(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン、特に大型で低速の船舶用ディーゼルエンジン用の、可変量の燃料をエンジンの作動中のシリンダ内に位置決めされた噴射ノズルに供給するための燃料噴射ポンプ（１）であって、前記噴射ノズルは、ばね負荷されたニードルをノズル孔内に有し、前記ポンプ（１）はバレル（２）を有し、該バレル内においてはプランジャ（３）が可動であり、同プランジャ（３）は、同プランジャ（３）の端面（35）と側面（26）との間に上縁部（４）が形成されており且つプランジャ（３）の側面（26）に凹所（５）を形成している螺旋状に延びる少なくとも一つの斜めの遮断縁部（６）が形成されており、同凹所（５）は、軸線方向ダクト（９）を通して前記プランジャー（３）の前記端面（25）に連結されており、前記バレル（２）の前記壁には、中程度の圧力が加わった燃料を収容する周囲供給チャンバ内に開放している穴（11,12）が設けられ、同穴（11,12）は、少なくとも一つの調時穴（11）と少なくとも一つの遮断穴（12）とを含み、前記プランジャー（３）の上方への移動時に、プランジャ（３）の上縁部（４）が前記少なくとも一つの調時穴（11）を覆ったときに有効ポンプ行程が開始し、続いて、前記螺旋状に延びる少なくとも一つの斜めの遮断縁部（６）が前記少なくとも一つの遮断穴（12）を開放したときに前記有効ポンプ行程が終了するようになされた燃料噴射ポンプにおいて、
オリフィス部材（13）の形態とされた流量制限手段が、前記供給チャンバへの前記調時穴（11）の出口（27）に近接して同調時穴（11）内に配置されており、前記オリフィス部材（13）は、前記調時穴（11）の断面に対して縮径された穴を有し、前記少なくとも一つの遮断穴（12）が、ディフューザー状の長さ方向輪郭を有し且つ同遮断穴の入口（29）において最小断面を有している、ことを特徴とする、燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、内燃機関、特に大型で低速の船舶用デイーゼルエンジン用の、可変量の燃料をエンジンの作動中のシリンダ内に位置決めされた噴射ノズルに供給するための燃料噴射ポンプに関する。前記噴射ノズルは、ばね負荷されたニードルをノズル孔内に有する。前記ポンプはバレルを有し、該バレル内に、端面と側面との間に上縁部が形成されており且つ螺旋状に延びる少なくとも一つの斜めの遮断縁部が形成されたプランジャーが移動自在に装備される。斜めの遮断縁部は、軸線方向ダクトを通してプランジャーの端面に連結された凹所をプランジャーの側面に画成する。バレルの壁には有効ポンプ行程の開始及び終了を制御する別々の穴の組を有し、これら穴は中程度の圧力が加わった燃料を収容する周囲供給チャンバ内に開放し、前記穴は、下位置から上位置までの前記プランジャーの移動時に上縁部の下のプランジャーの側面によって覆われる、調時穴と、有効ポンプ行程の終了時に過剰の燃料を逸らす、斜めの遮断縁部によって開放される、遮断穴とを備え、前記穴のうち少なくとも幾つかの穴には、前記プランジャーの移動の一部中、これら穴に増大した静圧を提供するため、穴の断面に対して縮径した穴を備えるオリフィス部材が設けられる。
【０００２】
【背景技術】
従来の燃料噴射ポンプでは、斜めの遮断縁部の各々は、バレルの壁を通して設けられた穴に合わせてある。プランジャーは、プランジャーの移動の開始時にこの穴をプランジャーの上縁部によって覆い、その後、所定量の燃料が噴射ノズルに供給されたときに斜めの遮断縁部によって同じ穴を露呈するように設計されている。このような構成は、小型エンジン及び中程度の大きさのエンジンでは、満足のいく加工がなされているが、大型で低速のディーゼルエンジンでは、ポンプが大型であること及び有効ポンプ行程の開始時及び終了時に噴射システムに生じる圧力変動を緩衝するためにとられる手段に帰すことのできる問題点が生じる。これらの問題点は、高い流速により穴内に生じるキャビテーションによってプランジャーステムの側面にエロージョン（侵食）が発生することである。しかしながら、穴が斜めの遮断縁部によって露呈されたときに穴が或る程度の流れ抵抗を及ぼすことによって圧力解放を遅延させるように、直ちに穴の断面を増加させることができない。この遅延は、ノズルでキャビテーションが発生しないようにする上で、及び燃焼ガスが噴射ノズルに進入しないようにする上で必要である。更に、可能であれば、プランジャーとバレルとの間のプランジャーの上縁部の領域の支承面を比較的大きくし、内部潤滑性を持つ燃料を使用する場合に、この領域での焼き付きの危険を減少するのが望ましい。
【０００３】
上述したタイプの噴射ポンプは米国特許第4,118,156号に開示されている（特許文献１参照）。遮断穴内の静圧を増大させる手段は供給チャンバに流入及び流出する燃料の流れを制御する、ばね負荷されたバルブである。このような構成は複雑であり、ポンプから供給チャンバへの燃料の供給に大量のエネルギーを消費する。
【０００４】
遮断穴内の静圧を増大させる他の手段はドイツ国特許公報第25 32 205号及び米国特許5,150,160号に記述されている（特許文献２及び３参照）。
【０００５】
