JP2014208988A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】キャビテーションの発生を抑えることのできる燃料噴射ポンプを提供すること。【解決手段】燃料噴射ポンプに、ポンプケースと、筒状に形成されてポンプケースに内装されるプランジャバレル３０と、プランジャバレル３０の周壁部３１を貫通し、少なくともプランジャバレル３０内の燃料をプランジャバレル３０の外に排出させる給排油孔３５と、プランジャバレル３０に摺動自在に内設されてプランジャバレル３０内の燃料を加圧すると共に、給排油孔３５におけるプランジャバレル３０の内周面に開口した開口部３６の開閉を行うプランジャ４５と、給排油孔３５内を流れる燃料を整流すると共に、プランジャバレル３０内の燃料の給排油孔３５からの排出時に開口部３６をプランジャ４５で開く場合における開き始め側に偏心して給排油孔３５に内設されるデフレクタ４０と、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、燃料噴射ポンプに関する。

ディーゼルエンジン等、燃料を燃焼室内に噴射することによって運転をする内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプは、エンジンの運転時に高圧に加圧した燃料を、シリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁に対して供給することが可能になっている。例えば、特許文献１に記載された燃料噴射装置では、ポンプハウジングに内設されて軸方向に駆動することにより燃料を加圧するプランジャと、クランク軸の回転に伴って回転するカム軸と、プランジャに連結され、カム軸上のカムと向かい合うタペットを有している。これにより、エンジンの運転時には、燃料噴射ポンプは、クランク軸の回転に伴って回転するカム軸の回転によって作動するプランジャで燃料を加圧することにより、燃料噴射弁側に燃料を供給することができる。

また、このような燃料噴射ポンプでは、燃料噴射終了後、バレルとプランジャとにより構成される加圧室内の高圧燃料は、バレルに形成される燃料の排油孔（燃料が流通する孔、通油孔とも言う。）から高速でバレルの外側に排出される。この場合、高圧の燃料が加圧室内から排油孔内に流れ出る際に、燃料圧力が急激に低下することによってキャビテーションが発生することがある。このため、従来の燃料噴射ポンプの中には、バレルに形成される排油孔内に略円錐状の突起部分を有するデフレクタを設け、排油孔を通って排出される高圧燃料の流れを整流することにより、キャビテーションの発生を抑えているものがある。例えば、特許文献２に記載された燃料噴射ポンプでは、プランジャが摺動自在に挿入されるバレルに、その周壁部を貫通する吸排ポートを形成し、吸排ポートにデフレクタを固定している。

特開２００２−５４５３０号公報 特開２０００−１７９４２８号公報

しかしながら、燃料噴射の終了時に高圧燃料が排油孔へ流れる場合、排油孔を流れる燃料が、バレル内の燃料との圧力差により、高速のジェット状の噴流になることがある。排油孔内に高速のジェット状の噴流が流れると、キャビテーションが発生することがある。キャビテーションが発生して排油孔の内面やデフレクタに衝突した場合、キャビテーションが崩壊し、部材表面に損耗、即ちエロージョンが発生し、製品寿命が低下する恐れがある。

また、燃料噴射の終了時において、プランジャが作動することによって排油孔の開き始めた直後では、排油孔内を流れる燃料の流れは偏っているため、排油孔内では、局所的に燃料速度が速くなる部分が生じやすくなる。燃料噴射ポンプは、このような局所的な燃料速度の上昇によっても排油孔内でキャビテーションが発生する虞があり、このキャビテーションによってエロージョンが発生する恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、キャビテーションの発生を抑えることのできる燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射ポンプは、ポンプ本体と、筒状に形成されて前記ポンプ本体に内装されるバレルと、前記バレルの周壁部を貫通し、少なくとも前記バレル内の燃料を前記バレルの外に排出させる通油孔と、前記バレルに摺動自在に内設されて前記バレル内の燃料を加圧すると共に、前記通油孔における前記バレルの内周面に開口した開口部の開閉を行うプランジャと、前記通油孔内を流れる燃料を整流すると共に、前記バレル内の燃料の前記通油孔からの排出時に前記開口部を前記プランジャで開く場合における開き始め側に偏心して前記通油孔に内設されるデフレクタと、を備えることを特徴とする。

