JP3835755B2 - 燃料供給用ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料供給用ポンプに関し、特に、加圧用ピストンを利用して、大流量の燃料を増圧する蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ:Amplified Piston Common Rail System）に適した燃料供給用ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジン等において、高圧の燃料を効率良く噴射するために、蓄圧器（コモンレール）を用いた蓄圧式燃料噴射装置（ＣＲＳ: Common Rail System）が各種提案されている。
例えば、図２２に示すように、エンジンの運転条件に応じて、蓄圧器の圧力を容易に切り替えるべく、メイン噴射を担当する第１蓄圧器２３６およびパイロット噴射を担当する第２蓄圧器２７８をそれぞれ備え、切り替え装置２８６によって、これらの蓄圧器２３６、２７８を切り替えて燃料噴射を実施する蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
かかる燃料供給用ポンプにおいては、通常、カムシャフトとプランジャとの間に介在するタペット構造体を上下方向に案内するために、タペット側にピンが配設されるとともに、このピンを案内するためのガイド溝がポンプハウジングに設けられていた。
【０００３】
また、エンジン性能の最適な噴射圧力を得られることを目的として、蓄圧器と、燃料噴射弁との間に、燃料を増圧するための増圧ピストンおよびシリンダ室が設けられた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
より具体的には、図２３に示すように、蓄圧器３９５と、燃料の供給油路３６０と、制御油路３６１と、燃料噴射制御用切り替え弁３６２と、増圧ピストン３７８を収容するためのシリンダ室３８３と、７０〜１２０ＭＰａ（約７０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ²）程度に燃料圧力を上げるための増圧ピストン３７８と、液圧回路３６３と、ピストン作動用切り替え弁（増圧装置用三方電磁弁）３６４と、コントローラ（図示せず。）と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置３８０が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９３９３６号公報 （第４−５頁、図１）
【特許文献２】
特許第２８８５０７６号公報 （第５−９頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された従来の燃料供給用ポンプにおいては、ポンプハウジングの内周面に対して、切削加工を施すことによってガイド溝が形成されており、タペット案内構造を容易かつ迅速に設けることが困難であった。
また、このようなガイド溝の形成には、高価な専用装置を必要とし、燃料供給用ポンプ全体として、製造コストが嵩むという課題もあった。
そこで、本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、タペット案内構造を簡単に形成することができるとともに、製造コストの低廉化を図ることができる燃料供給用ポンプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ポンプハウジングと、プランジャと、タペット構造体と、カ
ムシャフトと、を備えた燃料供給用ポンプであって、ポンプハウジングは、内部をタペット構造体が昇降する円柱空間を有するとともに、円柱空間の側面方向に開口する孔部を有し、タペット構造体は、ローラと、ローラが収容されたローラボディと、ローラボディの周囲に配置され、円柱空間の内周面と適合するシェルと、を含むとともに、シェルの側壁にスリット状の固定用の貫通孔を有し、ポンプハウジングの孔部及びシェルの貫通孔に案内ピンを挿通することによって、タペット構造体がポンプハウジングに対して取付けてあり、案内ピンを、ねじ部と、当該ねじ部よりも先端側の圧入部と、を有する段付きピンとし、ポンプハウジングの孔部を、案内ピンのねじ部と螺合するねじ穴からなる大径部と、案内ピンの圧入部が圧入される小径部と、を含む段状孔とし、段付きピンを段状孔に螺合することによって圧入してあることを特徴とする燃料供給用ポンプが提供され、上述した問題点を解決することができる。
すなわち、このように構成することにより、燃料供給用ポンプのプランジャを高速駆動させた場合であっても、シェルの外周面を円柱空間の周面に適合させることにより、ローラの自転方向の動きを効果的に規制することができる。
また、このようにタペット構造体側に案内構造が設けてあるため、ポンプハウジング側にガイド溝等を配設する必要がなくなり、燃料供給用ポンプの全体として、案内構造を簡略化、小型化することができる。
また、このような燃料供給用ポンプであれば、高価な専用作成装置と必要とせずに構成することができるため、製造コストの低廉化を図ることもできる。
【０００７】
また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、固定用の貫通孔が、スリット状であることにより、ポンプハウジング側にガイド溝等を配設することなく、シェルに設けたスリット状の貫通孔を利用して、タペット構造体における案内構造をさらに容易に設けることができる。したがって、ポンプハウジング側の案内ピンと、スリット状の固定用の貫通孔が協働し、シェルを含むタペット構造体が横ぶれすることなく、上下方向にさらに効果的に案内することができる。
