique qui convertit une énergie thermique générée par le mélange et la combustion de carburant et d’air aspirés dans la machine, en énergie mécanique. Dans le même temps, on classe les moteurs diesel en un moteur à injection directe, un moteur à chambre de précombustion, un moteur à chambre de turbulence et un moteur à chambre d’air, selon le procédé d’alimentation en carburant. Le moteur à injection directe utilise un procédé dans lequel du carburant est injecté directement dans une chambre de combustion, et comporte une pompe à carburant, une soupape de carburant (un injecteur) et un tuyau de raccordement. Par ailleurs, on trouve un injecteur-pompe dans lequel une pompe d’injection et un injecteur sont combinés entre eux. As known to those skilled in the art, an internal combustion engine is a mechanical machine that converts thermal energy generated by the mixture and the combustion of fuel and air sucked into the machine, into mechanical energy. At the same time, the diesel engines are classified into a direct injection engine, a pre-combustion chamber engine, a turbulence chamber engine and an air chamber engine, according to the fuel supply method. The direct injection engine uses a method in which fuel is injected directly into a combustion chamber, and includes a fuel pump, a fuel valve (an injector) and a connecting pipe. In addition, there is a pump injector in which an injection pump and an injector are combined with each other.

[0003] La pompe d’injection est un dispositif qui comprime un carburant à haute pression et le délivre à un injecteur. Récemment, pour accroître les performances de combustion et réduire les gaz d’échappement, la tendance a été à l’augmentation de la pression d’injection du carburant. Ainsi, des problèmes d’endommagement d’érosion par cavitation de l’orifice de décharge du cylindre et du piston plongeur constituant la pompe d’injection ont augmenté. Même lorsqu’un carburant est injecté à une pression relativement basse, celle-ci provoque une cavitation. Dans ce cas, dans la mesure où l’intensité de cavitation est faible le degré d’endommagement n’est pas grave, et seul un endommagement mineur est provoqué. Donc, ce problème peut être aisément résolu en améliorant une conception ou en changeant le matériau des éléments sur la base de l’expérience acquise grâce à divers types d’endommagement. Cependant, avec l’augmentation de la pression d’injection du carburant, l’intensité de cavitation a augmenté, de sorte qu’un endommagement complexe de l’orifice de décharge du cylindre et du piston ait été provoqué. Egalement, le degré d’endommagement est devenu grave. Cependant, des efforts destinés à empêcher un endommagement des éléments à cause de la cavitation ont été produits, en utilisant simplement des procédés tels qu’une révision de conception ou un changement de matériau, en fonction de l’expérience, sans étudier la cause exacte d’un endommagement. The injection pump is a device that compresses a fuel at high pressure and delivers it to an injector. Recently, to increase combustion performance and reduce exhaust, the trend has been to increase the fuel injection pressure. Thus, problems of cavitation erosion damage of the discharge port of the cylinder and the plunger constituting the injection pump have increased. Even when a fuel is injected at a relatively low pressure, it causes cavitation. In this case, since the intensity of cavitation is low the degree of damage is not serious, and only minor damage is caused. Thus, this problem can be easily solved by improving a design or changing the material of the elements on the basis of experience gained through various types of damage. However, with the increase of the fuel injection pressure, the cavitation intensity has increased, so that complex damage to the discharge port of the cylinder and the piston has been caused. Also, the degree of damage has become serious. However, efforts to prevent damage to the elements due to cavitation have been produced, simply by using processes such as design overhaul or material change, depending on the experiment, without studying the exact cause. damage.

[0004] Par exemple, une pompe d’injection, dans laquelle un organe muni d’un orifice est prévu dans chacun parmi des trous découpés formés dans une paroi latérale d’un cylindre, de telle manière qu’une pression relativement haute soit appliquée à un espace défini entre les organes à bouche et le piston plongeur afin d’empêcher qu’une cavitation ne survienne au niveau d’une portion adjacente à une extrémité supérieure du piston plongeur, a été proposée dans la publication de brevet coréen mise à l’Inspection publique n° 2001-0 020 139. Par ailleurs, dans la publication de brevet japonais mise à l’Inspection publique n° Heisei. 7-269 442, en se basant sur l’hypothèse selon laquelle un endommagement du piston plongeur est provoqué par la relation entre un courant de flux et la forme d’un trou de refoulement de carburant, un mécanisme anti-cavitation pour des pompes d’injection dans lequel un orifice de rupture de cavité est formé adjacent au trou de refoulement de carburant d’un cylindre afin d’empêcher le piston plongeur d’être endommagé, a été proposé. Egalement, un déflecteur de décharge pour des moteurs à combustion interne a été proposé dans la publication de brevet japonais mise à l’Inspection publique n° Heisei. 7-54 735. Dans cette technique, on suppose que des cavités sont créées juste avant qu’un orifice de décharge soit fermé dans un processus d’admission de carburant et, par la suite, des ondes de pression, générées lorsque le carburant refoulé au travers de l’orifice de décharge frappe un déflecteur, entrent en collision avec les cavités restantes, de sorte qu’un endommagement soit provoqué à cause d’une cavitation. Ainsi, un orifice de réception, qui est ouvert ou fermé en fonction de la pression de carburant refoulé, est formé dans une extrémité d’un déflecteur, de telle manière qu’un carburant s’écoulant au travers de l’orifice de réception soit distribué à l’extérieur du cylindre. En plus, un dispositif d’injection de carburant pour des moteurs à combustion interne a été proposé dans la publication de brevet japonais mise à l’Inspection publique n° Heisei. 5-340 322. Dans cette technique, la cause d’un endommagement dû à une cavitation n’a pas été éclaircie, mais en supposant qu’un endommagement est provoqué par des cavités qui restent autour d’un orifice de cylindre, un organe de protection, avec un trou d’alimentation en carburant ayant une certaine forme est prévu, de telle manière que des cavités ne puissent rester autour de l’orifice de cylindre, de sorte que le carburant déchargé entre en contact avec la paroi interne du trou d’alimentation en carburant de l’organe de protection selon un angle incliné. For example, an injection pump, in which a member provided with an orifice is provided in each of cut holes formed in a side wall of a cylinder, so that a relatively high pressure is applied. at a space defined between the mouth members and the plunger to prevent cavitation occurring at a portion adjacent an upper end of the plunger, has been proposed in the Korean Patent Publication. Public Inspection No. 2001-0 020 139. In addition, in Japanese Patent Publication Laid-Open No. Heisei. 7-269,442, based on the assumption that damage to the plunger is caused by the relationship between a flow stream and the shape of a fuel discharge hole, an anti-cavitation mechanism for fuel pump pumps. Injection wherein a cavity rupture hole is formed adjacent the fuel delivery hole of a cylinder to prevent the plunger from being damaged has been proposed. Also, a discharge baffle for internal combustion engines has been proposed in Japanese Patent Publication Laid-Open No. Heisei. 7-54 735. In this technique, it is assumed that cavities are created just before a discharge port is closed in a fuel intake process and, subsequently, pressure waves, generated when the fuel is discharged. through the discharge port hits a deflector, collide with the remaining cavities, so that damage is caused due to cavitation. Thus, a receiving port, which is open or closed depending on the delivered fuel pressure, is formed in one end of a deflector, such that fuel flowing through the receiving port is distributed outside the cylinder. In addition, a fuel injection device for internal combustion engines has been proposed in Japanese Patent Publication Laid-Open No. Heisei. In this technique, the cause of damage due to cavitation has not been clarified, but assuming that damage is caused by cavities that remain around a cylinder orifice, an organ with a fuel feed hole having a certain shape is provided, so that cavities can not remain around the cylinder orifice, so that the discharged fuel comes into contact with the inner wall of the hole supplying fuel to the protection member at an inclined angle.

