JP6807805B2 - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプに係り、特に植物油の中でも常温で流動性のないものとして知られているパームステアリンの如き高流動点植物油であっても、燃料油として使用することができる内燃機関の燃料噴射ポンプに関するものである。

油ヤシから採取されるパーム油は、大豆油を抜き植物油（油脂類）の中で一番の生産量を有する。油ヤシの絞りたての粗油（Crude Palm Oil）の精製（例えば、融点の差を利用した分別）が行われ、精製した液体部分のＲＢＤ（Refined, Bleached and Deodorized）パームオレイン、固体部分のＲＢＤパームステアリンが生み出されている。

ここで言うステアリンとオレインは、ステアリン酸とオレイン酸を指すものでなく、固体状のものをステアリン、液体状のものをオレインと称する業界固有の用語として定着したものである。ＪＡＳ規格では、パームステアリンは６０℃において清澄なもの、パームオレインは４０℃において清澄なものとされている。

かかる植物油のなかでもパームステアリンに代表される高流動点植物油は、一般的に軽油やＡ重油と比較して分子量が３倍以上で蒸発温度が高く、ディーゼル機関の燃料に用いる場合、燃焼室温度が低い場合は完全燃焼しにくい燃料である。また、原料植物および産地の違いにより含有する脂肪酸の混合比率が異なることで流動点温度が大幅に変化し、高い温度でも急激に凝固するもの等もある。不飽和脂肪酸を多く含む植物油では加熱による酸化劣化進行が速く、また一般的には油温１０℃上昇で酸化劣化速度は倍になると言われている。さらに、植物油の熱伝導率は水に比べて約１／４であり、均一に加熱するのも難しい。

ところで、現在多用されている高粘度のディーゼル燃料油としてはＣ重油やＨＰＰがある。これら高粘度のディーゼル燃料油を対象とした内燃機関用に用いられている燃料噴射ポンプとしては、下記特許文献１、２に示すようなボッシュ型燃料噴射ポンプが知られている。なお、各特許文献記載の発明に関する以下の説明では、各文献に掲載されている図面及び説明において使用されている符号をそのまま使用するものとする。

特許文献１に記載された燃料噴射ポンプは、燃料噴射ポンプにおいてプランジャの下降時にバレル内にキャビテーションやエロージョンが発生しないようにしたものである。燃料噴射ポンプのプランジャ２８はバレル２２内で上下摺動可能である。プランジャ２８の上端には切り欠き部１２がある。プランジャ２８が上昇すると、切り欠き部１２の周面部１３がバレル２２の燃料油流出入口４を塞ぎ、プランジャ２８の逃げ部１４と油溜室２３は遮断され、バレル２２内の燃料油の圧力が上昇し、等圧弁５から燃料油が吐出する。バレル２２の燃料油流出入口４の下方には油溜室２３に連通した燃料油吸い込み口２４がある。噴射終了後、プランジャ２８が燃料油流出入口４を閉止した状態でバレル２２内を下降すると、プランジャの第２の逃げ部２９に開口した燃料導入路３０が燃料油吸い込み口２４に連通し、逆止弁３１が作動してバレル内に燃料油が流入する。このため、バレル２２内には負圧が発生せず、キャビテーションやエロージョンが発生しないものとされている。

特許文献２に記載された燃料噴射ポンプは、燃料油流出入口４が形成されたバレル２と、バレル２内に上下動可能に設けられ燃料油流出入口４を開閉するプランジャ３２と、プランジャ３２を従動子として上下動させるカム１０を具備している。カム１０は、プランジャ３２が燃料油流出入口４を閉じてから再び開くまでの下降行程のうち、燃料油流出入口４が開く直前の位置でプランジャ３２の上下動を停止させるようなプロフィルを有している。これにより、プランジャ３２とバレル２との間隙より燃料がバレル２内に吸引され、プランジャ３２の下降行程で負圧となるバレル２内の圧力が回復され、キャビテーションや潰食が発生しないものとされている。

