JP2012026392A - デリバリパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な内部構造で、パルセーションダンパーが無くても脈動を低減できるデリバリパイプを提供する。
【解決手段】デリバリパイプ１１は、１つの燃料流入口１と複数のインジェクターの接続口２とを備え、さらに、内部に仕切り板３を備える。デリバリパイプ１１の内部は、仕切り板３によって、燃料流入口１を含む第１の領域Ａ１とインジェクターの接続口２を含む第２の領域Ａ２とに空間的に分離される一方、第１の領域とＡ１前記第２の領域Ａ２とを一部で連通する連通部Ｃが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルセーションダンパーを用いることなく脈動を低減することができるデリバリパイプに関するものである。

フューエルデリバリパイプ（燃料分配用配管、以下、単に「デリバリパイプ」という。）は、エンジン内の複数に分岐した吸気系配管や各シリンダーに、燃料を供給するために用いられるための部材である。燃料は燃料タンクからフューエルポンプにより圧送され、デリバリパイプを通してインジェクターからエンジン内に噴射されるが、デリバリパイプの内部では燃料ポンプの吐出圧変動やインジェクタによる燃料の噴射等により、脈動とよばれる燃料圧力変動が生じている。脈動は、燃料の噴射圧や噴射量を不安定にする要因となるだけでなく、異音を発生させる要因ともなる。そのため、デリバリパイプの脈動を低減するための種々の機構が提案されている。

パルセーションダンパー（脈動減衰器）は、エンジンにおいてインジェクターの燃料噴射に伴う燃料圧力変動（脈動）を低減するための部材として実用化されている。

図１０（ａ）は、パルセーションダンパーを備えた従来のデリバリパイプの構成を示している。この図に示すように、従来のデリバリパイプ２０は燃料流入口２１と複数のインジェクターの接続口２２を備えており、燃料流入口２１の近傍にパルセーションダンパー２６が設けられている。燃料は燃料タンク２４から燃料流入口２１を通じてデリバリパイプ２０内部に供給される。デリバリパイプ２０の内部では燃料流路となる配管２３によって燃料タンクから圧送された燃料が分配され、それぞれのインジェクターの接続口２２に供給される。各インジェクターの接続口２２には燃料を噴射するためのインジェクター２５がそれぞれ接続されており、噴射弁２５ａを介して燃料がエンジン内部に送られる。
パルセーションダンパー２６には燃圧の変動に応じて振動するダイヤフラム（振動板）２７が設けられており、脈動に応じてダイヤフラムが振動することで脈動を低減する。

脈動を低減する他の機構として、次のようなものもある。

図１０（ｂ）は、他の脈動低減機構を備えた従来のデリバリパイプの構成を示している。このデリバリパイプ３０は燃料流路となる配管３３の容積Ｖが従来よりも十分に大きく構成されている点と、パルセーションダンパー２６を備えていない点を除き、図１０（ａ）と同様の構成である。
容積を大きくした配管３３はサージタンクの役割を果たし、脈動を低減する。

その他の技術として、特許文献１は、デリバリパイプの内部に可撓性を有する中空部材を設けることにより脈動を低減する機構を開示している。

特開２００７−２３９５９４号公報

しかしながら、パルセーションダンパーを用いる構成は、設置スペースを必要とし、重量及びコストの増加が問題ともなる。デリバリパイプの内部の配管（燃料流路）の容積を大きくする場合も同様の問題が生じる。デリバリパイプの内部に中空部材を設ける場合も、その中空部材の設置の分、内部構造が複雑になり、デリバリパイプ自体も大きくなる。

また、燃料ポンプから圧送された燃料の流れ（燃料流）に着目すると、燃料流入口付近では乱流状態となっている。燃料流が乱流状態のままインジェクターまで供給されると燃圧の変動要因となる。燃料流を乱流から整流にすることができなければ燃料が安定してインジェクターに供給されないため、燃料の噴射圧や量を不安定にする原因ともなる。

