JP2004036542A - ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射システムにおけるキャビテーション対策に有効で、かつ噴射特性および燃焼特性が優れたディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管の提供。
【解決手段】接続頭部を有する管体の両管端部もしくは片管端部よりその他の部分の内径が大きく形成されて蓄圧機能を有する構造となしていることを特徴とする。
【効果】非蓄圧式燃料噴射システムにおけるキャビテーション対策に極めて有効である。コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、コモンレールのより小型・コンパクト化がはかられるとともに、脈動を低く抑え高精度噴射が可能。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料供給システムにおける燃料噴射管に係り、より詳しくは列型あるいは分配型の燃料ポンプを使用した非蓄圧式燃料噴射システム、コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システム等に用いるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のディーゼル内燃機関の燃料供給システムとして知られている列型あるいは分配型の燃料ポンプを使用した非蓄圧式燃料噴射システムは、列型あるいは分配型の燃料噴射ポンプから１気筒毎の噴射管により各インジェクターに燃料を供給するシステムであり、またコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムは、燃料噴射ポンプからコモンレール（蓄圧室）に一旦蓄えられた後、各気筒毎の噴射管によりインジェクターに供給されるシステムである。これらの燃料噴射システムに使用される噴射管としては、例えば図５に示すように、内径が管軸方向に一定の厚肉鋼管１１の端部に設けてなる外側周面をシート面１３とする截頭円錐状の接続頭部１２、あるいは図６に示すように同じ厚肉鋼管２１の端部に設けてなる外側周面を球面状のシート面２３とする接続頭部２２を有し、締付けナット１６が装着されたものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来のディーゼル内燃機関の燃料供給システムには、以下に記載する問題点があった。
（１）列型あるいは分配型の燃料噴射ポンプを使用した非蓄圧式燃料噴射システムの場合は、列型あるいは分配型の燃料噴射ポンプから高圧燃料が圧送されて高圧となった噴射管内の圧力は、インジェクターからの燃料噴射により燃料噴射管の内圧が急激に減少し、多くの場合は燃料切れをよくするために急激な閉弁が行われて負圧になり、その結果噴射管の内表面にキャビテーションエロージョンが発生しやがて管壁を貫通して漏れが発生するという問題が生じる。また、かかる対策として、内径を大きい噴射管の使用も考えられるが、内径を大きくするということは必然的に外径も大きくする必要があり（内圧疲労強度は外径／内径比によるため肉厚も大幅に厚くなる）、この管端部まで外径の大きい管体の場合は、ポンプ、インジェクターの継手部も大きくする必要があり、自動車用には不向きである。
（２）コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムの場合は、燃料噴射による燃料の圧力脈動は蓄圧室において徐々に吸収されるが、噴射管内には圧力変動が発生し、この圧力変動は脈動となって配管内からコモンレール内などにも達し、さらに次の気筒の噴射管にも影響を与えるために安定した燃料の噴射を行うことができない。最近では、排ガス対策等により燃料噴射は多回数噴射が用いられるようになり、噴射管内の僅かな圧力変動も噴射特性（噴射量、噴射時間、噴粒径、噴粒の到達距離、噴射速度等）や燃焼特性（燃焼時間、燃焼温度、燃焼圧力等）に大きな影響を与えるようになってきた。
【０００４】
本発明の目的は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、燃料噴射管自体に蓄圧機能を付与することにより、非蓄圧式燃料噴射システムにおけるキャビテーション対策に極めて有効であり、またコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、コモンレールのより小型・コンパクト化がはかられるとともに、脈動を低く抑え高精度噴射を可能となし、さらにコモンレールを使用しない蓄圧式噴射システムにも良好に適応できるディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、円錐もしくは球面状シート面を有する頭部と締付けナットを有するディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管であって、当該管体の両管端部もしくは片管端部より胴体部分の内径が大きく形成されて蓄圧機能を有する構造となしていることを特徴とするディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管を要旨とするものである。また、前記内径の大きな胴体部分は、当該管体の両管端部もしくは片管端部より外径が大きく形成されていることを特徴とし、さらに前記内径の大きな部分と内径の小さな部分は、ろう付け、または溶接により一体化されていることを特徴とするものである。
