JP2016526633A - 高圧流体接続 - Google Patents

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Abstract

内燃機関(10)のための燃料噴射システム(12)は、第1のオリフィス(24)を有する噴射器(14)を備え、整合する第1のオリフィスを有するパイプ(28)が、第1のオリフィス(24)に緊密に接続される。締付板(38)によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面によって両方のオリフィスは取り囲まれる。【選択図】図1

Description

本発明は、燃料噴射システムに特に好適な高圧流体接続システムに関する。
高圧流体システムは、パイプによって緊密に相互に接続されたいくつかの装置を備える。フランジ、ねじ山付きナット、ねじ山付きパイプなど、既知の接続システムは長い期間にわたって開発されてきた。車両エンジンの狭い環境において、燃料噴射システムは多数のこれらの接続を備え、したがって、これらの接続は、組立又は修理のために容易にアクセス可能なものではなかった。
したがって、本発明の目的は、内燃機関のための燃料噴射システムを提供することである。システムは、第1のオリフィスを有する噴射器を備え、整合する第1のオリフィスを有するパイプが、第1のオリフィスに緊密に接続される。ねじ締付板によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面によって両方のオリフィスは取り囲まれる。
噴射器は、その第1のオリフィス及び第2のオリフィスが配置される接続ヘッドを有する。両方のオリフィスは共通の内部空間に合流する。噴射システムは、噴射器の第2のオリフィスに緊密に接続される整合するオリフィスを有する中間パイプを更に備える。締付板によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面によって両方の前記オリフィスは取り囲まれる。
前記中間パイプのオリフィスは前記中間パイプの端部に配置される。システムは、第2の噴射器を更に備え、第1の噴射器と第2の噴射器が接続されるようにその第1のオリフィスが中間パイプの別のオリフィスに緊密に接続される。
より詳細には、システムは、複数の中間パイプによって接続される少なくとも3つの噴射器を備える。この組立体は第1の噴射器から最後の噴射器まで延在し、システムは、中間パイプによって前記第1の噴射器の第1のオリフィスに緊密に接続される出口オリフィスを有する高圧ポンプを更に備える。
また、オリフィスを取り囲むすべての平滑面は、各面の軸が取り囲まれるオリフィスの軸である、円錐若しくは球の一部又は卵形若しくは平円板などの回転面である。
更に、締付板は、締付板の下側面から上側面まで延在する二又形状部分を有する。下側面は噴射器のヘッドに対向するように配置され、パイプは鍔部を備える。パイプは鍔部を締付板の下側面に当接させて二又形状部分内に配置され、ねじが締付板を噴射器に向かって押圧するように締められ、締付力は、パイプの平滑面及び噴射器の平滑面が互いに対して封止可能に押圧されるように、鍔部に伝達される。
締付板は、噴射器の第1及び第2のオリフィスがそれぞれのパイプに封止可能に接続されるように第2の二又形状部分を有してもよい。
締付板はねじが通過する貫通孔を有し、ねじの頭は締付板の上側面に当接し、ねじのねじ山付き部分は噴射器のヘッドにねじ込まれる。締付力はパイプの噴射器との緊密な接続を維持する。
より正確には、締付板はねじが通過する貫通孔を有し、ねじの頭は締付板の上側面に当接し、ねじのねじ山付き部分は内燃機関のブロックにねじ込まれる。締付力はパイプの噴射器との緊密な接続を維持するとともに噴射器を内燃機関の所定位置に維持する。
締付板は第2のねじが通過する第2の貫通孔を有してもよく、第2のねじの頭は締付板の上側面に当接し、第2のねじのねじ山付き部分もまた内燃機関のブロックにねじ込まれる。二又形状部分は中央に配置され、2つのねじはパイプを噴射器に緊密に接続する均衡のとれた力を提供するように、二又形状部分から径方向に対向する。
