JP2001295723A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
蓄圧式燃料噴射装置Info
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Abstract
に向上することのできるコモンレールハウジング1を備
えた蓄圧式燃料噴射装置を提供する。 【解決手段】 燃料供給用ポンプより供給された高圧燃
料を蓄圧する蓄圧室2の断面形状を楕円形状とすること
により、蓄圧室2と各第2燃料通路穴6を、断面形状が
真円形状の蓄圧室を有する真円管の時よりも曲率の大き
い位置で直交方向に交差するように配置することによ
り、交差部(応力集中部)9の応力値を低減できるよう
にした。また、内部に蓄圧室2を形成する蓄圧配管部3
の外形形状を真円形状とし、蓄圧室2を切削加工で楕円
形状に形成することにより、真円管を塑性加工して楕円
管とする加工方法と比較して蓄圧配管部3に残留応力が
残らず、交差部9の強度低下を防止できるようにした。
Description
ジングの長手方向に形成される蓄圧室内に高圧燃料を蓄
圧し、その蓄圧室内に蓄圧した高圧燃料を、インジェク
タによって内燃機関に噴射供給するようにした蓄圧式燃
料噴射装置に関するものである。
能するコモンレールハウジングの長手方向に形成される
蓄圧室内に蓄圧された高圧燃料を、インジェクタによっ
て内燃機関に噴射供給するようにした蓄圧式燃料噴射装
置(例えば特開平4−287866号公報等)が知られ
ている。
は、図6に示したように、コモンレールハウジング10
1の内部に、高圧燃料を一時的に蓄圧するための蓄圧室
102と、この蓄圧室102内に燃料供給用ポンプより
高圧燃料を供給するための1つ以上の燃料通路穴(図示
せず)と、蓄圧室102内の高圧燃料を内燃機関の各気
筒毎に取り付けられた各インジェクタに分配するための
複数の燃料通路穴103とを形成している。
は、内部に蓄圧室102を形成する蓄圧配管部(真円
管)104が設けられており、その真円管104の外周
形状は真円形状に形成されている。また、燃料通路穴1
03を囲むコモンレールハウジング101の出入口配管
部105の断面形状は円管形状に形成されている。そし
て、出入口配管部105の先端部の外周には、高圧パイ
プを捩じ込むための雄ねじ部(外周ねじ部)106が形
成されている。
式燃料噴射装置のコモンレールハウジング101におい
ては、図6に示したように、燃料噴射圧の高圧化が進ん
でくると、蓄圧室102の内周形状を略真円形状に形成
しているので、蓄圧室102内に生じる内圧により蓄圧
室102と各燃料通路穴103との交差部(応力集中
部)107に引張り応力が集中するため、その交差部1
07の応力が増加し信頼性に影響を与えてしまう。この
ため、燃料噴射圧の高圧化を図ることができ難い状況で
あった。
3との交差部107に生じる引張り応力を低減する方法
として、蓄圧室102の内径を小さくすることも考えら
れるが、インジェクタの噴射バラツキを抑えるため、蓄
圧室102の内容積は一定容積を確保する必要があるの
で、コモンレールハウジング101の長手方向の寸法が
長くなり、コモンレールハウジング101の加工性や内
燃機関への搭載性が悪化してしまうという問題が生じ
る。
においては、図7(a)〜図7(c)に示したように、
円形状の蓄圧室111を有する真円管112を、ロール
成形やプレス成形等を用いて塑性加工することで、楕円
形状の蓄圧室113を有する楕円管114を形成してい
る。
ウジング101に残留応力(引張り応力)が生じてしま
う。このため、応力の高い部分に燃料通路穴115を加
工した交差部116には、図7(a)〜図7(c)に示
したように、常時応力αが存在するので、楕円管114
の蓄圧室113内に内圧pが加わった場合{(内圧pに
よる応力)+(応力α)}の応力が蓄圧室113と燃料
通路穴115との交差部116に発生してしまう。した