【０００６】
すなわち、本発明は燃料噴射管自体に蓄圧機能を付与して蓄圧式燃料噴射管とすることにより、列型あるいは分配型の燃料噴射ポンプを使用した非蓄圧式燃料噴射システムにおいては、噴射管内に蓄えられた多量の燃料により適切に圧力変動が抑えられ負圧になることがないためにキャビテーションを防止することができ、またコモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムにおいては、当該噴射管に必要な容量の蓄圧室を確保することができることにより、安定した高精度の噴射特性や燃焼特性を得ることができ、さらにコモンレールを使用しない分配型の燃料噴射ポンプを使用した蓄圧式噴射システムにおいては、当該噴射管に必要な容量の蓄圧室を確保することができることにより、燃料噴射ポンプに小容量の蓄圧室を一体に設けるだけでコモンレールを省略でき、安定した高精度の噴射特性や燃焼特性を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管を例示したもので、図１は本発明のディーゼルエンジン用燃料噴射管の第１実施例を一部省略しして示す縦断面図、図２は同じく本発明の第２実施例を一部省略して示す縦断面図、図３は同じく本発明の第３実施例を一部省略して示す縦断面図、図４は同じく本発明の第４実施例を一部省略して示す縦断面図、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは蓄圧式燃料噴射管、１Ａ−１、１Ｂ−１、１Ｃ−１は厚肉鋼管、１Ｄ−１１は細径の厚肉鋼管、１Ｄ−１２は大径の厚肉鋼管、１Ａ−２、１Ｂ−２、１Ｃ−２、１Ｄ−１１ａ、１Ｄ−１２ａは接続頭部、１Ａ−３、１Ｂ−３、１Ｃ−３、１Ｄ−１１ｂは管路、１Ａ−４、１Ｂ−４、１Ｃ−４、１Ｄ−１２ｂは蓄圧室、６は締付け用ナットである。なおここでは、截頭円錐状の接続頭部を有する噴射管を例にとり説明する。
【０００８】
まず、図１に示すディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管１Ａは、両管端部の内径を細く、胴体部分の内径を大きくした構造であって、管軸方向に同一外径の厚肉鋼管１Ａ−１の両管端部に外側周面をシート面１Ａ−１ａとする截頭円錐状の接続頭部１Ａ−２が設けられ、胴体部分の内径を両管端部の管路１Ａ−３の直径より大きくした蓄圧室１Ａ−４を有する。ここで、蓄圧室１Ａ−４の内径としては、当該部分の肉厚を考慮して両管端部の管路１Ａ−３の直径の１．２〜２倍程度が好ましい。その理由は、１．２倍未満では蓄圧室としての機能が得られず、他方、２倍を超えると当該部分の肉厚が薄くなり内圧疲労強度を確保できないからである。
【０００９】
図２に示すディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管１Ｂは、両管端部を細く、胴体部分の内径および外径を大きくした構造であって、厚肉鋼管１Ｂ−１の細径の両管端部に外側周面をシート面１Ｂ−１ａとする截頭円錐状の接続頭部１Ｂ−２が設けられ、胴体部分の内径を両管端部の管路１Ｂ−３の直径より大きくした蓄圧室１Ｂ−４を有し、かつ当該蓄圧室１Ｂ−４の部分の肉厚を両管端部より厚肉とした噴射管である。本実施例における蓄圧室１Ａ−４の内径は、図１に示すものと同様、両管端部の管路１Ｂ−３の直径の１．２〜２倍程度でよい。なお、蓄圧室１Ｂ−４の部分の肉厚は両管端部と同一肉厚としてもよい。
【００１０】
図３に示すディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管１Ｃは、片管端部を細く、その他の部分の内径および外径を大きくした構造であって、厚肉鋼管１Ｃ−１の細径の管端部を除く他の部分の内径を細径の管端部の管路１Ｃ−３の直径より大きくした蓄圧室１Ｃ−４を有し、かつ当該蓄圧室１Ｃ−４の部分の肉厚を細径の管端部より厚肉とし、該厚肉鋼管の両管端部に外側周面をシート面１Ｃ−２ａ、１Ｃ−２ａ´とする截頭円錐状の接続頭部１Ｃ−２、１Ｃ−２´を設けた噴射管である。本実施例における蓄圧室１Ｃ−４の内径も、図１に示すものと同様、細径の片管端部の管路１Ｃ−３の直径の１．２〜２倍程度でよい。なお、蓄圧室１Ｃ−４の部分の肉厚は片管端部の肉厚と同等以上であればよい。
【００１１】
