CN109844301A

CN109844301A - 燃料配管

Info

Publication number: CN109844301A
Application number: CN201780064503.7A
Authority: CN
Inventors: 田所隼人; 小泽祐二; 李盛皓
Original assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-06-04
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: EP3533991A1; US20200182209A1; JP2018071466A; JP6734179B2; US11143152B2; EP3533991A4; MX2019004838A; EP3533991B1; CN109844301B; WO2018078978A1

Abstract

一种燃料配管(4)，其与将燃料向多个燃料喷射装置(2)分配供给的燃料分配管(3)连接，其中，具备：管部主体(41)；和连接头部(42)，该连接头部(42)通过盖形螺母(5)紧固于燃料分配管(3)，连接头部(42)具有：第一弯曲部(43)，其在相对于燃料配管(4)的中心轴线A垂直的基准截面中弯曲成圆形，并与形成于燃料分配管(3)的内周面的基座面(36)抵接；第二弯曲部(44)，其在基准截面中弯曲成圆形，并卡止于形成于盖形螺母(5)的内周面的卡止面(54)；以及直线部(45)，其在基准截面中呈直线状延伸，并将第一弯曲部(43)与第二弯曲部(44)连接。

Description

燃料配管

技术领域

本发明涉及与将燃料向多个燃料喷射装置分配供给的燃料分配管连接的燃料配管。

背景技术

在直接喷射式发动机等中，使用燃料分配供给装置将由高压泵压缩后的高压的燃料向多个燃料喷射装置分配供给。该燃料分配供给装置具备与高压泵连接的燃料配管、与多个燃料喷射装置连接的燃料分配管、以及将燃料配管紧固于燃料分配管的盖形螺母。而且，若将盖形螺母紧固，则卡止于盖形螺母的燃料配管的连接头部压接于燃料分配管的密封面，从而连接头部与密封面被密封(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：德国专利申请公开第102005045731号说明书

专利文献2：德国专利申请公开第102007046203号说明书

连接头部被燃料分配管的密封面与盖形螺母的卡止面夹住，因此若将盖形螺母紧固，则通过盖形螺母的轴力在连接头部产生较大的应力。

不过，在汽油用的燃料分配供给装置中，作为燃料配管，使用对管部主体的前端部进行塑性加工而形成连接头部的不锈钢制的配管(例如，参照专利文献1)。像这样，在汽油用的燃料配管中，由于连接头部的板厚较小，因此若在连接头部产生的应力变大，则有可能连接头部压屈并向内侧弯曲。

然而，在柴油用的燃料分配供给装置中，由于需要承受200MPa这样的高压力，因此作为燃料配管，使用将以流路成为直线状的方式增厚的铁制的连接头部钎焊于管部主体的配管(例如，参照专利文献2)。

因此，在汽油用的燃料配管中，考虑也像柴油用的燃料配管那样将连接头部增厚，从而提高连接头部的强度，防止连接头部压屈。然而，连接头部的增厚由于成本变高，因此并不现实。

发明内容

因此，本发明的一个侧面的目的在于提供能够不将连接头部增厚而使连接头部的强度提高的燃料配管。

本发明的一个方面所涉及的燃料配管与将燃料向多个燃料喷射装置分配供给的燃料分配管连接，燃料配管具备：管部主体；和连接头部，其通过盖形螺母紧固于燃料分配管，连接头部具有：第一弯曲部，其在相对于燃料配管的中心轴线垂直的基准截面中弯曲成圆形，并抵接于形成于燃料分配管的内周面的基座面；第二弯曲部，其在基准截面中弯曲成圆形，并卡止于形成于盖形螺母的内周面的卡止面；以及直线部，其在基准截面中呈直线状延伸，并将第一弯曲部与第二弯曲部连接。

在该燃料配管中，易在弯曲成圆形的第一弯曲部及第二弯曲部集中应力。但是，由于在第一弯曲部与第二弯曲部之间设置有直线部，因此能够使盖形螺母的轴力向直线部分散。由此，在第一弯曲部及第二弯曲部产生的最大应力变小，因此即使不将连接头部增厚，也能够使连接头部的强度提高。

