(57)【要約】【課題】１００℃以上にも達する高温下、７〜１２ＭＰａにも達する高圧下であっても、腐食の発生，キャビテーション、さらにはエロージョンによる損耗を抑え、それらの耐環境性を改善し、アルミニウム材を用いた場合に優れた寿命を有する筒内直接噴射装置用の燃料ポンプを提供すること。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金を有する筒内直接燃料噴出装置における燃料ポンプに、無電解によりＮｉ−Ｐ或いはＮｉ−Ｐ系のめっき被膜を形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されるポンプ本体と、該ポンプ本体のガソリン又はアルコール添加ガソリンが流通する燃料流路にＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜が形成されていることを特徴とする筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項２】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜は１０μｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項３】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜は１０μｍ以上５０μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項４】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜はＨｖ５００以上であることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項５】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金と前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜との間に酸化被膜或いはクロメート被膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項６】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金と前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜に更に酸化被膜或いはクロメート被膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項７】
前記燃料流路には加圧室と、低圧室と、が含まれ、
前記加圧室と前記低圧室とは前記アルミニウム又はアルミニウム合金によって隔てられ、
前記加圧室と低圧室とを隔てるアルミニウム又はアルミニウム合金の低圧室側の一部にアルミニウム又はアルミニウム合金が露出した部分を有することを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項８】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系の被膜は、アモルファスであることを特徴とする請求項１記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項９】
アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されるポンプ本体と、該アルミニウム又はアルミニウム合金に施されるＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部と、圧接部材と、を有することを特徴とする筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１０】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部は、１０μｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項９記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１１】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部は、１０μｍ以上５０
μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項９記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１２】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部は、Ｈｖ５００以上であることを特徴とする請求項９記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１３】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されるポンプ部と前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部との間に酸化被膜或いはクロメート被膜が形成されていることを特徴とする請求項９記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１４】
前記アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されるポンプ部と前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜のシール部に更に酸化被膜或いはクロメート被膜が形成されていることを特徴とする請求項９記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１５】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系の被膜は、アモルファスであることを特徴とする請求項１４記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１６】
アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されるポンプ本体を有する筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプであって、該ポンプ本体のガソリン又はアルコール添加ガソリンが流通する燃料流路の各穴は、他の穴と短部近傍にて繋がっていることを特徴とする筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１７】
前記燃料流路にはＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜が形成されていることを特徴とする請求項１６記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１８】
前記めっき被膜は１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１６記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項１９】
前記めっき被膜は１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項
１６記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【請求項２０】
前記Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系の被膜は、アモルファスであることを特徴とする請求項１６記載の筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の筒内直接燃料噴射装置に用いられる燃料ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料消費特性の向上，有害排気ガスの削減，加速性等の運転応答性の向上を目的として自動車用ガソリンエンジンには筒内直接燃料噴射装置が用いられている。
【０００３】
そして自動車重量の軽減による省エネルギーの観点から、筒内直接燃料噴射装置の燃料ポンプ部材にもアルミニウム系の材料を適用して軽量化を図った製品が望まれる。
【０００４】
特開平７−４８６８１号には、アルミニウム又はアルミニウム合金に無電解めっきに金属被膜を形成し、その後電気めっきを施す技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平７−４８６８１号公報に記載された技術では無電解めっき以外に電気めっきを併用しているため、穴部や狭隘な空隙を多数有する筒内直接燃料噴射装置にそのまま適用すると、電気の流れの悪い箇所で被膜が形成されない領域ができ、素地が露出して腐食などの損傷を生じてしまうという課題が残る。
【０００６】
以上、本発明の目的は、アルミニウム材を用いて優れた寿命を有する筒内直接噴射装置用の燃料ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金を有する筒内直接燃料噴出装置における燃料ポンプに、Ｎｉ−Ｐ或いはＮｉ−Ｐ系のめっき被膜を形成する。これにより、１００℃以上にも達する高温下、７〜１２ＭＰａにも達する高圧下であっても、アルミニウムやアルミニウム合金がガソリン中に含まれるアルコール等による腐食，キャビテーション、さらにはエロージョンによる損耗も抑え、優れた高い信頼性を有する燃料ポンプを実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本実施例はラジアルプランジャ燃料ポンプ（１筒式）にＮｉ−Ｐめっきを適用した例である。
