JPWO2004063559A1 - 燃料供給用ポンプ - Google Patents

Abstract

簡易な構造であって、製造することが容易であるばかりか、大流量の燃料を効率的に加圧することのできる燃料供給用ポンプを提供する。そのために、ハウジング５２と、プランジャバレル５３と、このプランジャバレル内に昇降自在に配設され、燃料を加圧するプランジャ５４と、このプランジャの下方に回転自在に配設されたカム６０と、このカム６０及びプランジャ５４の間に配設され、カムシャフト３の回転力をプランジャ５４に上昇力として伝達するタペット構造体６と、このタペット構造体６及びプランジャバレル５３の間に装着され、プランジャ５４に下降力を付与するための復帰用スプリング６８とを備えた燃料供給用ポンプ５０であって、プランジャバレル５３が、復帰用スプリング６８の上方端を支持するための突起部５３ａを有している。

Description

本発明は、燃料供給用ポンプに関する。特に、大流量の加圧燃料が要求される増圧ピストン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。

従来の燃料供給ポンプ２５０は、図１６に示すように、上下方向に開口する円柱空間を有するポンプハウジング２５２と、このポンプハウジング２５２の上方開口部に装着されるプランジャバレル２５３と、このプランジャバレル２５３及び円柱空間内に昇降自在に配設され、燃料を加圧するためのプランジャ２５４と、このプランジャ２５４の下方に回転自在に配設され、かつ、ポンプハウジング２５２に前後方向に挿通されたカムシャフト３（図示せず）に回転一体化されたカム２６０と、このカム２６０及びプランジャ２５４の間に配設され、カムシャフト３の回転力をプランジャ２５４に上昇力として伝達するためのタペット構造体２０６と、このタペット構造体２０６及びプランジャバレル２５３の間に装着され、プランジャ２５４に下降力を付与するための復帰用スプリング２６８と、を備えていた。
このような従来の燃料供給用ポンプ２５０においては、特開２００１−３１７４３０号公報及び特開２００１−２２１１３０号公報に開示されているように、エンジン（図示せず）の駆動によってカムシャフト３が回転すると、カム２６０が上下動して、プランジャ２５４がタペット構造体２０６を介して昇降する構造であった。このため、プランジャ２５４の下降によって燃料がポンプ室に吸入弁を介して吸入される一方、プランジャ２５４の上昇によってポンプ室の燃料が加圧され、ポンプ室から蓄圧室（図示せず）に吐出弁を介して吐出されるように構成されていた。
しかしながら、このような燃料供給ポンプにおいては、ポンプハウジング２５２の内周面に、復帰用スプリング２６８の上方端を支持するための突起部２５２ａが設けられていた。そのため、燃料供給ポンプ２５０を組み立てる際に、ポンプハウジング２５２の収容部に対して、かかる突起部２５２ａを避けるようにして、上方からプランジャバレル２５３やプランジャ２５４を挿入しなければならなかった。一方、復帰用スプリング２６８やタペット構造体２０６については、かかる突起部２５２ａを避けるようにして、ポンプハウジング２５２の下方に形成された床プラグ２８０から挿入しなければならなかった。したがって、従来の燃料供給ポンプにおいては、組み立て作業が煩雑であって、製造コストを低下させることが容易ではないという課題があった。
また、特開昭５６−９３９３６号公報及び特許第２８８５０７６号公報に開示されているように、ディーゼルエンジンにおいては、高圧の燃料を効率良く噴射して高出力化、燃費の向上、黒煙の低減等を可能にするために、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）や、蓄圧器からの燃料を増圧して用いる蓄圧式燃料噴射装置が提案されている。
しかしながら、このような燃料供給ポンプ２５０においては、タペット構造体に所定の潤滑機構（図示せず）を設けたり、ポンプハウジング２５２とプランジャバレル２５３との間に装着されるシールリング２５２ｂを所定形状に構成したりすることにより、比較的大流量の燃料を蓄圧器に供給することを意図しているものの、ディーゼルエンジンのさらなる高出力化を可能にするためには、加圧の程度や燃料流量としてはいまだ不十分であった。
そこで、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、ポンプハウジングの内周面に復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を設けることに代えて、プランジャバレルに、復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を設けることにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、簡易な構造であって、製造することが容易であるばかりか、大流量の燃料を効率的に加圧することのできる燃料供給用ポンプを提供することを目的とする。

