JP2012172667A - デリバリパイプ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】リターンレス方式のフュエルデリバリ装置では、脈動が発生し、フュエルデリバリ装置の特に配管系の共振周波数に脈動が一致すると、燃料供給が不安定になったり、配管が振動して周囲部材と当たり、異音の原因となっていた。
【解決手段】中空の本体部に複数の燃料噴射弁が取り付けられたデリバリパイプ構造であって、前記本体部内部に凹ませた噴射弁取付部と、前記噴射弁取付部の内壁に弾性体を介して密着挿入された燃料噴射弁と、前記噴射弁取付部に隣接して配設され、前記本体部から離れる方向に形成された縦壁部と、前記縦壁部から前記燃料噴射弁の中心軸方向に形成された掛止壁とからなる第１噴射弁保持部材と、前記燃料噴射弁の中途部に係合し、前記掛止壁に前記噴射弁取付部側から当接する第２噴射弁保持部材を備えることを特徴とするデリバリパイプ構造を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給するフュエルデリバリパイプの構造に関する。

近年内燃機関では、燃料を供給する際にフュエルデリバリ装置を用い、エンジン回転数に応じた適切な量の燃料を各気筒毎に供給できるようにしている。フュエルデリバリ装置は、フュエルタンク内の燃料をフュエルポンプによってデリバリパイプに送り、デリバリパイプに接続されたインジェクタから燃料を噴射する。

フュエルデリバリ装置には、インジェクタに送られた燃料が再びフュエルタンクに戻ってくるリターン方式と、戻ってこないリターンレス方式がある。リターン方式はフュエルタンクから送出され、使用されなかった燃料がフュエルタンクに戻ってくるので、インジェクタの開閉があっても、燃料の流れによって脈動は生じる事はない。

しかしながら、戻ってきた燃料は高温のエンジン付近を通過しているので、温度が上昇している。このような燃料がフュエルタンクに戻ってくると、フュエルタンク内の燃料温度が上昇し、ガソリンを気化させやすい状況を作る。そこで、フュエルタンクから送出した燃料がリターンしないリターンレス方式のフュエルデリバリ装置が提案されている（特許文献１参照）。

図５には、リターンレス方式のフュエルデリバリ装置の構成を示す。フュエルデリバリ装置１００は、フュエルタンク１０１と、フュエルタンク１０１内のフュエルポンプ１０２と、複数のインジェクタ１０３ａ〜１０３ｄを有するデリバリパイプ１０４と、デリバリパイプ１０４とフュエルタンク１０１を連通する配管１０５と、配管１０５の途中に配設されたフィルタ１０６と、圧力調整器１０７を有する。

このようなリターンレス方式のフュエルデリバリ装置１００では、閉塞された配管１０５内の液圧を圧力調整器１０７によって所定圧にした状態で、インジェクタ１０３ａ〜１０３ｄの開閉により燃料が配管１０５内から射出されるので、射出の度毎にデリバリパイプ１０４内の液圧が下がる。従って、インジェクタ１０３ａ〜１０３ｄの開閉に応じた燃料の脈動現象が表れる。この脈動現象は、インジェクタ１０３ａ〜１０３ｄの開閉によってデリバリパイプ１０４内の圧力が変動するために生じるので、エンジンの回転数に応じた脈動が発生する。すなわち、エンジン回転数によって周期の異なる脈動が生じる事となる。

このような脈動現象は、フュエルデリバリ装置１００の配管系の共振周波数と一致すると流体抵抗が非常に大きくなり、燃料の噴射が安定しなくなる。また、配管系が大きく震動するために、配管を配設している周囲の部材と衝突して異音が発生するという課題も生じる。

従来、このような脈動を減少させるには、パルセーションダンパをデリバリパイプ１０４の近傍に配置して燃料圧力の変動を吸収するという手段が講じられていた。パルセーションダンパは、配管１０５中に設けた可変体積容量であり、容量を形成する壁の一部が弾性部材によって可動する可動壁を有する構造をしている。

