JP2007023947A - 内燃機関のための燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射ポンプのプランジャーバレルの吸入兼溢流孔の形状を最適化することにより、キャビテーションエロージョンの発生をより低減させること。
【解決手段】 ポンププランジャブッシュ３に形成された少なくとも１つの吸入兼溢流孔８への燃料の出入をポンププランジャブッシュ３内で往復動するポンププランジャ４の上側制御縁部１１及び下側制御縁部１２で制御するように構成され、吸入兼溢流孔８の壁部には早期制御溝１０が形成されている燃料噴射ポンプ１において、吸入兼溢流孔８が、一端８１Ａにポンププランジャブッシュ３の内部を覗く開口面１４を有する小径孔８１と小径孔８１の他端８１Ｂに連通する大径孔８２とから成り、早期制御溝１０の底部１０Ａが開口面１４から離れる方向で上方に向かって傾斜して延びており、大径孔８２の小径孔８１との連結端部内に燃料噴流による直撃を回避するための空間が形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、キャビテーションエロージョンの発生を低減させることができる内燃機関のための燃料噴射ポンプに関するものである。

内燃機関用の燃料噴射ポンプのポンプ室内は極めて高い圧力となるので、燃料が吐出制御される際には高い圧力ピークを持つ圧力振動が吸入兼溢流孔及び吸入室内に生じ、その結果、気泡もしくは中空室が燃料内に形成され、この高い圧力ピークによってすでに形成された中空室が破裂する。吸入兼溢流孔の壁部近くでこのような中空室の破裂が生じると、キャビテーションエロージョンが発生し、ポンプを形成する材料が摩耗し、このような作用が長期に及ぶことによってポンプの機能に障害が生じることになる。

この不具合を解決するため、特許文献１には、吸入兼溢流孔の壁部の上側の制御縁部とは反対側の下方側に早期制御溝が形成されており、ポンププランジャの下側の制御縁部がまず早期制御溝上を滑走し、その後吸入兼溢流孔の主横断面上を滑走する形式のものにおいて、早期制御溝の底部が、ポンププランジャによる滑走面から離れる方向で上方へ向かって傾斜して延びるようにした構成が開示されている。

この提案された構成によれば、早期に生じた燃料噴流が吸入兼溢流孔内へその底部の傾斜に沿って流入するようになり、吸入兼溢流孔内に形成された中空室を吸入兼溢流孔へ向かって吐出させるので、吸入兼溢流孔内で不利な作用を及ぼすキャビテーションエロージョンが、この孔内に発生することが回避されるか又は少なくとも減少されるという効果が期待できる。
実公平７−５４６１８号公報

しかし、近年低粘度燃料の使用が増えており、またコジェネレーション向けへの使用より条件が厳しくなってきているので、上記従来技術によってはなおキャビテーションエロージョンが発生し、場合によっては３０００〜５０００時間程度の使用で不具合を起こすことがある。

本発明の目的は、燃料噴射ポンプのプランジャーバレルの吸入兼溢流孔の形状を最適化することにより、キャビテーションエロージョンの発生をより低減させることにある。

本発明によれば、上記課題を解決するため、ポンププランジャブッシュに形成された少なくとも１つの吸入兼溢流孔への燃料の出入を該ポンププランジャブッシュ内で往復動するポンププランジャで制御するように構成され、前記吸入兼溢流孔の壁部には早期制御溝が形成されている内燃機関のための燃料噴射ポンプであって、前記吸入兼溢流孔が、一端に前記ポンププランジャブッシュの内部を覗く開口を有する小径孔と該小径孔の他端に連通する大径孔とから成り、前記早期制御溝が前記小径孔の前記開口から前記大径孔に向けて延びるように設けられており、前記早期制御溝の底部が前記開口から離れる方向で上方に向かって傾斜して延びており、前記大径孔の前記小径孔との連結端部内に燃料噴流による直撃を回避するための空間が形成されていることを特徴とする内燃機関のための燃料噴射ポンプが提案される。

ここで、前記大径孔の軸線を前記小径孔の軸線よりも前記早期制御溝と反対の方向にずらす構成とすることもできる。

本発明によれば、早期制御溝に沿って吸入兼溢流孔内に流入した高圧燃料は早期制御溝の底部の傾斜に沿って小径孔内を流れ、大径孔内に送り出されたとき、送り出された高圧燃料と大径孔の壁面との間の距離を大きく保つことができ、高圧燃料中の中空室の破裂によるキャビテーションエロージョン効果を著しく低減させ、燃料噴射ポンプの寿命低下を有効に抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。