［１］ 本発明によれば、上下方向に開口する円柱空間を有するポンプハウジングと、このポンプハウジングの上方開口部に装着されるプランジャバレルと、このプランジャバレル及び円柱空間内に昇降自在に配設され、燃料を加圧するプランジャと、このプランジャの下方に回転自在に配設され、かつ、ポンプハウジングに挿通されたカムシャフトに一体化されたカムと、このカム及びプランジャの間に配設され、カムシャフトの回転によるカムからの上下動をプランジャに上昇力として伝達するタペット構造体と、このタペット構造体及びプランジャバレルの間に装着され、プランジャに下降力を付与するための復帰用スプリングと、を備えた燃料供給用ポンプであって、プランジャバレルに復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を有する燃料供給用ポンプが提供され、上述した課題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、ポンプハウジングの内周面から、復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を省略することができる。したがって、ポンプハウジングの内周面に障害物がなくなるため、ポンプハウジングの上方からタペット構造体、プランジャバレル、プランジャなどの各要素を予め仮組みしたものをハウジングの円柱空間に挿入することができる。また、タペット構造体を挿入するための底プラグについても省略することができる。したがって、簡易な構造であって、製造容易な燃料供給用ポンプを提供することができる。
また、ポンプハウジングの内周面に障害物がなくなるため、ポンプハウジングの内周面を、従来よりも精密かつ容易に加工することができる。したがって、カムシャフトの回転数をより高く設定することが可能になり、大流量の燃料を十分に加圧して、蓄圧器に供給可能な燃料供給用ポンプを提供することができる。
［２］ 本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、プランジャバレルが、復帰用スプリングの径方向移動を規制するための太径部を有することが好ましい。
このように構成することにより、従来、ポンプハウジングの内周面に設けていた復帰用スプリングの径方向移動を規制するための突起や、別の規制部材を省略することができる。
したがって、部品点数が削減され、より簡易な構造であって、製造容易な燃料供給用ポンプを提供することができる。
［３］ また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、プランジャバレルの突起部が、ポンプハウジングの円柱空間の周面に適合する外周面を有することが好ましい。
このように構成することにより、プランジャバレルのポンプハウジング内の径方向移動を容易かつ正確に規制することができる。
［４］ また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、プランジャバレルが、突起部の外周面にシールリング受け部を有することが好ましい。
このように構成することにより、プランジャバレルのポンプハウジング内の径方向移動をより効果的に規制することができる。
［５］ また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、復帰用スプリングとタペット構造体との間に、プランジャが挿通するための開口部を有するスプリングシートを設けるとともに、このスプリングシートの外周部に復帰用スプリングの下方移動を規制するためのスプリング保持部を設けることが好ましい。
このように構成することにより、復帰用スプリングの弾撥力を、スプリングシートを介してプランジャに下降力として、効果的に作用させることができる。
［６］ また、本発明の燃料供給ポンプを構成するにあたり、タペット構造体が、ポンプハウジングの円柱空間の周面に適合する外周面を有する円筒状のシェルをさらに有し、このシェルの内面に復帰用スプリングの径方向移動を規制するための突起部を備えることが好ましい。
このように構成することにより、ローラボディ自体にスプリングシート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、ローラボディの構造を簡易なものとすることができる。
［７］ また、本発明の燃料供給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使用することが好ましい。
このような蓄圧式燃料噴射装置に使用することにより、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て、ディーゼルエンジンのさらなる高出力化、燃費の向上、黒煙の低減等が可能になる。

