(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給排ポートが貫通して形成された筒状のプランジャバレルと、
前記プランジャバレル内に配置され前記プランジャバレルとともにプランジャ室を画成するプランジャと、
前記プランジャバレルとの間で給排される燃料を貯留する給排燃料室と、を備え、
前記プランジャの往復動により前記プランジャ周面に形成されたリードにより前記給排ポートを開閉することにより、前記給排燃料室から前記プランジャバレルへの燃料供給と、前記プランジャバレルから前記給排燃料室への燃料排出を行なうとともに、前記プランジャ室から燃料を吐出する燃料噴射ポンプであって、
前記プランジャバレルの移動方向に対し直交する方向に前記給排ポートが形成され、
前記給排ポートには、デフレクタが配置され、
前記プランジャには、前記リードより前記プランジャ室側に前記リードに連なるグラダンが形成され、前記グラダンには、前記プランジャの中心軸を含む断面においてグラダン角４５°以上７０°以下の傾斜部が形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射ポンプであって、
前記傾斜部は、グラダン角５５°以上６５°以下に形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射ポンプであって、
前記デフレクタは、筒状に形成されて前記給排ポートを通じて燃料が排出される際の前記プランジャ進行方向前方側に延出部が形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプであって、
前記プランジャは、前記リードを介して前記プランジャ室の反対側に形成された凹部側領域に、前記給排ポートに流通する燃料に圧損を生じさせる圧損発生手段を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射ポンプであって、
前記圧損発生手段は、前記凹部側領域に形成された凸形状部を有していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の燃料噴射ポンプに適用されるデフレクタであって、
筒状に形成され、前記給排ポートを通じて燃料が排出される際の前記プランジャ進行方向前方側と対応する側に延出部が形成されていることを特徴とするデフレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジン等に用いられ、プランジャバレルから給排燃料室に排出される燃料の噴射に起因するエロージョンの発生を抑制することが可能なデフレクタ、及び燃料噴射ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等に用いる燃料噴射ポンプは、給排ポートが貫通して形成された筒状のプランジャバレルと、プランジャバレル内に配置されプランジャバレルとともにプランジャ室を画成するプランジャと、プランジャバレルとの間で給排される燃料を貯留する給排燃料室とを備え、プランジャの往復動によりプランジャ周面に形成されたリードにより給排ポートを開閉することにより、給排燃料室からプランジャバレルへの燃料供給と、プランジャバレルから給排燃料室への燃料排出を行なうとともに、プランジャ室からエンジン本体に燃料を吐出するように構成されている。
【０００３】
このような燃料噴射ポンプでは、プランジャがプランジャバレルから給排燃料室に燃料を排出する際に、給排ポートを通じて給排燃料室に噴出される燃料にキャビテーションが発生し、このキャビテーションが給排ポートの壁部に衝突して、給排ポートの壁部にキャビテーションエロージョンを生じさせる原因となっている。
【０００４】
そこで、給排ポートへのキャビテーションエロージョンの発生を抑制することを目的として、給排ポートにデフレクタを設け、プランジャバレルから給排燃料室に排出される高速の燃料流をデフレクタに衝突させることにより、給排ポート等にキャビテーションエロージョンが発生するのを抑制するための技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７９４２８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術等を用いても、ディーゼルエンジン等の燃料噴射ポンプは使用条件が厳しく、設置したデフレクタを定期的に交換することが必要とされることから、キャビテーションエロージョンをより効率的に抑制し、ひいてはメンテナンス費用を削減することに対する強い技術的要請がある。
【０００７】
