JPH0217178Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はデイーゼルエンジンに使用される燃料
噴射ポンプの吐出弁の改良に関し、低速低負荷領
域での回転数の安定化や高速高負荷領域等での噴
射系に生ずるキヤビテイの抑制と耐久性の向上、
さらには初期噴射率の調整をも可能とすることを
企図したものである。

デイーゼルエンジン、特に車両用デイーゼルエ
ンジンに用いられる燃料噴射装置は出力特性や排
気ガス特性あるいは騒音等に大きな影響を及ぼす
ものであり、種々改良されている。例えば、第１
図に示す燃料噴射装置では、図示しない燃料タン
クよりフイードポンプを介して燃料噴射ポンプ１
に送り込まれる燃料をプランジヤバレル２のフイ
ードボート３に導びき、図示しないカム軸により
上下動するプランジヤ４の働きによりプランジヤ
バレル２内のバレル室５の燃料を加圧し、加圧さ
れた燃料を吐出弁６を介してバルブホルダ７内の
吐出室８に導びき吐出室８の加圧燃料を噴射管９
を介し噴射ノズル１０に送る。噴射ノズル１０で
は液溜り室１１に達した燃料の液圧により針弁１
２がリフトされ燃料がシリンダ１３内に噴射され
る。

この噴射ノズル１０の針弁１２のリフト作動は
噴射管９内の液圧に基づいて行なわれることから
液圧のピーク後の降下が急な程噴射の切れが良
く、シリンダ１３内への後だれを防止できる。こ
のため吐出弁６がバレル室５と吐出室８との間に
介装され噴射管９内の液圧を低減させる吸い戻し
作用を行なわせる。

この吐出弁６はバルブシート１４と弁体１５と
スプリング１６とを具え、バレル室５の燃料が高
圧化する開弁時に吐出室８と連通させる一方、プ
ランジヤ４が下降してバレル室５が低圧化し始め
るとスプリング１６により弁体１５が戻り始め
る。そして、弁体１５のシート面１５ａ下方の吸
戻しカラー１５ｂがバルブシート１４の中心穴１
４ａの上縁とで閉鎖し始めてから弁体１５のシー
ト面１５ａがバルブシート１４に着座して完全な
閉弁状態となるまで吐出室８側の燃料を吸い戻
し、燃料の液圧を低下させ噴射切れを向上させて
いる。

ところが、この吐出弁６の閉弁以後、プランジ
ヤ４の有効ストロークの範囲ではバレル室５内の
負圧化し、気泡が発生し易くなる。一度発生した
気泡はバレル室５の燃料の量を不安定化し、プラ
ンジヤ４が再度有効ストロークに入つた圧送時に
圧縮作動エネルギを吸収してつぶれ、こののち加
圧された燃料が圧送されることとなる。このため
噴射時期の変動や噴射量特性の悪化等を招いてし
まう。例えば、従来のボツシユ列型の燃料噴射ポ
ンプでは、低速低負荷領域でのレバー一定（車両
搭載状態ではアクセル開度一定）の噴射量特性、
すなわち噴射量−ポンプ回転数の関係を調べてみ
ると、第２図に示すように、アイドリング回転領
域Ａにおいて噴射量およびポンプ回転数のばらつ
きが大きく、通常のエンジンの要求負荷特性では
ポンプ回転数が上昇すれば噴射量が減少するので
あるが、ばらつきが生ずることによりポンプ回転
数が増加すると噴射量が増大しますます回転数が
増加する現象が起つたり、逆にますます回転数が
減少するという現象が起り、アイドリング回転数
等が安定しないことからドライバビリテイの悪化
を招く。

一方、高速高負荷領域等では、燃料噴射特性か
ら噴射率を上げ噴射ノズル１０側での噴射切れを
鋭くすることが望ましく、スモークの発生や燃費
の点で有利とされているが、噴射切れを急速に行
なうと噴射管９内でキヤビテイと呼ばれる気泡が
発生し、これが原因でキヤビテーシヨン腐食が発
生することがある。また、急速な噴射切れ、すな
わち吐出弁６の弁体１５を急激に降下させること
は弁体１５がバルブシート１４に激しく突き当る
こととなり吐出弁６の寿命を低下させる。

