JP2018066373A - Ｇｄｉ燃料分配管の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】内側の圧力変化による繰り返し耐久性を向上させ、インジェクターの噴射騷音が伝達される時にも緩衝効果があり、インジェクターカップとマウントホルダーの重量を減らし、製品の原価を大幅に減らすＧＤＩ燃料分配管の構造を提供する。
【解決手段】本発明は、燃料が流動するメインパイプと、外側面を介して前記メインパイプに固定結合され、前記メインパイプに注入された燃料が側面を通じて内部に流入するようにし、下端には選択的に燃料を噴射するインジェクターが結合される複数のインジェクターカップと、上下が連通するボルトホールが形成された管体で、外側面を介して前記メインパイプに固定結合される複数のマウントホルダーと、インジェクターカップ及びマウントホルダーの外周を取り囲み、両端が前記メインパイプの外周面に結合されることによってインジェクターカップ及びマウントホルダーを前記メインパイプに固定する固定片とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明はＧＤＩ燃料分配管の構造に関するもので、より詳しくはメインパイプに結合されるインジェクターカップ及びマウントホルダーのそれぞれを少なくとも２個に分離された構造に構成し、溶接面積及び個所が従来より増加するようにして、圧力変化による繰り返し耐久性（脈動疲労耐久性）を向上させることができるＧＤＩ燃料分配管の構造に関するものである。

近年、全世界的に強化している排気ガス規制を満たすために多様な技術開発が進行され、実際に適用されている。

そのうち、ガソリン直接噴射（Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＧＤＩ）式エンジンは、高圧の燃料を燃焼室内に直接噴射して燃焼効率を増大させることによって排気ガスを減らすとともに燃費及び出力を向上させるので、このエンジンに対する開発が活発に進行されている。

前述したガソリン直接噴射（ＧＤＩ）式エンジンは、高圧燃料を噴射するための高圧ポンプ及び直噴式インジェクターが多くの有名メーカーで既に開発完了され、直噴式（ガソリン直接噴射式）インジェクターへの安定的な燃料供給のための燃料レール（ｆｕｅｌ−ｒａｉｌ）は各エンジンの装着位置及び空間に合うようにそれぞれ開発されている。

そのうち、ＭＰＩ（マルチポート噴射）又はＰＦＩ（ポート燃料噴射）と呼ばれる吸気ポート及び吸気バルブに燃料を噴射して吸気と混合し、燃焼室に混合気を供給するエンジンでは、燃料レールに低圧、すなわち３〜５ｂａｒの燃料圧が作用するため、燃料レールの開発時、燃料圧に対する剛性の確保よりは振動及び燃料レール内の燃料脈動に対する信頼性確保に集中されたが、高圧１２０〜２００ｂａｒに至る燃料圧が作用する直噴式（ガソリン直接噴射式：ＧＤＩ）燃料レールの開発時には、圧力、振動、熱による疲労強度の確保が優先しなければならない。

大韓民国公開特許第１０−２０１５−００４８５４８号では、燃料供給部から受けた燃料が貯蔵される中空部と、前記中空部に貯蔵された燃料を分配するために形成された分配ホールを有するパイプと、シリンダーヘッドに挿設され、前記シリンダーヘッドの内部に燃料を噴射するためのインジェクターが固定され、前記分配ホールを通じて分配される燃料が前記インジェクターに流入するように前記分配ホールと連通する燃料通路が形成されたインジェクターカップと、前記パイプを前記シリンダーヘッドに固定するためのボルトホールが形成されたマウントホルダーとを含み、前記インジェクターカップと前記パイプの間及び前記マウントホルダーと前記パイプの間のうち少なくとも一つ以上はステンレススチール系成分の溶加材を用いて半田付けされる車両用燃料レールを提供した。

前記のように、従来の直噴式（ガソリン直接噴射式）燃料レールでは、マウント構造物及びインジェクターカップを独立的に構成し、各構造物を半田付け工法（溶加材使用）でメインパイプに付着した。