がって、応力αが加わった分、楕円管114の交差部1
16の強度が低下するという問題が生じる。
する楕円管114の肉厚を、蓄圧室113の内径以上、
例えば外径の場合には内径の3倍以上確保すると、楕円
管114の肉厚不足による強度低下の影響はなくなる。
例えば内径がφ10の場合、外径はφ30以上必要とな
る。
よりなる真円管112を、図7(b)に示したような楕
円管114に塑性加工した場合には、数十トン、数百ト
ンの荷重が必要となる。また、真円管112を楕円管1
14にプレス成形やロール成形等を用いて塑性加工でき
たとしても、図8に示したように、楕円管114の肉が
寄せられるため、しわや亀裂が発生し、楕円管114の
耐圧強度が低下してしまうという問題が生じる。
交差部に引張り応力が集中し易いという点に着目し、内
部通路穴の内周(断面)形状を略楕円形状または略長円
形状にすることにより、応力集中部の応力値を低減して
耐圧性を大幅に向上することのできる蓄圧式燃料噴射装
置を提供することを目的とする。
よれば、内部通路穴と燃料通路穴とが略直交する方向に
交差するように連通するコモンレールハウジングを備え
た蓄圧式燃料噴射装置において、内部通路穴と燃料通路
穴とを、内部通路穴の内周形状が真円管の時よりも曲率
の大きい位置で交差するように配置している。
部を除く内部通路穴の内径から半径方向外方の蓄圧配管
部の外径までの第1の肉厚よりも燃料通路穴を形成した
交差部の内径から半径方向外方の蓄圧配管部の外径まで
の第2の肉厚を厚くすることができる。これにより、燃
料噴射圧の高圧化が進んで内圧が大きくなっても、内部
通路穴と燃料通路穴との交差部に集中する引張り応力が
従来の真円管(104)の時に交差部(107)に集中
する引張り応力よりも低減できる。
交差部、つまり蓄圧配管部のうちで引張り応力が集中し
易い応力集中部の応力値を低減することが可能となるの
で、耐圧性を大幅に向上でき、蓄圧式燃料噴射装置にお
ける燃料噴射圧の高圧化を図ることができる。
とが可能となるので、少なくとも蓄圧配管部の材質とし
て低炭素鋼等の低硬度材料を選定することができる。こ
れにより、高硬度材料を用いた場合と比較して、コモン
レールハウジング、特には蓄圧配管部の加工性を向上す
ることができる。また、応力集中部の応力値を低減する
ことが可能となるので、蓄圧配管部の内径から外径まで
の肉厚を薄肉化することが可能となる。これにより、コ
モンレールハウジング、特には蓄圧配管部を軽量化する
ことができるので、燃費等を低減できる。
部の外周形状を、内部通路穴の中心軸を中心にした略直
円形状に形成することにより、コモンレールハウジング
の素材として低炭素鋼等の低硬度材料製の真円管を使用
することができ、且つその真円管を楕円管とするための
プレス成形やロール成形等の塑性加工が不要となるの
で、コモンレールハウジング、特に蓄圧配管部に残留応
力が生じることはない。
特に蓄圧配管部のうちで応力の高い部分に燃料通路穴を
加工した交差部に常時応力(α)が存在しないため、内
部通路穴に内圧(p)が加わった場合でも応力(α)の
分だけ交差部に加わる応力を低減できる。これにより、
内部通路穴と燃料通路穴との交差部の強度の低下を抑え
ることができる。
れば、コモンレールハウジングの内部通路穴の内周形状
を略長円形状または略楕円形状に形成し、内部通路穴と
燃料通路穴とを、内部通路穴の内周形状が真円形状の時
よりも曲率の大きい位置で交差するように配置すること
により、内部通路穴と燃料通路穴との交差部の引張り応
力を従来の真円管の時に生じる引張り応力よりも低減す
ることができる。
工によって、コモンレールハウジングの内部通路穴の楕
円短軸長さの内径の円形穴を形成する第1工程と、ブロ
ーチ加工または放電加工によって、円形穴の内壁面の余
分な肉厚を除去して内周形状が略楕円形状の内部通路穴
を形成する第2工程とを実施することにより、蓄圧式燃
料噴射装置用コモンレールハウジングに内周形状が楕円