この発明では、デフレクタを、バレル内の燃料の通油孔からの排出時に開口部をプランジャで開く場合における開き始め側に偏心して配設するため、通油孔内に燃料が流れる際の内部流動を均一化することができる。この結果、燃料の速度が局所的に大きくなることを抑制することができ、燃料速度が上昇することに起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。

また、上記燃料噴射ポンプにおいて、前記通油孔は、前記バレルの径方向に対して傾斜する向きで前記バレルの周壁部を貫通することが好ましい。

この発明では、通油孔を、バレルの径方向に対して傾斜する向きで形成するため、プランジャのリフト量に対する開口部の開口面積の変化の割合を大きくすることができる。これにより、バレル内の燃料と通油孔内の燃料との圧力差を、短時間で低減させることができるため、通油孔に流入する燃料がジェット状の噴流になることを抑制することができる。この結果、燃料がジェット状の噴流になることに起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。

また、上記燃料噴射ポンプにおいて、前記通油孔は、前記デフレクタの周囲に複数の後流側孔部が画成されており、前記後流側孔部は、前記開口部を前記プランジャで開く場合における開き始め側に位置する前記後流側孔部よりも、開き終わり側に位置する前記後流側孔部の方が、前記通油孔を流れる燃料の流れ方向に見た場合における開口面積が大きくなっていることが好ましい。

この発明では、複数の後流側孔部の開口面積を、開口部の開き始め側に位置する後流側孔部よりも、開き終わり側に位置する後流側孔部の方を大きくすることにより、後流側孔部内に燃料が流れる際の内部流動を均一化することができる。この結果、燃料の速度が局所的に大きくなることをより確実に抑制することができ、キャビテーションの発生をより確実に抑えることができる。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射ポンプは、ポンプ本体と、筒状に形成されて前記ポンプ本体に内装されるバレルと、前記バレルに摺動自在に内設されて前記バレル内の燃料を加圧するプランジャと、少なくとも前記バレル内の燃料を前記バレルの外に排出させると共に、前記バレルの径方向に対して傾斜する向きで前記バレルの周壁部を貫通し、前記プランジャにより、前記バレルの内周面に開口した開口部の開閉が行われる通油孔と、を備えることを特徴とする。

この発明では、通油孔を、バレルの径方向に対して傾斜する向きで形成するため、プランジャのリフト量に対する開口部の開口面積の変化の割合を大きくすることができる。これにより、バレル内の燃料と通油孔内の燃料との圧力差を、短時間で低減させることができるため、通油孔に流入する燃料がジェット状の噴流になることを抑制することができる。この結果、燃料がジェット状の噴流になることに起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。

本発明に係る燃料噴射ポンプは、キャビテーションの発生を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る燃料噴射ポンプを含む燃料噴射システムの系統図である。 図２は、図１に示す燃料噴射ポンプの断面図である。 図３は、図２のＡ部詳細図である。 図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図である。 図５は、プランジャ室に燃料が流入する際の説明図である。 図６は、プランジャ室で燃料を加圧する際の説明図である。 図７は、プランジャ室から燃料を排出する際の説明図である。 図８は、リード溝によって給排油孔が開き始める状態の説明図である。 図９は、実施形態２に係る燃料噴射ポンプが有するプランジャバレルの軸心方向視の断面図である。 図１０は、給排油孔がプランジャバレルの径方向に形成されている場合の説明図である。 図１１は、図１０に示す給排油孔の開口部をプランジャで開閉する際のプランジャのリフト量の変化に対する給排油孔の開口面積の変化の説明図である。 図１２は、図９に示す給排油孔の開口部をプランジャで開閉する際のプランジャのリフト量の変化に対する給排油孔の開口面積の変化の説明図である。

以下に、本発明に係る燃料噴射ポンプの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る燃料噴射ポンプを含む燃料噴射システムの系統図である。本実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０は、内燃機関の一例であるディーゼルエンジン５の燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射システム１に備えられている。この燃料噴射システム１は、燃料を貯留する燃料タンク１０に、給油管１１を介して給油ポンプ１２が接続されており、燃料タンク１０の燃料は、給油ポンプ１２によって、燃料噴射システム１を流れる燃料の流れ方向における下流側に圧送可能になっている。