也可以构成为，在基准截面中，直线部相对于中心轴线以朝向连接头部的前端扩展的方式倾斜。在该燃料配管中，连接头部抵接于形成于燃料分配管的内周面的基座面，而直线部朝向连接头部的前端扩展，因此能够将直线部的延伸方向朝向基座面。由此，能够通过直线部承受从基座面受到的反作用力。另外，能够降低从基座面受到的反作用力中的使直线部弯曲的方向的成分的力、即相对于直线部垂直的方向的成分的力。其结果为，在连接头部产生的最大应力变小，因此连接头部的强度进一步提高。

也可以构成为，直线部的内径大于管部主体的内径。在该燃料配管中，由于直线部的内径大于管部主体的内径，因此通过对管部主体的前端部进行塑性加工，能够容易且低成本地制造连接头部。

也可以构成为，连接头部的板厚与管部主体的板厚相同。在该燃料配管中，由于连接头部与管部主体的板厚相同，因此通过对管部主体的前端部进行塑性加工，能够容易且低成本地制造连接头部。

也可以构成为，在基准截面中，将第一弯曲部抵接于基座面的点与第二弯曲部抵接于卡止面的点连接的线段相对于中心轴线以朝向连接头部的前端扩展的方式倾斜。在该燃料配管中，盖形螺母的轴力被从抵接于基座面的点及抵接于卡止面的点输入至连接头部。因此，通过连接该点的线段朝向连接头部的前端扩展，能够将向连接头部输入的轴力的方向朝向基座面。由此，连接头部的强度进一步提高。

也可以构成为，在将基准截面中的直线部的长度设为L，将管部主体的内径设为m的情况下，L/m是0.63以上。在该燃料配管中，通过将L/m设为0.63以上，从而连接头部中的直线部的比例相对变大，连接头部中的第一弯曲部及第二弯曲部的比例、即圆形的部分的比例相对变小。由此，最大应力产生的部分位于连接头部的基端部亦即管部主体的附近。因此，在连接头部产生的弯矩变小，从而进一步提高连接头部的强度。

根据本发明的一个方面，能够不将连接头部增厚地使连接头部的强度提高。

附图说明

图1是表示燃料分配供给装置的一部分的俯视图。

图2是表示燃料分配管与燃料配管的连接部位的剖视图。

图3是表示燃料分配管与燃料配管的连接部位的剖视图。

图4是表示燃料分配管与燃料配管的连接部位的剖视图。

图5是表示模拟结果的曲线图。

图6是表示模拟结果的曲线图。

图7是表示模拟结果的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式所涉及的燃料分配管进行说明。本实施方式对将本发明应用于汽油发动机用的燃料分配供给装置的情况进行说明，但也可以应用于柴油发动机等其他燃料用的燃料分配供给装置。此外，对各图中相同或者相当的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

如图1所示，燃料分配供给装置1将由高压泵(未图示)压缩的高压的燃料向以与发动机(未图示)的各气缸对应的方式设置的燃料喷射装置2分配供给。燃料分配供给装置1也被称为燃油喷射轨、燃油输送管、共轨等。

如图1及图2所示，燃料分配供给装置1具备：燃料分配管3，其将高压的燃料向多个燃料喷射装置2分配供给；燃料配管4，其将由高压泵压缩后的高压的燃料向燃料分配管3供给；以及盖形螺母5，其将燃料配管4紧固于燃料分配管3。

燃料分配管3具备管部31和多个杯部32。

管部31为了向多个燃料喷射装置2供给燃料，将从高压泵压送的燃料以高压状态贮存。管部31形成为沿着发动机的气缸列方向(曲柄轴方向)以直线状延伸的圆管状。管部31的内周面形成燃料的流路。另外，管部31的管形状不必一定是以直线状延伸的圆管状，而是能够形成为各种形状。

管部31具备：盖部33，其固定于管部31的一个端部并将管部31的一个端部封闭；和连接部34，其固定于管部31的另一端部并与燃料配管4连接。盖部33以及连接部34相对于管部31的固定例如能够通过钎焊来进行。管部31的一个端部是指管部31的两端部中与燃料配管4相反一侧的端部。管部31的另一端部是指管部31的两端部中燃料配管4侧的端部。此外，在管部31的一个端部也可以连接有燃料压力传感器等而不是连接盖部33。