しかし、従来の脈動低減機構は脈動の低減に主眼がおかれ、乱流を整流にするといった観点は見られなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、重量やコストを増大させることなく簡単な構造で乱流を整流にして燃料をインジェクターに供給すると共に脈動を低減することができるデリバリパイプを提供することを主たる技術的課題とする。

本発明に係るデリバリパイプ１１は、１つの燃料流入口１と複数のインジェクターの接続口２とを備え、さらに、内部に仕切り板３を備える。デリバリパイプの内部は、仕切り板３によって、燃料流入口１を含む第１の領域Ａ１とインジェクターの接続口２を含む第２の領域Ａ２とに空間的に分離される一方、第１の領域Ａ１と前記第２の領域Ａ２とを一部で連通する連通部Ｃが設けられていることを特徴とする。

このような構成によると、燃料流入口１付近の乱流が仕切り板３によって作り出された長い燃料流路を通る間に整流になり、かつ、仕切り板３があることにより燃料流入口付近の振動を仕切り板が吸収することで脈動が低減される。したがって、燃料を安定してインジェクターに供給することができる。

本発明に係るデリバリパイプ１１の燃料流入口１は、デリバリパイプの一端側又はその近傍に設けられ、連通部Ｃは、デリバリパイプの他端側に設けられることが好ましい。このようにすると、燃料の流れを整える仕切り板３の長さをデリバリパイプ１１の内部で大きく確保することができるため、燃料の乱流を整流にする効果が一層増大することが期待される。

本発明に係るデリバリパイプ１１の仕切り板３は、可撓性を有する部材で構成されていることが好ましい。仕切り板３は燃圧により撓むため、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との体積が変化してより一層脈動を低減することを期待される。特に、脈動の圧力が大きいと仕切り板３が撓んで体積が大きくなるため、効果的に脈動を低減することが期待されるからである。

本発明に係るデリバリパイプ１１は、樹脂で構成されていてもよい。樹脂は一般に撓みやすく、軽量であり、成形や加工も容易だからである。

本発明に係るデリバリパイプ１１の仕切り板３は、デリバリパイプと一体化されていてもよい。デリバリパイプの内部と仕切り板３とを別体として接合するよりも強度を確保することができるからである。

本発明に係るデリバリパイプ１１の仕切り板３は、断面の形状が、波形、平坦、円弧状、台形状及びＶ形状等、様々な形状に成形されていてもよいが、特に、波形に成形されていることが好ましい。波形は表面積が大きくかつ表面が滑らかであるため、脈動低減効果が大きいからである。

本発明に係るデリバリパイプは、内部に設けた仕切り板の働きにより、燃料の流れを乱流から整流にすることができるとともに、脈動を低減することができる。その結果、安定してインジェクターに燃料を供給することができる。

デリバリパイプの構成例を示す概略図。（ａ）はデリバリパイプの内部構造を示す側方から見た断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＳ１−Ｓ１の断面を矢印の方向から見た断面図。 デリバリパイプの構成例を示す斜視図。 図２のデリバリパイプを示す図。（ａ）はインジェクターの接続口を下に向けて見た図であり、（ｂ）はインジェクターの接続口を正面に向けて見た図。 図２のデリバリパイプを示す図。（ａ）はインジェクターの接続口を後ろに向けて見た図であり、（ｂ）はインジェクターの接続口を上に向けて見た図。 図２のデリバリパイプを示す図。（ａ）は図４（ａ）の燃料流入口を正面に向けて見た図であり、（ｂ）は図４（ａ）の燃料流入口を後ろに向けて見た図。 図２のデリバリパイプの内部構造を示す図。（ａ）は図４（ａ）のＳ２−Ｓ２の断面を矢印の方向から見た断面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のＳ３−Ｓ３の断面を矢印の方向から見た断面図。 図２のデリバリパイプの内部構造を示す図。（ａ）は図４（ｂ）のＳ４−Ｓ４の断面を矢印の方向から見た断面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のＳ５−Ｓ５の断面を矢印の方向から見た断面図。 仕切り板の形状を一例として示す図。（ａ）は平坦を示す断面図であり、（ｂ）は円弧状を示す断面図であり、（ｃ）は台形状を示す断面図であり、（ｄ）はＶ形状を示す断面図。 実施例の試験結果をグラフで示す図。（ａ）は図２のデリバリパイプのグラフを示す図であり、（ｂ）は従来のパルセーションダンパーを備えたデリバリパイプのグラフを示す図であり、（ｃ）は従来のパルセーションダンパーを備えないデリバリパイプのグラフを示す図。 脈動を低減するためのデリバリパイプの従来技術を説明する図。（ａ）はパルセーションダンパーを用いたデリバリパイプを示す図であり、（ｂ）はサージタンクの原理を用いたデリバリパイプを示す図。