給油ポンプ１２の下流側には、燃料を濾過することによって不純物を除去する燃料フィルタ１３が配設されており、燃料フィルタ１３の下流側に位置する給油主管１４からは、ディーゼルエンジン５の気筒に対応して複数の給油枝管１５が分岐している。燃料噴射ポンプ２０は、複数が各給油枝管１５に接続されている。ディーゼルエンジン５には、気筒ごとに燃料噴射弁１７が配設されており、各燃料噴射ポンプ２０は、それぞれ噴射管１６を介して燃料噴射弁１７に接続されている。

図２は、図１に示す燃料噴射ポンプの断面図である。燃料噴射ポンプ２０は、ポンプ本体であるポンプケース２５を有し、ポンプケース２５の内側に、筒状に形成されるバレルであるプランジャバレル３０が内装されている。プランジャバレル３０には、当該プランジャバレル３０の周壁部３１を貫通する孔である給排油孔（燃料が流通する孔、通油孔とも言う。）３５が複数形成されている。この給排油孔３５は、プランジャバレル３０の外側からプランジャバレル３０の内側への燃料の給油と、プランジャバレル３０の内側からプランジャバレル３０の外側への燃料の排出とを行うことが可能な通油孔になっている。即ち、給排油孔３５は、プランジャバレル３０内に燃料を給油する給油孔と、プランジャバレル３０内の燃料を排出させる排油孔とを兼ねている。

ポンプケース２５には、給油枝管１５等を介して給油ポンプ１２から供給された燃料が流入する給排油室２６が、内面側に形成されている。給排油孔３５は、プランジャバレル３０の外周面側の開口部分は、この給排油室２６に対して開口しており、この給排油室２６と、プランジャバレル３０の内側との間で燃料の給油や排出を行うことが可能になっている。

また、プランジャバレル３０の内側には、筒状の軸方向に往復摺動自在に内設されてプランジャバレル３０内の燃料を加圧すると共に、給排油孔３５におけるプランジャバレル３０の内周面に開口した開口部３６（図３参照）の開閉を行うプランジャ４５が設けられている。

また、プランジャバレル３０の一端側には、吐出弁５５と、吐出弁５５の弁座５６と、が配設されており、さらに、吐出弁５５におけるプランジャバレル３０が位置する側の反対側には、吐出コネクタ６０が配設されている。このうち、吐出弁５５は、プランジャ４５と同様にプランジャバレル３０の軸方向に往復移動可能に配設されると共に、吐出弁ばね５７によって弁座５６に密着する方向に付勢力が付与されている。吐出弁５５は、このように往復移動すると共に弁座５６に密着することにより、プランジャバレル３０内と吐出コネクタ６０内との連通及び遮断を切り替えることが可能になっている。

また、吐出コネクタ６０における弁座５６が位置する側の反対側の端部側には、プランジャバレル３０側から流れてきた燃料を吐出する燃料吐出口６１が形成されている。燃料噴射弁１７に接続される噴射管１６は、他端側が吐出コネクタ６０に接続されており、燃料吐出口６１から吐出された燃料を燃料噴射弁１７に供給することが可能になっている。

プランジャバレル３０に内設されるプランジャ４５は、弁座５６が位置する側の端面である上端面４５ｆと、弁座５６におけるプランジャ４５に対向する面と、プランジャバレル３０の内面とで、燃料を加圧するプランジャ室５０を画成している。

また、プランジャ４５には、外周面に燃料が通る油路であるリード溝４６が形成されている。このリード溝４６は、プランジャ４５の外周面における他の部分から凹んだ溝状に形成されており、プランジャ４５の上端面４５ｆから、外周面の所定の範囲にかけて形成されている。詳しくは、リード溝４６は、上端面４５ｆ側に位置する溝壁である上部リード４７と、上部リード４７に対向すると共にプランジャ４５において上端面４５ｆが位置する側の反対側の端部側に位置する溝壁である下部リード４８と、を有している。

プランジャ４５における上端面４５ｆの反対側の端部側には、ディーゼルエンジン５の動力を用いて、プランジャ４５を往復させる力をプランジャ４５側に伝達する燃料カム６５が配設されている。この燃料カム６５は、ディーゼルエンジン５がクランク軸（図示省略）の回転によって出力する動力の一部が複数のギヤを介在して燃料カム６５に伝達されることにより、クランク軸に連動して回転可能になっている。

