JP2000513784A - 分配型の燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、分配型の燃料噴射ポンプであって、往復駆動されるポンプピストン（１７）が設けられており、該ポンプピストン（１７）が、回転する分配軸（１１）内に保持されていて、ポンプ作業室（１８）から燃料を分配開口（２０）を介して異なった燃料噴射弁に供給するようになっており、高圧噴射の時間を制御するために電気制御式の切換え弁（１６）が設けられており、該切換え弁（１６）が弁部材（３５）を備えていて、該弁部材（３５）が、ポンプ作業室（１８）に接続された第１の弁室（３６）と、低圧領域（４５）に接続された第２の弁室（２４）とを切り離しており、高圧噴射を終了させるために、弁部材（３５）が両方の弁室の間における接続部を生ぜしめ、この場合燃料の流出が、接続導管（１２７）内に減径部（５７）を配置することによって制御され、その結果キャビテーション傾向が減じられるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 分配型の燃料噴射ポンプ 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の分配型の燃料噴射ポンプ に関する。 ＷＯ９５／０２７６０によって公知のこのような燃料噴射ポンプでは、分配体 の回転方向に対して横方向に位置する複数のポンプピストンが設けられており、 ラジアルピストンポンプの形式でその間に密閉されたポンプ作業室が設けられて いる。ポンプ作業室に対する燃料の供給・排出のために働く接続導管は、この公 知の燃料噴射ポンプでは、絞られない一定の横断面を有している。このようなポ ンプでは、ポンプピストンの吸込み行程全体にわたって燃料が弁開放時に吸い込 まれ、ポンプピストンの圧送のために有効な行程を決定するために次いで弁は閉 鎖される。規定された回転角範囲もしくは時間の間、燃料噴射ポンプは、高い噴 射圧にもたらされる燃料を、分配体の位置に応じて燃料噴射弁のうちの１つに圧 送する。この圧送を終了させるためもしくは燃料噴射量を規定するために、弁は 再び開放される。この場合ポンプ作業室内における圧力、つまり例えば１０００ 〜１２００ｂａｒの極めて高いレベルにあった圧力は、弁開口を介して低圧領域 に向かって放圧され、この際に燃料は流出すると同時に、ポンプピストンによっ て圧送された残りの量も排出される。この放圧時に高圧領域と低圧領域との間に おける高い圧力差に基づいて、流れの剥離及び流れの再循環ゾーンの生じること があり、そこで燃料中にベーパが形成され、このようなベーパは、高い圧力範囲 において次いで生じる内破時に特に周囲の壁の近傍での内破時に、材料損傷いわ ゆるキャビテーション浸食を引き起こす。時間の経過と共にこのような現象は、 特にこのような浸食が弁座まで延びると、燃料噴射ポンプにおいて機能障害を生 ぜしめるおそれがある。 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射ポンプは、 公知のものに比べて次のような利点を有している。すなわち本発明による燃料噴 射ポンプでは、接続導管における減径部によって、キャビテーション浸食の原因 となる作用を排除することができる。減径部に基づいて燃料流出はある特定の値 に絞られて行われるか又は、少なくとも、弁開口を介して流出する燃料に規定さ れた対抗圧を素早く作用させるように行われ、その結果流出する燃料は弁座のと ころから、不都合な流れを生ぜしめたり燃料中にベーパを生ぜしめたりすること なしに、放圧されることができる。連続した流れが流出方向において接続導管を 介して形成される前に、減径部は瞬間的に、大きな絞 り作用を生ぜしめ、この大きな絞り作用によって第２の弁室内において迅速な圧 力形成が行われる。 請求項２記載の別の有利な構成では、接続導管の軸線は弁部材に向かって方向 付けられており、その結果このようにして流れに好都合に低圧領域とポンプ作業 室との間における燃料交換を行うことができる。請求項３記載の特に有利な構成 によれば、減径部は、低圧領域から弁開口もしくはポンプ作業室への燃料の流れ を促進するように構成されている。