特開平１０−２２６５号公報 特開２０００−２９１５１１号公報

特許文献１、２に記載の発明は、前述したようにいずれもキャビテーションエロージョンを防止することを目的としたものであったが、燃料油中に空気が多量に含まれている前述した高流動点植物油を燃料として使用する場合には、十分にキャビテーションエロージョンを防止することが出来なかった。

また、特許文献１に開示された燃料噴射ポンプによれば、プランジャ２８に逆止弁３１を設けているために機構が複雑であり、小型の燃料噴射ポンプには採用が困難であるという問題があった。さらに、このようにプランジャ２８に逆止弁３１を設けたとしても、逆止弁のクラッキング設定圧力を必要な値とするために、逆止弁３１に設けられたばねのばね定数を設定すると、質量とばね定数で定まる逆止弁３１の固有振動数が小さくなり、これによって高周波数成分の圧力変動に対する逆止弁３１の応答性が低下することがあるという問題もあった。

特に、特許文献２に開示された燃料噴射ポンプによれば、前記プランジャ３２が前記燃料油流出入口（バレルポート）４を閉じてから再び開くまでの下降行程のうち、燃料油流出入口（バレルポート）４が開く直前の位置で前記プランジャの上下動を停止させる期間が、回転角度で１００〜２００度の範囲となるようにカムのプロフィールを設定していたが、プランジャ３２が燃料油流出入口（バレルポート）４を閉じた状態で下降する速度が速すぎるため、前述した高流動点植物油を用いて運転すると、燃料油流出入口（バレルポート）４付近、プランジャ３２の周面部１３及びデフレクタ２２等に深刻なキャビテーションエロージョンが発生し、例えば、通常１６０００時間程度使用できるものが、わずか４０００時間程度でキャビテーションエロージョンおよびエロージョン部を起点とした割れが発生したり、プランジャ周面部１３に発生したキャビテーションエロージョンがリード部１４につながる損傷に進展して適正な燃料油量の制御が不能となり、運転不能に陥る事態となることがあった。

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、特許文献２において従来の燃料噴射ポンプの作動を説明する図として用いられた同文献２の図５（ｅ）、（ｆ）、（ｃ）に対応する図であり、同文献２の図５と略同様の符号を付してある。以下、図７を参照して上述した燃料噴射ポンプにおけるキャビテーションクラウドの発生の機序を説明する。
図７に示す燃料噴射ポンプにおいて、バレル２とプランジャ８で構成されるポンプ室内にバレルポート４を経由して燃料供給ギャラリ（燃料室）３より燃料油を吸込み、プランジャ８の上昇により圧縮して吐出弁から燃料油を吐出する。その後、図７（ａ）に示すプランジャ８の下降行程において、プランジャ８の周面部がバレルポート４を塞いだ状態でプランジャ８が下降する際、ポンプ室内が負圧状態となり、キャビテーションクラウドが発生する。さらに図７（ｂ）に示すように、プランジャ８が下降し、プランジャ８の周面部で塞がれていたバレルポート４が開かれるとバレルポート４を経由して燃料供給ギャラリ（燃料室）３より燃料油がポンプ室内に流入するが、これと同時にポンプ室内で発生したキャビテーションクラウドがバレルポート４から燃料供給ギャラリ（燃料室）３内に入り込み、この入り込んだキャビテーションクラウドはバレルポート４内および燃料供給ギャラリ３（燃料室）内に残存する。

図７（ｃ）に示すように、プランジャ８による次の燃料油圧送行程終了時にプランジャ８が上昇し、プランジャ８の周面部で塞がれていたバレルポート４が開かれると、矢印で示すようにバレルポート４の開口部からポンプ室内の高圧燃料油が高速でバレルポート４内および燃料供給ギャラリ（燃料室）３内に噴出する。即ち燃料油の高圧噴流（スピル）３０が発生し、バレルポート４内および燃料供給ギャラリ（燃料室）３内に残存するキャビテーションクラウドが、バレルポート４の内面、デフレクタ２２、プランシャ８の周面部などのスピル３０の衝突面で圧潰され、キャビテーションエロージョンが発生し、プランジャ８の損傷やバレル２の亀裂等に発展してしまう。