更に別の実施形態において、パイプは円筒状であり、その壁を貫通して延在する径方向のオリフィスを備え、相補的な平滑面はパイプの外側円筒状面及び溝の整合する面である。溝は噴射器のヘッドの上側面に配置される。
この接続構成は、複数の噴射器を備え、複数の噴射器は、噴射器のオリフィスにそれぞれが緊密に接続される複数の径方向のオリフィスを備える単一のパイプに接続されるシステムを組み立てることを可能にする。
より詳細には、パイプは締付板の下側面と噴射器のヘッドとの間に係合され得、ねじは、パイプに径方向の締付力を伝達するように、締付板を噴射器に向かって押圧するように締められる。したがって、パイプの平滑円筒状面及び噴射器の平滑円筒状面が互いに対して封止可能に押圧される。
締付板と噴射器とが互いに向かって引っ張られるようにねじは噴射器のヘッドにねじ込まれ、それらの間のパイプは径方向の圧縮力によって固定される。
更に、噴射器のヘッド及び締付板の一端部の両者は相補的な鉤形状を有して係合され得る。ねじは締付板における、鉤形状とは反対側の一端部で締められ、したがって締付板と噴射器ヘッドとの間のパイプは径方向の圧縮力によって固定される。
次に、本発明は、添付の図面を参照し、例示として説明される。
第1の実施形態による、噴射器上のパイプ接続の全体図である。 図1の接続の断面図である。 噴射器に2つのパイプが接続された、図1と同様の図である。 図3の接続の断面図である。 第1の実施例による接続された複数の噴射器の全体図である。 第2の実施形態による、噴射器上のパイプ接続の全体図である。 図6の接続の断面図である。 噴射器に2つのパイプが接続された、図6と同様の図である。 図8の接続の断面図である。 第3の実施形態による、噴射器上のパイプ接続の全体図である。 図10の接続の断面図である。 噴射器に2つのパイプが接続された、図10と同様の図である。 図12の接続の断面図である。 第4の実施形態による、噴射器上のパイプ接続の全体図である。 図14の接続の断面図である。 第5の実施形態による、噴射器上のパイプ接続の全体図である。 図16の接続の断面図である。 単一のパイプに接続された複数の噴射器を備える燃料噴射システムの全体図である。
以下の説明において、類似の要素は同一の参照符号によって示される。
以下に開示される発明はいかなる高圧流体システムにおいても実装され得るが、そもそもは燃料圧が200MPa(2000バール)を超えるディーゼルエンジン10の燃料噴射システム12の一部として考案された。したがって、発明の範囲を限定するいかなる意図もないが、この説明は、そのような噴射システム12に基づく。
燃料噴射器14は、主軸Aに沿って上部ヘッド16から噴射ノズルまで延在する細長い形状を有する。噴射器14はエンジンブロック内に設けられたウェルの内部に位置し、そこにおいてエンジンブロックにねじ止めされる固定ブロック18によって固定される。固定ブロック18は、噴射器ヘッド16を受ける、1対の締付具のような取付機構20を有し、ねじ止め力が噴射器14に固定のための軸方向の力を働かせる。
次に、図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施形態が説明される。この第1の1パイプ式の実施形態では、ヘッド16の上面22に、上面22の近傍において雌円錐面26として拡大する第1のオリフィス24が開口する。この単一パイプ式の実施形態においては、第1のオリフィス24は、高圧燃料が噴射器に進入する入口である。その端部に雄円錐面32に取り囲まれた対応する第1のオリフィス30を有するパイプ28は、ヘッドの第1のオリフィス24と相補的に係合している。パイプ28の周囲に設けられたチューブ状スリーブ34は、鍔などの横方向面36を形成する雄円錐の底部に当接する。
ヘッドの上面22に配置された締付板38は、周面によって接続される対向する上側面40及び下側面42を有する。締付板38は、固定ブロック18の一対の締付具20と同様の概念の二又形状機構44と、上側面と下側面との間に延在する中央貫通孔46と、二又形状機構44の反対側に配置された支持脚部48とを更に備える。
