JP2021001587A - Fuel injection pump - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射ポンプに関する。 The present invention relates to a fuel injection pump for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の燃料噴射ポンプは、ポンプハウジングとプランジャバレルとの間に燃料溜まり室が形成されているとともに、プランジャバレルの側壁に燃料溜まり室に連通する貫通孔が形成されている。また、プランジャの外周面には燃料の加圧室に連通するとともにプランジャバレルの貫通孔と対向可能な上端エッジ部および傾斜エッジ部等を有するリードが形成されている。かかる燃料噴射ポンプは、プランジャの下降に伴い貫通孔を介して加圧室内に燃料を吸入する一方、プランジャの上昇に伴って上端エッジ部により貫通孔が閉じられて加圧室内の燃料を加圧する。そして、加圧室内の圧力が開弁圧を超えたときにデリバリバルブが開弁し、高圧燃料が噴射ノズルに向けて圧送される。その後、プランジャがさらに上昇し、プランジャに形成された傾斜エッジ部が貫通孔に到達したときに、加圧室内の燃料が排出されて圧送を終了するようになっている。 Conventionally, in a fuel injection pump of an internal combustion engine, a fuel reservoir is formed between the pump housing and the plunger barrel, and a through hole communicating with the fuel reservoir is formed on the side wall of the plunger barrel. Further, a lead having an upper end edge portion and an inclined edge portion that communicate with the fuel pressurizing chamber and face the through hole of the plunger barrel is formed on the outer peripheral surface of the plunger. Such a fuel injection pump sucks fuel into the pressurizing chamber through the through hole as the plunger descends, while the through hole is closed by the upper end edge as the plunger rises to pressurize the fuel in the pressurizing chamber. .. Then, when the pressure in the pressurizing chamber exceeds the valve opening pressure, the delivery valve is opened and the high-pressure fuel is pressure-fed toward the injection nozzle. After that, when the plunger is further raised and the inclined edge portion formed in the plunger reaches the through hole, the fuel in the pressurizing chamber is discharged and the pumping is terminated.
このような燃料噴射ポンプでは、プランジャが上昇する加圧工程においてプランジャの上端エッジ部がプランジャバレルの貫通孔を閉じる寸前に、加圧室の燃料がプランジャに押されて貫通孔から燃料溜まり室に流れ出す。流出した燃料は、貫通孔内において急激に減圧され、気泡を発生させる。発生した気泡は拡大し貫通孔内に滞留する。 In such a fuel injection pump, the fuel in the pressurizing chamber is pushed by the plunger to the fuel reservoir just before the upper end edge of the plunger closes the through hole of the plunger barrel in the pressurizing process in which the plunger rises. It flows out. The spilled fuel is rapidly decompressed in the through hole to generate bubbles. The generated bubbles expand and stay in the through holes.
その後、プランジャが上昇し続け、プランジャの外周面に形成された傾斜エッジ部が貫通孔に到達すると、噴射ノズルへの燃料の圧送を終了し、加圧室の燃料がリードから貫通孔を介して燃料溜まり室に戻される。このとき、加圧室内の高圧燃料がプランジャのリードから高速噴流となって貫通孔に向けて排出される。この高速噴流によって滞留していた気泡が潰され、破壊されることによって、貫通孔にキャビテーションエロージョンが発生するという問題がある。 After that, when the plunger continues to rise and the inclined edge formed on the outer peripheral surface of the plunger reaches the through hole, the pumping of fuel to the injection nozzle is completed, and the fuel in the pressurizing chamber is discharged from the lead through the through hole. Returned to the fuel reservoir. At this time, the high-pressure fuel in the pressurizing chamber becomes a high-speed jet stream from the lead of the plunger and is discharged toward the through hole. There is a problem that cavitation erosion is generated in the through hole by crushing and destroying the stagnant air bubbles by this high-speed jet stream.
