JP2020033944A - 燃料配管アセンブリ及びインジェクタカップ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる燃料配管アセンブリ等を提供する。【解決手段】燃料供給主配管1a（燃料配管）には、燃料が流通する燃料主通路1b（第1燃料通路）が形成される。インジェクタカップ2には、インジェクタ3が取り付けられる。突出部2aには、燃料主通路1b（第1燃料通路）とインジェクタカップ2の内部（凹部2e）とを連通する燃料通路孔2b（第2燃料通路）が形成される。突出部2aは、燃料主通路1b（第1燃料通路）内に突出する。突出部2aは、燃料供給主配管1a（燃料配管）と別体に構成される。突出部2aの内周面2fと燃料主通路1b（第1燃料通路）側の突出部2aの端面2gとを接続するR面（接続部2c）を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料配管アセンブリ及びインジェクタカップに関する。

近年、燃費の向上や有害排出ガス成分の減少を図るべく、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）を気筒ごとに設けた筒内噴射ガソリンエンジンの開発/改良が進められている。また、更なる燃費の向上と厳しい有害排出ガス規制に対応するため、燃料噴射弁に供給する燃料圧力がより高圧化されている状況である。

これらの背景の下、筒内噴射エンジンでは、高圧化された燃料を供給するコモンレールを配し、本コモンレール内の主通路から燃料をエンジン筒内噴射するインジェクタに分配供給している（例えば、特許文献１参照）。

特表2000-517032号公報

特許文献１には、燃料を分配供給する分岐孔にエッジ部を有しない曲面に形成したR面取部を設けることが開示されている（第1図）。

しかしながら、特許文献1では、長いコモンレールの途中で分岐する分岐孔にどのようにしてR面取部を設けるかについては開示されていない。長手方向に断面がほぼ円形の流通路を有するコモンレールは、構造上、分岐孔の開口端部に曲面形成したR面取部を形成する事が困難である為、製造コストが増大する。

ところで、筒内噴射内燃機関において、高圧化された燃料を筒内に供給するコモンレールは、主燃料通路を構成するチューブ管から複数のインジェクタへ流入させる複数の分岐通路を配置する。それらの分岐通路は、主燃料通路を構成するチューブ管に機械加工、または、プレス加工等で外径方向より小径孔を形成する為、主燃料通路部と分岐通路の交叉部にエッジ形状が形成される（図6参照）。

主燃料通路と小径孔の分岐通路内に高圧化された燃料が充填、または、流動時、このエッジ形状部にも高圧が印加される為、局部的に応力集中が発生する。更なる高圧化が進む場合、主燃料通路と分岐通路の交叉部のエッジ形状は不適となり、最悪ケースとしてエッジ部を起点に亀裂破損が進行し燃料漏れに至る恐れがある。

本発明の目的は、製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる燃料配管アセンブリ及びインジェクタカップを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、燃料が流通する第1燃料通路が形成される燃料配管と、インジェクタが取り付けられるインジェクタカップと、前記第1燃料通路と前記インジェクタカップの内部とを連通する第2燃料通路が形成され、前記第1燃料通路内に突出する突出部と、を備え、前記突出部は、前記燃料配管と別体に構成され、前記突出部の内周面と前記第1燃料通路側の前記突出部の端面とを接続するR面を有する。

本発明によれば、製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第1実施形態に係る燃料配管アセンブリの要部断面図である。 第2実施形態に係る燃料配管アセンブリの要部断面図である。 第3実施形態に係る燃料配管アセンブリの要部断面図である。 第1および第2実施形態に係る燃料配管アセンブリの全体斜視図である。 第3実施形態に係る燃料配管アセンブリの全体斜視図である。 比較例による燃料配管アセンブリの加工方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の第1〜第3の実施形態に係る燃料配管アセンブリの構成を説明する。なお、前述した発明の目的と一部重複するが、本実施形態では、主燃料通路と分岐通路の交叉部にＲ面取りを形成させる事で局部的な応力集中を回避させて耐久性向上を図る事を目的とする。また、高強度の別部材を主燃料通路と分岐通路の交叉部に配する構成も可能である為、主燃料通路を構成するチューブ材に高価な高強度材を採用することを回避し、コストダウンも得られる機構を提案する事を目的とする。