杯部32分别安装于多个燃料喷射装置2，并将贮存于管部31的燃料向各燃料喷射装置2供给。杯部32固定于管部31，并以使与燃料喷射装置2之间成为气密的方式保持燃料喷射装置2。杯部32相对于管部31的固定例如能够通过钎焊来进行。

连接部34形成为圆管状。连接部34的内周面形成燃料的流路。连接部34在基端侧固定于管部31，在前端侧与燃料配管4连接。在连接部34的前端侧的外周面刻有外螺纹35，在连接部34的前端侧的内周面形成有基座面36。外螺纹35是用于与燃料配管4连接的部位。基座面36是供燃料配管4压接，并将与燃料配管4之间密封的部位。

基座面36形成为随着朝向连接部34的前端(燃料分配管3的前端)而扩径的锥状(漏斗状)，经过连接部34的管轴(中心轴线)的截面为直线。基座面36相对于连接部34的管轴的倾斜角度例如能够为60°。

燃料配管4具备管部主体41和连接头部42。

管部主体41在高压泵与燃料分配管3之间配管，将由高压泵压缩后的高压的燃料送至燃料分配管3。管部主体41形成为细长的管状(圆管状)，管部主体41的内周面形成燃料的流路。管部主体41遍及长边方向整个区域地为同一截面(同一内径、同一外径)。管部主体41由可以塑性加工的金属材料形成。作为管部主体41的材料，使用不锈钢、钢等。

连接头部42与燃料分配管3连接。连接头部42形成为圆管状，连接头部42的内周面形成燃料的流路。对管部主体41的前端部进行塑性加工来形成连接头部42。即，使管部主体41的前端部通过塑性加工扩径及缩径，由此形成连接头部42。因此，连接头部42的板厚(壁厚)与管部主体41的板厚(壁厚)相同。这里，板厚相同不仅是严格相同的情况，也包含实质上相同的情况。实质上相同是指只要在设计上相同即可，也包含由于制造误差而变动的情况。具体地，若使管部主体41的前端部通过塑性加工扩径及缩径，则存在板厚变动30％左右的情况。因此，将相对于管部主体41的板厚±30％以内的板厚设为与管部主体41的板厚相同的板厚。

如图2及图3所示，连接头部42具备第一弯曲部43、第二弯曲部44、以及直线部45。此外，在以下的说明中，将燃料配管4的中心轴线称为中心轴线A，将相对于中心轴线A垂直的截面(图2所示的截面)称为基准截面S。

第一弯曲部43位于连接头部42的前端部，是抵接于形成于连接部34(燃料分配管3)的内周面的基座面36的部位。连接头部42的前端部为连接头部42中的与管部主体41相反一侧的端部。第一弯曲部43在基准截面S中弯曲成圆形。即，第一弯曲部43形成为以中心轴线A上的点为中心的球状。此外，第一弯曲部43通过对管部主体41的前端部进行塑性加工而形成，因此第一弯曲部43的外周面以及内周面两面在基准截面S中弯曲成圆形。

第二弯曲部44位于连接头部42的基端部，是与形成于盖形螺母5的内周面的卡止面54卡止的部位。连接头部42的基端部是连接头部42中的靠管部主体41侧的端部。第二弯曲部44在基准截面S中弯曲成圆形。即，第二弯曲部44形成为以中心轴线A上的点为中心的球状。此外，第二弯曲部44由于通过对管部主体41的前端部进行塑性加工而形成，因此第二弯曲部44的外周面以及内周面的两面在基准截面S中弯曲成圆形。

第一弯曲部43的外周面与第二弯曲部44的外周面为以中心轴线A上的点O为曲率中心的同心圆的关系。该情况下，第一弯曲部43的外周面的半径与第二弯曲部44的外周面的半径可以相同，但优选第一弯曲部43的外周面的半径小于第二弯曲部44的外周面的半径。