【０００９】
本発明の一実施態様を説明する前に、まずアルミニウム又はアルミニウム合金を燃料ポンプ本体の材料に用いた場合に燃料ポンプに生ずる問題について説明する。
【００１０】
▲１▼アルミニウムの腐食の問題
本実施例において燃料ポンプの材料として用いられるアルミニウムは、最表面に保護性のある酸化被膜Ａｌ２Ｏ３を形成するため、乾燥した室温の空気中の環境下で安定して存在する。
【００１１】
しかし、ガソリンにアルコール，水分，酸成分等が混入することにより、材料の腐食が促進するおそれがある。例えばアルコールの存在によってアルミニウムは腐食すると考えられる。
【００１２】
例えば、アルコールであるエタノールを例に具体的に説明すると、アルミニウムとエタノールは、
２Ａｌ＋６Ｃ２Ｈ５ＯＨ　→　Ａｌ（ＯＣ２Ｈ５）３＋３Ｈ２
の反応をする。これによりＡｌ（ＯＣ２Ｈ５）３が生成されるが、これは不安定なためすぐに
Ａｌ（ＯＣ２Ｈ５）３＋６Ｈ２　→　２Ａｌ（ＯＨ）３＋６Ｃ２Ｈ６
２Ａｌ（ＯＨ）３　→　Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ＋２Ｈ２Ｏ
の反応により分解してしまう。
【００１３】
即ち上述の反応により形成された薄いＡｌ２Ｏ３のバリヤ層は高温状態ですぐにエタノールにより損傷し、それによりバリヤ層のないアルミニウム基材の腐食が進行し、損耗を生じてしまう。加えてこの反応は高温になるほど反応速度は上昇する。具体的には、温度が１００℃以上の温度領域に曝される燃料通路系部品ではアルコールによる腐食反応が一気に加速化する。加えて、燃料ポンプの加圧室では圧力が７〜１２ＭＰａという高圧にも達するため、これによっても反応速度が一気に加速する。
【００１４】
▲２▼キャビテーションによる損耗の問題
キャビテーションはポンプ内の圧力差から発生する気泡に起因する。つまり燃料室内の加圧室では７〜１２ＭＰａ以上の高圧流速が発生している一方、ポンプ部の隅部では低圧流速が存在する。これにより気泡の発生に至り、ポンプを大きく損傷させてしまう結果となる。つまり高圧で燃料が流通する燃料流路ではキャビテーションの問題が極めて大きな問題となる。またキャビテーションによる損耗の度合いは基材の硬さにも影響をうけ、軟質な材料であるアルミニウム材料では更にキャビテーションによる損耗が顕著となる。
【００１５】
▲３▼エロージョン（侵食）による損耗の問題
燃料室内のポンプ部（加圧室）においては、先程も述べたとおり７〜１２ＭＰａ以上の高圧が発生する。そのため高速流体による燃料流路の侵食（エロージョン）も顕著な問題となり、この影響も考慮しなければならない。特に、燃料室内における燃料の流れの変わる燃料流路の結合部等、複雑で狭隘な形状の部位においてはエロージョンの影響が顕著となる。
【００１６】
以上▲１▼〜▲３▼の問題、即ち腐食，キャビテーション及びエロージョンによる損傷は燃料ポンプの稼動停止に至るおそれをもたらす。そのため燃料供給用の燃料流路系部品におけるアルミニウム材で構成された各部品は、各種アルコールが添加された燃料中，水が混入した燃料中，酸化性成分が混入した燃料中、あるいは劣化した燃料中などに接する環境において耐久性が要求されることとなる。
【００１７】
次に、ラジアル燃料ポンプのＮｉ−Ｐめっき処理及びラジアルプランジャ燃料ポンプの製造方法について説明する。
【００１８】
図１はアルミニウム合金からなるポンプ本体の断面形状を示す。このポンプ本体には、燃料吸入通路，燃料吐出通路，燃料流路孔，エンジン本体固定用ボルト穴等が設けられた形状となっている。なお燃料ポンプとなるためには吸入ダンパ，吐出量制御のためのソレノイド，ポンプ機構（シリンダ，プランジャ）がこのポンプ本体に組み込まれることとなる。
【００１９】
まずこのポンプ本体を製作する必要がある。なおこれらの形状加工を全て機械加工で製作することは生産性が劣るため、このポンプ本体の概略形状（素材（ａｓ　ｃａｓｔ））の生産性に優れた製造法としてアルミダイカストがある。アルミダイカストは高圧でダイス内に溶融合金（アルミニウム合金）を加圧注入する鋳造方式であり、量産性に優れている。アルミダイカストによる製造工程はアルミニウム合金インゴット→溶解→鋳造→素材（ａｓ　ｃａｓｔ）→機械加工仕上げ→ポンプボディとなる。この工程において、ポンプボディの素材（ａｓ　ｃａｓｔ）は機械加工代をできるだけ少なくなる形状にされる。この場合のアルミニウム合金としては、例えばアルミニウム合金ダイカスト１２種（ＡＤＣ１２）などが用いられる。なお、アルミニウム合金の種類によっては、鍛造成型後に機械加工、あるいは全て機械加工によりポンプボディの最終形状に製作されることとなる。
【００２０】
次に、上記工程により製作されたポンプ本体にＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系めっき被膜を形成する。