ホッパ状の構成によって、分配型噴射ポンプ の吸込み段階中にポンプ作業室に十分かつ迅速に燃料を供給することが保証され 、しかもこの際に減径部がポンプ作業室の充填率に対して不都合な影響を及ぼす ことはない。また請求項４記載のように、ポンプ作業室に向かって流入する側に おいて移行部が丸く形成されていると有利である。移行部をディフューザとして 構成することによって、流れ特性をさらに改善することができる。このような処 置は逆方向において、つまりポンプ作業室から低圧領域への燃料の流出のために は設けられておらず、このようになっていると特に、接続導管を通ってまだ流れ が動かない場合に最初の絞り作用を得ることができ、これによってベーパ形成を 減じることができる。 さらに有利な構成では請求項７記載のように複数の接続導管が設けられており 、その結果上に述べた瞬間的な抵抗圧は、高圧噴射を終了させるための弁部材の 再開放の直ぐ後に、均一に形成されることができ、これによって島状のベーパ領 域の形成は回避される。この場合有利には接続導管のうちの１つが、第１の弁室 から延びる圧力通路に対向して位置するように配置されており、このようになっ ていると、第１の圧力通路から弁開口を介して第２の弁室に流入する燃料量は、 直接的に、接続導管のうちの１つの絞られた流出部に衝突することになる。この 場合すべての場合において請求項１２記載のように、弁閉鎖部材に補償ピストン が配置されていて、該補償ピストンが弁閉鎖部材と結合ピンを介して結合されて いて、この結合ピンが第２の弁室と一緒にリング室を形成していると、対抗圧を 形成するために重要である。このように請求項１２記載のように閉鎖された室は 、対抗圧形成を促進し、ひいてはキャビテーション傾向を低減させるのに働く。 次に図面に示された本発明の１実施例について詳説する。 第１図は、従来技術による分配型噴射ポンプを示す縦断面図であり、第２図は 、本発明による接続導管を備えた電気制御式の切換え弁の主要部分を示す図であ り、第３図は、第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 実施例の記載 図面の第１図に部分的な縦断面図で示された分配型の燃料噴射ポンプは、図示 されていないポンプケーシ ングを有しており、このポンプケーシングは、ポンプヘッド１０によって液密に 閉鎖されている。したがってポンプケーシングとポンプヘッドとの間には、略示 された低圧領域４５が閉じ込められており、この低圧領域４５は同時に低圧供給 領域である。ポンプヘッド１０にはシリンダバレル１４が挿入されており、この シリンダバレル１４の内孔２２は、分配軸１１を支承するために働く。この分配 軸１１は、図示されていない駆動軸によって連行体１２を介して回転駆動され、 かつ軸方向においては固定的に支承されている。低圧領域４５内に突入するカラ ー９の領域には、少なくとも１つの横孔２５が設けられており、この横孔２５に はポンプピストン１７が支承されており、これらのポンプピストン１７は、該ポ ンプピストン１７をその外周側において取り囲んでいて圧送行程を実施するため に働くカムリング（図示せず）によって、それぞれ内方にポンプ室１８に向かっ て駆動され、かつカム後退面においては外方に向かって吸込み行程を実施するこ とができる。ポンプ作業室１８は圧送導管１９を介して常に、分配軸の周面にお ける分配開口２０と接続されており、かつ通常はシリンダバレル１４の内孔２２ の周面によって覆われている。この分配開口の領域において、回転角をずらされ て噴射導管２１がシリンダバレルの内孔２２から延びており、これらの噴射導管 ２１は、場合によっては圧力弁１３を介して図示され ていない燃料噴射弁に接続されている。 分配開口２０からはさらに圧力通路４６が、第１の弁室３６に通じており、こ の第１の弁室３６は、弁部材３５の一部を取り囲んでいる。この弁部材３５は案 内部分３７を有しており、この案内部分３７は案内孔部分３８において案内され ており、この場合この案内孔部分３８は、分配軸の端面３９から同軸的に該分配 軸内に設けられた切欠きの一部である。弁部材３５は案内部分３７内において軸 方向に可動であり、案内部分３７で、案内孔部分３８に接続する第１の弁室３６ を外部に対して閉鎖している。さらに付言すれば、分配軸の、端面３９を有する 部分は、シリンダバレルから突出して低圧領域に接している。