このようなキャビテーションエロージョンの発生を低減することを目的として、貫通孔の開口部に早期制御溝が形成された燃料噴射ポンプが開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。この早期制御溝が形成された燃料噴射ポンプでは、燃料が早期制御溝の底部の傾斜に沿って緩やかに流入し、貫通孔内でのキャビテーションエロージョンの発生を減少させることができる。 For the purpose of reducing the occurrence of such cavitation erosion, a fuel injection pump in which an early control groove is formed in an opening of a through hole is disclosed (see Patent Documents 1 and 2). In the fuel injection pump in which the early control groove is formed, the fuel flows gently along the inclination of the bottom of the early control groove, and the occurrence of cavitation erosion in the through hole can be reduced.
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示された早期制御溝は傾斜エッジ部に対して垂直に形成する必要があり、プランジャの傾斜エッジ部の角度に対応して異なる角度の早期制御溝が配置されたプランジャバレルを用意する必要があった。このため、プランジャバレルの種類が非常に多くなってしまい、早期制御溝の使用は生産性を悪化させる原因となっていた。
However, the early control grooves disclosed in Patent Document 1 and
図7は、従来型の早期制御溝を有する燃料噴射ポンプにおいて、プランジャバレルの内側から貫通孔209の開口部209aを見た図であり、図7中の点線は、同じ方向から見た場合におけるプランジャの上端エッジ部211および傾斜エッジ部212が存在する位置を示している。プランジャバレルの内側における貫通孔209の開口部209aは、円形部分209gと、早期制御溝を構成する円弧状底部を有する桶形状部分209hからなる。早期制御溝を傾斜エッジ部212に対して垂直に形成するとは、円形部分209gの中心C2と桶形状209hが有する円弧状底部の中心C3とを結んだ直線L2が傾斜エッジ部212に対して垂直となるように早期制御溝を形成するということである。このように早期制御溝を形成することにより、燃料が早期制御溝の最深部D3を入り口として、これに連なる底部の傾斜に沿って貫通孔内に流入する。その貫通孔内の圧力変化は、早期制御溝が無い場合に比べより緩やかなので、貫通孔内でのキャビテーションエロージョンの発生を減少させることができる。尚、最深部D3は円弧状底部と直線L2の交点である。
FIG. 7 is a view of the opening 209a of the through
傾斜エッジ部212の傾斜角度は燃料噴射ポンプの噴射特性を決定するファクタの一つであり、要求される噴射特性に合わせて傾斜エッジ部212の傾斜角度が設定される。したがって、従来型の早期制御溝を有する燃料噴射ポンプの設定においては、傾斜エッジ部212の傾斜角度に合わせて異なる早期制御溝を有するプランジャバレルが必要となり、結果としてプランジャバレルの種類が非常に多くなってしまい、その生産性が悪くなっていた。
The tilt angle of the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、貫通孔に発生するキャビテーションエロージョンが低減されるとともに、生産性の良い燃料噴射ポンプを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly productive fuel injection pump while reducing cavitation erosion generated in through holes. ..
本発明に係る燃料噴射ポンプは、ポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに装着されたプランジャバレルと、前記プランジャバレルに往復摺動可能に挿入されたプランジャと、前記プランジャバレルに形成され前記プランジャの往復動により燃料が導入及び加圧される加圧室と、前記ポンプハウジング又は前記プランジャバレルの少なくとも一方に形成された燃料溜まり室と、前記プランジャバレルに形成され前記燃料溜まり室と前記加圧室を連通する貫通孔と、を備え、前記プランジャの往復動により、前記燃料溜まり室から前記加圧室に燃料を導入し圧送する燃料噴射ポンプにおいて、前記貫通孔は、前記加圧室側に開口する第1開口部と、前記燃料溜まり室側に開口する第2開口部とを備え、前記貫通孔は、前記第1開口部と前記第2開口部との間に設けられた途中部と前記第1開口部との間で、前記途中部から前記第1開口部に向かう方向に拡径の円錐形を有している燃料噴射ポンプである。 The fuel injection pump according to the present invention includes a pump housing, a plunger barrel mounted on the pump housing, a plunger inserted into the plunger barrel so as to be reciprocally slidable, and a reciprocating motion of the plunger formed on the plunger barrel. The pressurizing chamber into which fuel is introduced and pressurized, the fuel sump chamber formed in at least one of the pump housing or the plunger barrel, and the fuel sump chamber and the pressurizing chamber formed in the plunger barrel are communicated with each other. In a fuel injection pump having a through hole for introducing fuel from the fuel sump chamber to the pressurizing chamber by reciprocating movement of the plunger, the through hole opens to the pressurizing chamber side. It is provided with one opening and a second opening that opens to the fuel reservoir side, and the through hole is an intermediate portion provided between the first opening and the second opening and the first opening. It is a fuel injection pump having a conical shape with an enlarged diameter in the direction from the middle portion toward the first opening with the opening.