【０００８】
また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、案内ピンが、所定の段付きピンであって、当該段付きピンを挿入するための所定の段状孔がポンプハウジングに設けてあることにより、段付きピンを段状孔にねじ込むことによって圧入することができ、その結果、段状孔の内周面と段付きピンの外周面との間のシール性を効果的に高めることができる。
【０００９】
また、本発明の燃料供給用ポンプを構成するにあたり、単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間である燃料を、５０ＭＰａ以上の値に加圧するための蓄圧式燃料噴射装置に用いることが好ましい。
このような蓄圧式燃料噴射装置に用いることにより、容易に大流量の燃料の加圧処理ができるため、燃料噴射装置における燃焼効率を高めたり、エロ−ジョンの発生を容易に防止したり、あるいは耐久性を向上させたりすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、図１および図２に例示されるように、ポンプハウジング５２と、プランジャ５４と、タペット構造体６と、カム６０と、を備えた燃料供給用ポンプ５０であって、タペット構造体６が、ローラ２９と、ローラボディ２８と、シェル２７と、を含むとともに、当該タペット構造体６の側壁に設けてある貫通孔２７ａを介して、ポンプハウジング５２に対して、案内ピン９９によって取付けてあることを特徴とする燃料供給用ポンプ５０である。
以下、かかる燃料供給用ポンプ５０を、構成要件等に分けて、具体的に説明する。
【００１２】
１．燃料供給用ポンプの基本的形態
燃料供給用ポンプの基本的形態は特に制限されるものでは無いが、例えば、図１および図２に示されるような燃料供給用ポンプ５０を備えることが好ましい。すなわち、かかる燃料供給用ポンプ５０は、例えば、ポンプハウジング５２と、バレル（シリンダ）５３と、プランジャ５４と、スプリングシート１０と、タペット構造体６と、カム６０と、から構成してあることが好ましい。
また、ポンプハウジング５２に収容されたバレル５３の内側に、カム６０の回転運動に対応してプランジャ５４が往復運動し、導入された燃料を加圧するための燃料圧縮室７４が形成されている。
したがって、フィードポンプ６４から圧送されてくる燃料を、燃料圧縮室７４において、プランジャ５４によって、高圧の燃料に効率的に加圧することができる。
なお、この燃料供給用ポンプ５０の例では、ポンプハウジング５２内に、例えば二組のバレル（シリンダ）５３およびプランジャ５４を備えているが、より大容量の燃料を高圧処理するために、二組以上の数に増加することも好ましい。
【００１３】
（１）ポンプハウジング
ポンプハウジング５２は、図１および図２に例示されるように、バレル（シリンダ）５３と、プランジャ５４と、タペット構造体６と、カム６０とを収容する筐体である。
したがって、かかるポンプハウジング５２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、左右方向に開口するシャフト挿通孔９２ａ、および上下方向に開口する円柱空間９２ｂ、９２ｃをそれぞれ有している。
また、かかるポンプハウジング５２には、図３（ｂ）に示すように、円柱空間９２ｂ、９２ｃの側面方向に開口する貫通孔９７、９８がさらに設けられている。すなわち、かかる貫通孔９７、９８は、例えば、各口径が相互に異なる大中小三つの孔部９７ａ〜９７ｃ、９８ａ〜９８ｃからなる段状孔によって形成されており、孔部９７ｃ、９８ｃに案内ピン９９の先端部が圧入され、案内ピンの位置決めの精度が確保されている。また、孔部９７ｂ、９８ｂは、不完全ねじ部であって、案内ピン９９の先端部を孔部９７ｃ、９８ｃにガイドする機能を有している。さらに、孔部９７ａ、９８ａは、案内ピン９９が螺合するねじ部として構成されており、かかる螺合によって案内ピン９９の先端部が圧入されて固定される。このように構成することにより、ポンプハウジング５２に対する案内ピン９９の取付け強度を高めることができる。
【００１４】
（２）プランジャバレル
プランジャバレル５３は、図１および図２に例示されるように、プランジャ５４を支持するための筐体であって、当該プランジャ５４によって大量の燃料を高圧に加圧するための燃料圧縮室（ポンプ室）７４の一部を構成している要素である。したがって、プランジャバレル５３は、ポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃの上方開口部に対して装着されていることが好ましい。
なお、プランジャバレルを設ける燃料供給用ポンプの種類が、インラインタイプおよびラジアルタイプの場合には、それぞれにタイプに対応させて、プランジャバレルの形態を適宜変更することができる。
【００１５】
（３）プランジャ
プランジャ５４は、図１および図２に例示されるように、プランジャバレル５３内の燃料圧縮室７４における燃料を高圧に加圧するための主要素である。したがって、プランジャ５４は、ポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃにそれぞれ装着されるプランジャバレル５３内に、昇降自在に配設されていることが好ましい。