[0005] En tant que tel, divers procédés d’amélioration de conception ont été proposés afin de résoudre les problèmes complexes d’endommagement par cavitation de l’orifice de décharge du cylindre et du piston plongeur dus à une haute pression d’injection du carburant. Cependant, dans la mesure où ces procédés dépendent simplement de l’expérience acquise avec divers types d’endommagement, sans que la cause de l’endommagement soit éclaircie, le fait qu’il s’agisse de mesures non définitives pose problème. As such, various design improvement methods have been proposed to solve the complex cavitation damage problems of the discharge port of the cylinder and the plunger due to a high injection pressure of the cylinder. fuel. However, since these methods simply depend on the experience gained with various types of damage, without the cause of the damage being cleared, the fact that it is non-definitive measures is problematic.

Description de l’inventionDescription of the invention

Problème techniqueTechnical problem

[0006] Par conséquent, la présente invention a été élaborée en gardant à l’esprit les problèmes ci-dessus survenant dans la technique antérieure, et un objet de la présente invention consiste à mettre à disposition une pompe d’injection ayant une structure empêchant un endommagement par cavitation, dans laquelle la structure et la forme d’un déflecteur et d’un orifice de décharge sont améliorées sur la base d’une compréhension exacte d’une cause d’un endommagement par cavitation de la pompe d’injection, empêchant ainsi l’endommagement de l’orifice de décharge et du piston plongeur. Therefore, the present invention has been developed keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide an injection pump having a structure preventing cavitation damage, in which the structure and shape of a baffle and a discharge port are improved on the basis of an accurate understanding of a cause of cavitation damage to the injection pump, thus preventing damage to the discharge port and the plunger.

Solution techniqueTechnical solution

[0007] Afin d’accomplir l’objet ci-dessus, la présente invention met à disposition une pompe d’injection ayant une structure empêchant un endommagement par cavitation et est prévue dans un moteur à combustion interne à injection directe. La pompe d’injection comprend un moyen anti-propagation qui est prévu sur au moins un parmi un orifice de décharge et/ou un déflecteur de telle manière qu’on empêche une propagation des ondes de pression, qui sont générées lorsqu’une cavitation de type jet, survenant juste après que l’orifice de décharge a été ouvert, frappe l’orifice de décharge ou le déflecteur, vers des cavités qui restent autour d’une surface latérale d’un piston plongeur. In order to achieve the above object, the present invention provides an injection pump having a structure preventing damage by cavitation and is provided in a direct injection internal combustion engine. The injection pump includes anti-propagation means which is provided on at least one of a discharge port and / or a baffle such that pressure wave propagation is prevented, which is generated when a cavitation of jet type, occurring just after the discharge port has been opened, strikes the discharge port or the deflector towards cavities that remain around a side surface of a plunger.

[0008] Ci-après, des modes de réalisation préférés de la présente invention seront décrits en détail en référence aux dessins attachés. Une explication détaillée de fonctions et de constructions bien connues sera omise pour décrire plus clairement la présente invention. [0008] In the following, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. A detailed explanation of well-known functions and constructions will be omitted to more clearly describe the present invention.

