JP2010180727A - デリバリパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】ダンパー部材の脈動吸収性能を確保しつつ、脈動吸収部分の固有振動数を実際に発生する脈動の振動数に近づけることが可能なデリバリパイプを提供する。
【解決手段】デリバリパイプ１００は、複数の燃料噴射弁が取り付けられるデリバリパイプ本体１１０と、デリバリパイプ本体１１０の内側に設けられ且つ密閉空間Ａ１を有する中空のダンパー部材１２０とを備え、デリバリパイプ本体１１０内に供給された燃料を各燃料噴射弁に分配供給し、ダンパー部材１２０が変形することにより燃圧脈動を吸収するように構成されている。そして、脈動吸収部分となるダンパー部材１２０の壁部１２１ａには、質量体１２３が取り付けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に用いられるデリバリパイプに関する。

自動車等の車両に搭載される多気筒内燃機関の燃料噴射装置として、複数の燃料噴射弁（インジェクタ）を設け、各インジェクタから対応する吸気通路あるいは気筒へ燃料を噴射するようにしたものがある。このような燃料噴射装置では、燃料ポンプから圧送される燃料を各インジェクタに分配して供給するために、デリバリパイプが用いられる。デリバリパイプ内の燃料は、コントロールユニットにより各インジェクタ内部の電磁弁を開閉制御することによって、所定の圧力で各吸気通路あるいは各気筒に噴射供給されるようになっている。

上述のような燃料噴射装置においては、インジェクタ内部の電磁弁の開閉による燃料噴射が断続的に行われるため、デリバリパイプ内の燃料圧力に脈動（燃圧脈動）が発生することが懸念される。そして、このような脈動がデリバリパイプに燃料を供給する燃料供給管などを介してデリバリパイプの外部へ伝えられると、車両の振動や騒音などが発生する可能性がある。従来では、例えば、特許文献１に示されるように、デリバリパイプ本体の内部に、密閉された内部空間を有する中空のダンパー部材を設け、このダンパー部材の弾性変形によって脈動を吸収するようにしていた。

特開２００３−８３１９９号公報

ところで、インジェクタ内部の電磁弁の開閉によって発生する脈動をダンパー部材によって効果的に吸収するには、ダンパー部材の脈動吸収部分の固有振動数が、実際に発生する脈動の振動数と一致していることが好ましい。脈動吸収部分の固有振動数は、脈動吸収部分の質量、ヤング率等によって求められる。

しかし、現状では、ダンパー部材の脈動吸収部分の固有振動数は、デリバリパイプにおいて実際に発生する脈動の振動数と大きくかけ離れているといった問題がある。例えば、デリバリパイプにおいて実際に発生する脈動の振動数は、数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚであるのに対し、脈動吸収部分の固有振動数は、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚであり、ダンパー部材の脈動吸収部分の応答性が速すぎるといった問題がある。

ここで、ダンパー部材の脈動吸収部分の応答性を遅くする、つまり、脈動吸収部分の固有振動数を低くするには、脈動吸収部分の肉厚を大きくするといった対策が考えられる。しかし、この対策では、ダンパー部材の脈動吸収部分の剛性が高くなるため、脈動吸収部分が変形しにくくなり、ダンパー部材の脈動吸収性能が低下することが懸念される。

本発明は、そのような現状を鑑みてなされたものであり、ダンパー部材の脈動吸収性能を確保しつつ、脈動吸収部分の固有振動数を実際に発生する脈動の振動数に近づけることが可能なデリバリパイプを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、デリバリパイプであって、複数の燃料噴射弁が取り付けられるデリバリパイプ本体と、上記デリバリパイプ本体の内側に設けられ且つ密閉された内部空間を有する中空部材とを備え、上記デリバリパイプ本体内に供給された燃料を各燃料噴射弁に分配供給し、上記中空部材が変形することにより燃圧脈動を吸収するように構成されている。そして、上記中空部材の脈動吸収部分には、質量体が取り付けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、中空部材の脈動吸収部分がデリバリパイプ本体内の燃料貯溜空間の燃圧の変動に応じて弾性変形することによって、デリバリパイプ本体内の燃料貯溜空間の内容積が変化する。これにより、デリバリパイプにおいて所定の燃料圧力付近で発生する脈動を吸収することができる。そして、脈動による燃料噴射量の誤差を減少でき、燃料消費率を向上でき、また、振動や異音を抑制できる。