図１は本発明による燃料噴射ポンプの実施の形態の一例を示す断面図である。燃料噴射ポンプ１は、加圧された高圧燃料を内燃機関に噴射供給するためのものであり、２はケーシング、３はケーシング２内に嵌め込まれたポンププランジャブッシュ、４はポンププランジャ、５はポンププランジャブッシュ３とポンププランジャ４とによって区劃されたプランジャ室である。６は圧力弁、７は圧力弁ケーシングであり、圧力弁ケーシング７はケーシング２にねじ止めされている。

ポンププランジャブッシュ３には燃料の吸入兼溢流孔８が形成されており、ケーシング２には吸入兼溢流孔８に対向して吸入兼溢流室９が形成されている。そして吸入兼溢流孔８には早期制御溝１０が形成されている。

ポンププランジャ４には上側制御縁部１１と下側制御縁部１２とが形成されており、ポンププランジャ４の軸線方向の運動により、これらの上側制御縁部１１及び下側制御縁部１２が早期制御溝１０上を滑走する。この場合、供給終了を規定する下側制御縁部１２が、供給終了時にまず、傾斜して延びる早期制御溝１０上を滑走し、その後吸入兼溢流孔８の開口面１４全体を開放する。その結果、早期に傾斜して流入した燃料噴流によって吸入兼溢流室９内の圧力は比較的ゆるやかに増大する。

なお、本実施の形態においては、吸入兼溢流孔８及び吸入兼溢流室９は２組設けられており、１８０°の位相差をもって交互に燃料の吸入、溢流動作が実行される。

次に、図２〜図４を参照して、吸入兼溢流孔８について説明する。ここで、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２で矢印Ｂ方向から見た図、図４は図３のＣ−Ｃ線断面図である。

吸入兼溢流孔８は、一端８１Ａがポンププランジャ４側に開口している開口面１４を有する筒状の小径孔８１と、一端８２Ａが吸入兼溢流室９側に開口しており小径孔８１の径より大きい径の大径孔８２とを備え、大径孔８２の他端部（小径孔８１との連結端部）の内面は曲面部８２Ｃとなっている。そして、小径孔８１の他端８１Ｂは、大径孔８２の他端部に底面として形成されている曲面部８２Ｃの一部から大径孔８２内を覗くようにして大径孔８２と連通している。ここでは、曲面部８２Ｃの曲面形状は、球面の一部の形状となっているが、曲面部８２Ｃの曲面形状は他の適宜の面状とすることができる。その理由については後述する。

図３及び図４から容易に理解できるように、小径孔８１の軸線８１ｘと大径孔８２の軸線８２ｘとは所定値ｋだけずれている。このずれ方向は、軸線８２ｘが、軸線８１ｘに対し、早期制御溝１０と反対となる方向となっている。

早期制御溝１０は、小径孔８１の一部に断面円弧状の底面１０Ａを有する樋状の溝として形成されており、且つ早期制御溝１０の底面１０Ａは軸線８１ｘに対して角度θを成すように傾斜している（図４参照）。

次に、燃料噴射ポンプ１における燃料の吸入、加圧、噴射の動作について説明する。

ポンププランジャ４が下降しており、上側制御縁部１１が小径孔８１の開口面１４をプランジャ室５に開放している状態で燃料の吸入が行われる。ポンププランジャ４がリフトして上側制御縁部１１が開口面１４をプランジャ室５から遮断するとプランジャ室５内での燃料の加圧が開始され、下側制御縁部１２が早期制御溝１０を開放し始めたときにプランジャ室５内で加圧されて得られた高圧燃料が早期制御溝１０に沿って燃料噴流として吸入兼溢流孔８内に流入する。

この燃料噴流は、早期制御溝１０の底面１０Ａに沿って流れるので、その流れ方向は底面１０Ａと平行な矢印Ｒで示される方向となる（図４参照）。この結果、小径孔８１から流入した燃料噴流は、大径孔８２内に勢いよく送り出されるが、前述のように軸線８１ｘ、８２ｘは所定値ｋだけずれており、且つ大径孔８２の他端部の底面には曲面部８２Ｃが形成されているため、大径孔８２内に送り出された燃料噴流の前方には広い空間が確保される。

