JPH02238167A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、噴射式内燃機関の燃料噴射ポンプ、特にディ
ーゼル噴射ポンプであって、ボンプビストンブシュが少
なくとも１つの吸込み・溢流孔を有し、該吸込み・溢流
孔は、送り出し開始時に、前記ポンプピストンブシュの
シリンダ孔内において案内されなポンプピストンの上方
の制御縁によって閉寒され、そして送り出し終了時に、
該ポンプピストンの下方のｉ１ｉＩ１御縁によって開放
されるものに関する． ［従来の技術］ 前記形式の公知の燃料噴射ポンプの場合、特に比較的高
い噴射圧力をもって作動するディーゼル噴射ポンプにお
いては、ポンプ室からボンブの吸込み室への燃料流出時
の制御孔の開閉制御に際して、同制御孔において空洞部
が発生する，その後前記空洞部は、キャビテーション現
象に基づいて著しい損耗をもたらす．ポンプの吸込み室
への流出に際して発生する圧力及び流れは、制御孔及び
ポンプの吸込み室内での空洞部の形成に引き続いて、同
空洞部を消失せしめる，これは、材料を浸蝕し、ひいて
はポンプを破損に至らしめる． この場合のキャビテーション浸蝕のメカニズムはＳ・本
質的には、ピストンの上昇行程の開始時に、ピストンが
吸込み孔を閉塞するまでに、燃料がボンブ室から吸込み
孔を経て集合・逆戻り流路内へ流動することに起因して
いる．燃料流の慣性によって、吸込み室領域に真空が生
ぜしめられ、そして吸込み孔が遮断した瞬間に、吸込み
室に隣接する燃料通路内に気泡が形成されよう．吸込み
室内の圧力が蒸気圧力以下に下がると，蒸気の気泡が増
殖する．特に吸込み孔内において燃料流の速度は高く、
蒸気の気泡は同領域に集中するようになる．この過程の
後に燃料は吸込み室内に供給される．この場合前記供給
は蒸気圧力と供給圧力の差に相応して生じる．吸込み室
に隣接する通路部分内の圧力は、大きな空洞部が消失す
るまで蒸気圧力の値に保たれる．大きな空洞部が消失す
ると、吸込み室内に圧力波が発生し始める．この場合実
験によれば、この圧力の大きさは２７バール程度に達す
るが、小さな空洞部を完全に排除するためには同圧力で
は十分とは思われない．ピストンは、その上昇運動を継
続して、やがて制御孔の開口によって燃料噴射を終了せ
しめる．排出制御の開始に際して、非常に高い圧力が突
然吸込み室内に解放され、そして前記残留している小さ
な空洞部が同高圧力によって解消される．主に吸込み孔
内において空洞部が激しく内破することになる．なぜな
ら同位１に大量の空洞部が存在するからである．前記内
破に基づいて、キャビテーション浸蝕がピストン及び吸
込み孔内に発生する． 噴射システムにおける負圧側のキャビテーションを回避
するための一連の措置が既に公知になっている．原理的
には、浸蝕現象を抑制するために、一方では街撃保護リ
ングの装着、他方では吸込み圧力の増大が提案された．
その他例えば西独国特許出願公開第３１４１６５３号明
細書によれば、上方へ傾斜した円錐軸線を持つ円錐によ
って制御孔を皿穴状に仕上げることが公知になっている
．その結果排出制御噴流は、制御孔壁に対して可能な限
り緩やかな角度において発生して、そこに付着している
キャビテーション気泡をフラッシングするもので、した
がって浸蝕作用が回避される．この場合ポンプピストン
の作動室に続いている吸込み・溢流孔の領域は、ポンプ
ピストン軸線に対して放射状に延びている．その他西独
国特許発明第７６３００５号明細書によれば、下方の制
御縁を、ポンプピストンの軸線に対して直角の母線を持
つ螺旋面として研削するのではなく、同母線を所定の角
度において上昇せしめている楕成が既に公知である．そ
の結果送り出しの終了に際して制御孔内に流出する燃料