（実施形態）
−デリバリパイプ−
図１は、デリバリパイプの構成例を示す概略図である。図１（ａ）は、デリバリパイプの内部構造を示す側方から見た断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＳ１−Ｓ１の断面を矢印の方向から見た断面図である。デリバリパイプ１１は、図１（ａ）に示すように、燃料流入口１と、インジェクターの接続口２と、仕切り板３とを備える。デリバリパイプ１１は、燃料流入口１を介して燃料タンク４と接続されている。また、インジェクターの接続口２は、噴射弁５ａを有するインジェクター５に接続されている。燃料流入口１は、デリバリパイプ１１の一端側の上方に１つ設けられている。燃料流入口１は、一端側の近傍に設けられていてもよい。インジェクターの接続口２は、燃料流入口１の上方に対して下方に３つ設けられている。燃料流入口１及びインジェクターの接続口２の数は、適宜変更してもよい。また、燃料流入口１とインジェクターの接続口２との相対的な位置関係は適宜任意に変更してもよい。

仕切り板３は断面の形状が波形に成形され、デリバリパイプ１１の内部、いわゆる燃料流路に設けられている。具体的には、仕切り板３は、図１に示すように、燃料流路の断面を上下２つに分けるように中央付近を通って、燃料流入口１の設けられているデリバリパイプ１１の一端から他端に向かって設けられている。図１（ｂ）に示すように、仕切り板３は、上方側の第１の領域Ａ１と下方側の第２の領域Ａ２とを空間的に分離しているが、デリバリパイプ内を完全に仕切っているわけではなく、他端に設けられた連通部Ｃで第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが連通するように構成されている。

燃料タンク４から供給される燃料は、燃料流入口１から第１の領域Ａ１に入り、仕切り板３に沿ってデリバリパイプ１１の他端まで流れ、連通部Ｃを通って第２の領域Ａ２に送られ、各インジェクター５に供給される。燃料流入口１付近Ａ１ａでは乱流状態にある燃料の流れは仕切り板３に沿って他端付近Ａ１ｂまで流れる間に整流になるため、燃料が各インジェクター５に安定して供給される。

脈動は、インジェクター５から燃料を噴射した後の急激な燃料の圧力（以下、単に「燃圧」という。）の変動や燃料供給時のポンプ吐出圧の変動によっても生じるが、仕切り板３は脈動を吸収する部材としても作用し、燃料流入口１から各インジェクター５への脈動の直接伝播を大幅に低減することができる。

この脈動低減のメカニズムは、燃料を収納する第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２の体積を変動させることで減衰させるものと考えられる。この意味において、仕切り板３は、可撓性を有する材料で構成することが好ましい。ここで、本明細書において、可撓性を有する材料とは、初期の形態に所定の力を加えると撓み、その力を除去すると初期の形態に戻る性質を有するものをいう。すなわち、燃圧による脈動を仕切り板３が撓むことで効果的に吸収する。