また、近年大きな問題となつている騒音対策の
面から見ると、シリンダ１３内に噴射される燃料
には着火遅れがあることから、噴射されてから着
火するまでの間に多量の燃料が噴射されると着火
後急激な燃焼が起り圧力変動率が大きく騒音発生
の原因となる。このため着火遅れ期間の噴射率を
低く抑えることができる燃料噴射ポンプが必要と
されている。

本考案はかかる現状に鑑みてなされたもので、
アイドリング等低速低負荷領域での回転数の安定
化が計れると共に吸い戻しの初期はこれを急速に
行なつて燃料噴射特性を良好に維持し且つ後期に
はその作用を緩和させてキヤビテイの生成を抑制
するとともにゆつくり着座させることができ、さ
らに初期噴射率を調整できる燃料噴射ポンプの吐
出弁の提供を目的とする。かかる目的を達成する
本考案の構成は、プランジヤにより燃料が加圧さ
れるプランジヤバレルのバレル室と噴射ノズルに
連通するバルブホルダの吐出室との間に配置され
るバルブシートと、このバルブシート内をスプリ
ングに押圧されながら摺動可能な弁体とからなる
燃料噴射ポンプの吐出弁において、前記弁体上部
のスプリングシート外周面と前記バルブホルダ内
周面との隙間を減少させ保持される燃料により弁
体の着座を緩衝する着座緩衝リングを前記バルブ
ホルダ内のバルブシート面に近接して設ける一
方、この着座緩衝リングに一端が前記吐出室に連
通すると共に他端が前記弁体の吸戻しカラーのリ
フト範囲内に開口して前記バレル室と連通する連
通路を形成したことを特徴とする。

以下、本考案の一実施例を図面に基づき詳細に
説明する。

燃料噴射ポンプの吐出弁は、第３図にその断面
構造を示すように、バルブシート２１、弁体２
２、スプリング２３、着座緩衝リング２４および
バルブホルダ２５で構成されており、バルブシー
ト２１には、中心部にプランジヤバレル上部のバ
レル室とバルブホルダ２５内の吐出室２６とを連
通し得る中心穴２１ａが形成されると共に上端部
に着座面２１ｂが形成されておりプランジヤバレ
ルの上部に配置される。このバルブシート２１の
中心穴２１ａには弁体２２が摺動可能とされてお
り、この弁体２２の上端面がスプリングシート２
２ａとされ、その下方に逆円錐状のシート面２２
ｂが形成されると共に中心穴２１ａと滑動する吸
戻しカラー２２ｃが形成され下端部が断面略十字
形の摺動案内部２２ｄとなつている。そして弁体
２２のスプリングシート２２ａとバルブホルダ２
５の吐出室２６との間にスプリング２３が介装さ
れ弁体２２を閉弁方向に付勢している。

一方、バルブシート２１の上端部外周は小径と
され、この小径部に弁体２２の着座をゆるやかに
する着座緩衝リング２４が嵌め込まれバルブホル
ダ２５によつて固定されている。この着座緩衝リ
ング２４の内周面は弁体２２の着座状態となるわ
ずか上方位置で弁体２２のシール面２２ｂとの隙
間を小さくし吸戻しカラー２２ｃの上端面とシー
ル面２２ｂとの間の燃料がもれる量を制限する絞
り作用によつて緩衝作用を行なわせるものであ
る。この着座緩衝リング２４には、第４図に示す
ように、上端が弁体２２上方の高圧側である吐出
室２６と連通し且つ下端が弁体２２の吸戻しカラ
ー２２ｃのリフト範囲に開口する連通路２７とな
る小径の孔２７ａが穿設され着座緩衝リング２４
の内周面に形成した円周溝２７ｂと連通し、この
円周溝２７ｂと連通する孔２７ｃがバルブシート
２１に形成され孔２７ｃの位置が弁体２２の吸戻
しカラー２２ｃのリフト範囲に開口しており、こ
れら孔２７ａ，２７ｃおよび円周溝２７ｂで連通
路２７が構成される。