従来の技術では、特許文献１または２に開示された発明のように、キャビテーションエロージョンを防止することを目的とした燃料噴射ポンプであっても、燃料油中に空気が多量に含まれている高流動点植物油を燃料として使用するような場合には、上述した機序により、依然として燃料噴射ポンプのキャビテーションエロージョンによる損傷が激しく致命的な問題となっており、この問題の解決が重要事項となっていた。

本発明は、以上説明した背景技術における課題に鑑みてなされたものであり、パームステアリンに代表されるような高流動点植物油であっても、キャビテーションエロージョンによる損傷の問題なく使用できる燃料噴射ポンプを提供することを目的としている。

請求項１に記載された燃料噴射ポンプは、
燃料供給源に燃料室を介して接続された燃料供給口を有するバレルと、
前記バレルの内周面に接して上下動可能に設けられ前記燃料供給口を開閉して前記バレル内に供給された燃料油に圧力を加えるプランジャと、
を有する燃料吐出ポンプであって、
前記バレル内に連通する吸込み逆止弁と、前記燃料室と前記吸込み逆止弁とを連絡する連絡路とをさらに有し、
前記吸込み逆止弁は、燃料油に圧力を加える前記プランジャの上昇行程では開かず、前記プランジャが前記燃料供給口を塞ぐ前記プランジャの下降行程で開くことにより前記燃料室と前記バレル内を前記連絡路により連通させて前記バレル内の負圧を緩和し、
前記連絡路は、前記燃料室に連通する燃料室引出口と、前記吸込み逆止弁に連通する逆止弁引出口と、前記燃料室引出口と前記逆止弁引出口を連絡する外部連絡路とを備えることを特徴としている。

請求項２に記載された燃料噴射ポンプは、請求項１記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記吸込み逆止弁の開弁設定圧力を、前記燃料供給口における燃料油の圧力未満としたことを特徴としている。

請求項３に記載された燃料噴射ポンプは、請求項１又は２記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャを従動子としてとして上下動させるカムをさらに有し、
前記プランジャの下降行程において、前記プランジャが前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングが当該カムの回転角度で２００度〜３３０度の範囲であり、かつ前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングまでの間は前記プランジャが等速に降下するように、前記カムのプロフィールが設定されていることを特徴としている。

請求項４に記載された燃料噴射ポンプは、請求項３記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記プランジャの下降行程において、前記プランジャが前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングが当該カムの回転角度２８０〜３１０度の範囲となるように、前記カムのプロフィールが設定されていること特徴としている。

請求項１に記載された燃料噴射ポンプによれば、バレルに設けた吸込み逆止弁を連絡路で燃料室と接続し、プランジャの下降行程においてポンプ室内が負圧状態となった場合に燃料室から連絡路を経由して燃料油をポンプ室に供給できる吸込み逆止弁を設けたので、プランジャが燃料供給口を塞ぐ下降行程では、吸込み逆止弁が開いてバレル内と燃料室が連絡路で連通されるため、バレル内の負圧が緩和され、キャビテーションクラウドの発生が抑制される。このため、燃料噴射終了時に燃料油スピルが発生しても、これが残存キャビテーションクラウドを圧潰することにより発生するキャビテーションエロージョンの軽減を図ることができる。さらに、連絡路を、前記燃料室に連通する燃料室引出口と、前記吸込み逆止弁に連通する逆止弁引出口と、前記燃料室引出口と前記逆止弁引出口を連絡する外部連絡路とを備える構造としたので、高流動点植物油での運転を前提としない通常の内燃機関の燃料噴射ポンプに対しての構造面での変更が少なく、主要部品の共通化が図れる。

