JP2001050139A - 蒸気防止用アキュムレータを有する燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望されざる燃料気化及び圧力波の発生を防
止或いは最小化するための装置を提供することである。 【解決手段】 ポンプハウジングが低圧の燃料を戻すた
めの環状の低圧低圧燃料戻し通路６０を有し、低圧燃料
戻し通路６０が、穿孔通路６２を介してリリーフチャン
バ５６に結合される。流れ拘束オリフィス６６を含むプ
ラグ６４が穿孔通路６２の、好ましくは環状の戻し通路
６０に近接する端部付近に位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
のための燃料噴射ポンプに関し、詳しくは、ポンプ通路
内に有害な燃料蒸気が形成されるのを防止するためのア
キュムレータを有する燃料噴射ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は既存の燃料噴射ポンプにおける
抗−蒸発性を改善することを意図している。既存の燃料
噴射ポンプは、ソレノイド作動される制御弁を備えたポ
ンプハウジングを含み、この制御弁が、エンジンシリン
ダ位置で噴射するための加圧燃料流れを調時しそれによ
り、所望量の燃料が効率的なエンジン性能のための所望
時点にシリンダ内に噴射される。燃料噴射ポンプは、ポ
ンプの燃料出口通路に接続した燃料流れの圧力を釈放す
るリリーフチャンバを含み、ポンピング工程の初期部分
には加圧燃料の幾分か或いは全てが、燃料噴射装置にで
はなくむしろこのリリーフチャンバに送られる。減圧さ
れた燃料は次いでリリーフチャンバから燃料戻し手段に
送られ、燃料供給源に戻される。ポンピング工程のある
時点に制御弁のソレノイド作動体が作動され、制御弁が
燃料出口通路とリリーフチャンバとの間の連絡を断つ
と、ポンプチャンバを出た燃料は関連する燃料噴射装置
に導通する燃料出口通路に送られる。

【０００３】説明したポンプでは、燃料噴射装置に送ら
れる燃料量は制御弁のソレノイド作動体に送る電気信号
の長さによって決定され、噴射の調時は電気信号の調時
により決定される。先に言及したように、ポンピング工
程開始のある時点に燃料出口通路からの加圧燃料の全て
或いは大半がリリーフチャンバを通して燃料戻し手段に
分岐される。燃料戻し手段は本来圧力がゼロであること
から、加圧燃料はリリーフチャンバを通して燃料出口通
路から流出するに際し実質的な圧力降下を受け、リリー
フチャンバ内での流動速度は比較的速くなる。制御弁が
燃料出口通路とリリーフチャンバとの間の連絡を断った
瞬間、リリーフチャンバ内には、リリーフチャンバ内を
高速で流れる燃料の慣性効果による真空状況が創出され
る傾向がある。燃料の蒸発はキャビテーション侵食とし
て知られる現象に基づく損傷をポンプ内部に引き起こし
得、大きな圧力スパイクは燃料漏れを発生させ得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】所望されざる燃料蒸発
及び圧力スパイクの発生を防止或いは最小化するための
装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所望さ
れざる燃料蒸発及び圧力スパイクの発生を防止或いは最
小化するための装置が提供される。本発明ではリリーフ
チャンバと、減圧された燃料を戻す燃料戻し手段（通
路）との間に流れ拘束オリフィスが設けられる。流れ拘
束オリフィスはリリーフチャンバを通る燃料速度を相当
程度減速させそれにより、制御弁が燃料出口通路とリリ
ーフチャンバとの間の連絡を断続した場合に生じるリリ
ーフチャンバ内での燃料の慣性力が、リリーフチャンバ
を通して流れる燃料が実質上全く蒸発しない程にまで減
少される。流れ拘束オリフィスは燃料噴射の最後の段階
の短時間、制御弁を出る燃料流れに類似の影響を及ぼ
す。流れ拘束オリフィスは、リリーフチャンバ内の燃料
を加圧する上での更なる利益を提供する。流れ拘束オリ
フィスがリリーフチャンバを閉鎖する段階にある間、リ
リーフチャンバ内の加圧燃料は、制御弁が開く間際に燃
料出口通路内で発生する圧力スパイクを吸収することが
できる。加圧されたリリーフチャンバは圧力スパイク
を、それが有害程度において発生し得る前に吸収するア
キュムレータとして作用する。流れ拘束オリフィスは燃
料戻し手段を有害な圧力スパイクから保護する。燃料噴
射ポンプで使用するソレノイド作動式の制御弁には、ポ
ンプハウジングのアーマチャーキャビティ内に位置付け
たソレノイドアーマチャーが含まれる。燃料出口通路を
貫いて伸延する摺動性のプランジャにより、制御弁ポペ
ットがソレノイドアーマチャーに接続される。アーマチ
ャーキャビティは、燃料をポンプチャンバに供給するべ
く低圧の燃料入口通路に結合される。アーマチャーキャ
ビティを通して流れる加圧燃料は、リリーフチャンバを
通る燃料流れに関連して先に議論したと本来同じ理由に
より蒸発し得る。本発明では、アーマチャーキャビティ
と低圧の燃料入口通路との間に第２の流れ拘束オリフィ
スが設けられる。この第２の流れ拘束オリフィスは、ア
ーマチャーキャビティ内に漏洩した燃料の所望されざる
蒸発を防止する。