図２は、デリバリパイプの構成例を示す斜視図である。図２は、インジェクターの接続口が設けられた面を斜め上方向から見たデリバリパイプを示す図である。また、図３乃至図５は、いずれも図２のデリバリパイプを示す図である。図３（ａ）は、インジェクターの接続口を下に向けて見た図であり、図３（ｂ）は、インジェクターの接続口を正面に向けて見た図である。また、図４（ａ）は、インジェクターの接続口を後ろに向けて見た図であり、図４（ｂ）は、インジェクターの接続口を上に向けて見た図である。また、図５（ａ）は、図４（ａ）の燃料流入口を正面に向けて見た図であり、図５（ｂ）は、図４（ａ）の燃料流入口を後ろに向けて見た図である。

デリバリパイプ１１は、図２乃至５でも示すように、１つの燃料流入口１と、４つのインジェクターの接続口２と２つの固定具６を備えている。燃料流入口１は、燃料供給用配管との接続及び燃料漏れ防止のための段部１ａを２つ有する。インジェクターの接続口２は、インジェクターとの接続時に用いる接続部２ａを有しているが、インジェクターの種類によって形状や接続部を適宜変更できる。固定具６は、ネジ等を用いてデリバリパイプ１１をエンジン等に固定するためのものである。デリバリパイプ１１は、外観上従来のデリバリパイプとほとんど変わることなく成形できる。

図６及び図７は、いずれも図２のデリバリパイプの内部構造を示す図である。図６（ａ）は、図４（ａ）のＳ２−Ｓ２の断面を矢印の方向から見た断面図であり、図６（ｂ）は、図４（ｂ）のＳ３−Ｓ３の断面を矢印の方向から見た断面図である。また、図７（ａ）は、図４（ｂ）のＳ４−Ｓ４の断面を矢印の方向から見た断面図であり、図７（ｂ）は、図４（ｂ）のＳ５−Ｓ５の断面を矢印の方向から見た断面図である。

デリバリパイプ１１は、図６で示すように、内部に仕切り板３を有している。仕切り板３の一端は、燃料流入口１が設けられている側のデリバリパイプ１１内部の一端３ａであり、仕切り板３の他端は、デリバリパイプ１１の内部の他端付近３ｂである。このようにして、デリバリパイプ１１の内部は、その内部と仕切り板３とにより、上方の第１の領域Ａ１と、下方に第２の領域Ａ２と、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを連通する連結部Ｃとを形成している。なお、図６では、デリバリパイプ１１の内部で連結部Ｃ以外に第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを連通する部分は存在していない。

デリバリパイプ１１は、図７で示すように、仕切り板３が波形に成形されている。仕切り板３は、固定具６のような部分を成形してその幅を一部変更していてもよい。

図８は、仕切り板の形状の変形例を示す図である。図８（ａ）は、平坦を示す断面図であり、図８（ｂ）は、円弧状を示す断面図であり、図８（ｃ）は、台形状を示す断面図であり、図８（ｄ）は、Ｖ形状を示す断面図である。このように、仕切り板３の形状や大きさは、適宜変更してもよい。また、仕切り板３は、部分毎に形状を変更してもよい。

−デリバリパイプの製造方法−
実施形態のデリバリパイプは、樹脂を原料として、溶融した樹脂を金型に流し込み一体成形で製造される。通常の射出成形を用いる場合、まず各部を射出成形で製造した後、それらを樹脂で接合することでデリバリパイプを得ることができる。このとき、仕切り板等の強度を必要とする部分は一体成形することが好ましい。また、固定具等の一定の強度を必要とする部分には、鋼製カラー等の補強材を圧入してもよい。樹脂は、具体的には、ガラス繊維を含有する６６ナイロンなどを用いることができる。

