JP3856206B2 - 蓄圧容器およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧の燃料が蓄圧状態で蓄えられる蓄圧容器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射ポンプにより加圧した燃料を蓄圧容器内に蓄え、蓄えられた高圧の燃料を複数のインジェクタに供給し燃焼室へ燃料を噴射する内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）用のコモンレール式燃料噴射装置が公知である。コモンレール式の燃料噴射装置では、蓄圧容器に蓄えられた高圧の燃料は複数の気筒に対応して設けられている複数のインジェクタへ供給される。コモンレール式の燃料噴射装置の場合、蓄圧容器の内部に形成されている蓄圧室と複数のインジェクタとがそれぞれ燃料配管により接続されている。
【０００３】
従来、エンジンの気筒は列型に直線状に配置されている。そのため、蓄圧容器はエンジンの気筒配列方向に伸びる筒状に形成され、エンジンの各気筒への燃料の分配を容易にしている。また、蓄圧容器の内部に形成されている蓄圧室には非常に高圧の燃料が供給されるため、蓄圧容器には高い強度が要求される。このため、蓄圧容器を製造する場合、棒状の部材の両端部から切削などにより蓄圧室となる蓄圧室孔を形成している。そして、蓄圧室の油密を確保するため、蓄圧室孔の両端部には蓄圧容器の外側から封止部材が組み付けられ、蓄圧室孔は封止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の蓄圧容器では、本体に形成されている蓄圧室孔の両端部に封止部材が例えばねじ結合などにより組み付けられている。
しかしながら、蓄圧室の内部は非常に高圧となるため、蓄圧室の内部の燃料の圧力により、封止部材は締め付け方向とは逆方向の力を受ける。そのため、蓄圧室からの燃料の漏出を防止し蓄圧容器の信頼性を高めるには、ねじ結合時の封止部材の締め付けトルクの管理、ならびに結合部の高い加工精度が必要とされる。
【０００５】
一方、棒状の部材の一方の端部からのみ切削などにより蓄圧室となる穴を形成することが考えられる。しかしながら、一方の端部しか開放されていない部材では、内部を洗浄するための洗浄液の流れが悪く、加工時に発生するばりや異物を除去することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、洗浄が容易であり、信頼性の高い蓄圧容器を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、洗浄および組み付けが容易な蓄圧容器の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の蓄圧容器によると、封止部材は本体の一方の端部に形成されている当接部と他方の端部側から当接している。蓄圧室孔に高圧の燃料が蓄えられているとき、封止部材は高圧の燃料により当接部方向へ付勢される。そのため、封止部材と当接部とは大きな力で密着し、例えば封止部材の締め付け力などを管理することなく、容易に油密を確保することができる。したがって、蓄圧室からの燃料の漏出を防止することができ、信頼性を高めることができる。また、蓄圧室孔は本体の一方の端部と他方の端部とを連通している。そのため、蓄圧室孔の内部において洗浄液の流れは容易に形成される。したがって、蓄圧室孔の内部を容易に洗浄することができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の蓄圧容器によると、封止部材は球面状のシール部を有している。そのため、封止部材と当接部との接触を確実に確保することができ、油密を容易に確保することができる。
本発明の請求項３記載の蓄圧容器によると、封止部材はシール部の移動を規制する規制部を有している。そのため、シール部の移動を防止し、シール部と当接部との接触を確実に確保することができる。
【０００９】
本発明の請求項４記載の蓄圧容器によると、シール部と当接部とは一体に形成されている。そのため、部品点数を低減することができ、封止部材の取り扱いを容易にすることができる。
本発明の請求項５または６記載の蓄圧容器によると、シール部と当接部とは別体に形成されている。そのため、例えばシール部として安価な球状部材を使用することができる。
【００１０】
本発明の請求項７記載の蓄圧容器によると、規制部は本体に圧入されている。そのため、規制部およびシール部の移動を防止することができ、油密を確実に確保することができる。また、封止部材の組み付けを容易に実施することができる。さらに、蓄圧室を形成する蓄圧室孔に燃料が蓄えられた場合、規制部は燃料の圧力により径方向外側の力を受け、蓄圧室孔の内周面を押圧する。そのため、規制部と蓄圧室孔との間のシール性が向上し、蓄圧室からの燃料の漏出が防止される。
【００１１】