請求項２に記載された燃料噴射ポンプによれば、吸込み逆止弁の開弁設定圧力を燃料供給口における燃料油の圧力未満としたので、プランジャが燃料供給口を塞ぐ下降行程で吸込み逆止弁が速やかに開いてバレル内の負圧の緩和が直ちに達成される。

請求項３に記載された燃料噴射ポンプによれば、プランジャの下降行程において、プランジャが燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングを当該カムの回転角度で２００度〜３３０度の範囲とし、かつ燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングまでの間はプランジャが等速に降下するようにした。すなわち、プランジャを駆動するカムをプランジャが緩やかに下降するような形状とすることにより、バレル内の急激な負圧の発生を抑制し、吸込み逆止弁からバレル内への燃料油の円滑な流入を容易にした。なお、前記プランジャの下降行程において、プランジャが燃料供給口を閉じるタイミングは、機関の負荷状態すなわち燃料噴射量によって変わる。しかし、燃料供給口を閉じた後の再開タイミングは、その影響を受けないで一定とすることが出来る。

請求項４に記載された燃料噴射ポンプによれば、プランジャの下降行程において、プランジャが燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングを当該カムの回転角度で２８０〜３１０度の最適な範囲としたので、バレル内の急激な負圧の発生をより効果的に抑制し、吸込み逆止弁からバレル内への燃料油の流入を一層容易にした。

本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプの平面図である。 図１のＢ−Ａ切断線における断面の説明図である。 図１のＡ−Ａ切断線における断面の説明図である。 本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプに接続された燃料供給系統及びドレン配管系を模式的に示す構成図である。 本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプのカム一回転に対応するプランジャ行程図である。 本発明の実施形態に係る燃料噴射ポンプの作動を示す一部切欠き正面図である。 従来の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーションクラウドの発生を説明するための一部切欠き正面図である。

本実施形態は、ディーゼル機関等の内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプ３０に係り、特に植物油の中でも常温で流動性のないものとして知られているパームステアリンの如き高流動点植物油であっても燃料油として使用できる内燃機関の燃料噴射ポンプ３０に関するものである。

図１〜図３に示すように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０は、円筒形のハウジング１内に固定されたバレル２を有する。バレル２とハウジング１の間には後述する供給源から送られた燃料油が溜まる燃料室３が形成されている。バレル２の内周面には燃料供給口（以下、「バレルポート」とも呼ぶ。）４が開口している。バレルポート４はこの燃料室３に連通している。バレル２の上端には等圧弁５が設けられている。等圧弁５は、加圧された燃料油の圧力で作動して燃料油をバレル２外に吐出させる吐出側チェックバルブ６と、戻り側チェックバルブ７を有している。なお図３においては説明のため、断面として現れるべき外部連絡路２６および逆止弁引出口３４の記載を省略している。

バレル２の内部には、プランジャ８が上下摺動可能に設けられている。開口したバレル２の下端から突出したプランジャ８の下端にはプランジャガイド９が設けられている。プランジャガイド９はハウジング１内にあり、ハウジング１の下端の開口部に配置されている。ハウジング１の下端の開口部から覗いているプランジャガイド９の下面には、機関に同期して作動するカム１０が接している。ハウジング１とプランジャガイド９の上面との間には、プランジャガイド９を下方に付勢する復帰手段としてのばね１１が設けられている。

プランジャ８の上端の周面には、バレルポート４を適当なストロークで開閉するための切り欠き部１２が形成されている。この切り欠き部１２は、プランジャ８の上端面と螺旋状の下端縁に区画されてバレル２の内周面に摺接する周面部１３と、周面部１３よりも凹んだ略周状の逃げ部（以下、「リード」とも呼ぶ。）１４と、プランジャ８の上端面とこのリード１４を連通する縦溝１５から構成される。