しかも、中空部材の脈動吸収部分に質量体を取り付けることによって、中空部材の脈動吸収部分の固有振動数を低下させ、中空部材の脈動吸収部分の応答性を低下させるようにしている。そして、中空部材の脈動吸収部分の固有振動数をデリバリパイプにおいて実際に発生する脈動の振動数に近づけるようにしている。これにより、中空部材による効果的な脈動の吸収を可能としている。この場合、中空部材の脈動吸収部分の肉厚を大きくしなくても、中空部材の脈動吸収部分の固有振動数を低下させることができるので、中空部材の脈動吸収部分の脈動吸収性能を確保しつつ、中空部材の脈動吸収部分の固有振動数をデリバリパイプにおいて実際に発生する脈動の振動数に近づけることができる。

本発明において、上記質量体は、上記中空部材の脈動吸収部分の最大振幅の部位に設けられていることが好ましい。ここでは、質量体を設ける場所を特定している。すなわち、中空部材の脈動吸収部分の変形に無関係な場所に質量体を設けたのでは、質量体による中空部材の脈動吸収部分の固有振動数の低下作用が得られない可能性がある。したがって、中空部材の脈動吸収部分の最大振幅の部位、つまり、中空部材の脈動吸収部分の最大変形部位に質量体を設けるようにしている。

本発明によれば、中空部材の脈動吸収部分の脈動吸収性能を確保しつつ、中空部材の脈動吸収部分の固有振動数を実際に発生する脈動の振動数に近づけることができる。

実施形態に係るデリバリパイプの概略構成を示す断面図である。 図１のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図１のデリバリパイプのダンパー部材を示す断面図である。 デリバリパイプのダンパー部材の変形例１を示す断面図である。 デリバリパイプのダンパー部材の変形例２を示す断面図である。

本発明を実施するための形態について添付図面を参照しながら説明する。

本発明を適用するデリバリパイプは、多気筒エンジンにおける燃料噴射装置の一部を構成するものであって、燃料ポンプから圧送される燃料を複数の燃料噴射弁（インジェクタ）に分配供給するものである。以下では、本発明を、自動車に搭載される直列４気筒ガソリンエンジンの燃料噴射装置に備えられるデリバリパイプに適用した実施形態について説明する。

まず、実施形態に係るデリバリパイプの概略構成について、図１、図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係るデリバリパイプの概略構成を示す断面図、図２は、図１のＸ１−Ｘ１線断面図である。

図１、図２に示すように、デリバリパイプ１００は、複数のインジェクタが取り付けられるデリバリパイプ本体１１０と、このデリバリパイプ本体１１０の内側に設けられ且つ密閉された内部空間を有する中空のダンパー部材１２０とを備えている。

デリバリパイプ本体１１０は、例えば樹脂からなる成形品で、軸線方向（長手方向）の一方の端部（図１では左端部）が開放され、他方の端部（図１では右端部）が閉塞されたほぼ円筒状に形成されている。このデリバリパイプ本体１１０の軸線方向に沿って延びる内部の空間が燃料の貯溜空間（燃料貯溜空間）Ｃ１となっている。樹脂としては、例えば、ＰＡ６６（ナイロン６６）等のナイロン樹脂、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）等の芳香族ナイロン樹脂や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐燃料透過性を有する樹脂を用いることが可能である。