噴流は、比較的大きく上方へ傾斜せしめられる．前記措
置は、比較的大きな砥石車を利用可能にするという製作
上の理由から用いられた．確かに、この方法によって、
ピストン上の制御孔の輪郭の上方領域でのピストンのキ
ャビテーション損傷はある程度抑制されるものと考えら
れる．西独国特許発明第７６３００５号明細書によれば
、気泡の形成を回避する構成として、上方に傾斜せしめ
られた孔を設けることが公知である．前記孔の傾斜は、
重力場における気泡の上昇を考慮して方向づけられてい
る． ［発明が解決しようとしている課題コ そこで本発明は、閉塞制御過程において発生した空洞部
がより確実にピストンの周囲から迅速にフラッシングさ
れるが、又はこの種の空洞部の形成が一層良好に回避さ
れるような、冒頭に記載の形式の燃料噴射ポンプの構成
を提供することを意図するものである． ［課題を解決するための手段〕 前記課題を解決するための、冒頭に記載の形式の本発明
の燃料噴射ポンプの構成は、本質的には、吸込み・溢流
孔の軸線が、少なくとも該軸線のポンプピストンの作動
室に直接続く部分において、同ポンプピストンの軸線の
半径線に対してＯ゜以外の角度を成しており、この場合
吸込み・溢流孔の軸線が、シリンダ孔における該吸込み
・溢流孔の口部を出発点として、圧縮行程時のポンプピ
ストンの運動方向へ向がいつつ外側へ傾斜して延び、及
び／又はポンプピストン軸線の垂線面内において前記半
径線に対して鋭角を成していることにある．このような
吸込み・溢流孔の幾何学的配置によって、気泡のフラッ
シング又は気泡の発生阻止に関する本質的な改良が達成
され得る．この場合この種の幾何学的配置は、特に池の
少なくとも部分的に既に公知の構成と関連して、明確な
寿命の改善又はキャビテーション浸蝕の明確な抑制を示
している．制御孔ないし吸込み・溢流孔を少なくとも作
動室に直接続く領域において前記のように半径線に対し
て斜めに配設するという構成を、特にキャビテーション
浸蝕を抑制する他の有利な公知の構成と組合わせること
が可能である．この場合俟倖にも、個別の既知の構成と
比べて明確な改善が達成される．ポンプピストン軸線の
半径線と吸込み・溢流孔の軸線との間の両角度の少なく
とも一方が０゜と２０゜の間、好ましくは５゜以上であ
るところの同吸込み・溢流孔の配置が、特に有利である
ことが判明した．ピストンの前端而と反対側の、排出制
御に際して作用を奏する制御縁を通じて、圧縮行程時の
ポンプ行程の方向へ向けて吸込み・溢流孔の軸線が傾斜
していること起因して，迅速な排出が達成され、そして
場合によっては存在する空洞部は、殆ど危険にさらされ
ていない区域に流し出される．この場合前記孔を斜めに
配置したことによって、開制御噴流の自由な噴射長さが
延長され、その結果制御孔の壁に対して破壊作用を及ぼ
すことのない流動キャビテーションが残ることになる． 特に有利な組合わせ及び負圧側のキャビテーションの一
層の低減は、ボンブ作動室に連通ずる領域において本質
的に円筒状に形成された吸込み・溢流孔が、それ自体公
知のように、円錐形状に拡大する領域へ移行しており、
そして前記円錐の軸線が、ポンプピストン軸線の半径線
に対して、該ポンプピストン軸線の半径線と吸込み・溢
流孔の円筒状の部分の軸線との間の角度とは異なる角度
を成していることによって達成される．このように同じ
く斜めに継ぎ足された、前記斜めに延びる制御孔に続く
円錐部は、再び噴流長さの効果的な延長をもたらすとと
もに、場合によっては発生する空洞部の即時的な排除を
可能にする．特に有利な効果は、円錐の軸線とポンプピ
ストン軸線の半径線との間の角度が．円筒状の部分の軸
線とポンプピストン軸線の半径線との問の角度よりも大