そこで、発明者らは、給排ポートに対するキャビテーションの衝突を、デフレクタを用いて抑制する技術につき、鋭意研究した結果、プランジャに形成されるグラダン角と、デフレクタの形態とを適切に対応させることにより、キャビテーションをデフレクタに効率的に衝突させて、給排ポート壁部へのキャビテーションの衝突を大幅に低減できることを掴んだ。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ディーゼルエンジン等の燃料噴射ポンプにおいて、プランジャバレルから給排燃料室に排出される燃料内に発生するキャビテーションに起因するエロージョンを効率的に抑制可能なデフレクタ、燃料噴射ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、給排ポートが貫通して形成された筒状のプランジャバレルと、前記プランジャバレル内に配置され前記プランジャバレルとともにプランジャ室を画成するプランジャと、前記プランジャバレルとの間で給排される燃料を貯留する給排燃料室とを備え、前記プランジャの往復動により前記プランジャ周面に形成されたリードにより前記給排ポートを開閉することにより、前記給排燃料室から前記プランジャバレルへの燃料供給と、前記プランジャバレルから前記給排燃料室への燃料排出を行なうとともに、前記プランジャ室から燃料を吐出する燃料噴射ポンプであって、前記給排ポートには、デフレクタが配置され、前記プランジャには、前記リードより前記プランジャ室側にグラダンが形成され、前記グラダンには、前記プランジャの中心軸を含む断面においてグラダン角４５°以上７０°以下の傾斜部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る燃料噴射ポンプによれば、グラダンにグラダン角が４５°以上７０°以下の傾斜部が形成されているので、キャビテーションをデフレクタの内周面に導くことにより、給排ポートの上側（給排ポートを通じて燃料が排出される際の前記プランジャ進行方向前方側）の壁部と、給排ポートの下側の壁部への噴流の衝突が抑制される。その結果、給排ポート壁部へのキャビテーションエロージョンを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射ポンプであって、前記傾斜部は、グラダン角５５°以上６５°以下に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る燃料噴射ポンプによれば、給排ポートの上側の壁部と、給排ポートの下側の壁部への噴流の衝突を、より効率的に抑制してキャビテーションを筒状のデフレクタの内周面に導くことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射ポンプであって、前記デフレクタは、筒状に形成されて前記給排ポートを通じて燃料が排出される際の前記プランジャ進行方向前方側に延出部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る燃料噴射ポンプによれば、デフレクタが筒状に形成されて給排ポートの上側に延出しているので、グラダン角の制御により給排ポート中央よりに導かれた噴流が給排ポート上側の壁部に衝突するのを確実に抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射ポンプであって、前記プランジャは、前記リードを介して前記プランジャ室の反対側に形成された凹部側領域に、前記給排ポートに流通する燃料に圧損を生じさせる圧損発生手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る燃料噴射ポンプによれば、排ポートに排出される燃料の圧力は、給排ポートの開度（ポート開度）に大きく支配される傾向があるが、グラダン上流部の凹部側領域に圧損発生手段を設けて、給排ポートに排出する燃料に圧力損失を発生させることにより、給排ポート部での噴流や静圧低下を抑制することができ、その結果、給排ポート前後の差圧が大きくても、キャビテーションの発生を抑制することができる。
また、給排ポート以外で圧力損失を発生させることにより、ポート開度に対する感度が低下し、微調整が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料噴射ポンプであって、前記圧損発生手段は、前記凹部側領域に形成された凸形状部を有していることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る燃料噴射ポンプによれば、圧損発生手段は、凹部側領域に形成された凸形状部を有しているので、簡単な構成により圧力損失を発生させることができ、キャビテーションの発生を効率的に抑制することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、燃料噴射ポンプに適用されるデフレクタであって、筒状に形成され、前記給排ポートを通じて燃料が排出される際の前記プランジャ進行方向前方側と対応する側に延出部が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係るデフレクタによれば、デフレクタが給排ポートの上側に延出しているので、グラダン角度に関係なく、給排ポートに導かれた噴流が給排ポート上側の壁部に衝突するのを効率的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るデフレクタ、燃料噴射ポンプによれば、給排ポートから排出された燃料内に生じるキャビテーションをデフレクタに効率的に衝突させることにより、給排ポートへのキャビテーションエロージョンの発生を抑制することができ、ひいてはメンテナンスコストを削減することができる。また、燃料噴射ポンプの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射ポンプの概略を説明する図である。
