ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置
【課題】 本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置を提供する。
【解決手段】 燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含む。前記キャビテーション損傷防止装置は前記圧力調整弁を含み、前記圧力調整弁は、前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放する。前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる。
【解決手段】 燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含む。前記キャビテーション損傷防止装置は前記圧力調整弁を含み、前記圧力調整弁は、前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放する。前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置に関する。より詳細には、燃料噴射ポンプのデフレクター又はバレルの側面に圧力調整弁を設け、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止することで、プランジャー及びバレルポートで主に発生するキャビテーションによる損傷を防止することができるディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼル機関とは、シリンダー内へ吸気し、これを圧縮して高温/高圧にした後、液体燃料を噴射して自然発化させることでピストンを作動させて動力を得る内燃機関の一つである。ディーゼル機関は、燃料の流入方式によって、直接噴射式（ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）、予燃焼室式（ｐｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ）、渦流室式（ｓｗｉｒｌ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ）、空気室式(ａｉｒ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ)に分けられる。このうち、直接噴射式は、燃料を高圧で燃焼室内へ直接噴射する方式であり、この方式による燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプ、燃料弁（インジェクター）及び連結管を含む。また、燃料噴射ポンプとインジェクターとが直接結合された形態のユニットインジェクター(ｕｎｉｔ ｉｎｊｅｃｔｏｒ)も燃料噴射装置として利用されている。
【０００３】
燃料噴射ポンプは、燃料を高圧で圧縮してインジェクターへ送る装置であり、燃焼性能の向上及び排気ガスの低減を目的として、燃料噴射圧力が高圧化しつつある。これによって燃料噴射ポンプを構成するバレルのバレルポート及びプランジャーにキャビテーション浸食（Ｅｒｏｓｉｏｎ）による損傷が発生し、深刻な問題となっている。すなわち、比較的に低い圧力で燃料が噴射される場合にもキャビテーション現象は発生するが、キャビテーションの程度が弱く損傷が深刻でなく、また、部分的に損傷が発生するので、損傷形態に従って設計又は部品の材質を変更することで損傷防止対策を立てることができる。これに対し、燃料噴射圧力の高圧化につれ、キャビテーションの程度も強くなり、バレルのバレルポート及びプランジャーにキャビテーション浸食が共に発生し、損傷も非常に深刻になっている。しかし、従来には、キャビテーション浸食の原因を明確に究明することができず、経験に基づいて設計又は部品の材質を変更することでキャビテーションによる損傷を防止している。
【０００４】
例えば、大韓民国公開特許公報第２００１−００２０１３９には、バレルの壁に形成された転換ホールにオリフィス部材を設け、オリフィス部材とプランジャーとの間に非常に増加された圧力を与え、プランジャーの上端角部に隣接する領域においてキャビテーションの発生を防止する燃料噴射ポンプが開示されている。
【０００５】
特開平７−２６９４４２には、キャビテーションが噴流と燃料流出孔の形状との相互関係によって生じるものであるとの知見に基づき、バレルの燃料流出孔内のプランジャー側奥上部よりバレル上部外壁の外側まで空洞破壊用細孔を形成することで、プランジャーの損傷を防止する燃料噴射ポンプのキャビテーション防止機構が開示されている。
【０００６】
特開平７−５４７３５には、燃料の吸入過程においてバレルポートが閉じられる直前にキャビティが発生してそのまま残留し、その後、バレルポートから流出した燃料がデフレクターに衝突して跳ね返り、その衝撃波が残留したキャビティに衝突してキャビテーションが発生するという知見に基づき、流出する燃料圧力によって開く弁で閉じられた受容口と、その受容口に流入した燃料をプランジャバレル外周の燃料ギャラリへ放散させる方向に逃がす逃がし穴とを設けた内燃機関のスピルデフレクターが開示されている。
【０００７】
特開平５−３４０３２２は、キャビテーションによる損傷の原因は究明していないが、バレルポートに滞留した気泡によって損傷するという知見に基づき、バレルポートの外側に気泡を滞留させない形状の燃料流出入用穴を備えた保護部材を設け、スピル燃料がこの燃料流出入用穴の内面に斜めに当たるようにした内燃機関の燃料噴射装置が開示されている。
【０００８】
以上のように、噴射圧力の高圧化に伴い、バレルのバレルポート及びプランジャーなどに同時に発生するキャビテーション損傷を解決するための様々な方法が提案されているが、損傷原因に対する明確な究明ができていない、主に損傷形態による経験に基づいた対策に過ぎなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、バレルポートの遮断のための圧力調整弁を燃料噴射ポンプのデフレクター又はバレルに設け、燃料の圧縮初期過程においてバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止し、これによって燃料噴射ポンプのプランジャー及びバレルポートで主に発生するキャビテーションによる損傷を防止することができるディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の一つの特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含むディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁を含み、前記圧力調整弁は、前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放する。そして、前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる。
【００１１】
