JP2016205318A - ガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイプ等の管体からなるレール本体の一端又は両端をエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、構造簡単にしてエンドキャップ部の高圧化対応が可能なガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の提供。【解決手段】 燃料レール本体の開口端部にろう付けしたカラーとエンドキャップとによるねじ締結方式を採用するとともに、シール方式にガスケットシール方式を採用しレール本体に螺合して締結されるエンドキャップの締め付けにより発生する軸力により、エンドキャップと燃料レール本体との間に介在するガスケットが締付けられてシールされる構造となす。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子燃料噴射式自動車エンジン等の燃料加圧ポンプから送給された高圧燃料を、エンジンのシリンダー内に直接噴射する燃料インジェクター（噴射ノズル）を介して供給するための燃料レール（デリバリーパイプ）の端末シール構造に係り、より詳しくはレールからインジェクターへ直接燃料を供給するタイプにおける噴射圧２０〜１００ＭＰａ程度のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造に関する。

従来、この種のガソリン直噴エンジン用燃料レールとしては、例えば、主管と、複数の分岐管とを備えた燃料レールにおいて、主管の外壁に各分岐管を受け入れるための貫通孔が形成され、各貫通孔は主管の外側および内側に向ってそれぞれ突出する環状壁を有しており、各分岐管は前記環状壁に固定された構造となしたもの、分岐枝管を蓄圧容器である胴体部に直接又は分岐継手金具（ニップル）を介して接続した構成となしたもの、パイプ等の管体からなるレール本体にインジェクター接続用ソケットが直に取付けられた構造の燃料レール等がある。

さらに、パイプ等の管体からなるレール本体にインジェクター接続用ソケットが直に取付けられた構造の燃料レールとしては、例えば、高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給されるパイプ等の管体からなるレール本体にインジェクターホルダー及び固定用ブラケットが直に取付けられた構造の燃料レール（特許文献１参照）や、高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給される円筒状の本体パイプと、この本体パイプに連結されコントロールユニットにより開閉制御される燃料噴射弁が連結される複数のソケットと、前記本体パイプをエンジンに取付けるために同本体パイプに一体的に固着された複数の取付け用ステイよりなる直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプ（特許文献２参照）等がある。

特開２０１０−７６５１号公報 特開２０１１−１４４７６８号公報

しかしながら、前記した従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールは、以下に記載する問題を有している。
即ち、上記従来の各種のガソリン直噴エンジン用燃料レールにおいて、パイプ等の管体からなるレール本体は一端又は両端が閉じられた構造となっており、その端末レール構造は、例えば図２、図３に拡大して示すように、円筒状の本体パイプ１１１の開口端部にエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂを、それぞれろう付けにて接合する構造のものが一般的である。

一方、最近は、ガソリン直噴システムにおける高圧化により、本体パイプ１１１の両端部を閉塞するエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂ部の強度が問題となっている。即ち、図２、図３に示す本体パイプ１１１にエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂを、それぞれろう付けにて接合して構成される端末シール構造の場合は、レール本体である本体パイプ１１１内に内圧が付加された場合に、本体パイプ１１１が半径方向に変形する（管体外側に膨らむ）際に発生する力をそれぞれろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂで受ける構造となっているため、このろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂが強度的に最も弱い部位となってしまうことから、ガソリン直噴システムにおける高圧化に対応することが困難となるという問題がある。
さらに、ろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂが直接燃料（圧力媒体）に接することから、当該ろう付け部に形状の不均一部分が存在した場合には、応力集中による当該ろう付け部の破損の要因となり易いこと、等の問題がある。

本発明は、前記した従来の燃料レールの有する問題に鑑みてなされたものであり、特にパイプ等の管体からなるレール本体の一端又は両端をエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、構造簡易にしてエンドキャップ部の高圧化対応が可能なガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造を提供することを目的とするものである。

本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、エンドキャップを直接レール本体にろう付けする従来の方式に替えて、カラーを用いたろう付け方式とねじ締結方式を採用して、レール本体に内圧が付加された場合に当該レール本体の半径方向に発生する力をレール本体とカラーとのろう付け部で圧縮応力として受ける構造とするとともに、そのシール手段にガスケットを使用しねじ締結部が燃料（圧力媒体）に接しない構造とするもので、その要旨は、管体からなる燃料レール本体の一端又は両端をねじ締結方式のエンドキャップにて閉塞する構造のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造であって、前記燃料レール本体の開口端部外周に、内周壁面の一部に設けたねじ締結部が当該開口端部より突出するごとくろう付けしたカラーと、前記カラーのネジ締結部と螺合する凸形エンドキャップと、前記凸形エンドキャップと前記燃料レール本体との間に介在する金属製のガスケットとで構成され、前記凸形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により前記ガスケットが締め付けられてシールされる構造となしたことを特徴とするものである。