米国特許第4,957,418号は、バレル内の遮断穴と協働するプランジャーを有する燃料噴射ポンプが開示されており、遮断穴内に増大した静圧を供給する手段は該遮断穴の一つと適合する。この手段は、穴内に配置された制限オリフィスを備え、その閉鎖体は噴射行程を始動し、有効ポンプ行程の終了時にリリーフを開始させる（特許文献４参照）。
【特許文献１】米国特許第4,118,156号
【特許文献２】ドイツ国特許公報第25 32 205号
【特許文献３】米国特許5,150,160号
【特許文献４】米国特許第4,957,418号
【発明の開示】
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、請求の範囲の冒頭部分に画定されてタイプの燃料噴射ポンプを提供することであって、またプランジャーの上部のエロージョンを阻止し、構造が簡単な燃料噴射ポンプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によれば、オリフィス部材が調時穴のみに設置される特徴によって達成される。
【０００８】
本発明は、有効ポンプ行程の開始時と終了時が別々の組の穴手段によって制御される燃料噴射ポンプに関する。この特徴の組み合わせは、プランジャーが比較的大きい軸受面を得、プランジャーによって遮断され、開口されるバレルの開口部の形状及び最適な寸法を有し、結局、オリフィス部材がプランジャー上に不均衡な如何なる圧力を引き起こさないことにより、得ることが可能である。
【０００９】
本発明の構成により、プランジャー上のエロージョンを排除することが判明している。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
第１図において、縦断面図で示す燃料噴射ポンプ１はバレル２を有し、このバレル内でプランジャー３が移動自在である。バレル２は、従来設計のポンプハウジングに組み付けられるようになっている。ポンプハウジングは、バレルの中央部分を取り囲む、供給チャンバを備えており、この供給チャンバは、過剰の燃料を迂回させることができ、プランジャーの戻り行程中、燃料を供給チャンバからバレルに供給することができる。プランジャー３は、プランジャーの端面と側面との間に形成された上縁部４を有する。プランジャーは、更に凹所５を有しており、この凹所は、プランジャーの端面35の方向に、プランジャーの側面26に沿って螺旋状に延びる斜めの遮断縁部（カット−オフ・エッジ）６によって画成されている。斜めの遮断縁部６は、例えば120゜の角度に亘って延び、通常は、プランジャーには、反対側に位置決めされた二つの遮断縁部６が設けられている。プランジャー３には、回転機構用の連結手段７が設けられており、送出量を調節するため、この連結手段によりプランジャーを回転させることができる。プランジャー３には、更に、プランジャーを軸線方向に移動するように構成されたローラーガイド用の連結手段８が設けられている。これらの機構は、本発明の部分ではなく、従来の設計であるのがよい。プランジャー３は、凹所５をプランジャーの端面35の上方空間（ポンプチャンバ）10に連結する、軸線方向ダクト９を更に有する。
【００１１】
ポンプは、ディーゼルエンジンにおける作動中のシリンダの噴射ノズルに可変量の燃料を送出するようになっている。送出量は、プランジャー３を回転することによって調節される。有効ポンプ行程は、プランジャーの端面35の縁部４がその上方への移動中にポンプのバレル２の一組の調時穴11及び遮断穴12を覆うことによって開始され、有効ポンプ行程は、斜めの遮断縁部６が一組の遮断穴12を露呈することにより終了し、これによりプランジャーの端面35の上方のポンプチャンバ内の圧力が軸線方向ダクト９、凹所５、及び遮断穴12を通してバレル２を取り囲む供給チャンバ内へと逃がされる。
【００１２】
例えば、船舶用の大型で低速のディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプでは、ポンプが大型であり且つ燃料噴射圧力が高圧であるために特別の問題点が生じる。この問題点は、上文中に説明したポンプによって、有効ポンプ行程の開始部及び終了部に設けられた特別設計の別々の調時穴及び遮断穴を使用することによって、解決される。別々の穴の組を使用することにより、高速で噴出される燃料流の崩壊に起因するキャビテーションを効果的に阻止するように調時穴を設計でき、遮断穴は、迂回した燃料の圧力を、シリンダのガソリンを噴射ノズル内に進入させてしまう場合がある、圧力振動の危険が解消されるまで適当に低下させるように、或いは噴射ノズルでのキャビテーションを阻止するように設計される。更に、プランジャーの上部分とバレルの壁との間の支承面には、調時穴11と遮断穴12との間の軸線方向間隔を適当に寸法決めすることによって、適当な大きさが与えられる。
【００１３】
調時穴は、従来、遮断穴12よりも断面が大きく設計されている。しかしながら、本発明によれば、第２図に示すように、供給チャンバに繋がる調時穴の出口にオリフィス部材13を配置することによって、キャビテーションを最も効果的になくすことができる。オリフィス部材は、調時穴内におけるオリフィス部材の前方の圧力が、プランジャーの端面35の縁部４が通過して遮断穴が覆われる直前の供給チャンバ内の圧力よりもかなり大きい、流れ通路を提供する。オリフィス部材の流れ抵抗により、プランジャー側面の圧力が、キャビテーションを生じない程に遅延され、低下する。