本発明の他の特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、ディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、
前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁とチェック弁とを含み、前記圧力調整弁は、前記ディーゼル機関燃料噴射ポンプのバレルポートを開閉するように前記バレルポートに配置され、ポンプ室と燃料供給室とを連結する流路が設けられた弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクターに設けられた弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、前記チェック弁は、前記弁部材の流路を開閉するように前記弁部材に設けられたボールと、前記ボールを弾性支持するように前記弁部材の内部に設けられたバネと、を含み、
前記圧力調整弁と反対方向へ燃料を流出する。
【００１２】
本発明の更に他の特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、ディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁と燃料流入ポートとを含み、前記圧力調整弁は、前記ディーゼル機関燃料噴射ポンプのバレルポートを開閉するように前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられた弁ハウジングと、前記弁部材と弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、前記燃料流入ポートは、前記バレルポートと隣接する位置に形成され、燃料供給室とポンプ室とを連結して燃料を流入させ、燃料の噴射終了過程において前記バレルポートより遅く開放する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従ったキャビテーション防止装置は、燃料の圧縮初期過程において圧力調整弁を用いてバレルポートを遮断してバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止し、これによってポンプのプランジャー及びバレルポートで発生するキャビテーションによる損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【図２】図２は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生する滝型キャビテーションを示した図である。
【図３】図３は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーションを示した図である。
【図４】図４は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明に従った燃料流入ポートの位置を明確にするためにプランジャーを展開して示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知機能又は公知構成に関する具体的な説明が本発明の要旨の理解の妨げになると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーションを示した図であり、図２は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生する滝型キャビテーションを示した図であり、図３は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーションを示した図であり、図４は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【００１７】
燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーション（ｊｅｔ ｔｙｐｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）１０及び滝型キャビテーション（ｗａｔｅｒｆａｌｌ ｔｙｐｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）２０は、燃料噴射ポンプの圧力が比較的に低いので、キャビテーションの強度及び発生量が小さく、あまり問題にならない。しかし、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーション（ｆｏｕｎｔａｉｎ−ｌｉｋｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）３０は、燃料圧力が高い状態で発生するので、プランジャー壁面に沿って多量のキャビティが発生し、発生したキャビティはプランジャーの表面周辺に残存する。また、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーション４０は、燃料噴射圧力の最大時に発生するので、キャビテーションの程度が強く、流動速度が早いので、バレルポートに直接的な損傷をもたらし、バレルポートにぶつかるとき急激な圧力上昇を起こす。このような圧力上昇は、噴水型キャビテーション３０によってプランジャー周辺に形成されたキャビティを崩壊させ、プランジャーの損傷をもたらす。
【００１８】
本発明は、このようなキャビテーションによる浸食損傷の原因を明確に究明し、キャビテーションによる損傷を防止するために、圧力調整弁によってバレルポートを遮断して燃料の圧縮初期過程においてバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後に発生する噴水型キャビテーション３０及びジェット型キャビテーション４０の発生を根本的に防止する。
【００１９】
一方、バレルポートを遮断するために設けられる圧力調整弁は、燃料が一方向へ流れることを完全に遮断し、開放圧力以上の条件を満たす場合のみ、他方向へ燃料を流すように構成される。つまり、本発明における圧力調整弁は、燃料供給室からポンプ室への燃料の流入を完全に遮断し、ポンプ室から燃料供給室への燃料流出は、燃料圧力が圧力調整弁の開放圧力以上の条件を満たす場合のみ行われるように構成される。
【００２０】
このような圧力調整弁の基本的な機能は、以下に説明する第１の実施例、第２の実施例及び第３の実施例において同様である。ただし、第１の実施例は、圧力調整弁の設置によって燃料流入機能を失われたバレルポートの代わりに別途の燃料吸入ポートを備える。第２の実施例は、圧力調整弁内部に反対方向のチェック弁が設けられ、バレルポートを通じて燃料が流入する。第３の実施例は、バレルポートと隣接する位置に燃料流入のための燃料流入ポートを設ける。以下、第１の実施例〜第３の実施例について各々説明する。
【００２１】
＜第１の実施例＞
図５は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【００２２】