また、このプランジャ５４は、図４および図５に示すように、燃料圧縮室７４内に出入りするための加圧部５４ａを有していることが好ましい。この加圧部５４ａは、プランジャバレル５３の径よりも細くなるように設計されており、上死点に移動した場合に、当該加圧部５４ａと、吐出バルブ７９との間に隙間を形成することが好ましい。この理由は、プランジャ５４を高速駆動させて、大量の燃料を加圧処理した後であっても、加圧部５４ａが吐出バルブ７９の入り口を塞ぐことなく、コモンレールに対して、円滑に燃料を圧送するためである。
また、プランジャ５４は、プランジャバレル５３内で、円滑に高速駆動できるように、全体として、丸棒状に形成されているとともに、加圧部５４ａとは反対の端部につば部５５を有していることが好ましい。すなわち、円柱形のプランジャ５４の先端部（下端部）外周面には、係止用のつば部５５が一体的に設けられていることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、プランジャ取付け部１４に設けた開口部１５に対して、容易かつ確実に固定することができるためである。
また、かかるプランジャ５４は、図２に示すように、プランジャ復帰用のスプリング６８によってカム側に常時付勢されるとともに、カム６０の回転に対応して、上昇し、燃料圧縮室７４内の燃料を加圧するように構成されていることが好ましい。
なお、第１の実施形態の燃料供給用ポンプにおいては、カムおよびプランジャを高速駆動させて、大量の燃料を加圧処理することが好ましい。具体的に、かかるカムおよびプランジャの回転数を１、５００〜４、０００ｒｐｍの範囲内の値とすることが好ましい。また、ギア比を考慮して、カムおよびプランジャの回転数を、エンジンの回転数の１〜５倍の範囲内の値とすることが好ましい。
【００１６】
（４）燃料圧縮室
燃料圧縮室７４は、図２および図５に示すように、プランジャ５４とともに、プランジャバレル５３内に形成される小部屋である。したがって、かかる燃料圧縮室７４において、燃料供給バルブ７３を介して定量的に流入した燃料について、プランジャ５４が高速駆動することによって、効率的かつ大量に加圧することができる。なお、このようにプランジャ５４が高速駆動した場合であっても、潤滑油または潤滑用燃料がプランジャ５４の高速動作を阻害しないように、後述するスプリングシートやローラボディには、それぞれ通過孔が設けられており、それぞれの通過孔が連通していることが好ましい。
一方、プランジャ５４による加圧が終了した後は、加圧された燃料は、燃料吐出バルブ７９を介して、図９に示すコモンレール１０６に供給されることになる。
【００１７】
（５）スプリングシート
スプリングシート１０は、図６および図７（ａ）〜（ｂ）に例示するように、燃料供給用ポンプのプランジャを引き下げる際に用いられるスプリングを保持するためのスプリング保持部１２と、当該プランジャ５４に取付けるための開口部１５を有するプランジャ取付け部１４と、を備え、プランジャバレル内に設置される要素である。
すなわち、燃料を加圧処理するためにプランジャが上昇する際には、スプリングシート１０に設けられた通過孔１６を介して、スプリングの周囲に存在する潤滑用燃料が、迅速にカム側に移動することができるように構成してあることが好ましい。一方、燃料を吸入するためにプランジャが下降する際には、スプリングシート１０に設けられた通過孔１６を介して、カム側に存在する潤滑用燃料が、迅速にスプリングの周囲に移動することができるように構成してあることが好ましい。
したがって、プランジャを高速駆動させた場合であっても、スプリング側と、カム側との間を、潤滑用燃料が自由に行き来できるため、かかる潤滑用燃料がプランジャの高速動作を阻害することが少なくなるばかりか、スプリング側やカム側において、所定の潤滑効果を有効に発揮することができる。
【００１８】
（６）タペット構造体
タペット構造体については、シェルと、ローラボディと、ローラと、から構成されており、ローラボディの周囲に円筒状のシェルを設けるとともに、当該シェルの側壁に対して、固定用の貫通孔が設けてあるタペット構造体であって、後述する第２の実施形態と同様の内容とすることができる。したがって、ここでの説明は省略する。
【００１９】
（７）カム
カム６０は、図１および図２に例示されるように、モータの回転運動を、タペット構造体６を介して、プランジャ５４の上下運動に変えるための主要素である。したがって、カム６０は、シャフト挿通孔９２ａに軸受体を介して回転自在に挿通保持されていることが好ましい。そして、ディーゼルエンジン（カムシャフト３）の駆動によって回転するように構成されている。
このカム６０の外周面には、ポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃの下方に位置し、かつ軸線方向に所定の間隔をもって並列する二つのカム部３ａ、３ｂが一体に設けられていることが好ましい。
なお、これらカム部３ａ、３ｂは、相互に円周方向に所定の間隔をもって並列配置されていることが好ましい。
【００２０】
（８）燃料吸入用バルブおよび燃料吐出用バルブ
燃料吸入用バルブおよび燃料吐出用バルブを、図５に例示するように配置するとともに、図８（ａ）〜（ｂ）に例示するような構成とすることが好ましい。
すなわち、燃料吸入用バルブ７３は、図８（ｂ）に示すように、弁本体１９および、先端につば部２０ｂを供えた弁体２０を有していることが好ましい。また、この弁本体１９には、図８（ｂ）に示すように、下方に開口する円柱状の燃料吸入室１９ａおよびこの燃料吸入室１９ａに燃料を吸入するための燃料吸入孔１９ｂが設けられていることが好ましい。