【０００６】

【発明の実施の形態】同じ番号は同じ構造部分を示す図
面、特に図１を参照して説明するに、高圧燃料ライン１
４を介して燃料噴射装置１２に接続された、本発明のデ
ィーゼル燃料噴射ポンプ１０（以下、単に燃料噴射ポン
プ１０とも称する）が示されている。燃料噴射ポンプ１
０は、エンジン内の穿孔内に、通常はエンジンの半分の
速度で運転されるカム作動体２０にポンプのロール１８
が載置されるように好適に取り付けたポンプハウジング
１６を含んでいる。ロール１８は、ポンプチャンバ２４
内を、カム作動体２０の輪郭に沿って直線的に前後運動
するピストン２２に作動上結合される。比較的低圧の燃
料が、環状の入口チャンバ２６を含む通路システム２７
によりポンプチャンバ２４に供給される。環状の入口チ
ャンバ２６は通路システム２７に結合され、通路システ
ム２７はアーマチャーキャビティ５２と流体連通され、
結局、以下に説明する第３の穿孔通路７５に導通する。
第３の穿孔通路７５は燃料の圧力を釈放するリリーフチ
ャンバ５６と流体連通し、リリーフチャンバ５６はポン
プ出口通路２９と流体連通する。

【０００７】図示されるように、ピストン２２は、燃料
をポンプ出口通路２９内をポンピングし且つ加圧するた
めの上昇運動に先立つポンピング工程の最低位置で示さ
れている。ソレノイド弁が開くと、燃料が通路システム
２７、アーマチャーキャビティ５２を通り、第３の穿孔
通路７５に入り、次いでポンプチャンバ２４に入る。ソ
レノイド弁が閉じるとポペット弁要素３８が表面５８に
座着し、ポンプ出口通路２９が高圧燃料ライン１４と流
体連通され、燃料はピストン２２が移動することにより
この高圧燃料ライン１４を通して高圧下に押送され得
る。ポンプ出口通路２９は高圧燃料ライン１４を通し加
圧燃料を燃料噴射装置内の通路３０に送る。通路３０は
ニードル弁３４の先端部を取り巻く環状チャンバ３２と
連通する。環状チャンバ３２を加圧し、ニードル弁３４
の肩部にバネ３６の反力よりも大きい力を行使させると
ニードル弁３４が開き加圧燃料が関連するエンジンシリ
ンダ中に噴射される。

【０００８】燃料噴射装置の始動は燃料噴射ポンプ１０
に取り付けたソレノイド弁により制御される。図示され
るように、ソレノイド弁は円盤形のアーマチャー４２か
ら伸延するプランジャ４０に結合したポペット弁要素３
８を含み、プランジャ４０は、ポンプハウジング１６を
貫いて穿孔した円筒状の案内路４４に、ポンプ出口通路
２９を横断するよう摺動自在に取り付けられる。ソレノ
イド弁を電気的に賦活させると、戻しバネ４８の反力に
抗してアーマチャー４２が図示の位置から図で右側方向
に引き寄せられる。図示の如く、戻しバネ４８はポンプ
ハウジング１６に取り付けた固定プレート５０とプラン
ジャ４０のフランジとの間に配置され、プランジャはこ
の戻しバネ４８により図で左側に常偏倚されそれによ
り、ポペット弁要素３８を図示される位置に保持する。
戻しバネ４８、固定プレート５０、アーマチャー４２
は、案内路４４と連通するアーマチャーキャビティ５２
内に位置付けられる。