バレル２の下端には、ピニオン１６が回動可能に装着されている。ピニオン１６は筒体１７と一体であり、筒体１７の下端には二面取り部１８がある。プランジャ８の下端には二面巾を有するつば部１９が設けられており、筒体１７の二面取り部１８に係合している。ハウジング１の内部にはピニオン１６に係合するラック２０が設けられている。プランジャ８が実際に燃料油を圧送する移動範囲の長さを有効ストロークと呼ぶ。プランジャ８の有効ストロークは噴射量に比例する。ラック２０を移動させてピニオン１６を回転させ、これによってプランジャ８を回転させて切り欠き部１２とバレルポート４との位置関係を変えれば、有効ストロークを変更することができる。

図４は、前述した本実施形態の燃料噴射ポンプ３０と燃料噴射ポンプ３０から燃料油の供給を受ける燃料噴射弁４０等を含む燃料供給系と、ドレン系とを示している。
図４には示さない機関の燃料タンクに接続された燃料供給管２８にはポンプ２７が介装されており、ポンプ２７から所定の圧力で吐出された燃料油は、燃料入口主管２８ａを経て、図３等に示すようにハウジング１及びバレル２に取り付けられたデフレクタを兼用した燃料入口孔２２ａに入り、前記燃料室３及び前記バレルポート４を経由してポンプ室２９内に供給される。図３及び図４に示す等圧弁５の出口側は、燃料噴射弁４０に接続されており、所定の圧力にまで加圧された燃料油は燃料噴射弁４０に送られて噴射される。また、図３及び図４に示すようにハウジング１及びバレル２に取り付けられた他方のデフレクタを兼用した燃料出口孔２２ｂから出た燃料油は、燃料出口主管２８ｂを経て、ポンプ２７の上流側において前記燃料供給管２８に還流する。

前記燃料噴射弁４０のドレンとは、燃料噴射弁４０の針弁と本体との摺動面からリークした燃料油または噴射管等のねじ込み部から漏れた燃流油であり、図４に示すように、針弁と本体の摺動面からリークした燃料を導く燃料戻り油路４１にドレン支管４２が接続されており、このドレン支管４２はドレン主管４３に接続されている。ドレン主管４３はドレンタンク４４に接続されており、各シリンダから出たドレンはドレンタンク４４に集められる。

図１及び図２に示すように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０は、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したキャビテーションクラウドの発生を抑制するために、前述した従来の等圧弁５に加えて、バレル２の上部に、該バレル２内（ポンプ室２９）に連通する吸込み逆止弁２５と、吸込み逆止弁２５に連通する逆止弁引出口３４を有している。また、燃料室３に連通する燃料室引出口３３を有する。この逆止弁引出口３４と燃料室引出口３３は、連絡路としての外部連絡路２６ (図２では一部を破線で仮想的に示す。）によって接続されている。このように本実施形態では、燃料室３から吸込み逆止弁２５への燃料油供給は、ハウジング１の外に配設するため構造が簡単な外部連絡路２６で行うものとした。

本実施形態の燃料噴射ポンプ３０によれば、バレル２に設けた吸込み逆止弁２５を燃料室３と接続する構造により、キャビテーションエロージョン軽減の効果が得られた。その詳細は後に図５及び図６を参照して説明するが、ここでは図５のプランジャ行程図を参照して簡単に説明する。すなわち、図５における「燃料噴射期間」のように、プランジャ８が上昇してポンプ室２９内の燃料油を加圧する上昇行程では、吸込み逆止弁２５は開かない。プランジャ８の下降行程において、図５における「バレルポート閉期間」のように、プランジャ８の周面部１３が燃料供給口４（バレルポート）を塞いだ状態でプランジャ８が下降する際には、吸込み逆止弁２５が開く。これによって燃料室３とポンプ室２９とが外部連絡路２６を介して連通し、燃料室３内の燃料油がポンプ室２９内に流入し、ポンプ室２９内の負圧を緩和する。このため、前述したようなポンプ室２９内におけるキャビテーションクラウドの発生が抑制され、燃料噴射終了時に発生する燃料油のスピルが残存キャビテーションクラウドを圧潰することで生じるキャビテーションエロージョンが軽減される。