【００２１】
本実施例でこれらのめっき被膜はＮｉ−Ｐ、あるいはＮｉ−Ｐ系である。Ｎｉ−Ｐ系としては、金属元素のＣｏ，Ｗ，無機化合物のＳｉＣ，ＢＮ，ＰＴＦＥ，無機物のＢなど、めっき被膜との合金化、あるいは分散化が可能な物質であれば特に種類にはこだわらない。
【００２２】
めっき被膜５０１のＮｉ−Ｐ、およびＮｉ−Ｐ系めっき被膜は、無電解による方法で形成されることが望ましい。すなわち、燃料流路は複雑で狭隘な形状の部位があり、それらのいずれの部位においても被膜が形成されることが必須であること、まためっき被膜の厚さをできるだけ均一に形成する必要があること等による。電気エネルギーによるめっき方法は、形状効果による電界分布の不均一によって、複雑で狭隘な燃料流路の部位においてはめっき被膜を形成できないか、あるいは形成できても不均一になってしまうことから望ましくないためである。
【００２３】
ここで、無電解Ｎｉ−Ｐ系めっきは、めっき液中の次亜燐酸陰イオンが周期律表の第８属金属にある条件で接触するとその金属が触媒となって脱水素分解を生じる。その生成した水素原子は触媒金属表面に吸着されてＣｏｎｄｅｎｓｅｄ　Ｌａｙｅｒ　となって活性化し、これがめっき液中のニッケル陽イオンに接触してニッケルを金属に還元して触媒金属表面（基材）に析出する。また触媒金属表面の活性化した水素原子は液中の次亜燐酸陰イオンと反応し、その含有するリンを還元してニッケルと合金化する。この析出したニッケルが触媒となって前述のニッケルの還元めっき反応が継続して進行する。すなわちニッケルの自己触媒作用によりめっきの継続進行する特徴がある。これにより、めっき液が流通する空隙があれば均一にめっき被膜が形成される。また、めっき被膜の厚さはめっき時間と比例しており、時間の制御で管理される。
【００２４】
また、Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系めっき被膜の形成工程ではポンプ本体の全表面に均一にめっき被膜が形成されることが必須となる。そのため、めっき処理工程においてはポンプ本体の全表面がめっき液に接すること、めっき液が滞留なく循環することが重要となる。
【００２５】
ポンプ本体の全表面がめっき液に接するようにするためには、少なくともポンプ本体の燃料流路に関する各種穴内に空気溜りを生じさせない配設（吊るし方）とすること、またポンプ本体の重要な部分である燃料流路として形成される各種穴を全て貫通穴とすることが有用である。なお、貫通穴であっても、いわゆる止まり穴（流路短部近傍ではなく流路中央部近傍に他の穴があけられている穴（図２（ｂ）参照））がある場合はめっき液の滞留が生じるおそれがあるため、各種穴の短部近傍（図２（ａ）参照）で各穴を連結してめっき液の滞留をなくし、均一なめっき被膜を形成することは大変有用である。
【００２６】
ポンプボディ全表面においてめっき液を滞留なく循環させることは、Ｎｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系の自己触媒作用による析出を継続進行させるために必須である。滞留が生じると、限られためっき液量内での自己触媒作用による析出が終了し、以後の析出は停止してしまい、めっき被膜の厚さの増加は停止することになる。そのため、膜厚の不均一を生じる。このようなことを防止するため、ポンプボディ全表面においてめっき液を滞留なく循環させる一方法として、ポンプボディのめっき液中での運動、例えば上下，左右，回転運動をさせ、めっき液の流動化をすることを行う。
【００２７】
以上により、ポンプボディ全表面におけるめっき液との接触，めっき液の滞留を防止でき、ポンプボディ全表面に均一性、並びに欠陥の少ない優れためっき被膜を形成させることができる。
【００２８】
本実施例ではアルミニウム合金鋳造材ＡＤＣ１２を用い、ポンプ本体１００の全表面に１５μｍ（厚さ分布±２μｍ）のＮｉ−Ｐめっき被膜を形成した。また、Ｎｉ−Ｐめっき液のＰ濃度は約１１ｗｔ．％であった。
【００２９】
なお、図３から図６は燃料ポンプの表面構造の例を示す。
【００３０】
図３はアルミニウム合金の基材５００に、めっき被膜５０１を設けた表面構造である。
【００３１】
図４はアルミニウム合金の基材５００に、めっき被膜５０１、および中間層５０２を設けた表面構造である。
【００３２】
図５はアルミニウム合金の基材５００に、めっき被膜５０１、および外層５０３を設けた表面構造である。
【００３３】
図６はアルミニウム合金の基材５００に、めっき被膜５０１、および外層５０３がめっき被膜５０１の空孔などの欠陥部を被覆した表面構造である。
【００３４】
中間層５０２は、めっき被膜５０１との密着性の向上、あるいは耐食性の向上を図る機能を持っている。密着性の向上としての中間層５０２はＮｉが用いられる。耐食性の向上を図る機能では酸化被膜，クロメート被膜が用いられる。その酸化被膜としては、望ましくは高温高圧水中で形成された緻密な被膜がよい。
【００３５】