本発明の燃料噴射ポンプによれば、貫通孔に発生するキャビテーションエロージョンが低減されるとともに、生産性の良い燃料噴射ポンプを提供することができる。 According to the fuel injection pump of the present invention, cavitation erosion generated in the through hole can be reduced, and a highly productive fuel injection pump can be provided.
以下、適宜図面を参照して、本発明の燃料噴射ポンプに関する実施形態について具体的に説明する。ただし、この実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
Hereinafter, embodiments of the fuel injection pump of the present invention will be specifically described with reference to the drawings as appropriate. However, this embodiment shows one aspect of the present invention, does not limit the present invention, and can be arbitrarily modified within the scope of the present invention.
In each figure, the same members are shown for those having the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[燃料噴射ポンプ]
本発明の実施形態にかかる燃料噴射ポンプを図1に示す。図1は本発明に係る燃料噴射ポンプの実施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、ポンプハウジング2と、ポンプハウジング2に装着されたプランジャバレル3と、プランジャバレル3に往復摺動可能に挿入されたプランジャ4と、プランジャバレル3に形成されプランジャ4の往復動により燃料が導入及び加圧される加圧室5とを備えている。また、上方側からはデリバリバルブ6、吸い戻し弁7及びホルダ8が装着されており、ホルダ8はポンプハウジング2にねじ止めされている。
[Fuel injection pump]
The fuel injection pump according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the fuel injection pump according to the present invention.
The fuel injection pump 1 is for injecting and supplying pressurized high-pressure fuel to an internal combustion engine, and is slidable back and forth between the
このうち、ポンプハウジング2とプランジャバレル3との間で、ポンプハウジング2又はプランジャバレル3の少なくとも一方に燃料溜まり室10が形成されている。また、燃料溜まり室10と加圧室5を連通する貫通孔9がプランジャバレル3に設けられている。この貫通孔9は、加圧室5側に開口する第1開口部9aと、燃料溜まり室10側に開口する第2開口部9bとを有している。
Of these, a
プランジャ4は、プランジャバレル3のプランジャ挿入孔3a内に、軸回転方向に回転自在に、かつ、上下方向に摺動自在に挿入されている。プランジャ4の外周面には加圧室5に連通するとともにプランジャバレルの貫通孔と対向可能なリード15が形成されており、リード15は上端エッジ部11および傾斜エッジ部12を有している。プランジャ4の軸線方向の運動により、これらの上端エッジ部11及び傾斜エッジ部12が貫通孔9の第1開口部9a上を移動するようになっている。この場合、圧送開始を規定する上端エッジ部11が貫通孔9の第1開口部9aを閉じることによって燃料圧送が開始され、圧送終了を規定する傾斜エッジ部12が貫通孔9の第1開口部9aを開放することで燃料圧送が終了する。
The
また、傾斜エッジ部12は、プランジャ4の軸方向に対して傾斜して設けられており、プランジャ4の軸回転方向の位相を変えることによって、傾斜エッジ部12が貫通孔9の第1開口部9aを開放するタイミングを変化させて、ポンプによる燃料圧送量を変化させることができる。
なお、本実施の形態においては、貫通孔9、燃料溜まり室10及び傾斜エッジ部12は180°の位相差をもって二組設けられている。
Further, the
In the present embodiment, two sets of the through