[0009] Les fig. 1 à 4 illustrent des cavitations survenant selon la mise en fonctionnement d’une pompe d’injection. En se référant aux fig. 1à 4, dans le cas d’une cavitation de type jet 30 et une cavitation de type cascade 40 qui surviennent à un stade précoce d’un processus de compression de la pompe d’injection, dans la mesure où l’intensité et la quantité de génération de la cavitation sont faibles en raison d’une pression relativement basse, celles-ci sont peu significatives. Cependant, dans le cas d’une cavitation en fontaine 10, qui survient juste avant qu’un orifice de décharge de la pompe d’injection soit ouvert, dans la mesure où une pression d’injection du carburant est relativement élevée, une grande quantité de cavités est générée autour d’une surface latérale d’un piston plongeur. Les cavités générées restent autour de la surface du piston plongeur. Dans le même temps, dans le cas d’une cavitation de type jet 20, qui survient au moment de l’ouverture de l’orifice de décharge de la pompe d’injection, dans la mesure où elle survient au moment où la pression d’injection du carburant est à son maximum, l’intensité de la cavitation est très élevée, et la vitesse d’écoulement du carburant est très rapide. Donc, cette cavitation provoque un endommagement direct de l’orifice de décharge et, également, une augmentation rapide de pression est induite au moment où l’écoulement de cavitation frappe l’orifice de décharge. Nous avons pu confirmer qu’une telle augmentation de pression provoque une implosion des cavités, qui ont été générées par la cavitation en fontaine autour du piston plongeur, et de ce fait, le piston plongeur est endommagé. Ainsi, l’objet de la présente invention consiste à améliorer les structures de l’orifice de décharge et/ou d’un déflecteur afin d’empêcher la propagation d’ondes de pression, générées lorsqu’une cavitation de type jet, qui survient juste après que l’orifice de décharge a été ouvert, frappent l’orifice de décharge, aux cavités autour du piston plongeur et empêcher également l’endommagement direct de l’orifice de décharge par la cavitation de type jet. Figs. 1 to 4 illustrate cavitations occurring according to the operation of an injection pump. Referring to FIGS. 1 to 4, in the case of a jet type cavitation 30 and a cascade type cavitation 40 which occur at an early stage of a compression process of the injection pump, insofar as the intensity and quantity cavitation generation are low because of a relatively low pressure, these are insignificant. However, in the case of a fountain cavitation 10, which occurs just before a discharge port of the injection pump is opened, as far as a fuel injection pressure is relatively high, a large quantity cavities are generated around a side surface of a plunger. The cavities generated remain around the surface of the plunger. At the same time, in the case of a jet type cavitation 20, which occurs at the moment of opening of the discharge port of the injection pump, insofar as it occurs at the moment when the pressure of fuel injection is at its maximum, the intensity of cavitation is very high, and the fuel flow rate is very fast. Thus, this cavitation causes direct damage to the discharge port and, also, a rapid increase in pressure is induced at the moment when the cavitation flow strikes the discharge port. We have been able to confirm that such a pressure increase causes an implosion of the cavities, which have been generated by the cavitation in fountain around the plunger, and because of this, the plunger is damaged. Thus, the object of the present invention is to improve the structures of the discharge port and / or a deflector to prevent the propagation of pressure waves, generated when jet-type cavitation, which occurs just after the discharge port has been opened, strike the discharge port, the cavities around the plunger and also prevent the direct damage of the discharge port by the jet-type cavitation.

Premier mode de réalisationFirst embodiment

[0010] La fig. 5 est une vue en coupe illustrant la construction d’une pompe d’injection, selon un premier mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la fig. 5, la pompe d’injection selon le premier mode de réalisation de la présente invention est caractérisée par une structure améliorée d’un déflecteur 110, qui est prévu afin d’empêcher l’endommagement d’un cylindre 100 en raison d’un carburant résiduel refoulé vers un orifice de décharge 120 à une vitesse élevée et une haute pression juste après une course effective de la pompe d’injection. La pompe d’injection ayant les caractéristiques susmentionnées empêche une cavitation de type jet 20, qui survient juste après une course effective de la pompe d’injection, de frapper directement l’orifice de décharge 120. Egalement, la pompe d’injection est construite de telle manière qu’on empêche la propagation d’ondes de pression générées, lorsque la cavitation frappe l’orifice de décharge, aux cavités autour d’un piston plongeur 130. FIG. 5 is a sectional view illustrating the construction of an injection pump, according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the injection pump according to the first embodiment of the present invention is characterized by an improved structure of a deflector 110, which is provided to prevent damage to a cylinder 100 due to a fuel residual pumped to a discharge port 120 at a high speed and a high pressure just after an effective stroke of the injection pump. The injection pump having the above-mentioned features prevents jet-like cavitation, which occurs just after an effective stroke of the injection pump, from striking the discharge port 120 directly. Also, the injection pump is constructed in such a way as to prevent the propagation of pressure waves generated, when the cavitation strikes the discharge orifice, to the cavities around a plunger 130.

[0011] La fig. 6 est une vue illustrant en détail la structure du déflecteur 110. En se référant à la fig. 6, le déflecteur 110 comporte une partie d’extension 111 et une surface de réflexion 112. La partie d’extension 111 s’étend depuis une extrémité du déflecteur 110, de telle manière qu’elle soit placée dans l’orifice de décharge 120. Par ailleurs, la partie d’extension 111 a un diamètre plus petit que le diamètre du déflecteur 110. La surface de réflexion 112 est planaire et prévue sous un côté inférieur d’une extrémité de la partie d’extension 111, de sorte qu’une cavitation de type jet 20, qui survient juste après que l’orifice de décharge 120 a été ouvert, frappe la surface de réflexion 112. FIG. 6 is a view illustrating in detail the structure of the deflector 110. Referring to FIG. 6, the deflector 110 has an extension portion 111 and a reflection surface 112. The extension portion 111 extends from one end of the baffle 110 so that it is placed in the discharge port 120 On the other hand, the extension portion 111 has a diameter smaller than the diameter of the deflector 110. The reflection surface 112 is planar and provided under a lower side of an end of the extension portion 111, so that a jet type cavitation 20, which occurs just after the discharge port 120 has been opened, strikes the reflection surface 112.