外層５０３は、めっき被膜５０１の耐食性の向上を図る機能を持っている。その材質はクロメート被膜が用いられる。
【００３６】
封止層５０４は、めっき被膜５０１の欠陥を封止し、耐食性の向上を図る機能を持っている。その材質は酸化被膜，クロメート被膜が用いられる。その酸化被膜としては、望ましくは高温高圧水中で形成された緻密な被膜がよい。
【００３７】
さらに、本実施例では無電解めっきにより形成された被膜に熱処理を加え、膜の硬度を高めると共に、基材と膜との密着性をも高め、耐キャビテーション性を高める。この詳細については後述する。なおめっき被膜の熱処理は大気中において２００℃で１．５　時間行った。それによりＮｉ−Ｐめっき被膜の硬さは、処理のままではＨｖ５２０であったものがＨｖ６００と高くなった。
【００３８】
次に、図７（断面図）を用いて上記製造方法により作成された本実施例のラジアルプランジャ燃料ポンプについて説明する。なお、Ｎｉ−Ｐめっきは上述の処理によりアルミニウム材であるポンプ本体１００に均一に施されている。なお本実施例ではこの燃料ポンプの燃料と接する部品としてアルミニウム材料を用いており、ポンプ本体１００，加圧室１１２，燃料吸入通路１１０，加圧室１１２，燃料吐出通路１１１等ではメチルアルコール，エチルアルコールなどのアルコールを含むガソリン，各種ガソリン添加剤、又は劣化したガソリンに接した状態での使用を想定している（もちろんガソリンのみの燃料の使用を否定するわけではない）。
【００３９】
ポンプ本体１００には燃料流路として燃料吸入通路１１０，吸入孔１０５ａ，ポンプ室１１２ａ，吐出瀬１０６ａ，燃料吐出通路１１１が形成されている。吸入弁１０５は燃料吸入通路１１０と吸入孔１０５ａとの間に、吐出弁１０６は燃料吐出通路１１１と吐出瀬１０６ａとの間に夫々設けられている。ここで吸入弁１０５及び吐出弁１０６はともに燃料の流通方向を制限する逆止弁である。なお加圧室１１２はポンプ室１１２ａ，吸入孔１０５ａ，吐出瀬１０６ａを含んで構成されている。即ち加圧室１１２はポンプ本体１００，プランジャ１０２，吸入弁１０５，吐出弁１０６により囲まれた領域として形成されている。なおプランジャ１０２はリフタ１０３を介して駆動カム２００に圧接されており、駆動カム２００の揺動運動を往復運動に変換し、加圧室１１２の容積が変化するよう構成されている。
【００４０】
一方、ポンプ本体１００と吸入弁ホルダ１０５ｂ，ポンプ本体１００と吐出弁ホルダ１０６ｂは夫々圧接されており、シリンダ１０８とポンプ本体１００もプロテクタ１２０を介して圧接されている。プロテクタ１２０はキャビテーション（後述）の発生によりポンプ本体等の基材が破損することを防止するのに有用であり、プロテクタ１２０を用いるかどうかはポンプの使用条件に合わせて選択される。また、本実施例ではあえてプロテクタ１２０を設けているが、Ｎｉ−Ｐめっきを厚くし、耐食性，耐キャビテーション性を十分図ることが出来る場合であれば、プロテクタ１２０を使用しないという選択も可能となる。加えて、本実施例のラジアルプランジャ燃料ポンプでは、ポンプ本体にＮｉ−Ｐめっきを施しているため、プロテクタ１２０（シリンダ１０８等の圧接部材を含む、以下同じ）を圧接する際に生じる軟質なアルミニウム基材とプロテクタ１２０との直接の接触を抑え、圧接の際に生じる軟質な基材の粉末発生を抑制することもできる。更に、本実施例ではポンプ本体をアルミニウム材とし、圧接する部材をそれよりも高硬度な部材（例えばＳＵＳ３０４）とすることで、圧接部材を食い込ませてシール性を向上することができるだけでなく、アルミニウム材と高硬度な圧接部材との間に中間の硬度のＮｉ−Ｐめっき層を設けることで、圧接におけるアルミニウム材の必要以上に大きな変形を防ぐことが可能となる。なおプロテクタ１２０は、もちろん他の圧接部にも用いることができ、上記と同様の効果を奏することは当然である。
【００４１】
ここで本実施例のラジアルプランジャ燃料ポンプの動作について簡単に説明する。
【００４２】
燃料のガソリンは吸入弁１０５を経由して供給され、加圧室１１２に導入される。ここで吸入弁１０５はソレノイド３００の動作に依存し、ソレノイド３００がＯＦＦ（無通電）状態のときは吸入弁１０５を開弁する方向に付勢力をかけ、ソレノイド３００がＯＮ（通電）状態のときは吸入弁１０５をプランジャ１０２の往復運動に同期して開閉する自由弁とする。そしてプランジャ１０２の圧縮工程中に吸入弁１０５が閉弁すると、加圧室１１２の内圧は上昇し、吐出弁１０６が自動的に開弁し、燃料が燃料吐出通路に圧送されることとなる。
【００４３】