本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料流入のための燃料吸入ポート１０５と燃料流出のためのバレルポート１０４をそれぞれ備える燃料噴射ポンプを適用対象とする。燃料吸入ポート１０５とバレルポート１０４をそれぞれ備える燃料噴射ポンプとしては、主に大型船舶に用いられるディーゼル機関の燃料噴射ポンプがあり、図５には、燃料噴射ポンプの側面に燃料吸入ポート１０５が設けられた構成が示されている。 また、図５には、チェック弁１０５−1を有し、かつバレルポート１０４の上部に独立的に設けられる燃料吸入ポート１０５が示されている。
【００２３】
一方、第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、弁部材１１１と弁ハウジング１１２及びバネ１１３を含む圧力調整弁１１０を有する。弁部材１１１は、バレルポート１０４に配置され、ポンプ室１０７内の燃料圧力又はバネ１１３の弾性力によって移動され、バレルポート１０４を開閉する。
【００２４】
弁ハウジング１１２は、弁部材１１１を支持するものであり、ポンプハウジング１０１のデフレクター１０６に設けることができる。一方、図５には、デフレクター１０６に弁部材１１１を挿入する溝を形成し、弁ハウジング１１２とデフレクター１０６とを一体形成した構成が示されている。
【００２５】
弁ハウジング１１２は、弁部材１１１を支持するにおいて、バレルポート１０４内の燃料圧力が開放圧力以上に上昇する場合、バレルポート１０４の開放のために弁部材１１１を移動可能に支持する。バネ１１３は、弁部材１１１と弁ハウジング１１２の間に設けられ、弁部材１１１を弾性支持する。バネ１１３の弾性力によって圧力調整弁１１０の開放圧力が調節されるので、燃料の圧縮初期過程においてバレルポート１０４内の所望の設計圧力になるように、適切な弾性力を有するバネ１１３を選定する。
【００２６】
バネ１１３によって調節される圧力調整弁１１０の開放圧力は、キャビテーションの発生が抑制できる圧力条件と、燃料噴射の終了時期においてバレルポート１０４を通じて燃料が燃料供給室１０８へ流出する過程で燃料の噴射特性に大きく影響を及ばない圧力条件との間で定めることが望ましい。一方、弁部材１１１には、弁ハウジング１１２の内部と外部との圧力均衡を維持するための多数のバランスホール１１１−１が形成される。
【００２７】
以上の圧力調整弁１１０が設けられた燃料噴射ポンプの作動過程を説明すれば、次の通りである。
【００２８】
プランジャー１０３が下降すると、燃料吸入ポート１０５を通じてポンプ室１０７へ燃料が流入され、流入された燃料は、圧力調整弁１１０によって出口側が遮断されたバレルポート１０４の内部に充填される。一方、プランジャー１０３がカム（図示せず）によって上昇しながら燃料を圧縮し始めると、ポンプ室１０７内の圧力が上昇し、プランジャー１０３によってバレルポート１０４が遮断されるフリーストローク前までバレルポート１０４に流入される燃料は、ポンプ室１０７の燃料と同様に圧縮されながら圧力が上昇する。この際、燃料圧力がバレルポート１０４を遮断している圧力調整弁１１０の開放圧力以上になると弁が開放され、開放圧力以下になると弁が閉じるので、バレルポート１０４内の燃料圧力は、圧力調整弁１１０の開放圧力よりややと低い圧力に形成される。プランジャー１０３が上昇し続けて燃料の圧縮末期過程においてプランジャー１０３が有効ストロークに到逹する前には、プランジャー１０３のケビテイション損傷原因になる噴水型キャビテーションがプランジャー１０３壁に沿って発生するが、本発明においては、圧力調整弁１１０によってバレルポート１０４が遮断され、バレルポート１０４内の燃料圧力が高くなっている状態であるので、噴水型キャビテーションの発生自体が防止され、これによって、キャビテーションによるプランジャー１０３の壁面への浸食損傷を防止することができる。
【００２９】
また、プランジャー１０３が有効ストロークに達した後は、ポンプ室１０７内の高圧の燃料がバレルポート１０４に急激に流出し、ジェット型キャビテーションが発生する。これは、バレルポート１０４及びデフレクター１０６などを損傷する原因になるが、本発明の場合、圧力調整弁１１０によってバレルポート１０４内の燃料圧力が高くなっている状態であるので、ジェット型キャビテーションの発生自体が防止され、キャビテーションによるバレルポート１０４やデフレクター１０６の浸食損傷を防止することができる。
【００３０】
「有効ストローク」とは、燃料の圧縮初期においてプランジャー１０３の上部によりバレルポート１０４が閉じるときから、燃料の圧縮末期においてプランジャー１０３の下部リード凹部１０３−２によってバレルポート１０４が再開放されるときまでの燃料の圧縮行程を意味する。
【００３１】
上記のように、バレルポート１０４を遮断する圧力調整弁１１０は、プランジャー１０３の有効ストローク後、バレルポート１０４へ流出する高圧燃料によってバレルポート１０４内の燃料圧力が増加して開放圧力を超えると、弁部材１１１が移動してバレルポート１０４を開放することで、ポンプ室１０７内の残余燃料を燃料供給室１０８へ排出し、燃料の噴射過程が終了する。
【００３２】
さらに、圧力調整弁１１０は、燃料の噴射終了時に、圧力調整弁１１０が開放される過程において高速の燃料流動を吸収する役目も果たすので、高速流動による浸食損傷も低減させる付随的效果もある。
【００３３】
図６は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第１の実施例のキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプのバレル１０２に圧力調整弁１１０の設置のための十分な空間がある場合には、バレル１０２に設けることもできる。この際、圧力調整弁１１０は、前述したように、弁部材１１１、弁ハウジング１１２及びバネ１１３を含み、バレルポート１０４を遮断しバレルポート１０４の圧力を高めることで、キャビテーションの発生を防止する。ただし、弁部材１１１の移動によりバレルポート１０４が開放された場合、燃料供給室１０８へ燃料を流出させるために、流路１１２−１が弁ハウジング１１２に更に形成される。
【００３４】
＜第２の実施例＞
図７は、本発明の第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプが燃料吸入弁（ポート）を有しないか、あるいは、燃料噴射時期の調節などの目的でバレルポート１０４を通じて燃料を流入させる必要がある場合、つまり、バレルポートを通じて燃料の流入及び流出の両方が行われる燃料噴射ポンプを適用対象とする。第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、バレルポート１０４を開閉するために設けられる圧力調整弁２１０と、圧力調整弁２１０の内部に形成され、バレルポート１０４を通じて燃料を流入させるチェック弁２２０とを含む。
【００３５】