[0012] Dans le même temps, dans la présente invention, la direction dans laquelle la cavitation de type jet 20 s’écoule est changée en fonction de la profondeur (X) et de la longueur (Y) d’une portion étagée d’un retrait d’écoulement sortant 131, qui est formé dans une surface latérale du piston plongeur 130 et communique avec l’orifice de décharge 120, après une course effective de la pompe d’injection, de telle manière qu’un carburant résiduel soit refoulé. Donc, selon la profondeur (X) et la longueur (Y) de la portion étagée du retrait d’écoulement sortant du piston plongeur 130, le diamètre (D1) et l’emplacement d’installation (L1) de la partie d’extension 111, la profondeur d’usinage (d1) à laquelle la surface de réflexion 112 est formée, et la longueur (11) de la surface de réflexion 112 sont tous déterminés. Par ailleurs, leurs dimensions précises sont déterminées au travers d’essais ou de simulations à l’aide d’un ordinateur. At the same time, in the present invention, the direction in which jet-type cavitation flows is changed depending on the depth (X) and length (Y) of a stepped portion of an outflow recess 131, which is formed in a side surface of the plunger 130 and communicates with the discharge port 120, after an effective stroke of the injection pump, such that residual fuel is discharged . Therefore, depending on the depth (X) and the length (Y) of the stepped portion of the outflow withdrawal of the plunger 130, the diameter (D1) and the installation location (L1) of the extension portion 111, the machining depth (d1) at which the reflection surface 112 is formed, and the length (11) of the reflection surface 112 are all determined. Moreover, their precise dimensions are determined through tests or simulations using a computer.

[0013] En particulier, l’emplacement d’installation (L1) de la partie d’extension 111 doit être déterminé de telle manière que la partie d’extension 111 soit placée au niveau d’une position suffisamment près du piston plongeur 130 afin d’empêcher que la cavitation de type jet 20 ne frappe une surface avant ou une surface supérieure de la partie d’extension 111. Par ailleurs, la profondeur d’usinage (d1) à laquelle la surface de réflexion 112 est formée est égale à la moitié du diamètre (D1) de la partie d’extension 111 depuis la surface inférieure extrême de la partie d’extension 111 ou moins, de telle manière que la durée de vie avant remplacement du déflecteur 110 ne soit pas trop courte. In particular, the installation location (L1) of the extension portion 111 must be determined in such a way that the extension portion 111 is placed at a position sufficiently close to the plunger 130 to to prevent the jet type cavitation from striking a front surface or an upper surface of the extension portion 111. Furthermore, the machining depth (d1) at which the reflection surface 112 is formed is equal to half the diameter (D1) of the extension portion 111 from the lower end surface of the extension portion 111 or less, such that the service life before replacement of the deflector 110 is not too short.

[0014] La fig. 7 illustre une réflexion d’ondes de pression par le déflecteur 110 ayant la structure améliorée décrite ci-dessus. En se référant à la fig. 7, une cavitation en fontaine 10, qui survient juste avant que l’orifice de décharge 120 soit ouvert, forme une grande quantité de cavités autour d’une extrémité supérieure de la surface latérale du plongeur 130 en raison d’une pression d’injection du carburant relativement haute. Fig. 7 illustrates pressure wave reflection by deflector 110 having the improved structure described above. Referring to FIG. 7, a fountain cavitation 10, which occurs just before the discharge port 120 is open, forms a large amount of cavities around an upper end of the lateral surface of the plunger 130 due to an injection pressure relatively high fuel.

[0015] Par ailleurs, dans la mesure où la pression d’injection du carburant de la pompe d’injection atteint la valeur maximale juste après que l’orifice de décharge 120 a été ouvert, une cavitation de type jet 20 survient et frappe la surface de réflexion 112 du déflecteur 110 de la pompe dans du carburant à une vitesse élevée et à une haute pression. En tant que telle, la cavitation de type jet 20 frappe la surface de réflexion 112 mais ne frappe pas directement une surface latérale de l’orifice de décharge 120, de sorte que 1 ́endommagement de la surface latérale de l’orifice de décharge 120 soit empêché. Par ailleurs, la plupart des ondes de pression 20a générées lorsque la cavitation de type jet 20 frappe la surface de réflexion 112 sont réfléchies dans une direction dans laquelle le carburant s’écoule, et la propagation de celles-ci vers le piston plongeur 130 est ainsi empêchée. Les ondes de pression restantes 20b, qui sont réfléchies vers le piston plongeur 130, sont propagées vers une portion inférieure de la surface latérale du piston plongeur 130 dans laquelle une petite quantité de cavités a été générée. Donc, un endommagement d’érosion du piston plongeur 130 dû à un effondrement de cavités est réduit. Furthermore, insofar as the fuel injection pressure of the injection pump reaches the maximum value just after the discharge port 120 has been opened, a jet type cavitation 20 occurs and strikes the reflection surface 112 of the baffle 110 of the pump in fuel at a high speed and at a high pressure. As such, the jet type cavitation strikes the reflection surface 112 but does not strike directly a side surface of the discharge port 120, so that damage to the side surface of the discharge port 120 is stop. On the other hand, most of the pressure waves 20a generated when the jet cavitation strikes the reflection surface 112 are reflected in a direction in which the fuel flows, and the propagation thereof to the plunger 130 is thus prevented. The remaining pressure waves 20b, which are reflected to the plunger 130, are propagated to a lower portion of the side surface of the plunger 130 in which a small amount of cavities has been generated. Thus, erosion damage of the plunger 130 due to collapse of cavities is reduced.

Deuxième mode de réalisationSecond embodiment

[0016] La fig. 8 est une vue en coupe représentant la construction d’une pompe d’injection selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la fig. 8, la pompe d’injection selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention est caractérisée par une forme améliorée d’un orifice de décharge 210, qui est défini dans un cylindre 200 pour refouler un carburant résiduel après une course effective de la pompe d’injection. La pompe d’injection ayant les caractéristiques susmentionnées est construite de telle manière que, grâce à l’augmentation de distance depuis la position au niveau de laquelle une cavitation de type jet 20 survient juste après une course effective de la pompe d’injection, jusqu’à une position au niveau de laquelle la cavitation de type jet frappe une surface latérale de l’orifice de décharge 210, l’intensité de cavitation est affaiblie et, également, on empêche les ondes de pression de se propager vers un piston plongeur 220. FIG. 8 is a sectional view showing the construction of an injection pump according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the injection pump according to the second embodiment of the present invention is characterized by an improved form of a discharge port 210, which is defined in a cylinder 200 for discharging a residual fuel after an effective stroke of the pump injection. The injection pump having the above-mentioned features is constructed in such a way that by increasing the distance from the position at which jet-type cavitation occurs just after an effective stroke of the injection pump, At a position where the jet cavitation strikes a side surface of the discharge port 210, the cavitation intensity is weakened and also the pressure waves are prevented from propagating to a plunger 220. .