図１は、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は、本発明の燃料供給用ポンプにおける断面図である。
図３は、ハウジングの斜視囲及び断面図である。
図４は、プランジャバレル、燃料吸入用バルブ及び燃料吐出用バルブを説明する図である。
図５は、プランジャの斜視図及び側面図である。
図６は、スプリングシートの斜視図、平面図及び断面図である。
図７は、タペット構造体を説明するために供する図である。
図８は、ローラボディを説明するために供する図である。
図９は、タペット構造体の斜視図である。
図１０は、燃料吸入用バルブの断面図である。
図１１は、燃料吸入用バルブの断面図である。
図１２は、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１３は、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１４は、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槻念的に示す図である。
図１５は、高圧燃料の噴射タイミングチャートを説明するために供する図である。
図１６は、従来の燃料供給ポンプの構造を説明するために供する図である。

以下、図面を適宜参照しつつ、本発明の燃料供給用ポンプに関する実施形態を具体的に説明する。
１．燃料供給用ポンプの基本的形態
本実施形態は、図１及び図２に示すように、上下方向に開口する円柱空間を有するポンプハウジング５２と、このポンプハウジング５２の上方開口部に装着されるプランジャバレル５３と、このプランジャバレル５３及び円柱空間内に昇降自在に配設され、燃料を加圧するプランジャ５４と、このプランジャ５４の下方に回転自在に配設され、かつ、ポンプハウジング５２に挿通されたカムシャフト３に一体化されたカム６０と、このカム６０及びプランジャ５４の間に配設され、カムシャフトの回転によるカム６０による上下動をプランジャ５４に上昇力として伝達するタペット構造体６と、このタペット構造体６及びプランジャバレル５３の間に装着され、プランジャ５４に下降力を付与するための復帰用スプリング６８とを備えた燃料供給ポンプ５０である。
そして、本実施形態に係る燃料供給ポンプ５０においては、プランジャバレル５３が、復帰用スプリング６８の上方端を支持するための突起部５３ａを有していることを特徴としている。
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。
（１）ポンプハウジング
ポンプハウジング５２は、図１及び図２に示すように、プランジャバレル５３と、プランジャ５４と、タペット構造体６と、カム６０とを収容するともに、燃料圧縮室７４を画成する筐体である。したがって、かかるポンプハウジング５２は、図３（ａ）およぴ（ｂ）に示すように、左右方向に開口するシャフト挿通孔９２ａ、及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ことが好ましい。
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をさらに設けることが好ましい。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いることが好ましい。したがって、孔部９７ａ、９８ａに案内ピンが圧入され、案内ピンの位置決めの精度を確保することができる。また、孔部９７ｂ、９８ｂは、案内ピンの先端部を孔部９７ｃ、９８ｃに圧入するために案内ピンの先端部を孔部９７ｃ、９８ｃにガイドする機能を有しており、孔部９７ａ、９８ａには案内ピンが螺合するねじ部として構成されていることが好ましい。したがって、螺合によって案内ピンを圧入することができる。
また、復帰用スプリング６８の上方端を支持するための突起部を、後述するプランジャバレル５３に設けているために、かかるポンプハウジング５２における円柱空間９２ｂ、９２ｃの内周面の突起部を省略することができる。
したがって、ポンプハウジング５２の内周面の加工が容易となり、しかも精密に加工することができる。それにより、カムシャフト３が高速回転した場合であっても、回転による振動が効果的に抑制され、カムシャフト３の回転数を従来よりも高く設定することが可能になる。また、カムシャフト３が高速回転し、十分に加圧された大流量の燃料を蓄圧器に供給することができるため、ディーゼルエンジンの高出力化、燃費の向上、黒煙の低減等が可能になる。さらに、タペット構造体等を挿入するための底プラグの設置も省略することができるため、より簡易な構造とすることができる。
さらに、ポンプハウジング５２の上方からタペット構造体６、プランジャバレル５２、プランジャ５４などの各要素を予め仮組みしたものをハウジングの円柱空間９２ｂ、９２ｃに挿入するだけで、燃料供給ポンプ５０を組み立てることができるため、製造コストを著しく低下させることができる。
なお、復帰用スプリング６８の径方向移動をプランジャバレル５３によって規制することが好ましい。この理由は、従来必須であったポンプハウジングにおける復帰用スプリングの径方向移動を規制するためのスプリング受け部を省略することができるためである。したがって、ポンプハウジングの内周面の加工がさらに容易かつ精度良くなり、カムシャフトの回転数を高く設定することができる。
（２）プランジャバレル
プランジャバレル５３は、図１及び図２に示すように、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。そして、プランジャバレル５３の外周面と、ポンプハウジング５２の内周面（円柱空間９２ｂ、９２ｃの周面）との間には、図２に示すように、燃料タンク（図示せず）からの燃料を導入し、圧縮するための燃料圧縮室７４が設けられている。
また、プランジャバレル５３は、復帰用スプリング６８の上方端を支持するための突起部５３ａを有していることを特徴としている。この理由は、復帰用スプリング６８の上方端はプランジャバレル５３の突起部５３ａによって支持され、ポンプハウジング５２の内周面において、復帰用スプリング６８の上方移動を規制するための突起部を省略できるためである。
また、かかるプランジャバレル５３においては、図２に示すように、復帰用スプリング６８の径方向移動を規制するための太径部５３ｂを備えることが好ましい。この理由は、復帰用スプリング６８の径方向移動を規制するための突起をポンプハウジング５２の周面に設けたり、復帰用スプリング６８の径方向移動を規制するための別の部材をポンプハウジング５２と復帰用スプリング６８との間に設けたりする必要がなくなるためである。
また、かかるプランジャバレル５３においては、突起部５３ａが、ポンプハウジング５２の円柱空間の周面に適合する外周面を有していることが好ましい。この理由は、プランジャバレル５３のポンプハウジング５２内の径方向移動を規制することができるためである。
また、かかるプランジャバレル５３においては、図４に示すように、突起部５３ａの外周面にシールリング受け部５３ｃを有することが好ましい。この理由は、プランジャバレル５３のポンプハウジング５２内の径方向移動をより効果的に規制することができるためである。
なお、プランジャバレル５３の形態に関して、当該プランジャバレル５３を設ける燃料供給ポンプの種類が、インラインタイプ及びラジアルタイプの場合には、それぞれの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。
（３）プランジャ