また、燃料吐出用バルブ７９についても、弁体を有し、バレルに取り付けられた状態で、ポンプハウジングの一部に収容されていることが好ましい。そして、スプリングによって閉弁方向に常時付勢されるとともに、開弁・閉弁によって、加圧された燃料を、コモンレールに対して供給するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
また、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、燃料吸入用バルブ７３および燃料吐出用バルブ７９は、弁本体１９と、その内部において稼動可能に取付けられた弁体２０と、弁本体１９内部に設けられた燃料吸入室１９ａと、燃料吸入孔１９ｂと、弁体２０および弁本体１９の一部が相互に接するシート部２３と、を備えて、燃料吸入孔１９ｂを複数個設けるとともに、当該燃料吸入孔１９ｂを燃料吸入室１９ａに対して、非放射状に配置することが好ましい。
この理由は、かかる燃料吸入用バルブであれば、燃料供給用ポンプに対して、例えば、単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間程度の燃料であっても、極めて正確かつ定量的に供給することができるためである。
また、同様に、かかる構成の燃料吐出用バルブであれば、蓄圧器（コモンレール）に対して、例えば、単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間程度の燃料であっても、極めて正確かつ定量的に供給することができるためである。
【００２２】
（９）潤滑システム
また、燃料供給用ポンプの潤滑システムとしては特に制限されるものではないが、燃料油の一部を潤滑成分（潤滑油燃料）として使用する燃料潤滑システムを採用することが好ましい。
この理由は、大量の燃料を加圧処理するためにカムおよびプランジャを高速駆動させた場合、シール性を高めたとしても、燃料加圧室から漏れた燃料の一部と、スプリング保持室に存在する潤滑成分が混合しやすくなる場合があるためである。すなわち、燃料潤滑システムを採用することにより、大量に加圧処理する燃料と、潤滑成分としての潤滑油燃量とが一部混合したとしても、同一成分であるため、排ガス浄化性が低下することがない一方、潤滑成分がワックス化することを有効に防止することができるためである。
【００２３】
２．蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ）
また、第１の実施形態の燃料供給用ポンプは、以下のような構成を有するピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ）１００の一部であることが好ましい。
すなわち、図９に例示されるように、燃料供給用ポンプ１０３は、燃料タンク１０２と、かかる燃料タンク１０２の燃料を供給するためのフィードポンプ（低圧ポンプ）１０４と、燃料供給用ポンプ（高圧ポンプ）１０３と、かかる燃料供給用ポンプ１０３から圧送された燃料を蓄圧するための蓄圧器としてのコモンレール１０６と、ピストン増圧装置（増圧ピストン）１０８と、および燃料噴射装置１１０と、から構成されていることが好ましい。
【００２４】
（１）燃料タンク
図９に例示される燃料タンク１０２の容積や形態は、例えば、単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間程度の燃料を循環できることを考慮して定めることが好ましい。
【００２５】
（２）フィードポンプおよび燃料供給用ポンプ
フィードポンプ１０４は、図９に示すように、燃料タンク１０２内の燃料（軽油）を燃料供給用ポンプ１０３に圧送するものであり、フィードポンプ１０４と、燃料供給用ポンプ１０３との間にはフィルター１０５が介在されていることが好ましい。そして、このフィードポンプ１０４は、一例ではあるが、ギヤポンプ構造を有し、カムの端部に取付け、ギヤの駆動を介して、カム軸と直結または適当なギヤ比を介して駆動されていることが好ましい。
【００２６】
また、フィードポンプ１０４から、フィルター１０５を介して圧送された燃料は、図１０に示すような噴射量調整を行う比例制御弁（ＦＭＵ）１２０をさらに経由して、燃料供給用ポンプ１０３に供給されることが好ましい。かかる比例制御弁１２０は、例えば、ＥＣＵの制御を受けて、コイル１２４に流す電流量を調整することにより、アンカー１２５の位置を比例的に制御することが好ましい。すなわち、アンカー１２５の位置に対応させて、アンカー１２５の先端部におけるピストン１２７の位置を制御することにより、かかるピストン１２７に設置されたスリット１２２と、燃料供給部１２９との間の、燃料通過面積を変化させ、燃料供給用ポンプ１０３における吸入バルブ（図示せず）に供給する燃料を制御することができる。
【００２７】
また、図１０に示すように、フィードポンプ１０４から供給された燃料は、比例制御弁１２０および燃料供給用ポンプ１０３に対して圧送される他に、かかる比例制御弁１２０と並列的に設けられたオーバーフローバルブ（ＯＦＶ）１３４を介して、燃料タンク１０２に戻されるように構成することが好ましい。そして、さらに、一部の燃料は、オーバーフローバルブ１３４に取付けられたオリフィス１３６を介して、燃料供給用ポンプ１０３の軸受（図示せず）に圧送され、軸受の燃料潤滑油として使用されることが好ましい。
なお、燃料供給用ポンプ１０３は、上述したように、フィードポンプ１０４から供給された燃料を高圧に加圧処理する装置であり、燃料を加圧した後、高圧通路１０７を介してコモンレール１０６に圧送するように構成されている。