また、プランジャバレル3の外周にはコントロールスリーブ21が設けられており、このコントロールスリーブ21の下部には、プランジャ4のつば部4cと嵌合される溝が形成されている。したがって、コントロールスリーブ21をコントロールラック22によって回動させると、プランジャ4が軸回転方向に変位し、貫通孔9に対する傾斜エッジ部12の相対位置が変化するようになっている。また、プランジャ4の下端部4dにはスプリングシート23が係止されており、プランジャ4はスプリングシート23を介してスプリング24によって下方へ付勢されている。また、プランジャ4の下端部4d及びスプリングシート23はタペット25に押圧接触させられ、さらに、このタペット25がカム軸(図示せず)に固定されたカム(図示せず)に押圧接触させられている。
Further, a
[貫通孔]
次に図2から図4を参照して貫通孔9について説明する。図2は図1におけるA部の拡大図であり、貫通孔9の軸線9Lを含む断面図である。貫通孔9は、第1開口部9aと第2開口部9bとの間に設けられた途中部9cと第1開口部9aとの間で、途中部9cから第1開口部9aに向かう方向に拡径の円錐形を有している。当該円錐形の側面の傾斜角度αは、軸線9Lを含む断面図において5度〜25度の範囲であり、好ましくは、傾斜角度αは10度〜20度の範囲である。また、貫通孔9は、途中部9cと第2開口部9bとの間で、途中部9cから第2開口部9bに向かう方向に拡径の円錐形を有している。当該円錐形の側面の傾斜角度βは、軸線9Lを含む断面図において5度〜25度の範囲であり、好ましくは、傾斜角度βは10度〜20度の範囲である。
[Through hole]
Next, the through
図3は、プランジャバレル3の内側から第1開口部9aを見た図であり、図3中の点線は、同じ方向から見た場合におけるプランジャ4の上端エッジ部11および傾斜エッジ部12が存在する位置を示している。図3において傾斜エッジ部12は第1開口部9aに接する位置にある。
FIG. 3 is a view of the
第1開口部9aは円錐の底面であり円形に形成されているので、傾斜エッジ部12が第1開口部9aと接点T1で接する場合には、第1開口部9aの中心点C1と接点T1を結ぶ直線L1は、傾斜エッジ部12と直交する。図3の状態からプランジャ4がわずかに上昇すると、燃料は接点T1を入り口として、これに連なる円錐形側面の傾斜に沿って貫通孔内に流入する。接点T1はいわゆる早期制御溝の最深部D3に相当し、貫通孔内の圧力変化は、早期制御溝を有する場合のように緩やかなので、貫通孔内でのキャビテーションエロージョンの発生を減少させることができる。ここで、直線L1が接点T1を通り傾斜エッジ部12と直交する関係は傾斜エッジ部12の傾きにかかわらず成立するので、従来型の早期制御溝を有する燃料噴射ポンプのように、傾斜エッジ部の傾きに合わせたプランジャバレルを用意する必要がなく、プランジャバレルの種類を少なく抑えることができる。
Since the
図4は、図3の状態からプランジャ4がわずかに上昇した状態におけるB−B線断面図である。プランジャバレル3および貫通孔9を実線で、プランジャ4および傾斜エッジ部12を点線で示す。また、加圧室5内の高圧燃料がプランジャ4のリード15から貫通孔9に向けて排出される流れを矢印Dで示す。貫通孔9に排出された燃料は、第1開口部9aから円錐形状に沿って流れる。そして、貫通孔9は途中部9cと第2開口部9bとの間で、途中部9cから第2開口部9bに向かう方向に拡径の円錐形を有しているので、貫通孔9に排出された燃料の通過による貫通孔9の外周面への損傷リスクを低く抑えることができる。
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in a state where the
以上のように本発明の実施形態にかかる燃料噴射ポンプにおいては、キャビテーションエロージョンを発生させるリスクを低く抑えることができるとともに、プランジャバレルの種類を少なく抑えることができるので、耐久信頼性が高く、生産性の良い燃料噴射ポンプを提供することができる。 As described above, in the fuel injection pump according to the embodiment of the present invention, the risk of generating cavitation erosion can be suppressed low, and the types of plunger barrels can be suppressed to a small number, so that the durability and reliability are high and the production It is possible to provide a fuel injection pump having good properties.