プランジャ４５における燃料カム６５側の端部には、タペット６６が連結されている。このタペット６６は、プランジャ４５と共に往復移動可能に配設されており、タペットスプリング６８により、燃料カム６５に近付く方向の付勢力が付与されている。即ち、プランジャ４５は、タペットスプリング６８により、弁座５６から離れて燃料カム６５に近付く方向の付勢力が付与されている。

また、タペット６６における燃料カム６５に対向する部分には、燃料カム６５に接触するタペットローラ６７が配設されている。このタペットローラ６７は、回転軸が、燃料カム６５の回転軸と平行になる向きで回転可能に配設されており、タペット６６に付与されるタペットスプリング６８の付勢力により、燃料カム６５に押し付けられる状態で燃料カム６５に接触している。

図３は、図２のＡ部詳細図である。給排油孔３５には、給排油孔３５内を流れる燃料を整流するデフレクタ４０が内設されている。このデフレクタ４０は、当該デフレクタ４０と、デフレクタ４０をプランジャバレル３０に取り付ける取付部４４とが一体になったデフレクタユニット４３に設けられている。デフレクタユニット４３は、デフレクタ４０が給排油孔３５に内設される向きでプランジャバレル３０の外周面側から、スクリュー３３によって取付部４４を取り付けることにより、プランジャバレル３０に取り付けられている。

デフレクタ４０は、プランジャバレル３０の外周面側から内周面側に向かう方向に延在して給排油孔３５に内設されており、内周面側の端部は、給排油孔３５の開口部３６からはプランジャバレル３０内に出ておらず、給排油孔３５内に位置している。

また、デフレクタ４０におけるプランジャバレル３０の内周面側の端部から外周面側に向かった所定の範囲である先端部４１は、プランジャバレル３０の内周面側に向かうに従って径が細くなる略円錐形の形状になっている。このデフレクタ４０の先端部４１は、高さ方向が給排油孔３５の形成方向になり、頂点がプランジャバレル３０の内周面側に位置し、底面がプランジャバレル３０の外周面側に位置し、頂点が曲面状になった形状で形成されている。

また、このデフレクタ４０は、プランジャ４５の往復移動の方向において、プランジャバレル３０内の燃料の給排油孔３５からの排出時に、開口部３６をプランジャ４５で開く場合における開き始め側に偏心している。具体的には、給排油孔３５は、プランジャ４５が燃料カム６５側からプランジャ室５０の方向に移動する場合において、リード溝４６が給排油孔３５の開口部３６に対向する状態になった際に、リード溝４６を流れる燃料を給排油室２６側に排出する。このため、デフレクタ４０は、開口部３６をプランジャ４５で開く場合における開き始め側である燃料カム６５側に偏心している。

またこれにより、給排油孔３５におけるデフレクタ４０が配設されている部分では、燃料カム６５側の部分よりも吐出弁５５側の部分の方が、プランジャ４５の往復移動の方向における流路の幅が大きくなっている。

図４は、図３のＢ−Ｂ矢視図である。給排油孔３５は、デフレクタ４０の周囲に、複数の後流側孔部３７が画成されている。この後流側孔部３７は、給排油孔３５の形成方向に沿った孔としてそれぞれが形成されており、複数の後流側孔部３７は、デフレクタ４０の周囲に、後流側孔部３７の円周方向に沿って複数が並んで形成されている。即ち、給排油孔３５は、給排油室２６に対しては、複数の後流側孔部３７が開口している。

このように複数形成される後流側孔部３７は、開口部３６をプランジャ４５で開く場合における開き始め側に位置する後流側孔部３７よりも、開き終わり側に位置する後流側孔部３７の方が、給排油孔３５を流れる燃料の流れ方向に見た場合における開口面積が大きくなっている。つまり、後流側孔部３７は、燃料カム６５寄りに位置している後流側孔部３７よりも、吐出弁５５寄りに位置している後流側孔部３７の方が、開口面積が大きくなっている。

この実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ディーゼルエンジン５の運転時は、給油ポンプ１２を駆動させることにより、燃料タンク１０内の燃料を燃料フィルタ１３で濾過し、燃料噴射ポンプ２０に供給する。燃料噴射ポンプ２０に供給された燃料は、ポンプケース２５とプランジャバレル３０との間に形成される給排油室２６に流入する。