ところで、マウント構造物及びインジェクターカップを独立的に構成し、各構造物を半田付け工法でメインパイプに付着する従来の直噴式燃料レールでは、エンジンで発生する圧力、熱又は振動によって燃料レールで変位が発生し、これによって燃料レールの各部品に疲労応力が加わり、特にエンジンヘッドに固定されるマウント構造物及びインジェクターカップの溶接（半田付け）部位に応力が集中して溶接部でクラックが発生する問題点があった。

韓国公開特許第１０−２０１５−００４８５４８号公報

本発明は、メインパイプに結合するインジェクターカップ及びマウントホルダーを少なくとも２個に分離された構造に構成することで、応力解消はもちろんのこと、溶接面積及び個所が従来より増加するようにして、内側の圧力変化による繰り返し耐久性（脈動疲労耐久性）を向上させ、インジェクターの噴射騷音を緩衝する効果があり、インジェクターカップとマウントホルダーの重量を減らすことができ、製品の原価を大幅に減らすことができるＧＤＩ燃料分配管の構造を提供することをその目的とする。

本発明によるＧＤＩ燃料分配管の構造は、内部に形成された中空を通じて燃料が流動するメインパイプ、下端が開放した円筒状のもので、外側面を介して前記メインパイプに固定結合され、前記メインパイプに注入された燃料が側面を通じて内部に流入するようにし、下端には選択的に燃料を噴射するインジェクターが結合される複数のインジェクターカップ、長手方向に上下が連通するボルトホールが形成された管体で、外側面を介して前記メインパイプに固定結合される複数のマウントホルダー、及び前記複数のインジェクターカップ及びマウントホルダーのそれぞれの外周を取り囲むとともに両端が前記メインパイプの外周面に結合されることによって前記複数のインジェクターカップ及び前記複数のマウントホルダーを前記メインパイプに固定する固定片とを含む。

この時、本発明による前記固定片はその断面が逆“Ｕ”字形のもので、前記メインパイプと結合される方向に伸びた両端には前記メインパイプの外周面と対応する形状に凹むように接合面が形成される。

そして、本発明による前記固定片は前記メインパイプと結合する方向を基準に直交するいずれか一方向に延長片が延設されることによって、高圧の燃料によって発生する脈動及び振動による応力を分散させる。

本発明の一実施例によるＧＤＩ燃料分配管の構造は次のような効果を有する。

第一、単一部品に溶接されるインジェクターカップ及びマウントホルダーのそれぞれを２種の部品に分離された構造に構成することで、溶接面積及び個所が従来より増加して高圧の燃料流動（圧力変化）による繰り返し耐久性（脈動疲労耐久性）を向上させることができる効果を有する。

第二、インジェクターの噴射騷音が伝達されるとき、固定片が緩衝する効果を有する。

第三、前記インジェクターカップ及びマウントホルダーの重量が減少して、製品の原価を大幅に減らす効果を有する。

本発明の一実施例によるＧＤＩ燃料分配管の構造を示す例示図である。 本発明の一実施例によるＧＤＩ燃料分配管のメインパイプに固定片を用いてインジェクターカップ及びマウントホルダーを結合することを示す例示図である。

以下、添付図面に基づいて本発明による好適な実施例を詳細に説明する。詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念に解釈されなければならない。

したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の好適な実施例に過ぎなく、本発明の技術的思想を全て示すものではないので、本出願の時点でこれらを取り替えることができる均等な変形例があり得ることを理解しなければならない。

まず、従来の車両に使われるガソリンエンジンの噴射方式には、多点噴射（ＭＰＩ：Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式又はポート噴射（ＰＦＩ：Ｐｏｒｔ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式が主流をなす。

しかし、近年環境汚染規制が強化するにつれて車両の排気ガスに対する規制が制度的に強化して、ＭＰＩ又はＰＢＩ方式のエンジンよりは排気ガスに汚染物質の含有量が少ないエンジンの開発が必要となった。

このような必要性によってガソリン直接噴射方式を用いるエンジンが開発された。ガソリン直接噴射（ＧＤＩ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式はエンジンシリンダーの内部にガソリン燃料を直接噴射する方式である。

ＧＤＩ方式のエンジンでは、ガソリンを噴射する燃料噴射器が１００気圧以上の高圧で作動するため、高圧の燃料噴射器を使うことによって発生する、燃料噴射器と結合する装置の破損を防止する設計が重要である。