所定位置において、締付板の下側面42は、一方側において脚部48に支えられ、他方側において前記二又形状44の肩部50に当接して二又形状機構44に受け入れられるスリーブ34に支えられ、ヘッドの上面22に対向する。図2に示されるように、スリーブ34は、横方向面36と肩部50との間に固着される。組立体を固定するために、ねじ52が中央貫通孔46に係合され、次いで噴射器ヘッド16に設けられたねじオリフィス54に螺合される。ねじの径は、噴射器の大きさ及びパイプを噴射器に封止可能に接続するために必要な力に基づいて選択される。ねじ52によって生じる締付力F1は締付板38を噴射器ヘッドの上面22に向かって引っ張る。二又形状44は脚部48及びねじ52に対して片持ち式に配置されるので、力F2が、肩部50からスリーブ34、次に鍔部36、雄円錐面34、最後に雌円錐面26へと連続的に伝達される。2つの円錐面34、26は相補的に係合し、互いに対して封止可能に押圧されて、高圧燃料がパイプと噴射器との間を流れることを可能にする。
これに代わる例として、スリーブを有さない接続を構成することもでき、そこでは、締付板の二又形状はパイプの横方向面に直接的に接触し、入口オリフィスに向けて押圧する。更にまた、好適な実施形態においては、整合する面は円錐状である。球の一部分、卵形状面、更には、平坦な環状のリングなどの他の整合する面であっても、同様に封止された接続を提供するであろう。これらの面の好適な特徴は、それらが、取り囲むオリフィスの軸でもある軸を中心とする回転面であることである。更に、面が互いに整合し相補的に配置され得る限り、本発明の教示を用いた封止可能な接続が実装され得る。また、雄−雌の係合は、逆になってもよく、雄が噴射器側に、雌がパイプ側であってもよい。
次に、図3及び図4を参照して、第1の実施形態の2パイプ式の代替例が、この代替例の新しい特徴に注目して説明される。同様の役割を持つ同様の特徴は、同一の参照符号が付される。
ここでは、噴射器ヘッド16は、ヘッドの上面22に開口し雌円錐面58を有する、第1のオリフィス24と同様の形状の第2のオリフィス56を更に備える。噴射器の内部では、噴射事象に対応する燃料の必要に応じて、パイプ内に存在する高圧燃料が両方のオリフィス24、56を通じて噴射器に進入できるように、両方のオリフィスは共通の空間60に合流する。その端部に雄円錐面66に取り囲まれた整合する第2のオリフィス64を有する別のパイプ62は、ヘッドの第2のオリフィス56に封止可能に接続される。この2パイプ式の代替例において、締付板38は脚部を有さず、中央孔46を中心に対称に配置された2つの同一の二又形状機構44を備える。各二又形状44はパイプ28、62を受け入れ、中央のねじ52が両方のパイプを噴射器の第1のオリフィス24及び第2のオリフィス56の上に封止可能に締め付ける。もちろん、前に提示された構造上の代替例はすべて、この2パイプ式の構成にも適用可能である。
図5のように、前述した接続システムは、「デイジーチェーン」接続された複数の噴射器の構成を可能にする。これは、図では6つの噴射器が示されているが、噴射器14が次々に接続された燃料噴射システムの構造を作り出す。それぞれの端部に整合する面を有するパイプ28、62は、1つの噴射器14の第1のオリフィス24を隣接する噴射器の第2のオリフィス56に接続する。これは、大きな共通レールを持たないシステムの配置を可能にし、エンジン環境において著しく空間を節約する。
次に、図6及び図7を参照して、第2の1パイプ式の実施形態が説明される。全体的な原理は第1の環境と同様であり、一体式「固定締付具」が固定ブロック18及び締付板38に代わって設けられる点が異なる。一体式固定締付具は、エンジンブロックにねじ止めされる固定部材と、パイプ28を受け入れる二又形状機構44を有する締付部材とを備える。固定部材は固定ねじに対して片持ち式に配置され、したがって、第1の実施形態と同様に、パイプを第1のオリフィス24に押圧する際に、ねじによって生じる締付力は増強される。この実施形態の更なる利点は、力F2が噴射器14に伝達されてそれをエンジンブロックのウェル内の所定位置に固定するので、ねじを1つだけしか必要としないことである。