図８に各種材料、および本発明の一表面処理であるＮｉ−Ｐをめっきしたアルミニウム材の耐食性を示す。腐食試験環境は、水にエチルアルコール１３．５ｖｏｌ．％　と全酸価０．１３ｍｇＫＯＨ／ｇ　の酸イオン濃度の溶液とした。図８はこの溶液中における自然電位と孔食電位を示しており、自然電位と孔食電位は共に高い方が耐食性に優れていることを示している。一般的に耐食性に優れた材料として用いられているＳＵＳ３０４ステンレス鋼は、自然電位と孔食電位が高い領域にあり、耐食性が優れていることが分かる。それに対して、耐食性が優れたアルミニウム合金展延材Ａ１０１２は、それよりも自然電位と孔食電位が共に低い領域にあり、耐食性が劣っていることが分かる。加えて、アルミニウム合金鋳造材ＡＤＣ１２はさらにそれよりも低い領域にあり、耐食性が劣っていることがわかる。なお、鉄系材料である合金工具鋼ＳＫＤ１１，球状黒鉛鋳鉄ＦＣＤ４００，炭素鋼Ｓ４５Ｃなどの材料も低い領域にあり、自然電位はアルミニウム合金鋳造材ＡＤＣ１２より高く、僅かに耐食性はよいことが分かる。この結果から、アルミニウム合金鋳造材ＡＤＣ１２は耐食性が劣る部類の材料であることが分かった。しかし、ＡＤＣ１２にＮｉ−Ｐめっきを施した材料では、自然電位，孔食電位がＳＵＳ以外の材料より大幅に高く，耐食性が優れたものとなり、ＳＵＳ３０４に比べて耐食性が少々劣るものの軽量化，加工が容易である点において大きな利点を有しており、大変有用な材料となっているといえる。
【００４４】
次に、耐キャビテーション性を検討した。図９に磁歪振動破壊試験装置による各種材料のキャビテーション損耗による体積減少量を示す。
【００４５】
磁歪振動破壊試験装置における測定は、周波数２０ｋＨｚ，振幅２２．４μｍ　，温度２０℃の純水中で各種材料のキャビテーションによる損耗度合いを比較したものである。図９の結果は軟質なアルミニウム材系ではその体積減少量が多い（ＡＤＣ１２等参照）一方、硬質な鉄鋼，鋳鉄，ステンレス鋼ではその体積減少量が少ないこと、を示している。ところが、ＡＤＣ１２にＮｉ−Ｐめっき又Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣめっきを施すと、ＡＤＣ１２の体積減少量は少なくなり（「ＡＤＣ１２＋Ｎｉ−Ｐ」等参照）、鉄鋼や鋳鉄と同等となる。この結果から、アルミニウム材系を表面処理によって耐キャビテーション性を改善するには、表面処理被膜として、Ｎｉ−Ｐ系めっきが優れていることがわかった。なお、この場合も上述と同様、他の基材に比べて本実施例に係る発明はアルミニウム材を用いているため、軽量化，加工が容易である点において大きな利点をも有しているといえる。なお、耐キャビテーション性については、硬度や膜厚の影響を考慮することが必要である。
【００４６】
図１０は磁歪振動破壊試験装置によるキャビテーション損耗に及ぼすＮｉ−Ｐめっき被膜の熱処理の影響を示す。Ｎｉ−Ｐめっき被膜の硬さは熱処理することにより硬くなる。その硬さは、めっき処理のままではＨｖ５００程度であるが、熱処理温度の上昇にともない硬くなり、４００℃程度でＨｖ１０００程度の高硬度となる。加えて、Ｎｉ−Ｐのめっき層に熱処理を施すことで、アルミニウム材とＮｉ−Ｐめっき層との間の密着性を高めることができ、キャビテーションによる損傷を抑えることが可能となっている。図１０で見るとキャビテーションによる損耗はこの硬さの上昇及び熱処理による密着性の向上の効果で、めっきしたままに比較して、２００℃で熱処理したものが少なくなっている。また、図１１はＮｉ−Ｐめっきが施されたキャビテーションの影響について行った図９，図１０に対応する実験結果を写真として示すものである。この図からも分かるとおり、２００℃×１時間の熱処理を行った試料については５０分，８０分のいずれにおいてもキャビテーションによる損傷は見られなかったが、熱処理が無かった試料については、５０分の試験時間でさえキャビテーションによる損傷が見受けられた。即ち、熱処理によりめっき被膜の硬度，密着性が向上したことによりキャビテーションの耐性が大きく向上していることを示している。つまりこの結果は
Ｎｉ−Ｐめっき被膜の耐キャビテーション性を高めるためには、めっき被膜を熱処理することがより効果的であることを示している。しかしながら、熱処理による燃料ポンプの変形を考慮した場合は低い領域の温度で行う必要がある。また、確かに硬さは高い方がキャビテーション耐性に対しては望ましいが、めっき被膜を硬くするために加熱温度を上げるとめっき被膜が結晶化（結晶化温度：約２２０℃）し、結晶の粒界が発生するためその粒界からアルコール含有の燃料がアルミニウム基材を侵食して却って耐食性が悪くなる場合もある。そのため、熱処理はＮｉ−Ｐめっき層の結晶化温度より大きくあがらないようにし、Ｎｉ−Ｐめっき層をアモルファス状態にすることは有用である。
【００４７】
以上腐食とキャビテーションのバランスを考慮した観点からは３００℃以下
（Ｈｖが概ね８００程度）で熱処理することが望ましく、さらには２２０℃以下の温度（Ｈｖは６５０程度となる）で熱処理行ってアモルファス状態としておくことも有用である。
【００４８】