直线部45是将第一弯曲部43与第二弯曲部44连接的部位。因此，连接头部42从前端部朝向基端部按照第一弯曲部43、直线部45、以及第二弯曲部44的顺序配置。直线部45在基准截面S中呈直线状延伸。即，直线部45是指在基准截面S中，第一弯曲部43与第二弯曲部44之间的呈直线状延伸的部分。这里，在基准截面S中呈直线状延伸的部分是指在基准截面S中实质上呈直线状延伸的部分，具体地是指基准截面S的外周面或者内周面的平面度为2mm以内的部分。即，在基准截面S中，外周面或者内周面的平面度处于2mm以内的部分为直线部45。此外，在基准截面S中，连接头部42的外周面以及内周面用线表示，因此在基准截面S中，位于外周面或者内周面以2mm的间隔平行地配置的两条直线之间的部分为直线部45。该情况下，上述的平面度优选为1.5mm以内，进一步优选为1.0mm以内。此外，直线部45通过对管部主体41的前端部进行塑性加工而形成，因此直线部45的外周面以及内周面两面在基准截面S中呈直线状延伸。后文叙述直线部45的详细内容。

如上述那样，连接头部42由于对管部主体41的前端部进行塑性加工而形成，所以连接头部42中的直线部45的内径n大于管部主体41的内径m。直线部45的内径n相对于管部主体41的内径m之比没有特别地限定，例如优选为1.1≤n/m≤2.5，进一步优选为1.1≤n/m≤2.0。

盖形螺母5以在内周面侧插入连接头部42的方式形成为在半径方向中心部形成有孔的圆筒状。盖形螺母5具备螺纹部51和卡止部52。

螺纹部51形成于盖形螺母5的靠一端面5a侧的端部，卡止部52形成于盖形螺母5的靠另一端面5b侧的端部。盖形螺母5的一端面5a是指盖形螺母5的中心轴线方向上的两端面中的靠燃料分配管3侧的端面。盖形螺母5的另一端面5b是指盖形螺母5的中心轴线方向上的两端面中的靠燃料配管4侧(与燃料分配管3相反一侧)的端面。

在螺纹部51的内周面刻有内螺纹53。内螺纹53是用于通过与连接部34的外螺纹35旋合而利用盖形螺母5将燃料配管4紧固于燃料分配管3的部位。

在卡止部52的内周面形成有卡止面54。卡止面54是用于将从一端面5a侧插入于盖形螺母5的连接头部42从另一端面5b侧卡止的部位。卡止面54形成为随着从另一端面5b侧趋向一端面5a侧而扩径的锥状(漏斗状)，经过连接头部42的管轴(中心轴线)的截面为直线。卡止面54相对于连接头部42的管轴的倾斜角度例如能够为60°～80°。

而且，在利用盖形螺母5将燃料配管4紧固于燃料分配管3时，在从一端面5a侧将管部主体41插入到盖形螺母5的状态下，将内螺纹53旋合于外螺纹35。于是，插入于盖形螺母5的连接头部42的第二弯曲部44抵接于卡止面54，利用盖形螺母5将连接头部42拉向燃料分配管3侧。进而，通过盖形螺母5相对于燃料分配管3的轴力，第一弯曲部43抵接于基座面36，并且第二弯曲部44压接于卡止面54。由此，利用盖形螺母5将燃料分配管3与燃料配管4紧固，燃料分配管3与燃料配管4被连接固定。

接下来，进一步详细地对直线部45进行说明。

如图3及图4所示，直线部45在基准截面S中相对于中心轴线A以朝向连接头部42的前端扩展的方式倾斜。即，直线部45形成为以中心轴线A为中心的圆锥台的筒状。如上述那样，直线部45通过对管部主体41的前端部进行塑性加工而形成，因此直线部45的外周面及内周面两面在基准截面S中相对于中心轴线A以朝向连接头部42的前端扩展的方式倾斜。在基准截面S中，在将直线部45的外周面的延长线设为直线L1，将直线L1相对于中心轴线A朝向连接头部42的前端闭合的方向的角度设为角度α的情况下，角度α为小于0(α＜0)。

另外，在基准截面S中，将第一弯曲部43抵接于基座面36的点设为点T1，将第二弯曲部44抵接于卡止面54的点设为点T2，将连接点T1与点T2的线段设为线段L2。该情况下，线段L2相对于中心轴线A以朝向连接头部42的前端扩展的方式倾斜。即，在基准截面S中，在将线段L2相对于中心轴线A朝向连接头部42的前端闭合的方向的角度设为角度β的情况下，角度β小于0(β＜0)。