本発明の請求項８記載の蓄圧容器によると、規制部は本体にねじ結合されている。そのため、規制部およびシール部の移動を防止することができ、油密を確実に確保することができる。また、封止部材の組み付けを容易に実施することができる。さらに、蓄圧室を形成する蓄圧室孔に燃料が蓄えられた場合、規制部は燃料の圧力により径方向外側の力を受け、蓄圧室孔の内周面を押圧する。そのため、規制部と蓄圧室孔との間のシール性が向上し、蓄圧室からの燃料の漏出が防止される。
【００１２】
本発明の請求項９、１０または１１記載の蓄圧容器の製造方法によると、蓄圧室孔が形成された後、蓄圧室孔の内部は洗浄される。蓄圧室孔は棒部材の両端部を連通しているので、蓄圧室孔の内部において洗浄液の流れを容易に形成することができる。そのため、蓄圧室孔の内部を洗浄することができ、蓄圧室孔の加工時に発生する異物を除去することができる。また、封止部材は本体の大径部から蓄圧室孔に挿入され、小径部のうち大径部の側に接続する当接部と当接した状態で固定される。封止部材は蓄圧室孔に挿入して固定するだけであるので、例えば締め付け力の管理などが不要である。したがって、組み付けを容易にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による蓄圧容器を適用したコモンレール式の燃料噴射システムを図２に示す。
【００１４】
図２に示すように、コモンレール式の燃料噴射システム１は、蓄圧容器としてのコモンレール１０、燃料噴射ポンプ２、インジェクタ３およびＥＣＵ４などを備えている。第１実施例による燃料噴射システム１は、４気筒のディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という。）５に燃料を供給する。インジェクタ３は、エンジン５の複数の気筒に対応してそれぞれ配設されている。インジェクタ３から各気筒への燃料の噴射タイミングおよび噴射量は、インジェクタ３の電磁弁３ａのオンオフにより制御される。各気筒のインジェクタ３は各気筒共通のコモンレール１０に接続されている。インジェクタ３の電磁弁３ａが開弁すると、コモンレール１０の蓄圧室１１に蓄えられている高圧の燃料がインジェクタ３へ供給され、インジェクタ３からエンジン５の各気筒へ噴射される。蓄圧室１１には所定の噴射圧力の燃料が蓄圧状態で保持されている。蓄圧室１１には高圧の燃料噴射ポンプ２から加圧された燃料が供給される。燃料噴射ポンプ２は低圧ポンプ６から供給された燃料を吸入し所定の圧力まで加圧する。加圧された燃料は吐出弁２ａおよび燃料配管７を経由してコモンレール１０の蓄圧室１１へ供給される。
【００１５】
燃料噴射システム１は、ＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４には例えば回転数センサ４ａおよび負荷センサ４ｂなどが接続され、ＥＣＵ４は入力された回転数および負荷の情報からエンジン５の運転状態に応じた最適の燃料の噴射タイミングおよび噴射量（噴射期間）を算出する。算出された噴射タイミングおよび噴射量に基づいてＥＣＵ４はインジェクタ３の電磁弁３ａのオンオフを制御するための制御信号を出力する。同時に、ＥＣＵ４は回転数および負荷などに応じてコモンレール１０に蓄えられている燃料の圧力が最適値となるように燃料噴射ポンプ２を制御する。コモンレール１０には蓄圧室１１内部の燃料の圧力を検出する圧力センサ１２が設置され、ＥＣＵ４は圧力センサ１２からの出力信号に基づいて蓄圧室１１内部の圧力が最適値となるように燃料噴射ポンプ２の吐出量を制御する。
【００１６】
次に、第１実施例のコモンレール１０について詳細に説明する。
コモンレール１０は、図１に示すように本体２０と、封止部材としての封止プラグ３０とを備えている。本体２０は、筒状に形成されており、内部に蓄圧室孔４０が形成されている。本体２０には、軸と垂直に複数の枝部２２が形成されている。本実施例のように４気筒のエンジン５に適用するコモンレール１０の場合、枝部２２は５カ所形成されている。枝部２２は内部に燃料通路２３を有しており、各枝部２２の燃料通路２３は蓄圧室１１と連通している。枝部２２の一つには、図２に示すように燃料噴射ポンプ２と接続されている燃料配管７が接続される。他の枝部２２には、エンジン５の各気筒に搭載されているインジェクタ３と接続されている燃料配管８が接続される。
【００１７】
図１に示すように蓄圧室孔４０は、本体２０の一方の端部２０ａと他方の端部２０ｂとを連通している。蓄圧室孔４０は、大径部４１、雌ねじ部４２、縮径部４３、当接部４４および小径部４５を有している。大径部４１は、蓄圧室孔４０の全長の大部分を占めており、枝部２２に形成されている燃料通路２３が連通している。雌ねじ部４２は大径部４１に接続して形成されている。縮径部４３は大径部４１に接続して形成され、当接部４４は縮径部４３と小径部４５とを接続している。縮径部４３は大径部４１より内径がやや小さく形成されている。小径部４５は縮径部４３より内径が小さく、小径部４５と縮径部４３とを接続する当接部４４は円錐台状に形成されている。
【００１８】
本体２０の一方の端部２０ａには封止プラグ３０が設置されている。封止プラグ３０は、シール部３１と規制部３２とが一体に形成されている。シール部３１は当接部４４の円錐台状の面と当接する球状面を有している。規制部３２は円柱状に形成されており、縮径部４３に圧入されている。規制部３２の外径は、縮径部４３の内径と概ね同一に形成されている。