[変形例]
次に、本発明の実施形態の変形例にかかる燃料噴射ポンプ101について説明する。燃料噴射ポンプ101は、燃料噴射ポンプ1が貫通孔9を有するプランジャバレル3を備えているのに対して、貫通孔109を有するプランジャバレル103を備えている点で異なっている。
[Modification example]
Next, the fuel injection pump 101 according to the modified example of the embodiment of the present invention will be described. The fuel injection pump 101 is different in that the fuel injection pump 1 is provided with a
図5は、図2と同じ断面における貫通孔109部分の図である。貫通孔109は、第1開口部109aと第2開口部109bとの間に設けられた途中部109cと第1開口部109aとの間で、途中部109cから第1開口部109aに向かう方向に拡径の円錐形を有している。当該円錐形の側面の傾斜角度αは、貫通孔109の軸線109Lを含む断面図において5度〜25度の範囲であり、好ましくは、傾斜角度αは10度〜20度の範囲である。また、貫通孔109は、途中部109cと第2開口部109bとの間で、途中部109cから第2開口部109bに向かう方向に拡径の円錐形を有している。当該円錐形の側面の傾斜角度βは、軸線9Lを含む断面図において5度〜25度の範囲であり、好ましくは、傾斜角度βは10度〜20度の範囲である。
FIG. 5 is a view of the through
さらに貫通孔109は第1開口部109aから第2開口部109bの方向に延びる平面部109dを有している。
Further, the through
図6は、プランジャバレル103の内側から第1開口部109aを見た図であり、図6中の点線は、同じ方向から見た場合におけるプランジャ4の上端エッジ部11および傾斜エッジ部12が存在する位置を示している。第1開口部109aは円形部109eと平面部109dの端部である平面端部109fとを有する。この平面端部109fは上端エッジ部11に対して平行に形成されている。また、平面端部109fは軸線109Lに対して上側すなわちホルダ8の装着側に設けられており、円形部分109eの中心角γは180度から270度の範囲である。
FIG. 6 is a view of the
第1開口部が上端エッジ部に平行な平面端部を有さず、円形の外形のみを有する場合には、プランジャが上昇する加圧工程において上端エッジ部が第1開口部を閉じる寸前には、加圧室内の燃料は加圧されるとともに、上端エッジ部と第1開口部の円弧状の隙間から貫通孔内に流れ出す。この流出した燃料は、貫通孔内において急激に減圧され、気泡を発生させ、発生した気泡は拡大し貫通孔内に滞留し、キャビテーションエロージョンの原因となる。 When the first opening does not have a flat end parallel to the upper end edge and has only a circular outer shape, the upper end edge is about to close the first opening in the pressurizing process in which the plunger rises. The fuel in the pressurizing chamber is pressurized and flows out into the through hole through the arcuate gap between the upper end edge portion and the first opening. The spilled fuel is rapidly decompressed in the through hole to generate bubbles, and the generated bubbles expand and stay in the through hole, causing cavitation erosion.