シリンダバレル１ ４もしくは分配軸１１のこの端面には、電磁式の操作装置１６が設けられており 、この操作装置１６は可動子５４と、この可動子５４を励磁時にマグネットコア を引っ張る電磁コイル４９と、可動子５４に結合されていて弁部材３５に対して 同軸的に作用する突き棒５１とを備えている。電磁式の操作装置１６のケーシン グは分配軸とシリンダバレル１４と一緒に、ポンプヘッド１０内において室を閉 鎖しており、この室は通路８を介して常に低圧領域４５と接続されている。 弁座部材３５は弁シール面３２を有しており、この弁シール面３２は、電磁式 の操作装置１６の磁力の作用下で弁座３４に接触する。この際に弁部材は、弁座 ３４によって取り囲まれた弁開口３２を閉鎖し、この弁開口３２は第１の弁室３ ６と第２の弁室２４との間における接続部を形成している。弁部材３５の閉鎖位 置においてこの第２の弁室２４は、一方では弁部材３５によって制限され、かつ 他方では補償ピストン４３によって制限されており、この補償ピストン４３は第 ２の弁室２４に続く案内部２６において滑動し、端面側でばね室２３を制限して おり、このばね室２３内には、ばね４４が弁部材３５を開放方向に負荷するよう に配置されている。ばね室は図示されていない形式で放圧される。補償ピストン ４３は結合ピン５６を介して弁部材３５と一体的に結合されていて、第２の弁室 はリング室として形成されている。この第２の弁室２４からは接続導管２７が縦 溝２８を介して、分配軸の周面におけるリング溝２９に通じており、このリング 溝２９は同様に常に、シリンダバレル４０における半径方向孔３０と接続されて おり、この半径方向孔３０は、低圧領域４５に開口する孔３１と接続されている 。このようにして第２の弁室２４は常に低圧領域４５に向かって放圧されている 。 分配型燃料噴射ポンプの運転時に弁部材３５は、ポンプピストン１７の吸込み 行程中に開放され、その結果上に述べた接続部を介して燃料は、低圧領域４５か ら第１の弁室３６、圧力通路４６、分配開口２０及び圧送導管１９を介してポン プ作業室１８に達すること ができる。ポンプピストン１７の進入運動の規定の時点、つまり所望の噴射開始 時期に、弁部材３５は電磁式の操作装置１６によって閉鎖される。そしてポンプ 作業室１８内に閉じ込められた燃料容量は、高圧になり、その結果圧送導管１９ と分配開口２０とを介して、噴射導管２１のうちの１つに圧送される。噴射を終 了するためもしくは噴射量を決定するために、弁部材３５は再び開放状態にもた らされ、これは電磁式の操作装置１６の給電を中断することによって行われる。 この時点からポンプ作業室１８における圧力は、第２の弁室２４へ、かつそこか ら低圧領域４５へと低減させることができる。 第２図には本発明による構成が詳しく示されている。第２図にも同様に、弁部 材３５の案内部分３７と、この弁部材３５をリング状に取り囲む第１の弁室３６ とが示されており、この第１の弁室３６は、案内部分３７とは反対の側において 弁座３４によって制限されている。第１の弁室３６からは圧力通路４６が分配体 開口２０に向かって延びている。第１図の接続導管２７はここでは接続導管１２ ７として示されている。この接続導管１２７は図面では斜め上方に弁開口３３に 向かって延びていて、第２の弁室２４の弁座側の壁との間に、９０°よりも大き な角度αを成している。図示の有利な実施例ではこの角度はほぼ１３５°である 。この場合接続導管の軸線の延長線はほぼ、弁開口３ ３を貫いて、第１の弁室３６への圧力通路４６の開口部に向かって延びている。 第２の弁室への接続導管１２７の開口部は、弁座３４もしくは弁シール面３２と 補償ピストン４３との間の長さのほぼ半分のところに位置している。通路として 形成されたこの接続導管における特殊性は、次のことにある。すなわちこの場合 この接続導管は、最初の大きな直径から第２の弁室２４に向かって減径部５７に 移行しており、この減径部５７は等しい直径のままで直接第２の弁室２４に開口 している。減径部５７と接続導管１２７の直径の大きな部分５８との間には、移 行部６０が設けられており、この移行部６０は図示の実施例では第２の弁室２４ に向かってホッパ状に形成されている。図示の実施例では角張って形成された構 成は、丸く形成されたもしくは丸く面取りされた移行部を有していてもよい。