又、本発明は、上記構造のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造において、燃料レール本体及び凸形エンドキャップが、ステンレス鋼製、又は、各種鋼材にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した表面処理材料製であること、さらに、前記ガスケットが、銅製又は真鍮製あるいはこれらの材料にメッキ等の表面処理が施された表面処理材料製であることを好ましい態様とするものである。

本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、レール本体に対するエンドキャップの取着方式として、燃料レール本体の開口端部外周にろう付けしたカラーと凸形エンドキャップとによるねじ締結方式を採用するとともに、シール方式にガスケットシール方式を採用し、レール本体に螺合して締結される凸形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により、金属製のガスケットが締付けられてシールされる構成となして、レール本体に内圧が付加された場合に当該レール本体が半径方向に変形する（管体外側に膨らむ）際に発生する力を燃料レール本体とカラーとのろう付け部で圧縮応力として受ける構造としたことにより、燃料レール本体とカラーとのろう付け部は疲労破壊に対して有利となり、システムの高圧化に十分に対応可能となる。さらに、本発明は、燃料レール本体とエンドキャップとをカラーを介してねじ締結する方式を採用したことにより、燃料レール本体にねじ加工を施す必要がなく、燃料レール本体の肉厚を必要最小限に抑えることができる。

又、ろう付け部が燃料（圧力媒体）に接しない構造となっていることにより、該ろう付け部に形状の不均一部分が存在しても応力集中による破損の要因となることが皆無であること、さらにガスケットシール方式を採用したことにより、レール本体端部のシールの安定性、信頼性を確保し得る効果を奏する。

さらに、燃料レール本体及び凸形エンドキャップをステンレス鋼製、又は、各種鋼材にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した表面処理材料製とした場合には耐食性、耐圧性が高められ、前記ガスケットを銅製又は真鍮製あるいはこれらの材料にメッキ等の表面処理が施された表面処理材料製とした場合には、シール性や耐食性が高められる、等の効果を奏する。

なお、燃料レール本体に他の部品（インジェクター用ソケット、ブラケット等）をろう付けする際、燃料レール本体の両端部が開放状態となることによりろう付け炉内での燃料レール本体内の雰囲気ガスの置換がスムーズに進むため、良好なろう付けができるという効果も奏する。

本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の一実施例を示す断面図である。 従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の一例を示す断面図である。 同じく従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の他の例を示す断面図である。

本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造を、図面を参照して説明する。
本発明におけるガソリン直噴エンジン用燃料レールは、一端もしくは管壁面に燃料導入管（図示せず）が接続され、その燃料導入管は配管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に連結されており、この燃料タンクの燃料が配管及び燃料ポンプを介して燃料導入管に移送され、燃料導入管から本管レールへと流動し、インジェクター（図示せず）からシリンダー（図示せず）内に噴射される。
この本管レールは、ガソリン直噴エンジン用燃料レール本体であって、周壁部に前記インジェクターを接続可能とするソケット（図示せず）等が複数設けられている。例えば４気筒エンジンの場合には４個のソケットが、直列６気筒エンジンの場合には６個のソケットが、それぞれ所望の間隔で設けられている。

図１は本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の一実施例を示す断面図で、図１において、１は燃料レール本体、１−１は流通路、１−１ａは内周壁面、１−１ｂはエンドキャップ側開口端面（受圧面）、２はカラー、２−１はねじ締結部、３は燃料レール本体１とカラー２とを結合するろう付け部、４は凸形エンドキャップ、４−１は前記カラー２に設けたねじ締結部２−１と螺合するねじ締結部、４−２は凸形エンドキャップの燃料レール本体開口端面との対向面に設けられる押圧面、５はガスケットである。

即ち、図１に示す実施例のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、内部を流通路１−１となした円筒状の内周壁面１−１ａを有する燃料レール本体１の管端部外周に、ねじ締結部が当該管端部より突出するごとくろう付けしたカラー２と、前記カラー２のねじ締結部に螺合して取着される凸形エンドキャップ４と、前記燃料レール本体１の開口端部と前記凸形エンドキャップ４との間に介在する金属製のガスケット５とで構成されている。前記カラー２は、その内壁面の一部に前記凸形エンドキャップ４のねじ締結部４−１と螺合するねじ締結部２−１が形成され、このねじ締結部２−１が形成された部分が燃料レール本体１の開口端部から突出するごとくその突出部以外の部位が燃料レール本体１の開口端部外周にろう付け部３にてろう付けされている。又、燃料レール本体１の開口端面１−１ｂと、該開口端面１−１ｂと対向する凸形エンドキャップ４の押圧面４−２との間に前記ガスケット５が介在されている。