[0017] La fig. 9 représente en détail la forme de l’orifice de décharge 210. En se référant à la fig. 9, l’orifice de décharge 210 est configuré selon une forme dans laquelle une partie agrandie 211 est définie au niveau d’un côté de sortie de l’orifice de décharge 210. La partie agrandie 211 a un diamètre interne (D2) plus grand que le diamètre (d2) d’un côté d’entrée de l’orifice de décharge 210 et est définie depuis le côté de sortie de l’orifice de décharge 210 jusqu’à une profondeur prédéterminée. FIG. 9 shows in detail the shape of the discharge port 210. Referring to FIG. 9, the discharge port 210 is configured in a shape in which an enlarged portion 211 is defined at an outlet side of the discharge port 210. The enlarged portion 211 has a larger internal diameter (D2) that the diameter (d2) of an inlet side of the discharge port 210 and is defined from the outlet side of the discharge port 210 to a predetermined depth.

[0018] Dans le même temps, dans ce mode de réalisation, la direction dans laquelle la cavitation de type jet 20 s’écoule est changée en fonction de la profondeur (X) et la longueur (Y) d’une portion étagée d’un retrait d’écoulement sortant 221, qui est formé dans une surface latérale du piston plongeur 220 et communique avec l’orifice de décharge 210 après une course effective de la pompe d’injection, de telle manière qu’un carburant résiduel soit refoulé. Donc, selon la profondeur (X) et la longueur (Y) de la portion étagée du retrait d’écoulement sortant 221 du piston plongeur 220, l’emplacement de formation (L2) et le diamètre interne (D2) de la partie agrandie 211 sont déterminés. Par ailleurs, leurs dimensions précises sont déterminées au travers d’essais ou de simulations à l’aide d’un ordinateur. At the same time, in this embodiment, the direction in which the jet type cavitation 20 flows is changed depending on the depth (X) and the length (Y) of a stepped portion of an outflow recess 221, which is formed in a side surface of the plunger 220 and communicates with the discharge port 210 after an effective stroke of the injection pump, such that residual fuel is discharged. Thus, depending on the depth (X) and the length (Y) of the stepped portion of the outflow recess 221 of the plunger 220, the formation location (L2) and the inside diameter (D2) of the enlarged portion 211 are determined. Moreover, their precise dimensions are determined through tests or simulations using a computer.

[0019] En particulier, l’emplacement de formation (L2) de la partie agrandie 211 doit être déterminé de telle manière que la partie agrandie 211 soit adjacente au piston plongeur 220 pour empêcher qu’une cavitation de type jet 20 ne frappe une portion de la surface latérale de l’orifice de décharge 210 autre que la partie agrandie 211. Par ailleurs, celle-ci est conçue de préférence de telle manière que le diamètre interne (D2) de la partie agrandie 211 soit 1,5 fois ou supérieure au diamètre interne (d2) du côté d’entrée de l’orifice de décharge 210, afin d’empêcher de manière efficace que la surface latérale de l’orifice de décharge 210 et le piston plongeur 220 ne soit endommagés par l’érosion de cavitation. In particular, the formation location (L2) of the enlarged portion 211 must be determined in such a way that the enlarged portion 211 is adjacent to the plunger 220 to prevent a jet-type cavitation 20 from striking a portion. of the lateral surface of the discharge port 210 other than the enlarged portion 211. Furthermore, it is preferably designed such that the inner diameter (D2) of the enlarged portion 211 is 1.5 times or greater at the inner diameter (d2) of the inlet side of the discharge port 210, to effectively prevent the side surface of the discharge port 210 and the plunger 220 from being damaged by the erosion of cavitation.

[0020] La fig. 10 illustre la propagation d’ondes de pression changées par l’orifice de décharge 210 ayant la forme améliorée. En se référant à la fig. 10, une cavitation en fontaine 10, qui survient juste avant que l’orifice de décharge 210 soit ouvert, forme une grande quantité de cavités autour d’une extrémité supérieure de la surface latérale du piston plongeur 220, à cause d’une pression d’injection du carburant relativement haute. FIG. 10 illustrates the propagation of pressure waves changed by the discharge port 210 having the improved shape. Referring to FIG. 10, a fountain cavitation 10, which occurs just before the discharge port 210 is open, forms a large amount of cavities around an upper end of the side surface of the plunger 220, due to pressure of relatively high fuel injection.

[0021] Par ailleurs, dans la mesure où la pression d’injection du carburant de la pompe d’injection atteint la valeur maximale juste après que l’orifice de décharge 210 a été ouvert, une cavitation de type jet 20 survient et frappe la surface latérale de la partie agrandie 211 de l’orifice de décharge 210 dans du carburant à une vitesse élevée et à une haute pression. Ici, grâce à l’augmentation de la distance depuis la position au niveau de laquelle la cavitation de type jet 20 survient jusqu’à la position au niveau de laquelle la cavitation de type jet frappe la surface latérale de la partie agrandie 211, l’intensité de frappe de la cavitation est affaiblie. Par ailleurs, la plupart des ondes de pression 20a sont réfléchies dans une direction dans laquelle s’écoule le carburant. Les ondes de pression restantes 20b, qui sont réfléchies vers le piston plongeur 220, sont interrompues par une paroi d’extrémité 212 de la partie agrandie 211, qui est formée par une différence de diamètre entre la partie agrandie 211 et le côté d’entrée de l’orifice de décharge 210. Ainsi, on empêche l ́endommagement du piston plongeur 220 à cause d’un effondrement de cavités, généré autour du piston plongeur 220. Furthermore, insofar as the fuel injection pressure of the injection pump reaches the maximum value just after the discharge port 210 has been opened, a jet type cavitation 20 occurs and strikes the lateral surface of the enlarged portion 211 of the discharge port 210 in fuel at high speed and high pressure. Here, by increasing the distance from the position at which the jet type cavitation occurs to the position at which the jet type cavitation strikes the side surface of the enlarged portion 211, the Cavitation striking intensity is weakened. On the other hand, most of the pressure waves 20a are reflected in a direction in which the fuel flows. The remaining pressure waves 20b, which are reflected to the plunger 220, are interrupted by an end wall 212 of the enlarged portion 211, which is formed by a difference in diameter between the enlarged portion 211 and the inlet side. of the discharge port 210. Thus, damage to the plunger 220 is prevented due to a collapse of cavities generated around the plunger 220.