【０００９】図示されるように、ポペット弁要素３８は
ポンプハウジング内に形成したキャビティ内に好適に取
り付けたプラグ５４の平坦な端部表面に接触して座着す
る。プラグ５４の円筒形状の側面がキャビティの側面か
ら半径方向内側に離間されそれにより、環状のリリーフ
チャンバ５６が形成される。ポペット弁要素３８は、環
状のリリーフチャンバ５６の切頭円錐形の端部表面５８
と整合する切頭円錐形表面を有する。ソレノイド手段４
６を電気的に賦活させるとプランジャ４０が図で右側方
向に移動し、ポペット弁要素３８が環状のリリーフチャ
ンバ５６の切頭円錐形の端部表面５８と係合しそれによ
り、ポンプ出口通路２９とリリーフチャンバ５６との間
の流体連通を断続する。これにより、ソレノイド手段４
６が作動停止されるまでは、ポンプチャンバ２４を出る
燃料流れがポンプ出口通路２９を通して燃料噴射装置に
送られ、かくして燃料噴射装置１２位置での燃料噴射プ
ロセスが開始される。

【００１０】ポンプハウジングは低圧の燃料を戻すため
の環状の低圧低圧燃料戻し通路６０を有し、この低圧燃
料戻し通路６０は、穿孔通路６２を介してリリーフチャ
ンバ５６に結合される。流れ拘束オリフィス６６を含む
プラグ６４が穿孔通路６２の、好ましくは環状の戻し通
路６０に近接する端部付近に位置決めされる。流れ拘束
オリフィス６６は今後説明するように本発明の重要な特
徴部分を構成する。第２の穿孔通路６８が、環状のアー
マチャーキャビティ５２を、低圧の環状の入口チャンバ
２６に接続する。所定直径の流れ拘束オリフィス７２を
有する第２のプラグ７０が第２の穿孔通路６８内に位置
決めされる。

【００１１】流れ拘束オリフィス６６及び７２の直径
は、リリーフチャンバ５６及び環状のアーマチャーキャ
ビティ５２内での燃料の蒸発を防止するために必要な流
れ拘束効果が得られるように決定される。運転上の１つ
の配列構成でのオリフィスの直径は、流れ拘束オリフィ
ス７２のためには２．３ｍｍであり、流れ拘束オリフィ
ス６６のためには１．２ｍｍである。第３の穿孔通路７
５がアーマチャーキャビティ５２をリリーフチャンバ５
６と連通させる。先に言及したように、ソレノイド手段
４６に対する電気信号の調時が燃料噴射装置１２の噴射
作動の開始を決定する。ピストン２２のポンピング工程
の開始時点にはソレノイド手段４６は作動停止状態にあ
り、ポンプチャンバ２４を出る燃料の少なくとも幾分か
はリリーフチャンバ５６に送られる。高圧燃料ライン１
４は加圧されるがニードル弁３４を開放させるほどに十
分には加圧されない。ポンプチャンバ２４を出る燃料は
開放されたポペット弁要素３８を通してリリーフチャン
バ５６に送られる。流れ拘束オリフィス６６及び７２は
リリーフチャンバ５６を通る燃料流量を、このリリーフ
チャンバ５６内の圧力がポンプ出口通路２９の圧力とほ
ぼ同一となるように制限する。

【００１２】ポンピングサイクルの所定の時点にソレノ
イド手段４６が電気的に賦活され、ポペット弁要素３８
をリリーフチャンバ５６の端部表面と接触して閉じる位
置に移動させる。これにより、ポンプチャンバ２４を出
る全燃料流量はポンプ出口通路２９に送られそれによ
り、噴射装置の環状チャンバ３２内の圧力は燃料噴射プ
ロセスを開始するに十分な圧力値に急上昇する。燃料噴
射プロセスはソレノイド手段４６が作動停止されるまで
継続される。