こ の移行部６０及び減径部５７はディフューザ状に形成されてもよく、つまり流出 方向で見て大きな直径への連続的でかつ流れに有利な移行部を設けることも可能 である。すべての流れ方向においてこのようなディフューザは、流れに有利な液 体の導入を可能にする。 接続導管１２７は、第１図のリング溝２９に相当するリング溝１２９と常に接 続されており、このリング溝１２９はシリンダバレル１４の周面に設けられてい て、同様に常に低圧領域４５と接続されている。第２図に示されたばね室２３も また、ポンプから延びる図 示されていない通路に通じる接続孔２２を有している。 第３図に示された断面図から分かるように、ただ１つの接続導管１２７が設け られているのではなく、３つの接続導管が均一な角度間隔をおいて設けられてい る。減径部５７の開口はこの場合、分配軸の軸線に対して共通の半径方向平面に 位置している。このような接続導管１２７は、第３図から分かるように、圧力通 路の開口の半径方向平面に対向して位置している。もちろんこれらの開口は、異 なった弁室に開口するので、軸方向において互いにずらされている。 このように構成されていることによって、弁部材３５の開放時に燃料は高圧下 で第１の弁室３６から弁シール面３２と弁座３４との間における間隙を介して、 第２の弁室２４に流入することができる。この流れは、流過速度を不均一に分布 させる傾向を有しており、この不均一な分布は、圧力通路４６のただ１つの開口 を備えた第１の弁室３６のジオメトリに起因する。このような明瞭な流れプロフ ィールは、第２の弁室２４の内部における渦流形成を惹起することがあり、この ことは特に次のような場合に、つまり、ポンプ作業室を十分に充填するためには たぶん有利である大きな流出横断面において、長く持続する低い圧力が存在して いる場合に、発生する。しかしながら減径部５７が設けられていることによって 、この減径部５７は、安定 した流出する燃料流がこの減径部によって形成され得る前に、まず初めは大きな 流れ抵抗として作用し、そしてまず初めに、弁座を介して流入する燃料によって ある特定の圧力レベルが第２の弁室において形成されねばならない。このことは そこで迅速な圧力形成を生ぜしめ、流過時における燃料の、高い圧力レベルから 低い圧力レベルへの圧力低下に抗して作用し、そして第２の弁室２４内部におけ る渦流及び島状のベーパ形成（Ausgasungsinsel）が減じられる。第１の弁室に おいて十分に高い圧力が形成されると、減径部５７を通して燃料を安定的に適正 に流出させることができ、かつ接続導管１２７の直径の大きな部分５８の領域に おいて低圧領域４５に向かってさらに放圧させることができる。この流れが形成 されるやいなや、同時にまた第２の弁室２４におけるベーパ形成のおそれも排除 され、ひいては同様にキャビテーションによる浸食つまりキャビテーション浸食 （Kavitationserosion）のおそれも回避される。均一に分配された低圧導管に基 づいてすべての側から流出流が均一に絞られることによって、対称的な圧力形成 が促進され、この対称的な圧力形成は、比較的整然とした流れを低圧領域におい て促進し、特に、低圧領域の壁に沿った保護作用のある再循環流の形成を促進し 、これによって、たとえベーパ発生が生じたとしても、ベーパ発生成分を低圧領 域の壁や弁座３４から遠ざけておくことができる。 減径部の横断面は次にように、すなわちポンプ作業室の充填モードにおいて十 分な流入横断面が得られ、かつポンプ作業室が吸込み行程において十分に充填さ れ得るように、寸法設定されている。複数の孔から成る流入部の大きな壁成分は 、ポンプ作業室の放圧時における最初の迅速な圧力形成を促進する。 このようにして燃料噴射ポンプは簡単かつ効果的な処置によって、キャビテー ション浸食に対して十分に保護される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス ドゥット ドイツ連邦共和国 Ｄ―70469 シユツツ トガルト ジーゲルベルクシュトラーセ 44 (72)発明者 フーベルト グライフ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71706 マルクグ レーニンゲン プラターネンヴェーク 53 