另外，在将基准截面S中的直线部45的长度设为长度L，将管部主体41的内径设为内径m的情况下，长度L/内径m为0.63以上(L/m≥0.63)。基准截面S中的直线部45的长度L以如下那样求出。在基准截面S中，将以点O为中心经过第一弯曲部43的外周面的圆设为圆C1，将以点O为中心经过第二弯曲部44的外周面的圆设为圆C2，将直线部45的外周面的延长线设为直线L1，将第一弯曲部43附近的圆C1与直线L1的交点设为点P1，将第二弯曲部44附近的圆C2与直线L1的交点设为点P2。进而，将从点P1到点P2的长度设为基准截面S中的直线部45的长度L。

如以上说明那样，在本实施方式所涉及的燃料配管4中，在弯曲成圆形的第一弯曲部43以及第二弯曲部44易集中应力。但是，由于在第一弯曲部43与第二弯曲部44之间设置有直线部45，因此能够使盖形螺母5的轴力向直线部45分散。由此，在第一弯曲部43及第二弯曲部44产生的最大应力变小，因此即使不将连接头部42增厚，也能够使连接头部42的强度提高。

另外，在该燃料配管4中，连接头部42抵接于形成于燃料分配管3的内周面的基座面36，而直线部45朝向连接头部42的前端扩展，因此能够将直线部45的延伸方向朝向基座面36。由此，能够通过直线部45承受从基座面36受到的反作用力。另外，能够降低从基座面36受到的反作用力中的使直线部45弯曲的方向的成分的力、即相对于直线部45垂直的方向的成分的力。其结果为，在连接头部42产生的最大应力变小，因此连接头部42的强度进一步提高。

另外，在该燃料配管4中，连接头部42与管部主体41的板厚相同，因此通过对管部主体41的前端部进行塑性加工，能够容易且低成本地制造连接头部42。

另外，在该燃料配管4中，盖形螺母5的轴力被从抵接于基座面36的点T1以及抵接于卡止面54的点T2输入至连接头部42。因此，通过连接该点T1与点T2的线段L2朝向连接头部42的前端扩展，能够将输入至连接头部42的轴力的方向朝向基座面36。由此，连接头部42的强度进一步提高。

另外，在该燃料配管4中，通过将L/m设为0.63以上，从而连接头部42中的直线部45的比例相对变大，连接头部42中的第一弯曲部43及第二弯曲部44的比例、即圆形的部分的比例相对变小。由此，产生最大应力的部分位于连接头部42的基端部亦即管部主体41的附近。因此，通过在连接头部42产生的弯矩变小，连接头部42的强度进一步提高。

这里，本发明人对于直线L1相对于中心轴线A的角度α、线段L2相对于中心轴线A的角度β、以及在连接头部42产生的最大应力的关系进行了模拟。将模拟结果表示在图5中。

如图5所示，在角度α＜0的情况下，不论角度β如何，与角度α≥0的情况相比，在连接头部42产生的最大应力较小。根据该结果，可知在基准截面S中，直线部45相对于中心轴线A以朝向连接头部42的前端扩展的方式倾斜，由此在连接头部42产生的最大应力变小。

特别是，在角度α＜0、且角度β＜0的情况下，在连接头部42产生的最大应力格外小。根据该结果，可知在基准截面S中，通过将直线部45、以及第一弯曲部43抵接于基座面36的点T1与第二弯曲部44卡止于盖形螺母5的卡止面54的点T2连接的线段相对于中心轴线A以朝向连接头部42的前端扩展的方式倾斜，从而在连接头部42产生的最大应力格外小。

如图3及图4所示，在将基准截面S中的直线部45的长度设为长度L，将管部主体41的内径设为内径m的情况下，长度L/内径m为0.63以上(L/m≥0.63)。

基准截面S中的直线部45的长度L以如下方式求出。在基准截面S中，将以点O为中心经过第一弯曲部43的外周面的圆设为圆C1，将以点O为中心经过第二弯曲部44的外周面的圆设为圆C2，将直线部45的外周面的延长线设为直线L1，将第一弯曲部43附近的圆C1与直线L1的交点设为点P1，将第二弯曲部44附近的圆C2与直线L1的交点设为点P2。进而，将从点P1到点P2的长度设为基准截面S中的直线部45的长度L。