図４に示すディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管１Ｄは、分割構造の管体で構成したもので、片管端部を細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１で構成し、その他の部分を内径および外径を大きくした厚肉鋼管１Ｄ−１２で構成し、両厚肉鋼管をろう付け等により接合して一体化した構造であって、細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１には外側の管端に外側周面をシート面１Ｄ−１１ｃとする截頭円錐状の接続頭部１Ｄ−１１ａを設け、管路１Ｄ−１１ｂの他方（内側）の管端にはラッパ状の開口部１Ｄ−１１ｃを形成し、一方、大径の厚肉鋼管１Ｄ−１２には細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１の管路１Ｄ−１１ｂの直径より大きくした蓄圧室１Ｄ−１２ｂを設け、該蓄圧室の外側の管端に外側周面をシート面１Ｄ−１２ｃとする截頭円錐状の接続頭部１Ｄ−１２ａを形成し、該厚肉鋼管１Ｄ−１２の内側管端と前記細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１の内側管端を凹凸嵌合方式にて接続しろう付け等により接合して一体化したものである。本実施例における蓄圧室１Ｄ−１２ｂの内径も、細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１の管路１Ｄ−１１ｂの直径の１．２〜２倍程度でよい。なお、大径の厚肉鋼管１Ｄ−１２の肉厚は細径の厚肉鋼管１Ｄ−１１の肉厚と同等以上であればよい。
【００１２】
上記構造の蓄圧式燃料噴射管１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、絞り加工および成形加工（挫屈加工）により製造することができる。頭部成形加工では、厚肉鋼管に予め締付けナットを組込んだ状態で挫屈加工する。なおここでは、截頭円錐状の接続頭部を有する噴射管を例にとり説明したが、球面状の接続頭部を有する噴射管にも適用できることはいうまでもない。また、締付けナットは内ねじ方式の袋ナットに限らず、外ねじ方式のナットでもよいことはいうまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係るディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）列型あるいは分配型の燃料噴射ポンプを使用した非蓄圧式燃料噴射システムに適用した場合は、噴射管内に蓄えられた多量の燃料により適切に圧力変動が抑えられ、かつ負圧になることがないためにキャビテーションを防止することができる。
（２）コモンレールを使用した蓄圧式燃料噴射システムに適用した場合には、当該噴射管に必要な容量の蓄圧室を確保することができることにより、脈動が低く抑えられ安定した高精度の噴射特性や燃焼特性を得ることができ、またこの噴射特性や燃焼特性の向上により排気ガスの浄化、燃費および加速性能の向上、エンジン騒音の低下がはかられ、さらにコモンレールのより小型・コンパクト化とコスト低減もはかられる。
（３）コモンレールを使用しない分配型の燃料噴射ポンプを使用した蓄圧式噴射システムに適用した場合には、燃料噴射ポンプに蓄圧室を一体に設け、この蓄圧室とインジェクター間を本発明の蓄圧式燃料噴射管でつなぐだけで、高精度の噴射特性や燃焼特性を得ることができるのみならず、ポンプとは別体の蓄圧室としての厚肉で長尺の重い管体からなるコモンレールが不要となることにより、エンジンルーム内のスペース効率を大幅に向上でき、かつエンジン重量の軽減もはかられ、さらに燃料噴射システムのコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管の第１実施例を一部省略して示す縦断側面図である。
【図２】同じく本発明の第２実施例を一部省略して示す縦断側面図である。
【図３】同じく本発明の第３実施例を一部省略して示す縦断側面図である。
【図４】同じく本発明の第４実施例を一部省略して示す縦断側面図である。
【図５】本発明の対象とするディーゼル内燃機関の燃料供給システムに使用される従来の噴射管の一例を一部省略して示す縦断側面図である。
【図６】同じく従来の噴射管の他の例を一部省略して示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ　蓄圧式燃料噴射管
１Ａ−１、１Ｂ−１、１Ｃ−１　厚肉鋼管
１Ｄ−１１　細径の厚肉鋼管
１Ｄ−１２　大径の厚肉鋼管
１Ａ−２、１Ｂ−２、１Ｃ−２、１Ｃ−２´、１Ｄ−１１ａ、１Ｄ−１２ａ　接続頭部
１Ａ−３、１Ｂ−３、１Ｃ−３、１Ｄ−１１ｂ　管路
１Ａ−４、１Ｂ−４、１Ｃ−４、１Ｄ−１２ｂ　蓄圧室
６　締付け用ナット

Claims (3)

1. 円錐もしくは球面状シート面を有する頭部と締付けナットを有するディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管であって、当該管体の両管端部もしくは片管端部よりその他の部分の内径が大きく形成されて蓄圧機能を有する構造となしていることを特徴とするディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管。
2. 前記内径の大きな部分は、当該管体の両管端部もしくは片管端部より外径が大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管。
3. 前記内径の大きな部分と内径の小さな部分は、ろう付け、または溶接により一体化されていることを特徴とする請求項１または２記載のディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射管。

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