【００１３】流れ拘束オリフィス６６は本発明の重要な
特徴部分を構成する。流れ拘束オリフィス６６を使用す
ると、リリーフチャンバ５６を通る直線的な流量が実質
的に減少される。ポペット弁要素３８を端部表面５８に
接触させて閉じた瞬間、流れ拘束オリフィスにより慣性
効果が制限され、リリーフチャンバ５６内の燃料はその
蒸発が最小化されるに十分な、妥当な高圧に維持され
る。ポペット弁要素３８が端部表面５８に接触して閉じ
た瞬間のリリーフチャンバ５６内の圧力が高圧であるこ
とは、リリーフチャンバ５６内の液体が、そうでない場
合にはポンプ出口通路２９内に生じ得る圧力スパイクを
制限或いは減少させるためのアキュムレータとして作用
するようになることからも有益である。ポペット弁要素
３８が端部表面５８と接触し始めるに従い生じる絞り作
用が、ポペット弁要素３８の上流側表面に作用する圧力
を高める。リリーフチャンバ５６内の加圧燃料をポンプ
出口通路２９内に戻すことで、そうでない場合にポンプ
出口通路２９内に生じ得る圧力スパイクが打ち消され
る。ポペット弁要素３８が閉じる前はポンピング圧力
は、本来リリーフチャンバ５６方向に加えられ、ポペッ
ト弁要素３８が閉じるとポンピング圧力はポンプ出口通
路２９に沿ってリリーフチャンバ５６から離間する方向
に加えられる。リリーフチャンバ５６が加圧状況にある
ことにより、加圧及び減圧の２つの状況間の比較的漸次
的な移行が提供される。リリーフチャンバ５６、アーマ
チャーキャビティ５２及び、２つの流れ拘束オリフィス
間のその他全ての、装置内部の燃料容積部分が、圧力ス
パイクの発生並びに、ポンプチャンバ２４及び高圧燃料
ライン１４の再充填を助成するために後に使用されるエ
ネルギーを最小化するアキュムレータとして作用する。

【００１４】流れ拘束オリフィス７２は、前スピル及び
後スピル中の還流燃料に抗−蒸発効果を行使する。燃料
が第３の穿孔通路７５を通してアーマチャーキャビティ
５２に移動する間に流れ拘束オリフィス７２が、アーマ
チャーキャビティ５２内の圧力がこのアーマチャーキャ
ビティ５２内で燃料が蒸発するのを防止するに十分な高
圧に維持されるよう、減圧効果を制限する。図２を参照
するに、本発明を具体化したものであり得る電子式の単
筒型噴射（ｕｎｉｔ）ポンプが示されている。当業者に
は、この電子式の単筒型噴射ポンプの内部構造に影響を
及ぼす本発明の詳細が図１の燃料噴射装置に関して説明
したそれと類似のものであることを理解されよう。図面
にはリリーフチャンバ５６及びアーマチャーキャビティ
５２内に十分な圧力を維持するための特定の流れ拘束体
形状が示されるが、その他の流れ拘束体及び容積部分配
列構成を、本発明の範囲内でなし得るものである。

【００１５】

【発明の効果】所望されざる燃料蒸発及び圧力スパイク
の発生を防止或いは最小化するための装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の燃料噴射装置及び燃料噴射ポ
ンプを通して切断した断面図である。

