JPH10325374A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射ポンプ用スピルデフレクタのキャビ
テーションエロージョンによる損傷を低減してその寿命
を延長し、メインテナンスコストが低減された燃料噴射
装置を提供する。 【解決手段】 燃料供給路からプランジャ室内に導入さ
れた燃料を、プランジャバレル内に往復摺動自在に嵌合
されたプランジャにより加圧して燃料噴射弁に送るよう
にした燃料噴射装置において、排油孔に対向して環状の
スピルデフレクタを設けるとともに、同スピルデフレク
タには上記給排油孔側と給油側とを連通する通路孔を設
け、同通路孔の少なくとも１つが上記スピルデフレクタ
に回転力を付与する傾斜孔に構成する。また第２発明
は、上記スピルデフレクタの内周に傾斜した溝を設け
る。そして、上記傾斜孔及び傾斜溝によりスピルデフレ
クタを回転せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用燃料噴射
ポンプに関し、特にポンプ本体のキャビテーションエロ
ージョン防止用スピルデフレクタを備えた燃料噴射ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関において、燃焼効率を高
く、かつ排気ガスを清浄化するには、燃料を高圧にして
短い噴射期間でかつ噴射の切れを良くして噴射すること
が必須であり、かかる要求に応える燃料噴射装置として
ユニットインジェクタが広く使用されている。

【０００３】図７にはかかるユニットインジェクタの１
例が示されている。図７において、６はユニットインジ
ェクタの本体、２はこの本体に固定されたプランジャバ
レル、１は同プランジャバレル２内に往復摺動自在にか
つ流体密に嵌合され、リード１ａを有するプランジャ、
１５はタペット、１４はプランジャスプリングである。

【０００４】３０は燃料噴射弁であり、先端に噴口２５
を有するノズル１０、同ノズル１０内に流体密に往復摺
動自在に嵌合された針弁２４、ノズル１０の締着用のノ
ズルナット１１、針弁２４を押圧する針弁スプリング
７、同針弁スプリング７を収納するスプリングケージ
５、針弁スプリング７用のばね受８、スペーサ９等によ
り構成される。

【０００５】４は上記燃料噴射弁３０とプランジャバレ
ル２とを本体６に締め付けて一体化するためのリテーニ
ングナットである。１２は燃料噴射量調量用のコントロ
ールラック、１３は同ラック１２に噛合するピニオンで
ある。

【０００６】２１はプランジャ室であり、上記プランジ
ャバレル２内の上記プランジャ１の頂部１ｂが臨んで形
成されている。２ａは上記プランジャバレル２に穿設さ
れた給排油孔で、上記プランジャ室２１と上記リテーニ
ングナット４に設けられた給排油通路２２とを連通して
いる。２７は上記プランジャ室２１から燃料噴射弁３０
の燃料溜２６に接続される燃料通路である。また１６は
シール用のＯリングである。

【０００７】３はスピルデフレクタであり、硬質、高じ
ん性を備えた特殊鋼材から成り、環状に形成されてい
る。同スピルデフレクタ３はその内周面を上記プランジ
ャバレル２の給排油孔２ａに対向して配置され、プラン
ジャバレル２の先端外周とリテーニングナットの内周と
の間に挿み込まれて固定されている。また、上記スピル
デフレクタ３の内周面とプランジャバレル２の給排油孔
２ａが開口する外周面との間には燃料通路３１１が形成
されている。

【０００８】上記ユニットインジェクタを装備したディ
ーゼル機関の運転時において、燃料カム（図示省略）の
リフトによってタペット１５がプランジャスプリング１
４の弾力に抗して押し下げられ、プランジャ１の頂部１
ｂが給排油孔２ａを閉じると、プランジャ室２１内の燃
料は高圧（例えば１２００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の高圧）
に加圧される。この高圧燃料は燃料通路２７を通って燃
料溜２６に入り、針弁２４を針弁スプリング７の弾力に
抗して押し上げて開弁せしめ、噴口２５から燃焼室（図
示省略）内に噴射される。