（第1実施形態）
初めに、第1実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の構成を説明する。図1は第1実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の要部断面図であり、図4は第1実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の全体斜視図である。なお、図4は後述する第2実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の全体斜視図も兼ねている。

図1に示すように、第1実施形態に係る燃料配管アセンブリ1は、主として、燃料供給主配管1a、インジェクタカップ2から構成される。なお、各部材は、一例として、蝋付けにより固定される。燃料供給主配管1aは、その内部に燃料が流通する燃料主通路1bを備える。燃料供給主配管1aから燃料が少なくとも一つ以上のインジェクタカップ2へ供給される。インジェクタ3は、エンジンに燃料を供給する。

インジェクタカップ2の内径部2dは、インジェクタ3との接続部の燃料シール（Oリング等）を保持する。インジェクタカップ2は、燃料通路孔2bが形成される突出部2aを備える。そして、燃料通路孔2bと燃料供給主配管1aの燃料主通路1bとの接続部2cに曲率を持ったR面取りを設置した構造を特徴とする。なお、R面取り（フィレット）に代えて、C面取りを採用してもよい。

すなわち、燃料配管アセンブリ1は、燃料供給主配管1a（燃料配管）、インジェクタカップ2、突出部2aを備える。燃料供給主配管1a（燃料配管）には、燃料が流通する燃料主通路1b（第1燃料通路）が形成される。インジェクタカップ2には、インジェクタ3が取り付けられる。突出部2aには、燃料主通路1b（第1燃料通路）とインジェクタカップ2の内部（凹部2e）とを連通する燃料通路孔2b（第2燃料通路）が形成される。突出部2aは、燃料主通路1b（第1燃料通路）内に突出する。突出部2aは、燃料供給主配管1a（燃料配管）と別体に構成される。突出部2aは、突出部2aの内周面2fと燃料主通路1b（第1燃料通路）側の突出部2aの端面2gとを接続するR面（接続部2c）を有する。

突出部2aは、燃料供給主配管1a（燃料配管）と別体に構成されるため、燃料供給主配管1aの長さにかかわらずR面を容易に形成（加工）することができる。そして、R面により燃料圧力による応力集中を抑制することができる。その結果、燃料圧力に対する耐久性を向上することができる。

なお、インジェクタカップ2は、インジェクタ3が取り付けられる凹部2eと、突出部2aを有する。燃料通路孔2b（第2燃料通路）の径D1は、凹部2eの径D2より小さい。凹部2eの径D2は、燃料主通路1b（第1燃料通路）の径D3より小さい。これにより、インジェクタカップ2の内部（凹部2e）の燃料圧力を所望の圧力にすることができる。

燃料主通路1b（第1燃料通路）側の突出部2aの端面2gは、燃料供給主配管1a（燃料配管）の内周面1cに接する。これにより、燃料主通路1b（第1燃料通路）側の突出部2aの端面2gが燃料供給主配管1aの内周面1cと接する部分において、燃料圧力による応力集中を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる。

（第2実施形態）
次に、第2実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の構成を説明する。図2は第2実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の要部断面図である。なお、第2実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の全体斜視図は、図4に示す第1実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の全体斜視図と同じである。

図2に示すように、第2実施形態に係る燃料配管アセンブリ1は、主として、燃料供給主配管1a、インジェクタカップ2、別部材4（突出部）から構成される。燃料供給主配管1aは、その内部に燃料が流通する燃料主通路1bを備える。燃料供給主配管1aから燃料が少なくとも一つ以上のインジェクタカップ2へ供給される。インジェクタ3は、エンジンに燃料を供給する。

インジェクタカップ2の内径部2dは、インジェクタ3との接続部の燃料シール（Oリング等）を保持する。別部材4は、燃料供給主配管1a及びインジェクタカップ2とは別体に構成される。別部材4には、燃料通路孔4aが形成される。別部材4は、燃料供給主配管1aの燃料主通路1bに突出する。そして、燃料通路孔4aと燃料主通路1bとの接続部4bに曲率を持ったR面取りを設置した構造を特徴とする。