次に、図8及び図9を参照して、第2の実施形態の2パイプ式の代替例が説明される。噴射器14は第1の実施形態の2パイプ式の代替例において説明された噴射器と同一である。ここでは、一体式固定締付具は2つの二又形状機構44を備え、それぞれがパイプを受け入れ、一方は噴射器の第1のオリフィス24に接続され、他方は噴射器の第2のオリフィス56に接続される。
この2パイプ式の代替例の接続システムによって、図5のシステムと同様に、「デイジーチェーン」接続された噴射システム12が構成できる。
次に、図10及び図11を参照して、第3の1パイプ式の実施形態が説明される。パイプ28の端部を受け入れるための二又形状機構44を中央に備えた細長い締付板38によって、単一のパイプ28が噴射器ヘッドの第1のオリフィス24に接続される。細長い締付板38は燃料噴射器14を越えて延在し、その両端部に、エンジンブロックにねじ込まれる長いねじ52が係合される貫通孔54を備える。この実施形態の利点は、対称な力がパイプ28に印加され、整合する面同士を互いに対して押圧することである。更に、これらの対称な力は、ウェル内の所定位置に他の部品を必要とせずに固定される噴射器14に伝達される。
次に、図12及び図13を参照して、第3の実施形態に対する2パイプ式の代替例が説明される。ここでは、細長い締付板38は中央に配置された2つの二又形状機構44を備え、それぞれが噴射器の第1又は第2のオリフィスに緊密に接続される1本のパイプ28、62を受け入れる。
この2パイプ式の代替例の接続システムによって、図5のシステムと同様に、「デイジーチェーン」接続された噴射システム12が構成できる。
次に、図14及び図15を参照して、第4の実施形態が説明される。ここでは、第1の実施形態と同様に、固定ブロック18によって噴射器14はエンジン10に固定される。
噴射器ヘッドの上面22は溝68を備え、溝68の断面は、前記上面22に平行な軸を有する円の弧である。溝28の面は平滑である。第1のオリフィス24は溝68の底に開口し、そこで溝68の面の一部が第1のオリフィス24を取り囲む。外径が溝68の径よりもわずかに小さい円柱状のパイプ70は溝68に収容され、その底に横たえられる。円柱状のパイプ70は、その壁を貫通して径方向に延在し噴射器14の第1のオリフィス24と整列する整合する第1のオリフィス72を備える。パイプ70上に延在し、噴射器ヘッド16にねじ込まれる2つのねじによって噴射器ヘッド16に向かって引っ張られる締付板38によって、パイプ70は溝68内に固定される。パイプ70を溝68内で所定位置によりうまく保持するために、締付板38は、その下側面42に備えられたV字形の切り込み74内にパイプ70を受け入れる。V字形の切り込み74はパイプ70と平行である。この構成において、円柱状のパイプ70の整合する第1のオリフィス72は噴射器の第1のオリフィス24に対して封止可能に押圧される。
達成されるべき目的は、チューブ内の燃料圧によって生じる応力を相殺する圧縮応力をパイプ70内に生じさせることである。これを達成するために、第4の実施形態の接続の形は、溝68がパイプ70の径よりもかなり大きく、いわゆるV字切り込み74が同様に円形で、パイプ70の径よりも大きくなるように修正されてよい。所望の圧縮応力をパイプ70に生じさせるため、図に示されるように、2つのねじは互いに対して平行ではなく、締付具38がパイプ70上でわずかに湾曲され得るように、それらの軸が噴射器内で交差する。
次に、図16及び図17を参照して、第4の実施形態に対する代替例が説明される。この代替例の主な相違点は、横方向のパイプ70を溝68内に押圧する締付機構にある。噴射器ヘッド16は、ここでは、噴射器の主軸Aに対して径方向に延在する突出部材78を備える。締付鉤76はU字形を有し、一方の枝部80は他方の枝部82よりも短い。所定位置において、短い方の枝部80はヘッド16の突出部材78と鉤のように係合し、したがって締付鉤76は鉤形状を中心に旋回し、U字形状の長い方の枝部82はパイプ70の上に横たえられる。噴射器ヘッド16にねじ込まれたねじは長い方の枝部82の端部を噴射器ヘッド16に向かって引っ張り、前記長い方の枝部82と溝68との間のパイプ70を押圧する。ここでも、長い方の枝部82は、パイプ70のより向上した保持を可能にするV字形の切り込み74を備えてよい。すでに詳述したように、V字形の切り込みは、パイプ70の位置決めすること及び適切な締付力と応力分布とを提供することを可能にするように形成された断面形状を有する。