デリバリパイプ本体１１０の左端部には、キャップ１３０が溶着によりシール性を確保した状態で一体的に接合されている。キャップ１３０には、燃料供給管１３１が一体的に取り付けられており、この燃料供給管１３１が燃料タンク（燃料ポンプ）側から延びる燃料供給管と接続されている。なお、コネクタ等を介して燃料供給管１３１とキャップ１３０とを接続するようにしてもよい。また、デリバリパイプ本体１１０をその両端が開放された構成とし、両端にそれぞれキャップ１３０を取り付ける構成としてもよい。

デリバリパイプ本体１１０の底部（下部）には、インジェクタを取り付けるためのインジェクタ取付部１１１が形成されている。インジェクタ取付部１１１は、ほぼ円筒形に形成されており、デリバリパイプ本体１１０の底部から外部へ突出されている。インジェクタ取付部１１１は、気筒数と同じ数（この実施形態では４つ）だけ設けられており、軸線方向に所定の間隔で配列して設けられている。インジェクタ取付部１１１には、Ｏリングなどのシール部材を介してインジェクタが挿入される。なお、ソケットなどを用いてインジェクタをデリバリパイプ本体１１０に取り付ける構成としてもよい。

デリバリパイプ本体１１０内の右端部には、内部に密閉空間Ａ１を有するダンパー部材１２０が設けられている。このダンパー部材１２０は、デリバリパイプ１００の脈動を吸収・緩和するために設けられている。ダンパー部材１２０の密閉空間Ａ１は、デリバリパイプ本体１１０内の燃料貯溜空間Ｃ１とは遮断されており、この密閉空間Ａ１内には燃料が入り込まないようになっている。このダンパー部材１２０の具体的な構成および動作については後述する。

上記構成のデリバリパイプ１００が備えられた燃料噴射装置においては、燃料ポンプにより圧送される燃料が、燃料供給管１３１を介して、デリバリパイプ本体１１０内の燃料貯溜空間Ｃ１に供給され、各インジェクタに分配供給されるようになっている。そして、各インジェクタ内部の電磁弁の開閉にともなって対応する吸気通路あるいは気筒へ燃料が噴射されるようになっている。

この実施形態では、脈動吸収部分となるダンパー部材１２０の壁部１２１ａに質量体１２３が取り付けられていることを特徴としている。以下、この特徴部分について、図１〜図３を参照して詳しく説明する。図３は、図１のデリバリパイプ１００のダンパー部材１２０を示す断面図である。

図３に示すように、ダンパー部材１２０は、２つのケース部材１２１，１２２と、質量体１２３とを備えている。

ダンパー部材１２０の２つのケース部材１２１，１２２は、ともに、断面形状が皿形状に形成されている。具体的には、ケース部材１２１，１２２は、ともに、薄肉の円盤状の壁部（底壁部）１２１ａ，１２２ａと、壁部１２１ａ，１２２ａの外周端から軸方向に延びる円筒状の壁部（周壁部）１２１ｂ，１２２ｂと、壁部１２１ｂ，１２２ｂの開放端の外周に外向きに延びるフランジ部１２１ｃ，１２２ｃとを備えた構成となっている。そして、ケース部材１２１，１２２の互いの開放端同士を向かい合わせた状態でフランジ部１２１ｃ，１２２ｃ同士を接合することによって、密閉空間Ａ１が形成される。ケース部材１２１，１２２は、例えば、ステンレス等の金属をプレス加工することによって形成されている。ケース部材１２１，１２２のフランジ部１２１ｃ，１２２ｃ同士の接合は、例えば、溶接（レーザ溶接など）等の手段によって行うことが可能である。

ダンパー部材１２０の２つのケース部材１２１，１２２によって形成される密閉空間Ａ１は、所定の圧力に加圧されたガスが封入されている。ガスとしては、例えば、空気、二酸化炭素、アルゴンなどが用いられる。