【００１４】
斜めの遮断縁部６によって露呈された遮断穴12は、通常は、ディフューザー状の長さ方向輪郭を持ち且つバレルの壁のところに最小断面を持つように設計されている。遮断穴12を迅速に露呈するため、及びかくして噴射システムの圧力逃がしシーケンスを良好にするため、バレル壁での断面が小さいのが望ましい。
【００１５】
第３図のグラフは、本発明による燃料噴射ポンプの圧力シーケンスをクランク角度の関数として示す。実線で示す曲線は、ポンプチャンバ10内の圧力を示す。この曲線は、ポンプチャンバ内の圧力が、プランジャー３が上方に移動すると直ぐに増加し始めるが、調時穴11がプランジャーの上縁部４の下側によって覆われる、符号14のところで急速な増加が始まるということを示す。符号15で示すところで噴射ノズルが開放し、ポンプ行程の連続時に所定量の燃料が作動中のシリンダ内に噴射される。符号16で示すところで遮断穴が開放され、これに続いてポンプチャンバ内の圧力が緩衝行程で減少し、これにより、噴射システム内の圧力振動に反作用を加え、及びかくして噴射ノズルのニードルの正常な閉鎖機能を確保する。破線17は、オリフィス部材とプランジャー側部との間におけるチャンバ内の圧力シーケンスを示す。このチャンバには適当な寸法のオリフィス部材13が設けられている。圧力を徐々に低下させることができ、この圧力の低下により、プランジャー側部と隣接した側穴でキャビテーションが効果的に阻止されるということがわかる。
【００１６】
第4a図、第4b図、及び第4c図は、遮断穴の長さ方向概略断面図である。第4a図は、オリフィス部材21の形状の流れ制限手段が遮断穴20内に供給チャンバ内へのこの穴の出口22付近に設けられた実施例を示す。この実施例では、遮断及び逃がしによって加圧されるチャンバの大きさが最大であり、従って、オリフィス部材と入口との間のチャンバの容積を最大にすることが可能であり、かくして最良の圧力を保持することが可能である。オリフィス部材は幾つかのダクトを備え、又はダクトの流れ方向が遮断穴の軸線に対して所定の角度をなすように設計するのがよい。遮断穴の軸線に関して所定の角度を形成するダクトの利点は、放出された流体が、穴と向き合った供給チャンバ壁に垂直に接触せず、前記壁のエロージョンの危険が減少するということである。更に、バレルの壁とオリフィス部材との間のチャンバは、非円筒形形状であってもよい。この形状は、例えば、バレルの壁の遮断穴が、オリフィス部材を挿入したチャンバの直径よりも幾分小さいように、円錐形であってもよい。このように、流れ制御効果がバレルの壁の穴及びオリフィス部材に分配される。これは、別々の調時穴及び遮断穴が設けられていない場合に有利である。
【００１７】
第4b図では、オリフィス部材23は遮断穴20のほぼ中央に位置決めされており、これによりチャンバが小さくなるが、オリフィス部材23から、オリフィス部材から流れる液体によりエロージョンが発生する供給チャンバの向き合った壁までの距離が大きくなる。
【００１８】
第4c図は、オリフィス部材に設けられた遮断穴20の好ましい実施例を示す。オリフィス部材24は、遮断穴のほぼ中央に位置決めされている。遮断穴は、供給チャンバへの出口22に向かう方向でディフューザー25として設計されている。このディフューザー25の目的は、オリフィス部材を離れる噴流の速度を低下させることである。オリフィス部材21、23、又は24を適当に寸法決めすることによって、遮断穴が覆われたときにキャビテーションの危険をなくすような圧力を遮断穴のオリフィス部材の前方に発生させることができ、大きな圧力振動を生じることなく圧力を低下させることができる、圧力の逃がしによる緩衝が得られる。追加の緩衝は、所望であれば、プランジャーの軸線方向ダクトを適当に設計することによって提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、本発明による燃料噴射ポンプの縦断面図である。
【図２】第２図は、第１図のII−II線に沿ったバレルの壁の横断面図である。
【図３】第３図は、燃料噴射中の本発明によるポンプ内の圧力を示すグラフである。
【図４】第4a図、第4b図、及び第4c図は、遮断穴を示す長さ方向概略断面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射ポンプ、  ２  バレル、  ３  プランジャー、
４  上縁部、  ５  凹所、  ６  斜めの遮断縁部、
７  回転機構用の連結手段、  ８  ローラーガイド用の連結手段、
９  軸線方向ダクト、  10  ポンプチャンバ、
11  調時穴、  12  遮断穴、  13  オリフィス部材、
20  遮断穴、  21  オリフィス部材、
22  出口、  23  オリフィス部材、
24  オリフィス部材、  25  ディフューザー、
26  プランジャーの側面、  35  プランジャーの端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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