そして、パルセーションダンパに流入する液圧が高くなった時は、容量が大きくなることでパルセーションダンパから流出する液体の圧力を低下させる。また、流入する液圧が低くなった時は、可動壁が容量を小さくする方向に移動するので、パルセーションダンパから流出する液体にはある程度の圧力が加わる。このようにパルセーションダンパは液圧の変動をある程度吸収することができるので、脈流の抑止に有用である。

しかし、パルセーションダンパは高価であるので、車両価格の向上に繋がる。そこで、デリバリパイプをある程度たわみ可能なプレス成形で作製し、脈動を吸収することが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、筒状のデリバリパイプを０．８ｍｍ以上の板金プレスによって形成し、配管系の脈動共振周波数がエンジンのアイドリング回転数以下となるようにデリバリパイプの剛性を設定する。

特開平１１−００２１６４号公報

特許文献１のように、フュエルデリバリ装置の脈動を吸収するのに、デリバリパイプの剛性を調整するのは、パルセーションダンパを使用しない点で、コスト的には車両価格を廉価にできる。このような方法では、結局、共振周波数の調整を、デリバリパイプを構成する壁面の面積と剛性で調整していることになる。

これは、省エネルギーという観点で、車両のパワーユニットを小型軽量化しようとすると課題が生じる。つまり、特許文献１のような方法では、デリバリパイプに対して十分なスペースを確保できない場合には、共振周波数の調整代が少なく、脈動を十分に吸収できない場合もあることを意味する。

本発明は、上記課題に鑑みて想到された発明であり、デリバリパイプのインジェクタの保持部分に脈動を吸収するダンパ機能を有する構造を配設する。より具体的には、本発明のデリバリパイプの構造は、
中空の本体部に複数の燃料噴射弁が取り付けられたデリバリパイプ構造であって、
前記本体部内部に凹ませた噴射弁取付部と、
前記噴射弁取付部の内壁に弾性体を介して密着挿入された燃料噴射弁と、
前記噴射弁取付部に隣接して配設され、
前記本体部から離れる方向に形成された縦壁部と、
前記縦壁部から前記燃料噴射弁の中心軸方向に形成された掛止壁とからなる
第１噴射弁保持部材と、
前記燃料噴射弁の中途部に係合し、前記掛止壁に前記噴射弁取付部側から当接する第２噴射弁保持部材を備えることを特徴とする。

本発明のデリバリパイプの構造は、インジェクタの保持部分に脈動を吸収するダンパ機能を持たせるようにしたので、デリバリパイプ自体の平面部分と、保持部分の構造によって２重のダンパを設定することができる。このような２重のダンパは、ダイナミックダンパとなり、共振周波数を特定の領域からはずすには大変効果的である。すなわち、実質的にデリバリパイプの大きさに係らず、脈動による共振現象を問題の生じない周波数帯に移動させることができる。

また、保持部には、デリバリパイプを掛止するストッパー（第２噴射弁保持部材）と、デリバリパイプ自体に固定されたブラケット（第１噴射弁保持部材）という、大きさ厚さは設計で決められるものの、簡単な部材片で構成するので、安価に製造することができる。また、構成が単純であるため、保持部材の厚みや幅を変えて調整しやすい。

また、インジェクタは、デリバリパイプの中に凹ませた取付部にＯリングを介して装着されるため、全体の嵩が小さくなり、エンジンの小型化に寄与することとなる。

本発明のデリバリパイプ構造の構成を示す図である。 本発明のデリバリパイプ構造の断面を示す図である。 本発明のデリバリパイプ構造の動作を説明する図である。 ダイナミックダンパを説明する図である。 従来のフュエルデリバリ装置の構成を示す図である。