圧力調整弁２１０は、バレルポート１０４を開閉するように配置され、燃料供給室１０８とポンプ室１０７とを連結する流路２１１−１が設けられた弁部材２１１と、弁部材２１１を支持するようにポンプハウジング１０１のデフレクター１０６に設けられた弁ハウジング２１２と、弁部材２１１と弁ハウジング２１２との間に設けられたバネ２１３を含む。チェック弁２２０は、圧力調整弁２１０と反対方向に流路を開閉するものであり、燃料供給室１０８内の燃料圧力が開放圧力に達した場合、弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を開放して燃料供給室１０８の燃料がポンプ室１０７に供給するようにし、ポンプ室１０７内の燃料が弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を通じて流出しないようにする。チェック弁２２０は、弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を開閉するように弁部材２１１に設けられたボール２２１と、ボール２２１を弾性支持するように弁部材２１１に設けられたバネ２２２とを含む。
【００３６】
第２の実施例のキャビテーション損傷防止装置においては、燃料の吸入のためにプランジャー１０３が下降する過程で、ポンプ室１０７の圧力が燃料供給室１０８の圧力より低くなり、ボール２２１が移動して弁部材２１１の流路２２１−１を開放することで、バレルポート１０４を通じて燃料が流入する。
【００３７】
一方、燃料の噴射のためにプランジャー１０３が上昇する場合には、バレルポート１０４内の圧力が上昇するので、チェック弁２２０は、弁部材２１１の流路２１１−１を遮断する。このように、燃料の噴射のためのプランジャー１０３の上昇過程においてチェック弁２２０によって弁部材２１１の流路２１１−１が遮断されると、圧力調整弁２１０は、前述したように、本発明の第１の実施例の圧力調整弁１１０と同様に作用し、キャビテーションによる浸食損傷を防止することができる。
【００３８】
＜第３の実施例＞
図８は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプが燃料吸入弁（ポート）を有しないか、あるいは、燃料噴射時期調節などの目的でバレルポートを通じて燃料を流入させる必要があるにも係わらず、第２の実施例のように圧力調整弁の内部に反対方向のチェック弁を設置する空間の確保が難しい燃料噴射ポンプを適用対象とする。第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、バレルポート１０４を開閉するために設けられる圧力調整弁３１０と、圧力調整弁３１０によって遮断されたバレルポート１０４と隣接する位置に形成され、燃料供給室１０８の燃料をポンプ室１０７に供給させる燃料流入ポート３２０とを含む。
【００３９】
一方、圧力調整弁３１０は、弁部材３１１、弁ハウジング３１２及びバネ３１３を含む。圧力調整弁３１０は、第１の実施例における圧力調整弁と同様であるので、構成及び作用に関する具体的な説明は省略する。燃料流入ポート３２０は、燃料供給室１０８とポンプ室１０７とを連結して燃料流入機能を果たすように形成され、燃料の噴射終了過程においてバレルポート１０４より遅く開放されるように形成される。
【００４０】
図９は、本発明に従った燃料流入ポートの位置を明確にするためにプランジャーを展開して示した図である。燃料噴射ポンプのプランジャー１０３の外側には、縦凹部１０３−１とリード凹部１０３−２とが形成される。縦凹部１０３−１とリード凹部１０３−２は、燃料の噴射終了過程においてポンプ室１０７内の燃料が燃料供給室１０８へ流出するようにポンプ室１０７とバレルポート１０４とを連結する。
【００４１】
一方、リード凹部１０３−２は、プランジャー１０３の外側において斜めに傾いて形成される。リード凹部１０３−２の構造を考慮し、燃料流入ポート３２０の位置を図９に示されたバレルポート１０４の右側又は上部に位置するように形成すると、プランジャー１０３の有効ストロークの直後、リード凹部１０３−２によって先に開放されるバレルポート１０４を通じて高圧燃料が流出し、この際、バレルポート１０４を遮断する圧力調整弁１１０によってキャビテーションの発生は抑制される。
【００４２】
一方、燃料流入ポート３２０の場合、バレルポート１０４を通じて燃料のほとんどが流出した後開放されるので、高圧燃料の流出によるキャビテーション損傷の危険がなくなる。
【００４３】
図１０は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第３の実施例のキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプのバレル１０２に圧力調整弁３１０の設置のための十分な空間確保が可能な場合、圧力調整弁３１０をバレル１０２に設置することもできる。この際、圧力調整弁３１０は、前述したように、弁部材３１１と弁ハウジング３１２及びバネ３１３を含み、バレルポート３０４を遮断することでバレルポート１０４の圧力を高め、キャビテーションの発生を防止する。ただし。この場合、弁部材３１１の移動によってバレルポート１０４が開放される場合、燃料供給室１０８へ燃料を流出させるための流路３１２−１が弁ハウジング３１２に更に形成される。
【００４４】
以上、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を逸脱せず種々の変形及び変更が可能であることは自明である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１ ポンプハウジング
１０２ バレル
１０３ プランジャー
１０４ バレルポート
１０５ 燃料吸入ポート
１０５−１ チェック弁
１０６ デフレクター
１１１ 弁部材
１１２ 弁ハウジング
１１３ バネ
２１０ 圧力調整弁
２１１ 弁部材
２１１−１ 流路
２１２ 弁ハウジング
２１３ バネ
２２０ チェック弁
２２１ ボール
２２２ バネ
３１０ 圧力調整弁
３１１ 弁部材
３１２ 弁ハウジング
３１３ バネ
３２０ 燃料流入ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置に関する。より詳細には、燃料噴射ポンプのデフレクター又はバレルの側面に圧力調整弁を設け、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止することで、プランジャー及びバレルポートで主に発生するキャビテーションによる損傷を防止することができるディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ディーゼル機関とは、シリンダー内へ吸気し、これを圧縮して高温/高圧にした後、液体燃料を噴射して自然発化させることでピストンを作動させて動力を得る内燃機関の一つである。ディーゼル機関は、燃料の流入方式によって、直接噴射式（ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）、予燃焼室式（ｐｒｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ）、渦流室式（ｓｗｉｒｌ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ）、空気室式(ａｉｒ ｃｈａｍｂｅｒ ｔｙｐｅ)に分けられる。このうち、直接噴射式は、燃料を高圧で燃焼室内へ直接噴射する方式であり、この方式による燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプ、燃料弁（インジェクター）及び連結管を含む。また、燃料噴射ポンプとインジェクターとが直接結合された形態のユニットインジェクター(ｕｎｉｔ ｉｎｊｅｃｔｏｒ)も燃料噴射装置として利用されている。