Troisième mode de réalisationThird embodiment

[0022] La fig. 11 est une vue en coupe illustrant la construction d’une pompe d’injection selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. En se référant à la fig. 11, la pompe d’injection selon le troisième mode de réalisation de la présente invention est caractérisée par une structure améliorée d’un déflecteur 310 et d’un orifice de décharge 320. La pompe d’injection ayant les caractéristiques susmentionnées est construite de telle manière qu’une cavitation de type jet 20, qui survient juste après une course effective de la pompe d’injection, passe à travers un espace défini entre le déflecteur 310 et une surface latérale de l’orifice de décharge 320, et, même si les ondes de pression sont générées par la cavitation de type jet 20 frappant le déflecteur, on empêche la propagation des ondes de pression vers un piston plongeur 330. FIG. 11 is a sectional view illustrating the construction of an injection pump according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the injection pump according to the third embodiment of the present invention is characterized by an improved structure of a deflector 310 and a discharge port 320. The injection pump having the aforementioned characteristics is constructed of such whereby a jet-type cavitation 20, which occurs just after an effective stroke of the injection pump, passes through a space defined between the baffle 310 and a side surface of the discharge port 320, and, even if the pressure waves are generated by the jet type cavitation striking the deflector, the propagation of the pressure waves to a plunger 330 is prevented.

[0023] La fig. 12 représente en détail la structure du déflecteur 310 et l’orifice de décharge 320. En se référant à la fig. 12, le déflecteur 310 comporte une première partie effilée 311, et la surface latérale de l’orifice de décharge 320 comporte une seconde partie évasée 321 qui correspond à la première partie effilée 311. La première partie effilée 311 est prévue au niveau d’une partie d’extrémité du déflecteur 310 par réduction d’un diamètre de celui-ci vers une extrémité distale. La seconde partie évasée 321 est formée au niveau d’un côté de sortie de l’orifice de décharge 320, de telle manière que celui-ci soit effilé selon un angle correspondant à la première partie effilée 311. FIG. 12 shows in detail the structure of the deflector 310 and the discharge port 320. Referring to FIG. 12, the deflector 310 has a first taper 311, and the side surface of the discharge port 320 has a second flared portion 321 which corresponds to the first tapered portion 311. The first tapered portion 311 is provided at a end portion of the deflector 310 by reducing a diameter thereof to a distal end. The second flared portion 321 is formed at an outlet side of the discharge port 320, such that it is tapered at an angle corresponding to the first tapered portion 311.

[0024] Dans le même temps, dans ce mode de réalisation, la direction dans laquelle la cavitation de type jet s’écoule est changée en fonction de la profondeur (X) et de la longueur (Y) d’une portion étagée d’un retrait d’écoulement sortant 331, qui est formé dans une surface latérale du piston plongeur 330 et communique avec l’orifice de décharge 320 après une course effective de la pompe d’injection, de telle manière qu’un carburant résiduel soit refoulé. Donc, selon la profondeur (X) et la longueur (Y) de la portion étagée du retrait d’écoulement sortant 331 formé dans la surface latérale du piston plongeur 330, l’emplacement d’installation (L3), le diamètre (D3) et l’angle du cône (α) de la première partie effilée 311, et l’emplacement de formation (13) et l’angle d’effilement (β) de la seconde partie évasée 321 sont déterminés. Par ailleurs, leurs dimensions précises sont déterminées au travers d’essais ou de simulations à l’aide d’un ordinateur. At the same time, in this embodiment, the direction in which the jet type cavitation flows is changed depending on the depth (X) and the length (Y) of a stepped portion of an outflow recess 331, which is formed in a side surface of the plunger 330 and communicates with the discharge port 320 after an effective stroke of the injection pump, such that residual fuel is discharged. Therefore, depending on the depth (X) and the length (Y) of the stepped portion of the outflow recess 331 formed in the side surface of the plunger 330, the installation location (L3), the diameter (D3) and the cone angle (α) of the first tapered portion 311, and the forming location (13) and the taper angle (β) of the second flared portion 321 are determined. Moreover, their precise dimensions are determined through tests or simulations using a computer.

[0025] En particulier, l’angle du cône (α) de la première partie effilée 331 est conçu de préférence dans les limites d’une plage angulaire de 60° à 120°, de telle manière que des ondes de pression, qui sont générées lorsque la cavitation de type jet 20 frappe la première partie effilée, ne soit pas réfléchie vers le piston plongeur 330, empêchant de ce fait, de manière efficace, l’endommagement du piston plongeur 330 par la cavitation. In particular, the angle of the cone (α) of the first tapered portion 331 is preferably designed within the limits of an angular range of 60 ° to 120 °, so that pressure waves, which are generated when the jet-like cavitation strikes the first tapered portion, is not reflected back to the plunger 330, thereby effectively preventing damage to the plunger 330 by cavitation.