上に示された、非平行なねじを用いた締付具の改変は、この第4の実施形態に対する代替例でも同様に実施できる。
図18に示されるように、第4の実施形態の接続システム、及びその鉤による代替例は、単一のパイプ70に接続された複数の噴射器14を備えるシステム12を構成することを可能にする。単一のパイプ70は、その壁を貫通する複数の径方向のオリフィス72を備え、各オリフィスは噴射器14の第1のオリフィス24に接続される。パイプ70は、図に示されるような曲がりくねった形状、又はエンジン環境によって最も求められる任意の他の形状を与えられてよい。非直線的な形状の利点は、気筒間の公差を考慮に入れたエンジンの調整を可能にし得るある程度の柔軟性及び弾性をパイプ70に提供することである。
更に別の代替例において、脚部48を備える、第1の実施形態の締付具38と同様の締付具を、二又形状機構をV字形の切り込みに置き代えて、最後の実施形態において利用することができる。
本発明の種々の実施形態において提示された接続システムによって、他の燃料システムの構造が容易に構成され得る。例えば、デイジーチェーン接続又は単一のパイプは、その一端部又は両端部から燃料を受け入れることができる。
また、本出願ではほとんど説明されなかったポンプシステムは、並列又は直列に配置された複数のポンプを備え得る。
また、図18は、すべての噴射器が単一のパイプに接続される「デイジーチェーン接続」システムを提示している。それぞれの噴射器がそれ自身のパイプを通じてポンプに接続された構造もまた実施することができる。

Claims (14)

  1. 第1のオリフィス(24)を有する噴射器(14)を備え、整合する第1のオリフィス(30)を有するパイプ(28)が、前記第1のオリフィス(24)に緊密に接続される、内燃機関(10)のための燃料噴射システム(12、84)であって、ねじ締付板(38)によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面(32、58)によって両方のオリフィス(24、30)が取り囲まれ、前記噴射器(14)は、その第1のオリフィス(24)及び第2のオリフィス(56)が配置される接続ヘッド(16)を有し、両方のオリフィス(24、56)は共通の内部空間(60)に合流し、前記噴射システム(12)は、前記噴射器の前記第2のオリフィス(56)に緊密に接続される、整合するオリフィス(64)を有する中間パイプ(62)を更に備え、前記締付板(38)によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面(58、66)によって両方の前記オリフィス(56、64)が取り囲まれることを特徴とする、燃料噴射システム(12、84)。
  2. 前記中間パイプ(62)の前記オリフィスは前記中間パイプの端部に配置され、前記システム(12)は、第2の噴射器(14)を更に備えており、前記第1の噴射器と第2の噴射器が接続されるように、その第1のオリフィス(24)が前記中間パイプの別の前記オリフィスに緊密に接続される、請求項1に記載のシステム(12)。
  3. 複数の中間パイプ(62)によって接続される少なくとも3つの噴射器(14)を備え、組立体は第1の噴射器から最後の噴射器まで延在し、前記システム(12)は、中間パイプによって前記第1の噴射器の前記第1のオリフィスに緊密に接続される出口オリフィスを有する高圧ポンプを更に備える、請求項2に記載のシステム(12)。
  4. 前記システムにおいて、オリフィスを取り囲むすべての平滑面は、各面の軸が取り囲まれるオリフィスの軸である、円錐若しくは球の一部又は卵形若しくは平円板などの回転面である、請求項3に記載のシステム(12)。