すなわち、別部材4（突出部）は、インジェクタカップ2と別体に構成される。別部材4（突出部）は、燃料供給主配管1a（燃料配管）及びインジェクタカップ2と別体に構成されるため、R面を容易に形成することができる。なお、別部材4（突出部）は、円筒状である。

インジェクタカップ2は、図2に示すように、インジェクタ3が取り付けられる凹部2e（第1凹部）と、燃料供給主配管1a（燃料配管）に形成される燃料主通路1b（第1燃料通路）と凹部2eとを連通する燃料通路孔4a（第2燃料通路）が形成される別部材4（突出部）と、別部材4が取り付けられる凹部2i（第2凹部）と、を備える。

別部材4（突出部）は、燃料主通路1b（第1燃料通路）内に突出し、別部材4の内周面4cと燃料主通路1b（第1燃料通路）側の別部材4の端面4dとを接続するR面（接続部4b）を有し、凹部2e（第1凹部）の底と凹部2i（第2凹部）の底の間に燃料通路孔4a（第2燃料通路）と同径同心の貫通孔2hを有する。

別部材4（突出部）は、燃料供給主配管1a（燃料配管）及びインジェクタカップ2より引っ張り強度の高い材料で構成される。これにより、燃料圧力に対する耐久性をさらに向上することができる。なお、引っ張り強度の高い材料は高価であるため、燃料供給主配管1a（燃料配管）の引っ張り強度を、インジェクタカップ2の引っ張り強度より小さくしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる。また、別部材4（突出部）をインジェクタカップ2と別体とし、別部材4を高強度部材とすることで、疲労破壊限界を向上させることが可能である。高強度部材は高価である為、燃料供給主配管1aやインジェクタカップ2に採用するより、小型の別部材4に採用することで、安価に燃料配管アセンブリ1を提供することが可能である。

（第3実施形態）
次に、第3実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の構成を説明する。図3は第3実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の要部断面図であり、図5は第3実施形態に係る燃料配管アセンブリ1の全体斜視図である。

図3に示すように、第3実施形態に係る燃料配管アセンブリ1は、主として、燃料供給主配管1a、インジェクタカップ2、別部材4（突出部）から構成される。燃料供給主配管1aと少なくも一つ以上のインジェクタカップ2は一体成型される。インジェクタ3は、エンジンに燃料を供給する。

すなわち、燃料供給主配管1a（燃料配管）とインジェクタカップ2は、一体に構成される。これにより、燃料供給主配管1aとインジェクタカップ2の接続強度が向上する。また、燃料配管アセンブリ1の組立工数が削減され、製造コストが削減される。

インジェクタカップ2の内径部2dは、インジェクタ3との接続部の燃料シール（Oリング等）を保持する。燃料供給主配管1aとインジェクタカップ2の内径部2dを繋ぐ部位に別部材4が別体に構成される。別部材4には、燃料通路孔4aが形成される。別部材4は、燃料供給主配管1aの燃料主通路1bに突出する。そして、燃料通路孔4aと、燃料供給主配管1aの燃料主通路1bとの接続部4bに曲率を持ったR面取りを設置した構造を特徴とする。

以上説明したように、本実施形態によれば、製造コストを削減しつつ燃料圧力に対する耐久性を向上することができる。また、燃料供給主配管1aとインジェクタカップ2の接続強度が向上する。さらに、燃料配管アセンブリ1の組立工数が削減され、製造コストが削減される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記第1〜第3実施形態は直噴エンジン用の燃料配管アセンブリに本発明を適用したものであるが、ポート噴射エンジン用の燃料配管アセンブリに適用してもよいし、ディーゼルエンジン用の燃料噴射アセンブリ等に適用してもよい。また、インジェクタカップ（吊り下げ部材）に形成する係止部やインジェクタ（燃料噴射弁）につけられる軸方向変位規制手段および径方向変位規制手段についても、上記実施形態での例示に限るものではない。