プランジャ５４は、図１及び図２に示すように、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。そして、図４及び図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ものであることが好ましい。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。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、本実施形態の燃料供給用ポンプにおいては、カム及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、ギヤ比を考慮して、カムの回転数を、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。
（４）燃料圧縮室
燃料圧縮室７４は、図２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が高速駆動したような場合であっても、潤滑用燃料がプランジャ５４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、それぞれ燃料通過孔が設けられており、それぞれの燃料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、コモンレール（図示せず）に供給されることになる。
（５）スプリングシート
図６（ａ）は、スプリングシート１０の斜視図である。また、図６（ｂ）は、スプリングシート１０の平面図であり、図６（ｃ）は、図１６（ａ）に示すスプリングシート１０の断面図である。
かかるスプリングシート１０は、燃料供給用ポンプ５０のプランジャ５４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、当該プランジャを係止するためのプランジャ取付け部１４と、を備えており、プランジャ取付け部１４の周囲に、潤滑油または潤滑用燃料を通過させるための通過孔１６を有していることが好ましい。そして、このスプリングシート１０においては、プランジャ取付け部１４の中央にプランジャ５４を貫挿するための開口部１５が設けてあることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、スプリングシート１０を介して、潤滑油または潤滑用燃料が自由に行き来することができ、プランジャ５４の高速駆動を阻害する要因が少なくなるためである。
（６）タペット構造体
次いで、タペット構造体について図を参照して説明する。ここで、図７は、タペット構造体を説明するために供する図であり、図８は、ローラボディを説明するために供する図であり、図９は、タペット構造体の斜視図である。
かかるタペット構造体６は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピン部とローラ部とが一体化されたローラ２９と、このローラ２９を受けるローラボディ２８と、ローラ２９とローラボディ２８とを囲むように配置される円筒状のシェル２７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及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。
この理由は、このように構成することにより、部品点数を少なくできるとともに、従来のようにピンとローラとの間の潤滑が不要になり、ローラを高速回転できるためである。したがって、カムシャフト３の回転数をより高くすることができるため、十分に加圧処理した大流量の燃料を畜圧器に供給することができる。
また、ローラボディ２８は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ボディ本体３０を有し、シェル２７内に装着されている。そして、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部３０ａが設けられている。また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、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。
一方、ローラ受け部３０ａにおいては、その表面に、例えば非晶質硬質炭素皮膜からなるカーボンコーティング膜を形成してあることが好ましい。この理由は、ローラ受け部３０ａの表面における摩擦を小さくするとともに、ローラ受け部３０ａの表面の磨耗を抑制し、ローラ２９を高速回転させるためである。
なお、カーボンコーティング膜は、窒素と珪素を含有することが好ましく、その形成方法としても特に限定されるものではないが、プラズマやイオンビームを用いたＣＶＤ法を用いることが好ましい。
また、ローラボディ２８には、図７〜９に示すように、燃料供給ポンプ内部の潤滑のために用いる潤滑油又は燃料を通過させるための、例えば２つの燃料通過孔３０ｂが、ローラボディの周囲に、中央の突起部３０ｃに対して対称位置となるように設けられていることが好ましい。
また、シェル２７は、上下方向に開口し、図３に示すポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃの周面に適合する外周面を有する円筒体によって形成されていることが好ましい。そして、かかるシェル２７の周壁上部には、案内ピンが挿通するための長孔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してあることが好ましい。この理由は、タペット構造体６が昇降時に、案内ピンと長孔２７ａとが協働して、当該タペット構造体６の動作方向がずれることなく、円柱空間９２ｂ、９２ｃの軸線に沿って昇降できるようにするためである。また、ポンプハウジング５２に対するタペット構造体６の芯出しがシェル２７の外周面をポンプハウジング５２に挿入するだけで行うことができるためである。
また、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突起部として第一突起部２７ｂを設けてあることが好ましい。また、シェル２７の内周面には、スプリングシート１０の径方向移動を規制するための突起部として第二突起部２７ｃが一体に設けられていることが好ましい。この理由は、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。
（７）カム
カム６０は、図１及び図２に示すように、カムシャフトの回転運動を、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おり、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とが好ましい。
また、カム６０は、ポンプハウジング５２の円柱空間９２ｂ、９２ｃの下方に位置し、カムシャフト３に対し、軸線方向に所定の間隔をもって並列する二つのカム６０が一体に設けられていることが好ましい。
（８）燃料吸入用バルブ及び燃料吐出用バルブ
燃料吸入用バルブ及び燃料吐出用バルブを、図４に示すように配置するとともに、図１０〜図１１に示す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１０に示すように、弁本体１９及び、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１０に示すように、下方に開口する円柱状の燃料吸入室１９ａ及びこの燃料吸入室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、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。