なお、めっき被膜の厚さが１０μｍ以下では腐食やキャビテーション等によりめっき被膜が剥離し、燃料ポンプが寿命を迎える前に素地が露出して腐食を起こす場合も考えられ、一方この被膜が５０μｍ以上の厚さとなると、耐腐食性，耐キャビテーション，ネジとネジ穴の嵌合には有用であるものの、ネジ穴とネジの寸法差が無視できなくなり、圧接部品の取り付けが困難となってしまう。以上、無電解めっきにより均一なめっき層をつける場合において、上記を勘案するとめっき被膜の厚さは約２５μｍが望ましい厚さである。なおＮｉ−Ｐめっき被膜がネジとネジ穴の嵌合に有用である理由は、アルミニウム材の表面が粗い場合であっても、Ｎｉ−Ｐめっきを施すことにより表面が滑らかになること、Ｎｉ−Ｐめっき層の硬度が高くなることで表面処理の無いアルミニウム材のネジ穴に嵌合す場合に比べてネジ穴の形状がより安定的となること、ネジ止めの際のアルミニウムと圧接部材との摩擦によるアルミニウム粉の発生を抑えること、である。これらを考慮する限りにおいて、ネジ穴部分と燃料通路の双方を一度にめっき処理することができる無電解めっき処理は大変有用である。
【００４９】
なお、本実施例に係る燃料ポンプの実機耐久試験も行った。燃料としてはエタノールを２２％添加したガソリンを用い、回転数３５００ｒ／ｍｉｎ　，吐出圧力
１２ＭＰａで試験した。その結果、ポンプは異常なく稼働し、ガソリン吐出流量性能も安定した値が得られた。試験後、分解して燃料室内の各部品の検査結果、上記のいずれの部品においても腐食の発生、あるいは腐食による損耗、さらにはキャビテーションによる燃料流路での損耗の発生は認められず、定常な状態であった。一方、無処理のものでは先述のようにアルミニウムとエタノールによる腐食，キャビテーション、エロージョンによる損耗が観られた。
【００５０】
以上、本実施例では燃料ポンプの燃料流路にＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜を形成したため、腐食の発生，キャビテーション、さらにはエロージョンによる損耗を抑え、それらの耐環境性を改善することができた。またこれにより初めてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた燃料ポンプが可能となり、複雑形状の燃料ポンプを容易に実現できた。なお、アルミニウム材である限りにおいて、アルミニウム単独，アルミニウム合金であっても、本実施例の効果を奏することは当然である。
【００５１】
〔実施例２〕
本実施例は以下に述べる点を除いて実施例１と同様である。図１２を用いて説明する。
【００５２】
図１２は加圧室と低圧室とを隔てるポンプ本体の低圧室の一部にめっきを剥がす若しくはめっき処理をあえて行わない等によってアルミニウム材を露出させた部分をもつラジアルプランジャ燃料ポンプを示す。これにより、アルミニウム材を露出させた部分の耐腐食性を他の部分に比べて最も弱くする、即ち低圧室と加圧室とを他の腐食部分に先駆けて貫通させることができ、腐食から生ずる他の重大な不良を昇圧不良という比較的軽微な事態で未然に防止することができるようになる。
【００５３】
〔実施例３〕
図１３に斜板式アキシャルプランジャ燃料ポンプ（３筒式）の断面図を示す。
【００５４】
斜板式アキシャルプランジャ燃料ポンプは、ハウジング内に外部からの駆動を伝達するシャフト１と、シャフトを介して回転運動を揺動運動に変換する斜板９と、斜板９の回転運動を往復運動へ変換させるプランジャ１１と、プランジャ
１１と組み合わされて燃料を吸入吐出するシリンダボア１３とを有して構成される。
【００５５】
図１３が示すように、シャフト１には、半径方向に広がり且つ端面部は斜めの平面を形成した斜板９とが一体になっている。斜板９にはスリッパ１０が接触し、スリッパ１０の斜板９側外周部にはオイルによる斜板９とスリッパ１０との間の油膜形成を補助するテーパが設けられている。またスリッパ１０のもう一方側は球面形状になっており、シリンダボア１３内を摺動するプランジャ１１に形成された球面に支持され、斜板９が回転することで発生する揺動運動は、プランジャ１１の往復運動に変換される。
【００５６】
この構造のポンプにおいて、複数のシリンダボア１３とプランジャ１１とによって、シリンダ１２内にポンプ室１４が形成されている。このポンプ室１４へ燃料を供給するように、シリンダ１２の中央部に各プランジャ１１へ連通する吸入空間１５が設けられている。この吸入空間１５に燃料を導くため、リアボディ
２０にポンプ外部の燃料配管が取り付けられ、リアボディ２０内の吸入通路を通り、リアボディ２０の中央部の吸入室３０を上記シリンダ１２に設けた吸入空間１５とが繋がるようになっている。
【００５７】
プランジャ１１内には、燃料を吸入するための吸入バルブ２４（チェックバルブ）と、ボール２１と、スプリング２２と、スプリング２２を支持するストッパ２３と、が設けられている。またプランジャスプリング２５が、プランジャ１１を常に上記斜板９側へ押し付け、スリッパ１０と共にプランジャ１１を斜板９に追従させる目的で挿入されている。
【００５８】
プランジャ１１内の吸入バルブ２４への連通路Ａ１６は、シリンダボアに設けたザグリ５１と吸入空間１５との連通路として形成されている。ザグリ５１はシリンダボア１３径より大きい径であり、常にプランジャ１１内に燃料を導入できるように、ポンプ室１４が十分小さくなった時（プランジャ位置が上死点の時）にも導入孔１９とザグリ５１とが連通する程度の深さまで形成されている。