したがって、燃料噴流が吸入兼溢流孔８内に流入することによって高圧燃料内に生じた中空室はこの確保された広い空間を通って吸入兼溢流室９に入ることになる。この結果、吸入兼溢流孔８内で高圧燃料中に生じた中空室が大径孔８２の内壁面近傍で破裂する確率を著しく低下させ、キャビテーションエロージョンの発生を有効に抑えることができる。すなわち、燃料噴流か小径孔８１が大径孔に入ったとき、大径孔の内壁面に対する燃料噴流による直撃を回避するための空間が確保されているのでキャビテーションエロージョンの発生を有効に抑えることができる。なお、大径孔８２内に送り出された燃料噴流の前方にキャビテーションエロージョンの影響を軽減できるような広い空間が曲面部８２Ｃ等、粒々の形状の空間によって確保できる場合には、軸線８１ｘと軸線８２ｘとを必ずしもずらす必要がなく、所定値ｋを零としてもよい。

本発明による燃料噴射ポンプ１は、上述したように、大径孔８２内に小径孔８１より送り出される燃料噴射に対し、その前方に広い空間が確保されるようにしたことを特徴とするものである。したがって、この特徴が得られるのであれば、大径孔８２の構成は上述した実施の形態の構成に限定されなくてもよい。すなわち、大径孔８２内に曲面部８２Ｃを設けるのに上述の広い空間を確保するための様々な構成が可能である。

図５には、そのような変形例がいくつか示されている。

図５の（ａ）は、大径孔８２の内径が略一定とした場合の例であり、この場合には、大径孔８２の内径自体を大き目して所要の空間を確保する構成である。

図５の（ｂ）は、図５の（ａ）において、大径孔８２の小径孔８１との連絡端部付近にテーパー部８２Ｔを設け、所要の空間を確保しつつ燃料噴流の円滑な流れを図った構成である。

図５の（ｃ）は、大径孔８２の内径を小径孔８１から離れるに従って大きくし、所謂ラッパ状として燃料噴流の円滑な流れを確保すると共に、所要の空間を確保するようにした構成である。

図５の（ｄ）は、図５の（ｃ）の変形例であり、早期制御溝１０から所定の傾斜角をもって大径孔８２内に侵入する燃料噴流がその内壁面に対して直撃するなどして大きな衝撃を与えることがないよう、所定方向の内壁面に大きな傾斜を付けた構成である。

本発明の一実施形態を示す断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図２の矢印Ｂ方向から見た図。 図３のＣ−Ｃ線断面図。 大径孔の種々の形態を説明するための図。

符号の説明

１ 燃料噴射ポンプ
２ ケーシング
３ ポンププランジャブッシュ
４ ポンププランジャ
５ プランジャ室
８ 吸入兼溢流孔
９ 吸入兼溢流室
１０ 早期制御溝
１０Ａ 底面
１１ 上側制御縁部
１２ 下側制御縁部
１４ 開口面
８１ 小径孔
８１Ａ、８２Ａ 一端
８１Ｂ 他端
８１ｘ、８２ｘ軸線
８２ 大径孔
８２Ｃ 曲面部
８２Ｔ テーパー部
ｋ 所定値

Claims (1)

1. ポンププランジャブッシュに形成された少なくとも１つの吸入兼溢流孔への燃料の出入を該ポンププランジャブッシュ内で往復動するポンププランジャで制御するように構成され、前記吸入兼溢流孔の壁部には早期制御溝が形成されている内燃機関のための燃料噴射ポンプであって、
   前記吸入兼溢流孔が、一端に前記ポンププランジャブッシュの内部を覗く開口を有する小径孔と該小径孔の他端に連通する大径孔とから成り、前記早期制御溝が前記小径孔の前記開口から前記大径孔に向けて延びるように設けられており、前記早期制御溝の底部が前記開口から離れる方向で上方に向かって傾斜して延びており、前記大径孔の前記小径孔との連結端部内に燃料噴流による直撃を回避するための空間が形成されていることを特徴とする内燃機関のための燃料噴射ポンプ。

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