また、通常の射出成形の代わりにダイスライドインジェクション成形を用いることができる。ダイスライドインジェクション成形では、成形機に搭載した金型を横方向にスライドさせることにより、１サイクルで中空や積層構造の成形品を得ることができる。また、接合部の強度が高く、形状の自由度が高いため、複雑な形状の成形品を低コスト、高品質で得ることができる。そのため、実施形態のデリバリパイプの製造に適している。

実施例として、（１）図２に示す実施形態のデリバリパイプの脈動の圧力を計測し、比較例として、（２）図１０（ａ）に示す従来のパルセーションダンパーを備えたデリバリパイプ、（３）従来のパルセーションダンパーを備えないデリバリパイプをそれぞれ計測し、それらを比較した。

図９は、上記実施例の結果をグラフで示す図である。図９（ａ）は、図２に示す実施形態のデリバリパイプのグラフを示す図であり、図９（ｂ）は、従来のパルセーションダンパーを備えたデリバリパイプのグラフを示す図であり、図９（ｃ）は、従来のパルセーションダンパーを備えないデリバリパイプのグラフを示す図である。なお、各グラフの横軸は時間［ｍｓ］を、縦軸は脈動圧力［ｋＰａ］をそれぞれ示す。

表１は、図９のグラフから、脈動圧力の平均値を算出した結果を示す。なお、表１の試料の欄において、実施形態とは上記（１）の図２に示す実施形態のデリバリパイプを、従来（パルダン有り）とは上記（２）の図１０（ａ）に示す従来のパルセーションダンパーを備えたデリバリパイプを、従来（パルダン無し）とは上記（３）の従来のパルセーションダンパーを備えないデリバリパイプをそれぞれ示す。

図２の実施形態のデリバリパイプは、表１から、従来のパルセーションダンパーを備えないデリバリパイプよりも脈動が小さく、従来のパルセーションダンパーを備えたデリバリパイプとほぼ同程度の脈動の低減効果を有することがわかる。

本発明によれば、デリバリパイプの内部に仕切り板を設けるだけで、脈動を低減することができるため、省スペース、軽量及びコストのかからない部品として容易に実施できることはもちろんのこと、このデリバリパイプを用いると燃費の向上も期待される。したがって、産業上の利用可能性は大きい。

１ 燃料流入口
２ インジェクターの接続口
３ 仕切り板
４ 燃料タンク
５ インジェクター
５ａ 噴射弁
６ 固定具
１１ デリバリパイプ
２０、３０ デリバリパイプ
２１ 燃料流入口
２２ インジェクターの接続口
２３、３３ 配管
２４ 燃料タンク
２５ インジェクター
２５ａ 噴射弁
２６ パルセーションダンパー
Ａ１ 第１の領域
Ａ２ 第２の領域
Ｃ 第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との連結部

Claims (6)

1. １つの燃料流入口（１）と複数のインジェクターの接続口（２）とを備えるデリバリパイプ（１１）であって、
   前記デリバリパイプは、内部に仕切り板（３）を備え、
   前記仕切り板によって前記デリバリパイプの内部が、
   前記燃料流入口を含む第１の領域（Ａ１）と
   前記インジェクターの接続口を含む第２の領域（Ａ２）とに
   空間的に分離される一方、
   前記第１の領域と前記第２の領域とを一部で連通する連通部（Ｃ）が
   設けられている
   ことを特徴とするデリバリパイプ。
2. 前記燃料流入口は、前記デリバリパイプの一端側又はその近傍に設けられ、
   前記連通部は、前記デリバリパイプの他端側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載のデリバリパイプ。
3. 前記仕切り板は、可撓性を有する部材で構成されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデリバリパイプ。
4. 前記デリバリパイプは、樹脂で構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデリバリパイプ。
5. 前記仕切り板は、前記デリバリパイプと一体化されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデリバリパイプ。
6. 前記仕切り板は、断面の形状が、波形、平坦、円弧状、台形状及びＶ形状から選択されるいずれか一つの形状に成形されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデリバリパイプ。

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