きいことによって達成される．この場合ポンプピストン
軸線の半径線に対する円錐軸線の角度が制御孔の角度と
比べて大きくなっていることが、同時に噴射高さを高く
して、壁の確実なフラッシング保証する．この場合、排
出制御過程において、ポンプピストンの前端面と反対側
の、作用を奏している制御縁に基づいて、溢流過程のピ
ストンボンブの運動方向に相応する方向に沿って、高圧
下の燃料が絞り出され、そして同方向が溢流孔自体の軸
線と同様に傾斜せしめられていることを考慮すべきであ
る．今、同様にしかし必ずしも同一の角度で傾斜してい
ない吸込み一溢流孔に続いて、溢流孔の最初に述べた角
度よりも大きな角度をもって漏斗状に拡大する円錐部が
接続される場合、それは排出制御噴流の拡散する傾向に
対応しており、その結果迅速な排出及びフラッシングが
保証される．この場合特に有利な態様として、前記角度
は、吸込み・溢流孔の円錐の軸線とボン１ピストン軸線
の半径線との問の両角度の少なくとも一方が０゜から４
０まで、好ましくは１０゜以上となるように選択されて
いる． その他の特に有利な構成は，吸込み・溢流孔の円筒状の
部分の長さが、該吸込み・溢流孔の円錐状に拡大する領
域の長さの０．２５倍から４倍、とりわけ２倍以下にな
っている点にある．このようにして、ポンプピストンブ
シュの横断面績が与えられている場合に，円錐状に拡大
する領域のために相応の比較的大きな領域を自由に利用
することができる． ポンプピストンの前端面が、円錐状に先細に形成されて
おり、該先細領域の母線が、ポンプピストン軸線の垂線
面に対して、１０゜がら４０゜の間の角度、好ましくは
２０゜以上の角度を成している構成が、吸込み・溢流孔
の軸線の傾斜に関連して一層有利であることが判明した
．前記方法によって、後に圧力波により内破っまりはキ
ャビテーション現象をもたらすであろう傅 ところの相当量の空洞部が噴射過程の開始時に溢流孔内
に形成されることが阻止される．送り出しの開始時に既
に空洞部の形成を阻止するところのＴ：’．ｉ　　７）
ような構成と同様に、送り出しの終了を決定する制御縁
が、ポンプピストンの外表面と螺旋面又はそれに類似の
面との交差によって形成され、該Ｕ１御縁の母線が、外
側へ上向きに傾斜せしめられていて、該母線がポンプピ
ストン軸線の半径線に対して、３０”から６０゜の間の
角度、好ましくは４５゜以上の角度を成しているところ
の構成が、排出制御過程において改善をもたらすのであ
る．前記改善によれば、時として形成された気泡の確実
なフラッシングを実現する調整された噴流が、絞り出さ
れることになる． 最後に、ポンプピストンの制御縁の円錐状に先細となる
領域の高さが該ポンプピストンの直径の０．０２倍から
０．０５倍であるところのｉｌｌ成が、有利であること
が判明した．それによれば、噴射量の可能な限り小さな
変動が、キャビテーション現象の回避に寄与する構成を
通じて達成される． 本発明は、以下において、図面に概略的に示された実施
例に基づいてより詳細に説明される．［実施ＰＡ］ 第１図に示されたポンプ要素において、噴射ボンブケー
シング２の穴１内には、ポンプピストンブシュ３、押圧
部材４及び圧力弁５が取付けられている．圧力弁５内に
は圧力弁座６が備えられており，同圧力弁座に対して圧
力弁閉鎖部材７が圧力弁ばね８によって押圧されている
．この場合、ポンプピストンブシュのシリンダ孔３ａ内
で案内されているポンプピストン９の圧縮行程に際して
、ポンプ作動室ないしボンブ室１０から高圧力下の燃料
が、前記圧力弁を経て供給通路１１内に入り、図示され
ない噴射ノズルに達する．ポンプピストンは、ポンプ室
１０に面する前端面１２を有しており、同前端面は、送
り出しの開始に際して吸込み・溢流孔１３を閉塞する．
