(57)【要約】【課題】吸排ポート内に発生した気泡が潰されることなく吸排ポート外に押出され、プランジャのリードやプランジャバレルの吸排ポート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燃料噴射ポンプを提供する。【解決手段】プランジャの往復動により、燃料溜まり室から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、プランジャは、加圧室に連通する縦方向燃料通路と、縦方向燃料通路に連通するとともに吸排ポートに連通可能な位置に形成された傾斜リードと、を備え、傾斜リードのエッジのうちの加圧室側のエッジを、プランジャの軸方向と直交する方向に対して加圧室側とは反対の方向に向けて傾斜させる。【選択図】図２
2008280954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記燃料溜まり室に連通する吸排ポートと、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、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、
前記プランジャは、前記加圧室に連通する縦方向燃料通路と、前記縦方向燃料通路に連通するとともに前記吸排ポートに連通可能な傾斜リードと、を備え、
前記傾斜リードのエッジのうちの前記加圧室側のエッジを、前記プランジャの軸方向と直交する方向に対して前記加圧室側とは反対の方向に向けて傾斜させたことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
前記エッジの断面が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
前記エッジと連続する前記傾斜リードの底面に円弧状の凹部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射ポンプに関し、特に、カムの回転に伴いプランジャが往復動することによって燃料を噴射ノズルに圧送するとともに、プランジャに形成したリードによって噴射量の制御を行う燃料噴射ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
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吸排ポートが形成されている。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吸排ポートと対向可能な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吸排ポート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吸排ポート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リードと吸排ポートとが対向したときに、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。
【０００３】
このような燃料噴射ポンプでは、図６（ａ）に示すように、プランジャ３０７が上昇する加圧工程においてプランジャ３０７の先端がプランジャバレル３０５の吸排ポート３０５ｂを閉じる寸前に、加圧室３０６の燃料がプランジャ３０７に押されて吸排ポート３０５ｂから燃料溜まり室３１１に溢流する。この溢流噴流は、吸排ポート３０５ｂ内のプランジャ３０７の外周面に近い領域において急激に減圧されることに伴って、吸排ポート３０５ｂの当該領域に気泡が発生するとともに発生した気泡が拡大し、滞留するようになる。
【０００４】
その後、プランジャ３０７が上昇し続け、噴射ノズルへの燃料の圧送を終了すると、図６（ｂ）に示すように、プランジャ３０７の外周面に形成されたリード３０７ａが吸排ポート３０５ｂと対向し、加圧室３０６の燃料がリード３０７ａから吸排ポート３０５ｂを介して燃料溜まり室３１１に戻される。このとき、加圧室３０６内の高圧燃料がプランジャ３０７のリード３０７ａから斜め上方の高速噴流となって吸排ポート３０５ｂ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、プランジャ３０７のリード３０７ａ近傍の摺動面Ｓやプランジャバレル３０５の吸排ポート３０５ｂ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。
【０００５】
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、吸排ポートの形状を改良した燃料噴射ポンプが開示されている。
例えば、図７に示すように、吸排ポート４０８が、一端にプランジャバレル４０３の内部を覗く開口面を有する小径孔４１１と小径孔４１１の他端に連通する大径孔４１２とからなり、早期制御孔４１０の底部が開口面から離れる方向で上方に向かって傾斜して延びており、大径孔４１２と小径孔４１１との連通端部の内面が球面部となっている燃料噴射ポンプが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、別の燃料噴射ポンプとして、図８に示すように、加圧室４５９から吸排ポート（導入孔）４５２に噴出される高圧の溢流噴流及び戻し噴流の流れを螺旋状の流れに変える螺旋溝４５７を吸排ポート４５２に設けたものも提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２４８８７６号公報  （特許請求の範囲  図４）
