JP2007177683A - 燃料噴射管及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外径14〜16mm、肉厚3.0〜4mmのフェライト系高圧配管用炭素鋼管からなる外管の内側に、外径が該外管の内径よりも小さく、肉厚が3.0〜4mmの析出硬化型ステンレス鋼、マルエージング鋼もしくはオーステナイト系ステンレス鋼のうちの1種からなる内管を挿入した後、一体絞りにより伸管加工を行って外管と内管とを密着接合させて二重管とし、該二重管に所定の塑性形状加工を行った後に必要な熱処理を施して内管の強度アップをする。
【選択図】図1
Description
例えば、厚肉の鋼管からなる外管に、内側に流通路が形成されたステンレス鋼管からなる薄肉の内管を圧嵌して二重金属管を構成し、かつ内管の肉厚を二重金属管全体の外径に対し、1.2ないし8.5%としたものがある(例えば、特許文献1参照。)。この燃料噴射管は、NOxの低減や黒煙対策の一つとして噴射時間1〜2ミリ秒、流速が最大で50m/sec、内圧600〜1000bar(60〜100N/mm2 、ピーク圧)という最近の燃料の噴射圧の高圧化の条件で動作しても、内周面にキャビテーション・エロージョン・コロージョン(以下キャビテーションという)の発生を防止できるのみならず、繰り返し高圧疲労に対する耐久性もほぼ満足できるものとされている。このような二重金属管は、一般に引抜加工によって製造されている。
そこでこれらに欠点を改善するものとして、厚肉の鋼管からなる外管に薄肉の内管を圧嵌して構成した二重金属管の接続端部に、截頭円錐状、円弧状または算盤珠状の接続頭部を成形してなる燃料噴射管であって、前記内管がばね調質されたオーステナイト系ステンレス鋼管により構成されている燃料噴射管が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
この燃料噴射管は、高圧の燃料を使用しても十分な耐キャビテーション性能を発揮し、かつ伸びの限界まで伸管加工しても加熱処理により伸びが回復して、接続端部における接続頭部の成形が容易となるとともに、ディーゼル内燃機関付近に配管する際に必要な曲げ加工を実施することができる燃料噴射管とされている。
そこで本発明の目的は、燃料噴射管を巨大化させたりすることがなく、必要な塑性加工で問題を引き起こしたり取り扱いに細心の注意を払ったりしなくても内圧疲労強度の十分な向上が得られる燃料噴射管を提供することを目的とする。
本発明の燃料噴射管の他の一つは、内管と外管とからなる厚肉で細径の内径を有する二重管構造の燃料噴射管であって、外管としてフェライト系高圧配管用炭素鋼を使用し、内管として溶体化処理したマルエージング鋼を使用してなり、外管と内管とが密着接合してなる燃料噴射管とした。
本発明の燃料噴射管のさらに別の一つは、内管と外管とからなる厚肉で細径の内径を有する二重管構造の燃料噴射管であって、外管としてフェライト系高圧配管用炭素鋼を使用し、内管として深冷処理したマルテンサイト系ステンレス鋼を使用してなり、外管と内管とが密着接合してなる燃料噴射管とした。
このような材質、構造の燃料噴射管とすれば、必要な塑性加工で亀裂等の損傷を引き起こしたりすることなく、十分な強度を有するので燃料噴射管を小型にすることができ、しかも200MPaを超える超高圧の噴射圧にも耐える燃料噴射管が得られる。
超高圧の噴射圧にも耐える燃料噴射管強度を得るためである。
このような製造方法を使えば、200MPaを超える超高圧の噴射圧にも耐える燃料噴射管を確実に得ることができる。
本発明において、燃料噴射管として二重管を用いたのは、比較的細径厚肉の燃料噴射管を少ない引抜加工数で得ることができるようにすることと、厚肉管において内面に顕著に発生する微細なしわ疵を防止するためである。さらに全体として細くても必要な内圧疲労強度を確保するためである。
外管1は内管ほど大きな内圧疲労強度は要求されないため、軟鋼のシームレス管を使用することも可能であるが、使用するシームレス管としては要求される内圧疲労強度に応じて引張強さ370N/mm2 以上の高圧配管用炭素鋼鋼管が使用できる。この高圧配管用炭素鋼鋼管は組成がC:0.30%以下、Si:0.10〜0.35%、Mn:0.30〜1.5%で、フェライト組織を有するものである。外管の外径は14〜16mm、肉厚は3〜4mmとするのが好ましい。この他にも高寿命が得られる材料としてステンレス鋼やMn鋼等からなる490N/mm2 級〜800N/mm2 級の高張力鋼管を使用することもできる。