ＧＤＩ燃料分配管は燃料タンクから複数の燃料噴射器に燃料を供給するためのもので、複数の燃料注入口を備え、燃料注入口には燃料噴射器を固定的に連結するための噴射器カップが取り付けられる。

また、ＧＤＩ燃料分配管は、燃料噴射器の高圧噴射によるＧＤＩ燃料分配管の破損を防止するために、一部が燃料分配管と結合し、他の一部が噴射器カップと結合することで、噴射器カップと燃料分配管間の結合部位の破損を防止する役目をするマウントホルダーをさらに備える。

ここで、マウントホルダーとインジェクターカップの間にブリッジを設け、ブリッジの両側にマウントホルダーとインジェクターカップを溶接してマウントホルダーとインジェクターカップを一体的に結合させる。燃料噴射器の高圧に耐えるために、ブリッジがマウントホルダー及びインジェクターカップと溶接で結合する部位の面積が増加しなければならなく、これによってブリッジの体積も増加することになる。

ブリッジの体積が増加すれば、隣接した燃料分配管、マウントホルダー及びインジェクターカップの間隔が狭くなるので、燃料分配管にマウントホルダー及びインジェクターカップを溶接した後にマウントホルダーとインジェクターカップの間にブリッジを溶接で結合させる作業がとても難しくなる。

また、ブリッジの両側が共に溶接で結合されるので、それぞれの溶接結合部位で発生し得る微細なクラックが燃料噴射器の高圧によって大きく成長して燃料分配管の破損原因となった。

本発明は、メインパイプに結合されるインジェクターカップ及びマウントホルダーを少なくとも２個に分離された構造に構成することで、溶接面積及び個所が従来より増加するようにして、内側の圧力変化による繰り返し耐久性（脈動疲労耐久性）を向上させ、インジェクターの噴射騷音が伝達される時にも緩衝効果があり、インジェクターカップとマウントホルダーの重量を減らすことができ、製品の原価を大幅に減らすことができるＧＤＩ燃料分配管に関するもので、図面を参照してより詳細に説明すれば次のようである。

本発明の一実施例によるＧＤＩ燃料分配管は、メインパイプ１０と、複数のインジェクターカップ２０及び複数のマウントホルダー３０と、前記インジェクターカップ２０及び複数のマウントホルダー３０をメインパイプ１０に固定する複数の固定片２１、３１とを含むことが好ましい。

まず、メインパイプ１０は内部に中空を有する管体で、一側を通じて内部に燃料が注入して他側に流動する。

ここで、前記メインパイプ１０の外周面には長手方向に沿って一定の間隔で複数のホールが形成され、前記ホールにはそれぞれインジェクターカップ２０が密着して結合され、前記メインパイプ１０に注入されて流動する燃料が複数のインジェクターカップ２０に分配されて供給される。

ここで、前記インジェクターカップ２０は下端が開放した円筒状のもので、外側面を介して前記メインパイプ１０に溶接で固定結合され、下端には選択的に燃料を噴射するインジェクターが結合される。

よって、前記インジェクターカップ２０は前記メインパイプ１０に注入された燃料が側面を通じて内部に流入するようにし、内部に流入した燃料は下端に結合されたインジェクターに供給される。

そして、前記メインパイプ１０の外周面と密着する前記インジェクターカップ２０の外側面である溶着面には前記メインパイプ１０のホールと連通する連通孔が形成されることが好ましく、前記メインパイプ１０に前記インジェクターカップ２０が結合されるとき、前記インジェクターカップ２０の連通孔が前記メインパイプ１０のホールと密接して互いに連通するようにそれぞれ配置された後、前記インジェクターカップ２０の溶着面と前記メインパイプ１０の外周面が溶接（又は半田付け）で結合される。

また、本発明の一実施例による複数のインジェクターカップ２０のそれぞれには固定片２１が一体に備えられ、前記固定片２１はインジェクターカップ２０の外周を取り囲むとともに左右側両端が前記メインパイプ１０の外周面に溶接で結合されることによって前記インジェクターカップ２０が前記メインパイプ１０に固定される。