ここで、前記燃料レール本体１及び凸形エンドキャップ４は耐食性、耐圧性を考慮してステンレス鋼製、又は各種鋼材、例えば低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した表面処理材料製とすることが好ましい。さらに、ガスケット５は、シール性や耐食性を考慮して銅製や真鍮製あるいはこれらの材料にメッキ等の表面処理が施された表面処理材料製とするのが好ましい。

上記構造のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造において、燃料レール本体１の端部をシールする際は、カラー２の内部にガスケット５を嵌入して凸形エンドキャップ４のねじ締結部４−１をカラー２のねじ締結部２−１に螺合し、ガスケット５を燃料レール本体１の開口端面（受圧面）１−１ｂに当接させた状態で凸形エンドキャップ４を締め付ける。この時、凸形エンドキャップ４の締め付けにより発生する軸力により前記ガスケット５が締め付けられてシールされる。

即ち、上記構造のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、燃料レール本体１の開口端部にろう付けに固着されたカラー２に螺着されている凸形エンドキャップ４の締め付けにより発生する軸力により、燃料レール本体１の開口端面（受圧面）１−１ｂと凸形エンドキャップ４側の押圧面４−２との間に介在するガスケット５が締め付けられることにより燃料レール本体１の開口端部がシールされ、燃料レール本体１の流通路１−１と前記ろう付け部３及び前記ねじ締結部２−１、４−１が、それぞれ完全に遮断される。

従って、このガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の場合、燃料レール本体１の流通路１−１に内圧が付加された場合に発生する当該燃料レール本体１の半径方向の変形（管体外側への膨らみ）に対する力（圧縮応力）が作用する部位は、燃料レール本体１とカラー２とのろう付け部３となるため、耐疲労特性に優れ、燃料レール本体１の流通路１−１に付加される内圧の高圧化に対応可能となる。
又、燃料レール本体１とカラー２とのろう付け部３は、ガスケット５の作用により燃料レール本体１内の燃料（圧力媒体）に接しない構造となっているので、該ろう付け部に形状の不均一部分が存在しても応力集中による破損の要因となることが皆無となるのみならず、凸形エンドキャップ４の締め付けにより発生する軸力により燃料レール本体１の開口端面（受圧面）１−１ｂにガスケット５を圧接させてシールするメタルシール方式であるから、燃料レール本体１端部のシールの安定性、信頼性も確保される。

なお、本発明において、燃料レール本体１及び凸形エンドキャップ４をステンレス鋼製、又は、各種鋼材にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した表面処理材料製とした場合は、耐食性、耐圧性が高められて高寿命が得られる。又、ガスケット５を銅製や真鍮製あるいはこれらの材料にメッキ等の表面処理が施された表面処理材料製とした場合は、シール性及び耐食性が高められ、よりいっそうシールの安定性、信頼性が確保される。又、ここではシール方式としてガスケットによるメタルシール方式を示したが、シール材としては必ずしも金属製に限るものではなく、他の材質のものを採用することも可能であることはいうまでもない。

１ 燃料レール本体
１−１ 流通路
１−１ａ 内周壁面
１−１ｂ 開口端面
２ カラー
２−１、４−１ ねじ締結部
３ ろう付け部
４ 凸形エンドキャップ
４−２ 押圧面
５ ガスケット

Claims (3)

1. 管体からなる燃料レール本体の一端又は両端をねじ締結方式のエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおけるガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造であって、
   前記燃料レール本体の開口端部外周に、内壁面の一部に設けたネジ締結部が当該開口端部より突出するごとくろう付けしたカラーと、前記カラーのネジ締結部と螺合する凸形エンドキャップと、前記凸形エンドキャップと前記燃料レール本体との間に介在する金属製のガスケットとで構成され、
   前記凸形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により前記ガスケットが締め付けられてシールされる構造となしたことを特徴とするガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。
2. 前記燃料レール本体及び凸形エンドキャップが、ステンレス鋼製、又は、各種鋼材にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した表面処理材料製であることを特徴とする請求項１に記載のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。
3. 前記ガスケットが、銅製又は真鍮製あるいはこれらの材料にメッキ等の表面処理が施された表面処理材料製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。

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