【０００９】プランジャ１がさらにリフトしてそのリー
ド１ａが給排油孔２ａを開くとプランジャ室２１内の高
圧（上記のように１２００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の高圧）
が給排油孔２ａを介して急激に低圧（例えば４ｋｇｆ／
ｃｍ² 程度）の給油系に開放され、プランジャ室２１内
の高圧燃料が給排油孔２ａを通って給油側へ噴出され、
燃料通路３１１を通って給排油通路２２，２３に逆流す
る。この際において、給排油孔２ａから高速で噴出され
た燃料は、スピルデフレクタ３の内周面に衝突するが、
かかる衝突や燃料流の剥離によって給排油孔２ａの出口
部近傍にキャビテーションが発生する。上記スピルデフ
レクタ３は、かかるキャビテーションによってユニット
インジェクタの各部品を保護するために設けられてお
り、同デフレクタ３はこのキャビテーション状態内に曝
されることにより、他の構成部品をキャビテーションエ
ロージョンから保護している。従って上記スピルデフレ
クタ３は、定期的に交換するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図７に示されるユニッ
トインジェクタにあっては、スピルデフレクタ３は、比
較的薄肉の環状体であって、プランジャバレル２の先端
部外周とリテーニングナット４の内周との間に挿み込ま
れた形で固定されている。然るに、給排油孔２ａから噴
出される高圧燃料は、スピルデフレクタ３の給排油孔２
ａに対面する面の近傍に集中的に衝突する。このため、
上記スピルデフレクタ３にあっては、上記のような現象
によって給排油孔２ａに対面する部位の近傍において、
燃料とともにキャビテーションが排出されるとともに同
一場所にてこのキャビテーションが壊滅することとな
り、かかる部位にキャビテーションエロージョンが集中
的に発生する。これによって、スピルデフレクタの寿命
が短かくなって交換頻度が高くなり、ユニットインジェ
クタのメインテナンスコストが上昇する。

【００１１】本発明の目的は、燃料噴射ポンプ用スピル
デフレクタのキャビテーションエロージョンによる損傷
を低減してその寿命を延長し、メインテナンスコストが
低減された燃料噴射装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するもので、その要旨とする第１の手段は、燃料供給
路からプランジャ室内に導入された燃料を、プランジャ
バレル内に往復摺動自在に嵌合されたプランジャにより
加圧して燃料噴射弁に送り、上記プランジャが上記プラ
ンジャバレルの給排油孔を開いたとき上記プランジャ室
内の燃料が給排油孔を経て給油側へ流動するように構成
された燃料噴射装置において、上記給排油孔に対向して
環状のスピルデフレクタを設けるとともに、同スピルデ
フレクタには上記給排油孔側と給油側とを連通する通路
孔を設け、同通路孔の少なくとも１つを上記スピルデフ
レクタに回転力を付与する傾斜孔に構成したことにあ
る。

【００１３】上記手段によれば、給油系からプランジャ
室へ燃料が供給される給油時には、燃料は給油系からス
ピルデフレクタの通路孔を通ってプランジャ室に供給さ
れるとともに、その一部は給油系へと還流される。また
燃料噴射後に給排油孔が開かれると、給排油孔を経た燃
料はスピルデフレクタに衝突後、通路孔を通って給油系
へと排出される。従って、スピルデフレクタの通路孔に
は常時燃料が流れており、また、同通路孔が周方向に傾
斜しているので、燃料が同通路孔を通過する際に燃料の
速度エネルギによりスピルデフレクタに回転力が発生す
る。

【００１４】この回転力によって、燃料噴射装置の稼動
中、スピルデフレクタはプランジャバレルの外周上を常
時回転せしめられ、このためキャビテーションの排出及
びこれの壊滅によるキャビテーションエロージョンの発
生する箇所がスピルデフレクタの内周に均一に分散す
る。これによって、上記エロージョンが給排油孔に対面
する部位近傍等の特定の部位に集中し、かかる部位が偏
って侵食されることがなくなる。

【００１５】また第２の手段は、上記燃料噴射装置にお
いて、給排油孔に対向して環状のスピルデフレクタを設
け、同スピルデフレクタは、その内周に、軸方向に傾斜
せしめられるとともに燃料の流過が可能な溝を設けてな
ることにある。上記手段によれば、給油系からプランジ
ャ室へ燃料が供給される給油時には、燃料は給油系から
スピルデフレクタの内周の溝内を通ってプランジャ室に
供給されるとともに、一部は給油系に還流され、また排
油時には給排油孔を経た燃料が上記溝内を通って給油系
へ排出される。