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関の複数の燃料噴射弁に燃料を供給する分配型の燃料噴射ポンプであ って、往復駆動される少なくとも１つのポンプピストン（１７）が設けられてお り、該ポンプピストン（１７）がポンプ作業室（１８）を制限していて、各圧送 行程時に噴射圧下で燃料をポンプ作業室（１８）から燃料噴射弁のうちの１つに 圧送するようになっており、回転駆動される分配軸（１１）が設けられており、 該分配軸（１１）が、ポンプ作業室（１８）と常に接続されていて分配軸（１１ ）の周囲に設けられた分配開口（２０）を介して、ポンプピストン（１７）の圧 送行程時において分配軸（１１）の回転時に、ポンプ作業室（１８）と燃料噴射 弁との間における接続部を生ぜしめるようになっており、さらに、ポンプピスト ン（１７）の圧送行程の経過中に燃料噴射を制御するために働く電気制御式の切 換え弁（１６）が設けられており、該切換え弁（１６）が、第１の弁室（３６） と第２の弁室（２４）との間における弁開口（３３）を制御する弁部材（３５） を有しており、第１の弁室（３６）が圧力通路（４６）を介して常に分配開口（ ２０）と接続されていて、第２の弁室（２４）からは、燃料によって満たされて いて低圧下にある低圧室（４５）に通じる接続導管（１２ ７）が延びており、該接続導管（１２７）を介してポンプ作業室（１８）の充填 及び排出が行われる形式のものにおいて、第２の弁室（２４）が、弁部材（３５ ）の弁座（３４）に接続していて分配軸（１１）内に該分配軸の軸線に対して同 軸的に配置された室であり、接続導管（１２７）が減径部（５７）を有している ことを特徴とする、分配型の燃料噴射ポンプ。 2. 接続導管（１２７）が第２の弁室（２４）から延びていて、この場合接続導 管（１２７）が第２の弁室の壁の、弁座側の部分との間に、９０°よりも大きな 角度、有利には１３５°位の角度を成している、請求項１記載の燃料噴射ポンプ 。 3. 低圧領域（４５）の側において接続導管（１２７）の減径部（５７）と直径 の大きな部分（５８）との間に設けられた移行部が、ホッパ状に第２の弁室（２ ４）に向かって先細になるように形成されている、請求項１又は２記載の燃料噴 射ポンプ。 4. 移行部が、丸く形成された移行領域を備えている、請求項３記載の燃料噴射 ポンプ。 5. 移行部が、低圧側に向かって方向付けられてディフューザとして形成されて いる、請求項３記載の燃料噴射ポンプ。 6. 減径部（５７）が直接的に第２の弁室（２４）に開口している、請求項３か ら５までのいずれか１項 記載の燃料噴射ポンプ。 7. 複数の接続導管（１２７）が第２の弁室（２４）の周囲に分配されて該弁室 （２４）から延びている、請求項１から６までのいずれか１項記載の燃料噴射ポ ンプ。 8. 接続導管（１２７）が互いに等しい角度間隔をおいて配置されている、請求 項７記載の燃料噴射ポンプ。 9. 接続導管（１２７）のうちの１つが、半径方向平面にかつ、第１の弁室（３ ６）から延びる圧力通路（４６）に対向して位置するように配置されている、請 求項８記載の燃料噴射ポンプ。 10．３つの接続導管（１２７）が設けられており、これらの接続導管（１２７） が、分配軸（１１）もしくは第２の弁室（２４）の軸線に対して共通の１つの半 径方向平面に位置する流出開口を備えていて、これらの流出開口が互いに等しい 角度間隔をおいて配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃 料噴射ポンプ。 11．弁部材（３５）が、第１の弁室（３６）に向いた弁座（３４）を備えた座弁 である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。 12．第２の弁室（２４）が弁座（３４）とは反対の側において、結合ピン（５６ ）を介して弁閉鎖部材（３５）と結合された補償ピストン（４３）によって 制限され、該補償ピストン（４３）が他方では放圧される室（２３）に隣接して いる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。 13．弁部材（３５）が圧縮ばね（４４）によって開放方向に負荷され、該圧縮ば ね（４４）が補償ピストン（４３）の、第２の弁室（２４）とは反対の側におい て作用する、請求項１２記載の燃料噴射ポンプ。