【０００３】
燃料噴射ポンプは、燃料を高圧で圧縮してインジェクターへ送る装置であり、燃焼性能の向上及び排気ガスの低減を目的として、燃料噴射圧力が高圧化しつつある。これによって燃料噴射ポンプを構成するバレルのバレルポート及びプランジャーにキャビテーション浸食（Ｅｒｏｓｉｏｎ）による損傷が発生し、深刻な問題となっている。すなわち、比較的に低い圧力で燃料が噴射される場合にもキャビテーション現象は発生するが、キャビテーションの程度が弱く損傷が深刻でなく、また、部分的に損傷が発生するので、損傷形態に従って設計又は部品の材質を変更することで損傷防止対策を立てることができる。これに対し、燃料噴射圧力の高圧化につれ、キャビテーションの程度も強くなり、バレルのバレルポート及びプランジャーにキャビテーション浸食が共に発生し、損傷も非常に深刻になっている。しかし、従来には、キャビテーション浸食の原因を明確に究明することができず、経験に基づいて設計又は部品の材質を変更することでキャビテーションによる損傷を防止している。
【０００４】
例えば、大韓民国公開特許公報第２００１−００２０１３９には、バレルの壁に形成された転換ホールにオリフィス部材を設け、オリフィス部材とプランジャーとの間に非常に増加された圧力を与え、プランジャーの上端角部に隣接する領域においてキャビテーションの発生を防止する燃料噴射ポンプが開示されている。
【０００５】
特開平７−２６９４４２には、キャビテーションが噴流と燃料流出孔の形状との相互関係によって生じるものであるとの知見に基づき、バレルの燃料流出孔内のプランジャー側奥上部よりバレル上部外壁の外側まで空洞破壊用細孔を形成することで、プランジャーの損傷を防止する燃料噴射ポンプのキャビテーション防止機構が開示されている。
【０００６】
特開平７−５４７３５には、燃料の吸入過程においてバレルポートが閉じられる直前にキャビティが発生してそのまま残留し、その後、バレルポートから流出した燃料がデフレクターに衝突して跳ね返り、その衝撃波が残留したキャビティに衝突してキャビテーションが発生するという知見に基づき、流出する燃料圧力によって開く弁で閉じられた受容口と、その受容口に流入した燃料をプランジャバレル外周の燃料ギャラリへ放散させる方向に逃がす逃がし穴とを設けた内燃機関のスピルデフレクターが開示されている。
【０００７】
特開平５−３４０３２２は、キャビテーションによる損傷の原因は究明していないが、バレルポートに滞留した気泡によって損傷するという知見に基づき、バレルポートの外側に気泡を滞留させない形状の燃料流出入用穴を備えた保護部材を設け、スピル燃料がこの燃料流出入用穴の内面に斜めに当たるようにした内燃機関の燃料噴射装置が開示されている。
【０００８】
以上のように、噴射圧力の高圧化に伴い、バレルのバレルポート及びプランジャーなどに同時に発生するキャビテーション損傷を解決するための様々な方法が提案されているが、損傷原因に対する明確な究明ができていない、主に損傷形態による経験に基づいた対策に過ぎなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、バレルポートの遮断のための圧力調整弁を燃料噴射ポンプのデフレクター又はバレルに設け、燃料の圧縮初期過程においてバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止し、これによって燃料噴射ポンプのプランジャー及びバレルポートで主に発生するキャビテーションによる損傷を防止することができるディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の一つの特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含むディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁を含み、前記圧力調整弁は、前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放する。そして、前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる。
【００１１】
本発明の他の特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、ディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、
前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁とチェック弁とを含み、前記圧力調整弁は、前記ディーゼル機関燃料噴射ポンプのバレルポートを開閉するように前記バレルポートに配置され、ポンプ室と燃料供給室とを連結する流路が設けられた弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクターに設けられた弁ハウジングと、前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、前記チェック弁は、前記弁部材の流路を開閉するように前記弁部材に設けられたボールと、前記ボールを弾性支持するように前記弁部材の内部に設けられたバネと、を含み、
前記圧力調整弁と反対方向へ燃料を流出する。
【００１２】
本発明の更に他の特徴に従ったディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおけるキャビテーション防止装置は、ディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁と燃料流入ポートとを含み、前記圧力調整弁は、前記ディーゼル機関燃料噴射ポンプのバレルポートを開閉するように前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部圧力を上昇させる弁部材と、前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられた弁ハウジングと、前記弁部材と弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、前記燃料流入ポートは、前記バレルポートと隣接する位置に形成され、燃料供給室とポンプ室とを連結して燃料を流入させ、燃料の噴射終了過程において前記バレルポートより遅く開放する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従ったキャビテーション防止装置は、燃料の圧縮初期過程において圧力調整弁を用いてバレルポートを遮断してバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後で発生する噴水型又はジェット型のキャビテーションの発生を防止し、これによってポンプのプランジャー及びバレルポートで発生するキャビテーションによる損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【図２】図２は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生する滝型キャビテーションを示した図である。