形状の内部通路穴を形成する。それによって、内部通路
穴の断面形状を楕円形状とすることによる引張り応力の
低減効果を期待することができ、且つ内部通路穴と燃料
通路穴との交差部以外からの強度低下を回避することが
できる。
き図面を参照して説明する。 〔第1実施例の構成〕図1ないし図4は本発明の第1実
施例を示したもので、図1はコモンレールハウジングの
主要構造を示した図で、図2は蓄圧配管部と入口配管部
を示した図で、図3は蓄圧配管部と出口配管部を示した
図である。
レールハウジング1内に高圧燃料を蓄圧し、そのコモン
レールハウジング1内に蓄圧された高圧燃料を、ディー
ゼルエンジンの各燃焼室に取り付けられるインジェクタ
によってディーゼルエンジンの燃焼室内に噴射供給する
ようにしたものである。
に組み込まれるコモンレールハウジング1は、コモンレ
ールと呼ばれる一種のサージタンクで、例えば低炭素鋼
等の低硬度材料よりなる鍛造成形品または全切削品によ
って所定の形状に形成されており、蓄圧室2を形成する
蓄圧配管部3と、蓄圧室2内に燃料を供給する1つの第
1燃料通路穴4を形成する1本の入口配管部5と、蓄圧
室2より燃料を排出する複数の第2燃料通路穴6を形成
する複数本(インジェクタの本数と同本数)の出口配管
部7とから構成された蓄圧式燃料噴射装置用蓄圧配管
(多岐管)である。
るもので、比較的に高い圧力(コモンレール圧力:例え
ば20MPa〜120MPa)の高圧燃料を蓄える燃料
蓄圧部で、長手方向(図1において図示左右方向)に延
びるように貫通形成されて、図2および図3において図
示左右方向に長軸を持ち、図示上下方向に短軸を持つ楕
円形状の燃料室である。そして、蓄圧配管部3は、図2
および図3に示したように、外周形状が真円形状とされ
ている。なお、蓄圧室2の長手方向の両端部は、少なく
とも片側が開口部とされているので、蓄圧配管部3の長
手方向の開口部には、その開口部を液密的に塞ぐための
カバー(図示せず)が取り付けられている。
成方向に対して直交する方向に交差するように接続する
と共に、燃料供給用ポンプ(サプライポンプ)より燃料
供給を受けて蓄圧室2内に燃料を供給する入口側燃料通
路穴で、高圧パイプ(図示せず)と連結し、高圧燃料を
封入するシート面11を有し、下流側端部に蓄圧室2の
形成方向と直交する方向に交差する交差部8を有してい
る。この交差部8は、高圧燃料が流入することで蓄圧室
2内に生じる内圧により引張り応力が集中し易い応力集
中部である。
部)の外周には、配管継ぎ手(図示せず)に形成された
雌ねじ部(内周ねじ部)と螺合するための雄ねじ部(外
周ねじ部)12が形成されている。なお、配管継ぎ手に
は、燃料供給用ポンプと連結するための高圧パイプ(図
示せず)の端部が接続されている。本実施例では、コモ
ンレールハウジング1に形成されているねじ部を雄ねじ
部にした例で説明したが、コモンレールハウジング1に
形成されているねじ部を雌ねじ部で、配管継手に形成さ
れたねじ部を雄ねじ部としても良い。
れぞれ連通すると共に、各インジェクタに高圧燃料を分
配供給する出口側燃料通路穴で、高圧パイプ(図示せ
ず)と連結し、高圧燃料を封入するシート面13を有
し、上流側端部に蓄圧室2の形成方向と直交する方向に
交差する複数の交差部9を有している。これらの交差部
9は、高圧燃料が流入することで蓄圧室2内に生じる内
圧により引張り応力が集中し易い応力集中部である。
部)の外周には、配管継ぎ手(図示せず)に形成された
雌ねじ部(内周ねじ部)と螺合するための雄ねじ部(外
周ねじ部)14が形成されている。なお、配管継ぎ手に
は、各インジェクタと連結するための高圧パイプ(図示
せず)の端部が接続されている。本実施例では、コモン
レールハウジング1に形成されているねじ部を雄ねじ部
にした例で説明したが、コモンレールハウジング1に形
成されているねじ部を雌ねじ部で、配管継手に形成され
たねじ部を雄ねじ部としても良い。