【００１６】そして、上記スピルデフレクタの傾斜した
溝内を燃料が流過する際に、スピルデフレクタには燃料
の流速によって回転力が発生する。これによって上記第
１の手段の場合と同様、スピルデフレクタにおけるキャ
ビテーションエロージョンの発生箇所が円周方向に均一
に分散され、一箇所に集中して発生することが無くな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図１〜図６を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係るディーゼル機関用ユニットインジェク
タの縦断面図、図２はスピルデフレクタ取付部近傍の拡
大縦断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００１８】図１〜図３において、６はユニットインジ
ェクタの本体、２はこの本体に固定されたプランジャバ
レル、１は同プランジャバレル２内に往復摺動自在かつ
流体密に嵌合されリード１ａを有するプランジャ、１５
はタペット、１４はプランジャスプリングである。

【００１９】３０は燃料噴射弁であり、先端に噴口２５
を有するノズル１０、同ノズル１０内に流体密に往復摺
動自在に嵌合された針弁２４、ノズル１０の締着用のノ
ズルナット１１、針弁２４を押圧する針弁スプリング
７、同針弁スプリング７を収納するスプリングケージ
５、針弁スプリング７用のばね受８、スペーサ９等によ
り構成される。

【００２０】４は上記燃料噴射弁３０とプランジャバレ
ル２とを本体６に締め付けて一体化するためのリテーニ
ングナットである。１２は燃料噴射量調量用のコントロ
ールラック、１３は同ラック１２に噛合するピニオンで
ある。

【００２１】２１はプランジャ室であり、上記プランジ
ャバレル２内の上記プランジャ１の頂部１ｂが臨んで形
成されている。２ａは上記プランジャバレル２に穿設さ
れた給排油孔で、上記プランジャ室２１と上記リテーニ
ングナット４の軸方向２箇所に設けられた給排油通路２
２１，２２２とを後述するスピルデフレクタ３を介して
連通している。２７は上記プランジャ室２１から燃料噴
射弁３０の燃料溜２６に接続される燃料通路である。ま
た１６はシール用のＯリングである。以上の構成は図７
に示される従来のユニットインジェクタと同様である。

【００２２】本発明においては、上記プランジャバレル
の外周に給排油孔に対面して設けられるスピルデフレク
タを改良している。即ち図１〜図３において３はスピル
デフレクタであり、硬質、高じん性を備えた特殊鋼材か
ら成り、環状に形成されている。同スピルデフレクタ３
はその内周面を上記プランジャバレル２の給排油孔２ａ
に対向して配置され、プランジャバレル２の先端外周と
リテーニングナット４の内周との間に円周方向に回動可
能に滑合されている。そして、このスピルデフレクタ３
は軸方向には、プランジャバレル２とリテーニングナッ
ト４との間に嵌め込まれることによって、その移動を規
制されている。

【００２３】上記スピルデフレクタ３には、その軸方向
に２段（２箇所）、燃料の通路孔３１，３２が穿設され
ている。上記通路孔３１，３２は、図１〜図２に示され
るようにプランジャバレル２の給排油孔２ａをはさんで
軸方向に各１段づつ設けられ、各段毎に円周方向等間隔
に複数個（この実施形態では４個）設けられている。そ
して上記通路孔３１，３２のうち、少なくとも１段の通
路孔３２は、図３に示されるように、その全ての孔（こ
の例では４個）が円周方向において、ユニットインジェ
クタの中心４１を通る給排油孔２ａの中心線に対して角
度θだけ同一方向に傾斜して形成されている。また、他
方の孔３１はユニットインジェクタの中心４１に向かう
放射状の孔とされる。

【００２４】また、この実施形態では、図３に示される
ように上段側の通路孔３２のみ傾斜させているが、下段
側の通路孔３１についても、上段側と逆方向に傾斜させ
てもよく、また、下段側のみを傾斜させてもよい。尚、
上記スピルデフレクタ３において、通路孔を上段側３
２、あるいは下段側３１の何れか一方を傾斜させ、他方
は傾斜させずにユニットインジェクタの中心４１に向か
う孔とすれば、スピルデフレクタ３を上下逆に組み付け
ても支障なく機能できる。