【図３】図３は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーションを示した図である。
【図４】図４は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明に従った燃料流入ポートの位置を明確にするためにプランジャーを展開して示した図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知機能又は公知構成に関する具体的な説明が本発明の要旨の理解の妨げになると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーションを示した図であり、図２は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生する滝型キャビテーションを示した図であり、図３は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーションを示した図であり、図４は、燃料噴射ポンプの燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーションを示した図である。
【００１７】
燃料噴射ポンプの燃料の圧縮初期過程において発生するジェット型キャビテーション（ｊｅｔ ｔｙｐｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）１０及び滝型キャビテーション（ｗａｔｅｒｆａｌｌ ｔｙｐｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）２０は、燃料噴射ポンプの圧力が比較的に低いので、キャビテーションの強度及び発生量が小さく、あまり問題にならない。しかし、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前に発生する噴水型キャビテーション（ｆｏｕｎｔａｉｎ−ｌｉｋｅ ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）３０は、燃料圧力が高い状態で発生するので、プランジャー壁面に沿って多量のキャビティが発生し、発生したキャビティはプランジャーの表面周辺に残存する。また、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放後で発生するジェット型キャビテーション４０は、燃料噴射圧力の最大時に発生するので、キャビテーションの程度が強く、流動速度が早いので、バレルポートに直接的な損傷をもたらし、バレルポートにぶつかるとき急激な圧力上昇を起こす。このような圧力上昇は、噴水型キャビテーション３０によってプランジャー周辺に形成されたキャビティを崩壊させ、プランジャーの損傷をもたらす。
【００１８】
本発明は、このようなキャビテーションによる浸食損傷の原因を明確に究明し、キャビテーションによる損傷を防止するために、圧力調整弁によってバレルポートを遮断して燃料の圧縮初期過程においてバレルポート内の燃料圧力を上昇させることで、燃料の圧縮末期過程においてバレルポートの開放前後に発生する噴水型キャビテーション３０及びジェット型キャビテーション４０の発生を根本的に防止する。
【００１９】
一方、バレルポートを遮断するために設けられる圧力調整弁は、燃料が一方向へ流れることを完全に遮断し、開放圧力以上の条件を満たす場合のみ、他方向へ燃料を流すように構成される。つまり、本発明における圧力調整弁は、燃料供給室からポンプ室への燃料の流入を完全に遮断し、ポンプ室から燃料供給室への燃料流出は、燃料圧力が圧力調整弁の開放圧力以上の条件を満たす場合のみ行われるように構成される。
【００２０】
このような圧力調整弁の基本的な機能は、以下に説明する第１の実施例、第２の実施例及び第３の実施例において同様である。ただし、第１の実施例は、圧力調整弁の設置によって燃料流入機能を失われたバレルポートの代わりに別途の燃料吸入ポートを備える。第２の実施例は、圧力調整弁内部に反対方向のチェック弁が設けられ、バレルポートを通じて燃料が流入する。第３の実施例は、バレルポートと隣接する位置に燃料流入のための燃料流入ポートを設ける。以下、第１の実施例〜第３の実施例について各々説明する。
【００２１】
＜第１の実施例＞
図５は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。
【００２２】
本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料流入のための燃料吸入ポート１０５と燃料流出のためのバレルポート１０４をそれぞれ備える燃料噴射ポンプを適用対象とする。燃料吸入ポート１０５とバレルポート１０４をそれぞれ備える燃料噴射ポンプとしては、主に大型船舶に用いられるディーゼル機関の燃料噴射ポンプがあり、図５には、燃料噴射ポンプの側面に燃料吸入ポート１０５が設けられた構成が示されている。 また、図５には、チェック弁１０５−1を有し、かつバレルポート１０４の上部に独立的に設けられる燃料吸入ポート１０５が示されている。
【００２３】
一方、第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、弁部材１１１と弁ハウジング１１２及びバネ１１３を含む圧力調整弁１１０を有する。弁部材１１１は、バレルポート１０４に配置され、ポンプ室１０７内の燃料圧力又はバネ１１３の弾性力によって移動され、バレルポート１０４を開閉する。
【００２４】
弁ハウジング１１２は、弁部材１１１を支持するものであり、ポンプハウジング１０１のデフレクター１０６に設けることができる。一方、図５には、デフレクター１０６に弁部材１１１を挿入する溝を形成し、弁ハウジング１１２とデフレクター１０６とを一体形成した構成が示されている。
【００２５】
弁ハウジング１１２は、弁部材１１１を支持するにおいて、バレルポート１０４内の燃料圧力が開放圧力以上に上昇する場合、バレルポート１０４の開放のために弁部材１１１を移動可能に支持する。バネ１１３は、弁部材１１１と弁ハウジング１１２の間に設けられ、弁部材１１１を弾性支持する。バネ１１３の弾性力によって圧力調整弁１１０の開放圧力が調節されるので、燃料の圧縮初期過程においてバレルポート１０４内の所望の設計圧力になるように、適切な弾性力を有するバネ１１３を選定する。
【００２６】
バネ１１３によって調節される圧力調整弁１１０の開放圧力は、キャビテーションの発生が抑制できる圧力条件と、燃料噴射の終了時期においてバレルポート１０４を通じて燃料が燃料供給室１０８へ流出する過程で燃料の噴射特性に大きく影響を及ばない圧力条件との間で定めることが望ましい。一方、弁部材１１１には、弁ハウジング１１２の内部と外部との圧力均衡を維持するための多数のバランスホール１１１−１が形成される。
【００２７】
以上の圧力調整弁１１０が設けられた燃料噴射ポンプの作動過程を説明すれば、次の通りである。
