JP2004028076A - フユーエルデリバリパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】電子燃料噴射式自動車用エンジンに用いられるフユーエルデリバリパイプにおいて、燃料噴射ノズルの開閉に伴って発生する衝撃波や脈動圧を低減させると共に高周波域の騒音の発生・伝達・伝播・放射を低減させる。
【解決手段】連通管の外壁面に平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面を形成し、連通管内にソケット取付面とアブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材を固着する。拘束部材はパイプ・棒・板材又はブロック部材とする。拘束部材の位置は連通管の軸線方向端部付近が好ましい。あるいは、ソケットの胴体部分をソケット取付面に固着し、ソケットの内側端部をアブゾーブ面に固着して当該ソケットを２つの面の拘束部材とし、さらにソケットの側面に燃料通路から燃料の供給を受けるための開口を設ける。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子燃料噴射式自動車用エンジンの燃料加圧ポンプから送給された燃料をエンジンの各吸気通路あるいは気筒内に直接噴射する燃料インジェクタ（噴射ノズル）を介して供給するためのフユーエルデリバリパイプの改良に関し、特に燃料通路を有する連通管の断面構造及び連通管の外部構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
フユーエルデリバリパイプは、ガソリンエンジンの電子燃料噴射システムに広く使用されており、燃料通路を有する連通管から複数個の円筒状ソケットを介して燃料インジェクタに燃料を送った後、燃料タンク側へと戻るための戻り通路を有するタイプと、戻り通路を持たないタイプ（リターンレス）とがある。最近は高温の戻り燃料による蒸散ガス低減対策やコストダウンのため戻り通路を持たないタイプが増加してきたが、それに伴い、インジェクタから噴射させるために弁を開閉させるスプールの往復運動に起因する反射波（衝撃波）や脈動圧による燃料噴射脈動によって、フユーエルデリバリパイプや関連部品が振動し耳ざわりな異音を発するという問題が発生していた。加えて、インジェクタのスプールの着座に伴う衝撃による異音も発生していた。
燃料を直接燃焼室内に噴射するいわゆる直噴型のエンジンでは、高圧のサプライポンプが設けられるため、その大きな脈動を吸収するためにパルセーションダンパが設けられており、通常の燃料噴射型（ＭＰＩ）エンジンの場合においても一部で採用されているが、スペースの制約とコスト高から採用するのは容易でない。
【０００３】
図１２Ａ，Ｂは、フユーエルデリバリパイプ１，２の箱形断面の一部を可撓性のアブゾーブ面にして振動を吸収するようにした従来例を表している。図１２Ａでは燃料噴射弁に接続されるソケット３の燃料流入口１３に対向する上面８５が薄板で作られてアブゾーブ面を提供しており、図１２Ｂでは側面８６が薄板で作られてアブゾーブ面を提供している。
【０００４】
しかしながら、図１２Ａに示したように連通管の上面８５をアブゾーブ面にした場合、燃料流入口１３の付近で定在波を生じ、この定在波にフユーエルデリバリパイプが機械的に共振し、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されているのではないかという問題点があった。
【０００５】
特開平１０−３３１７４３号「内燃機関の燃料分配管構造」では、フユーエルデリバリパイプの剛性を高めることで、脈動による大きな放射音が発生するのを抑制している。
特開昭６０−２４０８６７号「内燃機関用燃料噴射装置の燃料供給導管」は、フユーエルデリバリパイプを改良するため、燃料供給導管の壁の少なくとも１つを燃料の脈動を減衰させるように弾性的に構成している。
同様に、特開平８−３２６６２２号「燃料圧力脈動減衰装置」や特開平１１−３７３８０号「デリバリパイプ」にも、フユーエルデリバリパイプを改良して脈動を抑制させる装置が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、燃料噴射ノズルの開閉に伴って発生する衝撃波や脈動圧を低減させると共に前述した高周波域の騒音の発生・伝達・伝播・放射を低減させることが可能なフユーエルデリバリパイプの新規な構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前述した高周波域の騒音を低減させるには、次のような方法が極めて効果的であることを発見し、実験によってその効果を確認した。