【００２５】また、上記スピルデフレクタ３の内周側に
は上段側の通路孔３２と下段側の通路孔３１との間にお
いて、プランジャバレル２の外周を削り込んで燃料通路
２９が形成されている。さらに、上記リテーニングナッ
ト４には、上記スピルデフレクタの通路孔３２，３１と
同一の軸方向位置に給排油通路２２１，２２２が設けら
れ、上記通路孔３２，３１への燃料の通流を容易にして
いる。

【００２６】上記のように構成されたユニットインジェ
クタの作動時において、プランジャ１が給排油孔２ａを
開放しているときには、燃料は、図２に示されるよう
に、給排油通路２２２からスピルデフレクタ３の一方の
通路孔３１に入り、燃料通路２９を通って、給排油孔２
ａからプランジャ室２１に供給されるとともに、その一
部が上記燃料通路２９から他方の通路孔３２を通り、給
排油通路２２１へと還流される。

【００２７】燃料カム（図示省略）のリフトによってタ
ペット１５がプランジャスプリング１４の弾力に抗して
押し下げられ、プランジャ１１の頂部１ｂが給排油孔２
ａを閉じると、プランジャ室２１内の燃料は高圧（例え
ば１２００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の高圧）に加圧される。
この高圧燃料は燃料通路２７を通って燃料溜２６に入
り、針弁２４を針弁スプリング７の弾力に抗して押し上
げて開弁せしめ、噴口２５から燃焼室（図示省略）内に
噴射される。

【００２８】プランジャ１がさらにリフトしてそのリー
ド１ａが給排油孔２ａを開くとプランジャ室２１内の高
圧（上記のように１２００ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の高圧）
が給排油孔２ａを介して急激に低圧（例えば４ｋｇｆ／
ｃｍ² 程度）の給油系に開放され、プランジャ室２１内
の高圧燃料が給排油孔２ａに噴出される。上記給排油孔
２ａから高速で噴出された燃料は、スピルデフレクタ３
の内周面に衝突して速度エネルギが減少せしめられた
後、燃料通路２９及び、大部分が通路孔３２を通り、給
排油通路２２１に排出される。

【００２９】上記内周面への衝突や燃料流の剥離によっ
て給排油孔２ａの出口部近傍にはキャビテーションが発
生する。

【００３０】かかる作動時において、上記のようにスピ
ルデフレクタ３の２段の通路孔３１と３２との間には図
２の矢印にて示されるように常時燃料が流れている。そ
して、上記各通路孔３１は図３に示されるように円周方
向に角度θだけ傾斜しているので、燃料が同通路孔３１
を通過する際に燃料の速度エネルギによりスピルデフレ
クタ３に回転力が発生する。この回転力によって、スピ
ルデフレクタ３はプランジャバレル２の外周上を常時回
転せしめられる。このため上記のように給排油孔２ａの
出口部近傍に発生したキャビテーションの排出及びこれ
の壊滅によるキャビテーションエロージョンの発生する
箇所が上記スピルデフレクタ３の回転によって上記給排
油孔２ａの近傍に集中することなく、スピルデフレクタ
３の内周に均一に分布する。これによって、スピルデフ
レクタ３におけるキャビテーションエロージョンの発生
する箇所が給排油孔２ａに対面する部位近傍の特定の部
位に集中して、かかる部位が偏って侵食されることが無
くなる。

【００３１】図４〜図６には本発明の実施の第２形態に
係るユニットインジェクタが示されている。図４〜図６
において、上記プランジャバレル２の外周とリテーニン
グナット４の内周との間に回転可能に嵌合されたスピル
デフレクタ３の内周には、円周方向等間隔にねじれ角α
で以って螺旋状の溝３３が刻設されている。３４は溝３
３の間のランド部である。その他の構成は上記第１形態
と同様であり、これと同一の部材は同一の符号にて示
す。

【００３２】上記第２形態において、一方側の給排油通
路２２２から供給された燃料はスピルデフレクタ３の内
周側の燃料通路２９に入り、スピルデフレクタ３の内周
に設けられた螺旋状の溝３３を通って、他方側の給排油
通路２２１へと還流される。また、プランジャ１のリー
ド１ａによって給排油孔２ａが開孔される排油時には、
給排油孔２ａからの燃料は上記溝３４を通って給排油通
路２２１へと排出される。