上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。

＜構成＞
その内部に燃料が流通する燃料供給配管と、前記燃料供給配管から燃料が供給されるインジェクタカップと、前記インジェクタカップに吊り下がるインジェクタとともに、その噴射ノズルが内燃機関のエンジンの噴射ノズル装着孔に嵌挿される複数の燃料噴射弁とを含む燃料配管アセンブリであって、前記インジェクタカップは、前記燃料供給配管内へ突出する形状を形成し、前記突出部内に前記インジェクタカップへ燃料流入する燃料通路孔を配する通路形状を特徴する。

上記の態様の燃料配管アセンブリが解決すべき課題の一例は、次の通りである。

＜課題＞
燃料供給主配管とインジェクタを配する為のインジェクタカップへ燃料通路孔を形成する構造において、当該燃料通路孔を形成する方法は燃料供給主配管の外径方向から形成加工する工法となる為、燃料供給主配管と燃料通路孔の接続部は、エッジ形状を形成せざるを得ない。高圧化された燃料が満たされた際、エッジ形状にも高圧力が印加され、エッジ形状部に応力集中が発生する。尚、高圧化された燃料は脈圧を有する場合もあり、当該脈圧による疲労破壊し燃料漏れに至る恐れがある。

＜効果＞
上記の形態によれば、燃料供給主配管とインジェクタカップへの燃料通路孔の接続部にインジェクタカップから突出部を構成することで、突出部の燃料通路孔入口部にエッジを有しない曲率面を持ったＲ面取りを工法上簡易に形成することが可能である。

1 …燃料配管アセンブリ
1a…燃料供給主配管
1b…燃料主通路
2 …インジェクタカップ
2a…突出部
2b…燃料通路孔
2c…接続部（Ｒ面取り）
2d…インジェクタカップの内径部
2e…凹部
2f… 内周面
2g…端面
2h…貫通孔
2i…凹部
3 …インジェクタ
4 …別部材
4a…別部材内の燃料通路孔
4b…接続部（別部材内のＲ面取り）
4c… 内周面
4d…端面

Claims (7)

1. 燃料が流通する第1燃料通路が形成される燃料配管と、
   インジェクタが取り付けられるインジェクタカップと、
   前記第1燃料通路と前記インジェクタカップの内部とを連通する第2燃料通路が形成され、前記第1燃料通路内に突出する突出部と、を備え、
   前記突出部は、
   前記燃料配管と別体に構成され、
   前記突出部の内周面と前記第1燃料通路側の前記突出部の端面とを接続するR面を有する
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
2. 請求項１に記載の燃料配管アセンブリであって、
   前記突出部は、
   前記インジェクタカップと別体に構成される
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
3. 請求項２に記載の燃料配管アセンブリであって、
   前記燃料配管と前記インジェクタカップは、
   一体に構成される
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
4. 請求項２に記載の燃料配管アセンブリであって、
   前記突出部は、
   前記燃料配管及び前記インジェクタカップより引っ張り強度の高い材料で構成される
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
5. 請求項１に記載の燃料配管アセンブリであって、
   前記インジェクタカップは、
   インジェクタが取り付けられる凹部を有し、
   前記第2燃料通路の径は、
   前記凹部の径より小さく、
   前記凹部の径は、
   前記第1燃料通路の径より小さい
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
6. 請求項１に記載の燃料配管アセンブリであって、
   前記第1燃料通路側の前記突出部の端面は、
   燃料配管の内周面に接する
   ことを特徴とする燃料配管アセンブリ。
7. インジェクタが取り付けられる凹部と、
   燃料配管に形成される第1燃料通路と前記凹部とを連通する第2燃料通路が形成され、前記第1燃料通路内に突出する突出部と、を備え、
   前記突出部は、
   前記燃料配管と別体に構成され、
   前記突出部の内周面と前記第1燃料通路側の前記突出部の端面とを接続するR面を有する
   ことを特徴とするインジェクタカップ。

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