かように構成した燃料噴射ポンプの吐出弁２０
では吐出弁２０上部の高圧側である吐出室２６と
供給側であるバレル室とを連通路２７で連通して
あるので、プランジヤが有効ストロークを上昇す
ると、プランジヤバレル上部のバレル室の燃料は
フイードボートより送給された状態から次第に加
圧されて行くが、弁体２２にはスプリング２３に
よる付勢力と吐出室２６内に残留して燃料の残留
圧力とが合力として閉弁方向に作用しているた
め、これらの合力に打ち勝つ圧力まで燃料が加圧
されると吐出弁２０が開弁され弁体２２の摺動案
内部２２ｄを経てバレル室から吐出室２６に導び
かれる。ところが、連通路２７が形成してあるの
で、弁体２２が上昇して吸戻しカラー２２ｃが上
昇すると連通路２７の孔２７ｃが開口されて吐出
弁２６とバレル室とが連通し一旦圧力が低下した
のち再び加圧され吐出弁２０が開弁状態となり吐
出室２６から噴射管および噴射ノズルを経てシリ
ンダ内に噴射される。この場合の噴射率を示した
のが、第５図であり、実線が本考案の吐出弁２０
の場合を、一点鎖線が従来の吐出弁の場合をそれ
ぞれ示している。同図から明らかなように、噴射
率は噴射初期では連通路２７の孔２７ｃが吸戻し
カラー２２ｃで閉じられているため従来と同様に
変化し、連通路２７の孔２７ｃが開口されると一
旦噴射率が低下したり略一定に保持されその後ピ
ークがずれた状態で変化してゆく、すなわち、初
期噴射率が低くした状態となるのである。

したがつて、連通路２７下端の孔２７ｃの吸戻
しカラー２２ｃに対する位置およびその径を変え
ることで噴射率が低下したり略一定に保持される
クランク角や変化割合（傾き）を変えることがで
き、着火遅れを考慮して着火前に噴射される燃料
の量を減少させ燃焼時の圧力変動率を抑えて騒音
の低減がはかれる。

尚、この連通路２７の位置および径はエンジン
の燃焼室等の仕様により異なるので適宜選定す
る。

こうしてシリンダ内に燃料が噴射されたのち、
プランジヤが下降行程に入ると、吐出室２６の圧
力が低下して弁体２２に作用する閉弁作用の力が
大きくなり弁体２２が下降し吸戻しカラー２２ｃ
下端がバルブシート２１の中心穴２１ａの上端に
至つたところから従来同様に吸い戻しが行なわれ
噴射切れを良好とする一方、吸い戻し後期にあつ
ては、着座緩衝リング２４により弁体２２のシー
ル面２２ｂの外周面から上方に逃げる燃料の量が
制限されこの絞り効果により弁体２２の着座がゆ
つくり行なわれる。すなわち、バルブホルダ２５
の吐出室２６の上部においては、弁体２２の下降
時にそのスプリングシート２２ａおよびシート面
２２ｂの外周面とバルブホルダ２５の内周面との
間から上方に移動する燃料の量が弁体２２の下降
に対応して多いのに比べ、着座緩衝リング２４の
装着部分では弁体２２のスプリングシート２２ａ
およびシール面２２ｂとの隙間が小さいため弁体
２２の下降に対応した燃料が上方に移動できず絞
り抵抗を受けクツシヨン効果によつてゆつくり弁
体２２が着座されるのである。

さらに、この弁体２２の着座の緩衝効果と同時
に吐出室２６とバレル室とを連通する連通路２７
が形成してあるので、弁体２２の下降行程にあつ
ては吸戻しカラー２２ｃでバレル室が密閉され負
圧となるような状態がなく連通路２７により燃料
の一部が逆流し吐出室２６より低圧のバレル室に
向け高圧の燃料の一部をぬき取ることで負圧とな
るのを防止する。この後プランジヤが完全に下降
して燃料噴射ポンプの一行程が完了する。

燃料噴射ポンプのバレル室に生ずる気泡は一般
的には、その気泡の総容積をΔVとすると、次式
の如く吐出時期（クランク角のずれ）を変動させ
ることが知られている。この吐出時期の変動量
Δθは、ポンプ回転数をｎ、吐出弁のセツト力を
S₁、プランジヤの断面積をＦ、平均プランジヤ速
度をVpｍとすれば次のようになる。