（Ａ）連通管内にソケット取付面とアブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材を固着する
（Ｂ）この拘束部材をパイプ・丸棒・角材などとする
（Ｃ）この拘束部材を端部が折り曲げられた板材とする
（Ｄ）この拘束部材の固着位置を連通管の軸線方向端部付近とする
（Ｅ）この拘束部材を連通管の横断面に沿って延伸するブロック部材とする
（Ｆ）ソケットの胴体部分をソケット取付面に固着し、かつソケットの内側端部をアブゾーブ面に固着して当該ソケットを２つの面の拘束部材とする。
【０００８】
すなわち、本発明の前述した課題は、本発明の第１の態様において、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面から成り、連通管内にソケット取付面とアブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材が固着されているフユーエルデリバリパイプによって達成される。
この拘束部材はパイプ・丸棒・角材・ブロック部材とするか、あるいは端部が折り曲げられた平板とすることができ、ろう付けあるいは溶接によって連通管内の所定の場所に固着される。
また、拘束部材は連通管の軸線方向端部付近に固着するのが最も効果的であることが実験によって判明した。
【０００９】
【作用】
連通管内にソケット取付面とアブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材を固着すると、アブゾーブ面における振動のうち高周波域の振動成分が除去されることになり、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止できる。拘束部材の高さ及び幅を限定すれば、アブゾーブ面の振動吸収効果を大きく阻害することはない。
かくして、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面の撓みで低減させられることになる。
【００１０】
本発明はその第２の態様として、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面から成り、ソケットの胴体部分がソケット取付面に固着され、かつソケットの内側端部がアブゾーブ面に固着されて当該ソケットが２つの面の拘束部材を構成しており、ソケットの側面には燃料通路から燃料の供給を受けるための開口が設けられているフユーエルデリバリパイプを提供する。すなわち、ソケットが拘束部材としての役割を果たすことになる。かくして、第１の態様と同様に、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波がアブゾーブ面の撓みで低減させられることになる。
【００１１】
アブゾーブ面による脈動吸収の理論的な根拠としては、燃料インジェクタの開閉時に発生する衝撃波が、ソケットの燃料流入口へと流入あるいは瞬間的な逆流によって流出する際に、可撓性のアブゾーブ面の撓みによって衝撃や脈動が吸収されることと、バネ定数の比較的小さい薄肉の部材が撓んで変形することにより容積が変化し燃料の圧力変動を吸収するものと理解される。
【００１２】
本発明において、アブゾーブ面の肉厚は他の面の肉厚と同じか又はそれ以下であることが望ましい。また、アブゾーブ面を構成する円弧面の曲率半径はアブゾーブ面の肉厚の２倍よりも大きいことが望ましい。
【００１３】
本発明において、連通管の外壁部やアブゾーブ面の板厚・縦横の比率・ソケットの燃料流入口と対向する面との隙間などは、特にエンジンのアイドリング時において振動や脈動が最も小さい値になるように実験や解析によって定めることができる。
本発明は基本的に連通管の断面構造及び連通管の外部構造に係るものであるから、ブラケットの取り付け寸法を維持することにより、従来のフユーエルデリバリパイプに対して互換性を維持することができる。本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照した以下の記載により明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａ〜Ｃは本発明の第１の態様によるフユーエルデリバリパイプ１０を表しており、図１Ａは全体の斜視図、図１Ｂは連通管の長手方向に沿って一部を破断した縦断面図、図１Ｃはソケット部分での縦断面図である。
クランク軸方向に沿って延伸する連通管１１の底面には、噴射ノズルの後端を受け入れるためのソケット３が、例えば４気筒エンジンであれば４個が所定の間隔と角度で取り付けられている。連通管１１には、さらにフユーエルデリバリパイプ１０をエンジン本体に取り付けるための厚肉で堅固なブラケット４が２個横方向に架け渡されている。燃料は矢印の方向へと流れ、ソケット３から燃料インジェクタ６を介してその先端の噴射ノズルから各吸気通路あるいは気筒内へ直接噴射される。