更にポンプピストン９の周囲には制御縁１４が設けられ
ている．前記制御縁による吸込み・溢流孔１３の開放に
より、ポンプピストンの周囲に備えられた停止？４１５
を介した吸込み・溢流孔１３への燃料排出に基づくポン
プ作動室１０内の同時的な圧力低下のために、送り出し
が終了せしめられる．この場合吸込み・溢流孔１３は、
噴射ポンプケーシング２内の吸込み室１６に連通してい
る．吸込み・溢流孔１３は、ポンプ室１０内に連通ずる
領域において本質的に円筒状に形成されており、また吸
込み室１６に達する前に、円錐状に拡大する領域１７へ
移行している．この場合吸込み・溢流孔１３は、第２．
３図に関連してより詳細に説明されるように、ポンプピ
ストン９の軸線に対して傾斜して配置されている． ポンプピストン９の駆動は、それ自体公知の方法で行わ
れる．この場合第１図において、カム１８、ローラタペ
ット１９及びポンプピストンを付勢するばね２０が概略
的に示唆されている． 第２図において，吸込み・溢流孔１３の領域が拡大して
示されている．符号２１をもってボンプピストン９の軸
線が示されている．吸込み・溢流孔１３のポンプ作動室
１０に直接続く領域の軸線２２は、ポンプピストン軸線
２１の半径線に対して角度α８ｔを成すとともに、矢印
２４によって示唆された圧縮行程時のポンプピストン９
の運動方向に対して外向きに傾斜している．円筒状の領
域に続く円錐形状の領域１７は、同様にポンプピストン
軸線２１の半径線に対して斜めに配置されており、この
場合その軸線２３と半径線との間の角度αＫＡは、吸込
み・溢流孔１３の軸線２２とポンプピストン軸線２１の
半径線との間の角度αＳｔよりも大きい．ポンプピスト
ン軸線の半径線の方向は、その都度符号２５によって示
唆されている．円錐状に拡大する領域１７の円錐開角度
は符号α、によって示されている．吸込み・溢流孔１３
並びに円錐状に拡大する領域１７の軸線２２．２３を斜
めに配置したことによって、排出制御に際して、即ちル
１御縁１４による吸込み・溢流孔１３のオーバーラップ
によって噴射行程が終了した際に、本質的に矢印２６の
方向に沿って流出する高圧力下の燃料噴流が発生せしめ
られる．この場合前記斜めの配置によって、吸込み・溢
流孔の口部近傍に場合によっては存在する空洞部の相当
に容易な排出と、吸込み・溢流孔１３ないし１７の壁部
に接触しない大きな自由噴流長さとが達成される． 自由噴流長さを更に拡大するため、ないし噴射行程の終
了時の排出制御噴流を意図的に方向づけるために、送り
出しの終了を決定する制御縁１４を相応に斜めに形成す
ることもできる．この場合丹線２７とポンプピストン軸
線２１の半径線２５ないし垂線面との間の角度は符号α
ヶによって示されている．送り出しの終了を決定する制
御縁ｌ４は、ポンプピストンの外表面と円錐形の螺旋面
とを交差させることによって形成される．更に，ポンプ
室１０に面している制御縁１２による閉塞制御過程に際
して、場合によっては生じている空洞部を適切に排出す
るために、同制御縁は同様に先細に構成されており、こ
の場合同先細領域の母ｌ１２８とポンプピストン軸線２
１の半径線２５ないし垂線面との問の角度は符号α７に
よって示されている．これによって、制御過程に際して
、吸込み・溢流孔１３の領域の矢印２９によって示唆さ
れるような燃料流れが発生する．ポンプピストン９の制
御縁１２ないし１４の円錐状の先細領域の高さｈ　　，
ｈｚは、明瞭化のために第２図において、ポンプピスト
ンの直径に対して過度に拡大して示されているが、ポン
プピストン９の直径の約０，０２倍から０．０５倍の大
きさである．第３図に示された部分断面図において、吸
込み・温流孔１３の円筒状部分の軸１１２２ないし同吸