【００２８】
プランジャー１０３が下降すると、燃料吸入ポート１０５を通じてポンプ室１０７へ燃料が流入され、流入された燃料は、圧力調整弁１１０によって出口側が遮断されたバレルポート１０４の内部に充填される。一方、プランジャー１０３がカム（図示せず）によって上昇しながら燃料を圧縮し始めると、ポンプ室１０７内の圧力が上昇し、プランジャー１０３によってバレルポート１０４が遮断されるフリーストローク前までバレルポート１０４に流入される燃料は、ポンプ室１０７の燃料と同様に圧縮されながら圧力が上昇する。この際、燃料圧力がバレルポート１０４を遮断している圧力調整弁１１０の開放圧力以上になると弁が開放され、開放圧力以下になると弁が閉じるので、バレルポート１０４内の燃料圧力は、圧力調整弁１１０の開放圧力よりややと低い圧力に形成される。プランジャー１０３が上昇し続けて燃料の圧縮末期過程においてプランジャー１０３が有効ストロークに到逹する前には、プランジャー１０３のケビテイション損傷原因になる噴水型キャビテーションがプランジャー１０３壁に沿って発生するが、本発明においては、圧力調整弁１１０によってバレルポート１０４が遮断され、バレルポート１０４内の燃料圧力が高くなっている状態であるので、噴水型キャビテーションの発生自体が防止され、これによって、キャビテーションによるプランジャー１０３の壁面への浸食損傷を防止することができる。
【００２９】
また、プランジャー１０３が有効ストロークに達した後は、ポンプ室１０７内の高圧の燃料がバレルポート１０４に急激に流出し、ジェット型キャビテーションが発生する。これは、バレルポート１０４及びデフレクター１０６などを損傷する原因になるが、本発明の場合、圧力調整弁１１０によってバレルポート１０４内の燃料圧力が高くなっている状態であるので、ジェット型キャビテーションの発生自体が防止され、キャビテーションによるバレルポート１０４やデフレクター１０６の浸食損傷を防止することができる。
【００３０】
「有効ストローク」とは、燃料の圧縮初期においてプランジャー１０３の上部によりバレルポート１０４が閉じるときから、燃料の圧縮末期においてプランジャー１０３の下部リード凹部１０３−２によってバレルポート１０４が再開放されるときまでの燃料の圧縮行程を意味する。
【００３１】
上記のように、バレルポート１０４を遮断する圧力調整弁１１０は、プランジャー１０３の有効ストローク後、バレルポート１０４へ流出する高圧燃料によってバレルポート１０４内の燃料圧力が増加して開放圧力を超えると、弁部材１１１が移動してバレルポート１０４を開放することで、ポンプ室１０７内の残余燃料を燃料供給室１０８へ排出し、燃料の噴射過程が終了する。
【００３２】
さらに、圧力調整弁１１０は、燃料の噴射終了時に、圧力調整弁１１０が開放される過程において高速の燃料流動を吸収する役目も果たすので、高速流動による浸食損傷も低減させる付随的效果もある。
【００３３】
図６は、本発明の第１の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第１の実施例のキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプのバレル１０２に圧力調整弁１１０の設置のための十分な空間がある場合には、バレル１０２に設けることもできる。この際、圧力調整弁１１０は、前述したように、弁部材１１１、弁ハウジング１１２及びバネ１１３を含み、バレルポート１０４を遮断しバレルポート１０４の圧力を高めることで、キャビテーションの発生を防止する。ただし、弁部材１１１の移動によりバレルポート１０４が開放された場合、燃料供給室１０８へ燃料を流出させるために、流路１１２−１が弁ハウジング１１２に更に形成される。
【００３４】
＜第２の実施例＞
図７は、本発明の第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプが燃料吸入弁（ポート）を有しないか、あるいは、燃料噴射時期の調節などの目的でバレルポート１０４を通じて燃料を流入させる必要がある場合、つまり、バレルポートを通じて燃料の流入及び流出の両方が行われる燃料噴射ポンプを適用対象とする。第２の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、バレルポート１０４を開閉するために設けられる圧力調整弁２１０と、圧力調整弁２１０の内部に形成され、バレルポート１０４を通じて燃料を流入させるチェック弁２２０とを含む。
【００３５】
圧力調整弁２１０は、バレルポート１０４を開閉するように配置され、燃料供給室１０８とポンプ室１０７とを連結する流路２１１−１が設けられた弁部材２１１と、弁部材２１１を支持するようにポンプハウジング１０１のデフレクター１０６に設けられた弁ハウジング２１２と、弁部材２１１と弁ハウジング２１２との間に設けられたバネ２１３を含む。チェック弁２２０は、圧力調整弁２１０と反対方向に流路を開閉するものであり、燃料供給室１０８内の燃料圧力が開放圧力に達した場合、弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を開放して燃料供給室１０８の燃料がポンプ室１０７に供給するようにし、ポンプ室１０７内の燃料が弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を通じて流出しないようにする。チェック弁２２０は、弁部材２１１に設けられた流路２１１−１を開閉するように弁部材２１１に設けられたボール２２１と、ボール２２１を弾性支持するように弁部材２１１に設けられたバネ２２２とを含む。
【００３６】
第２の実施例のキャビテーション損傷防止装置においては、燃料の吸入のためにプランジャー１０３が下降する過程で、ポンプ室１０７の圧力が燃料供給室１０８の圧力より低くなり、ボール２２１が移動して弁部材２１１の流路２２１−１を開放することで、バレルポート１０４を通じて燃料が流入する。
【００３７】
一方、燃料の噴射のためにプランジャー１０３が上昇する場合には、バレルポート１０４内の圧力が上昇するので、チェック弁２２０は、弁部材２１１の流路２１１−１を遮断する。このように、燃料の噴射のためのプランジャー１０３の上昇過程においてチェック弁２２０によって弁部材２１１の流路２１１−１が遮断されると、圧力調整弁２１０は、前述したように、本発明の第１の実施例の圧力調整弁１１０と同様に作用し、キャビテーションによる浸食損傷を防止することができる。
【００３８】
＜第３の実施例＞
図８は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置が適用された燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプが燃料吸入弁（ポート）を有しないか、あるいは、燃料噴射時期調節などの目的でバレルポートを通じて燃料を流入させる必要があるにも係わらず、第２の実施例のように圧力調整弁の内部に反対方向のチェック弁を設置する空間の確保が難しい燃料噴射ポンプを適用対象とする。第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置は、バレルポート１０４を開閉するために設けられる圧力調整弁３１０と、圧力調整弁３１０によって遮断されたバレルポート１０４と隣接する位置に形成され、燃料供給室１０８の燃料をポンプ室１０７に供給させる燃料流入ポート３２０とを含む。