前記固定片２１をより詳細に説明すれば、前記固定片２１はその断面が逆“Ｕ”字形のもので、前記メインパイプ１０と結合する方向に伸びた左右側両端は前記メインパイプ１０の外周面と対応する形状に凹むように接合面２２が形成されることが好ましい。

よって、前述した本発明の一実施例によるＧＤＩ燃料分配管の構造によって前記メインパイプ１０に結合されるインジェクターカップ２０の構成要素が少なくとも２個に分離された構造に構成することで、前記メインパイプ１０に溶接される面積及び個所が従来より増加して、内側の圧力変化に対する繰り返し耐久性である脈動疲労耐久性を向上させることができる。

また、前記固定片２１は、前記メインパイプ１０と結合する方向を基準に直交する下方に延長片２３が延設される。前記延長片２３は高圧の燃料によって発生する脈動及び振動による応力を分散させる。

したがって、前述した本発明の一実施例による延長片２３によってインジェクターの噴射騷音がインジェクターカップ２０から固定片２１及び延長片２３を介して伝達されて衝撃を緩和する緩衝効果を奏する。

そして、本発明の一実施例によるマウントホルダー３０は長手方向に上下が連通するボルトホールが形成された管体であり、外側面を介して前記メインパイプ１０に固定結合される。

ここで、前記マウントホルダー３０は前記インジェクターカップ２０の数と対応する数で備えられることが好ましい。前記マウントホルダー３０にも固定片３１が結合される。前記固定片３１はマウントホルダー３０の外周を取り囲むとともに左右側両端が前記メインパイプ１０の外周面に溶接で結合されることによって前記マウントホルダー３０を前記メインパイプ１０に固定する。

前記マウントホルダー３０を固定する前記固定片３１をより詳細に説明すれば、前記固定片３１もその断面が逆“Ｕ”字形のもので、前記メインパイプ１０と結合する方向に伸びた左右側両端には前記メインパイプ１０の外周面と対応する形状に凹むように接合面３２が形成することが好ましい。

したがって、本発明による前記のような構造によってメインパイプに結合されるインジェクターカップ及びマウントホルダーを少なくとも２個に分離された構造に構成することで、応力解消はもちろんのこと、溶接面積及び個所が従来より増加するようにして、内側の圧力変化による繰り返し耐久性（脈動疲労耐久性）を向上させ、インジェクターの噴射騷音による衝撃を緩衝する効果があり、インジェクターカップとマウントホルダーの重量を減らすことができ、製品の原価を大幅に減らすことができる。

本発明は図面に示した実施例に基づいて説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、当該技術分野の通常の知識を有する者であればこれから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解可能であろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は添付の特許請求範囲の技術的思想によって決定される。

１０ メインパイプ
２０ インジェクターカップ
３０ マウントホルダー
２１、３１ 固定片
２２、２３ 接合面

Claims (3)

1. 内部に形成された中空を通じて燃料が流動するメインパイプ、
   下端が開放した円筒状のもので、外側面を介して前記メインパイプに固定結合され、前記メインパイプに注入された燃料が側面を通じて内部に流入するようにし、下端には選択的に燃料を噴射するインジェクターが結合される複数のインジェクターカップ、
   長手方向に上下が連通するボルトホールが形成された管体で、外側面を介して前記メインパイプに固定結合される複数のマウントホルダー、及び、
   前記複数のインジェクターカップ及びマウントホルダーのそれぞれの外周を取り囲むとともに両端が前記メインパイプの外周面に結合されることによって前記複数のインジェクターカップ及び前記複数のマウントホルダーを前記メインパイプに固定する固定片、を含む、ＧＤＩ燃料分配管の構造。
2. 前記固定片はその断面が逆“Ｕ”字形のもので、前記メインパイプと結合される方向に伸びた両端には前記メインパイプの外周面と対応する形状に凹むように接合面が形成される、請求項１に記載のＧＤＩ燃料分配管の構造。
3. 前記固定片は前記メインパイプと結合する方向を基準に直交するいずれか一方向に延長片が延設されることによって、高圧の燃料によって発生する脈動及び振動による応力を分散させる、請求項１に記載のＧＤＩ燃料分配管の構造。