【００５９】
図１３の斜板式アキシャルプランジャ燃料ポンプにおいて、燃料と接する部品としてアルミニウム材が用いられているのはリアボディ２０である。このリアボディ２０が、燃料のガソリンにメチルアルコール，エチルアルコールを添加したもの、各種ガソリン添加剤、あるいは劣化したガソリン等で腐食性を示す場合に耐食性が要求される。なお、その他の構成部品、例えばシリンダ１２はステンレス鋼，シリンダボア１３は合金工具鋼などでる。
【００６０】
このリアボディ２０は吐出バルブ２８，吐出室２９，吸入室３０などの燃料流路を備えている。またリアボディ２０はボディ５と締結され、その気密をＯリング３１により確保している。
【００６１】
そこで、本実施例では燃料ポンプのリアボディ２０の全体に図１で示される構造のめっき被膜を形成した。Ｎｉ−Ｐめっき被膜のＰ濃度は約１１ｗｔ．％　、厚さは１５μｍで、その厚さ分布は±２μｍであった。また、リアボディ２０は大気中において２５０℃で１時間の熱処理を行った。それによりＮｉ−Ｐめっき被膜の硬さは、処理のままでは約Ｈｖ５２０であったものがＨｖ６５７と高くなった。
【００６２】
次に本実施例の燃料ポンプの実機耐久試験を行った。燃料はエタノールを１５％添加したガソリンを用い、回転数３５００ｒ／ｍｉｎ　、吐出圧力１２ＭＰａで試験した。その結果、ポンプは異常なく稼働し、ガソリン吐出流量性能も安定した値が得られた。試験後、分解して燃料室内の各部品の検査結果、上記のいずれの部品においても腐食の発生、さらには腐食，キャビテーション及びエロージョンによる燃料流路での損耗の発生は認められず、定常な状態であった。一方、無処理のものでは、リアボディのＯリングシール部において、Ｏリングと接触していた部位全周、および吐出室の燃料流路はアルミニウムとエタノールによる腐食による損耗がみられた。
【００６３】
以上、本実施例では燃料ポンプの燃料流路にＮｉ−Ｐ又はＮｉ−Ｐ系のめっき被膜を形成したため、腐食の発生，キャビテーション、さらにはエロージョンによる損耗を抑え、それらの耐環境性を改善することができた。またこれにより初めてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた燃料ポンプが可能となり、複雑形状の燃料ポンプを容易に実現できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上本発明により、アルミニウム材を用いて優れた寿命を有する筒内直接噴射装置用の燃料ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における燃料ポンプのポンプ本体の断面図。
【図２】本発明の一実施例における燃料ポンプのポンプ本体の一部断面図。
【図３】本発明の一実施例における表面処理層の構成の説明図。
【図４】本発明の一実施例における表面処理層の他の構成の説明図。
【図５】本発明の一実施例における表面処理層の他の構成の説明図。
【図６】本発明の一実施例における他の表面処理層の構成の説明図。
【図７】本発明の一実施例における燃料ポンプの一部断面図。
【図８】各種材料及びＮｉ−Ｐをめっきしたアルミニウム材の耐食性を説明する図。
【図９】各種材料のキャビテーション損耗による体積減少量を示す図。
【図１０】キャビテーション損耗における熱処理の影響を説明する図。
【図１１】キャビテーション損耗における熱処理の影響を説明する図。
【図１２】本発明の一実施例に係る燃料ポンプの他の実施例を示す一部断面図。
【図１３】本発明の一実施例に係る燃料ポンプの他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
１…シャフト、２…カップリング、３…ピン、４…連通路Ｃ、５…ボディ、６…エンジンカム、７…ラジアル軸受、８…スラスト軸受、９…斜板、１０，２４５…スリッパ、１１，１０２，２３１…プランジャ、１２，１０８，２５０…シリンダ、１３…シリンダボア、１４…ポンプ室、１５…吸入空間、１６…連通路Ａ、１７…シール、１８…空間、１９…導入孔、２０…リアボディ、２１，２６…ボール、２２，２７，２５６…スプリング、２３…ストッパ、２４…吸入バルブ、２５…プランジャスプリング、２８…吐出バルブ、２９…吐出室、３０…吸入室、３１…Ｏリング、３３…カップリング嵌合部、３４…オイル経路、３５…軸シール、３６…オイル戻り通路、１００…ポンプ本体、１０３…リフタ、１０５…吸入弁、１０５ａ…吸入孔、１０５ｂ…吸入弁ホルダ、１０６…吐出弁、１０６ａ…吐出瀬、１０６ｂ…吐出弁ホルダ、１１０…燃料吸入通路、１１１…燃料吐出通路、１１２…加圧室、１２０…プロテクタ、２００…駆動カム、３００…ソレノイド。
【図１】
2004036555.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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