一方、ディーゼルエンジン５の運転時には、燃料噴射ポンプ２０は、クランク軸に連動して燃料カム６５が回転する。これにより、タペットスプリング６８からの付勢力により燃料カム６５に押し付けられているタペットローラ６７は、燃料カム６５の表面の形状に沿って、プランジャ４５の往復移動の方向に移動する。これに伴い、タペットローラ６７が設けられるタペット６６と、タペット６６が接続されるプランジャ４５もタペットローラ６７と共に往復移動をする。燃料噴射ポンプ２０のプランジャ４５は、このようにディーゼルエンジン５のクランク軸の回転に連動して往復移動をし、往復移動時における位置は、クランク軸の回転位置に対応した位置になっている。

燃料噴射ポンプ２０は、このようにプランジャ４５が往復移動をすることにより、給排油室２６に流入した燃料を給排油孔３５からプランジャ室５０に取り込み、プランジャ室５０で加圧して吐出弁５５側に送り込む。吐出弁５５は、通常時は吐出弁ばね５７の付勢力により、プランジャバレル３０内と吐出コネクタ６０内とを遮断した状態になっているが、加圧した燃料から吐出弁５５に付与される力が吐出弁ばね５７の付勢力よりも大きくなった場合には、吐出弁５５は弁座５６から離間する。

これにより、吐出弁５５は、プランジャバレル３０内と吐出コネクタ６０内とを連通する状態になり、プランジャ室５０で加圧した燃料は、吐出コネクタ６０内に流れる。吐出コネクタ６０内に流れた高圧の燃料は、燃料吐出口６１から吐出し、噴射管１６を通って燃料噴射弁１７に供給され、燃料噴射弁１７からディーゼルエンジン５の燃焼室６に噴射する。燃焼室６に噴射された燃料は燃焼室６で燃焼し、この燃料の燃焼により、ディーゼルエンジン５は駆動する。

燃料噴射ポンプ２０は、このようにプランジャバレル３０内でプランジャ４５が往復移動をすることにより、高圧の燃料を燃料噴射弁１７に供給するが、次に、このプランジャ４５の動きに対する燃料の流れについて説明する。

図５は、プランジャ室に燃料が流入する際の説明図である。プランジャ室５０への燃料の流入は、プランジャ４５が給排油孔３５の開口部３６を開き、給排油孔３５とプランジャ室５０とが連通している状態でプランジャ４５が燃料カム６５の方向に移動して、プランジャ室５０内が給排油室２６に対して負圧になることによって行われる。つまり、プランジャ４５の上端面４５ｆが、プランジャバレル３０の給排油孔３５の開口部３６における吐出弁５５側の端部よりも燃料カム６５側に位置する状態でプランジャ４５が燃料カム６５の方向に移動することにより、給排油室２６内の燃料はプランジャ室５０に吸引される。これにより、給排油室２６内の燃料は、給排油室２６内から給排油孔３５を通ってプランジャ室５０内に流入する。

図６は、プランジャ室で燃料を加圧する際の説明図である。プランジャ室５０に燃料が流入した状態でプランジャ４５が吐出弁５５の方向に移動し、プランジャ４５が給排油孔３５の開口部３６を閉じた状態でさらに吐出弁５５の方向に移動することにより、プランジャ室５０内の燃料に加圧する。この場合、プランジャ室５０内の燃料は、圧力の逃げ場が無い状態で加圧されるため、燃料は高圧になる。このように高圧になった燃料から吐出弁５５に付与される力が、吐出弁ばね５７の付勢力よりも大きくなった場合には、吐出弁５５は弁座５６から離間し、プランジャ室５０内の燃料は、吐出コネクタ６０内に流れて燃料吐出口６１から吐出される。

図７は、プランジャ室から燃料を排出する際の説明図である。プランジャ室５０内の燃料をプランジャ室５０内から押し出し、さらにプランジャ４５が吐出弁５５の方向に移動をすると、プランジャ４５のリード溝４６が給排油孔３５にかかる。リード溝４６は、プランジャ４５の上端面４５ｆに連通しているため、リード溝４６には、プランジャ室５０内と同様に高圧の燃料が流れている。このため、リード溝４６が給排油孔３５にかかることにより、給排油孔３５の開口部３６が開いた場合には、リード溝４６を流れる高圧の燃料が、給排油孔３５内に流入する。給排油孔３５内に流入した燃料は、デフレクタ４０によって整流され、プランジャ４５の外側に排出される。これにより、プランジャバレル３０内の燃料は、給排油孔３５を通って給排油室２６に戻る。