のコモンレールハウジング1の蓄圧配管部3の製造方法
を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。ここで、
図4(a)、(b)はコモンレールハウジング1の蓄圧
配管部3の加工方法を示した図である。
形状を型彫りした上下一対のダイスよりなる鍛造成形型
内に入れて加圧して所定の形状に成形する。このような
鍛造加工によって、断面形状が真円形状の蓄圧配管部
(真円管)3、1本の入口配管部5および複数本の出口
配管部7を備えた鍛造成形品が製造される。
的で楕円加工を施す前工程として、図4(a)に示した
ように、ドリル等の切削工具を用い、回転切削運動とそ
の回転の中心線の方向への直線送り運動の組み合わせに
より、楕円短軸長さの内径となるように内周形状が真円
形状の燃料通路穴10を形成する(第1工程)。
削工具で開けた燃料通路穴10が真円とならない場合に
は、寸法精度の高い仕上げ面のきれいな燃料通路穴10
とするために、リーマという刃物を用いて燃料通路穴1
0をさらうようにしても良い。
形品の燃料通路穴10の内周形状が楕円形状となるよう
に、直線切削運動の方向に次々に多数の切刃を設けた長
い刃物(ブローチ)を用いて燃料通路穴10の内周面を
削るブローチ加工、あるいは加工液中における放電によ
って生ずる放電電極の消耗する現象を内径切削加工に利
用した放電加工等により、余分な部分15、16を除去
する(第2工程)。
ークが生じその高温度によって放電点付近の材料が溶融
蒸発し、それが放電に伴う爆圧によって吹き飛ばされて
内径切削加工が行われる。これにより、真円形状の蓄圧
配管部3に断面形状が楕円形状とされた蓄圧室2が形成
される。
の入口配管部5および複数本の出口配管部7には、ドリ
ル等の切削工具を用い、回転切削運動とその回転の中心
線の方向への直線送り運動の組み合わせにより、1つの
第1燃料通路穴4および複数の第2燃料通路穴6を断面
形状が真円形状となるように穴開け加工する。
形成するために、1つの第1燃料通路穴4および複数の
第2燃料通路穴6の先端部を、外部に向けて内径が徐々
に大きくなるように切削する。次に、1本の入口配管部
5および複数本の出口配管部7の先端部の外周面に螺子
切りバイトを用いて旋削加工を施すことによって、雄ね
じ部12、14を形成する。このような加工方法によっ
て、図1ないし図3に示したようなコモンレールハウジ
ング1が製造される。
ハウジング1の形状は任意(鍛造成形品、全切削品)で
良く、コモンレールハウジング1に必要な肉厚を確保し
てもしわや亀裂が生じることはない。この加工方法を実
施することで、楕円による応力低減効果を期待すること
ができ、且つ交差部8、9以外からの強度低下を回避す
ることができる。
圧式燃料噴射装置の作動を図1ないし図3に基づいて簡
単に説明する。
て、燃料供給用ポンプより1つの第1燃料通路穴4を経
て高圧燃料が蓄圧室2内に供給される。これにより、コ
モンレールハウジング1の蓄圧室2内の燃料圧力が所定
のコモンレール圧力以上に保たれ、各第2燃料通路穴6
を介して各インジェクタの燃料溜り部に分配供給され
る。そして、インジェクタが開弁すると、蓄圧室2、高
圧パイプおよびインジェクタ内の高圧燃料がディーゼル
エンジンの燃焼室内に噴射供給される。
蓄圧室2内に流入すると、蓄圧室2内が高圧燃料に満た
されるため、1つの第1燃料通路穴4と蓄圧室2とが直
交するように交差する交差部8、および複数の第2燃料
通路穴6と蓄圧室2とが直交するように交差する複数の
交差部9に引張り応力が集中して耐圧性が低下する不具
合が生じてしまう。
消する目的で、コモンレールハウジング1内の蓄圧室2
の断面形状を楕円形状となるように切削加工すること
で、第1燃料通路穴4と各第2燃料通路穴6を楕円形状
の蓄圧室2の曲率の大きい位置で交差するように配置し
ている。
うに、第1、第2燃料通路穴4、6を形成した交差部
8、9を除く蓄圧室2の内径から半径方向外方の蓄圧配