ダンパー部材１２０の一方側（図１、図３では左側）のケース部材１２１の壁部１２１ａには、所定の質量を有する円柱状の質量体１２３が固定されている。この実施形態では、質量体１２３は、壁部１２１ａの内壁面のほぼ中央に、例えば、接着等の手段によって接合されている。質量体１２３は、例えば、鉛等の比重が比較的大きい金属、あるいは、ケース部材１２１と同じ材質の金属等によって形成されている。質量体１２３は、壁部１２１ａの変形の際、この壁部１２１ａとともに一体に移動するように取り付けられている。

上記構成のダンパー部材１２０は、図１、図２に示すように、２つの樹脂製の支持部材１４０，１４０を介してデリバリパイプ本体１１０内の所定の位置に支持されている。具体的には、ダンパー部材１２０は、周方向で対向する２箇所に配置された支持部材１４０，１４０によって挟まれた状態で、デリバリパイプ本体１１０内に挿入されている。この場合、ダンパー部材１２０のケース部材１２１，１２２のフランジ部１２１ｃ，１２２ｃが各支持部材１４０の凹部１４１に嵌め込まれている。そして、支持部材１４０，１４０に挟まれた状態のダンパー部材１２０をデリバリパイプ本体１１０内に圧入することで、デリバリパイプ本体１１０内におけるダンパー部材１２０の位置決めを行うようにしている。この実施形態では、ダンパー部材１２０の他方側（図１、図３では右側）のケース部材１２２の壁部１２２ａがデリバリパイプ本体１１０の壁部１１２と接する位置までダンパー部材１２０がデリバリパイプ本体１１０内に挿入されており、その位置でダンパー部材１２０が位置決めされている。なお、支持部材１４０を用いずに、ダンパー部材１２０をデリバリパイプ本体１１０内に支持する構成としてもよい。

また、ダンパー部材１２０の左側のケース部材１２１の壁部１２１ａは、デリバリパイプ本体１１０内の燃料貯溜空間Ｃ１に面している。この壁部１２１ａの肉厚は、デリバリパイプ本体１１０の肉厚よりも小さく設定されている。このため、壁部１２１ａは、この壁部１２１ａに作用する燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧に応じて容易に変形することが可能となっている。そして、この実施形態では、燃料貯溜空間Ｃ１に面するダンパー部材１２０の壁部１２１ａが脈動吸収部分となっている。

詳細には、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａは、この壁部１２１ａの復元力（弾性力）および密閉空間Ａ１の内圧の合成力と、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧とが釣り合うように変形する。この釣り合いの状態からインジェクタ内部の電磁弁の開閉等によって燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧が変動すると、その燃圧の変動を抑制する方向に壁部１２１ａが変形する。具体的には、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧が上昇した場合、壁部１２１ａが、上記釣り合いの状態から内方に凹む。これにより、燃料貯溜空間Ｃ１の内容積が増大して、燃圧の上昇が抑えられる。逆に、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧が下降した場合、壁部１２１ａが、上記釣り合いの状態から外方に膨らむ。これにより、燃料貯溜空間Ｃ１の内容積が減少して、燃圧の下降が抑えられる。

このように、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａが燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧の変動に応じて弾性変形することによって、デリバリパイプ本体１１０内の燃料貯溜空間Ｃ１の内容積が変化する。これにより、デリバリパイプ１００において所定の燃料圧力付近で発生する脈動を吸収することができる。そして、脈動による燃料噴射量の誤差を減少でき、燃料消費率を向上でき、また、デリバリパイプ本体１１０、燃料供給管１３１等の振動や異音を抑制できる。この場合、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａの肉厚をできるだけ小さくしたり、壁部１２１ａの面積を大きくすることによって、壁部１２１ａが変形しやすくなり、壁部１２１ａの脈動吸収性能を向上させることができる。