以下に図面を用いて本発明のデリバリパイプ構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。

図１に本発明のデリバリパイプ構造１の概観斜視図を示し、図２に断面図を示す。本発明のデリバリパイプ構造１は、本体部２と、インジェクタ（本明細書では「燃料噴射弁」もしくは単に「噴射弁」とも記載する）６から構成される。なお、ここでは、３気筒の場合について説明を行うが、気筒数は複数であれば数は制限されない。また、図に示すインジェクタ６と本体部２の接合状態は、構造を明確にするために、本体部２に取付ける過程がわかるように各気筒用毎に異なる状態を示す。そのため、気筒毎に付与されない符号が発生するが、いずれかの噴射弁６に係る部分は他の噴射弁６についても同様に存在する。

本体部２は、中空の金属製であり、複数の部材を溶接若しくはロウ付けといった方法で接合した構造であってもよい。図では、本体上部２ａと本体下部２ｂが接合されて形成された場合を示している。また、インジェクタ（噴射弁）６が複数個接続されるため、一定の長さを有している。断面の形状は特に限定されないが、略四角形で形成するのが容易である。本体部２の一方の端部２Ｌには、フュエルタンクから燃料が送られてくる配管（図示せず）と連結する連結口７が形成される。他方の端部２ｒには連結口や開口は形成されない。すなわち、連結口７から本体部２に流入した燃料は全て噴射弁６から放出される。

本体部２には、ブラケット８、９が設けられている。エンジン本体と連結させるためである。ここでは、２つのブラケットを示したが、ブラケットの数は特に限定されるものではない。また、本体部２に連結される他の部材のために、例えば他のブラケット１０を本体部２に設けておいてもよい。なお、図２ではブラケット８、９は省略した。

本体部２には、噴射弁６を取付けるための噴射弁取付部３が形成されている。図２を参照して、噴射弁取付部３は本体下部２ｂの表面２ｂｆから凹んで形成された円形の穴（若しくは凹部）であり、穴の底面３ｂに本体部２の内部と連通する貫通孔３ｈが形成されている。本体部２の内部から噴射弁６に燃料を供給するためである。

噴射弁取付部３は、入り口３ｏと底面３ｂの近傍以外は、一定の内径を有する。すなわち、断面が円形である。この円形の中心を、噴射弁取付部３の中心軸１３と呼ぶ。そして、一定の内径を有する部分の内壁３ｉは、高い表面性に仕上げられている。噴射弁６がＯリング６３を介して連結するため、内壁３ｉの表面性が悪いと燃料漏れが生じるおそれがあるからである。

噴射弁６は、燃料供給口６１の周囲に形成されたＯリング溝６２にＯリング６３が装着され、噴射弁取付部３に挿入される。Ｏリング６３は、噴射弁取付部３の内壁３ｉとＯリング溝６２の間で変形され、噴射弁６は噴射弁取付部３に密嵌すなわち、密着挿入される。

噴射弁６は、Ｏリング溝６２から燃料噴射口６５方向に所定距離向かった地点（燃料噴射弁の中途部と呼ぶ。）に、掛止溝６４が形成されている。掛止溝６４は後述する第２噴射弁保持部材５と噴射弁６を掛止するための溝構造である。

なお、噴射弁６は、燃料噴射口６５から燃料供給口６１方向に所定距離向かった地点にもＯリング溝６６が形成されている。エンジン側に連結するためである。

本体部２の噴射弁取付部３が形成されている本体下部２ｂの表面２ｂｆには、噴射弁取付部３に隣接して第１噴射弁保持部材４（４ａ、４ｂ）が配設される。第１噴射弁保持部材４は、本体下部２ｂの表面２ｂｆから離れる方向に形成された縦壁部４ｓ（４ａｓ、４ｂｓ）と、縦壁部４ｓから噴射弁取付部３の中心軸１３方向に形成された掛止壁４ｔ（４ａｔ、４ｂｔ）からなる。

縦壁部４ｓは、本体下部２ｂの表面２ｂｆから立ち上がる壁部である。この取付方法は特に限定されないが、噴射弁取付部３から離れる方向に本体下部２ｂの表面２ｂｆに接合させる取付用のブラケット４ｖ（４ａｖ、４ｂｖ）を用意するのが、最も簡単な取付方法である。縦壁部４ｓは本体下部２ｂの表面２ｂｆに対して通常は略直角に設けられるのが、ダンパ機能を担わせるために、直角でない角度に設定してもよい。