【特許文献２】特開２０００−３８９７３号公報  （特許請求の範囲  図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された燃料噴射ポンプは、圧送終了時にプランジャのリードから吸排ポートに戻され始める瞬間の高圧燃料の流れが、吸排ポートの壁面のうち、プランジャが摺動する内部孔に近い側の壁面に向くようになっている。したがって、未だ滞留している気泡が吸排ポート内で潰され、プランジャのリード近傍の摺動面やプランジャバレルの吸排ポートにキャビテーションエロージョンが発生するおそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、プランジャに形成するリードのエッジの形状を改良し、プランジャのリードからプランジャバレルの吸排ポートに向かう高圧燃料の流れ方向を制御することにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、吸排ポート内に発生した気泡が潰されることなく吸排ポート外に押出され、プランジャのリード近傍の摺動面やプランジャバレルの吸排ポート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燃料噴射ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、ポンプハウジングと、ポンプハウジングに装着されたプランジャバレルと、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、ポンプハウジング又は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、プランジャバレルに形成され、燃料溜まり室に連通する吸排ポートと、プランジャバレルに形成され、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、を備え、プランジャの往復動により、燃料溜まり室から加圧室に燃料を導入し圧送する燃料噴射ポンプであって、プランジャは、加圧室に連通する縦方向燃料通路と、縦方向燃料通路に連通するとともに吸排ポートに連通可能な位置に形成された傾斜リードと、を備え、傾斜リードのエッジのうちの加圧室側のエッジを、プランジャの軸方向と直交する方向に対して加圧室側とは反対の方向に向けて傾斜させたことを特徴とする燃料噴射ポンプが提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１１】
また、本発明の燃料噴射ポンプを構成するにあたり、エッジの断面が円弧状であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の燃料噴射ポンプを構成するにあたり、エッジと連続する傾斜リードの底面に円弧状の凹部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料噴射ポンプによれば、プランジャの傾斜リードのエッジを所定方向に傾斜させることにより、圧送終了時に戻される高圧燃料の流れが、プランジャに近い側の吸排ポートの壁面よりも外側方向に向けられる。したがって、吸排ポート内に滞留する気泡を潰すことなく吸排ポートの外側に押出すことができ、プランジャのリードやプランジャバレルの吸排ポートにキャビテーションエロージョンが発生することを低減することができる。
【００１４】
また、本発明の燃料噴射ポンプにおいて、エッジの断面を円弧状にすることにより、傾斜リードのエッジ部分の高圧燃料の流れを阻害することなく方向付けることができ、気泡を吸排ポートの外側へ効率的に押出すことができる。
【００１５】
また、本発明の燃料噴射ポンプにおいて、エッジと連続する傾斜リードの底面に円弧状の凹部を備えることにより、エッジ部分の燃料容量が大きくされ、吸排ポートに戻され始める瞬間の高圧燃料が増えることによって、気泡を効率的に押出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、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。
【００１７】
本発明の実施の形態にかかる燃料噴射ポンプを図１に示す。図１は本発明による燃料噴射ポンプの実施の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内に嵌め込まれたプランジャバレル５と、プランジャ７と、プランジャバレル５とプランジャ７とによって区画された加圧室６とを備えている。また、上方側からはデリバリバルブ４、吸い戻し弁３及びホルダ１７が装着されており、ホルダ１７はポンプハウジング２にねじ止めされている。
【００１８】
このうち、プランジャバレル５には燃料の吸排ポート５ａが形成されており、ポンプハウジング２には吸排ポート５ａに対向して燃料溜まり室９が形成されている。
また、プランジャ７には上側制御エッジ部１１と下側制御エッジ部１２とが形成されており、プランジャ７の軸線方向の運動により、これらの上側制御エッジ部１１及び下側制御エッジ部１２が吸排ポート５ａの開口面１４上を滑走する。この場合、圧送終了を規定する下側制御エッジ部１２が吸排ポート５ａの開口面１４を開放することで、燃料圧送が終了する。なお、本実施の形態においては、吸排ポート５ａ、燃料溜まり室９及び下側制御エッジ部１２は１８０°の位相差をもって二組設けられている。
【００１９】
また、本実施形態の燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング２における、燃料溜まり室９の吸排ポート５ａと対向する側からプラグ１５が装着されている。このプラグ１５は、例えば、肌焼鋼を浸炭焼入れして製造されるものをはじめとして高硬度を有するようになっており、吸排ポート５ａから燃料溜まり室９に吐き出されてくる気泡が衝突しても、キャビテーションエロージョンを生じて損傷を受けることがないようになっている。
【００２０】
ここで、本実施形態の燃料噴射ポンプ１に備えられたプランジャ７に形成された下側制御エッジ部１２について、図２〜図３を参照してより詳細に説明する。
図２（ａ）は、プランジャ７の側面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＡＡ断面を矢印方向に見た下側制御エッジ部１２の断面図である。また、図３（ａ）〜（ｃ）は、ポンプによる圧送終了時に加圧室内から燃料溜まり室９に戻される高圧燃料の流れを示している。
【００２１】
この図２（ａ）に示すように、プランジャ７には縦方向燃料通路７ｂと、当該縦方向燃料通路７ｂに連通する傾斜リード７ａが形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、傾斜リード７ａの上端の下側制御エッジ部１２は、プランジャ７の軸方向（Ｙ方向）と直交する周方向（Ｘ方向）に対して加圧室側とは反対の方向に向けて、換言すれば、プランジャ７の周方向（Ｘ方向）から傾斜リード７ａ側に倒されるようにして傾斜させられている。