前記吸込み逆止弁２５の開弁設定圧は、燃料供給口４での燃料油の圧力より低い圧力とされている。具体的には、前記燃料供給口４での燃料油の圧力は、ほぼ燃料供給ポンプ２７の吐出圧力に近いので、燃料供給ポンプ２７の吐出圧力（例えば０．５ＭＰａ）未満の低い値、好ましくは燃料供給ポンプ２７の吐出圧力（例えば０．５ＭＰａ）より０．１ＭＰａだけ低い値（例えば０．４ＭＰａ）に設定するとよい。

本実施形態の燃料噴射ポンプ３０に設けられた前記吸込み逆止弁２５を含む各弁の作動圧力の設定例を示す。
吸込み逆止弁２５：前記バレル２内（ポンプ室２９内）の圧力が前記燃料供給口４での燃料油の圧力未満の低い圧力で開となる。好ましくは 前記燃料供給口４での燃料油の圧力より０．１ＭＰａ低い値で開となるものとする。
吐出側チェックバルブ６：前記バレル２内（ポンプ室２９内）の圧力が２．０〜３．０ＭＰａ以上で開となるものとする。
戻り側チェックバルブ７：吐出側の圧力が１０．５〜８．０ＭＰａ以上で開となるものとする。

このように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０によれば、プランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を塞いで下降する際には吸込み逆止弁２５が開き、燃料室３内の燃料油がポンプ室２９内に流入して負圧を緩和する効果が得られるが、負圧緩和の効果を一層確実に得るために、プランジャ８を駆動するカム１０の下り形状を、プランジャ８がより緩やかに下降するような形状とすることとした。

具体的には、前記プランジャ８の下降行程において、前記プランジャ８が前記燃料供給口４（バレルポート）を閉じた瞬間（図５における「バレルポート閉期間」の始点である「バレルポート閉」の時点）よりも後の再開タイミングＤ°（図５における「バレルポート閉期間」の終点である「バレルポート開」の時点）を、当該カム１０の回転角度で２００〜３３０度の範囲とし、前記燃料供給口４（バレルポート）を閉じてから前記再開タイミングＤ°までの間、すなわち図５における「バレルポート閉期間」の間、プランジャ８が等速で降下するように、カム１０のプロフィールを設定した。

図５中に破線で示した「従来の技術におけるリフトの変化」から理解されるように、従来のカムのプロフィールによれば、プランジャ８の下降行程において、「バレルポート閉」の後、カムは急速に低下してリフトが０になる。このため、従来は、プランジャ８の下降行程における「バレルポート閉」の後は、ポンプ室２９内は負圧が生じやすい条件にあったと言えるが、本実施形態によれば、そのような条件は改善されており、前記吸込み逆止弁２５による効果と相俟って、ポンプ室２９内の負圧解消が一層確実になっている。

なお、プランジャ８の下降行程において、プランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を閉じるタイミングは、機関の負荷状態すなわち燃料噴射量によって変わる。しかし、燃料供給口４（バレルポート）を閉じた後の再開タイミングは、その影響を受けないで一定とすることが出来る。

本実施形態の燃料噴射ポンプ３０のさらに好ましい形態として、プランジャ８の下降行程において、プランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を閉じた後の再開タイミングＤ°を当該カム１０の回転角度で２８０〜３１０度の範囲とすることもできる。

このように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０によれば、プランジャ８の下降行程における燃料供給口４（バレルポート）の再開タイミングＤ°を従来よりも引き延ばしてカム１０の回転角度で２００〜３３０度の範囲としたので、ポンプ室２９内における負圧の急激な発生は抑制され、吸込み逆止弁２５からポンプ室２９内へ流入する燃料油によってポンプ室２９内での負圧の発生に的確に追従してこれを緩和することができる。すなわち、ポンプ室２９内での負圧の発生に対して吸い込み逆止弁２５が応答遅れを生じることがないため、ポンプ室２９内にキャビテーションクラウドが発生することを確実に防止できる。