掛止壁４ｔ（４ａｔ、４ｂｔ）は、縦壁部４ｓから噴射弁取付部３の中心軸１３方向に延設形成された壁である。縦壁部４ｓとは略直角に設けられるが、縦壁部４ｓ同様設計によっては、縦壁部４ｓに対して直角でなくてもよい。

縦壁部４ｓと掛止壁４ｔは、本体下部２ｂの表面２ｂｆに接続するための取付用のブラケット４ｖを有すると、長方形の部材片をクランク状に折り曲げるだけで形成することができる。

図１および２では、第１噴射弁保持部材４は、噴射弁取付部３の両脇に１対ずつ形成している場合を示しているが、噴射弁取付部３の一方の隣接する脇に、１つの第１噴射弁保持部材４を設けるだけであってもよい。また、本体部２の幅方向１４（図１参照）に２つ目、若しくは３つ目の第１噴射弁保持部材４を形成してもよい。また、噴射弁取付部３の両脇に一対で形成する場合は、それぞれの掛止壁４ａｔ、４ｂｔの先端同士の間隔が、噴射弁６の最大径より大きく形成する。噴射弁６を噴射弁取付部３の穴に挿設させるためである。

図１（ａ）、（ｂ）には、第２噴射弁保持部材５を示す。第２噴射弁保持部材５は、噴射弁６と係合する係合部５ａと、第１噴射弁保持部材４の掛止壁４ｔに噴射弁取付部３側から当接する当接部５ｂを有する。図１（ｂ）には、直角に隣接する２面が抜けた箱型部材で、上面の一部がアーチ状５ｃに切断された部材で第２噴射弁保持部材５を形成した例を示す。ここでは、アーチ状に切りぬいた部分５ｃの内辺が係合部５ａとなって、噴射弁６の中途部にある掛止溝６４に係合する。また、コの字になった壁の下端のうち、平行な２辺を当接部５ｂ（図１（ａ）参照）としている。

本発明のデリバリパイプ構造１を組み立てる際には、噴射弁６を噴射弁取付部３に密着挿入する。次に、対向する第１噴射弁保持部材４の直角方向から、噴射弁６の中途部にある掛止溝６４に、係合部５ａが係合し、当接部５ｂが掛止溝６４に噴射弁取付部３側から当接するように、第２噴射弁保持部材５を挿入する。

従って、噴射弁６自体は、本体部２に対してネジなどで固定しない。また、噴射弁６と第２噴射弁保持部材５はストッパーなどで、固定してもよいが、第１噴射弁保持部材４と第２噴射弁保持部材５は、固定してもよいし、固定しなくてもよい。後述するように、本発明では、第１噴射弁保持部材４と第２噴射弁保持部材５そして噴射弁６の変形および変位によってダンパ機能を形成するので、第１噴射弁保持部材４と第２噴射弁保持部材５を接合固定するか、自由端による当接状態にしておくかは、設計に委ねるべき問題となるからである。

次に図３を参照して、本発明のデリバリパイプ構造１の作用について説明する。図３には、本体部２に第１噴射弁保持部材４と第２噴射弁保持部材５で噴射弁６を取付けた状態の断面図を示す。図３（ａ）は、デリバリパイプ構造１を組み立てた状態若しくはエンジンが始動していない状態である。次にエンジンが始動し、燃料がフュエルポンプから供給され、噴射弁６が閉じている場合を図３（ｂ）に示す。

エンジン側２０には噴射弁６が挿入されて、固定されている。従って、噴射弁取付部３と噴射弁６が形成する空間１６の液圧は上昇する。すると、噴射弁取付部３の底面３ｂを内側から押す力Ｆが加わり、本体部２自体がわずかに上方に変形する（点線９０より底面３ｂが上にくる。）。この変形は、第２噴射弁保持部材５および第１噴射弁保持部材４が変形することで、吸収される。