ここで、ダンパー部材１２０の密閉空間Ａ１の内圧を次のような圧力に設定することが好ましい。燃料噴射装置における制御燃圧（システム燃圧）が脈動吸収部分となる壁部１２１ａに作用したとき、その壁部１２１ａが平らな状態となるような圧力に密閉空間Ａ１の内圧を設定することが好ましい。つまり、壁部１２１ａが平らな状態のとき、上記釣り合いの状態が得られるように、密閉空間Ａ１の内圧を設定することが好ましい。こうすれば、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧が上昇した場合、壁部１２１ａが平らな状態から内方に凹み、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧が下降した場合、壁部１２１ａが平らな状態から外方に膨らむ。これにより、上記制御燃圧付近の圧力を中心として変動する脈動を効果的に吸収できる。

また、インジェクタ内部の電磁弁の開閉によって発生する脈動をダンパー部材１２０によって効果的に吸収するには、脈動吸収部分となるダンパー部材１２０の壁部１２１ａの固有振動数を、実際に発生する脈動の振動数に近づけることが好ましい。すなわち、実際には、デリバリパイプ１００において発生する脈動の振動数は、例えば、数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚであるのに対し、薄肉の壁部１２１ａの固有振動数は、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚであり、両者はかけ離れたものとなっている。

そこで、この実施形態では、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａに質量体１２３を取り付けることによって、壁部１２１ａの固有振動数を低下させ、壁部１２１ａの応答性を低下させるようにしている。そして、壁部１２１ａの固有振動数をデリバリパイプ１００において実際に発生する脈動の振動数に近づけるようにしている。これにより、ダンパー部材１２０による効果的な脈動の吸収を可能としている。

ところで、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａの固有振動数を低下させるには、壁部１２１ａの肉厚を大きくすることが考えられる。しかし、この場合、壁部１２１ａの剛性が高くなるため、壁部１２１ａが変形しにくくなり、ダンパー部材１２０の脈動吸収性能が低下することが懸念される。この実施形態では、壁部１２１ａの肉厚を大きくしなくても、壁部１２１ａの固有振動数を低下させることができるので、壁部１２１ａの脈動吸収性能を確保しつつ、壁部１２１ａの固有振動数をデリバリパイプ１００において実際に発生する脈動の振動数に近づけることができる。

ここで、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａの固有振動数は、質量体１２３の質量に応じて低下する。したがって、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａの固有振動数を、デリバリパイプ１００において実際に発生する脈動の振動数に近づけるには、質量体１２３の質量をできるだけ大きくすることが好ましい。このため、質量体１２３は、例えば、鉛等のような比重が比較的大きい金属によって形成することが好ましい。ただし、質量体１２３は、弾性変形する壁部１２１ａに一体に支持しておく必要があるため、質量体１２３の質量は、壁部１２１ａへの支持が可能な範囲内で最適な質量に設定する。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

デリバリパイプ本体１１０の形状や材質は、特に限定されない。例えば、デリバリパイプ本体１１０を、例えばアルミニウムや鉄などの金属によって形成してもよい。

ダンパー部材１２０の形状や、デリバリパイプ本体１１０内における設置場所は、特に限定されない。例えば、ダンパー部材１２０をデリバリパイプ本体１１０内の端部以外の場所に設けてもよい。

また、ダンパー部材１２０の構成は、内部に密閉空間Ａ１を有し、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧に応じて変形可能な脈動吸収部分を備えている構成であれば、いかなる構成であってもよい。例えば、図４に示すように、ダンパー部材１２０を、ケース部材１２１と、カバー部材１２４と、質量体１２３とを備えた構成としてもよい。具体的に、ケース部材１２１は、図３に示す上記実施形態のケース部材１２１と同様の構成であって、薄肉の円盤状の壁部（底壁部）１２１ａと、壁部１２１ａの外周端から軸方向に延びる円筒状の壁部（周壁部）１２１ｂと、壁部１２１ｂの開放端の外周に外向きに延びるフランジ部１２１ｃとを備えている。そして、ケース部材１２１のフランジ部１２１ｃに薄肉の円盤状のカバー部材１２４を接合することによって、密閉空間Ａ１が形成される。そして、ケース部材１２１の壁部１２１ａが燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧に応じて変形可能な脈動吸収部分となっている。この壁部１２１ａの内壁面のほぼ中央に質量体１２３が取り付けられている。