这里，本发明人对直线L1相对于中心轴线A的角度α、直线部45的长度L、以及在连接头部42产生的最大应力的关系进行了模拟。在该模拟中，将管部主体41的内径m设为5.5mm。将模拟结果在图6中表示。此外，通常认为即使在连接头部42产生的最大应力超过460MPa，连接头部42也不变形。但是，在图6中，从更加防止连接头部42的变形的观点来看，将基准的应力设为460MPa。

如图6所示，在直线部45的长度L小于3.5mm的情况下，随处可见在连接头部42产生的最大应力超过460MPa的实例，但在直线部45的长度L为3.5mm以上的情况下，在连接头部42产生的最大应力未超过460MPa。根据该结果，可知在管部主体41的内径m为5.5mm的情况下，若直线部45的长度L为3.5mm以上，则能够更加防止连接头部42的变形。

另外，本发明者对在连接头部42的任意的点产生的应力与直线部45的长度L的关系进行了模拟。在该模拟中，将管部主体41的内径m设为5.5mm。将模拟结果在图7中表示。此外，在图7中，也与图6同样地，从更加防止连接头部42的变形的观点出发，将基准的应力设为460MPa。

如图7所示，在直线部45的长度L小于3.5mm的情况下，随处可见在连接头部42的任意的点产生的应力超过460MPa的实例，但在直线部45的长度L为3.5mm以上的情况下，在连接头部42的任意的点产生的应力未超过460MPa。根据该结果，可知在管部主体41的内径m为5.5mm的情况下，若直线部45的长度L为3.5mm以上，则能够更加防止连接头部42的变形。

像这样，图6及图7均在管部主体41的内径m为5.5mm的情况下，通过将直线部45的长度L设为3.5mm以上，而将在连接头部42产生的应力抑制为小于460MPa。进而，若计算该直线部45的长度L相对于管部主体41的内径m之比，则为L/m≈0.63。因此，推测出通过将长度L/内径m设为0.63以上，能够更加防止连接头部42的变形。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。

附图标记说明

1…燃料分配供给装置；2…燃料喷射装置；3…燃料分配管；4…燃料配管；5…盖形螺母；5a…一端面；5b…另一端面；31…管部；32…杯部；33…盖部；34…连接部；35…外螺纹；36…基座面；41…管部主体；42…连接头部；43…第一弯曲部；44…第二弯曲部；45…直线部；51…螺纹部；52…卡止部；53…内螺纹；54…卡止面；A…中心轴线。

Claims

1.一种燃料配管，与将燃料向多个燃料喷射装置分配供给的燃料分配管连接，其中，具备：

管部主体；和

连接头部，其通过盖形螺母紧固于所述燃料分配管，

所述连接头部具有：

第一弯曲部，其在相对于所述燃料配管的中心轴线垂直的基准截面中弯曲成圆形，并与形成于所述燃料分配管的内周面的基座面抵接；

第二弯曲部，其在所述基准截面中弯曲成圆形，并卡止于在所述盖形螺母的内周面形成的卡止面；以及

直线部，其在所述基准截面中呈直线状延伸，并将所述第一弯曲部与所述第二弯曲部连接。

2.根据权利要求1所述的燃料配管，其中，

在所述基准截面中，所述直线部相对于所述中心轴线以朝向所述连接头部的前端扩展的方式倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的燃料配管，其中，

所述直线部的内径大于所述管部主体的内径。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的燃料配管，其中，

所述连接头部的板厚与所述管部主体的板厚相同。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的燃料配管，其中，

在所述基准截面中，将所述第一弯曲部抵接于所述基座面的点与所述第二弯曲部抵接于所述卡止面的点连接的线段相对于所述中心轴线以朝向所述连接头部的前端扩展的方式倾斜。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的燃料配管，其中，

在将所述基准截面中的所述直线部的长度设为L，将所述管部主体的内径设为m的情况下，L/m为0.63以上。