したがって、図３（ｃ）に示すように、圧送終了時に戻される高圧燃料の流れがこの下側制御エッジ部１２に沿って形成され、プランジャバレル５の吸排ポート５ａにおけるプランジャ７に近い領域よりも外側方向に向けられる。そのため、吸排ポート５ａ内に滞留していた気泡が吸排ポート５ａの壁面やプランジャ７の傾斜リード７ａの近傍の摺動面Ｓで潰されることなく、吸排ポート５ａの外側まで排出されやすくなっている。これによって、プランジャ７の傾斜リード７ａの近傍の摺動面Ｓやプランジャバレル５の吸排ポート５ａの損傷が低減されて、燃料噴射ポンプの長寿命化が図られている。
【００２２】
また、この傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２は、図４に示すように、プランジャ７の周方向に向けて形成された従来のエッジＥの形状と比較しても、プランジャ７の外周面での高さ位置を変えることなく形成されている。したがって、従来のエッジ形状と同様の有効ストローク量Ｔとすることができ、燃料吐出量に影響を与えることがないようになっている。
【００２３】
この傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２の傾斜角度θは、例えば、６０〜８０°の範囲内であることが好ましい。下側制御エッジ部１２の傾斜角度θが６０°未満であると、高圧燃料の流れが吸排ポート５ａのプランジャ７に近い領域の下方側の壁面に衝突しやすくなるためである。一方、下側制御エッジ部１２の傾斜角度θが８０°を越えると、高圧燃料の流れをプランジャバレル５の外側方向に向けることが不十分となって、キャビテーションエロージョンの低減効果を得られないおそれがあるためである。
【００２４】
また、本実施形態で使用されるプランジャ７は、傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２の断面が円弧状に形成されている。そのため、高圧燃料が傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２を通過する際に、流れを阻害することなくスムーズに流れ方向が変えられ、流れの勢いを利用して気泡をより外側方向に向けて押出すことができる。
さらに、本実施形態で使用されるプランジャ７は、傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２と連続する傾斜リード７ａの底面に円弧状の凹部８が設けられている。そのため、傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２での燃料の容量が大きくなり、傾斜リード７ａと吸排ポート５ａとが対向して重なり合う瞬間に、吸排ポート５ａに吐き出される高圧燃料の量が多くなるようになっている。したがって、吸排ポート５ａ内に滞留する気泡を効率的に外側に向けて押出すことができる。
【００２５】
このような下側制御エッジ部は、例えば、所望のエッジの傾斜形状及び凹部の形状に対応させた刃先の加工刃を用いて、通常の傾斜リードを形成する場合と同様に、成形エンドミルによるミーリング加工によって形成することができる。
【００２６】
また、傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２を所定方向に傾斜させるにあたり、図２（ｂ）の例のように下側制御エッジ部１２全体を傾斜させる構成以外にも、図５に示すように、下側制御エッジ部１２の一部のみを傾斜させて構成することもできる。この図５に示す傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２は、傾斜リード７ａの底面から連続する箇所Ａを７０°に傾斜させてある一方、プランジャ７の外周面から連続する箇所Ｂは９０°のままにされている。
このような形状であれば、傾斜リード７ａを形成する際の加工精度が著しく高められることなく、下側制御エッジ部１２を所定方向に向けて傾斜させることができるようになる。
【００２７】
なお、傾斜リード７ａの下側制御エッジ部１２の一部のみを傾斜させる場合には、下側制御エッジ部１２全体の少なくとも半分以上の領域（プランジャ７の外周面から下側制御エッジ部１２と傾斜リード７ａの底面との境界までの距離の半分以上）を所定方向に向けて傾斜させることが好ましい。このように構成することにより、加工が容易になるだけでなく、プランジャバレル５の吸排ポート５ａがプランジャ７の傾斜リード７ａと重なり合って高圧燃料が戻され始める瞬間の吹出し方向が、吸排ポート５ａの壁面のうちのプランジャに近い側に向くことを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明の燃料噴射ポンプによれば、噴射終了時に吸排ポートに戻される高圧燃料の溢流噴流によって、プランジャバレルの吸排ポート及びプランジャの下側制御エッジ部近傍の摺動面にキャビテーションエロージョンが発生することを低減することができる。したがって、噴射圧をより高圧化させることができ、排気ガス規制に対応可能な燃料噴射システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる燃料噴射ポンプを示す断面図である。
【図２】本実施形態の燃料噴射ポンプに備えられたプランジャの側面図及び拡大断面図である。
【図３】噴射後に戻される高圧燃料の流れを説明するための図である。
【図４】有効ストローク量を説明するための図である。
【図５】部分的に傾斜したエッジを示す拡大断面図である。
【図６】従来の燃料ポンプにおける噴射後に戻される高圧燃料の流れを説明するための図である。
【図７】従来の燃料噴射ポンプの構成を説明するための図である。
【図８】従来の別の燃料噴射ポンプの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：燃料噴射ポンプ、２：ポンプハウジング、３：吸い戻し弁、４：デリバリバルブ、５：プランジャバレル、５ａ：吸排ポート、６：加圧室、７：プランジャ、７ａ：傾斜リード、７ｂ：縦方向燃料通路、８：凹部、９：燃料溜まり室、１１：上側制御エッジ部、１２：下側制御エッジ部、１４：開口面、１５：プラグ
【図１】
2008280954.tif 000003
【図２】
2008280954.tif 000004
【図３】
2008280954.tif 000005
【図４】
2008280954.tif 000006
【図５】
2008280954.tif 000007
【図６】
2008280954.tif 000008
【図７】
2008280954.tif 000009
【図８】
2008280954.tif 000010