[0026] La fig. 13 est une vue illustrant la propagation d’ondes de pression changées par le déflecteur 310 et l’orifice de décharge 320 ayant la structure et la forme améliorées. En se référant à la fig. 13, une cavitation en fontaine 10, qui survient juste avant que l’orifice de décharge 320 ne soit ouvert, forme une grande quantité de cavités autour d’une extrémité supérieure de la surface latérale du piston plongeur 330 en raison d’une pression d’injection du carburant relativement haute. Fig. 3 13 is a view illustrating the propagation of pressure waves changed by the deflector 310 and the discharge port 320 having the improved structure and shape. Referring to FIG. 13, a fountain cavitation 10, which occurs just before the discharge port 320 is opened, forms a large amount of cavities around an upper end of the side surface of the plunger 330 due to pressure from relatively high fuel injection.

[0027] Par ailleurs, dans la mesure où la pression d’injection du carburant de la pompe atteint la valeur maximale juste après que l’orifice de décharge 320 a été ouvert, une cavitation de type jet 20 dans du carburant d’une vitesse élevée et haute pression survient. Ici, la cavitation de type jet 20 passe au travers de l’espace entre la première partie effilée 311 et la seconde partie évasée 321 ou, en variante, une partie de celle-ci frappe la première partie effilée 311. A ce moment, des ondes de pression 20a et 20b qui sont générées lorsqu’une partie de la cavitation de type jet 20 frappe la première partie effilée 311, sont réfléchies dans l’espace défini entre la première partie effilée 311 et la seconde partie évasée 321 et ainsi, n’affectent pas des cavités qui sont formées autour du piston plongeur 330, empêchant de ce fait l’endommagement du piston plongeur 330 à cause d’un effondrement de cavités. Furthermore, insofar as the fuel injection pressure of the pump reaches the maximum value just after the discharge port 320 has been opened, a jet type cavitation 20 in the fuel of a speed high and high pressure occurs. Here, the jet-type cavitation 20 passes through the gap between the first tapered portion 311 and the second flared portion 321 or, alternatively, a portion thereof strikes the first tapered portion 311. At this point, Pressure waves 20a and 20b which are generated when a portion of the jet-type cavitation strikes the first tapered portion 311, are reflected in the space defined between the first tapered portion 311 and the second tapered portion 321 and thus, n do not affect cavities that are formed around the plunger 330, thereby preventing damage to the plunger 330 due to collapse of cavities.

[0028] Bien que le mode de réalisation préféré de la présente invention ait été décrit à des fins d’illustration, la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation préféré. Par ailleurs, l’homme du métier s’apercevra que diverses modifications, ajouts et substitutions sont envisageables, sans s’écarter de la portée et de l’esprit de l’invention tel que décrite dans les revendications jointes, et ces modifications, ajouts et substitutions entrent dans les limites de la présente invention. Although the preferred embodiment of the present invention has been described for purposes of illustration, the present invention is not limited to the preferred embodiment. Moreover, those skilled in the art will realize that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as described in the appended claims, and these modifications, additions and substitutions fall within the scope of the present invention.

Effets avantageuxAdvantageous effects

[0029] Comme décrit ci-dessus, la présente invention met à disposition une pompe d’injection pour des moteurs à combustion interne à injection directe dans lesquels la structure et la forme du déflecteur et de l’orifice de décharge de la pompe d’injection sont améliorées sur la base d’une compréhension exacte de la cause d’un endommagement par cavitation de la pompe d’injection, empêchant ainsi l’endommagement de l’orifice de décharge d’un cylindre et d’un piston plongeur dans la pompe d’injection en raison de phénomènes de cavitation. As described above, the present invention provides an injection pump for direct injection internal combustion engines in which the structure and the shape of the baffle and the discharge port of the pump. injection are improved on the basis of an accurate understanding of the cause of cavitation damage to the injection pump, thereby preventing damage to the discharge port of a cylinder and a plunger in the injection pump due to cavitation phenomena.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

[0030] <tb>La fig. 1<sep>illustre une cavitation de type jet qui survient à un stade précoce d’un processus de compression d’une pompe d’injection; <tb>la fig. 2<sep>illustre une cavitation de type cascade qui survient à un stade précoce du processus de compression de la pompe d’injection; <tb>la fig. 3<sep>illustre une cavitation en fontaine qui survient jusqu’avant qu’un orifice de décharge de la pompe d’injection ne soit ouvert; <tb>la fig. 4<sep>illustre une cavitation de type jet qui survient au moment où l’orifice de décharge de la pompe d’injection est ouvert; <tb>la fig. 5<sep>est une vue en coupe représentant la construction d’une pompe d’injection selon un premier mode de réalisation de la présente invention; <tb>la fig. 6<sep>est une vue détaillée représentant la structure d’un déflecteur représenté sur la fig. 5; <tb>la fig. 7<sep>illustre une réflexion d’ondes de pression par le déflecteur représenté sur la fig. 5; <tb>la fig. 8<sep>est une vue en coupe représentant la construction d’une pompe d’injection, selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; <tb>la fig. 9<sep>est une vue détaillée représentant la forme d’un orifice de décharge représenté sur la fig. 8; <tb>la fig. 10<sep>illustre une réflexion d’ondes de pression par la surface latérale de l’orifice de décharge de la pompe d’injection représentée sur la fig. 8; <tb>la fig. 11<sep>est une vue en coupe représentant la construction d’une pompe d’injection selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; <tb>la fig. 12<sep>est une vue détaillée représentant la structure d’un déflecteur et d’un orifice de décharge de la pompe d’injection représentée sur la fig. 11; et <tb>la fig. 13<sep>est une vue représentant une réflexion d’ondes de pression à la fois par le déflecteur et par l’orifice de décharge de la pompe d’injection représentée sur la fig. 11.[0030] <tb> Fig. 1 <sep> illustrates a jet type cavitation which occurs at an early stage of a compression process of an injection pump; <tb> fig. 2 <sep> illustrates a cascade type cavitation that occurs at an early stage of the compression process of the injection pump; <tb> fig. 3 <sep> illustrates a fountain cavitation that occurs until a discharge port of the injection pump is opened; <tb> fig. 4 <sep> illustrates a jet type cavitation that occurs when the discharge port of the injection pump is open; <tb> fig. <Sep> is a sectional view showing the construction of an injection pump according to a first embodiment of the present invention; <tb> fig. 6 <sep> is a detailed view showing the structure of a deflector shown in FIG. 5; <tb> fig. 7 <sep> illustrates a reflection of pressure waves by the deflector shown in FIG. 5; <tb> fig. 8 <sep> is a sectional view showing the construction of an injection pump, according to a second embodiment of the present invention; <tb> fig. 9 <sep> is a detailed view showing the shape of a discharge port shown in FIG. 8; <tb> fig. <Sep> illustrates pressure wave reflection by the side surface of the discharge port of the injection pump shown in FIG. 8; <tb> fig. 11 <sep> is a sectional view showing the construction of an injection pump according to a third embodiment of the present invention; <tb> fig. Fig. 12 is a detailed view showing the structure of a deflector and a discharge port of the injection pump shown in Fig. 11; and <tb> fig. 13 <sep> is a view showing a reflection of pressure waves by both the baffle and the discharge port of the injection pump shown in FIG. 11.