また、図１１に示すように、燃料吸入用バルブ７３及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及び弁本体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、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。
（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、燃料をカム室等の潤滑に用いることにより、燃料を加圧してコモンレールに燃料を圧送するに際して、たとえカム室等を潤滑するための燃料の一部がコモンレールに圧送される燃料に混合されたとしても特に問題が生じないためである。すなわち、これらは同一成分であるため、潤滑油をカム室等の潤滑に用いる場合のように潤滑油に含まれる添加剤等がコモンレールに圧送される燃料に混合されてしまうことがないからである。このため、この燃料潤滑システムを採用することにより、潤滑油に含まれる添加剤等が燃料に混合されてエンジンに噴射されることがなくなり、その結果、排ガス浄化性が低下することがなくなる。
２．蓄圧式燃料噴射装置
また、本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増圧方式の蓄圧式燃料噴射装置、例えば、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１２に示すように、燃料供給ポンプ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、及び燃料噴射装置１１０と、から構成されていることが好ましい。
（１）フィードポンプ及び燃料供給用ポンプ
フィードポンプ１０４は、図１２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、ギヤポンプ構造を有し、カムシャフトの端部に取付け、ギヤの駆動を介して、カムシャフト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。
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、公知の比例制御弁（ＦＭＵ）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。
かかる比例制御弁は、例えば、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御を受けて、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。
フィードポンプ１０４から供給された燃料は、比例制御弁及び燃料供給用ポンプ１０３に対して圧送される他に、かかる比例制御弁と並列的に設けられたオーバーフローバルブ（ＯＦＶ）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ことが好ましい。
（２）高圧通路
また、図１２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。したがっで、燃料圧縮室７４の圧力がコモンレール内の圧力よりも低下した際でも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。
（３）コモンレール
また、図１２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。
（４）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１３に示すように、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、例えぱ、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好ましい。
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。
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１４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。
（５）燃料噴射装置
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１３に示すように、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、上流側より送られる燃料の油圧によってニードル弁体１６２をリフトさせる自動開閉型ノズルであることが好ましい。さらに、このような燃料噴射ノズルシステム１６６は、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。
また、高圧燃料の噴射タイミングチャートに関し、図１５に示すように、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、排気ガスを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１５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１５中、点線Ｃで示すように、低噴射量の一段階の噴射タイミングチャートとなる。
（６）動作
次に、本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及び燃料噴射装置１１０の作用を、図１２及び図１３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）１６６の運転時には、図１２に示すように、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１３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。
本実施形態においては、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用いており、そのために、図１３に示す例では、燃料供給用ポンプに設けられたプランジャバレル及びポンプハウジングが有効に機能している。
すなわち、復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を、ポンプハウジングに設ける代わりにプランジャバレルに設けることにより、ポンプハウジングの内周面を精密かつ容易に加工できるようになる。その結果、カムシャフトの回転数を高く設定することが可能になるため、十分に加圧された大流量の燃料を蓄圧器に供給することができるようになる。したがって、例えば、ＡＰＣＲＳ（ＡＰＣＲＳ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｐｉｓｔｏｎ Ｃｏｍｍｏｎ Ｒａｉｌ Ｓｙｓｔｅｍ）のさらなる高圧化が可能になり、ディーゼルエンジンのさらなる高出力化、燃費の向上、黒煙の低減等が可能になる。