込み・溢流孔の円錐状に拡大する領ｔ！ｉ１　７の軸［
２３が、再び、ポンプピストン軸線２１の半径線２５に
対して、符号β　ないしβ３，でＳ【 示されるところの０以外のある角度を成していることが
認められる． 吸込み・溢流孔１３内に生じた空洞部ないし気泡の排除
について改良するためには、少なくとも吸込み・溢流孔
の円筒状の領域がポンプピストン軸線の半径線２５に対
して傾斜して配置されていることが必須である．この場
合前記傾斜は、第２図に示されているように、ポンプピ
ストン軸ｔＩ２１の垂線面から外れて圧縮時のポンプピ
ストン行程の方向へ向かうところの傾斜であるか、それ
とも第３図に示すように、ポンプピストン軸線２１の垂
線面内の半径線２５に対する傾斜である．必要ならば、
所望の効果を達成するために、両角度αＳｔ、βＳ１を
共にＯ以外にすることができる． 空洞部をフラツシングするため、ないしキャビテーショ
ン現象を阻止するための特に有利な排出制御に関する諸
形状は、次の角度範囲に対して生ずる． ”ｓｔ αＫＡ αＡ αＩ αＫ βｓｔ βＫＡ ０・・・　２　０　゜ １　０・・・４　０゜ ３　０・・・　６　０“ １　０・・・４　０　゜ ２　０・・・　５　０　゜ ０・・・　２　０　゜ ０・・・　３　０　゜

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃料噴射ポンプの断面図、第２図は
、ポンプピストンが摺接している吸込み・溢流孔の近傍
の部分的拡大図、第３図は、第２図の線Ｉ　Ｉ　Ｉ−Ｉ
　Ｉ　Ｉに沿った断面図である． １・・・穴、２・・・噴射ポンプケーシング、３・・・
ポンプピストンブシュ、３ａ・・・シリンダ孔、４・・
・押圧部材、５・・一圧力弁本体、６・・・圧力弁座、
７・・・圧力弁閉鎖部材、８・・・圧力弁ばね、９・・
・ポンプピストン、１０・・・ポンプ作動室（つまりポ
ンプ室）、１ｌ・・・供給通路、１２・・・前端而、１
３・・・吸込み・溢流孔．１４・・・制御縁、１５・・
一停止溝、１６・・・吸込み室、１７・・・吸込み・溢
流孔の円錐領域、１８・・・カム、１つ・・・ローラタ
ベット、２０・・・ばね、２１・・・ポンプピストン軸
線、２２・・・吸込み・溢流孔の軸線，２３・・・円錐
領域の軸線、２４・・・圧縮行程の方向、２５・・・半
径線、２６・・・排出制御噴流の方向，２７．２８・・
・母線、２９・・・閉塞制御噴流の方向、ｈ　　，ｈ　
　・・・円錐状先細領域の高さ、α８ｔ・・・軸線２２
と半径線との間の角度、αい・・・円錐軸線２３と半径
線との間の角度、α　・・・排出制御縁の面取角度、α
ｌＡ ・・・閉塞制御縁の面取角度、α，・・・円錐開角度、
β　・・・軸線２２と半径線との間の角度、β，Ａ・・
・Ｓ【 円錐軸線２３と半径線との間の角度

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 　１．噴射式内燃機関の燃料噴射ポンプ、特にディーゼ
   ル噴射ポンプであって、ポンプピストンブシュが少なく
   とも１つの吸込み・溢流孔を有し、該吸込み・溢流孔は
   、送り出し開始時に、前記ポンプピストンブシュのシリ
   ンダ孔内において案内されたポンプピストンの上方の制
   御縁によって閉塞され、そして送り出し終了時に、該ポ
   ンプピストンの下方の制御縁によって開放されるものに
   おいて、前記吸込み・溢流孔（１３）の軸線（２２）は
   、少なくとも該軸線の前記ポンプピストン（９）の作動
   室（１０）に直接続く部分において、前記ポンプピスト
   ン（９）の軸線（２１）の半径線（２５）と０゜以外の
   角度（α＿Ｓ＿ｔ、β＿Ｓ＿ｔ）を成しており、この場
   合前記吸込み・溢流孔（１３）の軸線（２２）は、前記