【００３９】
一方、圧力調整弁３１０は、弁部材３１１、弁ハウジング３１２及びバネ３１３を含む。圧力調整弁３１０は、第１の実施例における圧力調整弁と同様であるので、構成及び作用に関する具体的な説明は省略する。燃料流入ポート３２０は、燃料供給室１０８とポンプ室１０７とを連結して燃料流入機能を果たすように形成され、燃料の噴射終了過程においてバレルポート１０４より遅く開放されるように形成される。
【００４０】
図９は、本発明に従った燃料流入ポートの位置を明確にするためにプランジャーを展開して示した図である。燃料噴射ポンプのプランジャー１０３の外側には、縦凹部１０３−１とリード凹部１０３−２とが形成される。縦凹部１０３−１とリード凹部１０３−２は、燃料の噴射終了過程においてポンプ室１０７内の燃料が燃料供給室１０８へ流出するようにポンプ室１０７とバレルポート１０４とを連結する。
【００４１】
一方、リード凹部１０３−２は、プランジャー１０３の外側において斜めに傾いて形成される。リード凹部１０３−２の構造を考慮し、燃料流入ポート３２０の位置を図９に示されたバレルポート１０４の右側又は上部に位置するように形成すると、プランジャー１０３の有効ストロークの直後、リード凹部１０３−２によって先に開放されるバレルポート１０４を通じて高圧燃料が流出し、この際、バレルポート１０４を遮断する圧力調整弁１１０によってキャビテーションの発生は抑制される。
【００４２】
一方、燃料流入ポート３２０の場合、バレルポート１０４を通じて燃料のほとんどが流出した後開放されるので、高圧燃料の流出によるキャビテーション損傷の危険がなくなる。
【００４３】
図１０は、本発明の第３の実施例に従ったキャビテーション損傷防止装置がバレルに設けられた燃料噴射ポンプの要部構造を示した断面図である。第３の実施例のキャビテーション損傷防止装置は、燃料噴射ポンプのバレル１０２に圧力調整弁３１０の設置のための十分な空間確保が可能な場合、圧力調整弁３１０をバレル１０２に設置することもできる。この際、圧力調整弁３１０は、前述したように、弁部材３１１と弁ハウジング３１２及びバネ３１３を含み、バレルポート３０４を遮断することでバレルポート１０４の圧力を高め、キャビテーションの発生を防止する。ただし。この場合、弁部材３１１の移動によってバレルポート１０４が開放される場合、燃料供給室１０８へ燃料を流出させるための流路３１２−１が弁ハウジング３１２に更に形成される。
【００４４】
以上、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を逸脱せず種々の変形及び変更が可能であることは自明である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１ ポンプハウジング
１０２ バレル
１０３ プランジャー
１０４ バレルポート
１０５ 燃料吸入ポート
１０５−１ チェック弁
１０６ デフレクター
１１１ 弁部材
１１２ 弁ハウジング
１１３ バネ
２１０ 圧力調整弁
２１１ 弁部材
２１１−１ 流路
２１２ 弁ハウジング
２１３ バネ
２２０ チェック弁
２２１ ボール
２２２ バネ
３１０ 圧力調整弁
３１１ 弁部材
３１２ 弁ハウジング
３１３ バネ
３２０ 燃料流入ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含むディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、
前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁を含み、
前記圧力調整弁は、
前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、
前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、
前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、
燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、
前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる
ことを特徴とするディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置。
【請求項１】
燃料の流入及び流出のための燃料吸入ポートとバレルポートとをそれぞれ含むディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置であって、
前記キャビテーション損傷防止装置は、圧力調整弁を含み、
前記圧力調整弁は、
前記バレルポートを開閉するために前記バレルポートに配置され、プランジャーの上昇運動による燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して内部の圧力を上昇させる弁部材と、
前記弁部材を支持するようにポンプハウジングのデフレクター又はバレルに設けられる弁ハウジングと、
前記弁部材と前記弁ハウジングとの間に設けられ、前記弁部材を弾性支持するバネと、を含み、
燃料の圧縮初期過程において前記バレルポートを遮断して前記バレルポートの圧力を上昇させ、前記バレルポート内の燃料圧力が開放圧力を超えると前記バレルポートを開放し、
前記燃料吸入ポートは、チェック弁を有し、前記バレルポートの上部に独立的に設けられる
ことを特徴とするディーゼル機関燃料噴射ポンプのキャビテーション損傷防止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１０８５１０（Ｐ２０１３−１０８５１０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−５０８８０（Ｐ２０１３−５０８８０）
【出願日】平成２５年３月１３日（２０１３．３．１３）
【分割の表示】特願２０１１−５３４３８１（Ｐ２０１１−５３４３８１）の分割
【原出願日】平成２１年１０月２３日（２００９．１０．２３）
【出願人】（５９４００６９３２）ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド (31)
【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年３月１３日（２０１３．３．１３）
【分割の表示】特願２０１１−５３４３８１（Ｐ２０１１−５３４３８１）の分割
【原出願日】平成２１年１０月２３日（２００９．１０．２３）
【出願人】（５９４００６９３２）ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド (31)
【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＨＥＡＶＹ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]