【００２８】
（３）一方向弁
また、図９に示すように、燃料供給用ポンプ１０３の出口、あるいは、後述するコモンレール１０６と、燃料供給用ポンプ１０３とに、一方向弁（図示せず）を設けることが好ましい。
この理由は、かかる一方向弁によって、燃料供給用ポンプ１０３からコモンレール１０６への燃料の送液のみを可能とできるためである。したがって、電磁制御弁を開いた際の逆流を有効に防止して、コモンレール１０６内の圧力が低下するのを有効に防止することができる。
【００２９】
（４）コモンレール
また、図９に示すように、コモンレール１０６には、複数のインジェクタ（噴射弁）１１０が接続されており、コモンレール１０６で高圧に蓄圧された燃料を各インジェクタ１１０から内燃機関（図示せず）内に噴射することが好ましい。また、これらの各インジェクタ１１０は、図示しないが、ＩＤＵ（IDU:Injector Driving Unit ）を介してその吐出量が制御されていることが好ましい。かかるＩＤＵは、後述する制御装置としての電子制御ユニット（ECU:Electrical Controlling Unit）に接続されており、このＥＣＵの駆動信号により駆動されている。
また、コモンレール１０６の側端には、圧力検知器１１７が接続されており、かかる圧力検知器１１７で得られた圧力検知信号をＥＣＵに送ることが好ましい。すなわち、ＥＣＵは、圧力検知器１１７からの圧力検知信号を受けると、電磁制御弁（図示せず。）を制御するとともに、検知した圧力に応じてＩＤＵの駆動を制御することが好ましい。
【００３０】
（５）ピストン増圧装置
また、ピストン増圧装置（増圧ピストン）としては、図１１に例示されるように、シリンダ１５５と、機械式ピストン１５４と、加圧室１５８と、電磁弁１７０と、循環路１５７とを含むとともに、機械式ピストン１５４が比較的大面積を有する受圧部１５２と、比較的小面積を有する加圧部１５６と、を備えていることが好ましい。
すなわち、シリンダ１５５内に収容された機械式ピストン１５４が、当該受圧部１５２において、コモンレール圧を有する燃料により押圧されて移動し、加圧室１５８のコモンレール圧、例えば、３０ＭＰａ程度の圧力を有する燃料を、さらに比較的小面積を有する加圧部１５６によって加圧し、１５０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲内の値とすることがより好ましい。
【００３１】
また、機械式ピストン１５４を加圧するために、コモンレール圧を有する燃料を大量に使用するが、加圧後には、電磁駆動式のオーバーフロー弁１７０を介して、燃料タンク等に還流させることが好ましい。すなわち、コモンレール圧を有する燃料の大部分は、機械式ピストン１５４を加圧した後、燃料噴射装置の電磁弁１８０から流出した燃料とともに燃料タンク等に還流され、再び、機械式ピストン１５４を加圧するために使用されることが好ましい。
一方、加圧部１５６によって増圧された燃料は、燃料噴射装置（燃料噴射ノズル）１６３に送液され、効率的に噴射されて、燃焼されることになる。
【００３２】
したがって、このようにピストン増圧装置を設けることにより、コモンレールを過度に大型化することなく、コモンレール圧を有する燃料によって、効果的に機械式ピストンを押圧することができる。
すなわち、図１２に模式図を示すように、ＡＰＣＲＳシステムによれば、機械式ピストンに、比較的大面積の受圧部と、比較的小面積の加圧部と、を備えるとともに、機械式ピストンのストローク量を考慮することにより、加圧損失を少なく、コモンレール圧を有する燃料を、所望値に効率的に増圧することが可能である。
より具体的には、コモンレールからの燃料（圧力：ｐ１、体積：Ｖ１、仕事量：Ｗ１）を、比較的大面積を有する受圧部により受け、比較的小面積を有する加圧部を備えた機械式ピストンにより、より高圧の燃料（圧力：ｐ２、体積：Ｖ２、仕事量：Ｗ２）とすることができる。
【００３３】
（６）燃料噴射装置
▲１▼基本的構造
また、燃料噴射装置（燃料噴射ノズル）１１０の形態は特に制限されるものでは無いが、例えば、図１１に例示されるように、ニードル弁体１６２が着座する着座面１６４と、この着座面１６４の弁体当接部位よりも下流側に形成される噴孔１６５と、を有するノズルボディ１６３を備え、ニードル弁体１６２のリフト時に着座面１６４の上流側から供給される燃料を噴孔１６５へ導く構成であることが好ましい。
また、このような燃料噴射ノズルシステム１６６は、スプリング１６１等によってニードル弁体１６２を着座面１６４に向かって常時付勢しておき、ニードル弁体１６２をソレノイド１８０の通電／非通電の切り替えによって開閉する電磁弁型であることが好ましい。
【００３４】
▲２▼噴射タイミングチャート
また、高圧燃料の噴射タイミングチャートに関し、図１３に例示するように、実線Ａで示されるような、二段階の噴射状態を有する燃料噴射チャートを示すことが好ましい。
この理由は、コモンレール圧と、ピストン増圧装置（増圧ピストン）における増圧の組み合わせにより、かかる二段階の噴射タイミングチャートを達成することができ、それによって燃料の燃焼効率を高めるとともに、排気ガス浄化させることができるためである。
また、本発明によれば、コモンレール圧と、ピストン増圧装置（増圧ピストン）における増圧の組み合わせにより、図１３中、点線Ｂで示されるような燃料噴射チャートを示すことも好ましい。
なお、ピストン増圧装置（増圧ピストン）を使用しない場合、すなわち従来の噴射タイミングチャートは、図１３中、点線Ｃで示されるように、低噴射量の一段階の噴射タイミングチャートとなる。