一方、噴射弁６が開き、燃料が噴出すると、空間１６内の液圧は減少し、デリバリパイプ自体が引き寄せられる。この際の変形もこの変形は、第２噴射弁保持部材５および第１噴射弁保持部材４が元に戻る、若しくは図３（ｂ）と逆方向に変形することで、吸収される。このように第２噴射弁保持部材５および第１噴射弁保持部材４が変形を繰り返すことで、この部分はダンパ機能を有することとなる。

デリバリパイプの本体部２自体では、本体部２の噴射弁６が取付られた表面２ｂｆと反対面（本体上部２ａ）に広い平面を有していて、この面の変形によってもダンパ機能は発揮される。図４（ａ）を参照して、本体上部２ａの広い平面によるダンパ機能と各噴射弁６に設けられた第１噴射弁保持部材４と第２噴射弁保持部材５によるダンパ機能は、ある共振周波数を有する振動系に対して２つのダンパ（２２、２３）を有することとなり、一種のダイナミックダンパを形成する。

このようなダイナミックダンパは、共振周波数を移動させることができる（図４（ｂ）参照）。図４（ｂ）は横軸が周波数を、また縦軸は強度（無単位）を表している。つまり、脈動によって生じる脈動の周波数２５を運転状態の車両に影響が及ばない、若しくは他の方法で脈動による振動をキャンセルできる周波数帯２６、２７に移動させれば、リターンレス方式のフュエルデリバリ装置であっても、脈動の影響を回避することができる。

以上のように本発明は、第１噴射弁保持部材と第２噴射弁保持部材と噴射弁をＯリングで本体部に密着挿入するだけという構造によってダンパ機能を発揮させるので、本体部の広い壁面と共にダイナミックダンパを形成することができ、脈動による配管系の振動を、車両の運転に影響のない領域に移動させることが容易になる。

また、上記の方法は、大変廉価な部材片の厚みや硬度によって変更できるため、その設計は容易ではないものの、大変廉価に構成することができる。

また、噴射弁は本体部の表面から凹んで形成された噴射弁取付部に密着挿入されるので、噴射弁の噴射口からデリバリパイプの反対面までの長さが短くなり、エンジン自体の小型化に有用な構造である。

本発明は内燃機関の燃料供給系に好適に利用することができ、特にパワーユニットを小型化する際に有効に利用することができる。

１ デリバリパイプ構造
２ 本体部
２ａ 本体上部
２ｂ 本体下部
２ｂｆ 本体下部の表面
２Ｌ 一方の端部
２ｒ 他方の端部
３ 噴射弁取付部
３ｂ 底面
３ｈ 貫通孔
３ｉ 内壁
３ｏ 入り口
４、４ａ、４ｂ 第１噴射弁保持部材
４ｓ、４ａｓ、４ｂｓ 縦壁部
４ｔ、４ａｔ、４ｂｔ 掛止壁
４ｖ、４ａｖ、４ｂｖ 取付用のブラケット
５ 第２噴射弁保持部材
５ａ 係合部
５ｂ 当接部
６ 噴射弁（インジェクタ）
７ 連結口
８、９ ブラケット
１０ 他のブラケット
１３ 中心軸
１４ 本体部の幅方向
１６ 空間
６１ 燃料供給口
６２、６６ Ｏリング溝
６３ Ｏリング
６４ 掛止溝
６５ 燃料噴射口

Claims (1)

1. 中空の本体部に複数の燃料噴射弁が取り付けられたデリバリパイプ構造であって、
   前記本体部内部に凹ませた噴射弁取付部と、
   前記噴射弁取付部の内壁に弾性体を介して密着挿入された燃料噴射弁と、
   前記噴射弁取付部に隣接して配設され、
   前記本体部から離れる方向に形成された縦壁部と、
   前記縦壁部から前記燃料噴射弁の中心軸方向に形成された掛止壁とからなる
   第１噴射弁保持部材と、
   前記燃料噴射弁の中途部に係合し、前記掛止壁に前記噴射弁取付部側から当接する第２噴射弁保持部材を備えることを特徴とするデリバリパイプ構造。