これに比べて第1開口部109aが上端エッジ部11に平行な平面端部109fを有している燃料噴射ポンプ101の場合には、プランジャ4が上昇する加圧工程において上端エッジ部11が第1開口部109aを閉じる寸前には、上端エッジ部11と平面端部109f間の隙間の面積は急速に小さくなるので、加圧室内の燃料は加圧されるものの、上端エッジ部と第1開口部の隙間から貫通孔内に流れ出す燃料は少なく、貫通孔109内における気泡の発生を抑制することができる。この結果キャビテーションエロージョンのリスクを低く抑えることができる。尚、平面部109dが上端エッジ部11と平行となるように形成してもよい。
On the other hand, in the case of the fuel injection pump 101 in which the
以上のように本発明の実施形態の変形例にかかる燃料噴射ポンプ101においては、貫通孔109が、第1開口部109aと第2開口部109bとの間に設けられた途中部109cと第1開口部109aのとの間で、途中部109cから第1開口部109aに向かう方向に拡径の円錐形を有しているとともに、第1開口部109aがプランジャ(4)が有する上端エッジ部(11)に平行な平面端部(109f)を有しているので、プランジャ4が上昇する加圧工程において、上端エッジ部11が第1開口部109aを閉じる際に、貫通孔内109内の気泡の発生を抑制できるとともに、燃料の圧送終了時における気泡の破壊によるキャビテーションエロージョンの発生リスクを低く抑えることができる。さらに、プランジャバレルの種類を少なく抑えることができるので、耐久信頼性が高く、生産性の良い燃料噴射ポンプを提供することができる。
As described above, in the fuel injection pump 101 according to the modified example of the embodiment of the present invention, the through
1 燃料噴射ポンプ
2 ポンプハウジング
3 プランジャバレル
4 プランジャ
5 加圧室
6 デリバリバルブ
7 吸い戻し弁
8 ホルダ
9 貫通孔
9a 第1開口部
9b 第2開口部
9c 途中部
10 燃料溜まり室
11 上端エッジ部
12 傾斜エッジ部
21 コントロールスリーブ
22 コントロールラック
23 スプリングシート
24 スプリング
25 タペット
101 燃料噴射ポンプ
103 プランジャバレル
109 貫通孔
109a 第1開口部
109b 第2開口部
109c 途中部
109d 平面部
109e 円形部
109f 平面端部
1 Fuel injection pump 2
Claims (8)
前記ポンプハウジング(2)に装着されたプランジャバレル(3)と、
前記プランジャバレル(3)に往復摺動可能に挿入されたプランジャ(4)と、
前記プランジャバレル(3)に形成され前記プランジャ(4)の往復動により燃料が導入及び加圧される加圧室(5)と、
前記ポンプハウジング(2)又は前記プランジャバレル(3)の少なくとも一方に形成された燃料溜まり室(10)と、
前記プランジャバレルに形成され前記燃料溜まり室(10)と前記加圧室(5)を連通する貫通孔(9、109)と、
を備え、
前記プランジャ(4)の往復動により、前記燃料溜まり室(10)から前記加圧室(5)に燃料を導入し圧送する燃料噴射ポンプにおいて、
前記貫通孔(9、109)は、前記加圧室(5)側に開口する第1開口部(9a、109a)と、前記燃料溜まり室(10)側に開口する第2開口部(9b、109b)とを備え、
前記貫通孔(9、109)は、前記第1開口部(9a、109a)と前記第2開口部(9b、109b)との間に設けられた途中部(9c、109c)と前記第1開口部(9a、109a)との間で、前記途中部(9c、109c)から前記第1開口部(9a、109a)に向かう方向に拡径の円錐形を有している燃料噴射ポンプ。 Pump housing (2) and
The plunger barrel (3) mounted on the pump housing (2) and
With the plunger (4) inserted into the plunger barrel (3) so as to be reciprocally slidable,
A pressurizing chamber (5) formed in the plunger barrel (3) and in which fuel is introduced and pressurized by the reciprocating motion of the plunger (4).
A fuel reservoir (10) formed in at least one of the pump housing (2) or the plunger barrel (3), and
Through holes (9, 109) formed in the plunger barrel and communicating the fuel reservoir (10) and the pressurizing chamber (5),
With
In a fuel injection pump that introduces fuel from the fuel reservoir (10) into the pressurizing chamber (5) and pumps it by the reciprocating motion of the plunger (4).
The through holes (9, 109) are a first opening (9a, 109a) that opens to the pressurizing chamber (5) side and a second opening (9b, 9b,) that opens to the fuel reservoir (10) side. With 109b)
The through holes (9, 109) are intermediate portions (9c, 109c) and the first opening provided between the first opening (9a, 109a) and the second opening (9b, 109b). A fuel injection pump having a conical shape with an enlarged diameter in the direction from the intermediate portion (9c, 109c) toward the first opening (9a, 109a) between the portions (9a, 109a).
The flat end portion (109f) extends from the first opening portion (109a) in the direction of the second opening portion (109b) and is parallel to the upper end edge portion (11) of the plunger (4). The fuel injection pump according to claim 7, which is an end portion of 109d).
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