次に、以上のように構成された本実施形態に係る燃料噴射ポンプ３０の作動を、図５及び図６を適宜参照して説明する。
図５に示す（ａ）の期間は、プランジャ８の下限位置（カム１０のベースサークル）から、バレル２のバレルポート４を塞ぐまでの上昇ストロークであり、この期間ではバレル２内の燃料油はバレルポート４より燃料室３に逃げるため圧縮されない。

図５に示す（ｂ）の期間、すなわち「燃料噴射期間」は、プランジャ８の上端がバレルポート４を塞いでから、プランジャ８のリード１４がバレルポート４を開くまでの上昇ストロークであり、この期間で燃料油は圧縮されて任意の設定圧力以上で燃料噴射弁４０に圧送が行われる。そしてリード１４がバレルポート４を開く時点でバレル２内の高圧に圧縮された燃料油がプランジャ８の縦溝１５を経由し、バレルポート４から燃料室３に噴出する。この期間では吸込み逆止弁２５は開かない。

図５に示す（ｃ）の期間は、燃料油圧送が終了し、バレル２内とバレルポート４がプランジャ８の縦溝１５を経由して連通した状態での上昇ストロークであり、バレル２内の燃料油はプランジャ８の上昇に伴って、バレルポート４から燃料室３に逃げる。

図５に示す（ｄ）の期間は、（ｃ）の期間に続く下り行程であり、バレル２内の容積の増加に伴い、バレルポート４、縦溝１５を経由し燃料室３から燃料油を吸引しながらプランジャ８が下降する。

図５に示す（ｅ）の期間は、プランジャ８の下り行程であり、この期間はバレルポート４が塞がれた状態でプランジャ８が下降するため、従来の燃料噴射ポンプ３０では、バレル内が負圧となり、従来ではキャビティの発生が問題になっていた期間である。しかしながら、本実施形態では、バレル２に設けた吸込み逆止弁２５を燃料室３と接続し、プランジャ８の下降行程における燃料供給口４（バレルポート）の再開タイミングＤ°を従来よりも引き延ばしてプランジャが等速でゆっくり下降するようにしたため、キャビテーションエロージョン軽減の顕著な効果が得られている。

すなわち、図５における「バレルポート閉期間（ポンプ室膨張期間）」のようなプランジャ８の下降行程において、プランジャ８の周面部１３が燃料供給口４（バレルポート）を閉じた状態でプランジャ８が下降する際に、図６（ａ）に示すように吸込み逆止弁２５が開き、燃料室３とポンプ室２９とが外部連絡路２６（図２参照）を介して連通し、燃料室３内の燃料油がポンプ室２９内に流入を始め、ポンプ室２９内の負圧を緩和する。これによって、前述したキャビテーションクラウドの発生が抑制され、燃料噴射終了時に発生する燃料油のスピルが残存キャビテーションクラウドを圧潰することで生じるキャビテーションエロージョンが軽減される。

図５における「バレルポート閉期間」の始点である「バレルポート閉」のタイミングで燃料室３内の燃料油が吸い込み逆止弁２５からポンプ室２９内に流入を始め、その後、「バレルポート開」となるカム１０の回転角度で２００〜３３０度の再開タイミングＤ°まで流入が続き、その間、プランジャ８は等速度で緩やかに降下する。

このように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０によれば、プランジャ８の下降行程における燃料供給口４（バレルポート）の再開タイミングＤ°を従来よりも先に引き延ばしてプランジャ８を等速度でゆっくり下降させ、ポンプ室２９内における負圧の急激な発生を抑制したので、吸込み逆止弁２５からの燃料油の流入が、応答遅れを生じることなくポンプ室２９内の負圧の発生に的確に追従できるため、ポンプ室２９内にキャビテーションクラウドが発生することを確実に防止することができる。