質量体１２３の形状は、特に限定されないが、ダンパー部材１２０の壁部１２１ａの弾性変形に影響を与えないような形状であることが必要である。具体的には、壁部１２１ａに接する質量体１２３の面積ができるだけ小さくなるような形状であることが好ましい。また、壁部１２１ａの変形の際、質量体１２３が他方の壁部１２２ａに接しないような形状であることが好ましい。

ダンパー部材１２０の壁部１２１ａにおける質量体１２３の設置場所は、特に限定されないが、質量体１２３は、壁部１２１ａの変形の際、この壁部１２１ａとともに一体に移動する必要がある。つまり、壁部１２１ａの変形に無関係な場所に質量体１２３を設けたのでは、質量体１２３による壁部１２１ａの固有振動数の低下作用が得られない可能性がある。したがって、壁部１２１ａの最大変形部位、つまり、壁部１２１ａの最大振幅の部位にできるだけ近い場所に質量体１２３を設けることが好ましい。

質量体１２３の数は、２つ以上であってもよい。例えば、図５に示すように、ダンパー部材１２０を構成するケース部材１２１，１２２の壁部１２１ａ，１２２ａにそれぞれ質量体１２３が取り付けられている。この図５に示す構成は、ケース部材１２１，１２２の壁部１２１ａ，１２２ａが燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧に応じて変形可能な脈動吸収部分となる場合に適している。すなわち、燃料貯溜空間Ｃ１の燃圧がダンパー部材１２０の両方の壁部１２１ａ，１２２ａに作用するような場所に、ダンパー部材１２０を設置した場合、ダンパー部材１２０の両方の壁部１２１ａ，１２２ａによって脈動を吸収することが可能となる。そして、両方の壁部１２１ａ，１２２ａに質量体１２３を設けることで、ダンパー部材１２０の両方の壁部１２１ａ，１２２ａの固有振動数を低下させ、デリバリパイプ１００において実際に発生する脈動の振動数に近づけるようにしている。

上記実施形態では、本発明を自動車に搭載された４気筒ガソリンエンジンに適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、例えば、６気筒ガソリンエンジン等のような他の任意の気筒数のガソリンエンジンに適用可能である。なお、本発明のデリバリパイプを備える燃料噴射装置は、ポート噴射のタイプであってもよいし、筒内直噴のタイプであってもよい。

また、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン等の他の内燃機関にも本発明を適用可能である。さらに、本発明を適用可能なエンジンは、自動車用のエンジンに限るものでもない。

本発明は、内燃機関の燃料供給装置に用いられるデリバリパイプに利用できる。詳細には、本発明は、ダンパー部材の脈動吸収性能を確保しつつ、脈動吸収部分の固有振動数を実際に発生する脈動の振動数に近づけることが可能なデリバリパイプとして有用である。

１００ デリバリパイプ
１１０ デリバリパイプ本体
１２０ ダンパー部材（中空部材）
１２１ａ 壁部
１２３ 質量体
Ａ１ 密閉空間
Ｃ１ 燃料貯溜空間

Claims (2)

1. 複数の燃料噴射弁が取り付けられるデリバリパイプ本体と、上記デリバリパイプ本体の内側に設けられ且つ密閉された内部空間を有する中空部材とを備え、上記デリバリパイプ本体内に供給された燃料を各燃料噴射弁に分配供給し、上記中空部材が変形することにより燃圧脈動を吸収するように構成されたデリバリパイプにおいて、
   上記中空部材の脈動吸収部分には、質量体が取り付けられていることを特徴とするデリバリパイプ。
2. 請求項１に記載のデリバリパイプにおいて、
   上記質量体は、上記中空部材の脈動吸収部分の最大振幅の部位に設けられていることを特徴とするデリバリパイプ。

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