   シリンダ孔（３ａ）における該吸込み・溢流孔の口部を
   出発点として、圧縮行程時の前記ポンプピストン（９）
   の運動方向（２４）へ向かいつつ外側へ傾斜して延び、
   及び／又は前記ポンプピストン軸線（２１）の垂線面に
   おいて前記半径線（２５）と鋭角（β＿Ｓ＿ｔ）を成す
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
2. 　２．前記ポンプピストン軸線（２１）の前記半径線（
   ２５）と前記吸込み・溢流孔（１３）の軸線（２２）と
   の間の前記両角度（α＿Ｓ＿ｔ、β＿Ｓ＿ｔ）の少なく
   とも一方が、０゜と２０゜の間、好ましくは５゜以上で
   ある、請求項１記載の燃料噴射ポンプ。
3. 　３．前記ポンプ作動室（１０）に連通する領域におい
   て本質的に円筒状に形成された前記吸込み・溢流孔（１
   ３）は、それ自体公知のように、円錐形状に拡大する領
   域（１７）へ移行しており、そして該円錐の軸線（２３
   ）は、前記ポンプピストン軸線（２１）の前記半径線（
   ２５）に対して、該ポンプピストン軸線（２１）の半径
   線（２５）と前記吸込み・溢流孔（１３）の円筒状の部
   分の軸線（２２）との間の前記再角度（α＿Ｓ＿ｔ、β
   ＿Ｓ＿ｔ）とは異なっている角度（α＿Ｋ＿Ａ、β＿Ｋ
   ＿Ａ）を成している、請求項１又は２記載の燃料噴射ポ
   ンプ。
4. 　４．前記円錐の軸線（２３）と前記ポンプピストン軸
   線（２１）の前記半径線（２５）との間の前記角度（α
   ＿Ｋ＿Ａ、β＿Ｋ＿Ａ）は、前記円筒状の部分の前記軸
   線（２２）と前記ポンプピストン軸線（２１）の前記半
   径線（２５）との間の前記角度（α＿Ｓ＿ｔ、β＿Ｓ＿
   ｔ）よりも大きい、請求項３記載の燃料噴射ポンプ。
5. 　５．前記吸込み・溢流孔の前記円錐の軸線（２３）と
   前記ポンプピストン軸線の前記半径線（２５）との間の
   前記両角度（α＿Ｋ＿Ａ、β＿Ｋ＿Ａ）の少なくとも一
   方が、０゜から４０゜まで、好ましくは１０゜以上であ
   る、請求項３又は４記載の燃料噴射ポンプ。
6. 　６．前記吸込み・溢流孔（１３）の前記円筒状の部分
   の長さは、該吸込み・溢流孔の前記円錐状に拡大する領
   域（１７）の長さの０．２５倍から４倍、とりわけ２倍
   以下である、請求項３又は４又は５記載の燃料噴射ポン
   プ。
7. 　７．前記ポンプピストン（９）の前端面（１２）は、
   円錐状に先細に形成されており、該先細領域の母線は、
   前記ポンプピストン軸線（２１）の前記半径線（２５）
   に対して、１０゜から４０゜の間の角度（α＿Ｚ）、好
   ましくは２０゜以上の角度を成す、請求項１から６まで
   のいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。
8. 　８．送り出しの終了を決定する前記制御縁（１４）は
   、前記ポンプピストン（９）の外表面と螺旋面又はそれ
   に類似の而との交差によって形成され、該制御縁の母線
   （２７）は、外側へ上向きに傾斜していて、前記ポンプ
   ピストン軸線（２１）の前記半径線（２５）に対して、
   ３０゜から６０゜の間の角度（α＿Ａ）、好ましくは４
   ５゜以上の角度を成す、請求項１から７までのいずれか
   １項記載の燃料噴射ポンプ。
9. 　９．前記ポンプピストン（９）の前記制御縁（１２，
   １４）の前記円錐状に先細となる領域の高さ（ｈ＿１，
   ｈ＿２）は、該ポンプピストンの直径の０．０２倍から
   ０．０５倍である、請求項７又は８記載の燃料噴射ポン
   プ。