管部3の外径までの第1の肉厚(t1)よりも第1、第
2燃料通路穴4、6を形成した交差部8、9の内径から
半径方向外方の蓄圧配管部3の外径までの第2の肉厚
(t2)を厚くすることができる。
蓄圧室2内に生じる内圧が大きくなっても、応力集中部
である交差部8、9に集中する引張り応力が従来の真円
管(104)の時に交差部(107)に集中する引張り
応力よりも低減することができる。ここで、交差部8、
9の引張り応力は真円時の引張り応力よりも低減するこ
とが理論解析結果より確認することができた。
10の断面積を持ち、第1燃料通路穴4と各第2燃料通
路穴6の内径がφ4で蓄圧室2が長軸11.5mm、短
軸8.5mmの楕円形状の場合、交差部8、9に発生す
る引張り応力は真円φ10時の発生応力よりも20%程
度低減することができる。
するための楕円形状としては、なるべく曲率を大きくす
ること、すなわち、長軸と短軸の長さの差を大きくする
ことが望ましいが、逆に曲率の小さいところで応力集中
する可能性がある。このため、長軸と短軸の長さは交差
部8、9だけでなく、他の部分についても引張り応力を
確認し選定することが必要である。
施例のコモンレールハウジング1においては、蓄圧室2
の断面形状を楕円形状にすることにより、蓄圧室2と第
1燃料通路穴4との交差部8、および蓄圧室2と各第2
燃料通路穴6との交差部9、つまり蓄圧配管部3のうち
で引張り応力が集中し易い応力集中部の応力値を大幅に
低減することができるので、蓄圧配管部3の耐圧性を大
幅に向上することができる。これにより、蓄圧式燃料噴
射装置における燃料噴射圧の高圧化を図ることができ
る。
えたコモンレールハウジング1の構造とすることによ
り、蓄圧室2の断面積を従来の真円管(104)の時の
蓄圧室(102)と同じ断面積とすることで、コモンレ
ールハウジング1の長手方向寸法の長さが従来の技術と
同じ長さとなり、コモンレールハウジング1の体格の大
型化を防止することができる。
力値を低減することが可能となるので、少なくとも蓄圧
配管部3の材質として低炭素鋼等の低硬度材料を選定す
ることができる。これにより、高硬度材料を用いた場合
と比較して、コモンレールハウジング1、特には蓄圧配
管部3の加工性を向上することができる。
値を低減することが可能となるので、蓄圧配管部3の内
径から外径までの肉厚を薄肉化することが可能となる。
これにより、コモンレールハウジング1、特には蓄圧配
管部3を軽量化することができるので、燃費等を低減で
きる。
管部3の外周形状を、蓄圧室2の中心軸を中心にした真
円形状に形成することにより、コモンレールハウジング
1の素材として低炭素鋼等の低硬度材料製の真円管を使
用することができ、且つ楕円加工前に燃料通路穴10を
ドリル等で楕円短軸長さの内径にて穴明け加工し、燃料
通路穴10をブローチ加工または放電加工等にて楕円形
状を形成している。
レス成形やロール成形等の塑性加工が不要となるので、
従来のような真円管をロール成形やプレス成形等の塑性
加工を用いて楕円管とするものと比較して、コモンレー
ルハウジング1、特に蓄圧配管部3に残留応力が生じる
ことはない。
1、特に蓄圧配管部3のうちで応力の高い部分に蓄圧室
2を加工した交差部8、9に常時応力(α)が存在しな
いため、蓄圧室2内に内圧(p)が加わった場合でも応
力(α)の分だけ交差部8、9に加わる応力を低減する
ことができる。これにより、交差部8、9の強度の低下
を抑えることができる。
を示したもので、コモンレールハウジングの蓄圧配管部
と出口配管部を示した図である。
に組み込まれるコモンレールハウジング(蓄圧配管)1
においては、蓄圧室2の断面形状を長円形状とすること
で、第1燃料通路穴4と各第2燃料通路穴6を楕円形状
の蓄圧室2の曲率の大きい部位(直線上の位置)で交差
するように配置している。
通路穴4と各第2燃料通路穴6と蓄圧室2とを交差させ
ることができるので、第1実施例と同様に、第1燃料通