【図２】第１の実施形態に係る燃料噴射ポンプのグラダン角を説明する図である。
【図３】第１実施例に係るデフレクタのグラダン角の作用を説明する図である。
【図４】第１実施例に係るデフレクタの作用を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射ポンプを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプ（ジャーク式燃料噴射ポンプ）の概略を示す図であり、符号１は燃料噴射ポンプを示している。
【００２４】
燃料噴射ポンプ１は、図１に示すように、プランジャバレル２と、プランジャバレル２内に配置されるプランジャ３と、プランジャバレル２との間で給排される燃料を貯留する給排燃料室４と、ポンプケース５と、デフレクタ４０とを備え、プランジャバレル２、プランジャ３、給排燃料室４、デフレクタ４０は、ポンプケース５内に配置されている。
【００２５】
プランジャバレル２は円筒状とされ、周壁部には、例えば、外周側が拡径するテーパ状の給排ポート１１が形成されており、プランジャバレル２内部をプランジャ３がその軸線方向に往復動するようになっている。
【００２６】
プランジャ３は、図１に示すように、略円柱状とされて周面にはリード３１が形成され、リード３１を介してプランジャ室の反対側に配置される凹部側領域３２と、リード３１を介してプランジャ室側に形成された凸部側領域３３とを有し、凹部側領域３２と凸部側領域３３とはリード３１により接続されている。
【００２７】
プランジャ３には、図２に示すように、リード３１よりもプランジャ室２１側にグラダン（段差）が形成され、グラダンには傾斜部３４が形成され、傾斜部３４は、プランジャ３の中心軸線を含む断面において、プランジャ３の往復動方向との交差角、いわゆるグラダン角αが４５°以上、７０°以下とされている。その結果、給排ポート１１の壁部へのキャビテーションエロージョンが抑制されるようになっている。図中の矢印Ｆは、プランジャ３の往復動方向（プランジャ進行方向）を示しており、図２における上側がプランジャ進行方向前方側を、下側がプランジャ進行方向後方側を示している。
なお、このグラダン角αは５５°以上６５°以下とすることにより、給排ポート１１の上側の壁部と、給排ポート１１の下側の壁部への噴流の衝突をより効率的に抑制してキャビテーションをデフレクタ４０の筒状内壁部に導くことができる点で好適である。ここでいう給排ポート１１の上側とは図２における上側であり、前述の通り、プランジャ進行方向前方側を、下側とは図２における下側であり、プランジャ進行方向後方側を意味する。
【００２８】
プランジャ３は、プランジャバレル２とともにプランジャバレル２上部にプランジャ室２１を画成するとともに、図示しないタペット及びタペットスプリングによりプランジャバレル２内を摺動しながら往復動するようになっている。
【００２９】
プランジャ３が往復動することにより、凹部側領域３２が給排ポート１１と重なる場合には給排ポート１１は開状態とされ、凸部側領域３３が給排ポート１１と重なる場合には給排ポート１１は閉状態とされ、給排ポート１１が開閉されることにより給排燃料室４からプランジャバレル２内への燃料供給と、プランジャバレル２から給排燃料室４への燃料の排出が行われるようになっている。
【００３０】
また、プランジャ３が往復動して、プランジャ室２１の上部に配置されたバルブ（不図示）２３が燃料の圧力で開いた場合には、吐出口２４を通じてディーゼルエンジン（不図示）に燃料が吐出されるようになっている。
【００３１】
また、プランジャ３の凹部側領域３２には、プランジャ３の周方向に延在するリブ３５がプランジャ３の軸線方向に複数形成されていて、プランジャ３がプランジャ室２１側に移動して給排ポート１１を開状態として給排ポート１１から燃料を排出する際に、給排ポート１１に排出される燃料に圧力損失が発生するようになっている。
【００３２】
その結果、給排ポート１１での噴流や静圧低下が抑制されて、給排ポート１１前後の差圧が大きい場合であってもキャビテーションの発生を抑制することができるようになっている。また、給排ポート１１以外のグラダン上流側にて圧力損失を発生させることにより、ポート開度に対する感度が低下して、微調整可能とされている。
【００３３】
デフレクタ４０は先端がテーパ状に縮径された筒状体とされ、ポンプケース５に固定された固定部材５２を介して給排燃料室４に配置され、先端部が給排ポート１１の内部に挿入されている。
また、デフレクタ４０は、先端が給排ポート１１内においてプランジャ３の外周面との間に隙間が形成されるとともに、内側と給排ポート１１との間に燃料が流通する流路が形成されるようになっており、プランジャ３が給排ポート１１を開いたときに、給排ポート１１に噴出される高圧の燃料をデフレクタ４０に衝突させることにより、給排ポート１１内のエロージョンを抑制するようになっている。