【００１５】
内部に燃料通路１２を有する連通管１１の側部にはコネクタ（図示せず）を介して燃料導入管５がろう付けや溶接で固定されている。連通管１１の端部には燃料タンクに戻るための戻り管を設けることができるが、リターンレスタイプのフユーエルデリバリパイプでは、戻り管は設けられていない。
【００１６】
図１Ｃに示すように、この例では連通管１１は円形断面の炭素鋼・ステンレス鋼などのパイプをつぶして形成した偏平長方形断面に作られている。連通管１１の縦横寸法は、例えば板厚１．２ｍｍの平板で、高さを１０．２ｍｍ、幅を２８〜３４ｍｍ程度に設定することができる。
【００１７】
本発明の特徴に従い、偏平長方形断面の連通管１１の外壁部でソケット取付面１１ｂに対向する上面１１ａが可撓性のアブゾーブ面を提供し、このアブゾーブ面はソケット３の燃料流入口１３に対向しているので、燃料噴射の際の振動や衝撃を吸収する働きをする。
さらに本発明の特徴に従い、連通管１１の内部で、アブゾーブ面１１ａとソケット取付面１１ｂとの間に円形パイプ１５，１６がろう付け・溶接などにより固着され、２つの面がそれぞれ自由に振動するのを拘束する拘束部材として機能している。各円形パイプ１５，１６の直径は連通管１１の幅の約１０〜８０％程度に設定することができる。
【００１８】
図１Ｃから理解されるように、噴射ノズル６後端の燃料供給孔６ａから放出される弾性波は、ソケットの燃料流入口１３を通過してアブゾーブ面１１ａへと伝播し、アブゾーブ面で減衰させられるが、拘束部材１５がアブゾーブ面の自由な振動を拘束していることにより振動の高周波域の振動成分が除去され、特に高周波域の騒音がフユーエルデリバリパイプの周囲に伝達・伝播・放射されるのが防止される。
かくして、噴射ノズル６から放射される高周波域の騒音が円形パイプ１５，１６によって低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面１１ａの撓みで低減させられることになる。
【００１９】
図２は円形パイプ２５を連通管の中央付近に１個だけ設けたフユーエルデリバリパイプ２０を表している。この例では燃料導入管５は連通管１１の端部に設けられている。フユーエルデリバリパイプの形状に依存して、拘束部材の数は１〜３個程度が適当であるが、実験を繰り返すことにより、最適のサイズと個数を決定することができる。
【００２０】
図３Ａ〜Ｃは円形パイプ２６，２７を連通管１１の軸線方向端部付近に設けた実施例を表している。図３Ａは円形パイプ２６，２７を連通管１１の両端に設けたフユーエルデリバリパイプ２８の例、図３Ｂは連通管１１の自由端付近に円形パイプ２６だけを設けた例、図３Ｃは連通管１１の燃料導入側端部付近に円形パイプ２７だけを設けた例をそれぞれ表している。前述したように、円形パイプの固定位置は、連通管の軸線方向端部付近が最も効果的であることが実験の結果から判明している。
【００２１】
図４は本発明における拘束部材の変形例を表しており、連通管１１の内部で、アブゾーブ面１１ａとソケット取付面１１ｂとの間に丸棒から成る拘束部材３５がろう付け・溶接などにより固着され、２つの面がそれぞれ自由に振動するのを拘束している。かかる丸棒状の拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２２】
図５Ａ，Ｂは本発明における拘束部材の他の変形例を表しており、図５Ａは連通管の横方向断面図、図５Ｂは長手方向断面図である。連通管１１の内部で、アブゾーブ面１１ａとソケット取付面１１ｂとの間にチャンネル形の板材から成る拘束部材４５がろう付け・溶接などにより固着され、２つの面がそれぞれ自由に振動するのを拘束している。拘束部材４５の端部はろう付けや溶接が容易になるように同じ向きに折り曲げられている。かかる板材から成る拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２３】
図６Ａ，Ｂは本発明の変形例によるフユーエルデリバリパイプ５０を表しており、図６Ａは連通管の横方向断面図、図６Ｂは長手方向断面図である。連通管５１は可撓性のアブゾーブ面５１ａと剛性の高いソケット取付面５１ｂとで一体に構成されている。本発明の特徴に従い、連通管５１の内部で、連通管のアブゾーブ面５１ａとソケット取付面５１ｂとを相互連結する板材から成る拘束部材５５が２つの面にそれぞれ固着されており、拘束部材５５の端部はろう付けや溶接が容易になるように折り曲げられている。かかる板材から成る拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２４】