図５に示す（ｆ）の期間では、バレルポート４を通じて燃料油をバレル２内に吸入する。この際、急激なバレルポート４の開により燃料室３内の圧力が変動するが、本実施形態では（ｅ）の期間でキャビティが発生しないので、これが燃料室３内に流出することによる不都合は発生しない。

以上説明したように、本実施形態の燃料噴射ポンプ３０によれば、バレル２の上部に該バレル２内に連通する吸込み逆止弁２５を設け、これと燃料室３を外部連絡路２６で接続した。この吸込み逆止弁２５は、プランジャ８による燃料油の加圧時には開かず、プランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を塞いで下降した際には開口して、燃料室３からバレル２内に燃料油を流入させてバレル２内（ポンプ室２９内）の負圧を緩和する。このため、燃料供給口（バレルポート）４の近傍や、プランジャ８の周面部１３及びデフレクタ２２等におけるキャビテーションエロージョンの発生が防止され、キャビテーションエロージョンおよびエロージョン部を起点とした割れの発生や、プランジャ８の周面部１３の損傷によって適正な燃料油量の制御が不能となり、運転不能に陥るような事態を避けることが出来る。

特に、燃料油中に空気が多量に含まれている高流動点植物油を燃料として使用する場合には、キャビテーションエロージョンの発生を防止するために有効である。さらに、機構が簡単であるため、小型の燃料噴射ポンプ３０には特に適用しやすい。また、燃料噴射ポンプ３０のプランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を閉じてから再び開く再開タイミングをカム１０の回転角度で２００〜３３０度の範囲とし、プランジャ８が燃料供給口４（バレルポート）を閉じてから再び開くまでの間、プランジャ８が略等速度で降下するようにしたので、より確実にキャビテーションエロージョンの発生を防止することができる。

１…ハウジング
２…バレル
３…燃料室
４…燃料供給口（バレルポート）
８…プランジャ
１０…カム
２５…吸込み逆止弁
２６…連絡路としての外部連絡路
３０…燃料噴射ポンプ
３３…燃料室引出口
３４…逆止弁引出口
４０…燃料噴射弁

Claims (4)

1. 燃料供給源に燃料室を介して接続された燃料供給口を有するバレルと、
   前記バレルの内周面に接して上下動可能に設けられ前記燃料供給口を開閉して前記バレル内に供給された燃料油に圧力を加えるプランジャと、
   を有する燃料吐出ポンプであって、
   前記バレル内に連通する吸込み逆止弁と、前記燃料室と前記吸込み逆止弁とを連絡する連絡路とをさらに有し、
   前記吸込み逆止弁は、燃料油に圧力を加える前記プランジャの上昇行程では開かず、前記プランジャが前記燃料供給口を塞ぐ前記プランジャの下降行程で開くことにより前記燃料室と前記バレル内を前記連絡路により連通させて前記バレル内の負圧を緩和し、
   前記連絡路は、前記燃料室に連通する燃料室引出口と、前記吸込み逆止弁に連通する逆止弁引出口と、前記燃料室引出口と前記逆止弁引出口を連絡する外部連絡路とを備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 前記吸込み逆止弁の開弁設定圧力を、前記燃料供給口における燃料油の圧力未満としたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. 前記プランジャを従動子としてとして上下動させるカムをさらに有し、
   前記プランジャの下降行程において、前記プランジャが前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングが当該カムの回転角度で２００度〜３３０度の範囲であり、かつ前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングまでの間は前記プランジャが等速に降下するように、前記カムのプロフィールが設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射ポンプ。
4. 前記プランジャの下降行程において、前記プランジャが前記燃料供給口を閉じた後に再び開く再開タイミングが当該カムの回転角度２８０〜３１０度の範囲となるように、前記カムのプロフィールが設定されていること特徴とする請求項３記載の燃料噴射ポンプ。

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