ここで、燃料が高圧になっている状態で給排油孔３５が開き始める場合、燃料は給排油孔３５における開き始め側から勢いよく給排油孔３５内に流入するが、デフレクタ４０は給排油孔３５内に偏心して配設されているため、給排油孔３５内に流入した燃料は、給排油孔３５内における流量を調節されながら流れる。

次に、リード溝４６によって給排油孔３５が開き始めることにより、高圧の燃料が給排油孔３５内に流入し始める場合について説明する。図８は、リード溝によって給排油孔が開き始める状態の説明図である。プランジャ４５が吐出弁５５の方向に移動している場合、給排油孔３５は、プランジャ４５のリード溝４６の上部リード４７が、開口部３６における燃料カム６５側の端部よりも吐出弁５５寄りに位置した場合に開口をする。このため、給排油孔３５は、まず開口部３６における燃料カム６５側の端部付近からリード溝４６内に対して開口し、リード溝４６内を流れる燃料が、開口部３６における燃料カム６５側の端部付近から給排油孔３５内に流入する。

この場合におけるリード溝４６内を流れる燃料は高圧であるため、給排油孔３５内には、高圧の燃料が流入する。即ち、給排油孔３５が開き始めた場合には、給排油孔３５内における燃料カム６５寄りの部分に、より多くの高圧の燃料が流れる。

ここで、給排油孔３５は、デフレクタ４０が配設されている部分では、燃料カム６５側よりも吐出弁５５側の方が、プランジャ４５の往復移動の方向における流路の幅が大きくなっているため、給排油孔３５の形状としては、吐出弁５５寄りの方が、燃料が流れ易くなっている。また、給排油孔３５に複数形成される後流側孔部３７も同様に、燃料カム６５寄りの後流側孔部３７よりも、吐出弁５５寄りの後流側孔部３７の方が、開口面積が大きくなっているため、後流側孔部３７も、吐出弁５５寄りの後流側孔部３７の方が燃料が流れ易くなっている。

一方、開口部３６が開き始めた直後に給排油孔３５内を流れる高圧の燃料は、給排油孔３５内における燃料カム６５寄りの部分に、より多く流れるため、給排油孔３５の形状に起因する燃料の流れの傾向と、給排油孔３５が開き始めることに起因する燃料の流れの傾向は、相反する状態になる。

このため、給排油孔３５内を流れる燃料は、双方の要因に起因する流れの傾向が相殺され、燃料カム６５寄りの位置と吐出弁５５寄りの位置とで、同程度の燃料が流れることになり、開口部３６が開き始めた直後の給排油孔３５内には、偏流が発生することなく、高圧の燃料が流れる。これにより、給排油孔３５は、内部流動を均一化してプランジャバレル３０内の燃料をプランジャバレル３０の外側、即ち、給排油室２６側に排出することができる。

以上の実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０は、デフレクタ４０を、プランジャバレル３０内の燃料の給排油孔３５からの排出時に開口部３６をプランジャ４５で開く場合における開き始め側に偏心して配設するため、給排油孔３５内に燃料が流れる際の内部流動を均一化することができる。この結果、燃料の速度が局所的に大きくなることを抑制することができ、燃料速度が上昇することに起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。また、キャビテーションの発生を抑えることにより、キャビテーションが崩壊することによる部材表面のエロージョンの発生を抑制することができ、製品寿命の低下を抑えることができる。