図７Ａ，Ｂは本発明における拘束部材のさらに他の変形例を表しており、図７Ａは縦断面図、図７Ｂは底面図である。連通管１１の内部で、アブゾーブ面１１ａとソケット取付面１１ｂとの間に中空カップ状の拘束部材６５がろう付け・溶接などにより固着され、２つの面がそれぞれ自由に振動するのを拘束している。拘束部材６５の中央部分６５ａは軽量化のため中空になっており、拘束部材６５の上下端部は、製作を容易にするために、それぞれアブゾーブ面１１ａ及びソケット取付面１１ｂ上に露出している。かかる有底円筒状の拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２５】
図８Ａ〜Ｆは、本発明における拘束部材のさらに他の変形例を表している。図８Ａ，Ｂは連通管１１の軸線方向端部で燃料導入管５の外周との隙間に、連通管１１の横断面に沿って延伸するブロック状の拘束部材６６を挿入して固着した例、図８Ｃ，Ｄは連通管１１の自由端付近の内部にブロック状の拘束部材６７を固着した例、図８Ｅ，Ｆは図８Ｃの拘束部材６７の中央部分を軽量化のため中空にした拘束部材６８を固着した例をそれぞれ表している。なお、図８Ｂは図８Ａの拘束部材の位置での断面図、図８Ｄは図８Ｃの拘束部材の位置での断面図、図８Ｆは図８Ｅの拘束部材の位置での断面図である。かかるブロック状の拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２６】
図９Ａ，Ｂは本発明における拘束部材のさらに他の変形例を表しており、連通管１１の自由端付近でかつ端部を封止するエンドキャップ７０に隣接した位置に、角材から成る拘束部材６９を挿入して固着した例である。かかる角材状の拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２７】
図１０Ａ〜Ｄは本発明における拘束部材のさらに他の変形例を表している。図１０Ａ，Ｂは連通管１１の自由端付近で、端部を封止するエンドキャップ７０に隣接した位置に、チャンネル形の板材７１を挿入して固着した例である。図１０Ｃ，Ｄは、連通管１１を薄板のアブゾーブ面を形成する上半部分１１ｃと厚板の下半部分１１ｄとで構成し、かつ連通管１１の自由端付近にアングル形の板材７２を挿入して固着した例である。なお、図１０Ｂは図１０Ａの拘束部材の位置での断面図、図１０Ｄは図１０Ｃの拘束部材の位置での断面図である。かかる板材から成る拘束部材により高周波の騒音が低減される。
【００２８】
図１１Ａ，Ｂは本発明の第２の態様によるフユーエルデリバリパイプの連通管の構造を表しており、図１１Ａは連通管の横方向断面図、図１１Ｂは長手方向断面図である。前述した例と同様に、連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面１１ａから成っている。
この態様の特徴として、ソケット７３の胴体部分７３ａがろう付け又は溶接によりソケット取付面１１ｂに固着され、かつソケット７３の内側端部７３ｂがアブゾーブ面１１ａに固着されて、ソケット７３が２つの面の拘束部材を構成している。ソケット７３の側面には燃料通路１２から燃料の供給を受けるための開口７６が設けられている。すなわち、この例ではソケット７３が拘束部材としての機能を果たしていることになる。ソケット７３の構造は連通管に固定されている複数のソケットの一部だけに適用することもできる。
かくして、第１の態様と同様に、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波がアブゾーブ面の撓みで低減させられることになる。
【００２９】
【実施例】
本発明の効果を実際のエンジンを用いて確認するための実験を行った。
（１）フユーエルデリバリパイプ：幅３４ｍｍ、高さ１０．２ｍｍ、長さ３００ｍｍ、板厚１．２ｍｍ、ＳＴＫＭ１１Ａ鋼管材
（２）燃料配管：外径８ｍｍ、肉厚０．７ｍｍ、ＳＴＫＭ１１Ａ鋼管材
（３）エンジン：対向型６気筒
（４）測定部：自動車の床下に配置される長い燃料配管上で、フユーエルデリバリパイプ側の燃料導入管５に接続されるナイロンホースとの接続部付近に加速度ピックアップを取り付けて、加速度の変化を測定した。