本発明の燃料供給ポンプによれば、復帰用スプリングの上方端をプランジャバレルの突起部によって支持するように構成したため、ポンプハウジングの内周面に復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を省略することができるようになった。
また、ポンプハウジングの内周面の加工が容易かつ精度良くなり、カムシャフトの回転数を高く設定することが可能になった。したがって、従来よりも十分に加圧された大流量の燃料を蓄圧器に供給することができるようになり、ディーゼルエンジンのさらなる高出力化、燃費の向上、黒煙の低減等が可能になった。

Claims (7)

1. 上下方向に開口する円柱空間を有するポンプハウジングと、
   このポンプハウジングの上方開口部に装着されるプランジャバレルと、
   このプランジャバレル及び円柱空間内に昇降自在に配設され、燃料を加圧するプランジャと、
   このプランジャの下方に回転自在に配設され、かつ、前記ポンプハウジングに挿通されたカムシャフトに一体化されたカムと、
   このカム及び前記プランジャとの間に配設され、前記カムシャフトの回転力を前記プランジャに上昇力として伝達するタペット構造体と、
   このタペット構造体及び前記プランジャバレルの間に装着され、前記プランジャに下降力を付与するための復帰用スプリングとを備えた燃料供給用ポンプであって、
   前記プランジャバレルが、前記復帰用スプリングの上方端を支持するための突起部を有することを特徴とする燃料供給用ポンプ。
2. 前記プランジャバレルが、前記復帰用スプリングの径方向移動を規制するための太径部を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料供給ポンプ。
3. 前記プランジャバレルの突起部が、前記ポンプハウジングの円柱空間の周面に適合する外周面を有することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の燃料供給ポンプ。
4. 前記プランジャバレルが、前記突起部の外周面にシールリング受け部を有することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の燃料供給ポンプ。
5. 前記復帰用スプリングと、前記タペット構造体との間に、前記プランジャを挿通するための開口部を有するスプリングシートを設けるとともに、このスプリングシートの外周部に前記復帰用スプリングの下方移動を規制するためのスプリング保持部を設けることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の燃料供給ポンプ。
6. 前記タペット構造体は、前記ポンプハウジングの円柱空間の周面に適合する外周面を有する円筒状のシェルをさらに有し、このシェルの内面に前記復帰用スプリングの径方向移動を規制するための突起部を備えることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の燃料供給ポンプ。
7. 単位時間あたりの流量が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の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の燃料供給用ポンプ。

Images