また、給排油孔３５が有する複数の後流側孔部３７は、開口部３６の開き始め側に位置する後流側孔部３７よりも、開き終わり側に位置する後流側孔部３７の方が、開口面積が大きくなっているため、後流側孔部３７内に燃料が流れる際の内部流動を均一化することができる。この結果、燃料の速度が局所的に大きくなることをより確実に抑制することができ、キャビテーションの発生をより確実に抑えることができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０は、実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０と略同様の構成であるが、プランジャバレル３０の給排油孔３５が傾斜している点に特徴がある。他の構成は実施形態１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図９は、実施形態２に係る燃料噴射ポンプが有するプランジャバレルの軸心方向視の断面図である。本実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０では、実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０と同様に、プランジャバレル３０には、周壁部３１を貫通すると共に、少なくともプランジャバレル３０内の燃料をプランジャバレル３０の外に排出させることができる給排油孔３５が複数形成されている。この給排油孔３５は、実施形態１とは異なり、プランジャバレル３０の中心から偏心して形成されている。詳しくは、給排油孔３５は、筒状に形成されるプランジャバレル３０の軸心方向には直交し、プランジャバレル３０の径方向に対しては傾斜する向きで周壁部３１を貫通する孔として形成されている。このように形成される給排油孔３５には、給排油孔３５の軸心と同心にデフレクタ４０が配設されている。

この実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。本実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０も、本実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０と同様に、ディーゼルエンジン５のクランク軸に連動して燃料カム６５が回転することに伴って、プランジャ４５がプランジャバレル３０内を往復移動する。これにより、プランジャ４５は、給排油孔３５の開口部３６を開閉し、プランジャ室５０内に燃料を吸引して燃料を加圧して燃料噴射弁１７側に供給したり、プランジャバレル３０内の燃料を給排油孔３５から排出したりする。

ここで、給排油孔３５は、プランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで形成されているため、開口部３６の面積は、給排油孔３５の形成方向視の開口面積よりも大きくなっている。このため、本実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０では、プランジャ４５を往復移動させた場合におけるプランジャ４５の移動量に対する開口部３６の開口面積の変化量が、大きくなっている。

図１０は、給排油孔がプランジャバレルの径方向に形成されている場合の説明図である。図１１は、図１０に示す給排油孔の開口部をプランジャで開閉する際のプランジャのリフト量の変化に対する給排油孔の開口面積の変化の説明図である。つまり、図１０に示すように、給排油孔３５を、プランジャバレル３０の径方向に沿った向きで形成した場合、開口部３６の形状は、給排油孔３５の形成方向視の形状に近似した形状になる。このため、開口部３６の面積は、給排油孔３５の同方向の開口面積とほぼ等しくなる。このように給排油孔３５が形成される場合において、プランジャ４５が往復移動をする場合、開口部３６の開口面積は、図１１に示すように、プランジャ４５の移動量であるリフト量が変化するに従って変化する。即ち、プランジャ４５のリフト量が大きくなるに従って、開口部３６の開口面積も大きくなる。

これに対し、給排油孔３５を、プランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで形成した場合、開口部３６の形状は、給排油孔３５の形成方向視の形状に対して、プランジャバレル３０の円周方向の大きさが大きくなる。このため、開口部３６の面積は、給排油孔３５の形成方向視の開口面積よりも大きくなる。

図１２は、図９に示す給排油孔の開口部をプランジャで開閉する際のプランジャのリフト量の変化に対する給排油孔の開口面積の変化の説明図である。給排油孔３５を、プランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで形成した場合、プランジャ４５の移動方向における開口部３６の大きさは、給排油孔３５を、プランジャバレル３０の径方向に沿った向きで形成した場合と同じ大きさになる。このため、プランジャバレル３０の移動範囲に対する開口部３６の全閉位置から全開位置までの距離は、プランジャバレル３０の径方向に対する給排油孔３５の向きに関わらず一定になっている。

従って、開口面積が大きくなっている開口部３６をプランジャ４５で開閉する場合には、図１２に示すように、プランジャ４５のリフト量の変化に対する開口部３６の開口面積の変化が大きくなる。即ち、本実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０では、開口部３６を閉じた状態からプランジャ４５のリフト量を大きくして給排油孔３５の開口部３６を開く際には、プランジャバレル３０の径方向に沿った向きで給排油孔３５を形成する場合と比較して、リフト量の変化に対する開口面積の変化が大幅に大きくなる。

換言すると、本実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０は、単位リフトあたりの開口部３６の開口面積増加率が大きくなっている。このため、給排油孔３５の開口部３６をプランジャ４５のリード溝４６に対向させて開口部３６を開くことにより、プランジャバレル３０内の高圧の燃料を給排油孔３５によって排出する場合、プランジャバレル３０内の燃料を短時間で給排油孔３５内に流入させることができる。これにより、プランジャバレル３０の燃料と給排油孔３５内の燃料との圧力差を、短時間で低減させて排出することができる。