【００３３】そして、上記のようにしてスピルデフレク
タ３内周の螺旋状の溝３３内に沿って燃料が通過する際
に、スピルデフレクタ３には燃料の流速によって回転力
が発生し、同スピルデフレクタ３は上記第１形態と同様
に、常時回転せしめられる。

【００３４】この実施形態においては、複数の螺旋状の
溝３４全体で回転力を発生せしめるので、ねじれ角αを
適当に選定することにより、上記第１形態よりも大きな
回転力が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
スピルデフレクタに、請求項１のように傾斜孔を設け、
あるいは請求項２のように軸方向に傾斜した溝を設ける
ことによって、同スピルデフレクタを常時回転させるこ
とができる。これによって、スピルデフレクタにおける
キャビテーションエロージョンの発生する箇所が給排油
孔に対面する部位近傍の特定の部位に集中することな
く、スピルデフレクタの円周方向に均一に分散され、上
記特定部位での偏った侵食の発生が防止される。従っ
て、燃料噴射装置の稼動条件が同一としたときには、ス
ピルデフレクタの侵食速度が遅くなることとなり、スピ
ルデフレクタの寿命が延長され、同スピルデフレクタの
交換インターバルを長く採ることができ、メインテナン
スコストが低減される。

【００３６】また、上記スピルデフレクタの交換インタ
ーバルを同一とした場合には、本発明においては、より
速い噴射圧力の開放速度で以ってキャビテーションエロ
ージョンの発生点が多くなっても、上記のようにキャビ
テーションエロージョンの発生箇所が均一に分布されて
おり、耐エロージョン性が大きくなっているので、噴射
圧力の開放速度を増加し、噴射期間を短かくすることが
できる。これによって、機関の燃焼効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係るディーゼル機関
用ユニットインジェクタの縦断面図。

【図２】上記第１形態におけるスピルデフレクタ取付部
近傍の拡大縦断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図４】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。

【図５】上記第２形態におけるスピルデフレクタの平面
図。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図。

【図７】従来のユニットインジェクタを示す図１応当
図。

【符号の説明】

１ プランジャ １ａ リード １ｂ 頂部 ２ プランジャバレル ２ａ 給排油孔 ３ スピルデフレクタ ４ リテーニングナット ５ スプリングケージ ６ 本体 ７ 針弁スプリング ８ ばね受 １０ ノズル １２ コントロールラック １３ ピニオン １４ プランジャスプリング １５ タペット ２１ プランジャ室 ２４ 針弁 ２５ 噴口 ２６ 燃料溜 ２７ 燃料通路 ２９ 燃料通路 ３０ 燃料噴射弁 ３１ 通路孔 ３２ 通路孔 ３３ 溝 ３４ ランド部 ２２１，２２２ 給排油通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給路からプランジャ室内に導入さ
   れた燃料を、プランジャバレル内に往復摺動自在に嵌合
   されたプランジャにより加圧して燃料噴射弁に送り、上
   記プランジャが上記プランジャバレルの給排油孔を開い
   たとき上記プランジャ室内の燃料が給排油孔を経て給油
   側へ流動するように構成された燃料噴射装置であって、
   上記給排油孔に対向して環状のスピルデフレクタを設け
   るとともに、同スピルデフレクタには上記給排油孔側と
   給油側とを連通する通路孔を設け、同通路孔の少なくと
   も１つが上記スピルデフレクタに回転力を付与する傾斜
   孔に構成されてなることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 燃料供給路からプランジャ室内に導入さ
   れた燃料を、プランジャバレル内に往復摺動自在に嵌合
   されたプランジャにより加圧して燃料噴射弁に送り、上
   記プランジャが上記プランジャバレルの給排油孔を開い
   たとき上記プランジャ室内の燃料が給排油孔を経て給油
   側へ流動するように構成された燃料噴射装置であって、
   上記給排油孔に対向して環状のスピルデフレクタを設
   け、同スピルデフレクタはその内周に、軸方向に傾斜せ
   しめられるとともに燃料の流過が可能な溝を設けてなる
   ことを特徴とする燃料噴射装置。