Δθ＝6n（P₀＋S₁−P₁／Ｆ・Vpｍ） ・（ΔV／（P₀＋S₁）） この式から明らかなように、バレル室と吐出室
２６とを連通路２７で連通させることで、管内残
留圧力P₀に供給圧力P₁を近づけることができる
のでΔVを比較的小さく押えることが可能となる
ものと考察される。

このような吐出弁２０を備えた燃料噴射ポンプ
のレバー一定の噴射量−ポンプ回転数の関係を調
べてみると、第６図のようになり、アイドリング
回転領域Ａでの噴射量およびポンプ回転数のばら
つきが従来のもの（第２図）に比べ低減している
ことがわかる。

したがつて、アイドリング回転数が安定すると
共にドライバビリテイが向上する。

尚、上記実施例においては、着座緩衝リングの
内径は、バルブホルダの内径よりも小さく弁体の
スプリングシートおよびシール面の外径よりも大
きいが、必ずしもこのように限定されるものでは
なく、弁体のスプリングシートの形状等に影響さ
れるので、少なくともスプリングシートおよびシ
ール面外周から逃げる燃料に絞り効果を与えるこ
とができれば良い。

以上、実施例とともに具体的に説明したように
本考案によれば、着座緩衝リングにより吐出弁の
弁体の下降速度を変え、吸い戻し初期においては
弁体を急降下させて燃料の噴射切れを良好にでき
ると共に吸い戻し後期においては吸い戻し速度を
遅くしてゆつくり着座させることができキヤビテ
イの発生を抑制してキヤビテーシヨン腐食を防止
できる。また、弁体をゆつくり着座させるので吐
出弁の耐久性が大幅に向上する。さらに連通路を
吐出室とバレル室との間に設けその一端を弁体の
吸戻しカラーのリフト範囲に開口するようにした
ので初期噴射率を簡単に調整でき着火遅れ期間に
噴射される燃料の量を減少させて騒音の低減をは
かることができる。また、バレル室が負圧になろ
うとすると、吐出室から燃料が逆流してこれを防
止しキヤビテイの発生が着座緩衝リングの作用と
ともに抑制できる。これにより、次のプランジヤ
の加圧行程におけるバレル室の燃料の量が安定化
し、噴射時期の変動を防止できると共に燃費の向
上や排気ガス特性の改善もできる。さらに、連通
路により噴射管内の圧力波の反射が抑えられ二次
噴射を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吐出弁を具えた燃料噴射装置の
断面図、第２図は従来の噴射量特性の説明図、第
３図は本考案の燃料噴射ポンプの吐出弁の一実施
例にかかる断面図、第４図の着座緩衝リングの断
面図、第５図は本考案の噴射率の説明図、第６図
は本考案の噴射量特性の説明図である。 図面中、２０は吐出弁、２１はバルブシート、
２１ａは中心穴、２２は弁体、２２ａはスプリン
グシート、２２ｂはシール面、２２ｃは吸戻しカ
ラー、２３はスプリング、２４は着座緩衝リン
グ、２５はバルブホルダ、２６は吐出室、２７は
連通路、２７ａ，２７ｃは孔、２７ｂは円周溝で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プランジヤにより燃料が加圧されるプランジヤ
   バレルのバレル室と噴射ノズルに連通するバルブ
   ホルダの吐出室との間に配置されるバルブシート
   と、このバルブシート内をスプリングに押圧され
   ながら摺動可能な弁体とからなる燃料噴射ポンプ
   の吐出弁において、前記弁体上部のスプリングシ
   ート外周面と前記バルブホルダ内周面との隙間を
   減少させ保持される燃料により弁体の着座を緩衝
   する着座緩衝リングを前記バルブホルダ内のバル
   ブシート面に近接して設ける一方、この着座緩衝
   リングに一端が前記吐出室に連通すると共に他端
   が前記弁体の吸戻しカラーのリフト範囲内に開口
   して前記バレル室と連通する連通路を形成したこ
   とを特徴とする燃料噴射ポンプの吐出弁。