【００３５】
（７）動作
次に、第１の実施形態における燃料供給用ポンプ１０３、ピストン増圧装置（増圧ピストン）１０８および燃料噴射弁１１０の作用を、図９を参照しながら説明する。すなわち、燃料噴射装置（燃料噴射ノズルシステム）１６６の運転時には、燃料タンク１０２の燃料を、フィードポンプ１０４から燃料供給用ポンプ１０３に供給し、次いで、燃料供給用ポンプ１０３から高圧燃料を高圧通路１０７に対して圧送することが好ましい。
次いで、図１１に示すように、コモンレール１０６で５０ＭＰａ程度に蓄圧され、さらに、燃料噴射弁１１０との間に、ピストン増圧装置（増圧ピストン）１０８が設けてあり、例えば、１５０ＭＰａ以上の超高圧条件に加圧することが好ましい。
また、ピストン増圧装置（増圧ピストン）１０８を動作させる上で、極めて大流量の燃料を使用すべく、プランジャを高速回転させているが、図９および図１１に示す例では、ハウジング側に案内構造（案内溝）を形成することなく、上下動するシェルに対してタペット構造体を固定することができるため、ローラの自転方向の動きを規制して、ポンプハウジングに対するタペット構造体の芯出しを容易に行うことができる。
よって、例えば、単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間程度の燃料であっても、燃料供給用ポンプ１０３およびコモンレール１０６によって、それぞれ大量処理を実施することができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、図１４（ａ）〜（ｃ）に例示されるように、ローラ２９と、ローラボディ２８と、を含むタペット構造体６であって、ローラボディの周囲に円筒状のシェル２７を設けるとともに、当該シェル２７の側壁に対して、固定用の貫通孔２７ａが設けてあるタペット構造体６である。
以下、第１の実施形態におけるタペット構造体６の基本的構造および貫通孔２７ａを有するシェル２７について、適宜図面を参照しながら、具体的に説明する。
【００３７】
１．基本的構造
タペット構造体６は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、基本的に、シェル２７と、ローラボディ２８と、ローラ２９とから構成されており、図１に示すようなカムシャフト３およびそれに連なるカム６０の回転運動によって、昇降するように構成されていることが好ましい。なお、図１４（ａ）は、タペット構造体６の側面図であり、図１４（ｂ）は、タペット構造体６の上面図であり、図１４（ｃ）は、タペット構造体６の下面図である。また、図１は、かかるタペット構造体６を含む燃料供給用ポンプ５０の部分切り欠け断面図である。
【００３８】
２．ローラ
また、図１５（ａ）および（ｂ）に、ローラ２９の拡大図をそれぞれ示すが、表面全体にカーボン処理（炭素処理）、例えば、カーボンコーティング皮膜が形成されていることが好ましい。
この理由は、かかるローラ２９の表面に炭素処理を施し、炭素皮膜を形成することによって、ローラ受け３０ａにおいて回転自在に収容されるとともに、カムシャフト３に連通したカム６０との間で、適度な摩擦力を発揮することができるためである。すなわち、ローラ２９の表面状態および機械的強度を制御することができ、カム６０の回転運動を、効率的にローラ２９の往復運動（上下運動）に変換することができるためである。
したがって、このように構成されたタペット構造体６であれば、カムシャフト３に連通するカム６０の回転運動に対応して、繰返し、かつ長期間にわたって高速で往復動することができる。
【００３９】
３．ローラボディ
また、図１６および図１７（ａ）〜（ｂ）に、ローラボディ２８の拡大図をそれぞれ示すが、かかるローラボディ２８は、ボディ本体３０を有し、図１８（ａ）に示すシェル２７内に装着されているとともに、全体が軸受鋼からなる平面円形状のブロック体によって形成してあることが好ましい。ここで、図１６は、ローラボディ２８の斜視図であり、図１７（ａ）は、ローラボディ２８の側面図であり、図１７（ｂ）は、ローラボディ２８を垂直方向に切断した場合の断面図である。
また、図１７（ｂ）に示すように、ボディ本体３０には、ローラ２９の外周面に適合する内周面を有するローラ受け３０ａが設けられている。また、ボディ本体３０の上面中央部には、プランジャ５４に対する接触部３０ｃが一体に突設されている。そして、このボディ本体３０の周縁部には、スプリングシート１０を受けるシート受部３０ｄが一体に突設されていることが好ましい。
したがって、プランジャ５４が高速回転し、ボディ本体３０の接触部３０ｃが多少磨耗したとしても、プランジャ５４と、ローラボディ２８との間の位置ずれを有効に防止することができる。
【００４０】
また、図１４（ｂ）および図１６に例示するように、ローラボディ２８の周囲に、通過孔３０ｂを放射状に設けることが好ましい。なお、図１４（ｂ）に示す例では、二つの通過孔３０ｂが、プランジャ５４に対する接触部としての中央の突起部３０ｃに対して、対称位置に配置されている。
この理由は、このように構成することにより、大量の燃料であっても、タペット構造体の組み付け位相にかかわらず、迅速に通過させることができるためである。また、このような通過孔の配置であれば、通過孔を形成することについても容易になるためである。さらに、通過孔をこのように配置することにより、ローラボディの機械的強度の低下も少なくなるためである。