本発明による拘束部材を使用しない標準仕様で測定した結果、脈動異音になりやすいピーク周波数成分が６００Ｈｚと１．３ｋＨｚ付近に存在することがわかった。本発明による拘束部材１個を連通管の長手方向中央１個所に設けて測定した結果、６００Ｈｚで５５％、１．３ｋＨｚで３０％の振動レベル（加速度）が低減した。本発明による拘束部材２個を連通管の軸線方向の両端に設けて測定した結果、６００Ｈｚで７０％、１．３ｋＨｚで４５％の振動レベル（加速度）が低減した。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明によれば、連通管内にソケット取付面とアブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材を固着したり、ソケットの胴体部分をソケット取付面に固着しかつソケットの内側端部をアブゾーブ面に固着するなどの方法により、アブゾーブ面における振動のうち高周波域の振動成分を除去することができる。かくして、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音が低減させられ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波はアブゾーブ面の撓みで低減させられるようになるなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフユーエルデリバリパイプの全体を表わす斜視図とソケット部分の縦断面図である。
【図２】他の実施例による全体の斜視図である。
【図３】他の実施例による斜視図である。
【図４】他の実施例による連通管部分の断面図である。
【図５】他の実施例による連通管の横方向と長手方向の断面図である。
【図６】他の実施例による連通管の横方向と長手方向の断面図である。
【図７】他の実施例による連通管の縦断面図と底面図である。
【図８】他の実施例による連通管の端部付近の断面図である。
【図９】他の実施例による連通管の端部付近の断面図である。
【図１０】他の実施例による連通管の端部付近の断面図である。
【図１１】他の実施例による連通管の横方向長手方向の断面図である。
【図１２】従来のデリバリパイプにおけるアブゾーブ面断面図である。
【符号の説明】
３　ソケット
５　燃料導入管
６　噴射ノズル
６ａ　燃料供給孔
１０，２８，５０　フユーエルデリバリパイプ
１１　連通管
１１ａ　アブゾーブ面
１１ｂ　ソケット取付面
１２　燃料通路
１３　燃料流入口
１５，１６，２５〜２７　拘束部材
３５，４５，５５，６５〜６９　拘束部材
７１，７２　拘束部材
７３　ソケット
７３ａ　胴体部分
７３ｂ　内側端部
７６　燃料供給開口

Claims (6)

1. 直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル後端を受け入れる複数のソケットとを備えて成るフユーエルデリバリパイプにおいて、
   前記連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面から成り、
   前記連通管内に前記ソケット取付面と前記アブゾーブ面とを内部で連結する拘束部材が固着されており、
   これにより、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音を低減させ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みで低減させるようになっていることを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。
2. 前記拘束部材はパイプ・丸棒又は角材である請求項１記載のフユーエルデリバリパイプ。
3. 前記拘束部材は端部が折り曲げられた板材である請求項１記載のフユーエルデリバリパイプ。
4. 前記拘束部材は前記連通管の横断面に沿って延伸するブロック状部材である請求項１記載のフユーエルデリバリパイプ。
5. 前記拘束部材は前記連通管の軸線方向端部の一方又は両方の付近に固着されている請求項１乃至４のいずれかに記載のフユーエルデリバリパイプ。
6. 直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル後端を受け入れる複数のソケットとを備えて成るフユーエルデリバリパイプにおいて、
   前記連通管のソケット取付面に対向する外壁面が平坦状又は円弧状で可撓性のアブゾーブ面から成り、
   前記ソケットの胴体部分が前記ソケット取付面に固着され、かつ前記ソケットの内側端部が前記アブゾーブ面に固着されて当該ソケットが２つの面の拘束部材を構成しており、
   前記ソケットの側面には前記燃料通路から燃料の供給を受けるための開口が設けられており、
   これにより、フユーエルデリバリパイプから放射される高周波域の騒音を低減させ、かつソケットに流入する燃料の脈動圧と衝撃波をアブゾーブ面の撓みで低減させるようになっていることを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。

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