以上の実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０は、プランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで給排油孔３５を形成しているため、プランジャ４５のリフト量に対する開口面積の変化の割合を大きくすることができる。これにより、プランジャバレル３０内の燃料と給排油孔３５内の燃料との圧力差を、短時間で低減させることができるため、給排油孔３５に流入する燃料がジェット状の噴流になることを抑制することができる。この結果、燃料がジェット状の噴流になることに起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。また、キャビテーションの発生を抑えることにより、エロージョンの発生を抑制することができ、製品寿命の低下を抑えることができる。

〔変形例〕
なお、実施形態２に係る燃料噴射ポンプ２０では、デフレクタ４０は給排油孔３５の軸心と同心にして配設されているが、デフレクタ４０は実施形態１に係る燃料噴射ポンプ２０と同様に、給排油孔３５に対して偏心させてもよい。実施形態２のように、デフレクタ４０を給排油孔３５の軸心と同心にして配設した場合でも、給排油孔３５をプランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで形成することにより、キャビテーションの発生を抑えることができ、この給排油孔３５に対してデフレクタ４０を偏心させた場合には、さらにキャビテーションの発生を抑えることができる。また、給排油孔３５をプランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで形成してデフレクタ４０を偏心させ、さらに、開口部３６の開き始め側に位置する後流側孔部３７よりも、開き終わり側に位置する後流側孔部３７の開口面積を大きくすることにより、より効果的にキャビテーションの発生を抑えることができる。

また、燃料噴射ポンプ２０は、上述した実施形態、及び変形例で用いられている構成等を適宜組み合わせてもよく、または、上述した構成以外を用いてもよい。燃料噴射ポンプ２０の構成等に関わらず、デフレクタ４０を偏心して給排油孔３５に内設したり、プランジャバレル３０の径方向に対して傾斜する向きで給排油孔３５を形成したりすることにより、キャビテーションの発生を抑えることができる。

１ 燃料噴射システム
５ ディーゼルエンジン
１０ 燃料タンク
１２ 給油ポンプ
１７ 燃料噴射弁
２０ 燃料噴射ポンプ
２５ ポンプケース
２６ 給排油室
３０ プランジャバレル
３５ 給排油孔
３６ 開口部
３７ 後流側孔部
４０ デフレクタ
４５ プランジャ
４６ リード溝
５０ プランジャ室
５５ 吐出弁
６０ 吐出コネクタ
６５ 燃料カム
６６ タペット

Claims (4)

1. ポンプ本体と、
   筒状に形成されて前記ポンプ本体に内装されるバレルと、
   前記バレルの周壁部を貫通し、少なくとも前記バレル内の燃料を前記バレルの外に排出させる通油孔と、
   前記バレルに摺動自在に内設されて前記バレル内の燃料を加圧すると共に、前記通油孔における前記バレルの内周面に開口した開口部の開閉を行うプランジャと、
   前記通油孔内を流れる燃料を整流すると共に、前記バレル内の燃料の前記通油孔からの排出時に前記開口部を前記プランジャで開く場合における開き始め側に偏心して前記通油孔に内設されるデフレクタと、
   を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記通油孔は、前記バレルの径方向に対して傾斜する向きで前記バレルの周壁部を貫通することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記通油孔は、前記デフレクタの周囲に複数の後流側孔部が画成されており、
   前記後流側孔部は、前記開口部を前記プランジャで開く場合における開き始め側に位置する前記後流側孔部よりも、開き終わり側に位置する前記後流側孔部の方が、前記通油孔を流れる燃料の流れ方向に見た場合における開口面積が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射ポンプ。
4. ポンプ本体と、
   筒状に形成されて前記ポンプ本体に内装されるバレルと、
   前記バレルに摺動自在に内設されて前記バレル内の燃料を加圧するプランジャと、
   少なくとも前記バレル内の燃料を前記バレルの外に排出させると共に、前記バレルの径方向に対して傾斜する向きで前記バレルの周壁部を貫通し、前記プランジャにより、前記バレルの内周面に開口した開口部の開閉が行われる通油孔と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。

Images