したがって、燃料潤滑システムを採用した場合に、クランク室内での潤滑用燃料の行き来が自由になって、潤滑用燃料がプランジャの高速動作を阻害することなく、プランジャを容易に高速駆動させることができるようになる。よって、プランジャを高速回転させた場合であっても、十分に加圧処理ができるとともに、クランク室内のスプリング側やカム側のそれぞれにおいて、優れた潤滑効果を発揮することができる。
【００４１】
また、図１４（ｂ）および図１６に例示するローラボディ２８の通過孔３０ｂの直径は、単位時間当たりの燃料通過量等を考慮して定めることが好ましいが、通過孔３０ｂが実質的に円形の場合、その直径を０．５〜１２ｍｍの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる通過孔の直径が０．５ｍｍ未満の値になると、潤滑用燃料を自由に行き来させることが困難になる場合があるためである。したがって、かかる燃料供給用ポンプに連結されたピストン増圧装置（増圧ピストン）を併用した蓄圧式燃料噴射装置において、例えば、５０ＭＰａ以上の超高圧条件を達成することが困難になるためである。
一方、かかる通過孔の直径が１２ｍｍを超えると、ローラボディの機械的強度が低下したり、耐久性が低下したりする場合があるためである。
【００４２】
４．シェル
また、図１８および図１９（ａ）〜（ｂ）に、シェル２７の拡大図をそれぞれ示すが、かかるシェル２７は、上下方向に開口し、図３に示すようなポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃの周面に適合するような外周面を有する円筒体として形成されている。
この理由は、燃料供給用ポンプのカム６０を高速回転させた場合であっても、このように円筒状のシェル２７の外周面を円柱空間の周面に適合させることにより、ローラ２９の自転方向の動きを規制するとともに、ポンプハウジング５２に対するタペット構造体６の芯出しを容易に行うことができるためである。
【００４３】
また、かかるシェル２７の周壁上部には、図２０および図２１（ａ）〜（ｂ）に示すような段付きの案内ピン９９が挿通するための貫通孔（スリット部）２７ａが設けられており、シェル２７の軸線方向に延在する貫通孔として形成されている。
この理由は、タペット構造体６が昇降時に、案内ピンと貫通孔２７ａとが協働し、ローラ２９の自転方向の動きを規制して、タペット構造体６が円柱空間９２ｂ、９２ｃの軸線に沿って、ずれることなく昇降できるためである。
また、このようにタペット構造体６の側に、スリット状の貫通孔２７ａを有するシェル２７が設けてあることにより、ポンプハウジング側にガイド溝等を配設する必要がなくなり、全体として、タペット構造体６の案内構造を簡略化、小型化することができるためである。
また、このようなスリット状の貫通孔２７ａであれば、高価な専用作成装置と必要とせずに構成することができるため、製造コストの低廉化を図ることもできる。
なお、固定用の貫通孔を複数個設けてあることにより、ポンプハウジング側にガイド溝等を配設することなく、シェルに設けた複数の貫通孔を利用して、タペット構造体における案内構造をさらに容易に設けることができる。
さらに、固定用の貫通孔がスリット状であることにより、案内ピン９９の移動方向が実質的に上下方向に規制されるため、シェルを含むタペット構造体が横ぶれすることがさらに少なくなる。
【００４４】
また、図１９（ｂ）に示すように、シェル２７の内周面には、ローラボディ２８の上方移動を規制するための第一突起部２７ｂが設けてあることが好ましい。同様に、シェル２７の内周面には、スプリング６８の外周をガイドするための第二の突起部２７ｃが、一体的に設けられていることが好ましい。
この理由は、このような第一突起部２７ｂおよび第二突起部２７ｃを設けることにより、ローラボディ２８にスプリングシート１０の径方向移動を規制する機能をもたせる必要がなくなり、ローラボディ２８の形状を簡単な形状とすることができるためである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の燃料供給用ポンプによると、ローラボディの周囲に円筒状のシェルを設けるとともに、当該シェルの側壁に対して、固定用の貫通孔が設けてあることから、ハウジング側に案内構造（案内溝）を形成することなく、上下動するシェルに対してタペット構造体を固定することができるため、次のような効果が得られるようになった。
（１）燃料供給用ポンプのプランジャを高速駆動させた場合であっても、シェルの外周面を円柱空間の周面に適合させることにより、ローラの自転方向の動きを規制するとともに、ポンプハウジングに対するタペット構造体の芯出しを容易に行うことができるようになった。
（２）ポンプハウジング側にガイド溝等を配設する必要がなくなり、そのかわりに、タペット構造体の側に案内構造が設けることができるため、燃料供給用ポンプの全体として、案内構造を簡略化、小型化することができるようになった。
（３）シェルの側壁に対して、固定用の貫通孔が設けることができることから、高価な専用作成装置と必要とせず、製造コストの低廉化を図ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の燃料供給用ポンプにおける部分切り欠きを有する側面図である。
【図２】 本発明の燃料供給用ポンプにおける断面図である。
【図３】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれハウジングの斜視図および断面図である。
【図４】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれプランジャの斜視図および側面図である。