【図２】本発明の実施例における電子式単筒型噴射ポン
プの側面図である。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射ポンプ １２ 燃料噴射装置 １４ 高圧燃料ライン １６ ポンプハウジング １８ ロール ２０ カム作動体 ２２ ピストン ２４ ポンプチャンバ ２６ 入口チャンバ ２７ 通路システム ２９ ポンプ出口通路 ３０ 通路 ３２ 環状チャンバ ３４ ニードル弁 ３６ バネ ３８ ポペット弁要素 ４０ プランジャ ４２ アーマチャー ４４ 案内路 ４６ ソレノイド手段 ４８ 戻しバネ ５０ 固定プレート ５２ アーマチャーキャビティ ５４、６４ プラグ ５６ リリーフチャンバ ５８ 端部表面 ６０ 通路 ６２ 第１の穿孔通路 ６８ 第２の穿孔通路 ７５ 第３の穿孔通路 ６６、７２ 流れ拘束オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC01 AD12 BA12 BA37 CA01S CA03 CA04U CA08 CA09 CA19 CA20U CA38 CD30 CE02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル燃料噴射ポンプであって、 ポンプチャンバを有するハウジングと、 ポンプチャンバ内を移動してポンピング力を発揮するピ
   ストンと、 加圧燃料を燃料噴射装置に送るために前記ポンプチャン
   バと連通する燃料出口通路と、 ポンプチャンバに接続した低圧燃料入口と、 低圧燃料戻し手段と、 噴射調時手段にして、リリーフチャンバと、ポンプチャ
   ンバからリリーフチャンバに向かう流れを許容する第１
   の位置及び、ポンプチャンバを出る全燃料流量が燃料出
   口通路に送られるようにする第２の位置を有する制御弁
   と、を含む噴射調時手段と、 制御弁を作動させるためのソレノイド手段にして、アー
   マチャー及びアーマチャーキャビティを含むソレノイド
   手段と、 前記リリーフチャンバを前記噴射調時手段に結合する第
   １のアキュムレータ通路と、 前記アーマチャーチャンバを前記低圧燃料入口に結合す
   る第２のアキュムレータ通路と、 から構成されるディーゼル燃料噴射ポンプ。
2. 【請求項２】 第１及び第２の各アキュムレータ通路
   が、入口端部及び出口端部と、前記第１及び第２の各ア
   キュムレータ通路内で各燃料接続端部に近接する流れ拘
   束オリフィスとを有する請求項１のディーゼル燃料噴射
   ポンプ。
3. 【請求項３】 第１及び第２の各アキュムレータ通路が
   穿孔通路である請求項２のディーゼル燃料噴射ポンプ。
4. 【請求項４】 流れ拘束オリフィスが、関連する穿孔通
   路内に位置決めされたプラグを含み、各プラグが、所定
   直径のオリフィスを有する請求項３のディーゼル燃料噴
   射ポンプ。
5. 【請求項５】 制御弁が、ポペット弁要素と、該ポペッ
   ト弁要素をアーマチャーに結合するプランジャを含む請
   求項１のディーゼル燃料噴射ポンプ。
6. 【請求項６】 リリーフチャンバとアーマチャーチャン
   バとの間を伸延する、プランジャのための案内路を更に
   含む請求項５のディーゼル燃料噴射ポンプ。
7. 【請求項７】 案内路が燃料出口通路と交叉する請求項
   ６のディーゼル燃料噴射ポンプ。
8. 【請求項８】 ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプで
   あって、 燃料ポンプチャンバを有するハウジングと、 ポンプチャンバ内を直線移動して燃料ポンピング力を発
   揮するピストンと、 加圧燃料を燃料噴射装置に送るための、ポンプチャンバ
   と連通する燃料出口通路と、 燃料をポンプチャンバに供給するための、ポンプチャン
   バに結合された低圧燃料入口と、 低圧燃料戻し手段と、 噴射調時手段にして、燃料出口通路と連通するリリーフ
   チャンバと、ポンプチャンバから燃料出口通路及びリリ
   ーフチャンバ内に向かう燃料流れを許容する第１の位置
   及び、ポンプチャンバを出る全燃料流量を燃料出口通路
   に送る第２の位置を有する制御弁と、を含む噴射調時手
   段と、 ポンプハウジングに取り付けられ、制御弁を作動させる
   ためのソレノイド手段と、 リリーフチャンバを低圧燃料戻し手段に結合するアキュ
   ムレータ通路と、 アキュムレータ通路から低圧燃料戻し手段への燃料流れ
   を拘束する流れ拘束オリフィスと、 から構成されるディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ。
9. 【請求項９】 流れ拘束オリフィスが、アキュムレータ
   通路内に位置決めされたプラグと、該プラグ内の所定直
   径の孔とを含んでいる請求項８のディーゼルエンジンの
   燃料噴射ポンプ。
10. 【請求項１０】 ポンプハウジングが、リリーフチャン
    バから伸延し燃料出口通路を横断方向に貫く案内路を有
    する請求項８のディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ。
11. 【請求項１１】 所定の内径と、直径位置の一端におけ
    る入口半径とを有し燃料噴射装置の入口及び燃料戻しラ
    イン内に配置された流れ拘束オリフィスを更に含み、該
    流れ拘束オリフィスが、スピルスパイク間に燃料噴射装
    置から燃料ラインを通る燃料流れを拘束することにより
    単筒形噴射ポンプ内部の圧力を維持する請求項１のディ
    ーゼル燃料噴射ポンプ。