【００３４】
図３は、グラダン角αとデフレクタ４０周囲のキャビテーションのＣＦＤ及び実測の結果を示す図であり、傾斜部３４を通過した噴流によるキャビテーションは、例えば、図３に示すように給排ポート１１の下側及び上側において壁部と双方向に発生することが判明した。図３において、符号Ｃはキャビテーションを示しており、図３（Ａ）は開度１％、図３（Ｂ）は開度９％、図３（Ｃ）は開度７６．４％における結果を示したものであり、色が濃い部分は、圧力低下が大きい領域を示している。
【００３５】
また、所定時間運転した場合における、給排ポート１１の上側及び下側壁部における壊食を調査したところ、図４に示すように、グラダン角α４５°以上７０°以下では壊食量深さはポート径に対して０．２ｍｍ以下であり、グラダン角α５５°以上６５°以下では壊食量はポート径に対して０．１ｍｍ以下であり、このようにグラダン角αを設定することにより、メンテナンス周期を延長することが可能となることが判明した。図４に示した符号Ａ、Ｂは、それぞれ給排ポートの上側壁部と下側壁部における所定時間運転した場合における壊食深さを示している。
【００３６】
なお、壊食深さ０．１mm、０．２mmを閾値としたのは、壊食深さ０．１mm以下では給排ポート１１内に形成された熱処理層により壊食が進行し難く、壊食深さ０．１mm〜０．２mmまでは壊食が次第に進行し易くなり、壊食深さ０．２mmを目安にすることで、適切なメンテナンスが可能であることによる。
【００３７】
次に、図５を参照して、この発明の第２の実施形態に係る燃料噴射ポンプ１について説明する。第２の実施形態に係る燃料噴射ポンプ１が第１の実施形態と異なるのは、デフレクタ４０に代えて、給排ポート１１の上側が下側からなだらかな曲線を介して延出するデフレクタ５０が配置され、プランジャ３の外周面と接触しない程度の小さな間隙をあけて配置されている点であり、その他は第１の実施形態と同じであるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３８】
第２の実施形態に係る燃料噴射ポンプ１によれば、デフレクタ５０を構成する筒状体が給排ポート１１の上側に延出した延出部５１を有しているので、グラダン角α４５°以上７５°以下において給排ポート１１の上下方向中央寄りに導かれた噴流が給排ポート１１上側の壁部に衝突するのを確実に抑制することができる。
その結果、給排ポート１１のエロージョンを抑制して、メンテナンスコストを低減することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、デフレクタ４０、５０の形状は一例を示すものであり、例えば、上記実施の形態においては、デフレクタ４０、５０が、先端側において外周が縮径されるテーパをともなう略円筒状である場合について説明したが、例えば、軸線方向から見たときの断面が楕円形状、四角形をはじめとする多角形状でもよく、かかる場合に内方に孔を形成して筒状とするか中実状ととするかは、発明の趣旨の範囲内において、任意に設定することができる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、給排ポート１１に流通する燃料に圧損を生じさせる圧損発生手段として、プランジャ３のリード３１を介して凹部側領域３２に、プランジャ３の複数のリブ３５を形成する場合について説明したが、リブが延在する方向をプランジャの周方向と交差する方向としてもよいし、これらリブ３５に切込みを形成し、又は複数のピンにより圧損発生手段を構成してもよい。また、プランジャ３に圧損発生手段を設けない構成としてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、延出部５１を有するデフレクタ５０を、グラダンの傾斜部３４のグラダン角αが４５°以上７０°以下で用いる場合について説明したが、グラダン角αが４５°未満、又は７０°を越えた範囲で用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、キャビテーションをデフレクタに衝突させることにより、給排ポート等におけるキャビテーションエロージョンの発生を抑制することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
α  グラダン角
２  プランジャバレル
３  プランジャ
４  給排燃料室
１１  給排ポート
２１  プランジャ室
３１  リード
３２  凹部側領域
３３  凸部側領域
３４  傾斜部
３５  リブ（凸形状部）
４０  デフレクタ
５０  デフレクタ
５１  延出部
【図１】
0005964061.tif 000002
【図２】
0005964061.tif 000003
【図４】
0005964061.tif 000004
【図５】
0005964061.tif 000005
【図３】
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