  5. 前記締付板(38)は、前記締付板(38)の下側面(42)から上側面(40)まで延在する二又形状部分(44)を有し、前記下側面(42)は前記噴射器の前記ヘッド(16)に対向するように配置され、前記パイプ(28)は鍔部(36)を備え、前記パイプは前記鍔部を前記締付板の前記下側面(42)に当接させて前記二又形状部分(44)内に配置され、ねじ(52)が前記締付板を前記噴射器に向かって押圧するように締められ、締付力(F1)は、前記パイプの前記平滑面及び前記噴射器の前記平滑面が互いに対して封止可能に押圧されるように、前記鍔部に伝達される、請求項1から4のいずれかに記載のシステム(12)。
  6. 前記締付板(38)は、前記噴射器の前記第1及び第2のオリフィスがそれぞれのパイプに封止可能に接続されるように第2の二又形状部分(44)を有する、請求項5に記載のシステム(12)。
  7. 前記締付板(38)は前記ねじ(52)が通過する貫通孔(46)を有し、前記ねじの頭は前記締付板(38)の前記上側面(40)に当接し、前記ねじのねじ山付き部分は前記噴射器の前記ヘッドにねじ込まれ、前記締付力(F1)は前記パイプの前記噴射器との緊密な接続を維持する、請求項5又は6に記載のシステム(12)。
  8. 前記締付板(38)は前記ねじが通過する貫通孔を有し、前記ねじの頭は前記締付板の前記上側面に当接し、前記ねじのねじ山付き部分は前記内燃機関(10)のブロックにねじ込まれ、前記締付力(F1)は前記パイプの前記噴射器との緊密な接続を維持するとともに前記噴射器(14)を前記内燃機関(10)の所定位置に維持する、請求項5又は6に記載のシステム(12)。
  9. 前記締付板は第2のねじが通過する第2の貫通孔を有し、前記第2のねじの頭は前記締付板の前記上側面に当接し、前記第2のねじのねじ山付き部分もまた前記内燃機関のブロックにねじ込まれ、前記二又形状部分は中央に配置され、2つの前記ねじは前記パイプを前記噴射器に緊密に接続する均衡のとれた力を提供するように、前記二又形状部分から径方向に対向する、請求項8に記載のシステム(12)。
  10. 第1のオリフィス(24)を有する噴射器(14)を備え、整合する第1のオリフィス(72)を有するパイプ(70)が、前記第1のオリフィス(24)に緊密に接続される、内燃機関(10)のための燃料噴射システム(12、84)であって、ねじ締付板(38)によって互いに対して封止可能に押圧される相補的な面である周辺平滑面(68)によって両方のオリフィス(24、72)が取り囲まれ、前記パイプ(70)は円筒状であり、その壁を貫通して延在する径方向のオリフィス(72)を備え、前記相補的な平滑面は前記パイプの外側円筒状面及び前記噴射器(14)のヘッド(16)の上側面(22)に配置された溝(68)の整合する面である、ことを特徴とする燃料噴射システム(12、84)。
  11. 複数の噴射器を備えており、前記複数の噴射器は、噴射器の前記第1のオリフィス(24)にそれぞれが緊密に接続される複数の径方向のオリフィス(72)を備える単一のパイプ(70)に接続される、請求項10に記載のシステム(84)。
  12. 前記パイプ(70)は前記締付板(38)の下側面(42)と前記噴射器の前記ヘッドとの間に係合され、ねじ(52)が、前記パイプに径方向の締付力を伝達するように、前記締付板(38)を前記噴射器に向かって押圧するように締められて、これにより、前記パイプの平滑な前記円筒状面及び前記噴射器の平滑な前記円筒状面が互いに対して封止可能に押圧される、請求項10又は11に記載のシステム(84)。
  13. 前記締付板(58)と前記噴射器(14)とが互いに向かって引っ張られるように前記ねじ(52)は前記噴射器の前記ヘッドにねじ込まれ、前記締付板(58)と前記噴射器(14)との間の前記パイプ(70)は径方向の圧縮力によって固定される、請求項12に記載のシステム(84)。
  14. 前記噴射器の前記ヘッド及び前記締付板の一端部の両者は相補的な鉤形状(78、80)を有して係合され、前記ねじ(52)は、前記締付板(82)における、前記鉤形状(78、80)とは反対側の一端部で締められ、これにより、前記締付板(38)と前記噴射器のヘッド(16)との間の前記パイプ(70)は径方向の圧縮力によって固定される、請求項13に記載のシステム(84)。
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