【図５】 燃料吸入用バルブおよび燃料吐出用バルブを説明するために供する図である。
【図６】 スプリングシートの斜視図である。
【図７】 （ａ）〜（ｂ）は、それぞれスプリングシートの平面図および断面図である。
【図８】 （ａ）および（ｂ）は、燃料吸入用バルブを説明するために供する図である。
【図９】 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ）のシステムを説明するために供する図である。
【図１０】 比例制御弁の構造を説明するために供する図である。
【図１１】 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ）の構造を説明するために供する図である。
【図１２】 ピストン増圧方式の蓄圧式燃料噴射装置（ＡＰＣＲＳ）による燃料の増圧方法を概念的に示す図である。
【図１３】 高圧燃料の噴射タイミングチャート説明するために供する図である。
【図１４】 （ａ）〜（ｃ）は、タペット構造体を説明するために供する図である。
【図１５】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るタペット構造体のローラを示す拡大斜視図と拡大側面図である。
【図１６】 ローラボディを説明するために供する斜視図である。
【図１７】 （ａ）〜（ｂ）は、それぞれローラボディを説明するために供する図である。
【図１８】 シェルを説明するために供する斜視図である。
【図１９】 （ａ）〜（ｂ）は、それぞれシェルを説明するために供する斜視図である。
【図２０】 段付きピンを説明するために供する斜視図である。
【図２１】 （ａ）〜（ｂ）は、それぞれ段付きピンを説明するために供する斜視図である。
【図２２】 従来の蓄圧式燃料噴射装置の構造を説明するために供する図である。
【図２３】 従来の別の蓄圧式燃料噴射装置の構造を説明するために供する図である。
【符号の説明】
３： カムシャフト
６： タペット構造体
１０：スプリングシート
１２：スプリング保持部
１４：プランジャ取付け部
１５：開口部
１５ａ：中心孔
１５ｂ：開口部
１６：通過孔（連通部）
１７：段差
２７：シェル
２８：ローラボディ
２９：ローラ
３０ｂ：通過孔（連通部）
５２：ポンプハウジング
５３：バレル（シリンダ）
５４：プランジャ
６０：カム
７３：燃料供給バルブ
７４：燃料圧縮室
１００：ＡＰＣＲＳシステム
１０２：燃料タンク
１０４：フィードポンプ（低圧ポンプ）
１０３：燃料供給用ポンプ（高圧ポンプ）
１０６：コモンレール
１０７：高圧通路
１０８：ピストン増圧装置（増圧ピストン）
１１０：燃料噴射装置
１２０：比例制御弁
１３４：オーバーフローバルブ（ＯＦＶ）
１５２：受圧部
１５４：機械式ピストン
１５５：シリンダ
１５６：加圧部
１５８：加圧室
１６６：燃料噴射ノズルシステム

Claims (3)

1. ポンプハウジングと、プランジャと、タペット構造体と、カムシャフトと、を備えた燃料供給用ポンプであって、
   前記ポンプハウジングは、内部を前記タペット構造体が昇降する円柱空間を有するとともに、前記円柱空間の側面方向に開口する孔部を有し、
   前記タペット構造体は、ローラと、前記ローラが収容されたローラボディと、前記ローラボディの周囲に配置され、前記円柱空間の内周面と適合するシェルと、を含むとともに、前記シェルの側壁にスリット状の固定用の貫通孔を有し、
   前記ポンプハウジングの孔部及び前記シェルの貫通孔に案内ピンを挿通することによって、前記タペット構造体が前記ポンプハウジングに対して取付けてあり、
   前記案内ピンを、ねじ部と、当該ねじ部よりも先端側の圧入部と、を有する段付きピンとし、前記ポンプハウジングの孔部を、前記案内ピンのねじ部と螺合するねじ穴からなる大径部と、前記案内ピンの圧入部が圧入される小径部と、を含む段状孔とし、前記段付きピンを前記段状孔に螺合することによって圧入してあることを特徴とする燃料供給用ポンプ。
2. ポンプハウジングと、プランジャと、タペット構造体と、カムシャフトと、を備えた燃料供給用ポンプであって、
   前記ポンプハウジングは、内部を前記タペット構造体が昇降する円柱空間を有するとともに、前記円柱空間の側面方向に開口する孔部を有し、
   前記タペット構造体は、ローラと、前記ローラが収容されたローラボディと、少なくとも前記ローラの軸方向端面と前記円柱空間の内周面との間に介在するように前記ローラボディの周囲に配置され、前記円柱空間の内周面と適合するシェルと、を含むとともに、前記シェルの側壁にスリット状の固定用の貫通孔を有し、
   前記ポンプハウジングの孔部及び前記シェルの貫通孔に案内ピンを挿通することによって、前記タペット構造体が前記ポンプハウジングに対して取付けてあり、
   前記案内ピンを、ねじ部と、当該ねじ部よりも先端側の圧入部と、を有する段付きピンとし、前記ポンプハウジングの孔部を、前記案内ピンのねじ部と螺合するねじ穴からなる大径部と、前記案内ピンの圧入部が圧入される小径部と、を含む段状孔とし、前記段付きピンを前記段状孔に螺合することによって圧入してあることを特徴とする燃料供給用ポンプ。
3. 単位時間当たりの流量が５００〜１、５００リットル／時間である燃料を、５０ＭＰａ以上の値に加圧するための蓄圧式燃料噴射装置に用いることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料供給用ポンプ。

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