路穴4と各第2燃料通路穴6と蓄圧室2との交差部8、
9の引張り応力を従来の真円管(104)の時の引張り
応力よりも低減させることができる。
(開口、内周)形状を楕円形状または長円形状に形成し
たが、蓄圧室2の断面(開口、内周)形状を楕円長軸と
楕円短軸との比が本例とは異なる楕円形状に形成しても
良い。なお、蓄圧室2から第1燃料通路穴4または各第
2燃料通路穴6に連なる接続部は、大きい曲率を持つよ
うに形成することが望ましい。
入口燃料通路穴またはインジェクタに高圧燃料を分配供
給する出口燃料通路穴で高圧パイプと連結する部位に本
発明を適用した例を説明したが、燃料通路穴が蓄圧室2
の形成方向と直交する方向に交差する交差部を有する部
位(例えばコネクタや燃料圧センサ等のセンサ類が連結
する部位)に本発明を適用することは非常に有効であ
る。
に1本の入口配管部5を設け、その入口配管部5内に1
つの第1燃料通路穴4を設けた例を説明したが、コモン
レールハウジング1に複数本(2本以上)の入口配管部
5を設け、それらの入口配管部5内にそれぞれ第1燃料
通路穴4を設けても良い。また、1本の入口配管部5に
複数の第1燃料通路穴4を設けても良い。
に複数本の出口配管部7を設け、それらの出口配管部7
内にそれぞれ第2燃料通路穴6を設けた例を説明した
が、コモンレールハウジング1に1本の出口配管部7を
設け、その出口配管部7内に1つの第2燃料通路穴6を
設けても良い。また、1本の出口配管部7に複数の第2
燃料通路穴6を設けても良い。
断面図である(第1実施例)。
管部を示した横断面図である(第1実施例)。
管部を示した横断面図である(第1実施例)。
圧配管部の加工方法を示した説明図である(第1実施
例)。
管部を示した横断面図である(第2実施例)。
管部を示した横断面図である(従来の技術)。
圧配管部の加工方法を示した説明図である(従来の技
術)。
しわや亀裂の発生状態を示した横断面図である(従来の
技術)。
Claims (4)
- 【請求項1】長手方向に延長された内部通路穴、および
この内部通路穴の形成方向に対して略直交する方向に交
差するように連通する燃料通路穴を有するコモンレール
ハウジングを備えた蓄圧式燃料噴射装置において、 前記コモンレールハウジングは、内部に前記内部通路穴
を形成すると共に、外周形状が略真円形状の蓄圧配管部
を有し、 前記内部通路穴と前記燃料通路穴とを、前記内部通路穴
の内周形状が真円管の時よりも曲率の大きい位置で交差
するように配置したことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装
置。 - 【請求項2】請求項1に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
いて、 前記コモンレールハウジングは、前記内部通路穴の内周
形状を略長円形状に形成していることを特徴とする蓄圧
式燃料噴射装置。 - 【請求項3】請求項1に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
いて、 前記コモンレールハウジングは、前記内部通路穴の内周
形状を略楕円形状に形成していることを特徴とする蓄圧
式燃料噴射装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
いて、 穴明け加工によって、前記内部通路穴の楕円短軸長さの
内径の円形穴を形成する第1工程と、ブローチ加工また
は放電加工によって、前記円形穴の内壁面の余分な肉厚
を除去して内周形状が略楕円形状の前記内部通路穴を形
成する第2工程とを備えたことを特徴とする蓄圧式燃料
噴射装置用コモンレールハウジングの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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