[0031] Description des éléments apparaissant sur les dessins <tb>100:<sep>cylindre <tb>110:<sep>déflecteur <tb>111:<sep>partie d’extension <tb>112:<sep>surface de réflexion <tb>120:<sep>orifice de décharge <tb>130:<sep>piston plongeur <tb>200:<sep>cylindre <tb>210:<sep>orifice de décharge <tb>211:<sep>partie agrandie <tb>220:<sep>piston plongeur <tb>300:<sep>cylindre <tb>310:<sep>déflecteur <tb>311:<sep>première partie effilée <tb>320:<sep>orifice de décharge <tb>321:<sep>seconde partie évasée <tb>330:<sep>piston plongeurDescription of the elements appearing on the drawings <Tb> 100: <September> Cylinder <Tb> 110: <September> deflector <tb> 111: <sep> extension part <tb> 112: <sep> reflection surface <tb> 120: <sep> discharge port <tb> 130: <sep> plunger <Tb> 200: <September> cylinder <tb> 210: <sep> discharge port <tb> 211: <sep> enlarged part <tb> 220: <sep> plunger <Tb> 300: <September> Cylinder <Tb> 310: <September> deflector <tb> 311: <sep> tapered first part <tb> 320: <sep> discharge port <tb> 321: <sep> second part flared <tb> 330: <sep> plunger

Claims

An injection pump having a cavitation-preventing structure for a direct injection internal combustion engine, the injection pump comprising: means for preventing pressure wave propagation, the anti-propagation means being provided on at least one of a discharge port (120; 210; 320) and / or a deflector (110; 310), and comprising a portion (111; 211; 311) arranged to reflect pressure waves (20a, 20b) generated when a jet-type cavitation (20) occurring immediately after the discharge port (120; 210; 320) has been open, which strike said portion (111; 211; 311) of the discharge port (120; 210; 320) or deflector (110; 310) so that the propagation of the pressure waves (20a, 20b) cavities that remain around a side surface of a plunger (130; 220; 330) are avoided.

Injection pump according to claim 1, wherein the anti-propagation means comprises: said extension portion portion (111) extending from one end of the baffle (110) to a predetermined position in the discharge port (120), the extension portion (111) having a diameter ( D1) smaller than a diameter of the deflector (110); and a planar reflecting surface (112) provided on a lower side of an end of the extension portion (111), such that the pressure waves (20a, 20b) generated by the jet-type cavitation (20), which occurs just after the discharge port (120) has been opened, strike the reflective surface (112), thereby preventing pressure waves (20a) generated by the striking event from propagating to the cavities remaining around the plunger (130) and also preventing the discharge port (120) from being directly damaged by the jet type cavitation (20).

Injection pump according to claim 2, wherein the reflection surface (112) is formed at a depth (d1) equal to half the diameter (D1) of the extension portion (111) or less, since an extreme lower side of the extension.

The injection pump of claim 1, wherein the anti-propagation means comprises: said enlarged portion (211) having an inner diameter (D2) larger than an inner diameter (d2) of an inlet side of the discharge port (210) and provided in an outlet side of the discharge port (210), so that the intensity of a cavitation is weakened and pressure waves (20a, 20b), generated when the jet-type cavitation (20), occurring just after the discharge port (210) has been opened, strike a side surface of the enlarged portion (211), are interrupted by an end surface (212) of the enlarged portion (211), thereby preventing the propagation of pressure waves (20a, 20b) to cavities that remain around the side surface of the plunger (220).

Injection pump according to claim 4, wherein the internal diameter (D2) of the enlarged portion (211) is at least 1.5 times the internal diameter (d2) of the inlet side of the orifice. discharge device (210).

The injection pump of claim 1, wherein the anti-propagation means comprises: said portion forming a tapered first portion (311) provided at an end portion of the baffle (310) by reducing a diameter (D3) thereof to a distal end; and a second flared portion (321) formed in an outlet side of the discharge port (320) and flared at an angle substantially equal to an angle of the first tapered portion (311), so that the pressure waves (20a 20b), generated by the jet-type cavitation (20), occurring just after the discharge port (320) has been opened, pass through a space defined between the first tapered portion (311) and the second flared portion (321), or strike the first tapered portion (311), thereby preventing the propagation of pressure waves (20a, 20b), which are generated by the striking event, to cavities which remain around the lateral surface of the plunger (330).

Injection pump according to claim 6, wherein the angle of the first tapered portion (311) is a cone angle ranging from 60 ° to 120 °, so that the reflection towards the plunger ( 330) pressure waves (20a, 20b), which are generated when they strike the first tapered portion (311), is avoided.

8. Direct injection internal combustion engine comprising an injection pump according to one of claims 1 to 7.