その後、前述の熱処理を施して内管に必要な強度を付与する。このような手順を踏めば、塑性加工中は材料の強度は低いが靱性に富んでいるので加工損傷は発生せず、塑性加工後に必要な熱処理を施すので内管の強度は飛躍的に高くなって、超高圧の燃料噴射圧力に耐える燃料噴射管が得られる。
得られた燃料噴射管の内圧疲労試験を実施した。内圧疲労試験条件は18MPaから250MPa圧力繰り返しを1000万回繰り返した。その結果、5本の供試片すべてに何ら損傷は認められなかった。
得られた燃料噴射管の内圧疲労試験を実施した。内圧疲労試験条件は18MPaから250MPa圧力繰り返しを1000万回繰り返した。その結果、5本の供試片すべてに何ら損傷は認められなかった。
得られた燃料噴射管の内圧疲労試験を実施した。内圧疲労試験条件は18MPaから250MPa圧力繰り返しを1000万回繰り返した。その結果、5本の供試片すべてに何ら損傷は認められなかった。
外管として外径15mm、内径8.5mmの軟鋼炭素鋼管(組成はC:0.08,Si:0.28,Mn:0.45)を使用し、内管に外径8.0mm、内径6.5mmで、JIS SUS304からなる電縫鋼管を使用して、第1伸管及び第2伸管ともに伸引きにして、外管の外径8.0mm、内径6.5mmで、内管の外径6.5mm、内径5.0mmで、外管と内管が締まり嵌めにて密に接触するように引き落として二重管構造の素材を得た。得られた二重管の端末に端末成形と曲げ加工を施して燃料噴射管とした。
得られた燃料噴射管の内圧疲労試験を実施例と同様の試験条件の下で実施した。その結果、37万回繰り返した時点で2本の供試片に疲労亀裂が外面に貫通したことによる漏れが発生した。
2 内管
3 流通路
10 二重管
Claims (8)
- 内管と外管とからなる厚肉で細径の内径を有する二重管構造の燃料噴射管であって、外管としてフェライト系高圧配管用炭素鋼を使用し、内管として溶体化処理した析出硬化型ステンレス鋼を使用してなり、外管と内管とが密着接合してなることを特徴とする燃料噴射管。
- 内管と外管とからなる厚肉で細径の内径を有する二重管構造の燃料噴射管であって、外管としてフェライト系高圧配管用炭素鋼を使用し、内管として溶体化処理したマルエージング鋼を使用してなり、外管と内管とが密着接合してなることを特徴とする燃料噴射管。
- 内管と外管とからなる厚肉で細径の内径を有する二重管構造の燃料噴射管であって、外管としてフェライト系高圧配管用炭素鋼を使用し、内管として深冷処理したマルテンサイト系ステンレス鋼を使用してなり、外管と内管とが密着接合してなることを特徴とする燃料噴射管。
- 前記外管もしくは内管の肉厚が0.5〜1.0mmであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料噴射管。
- 外径14〜16mm、肉厚3.0〜4mmのフェライト系高圧配管用炭素鋼管からなる外管の内側に、外径が該外管の内径よりも小さく、肉厚が3.0〜4mmの析出硬化型ステンレス鋼、マルエージング鋼もしくはオーステナイト系ステンレス鋼のうちの1種からなる内管を挿入した後、一体絞りにより伸管加工を行って外管と内管とを密着接合させて二重管とし、該二重管に所定の塑性形状加工を行った後に必要な熱処理を施すことを特徴とする燃料噴射管の製造方法。
- 前記析出硬化型ステンレス鋼の合金組成がC:0.9%以下(wt%、以下同じ)、Si:1.0%以下、Ni:3〜7.7%、Cr:15.0〜18.0%であって、前記必要な熱処理が500℃〜600℃で60分〜120分保持後空冷して溶体化処理した後、時効硬化処理することを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射管の製造方法。
- 前記マルエージング鋼の合金組成がC:0.03%以下、Ni:12〜18.5%、Co:7.8〜8.8%、Mo:3.0〜5.0%、Ti:0,2〜0.7%、Al:0.1%以下であって、前記必要な熱処理が450℃〜550℃で60分〜180分保持後空冷して溶体化処理した後、時効硬化処理することを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射管の製造方法。
- 前記オーステナイト系ステンレス鋼の合金組成がC:0.15%以下、Si:1.0%以下、Ni:6.0〜10.0%、Cr:16.0〜19.0%であって、前記必要な熱処理が450〜550℃で60〜120分保持した後油冷し、さらに引き続き−56.6℃〜−80℃で10分〜60分保持する深冷処理であることを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射管の製造方法。
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