【００１９】
本体２０の他方の端部２０ｂには圧力センサ１２が設置されている。圧力センサ１２は、コモンレール１０の内部の蓄圧室１１に蓄えられている燃料の圧力を検出する。圧力センサ１２で検出された蓄圧室１１における燃料の圧力はＥＣＵ４に出力される。圧力センサ１２は雄ねじ部１２１を有しており、雄ねじ部１２１は雌ねじ部４２とねじ結合される。これにより、圧力センサ１２は本体２０の他方の端部２０ｂにねじ結合により設置され、蓄圧室孔４０の他方の端部を封止している。
本体２０の内部の蓄圧室孔４０において、両端部を封止している圧力センサ１２と封止プラグ３０とにより形成された空間が蓄圧室１１となる。この蓄圧室１１に燃料噴射ポンプ２から供給された燃料が蓄圧状態で蓄えられる。
【００２０】
蓄圧室１１に燃料が蓄えられているとき、燃料の圧力は蓄圧室１１を形成する壁面、すなわち本体２０の内周面、圧力センサ１２の蓄圧室１１側の端面ならびに封止プラグ３０の蓄圧室側の端面に垂直に作用する。そのため、封止プラグ３０には図３に矢印で示すように蓄圧室１１側の端面に当接部４４方向へ付勢する力が加えられる。当接部４４方向へ付勢する力が封止プラグ３０に加わることにより、シール部３１は当接部４４へ押し付けられ、シール部３１と当接部４４とは大きな力で密着する。また、封止プラグ３０は当接部４４により小径部４５側への移動が規制されているため、封止プラグ３０には燃料の圧力により軸方向に圧縮する力が加わる。そのため、封止プラグ３０は径方向外側へ膨張すなわち外径が拡大し、規制部３２は縮径部４３に密着する。その結果、規制部３２と縮径部４３とが接している面では蓄圧室１１からの燃料がシールされる。
【００２１】
次に、上述したコモンレール１０の製造方法について図４に基づいて説明する。
コモンレール１０の本体２０となる棒部材５０には、図４（Ａ）に示すようにあらかじめ枝部２２が一体に形成されている。この棒部材５０の両端部からドリルなどにより図４（Ｂ）に示すように蓄圧室孔４０が形成される。蓄圧室孔４０が形成されるとき、一方の端部側には縮径部４３、当接部４４および小径部４５が形成され、蓄圧室孔４０の他方の端部側には雌ねじ部４２が形成される。
【００２２】
蓄圧室孔４０が形成されると、形成された蓄圧室孔４０と枝部２２の端部とを連通する燃料通路２３が形成される。燃料通路２３は蓄圧室孔４０と同様にドリルなどにより形成される。なお、蓄圧室孔４０の形成に先立って燃料通路２３を形成しておいてもよい。
【００２３】
蓄圧室孔４０および燃料通路２３が形成されると、棒部材５０の内部が洗浄される。例えば、蓄圧室孔４０および燃料通路２３の内部へ洗浄液を流し込むことにより、棒部材５０の内部は洗浄される。洗浄により、蓄圧室孔４０および燃料通路２３の形成時に発生した例えばバリあるいは切削くずなどが除去される。これにより、コモンレール１０の本体２０が形成される。
【００２４】
本体２０が形成されると、本体２０の一方の端部２０ａに封止プラグ３０が設置される。封止プラグ３０は、蓄圧室孔４０の他方の端部側すなわち雌ねじ部４２が形成されている側の端部２０ｂから蓄圧室孔４０へ挿入される。蓄圧室孔４０へ挿入された封止プラグ３０は、規制部３２の外径が縮径部４３の内径と概ね同一に形成されているため、図４（Ｃ）に示すように縮径部４３の大径部４１側で停止する。そのため、封止プラグ３０を圧入装置７０により大径部４１側から押圧し、シール部３１と当接部４４とが当接するまで封止プラグ３０を縮径部４３に圧入する。
【００２５】
本体２０の一方の端部２０ａに封止プラグ３０が設置されると、図４（Ｄ）に示すように本体２０の他方の端部２０ｂに圧力センサ１２を設置する。圧力センサ１２は、上述のようにねじ結合により本体２０に設置され、蓄圧室孔４０を封止する。
上記の手順によりコモンレール１０が製造される。
【００２６】
以上、説明したように、第１実施例によるコモンレール１０によると、封止プラグ３０は蓄圧室１１の燃料の圧力により当接部４４方向へ力を受け、シール部３１と当接部４４とは大きな力で密着させることができる。また、封止プラグ３０は軸方向への移動が規制されるため、径方向外側への力が発生し、規制部３２と縮径部４３とが密着する。そのため、シール部３１と当接部４４との間だけでなく、規制部３２と縮径部４３との間でもシール性を向上することができ、蓄圧室１１からの燃料の漏出を確実に防止することができる。したがって、圧入時に封止プラグ３０に加える力などを精密に管理する必要なく、簡単な構造でコモンレール１０の信頼性を高めることができる。
【００２７】
また、第１実施例では、封止プラグ３０は蓄圧室孔４０の他方の端部側から一方の端部側へ圧入するだけである。そのため、コモンレール１０を容易に組み付けることができる。また、本体２０に形成されている蓄圧室孔４０は、両端部を連通しているため、洗浄が容易であり、蓄圧室孔４０の内部の異物を容易に除去することができる。したがって、コモンレール１０の洗浄性を高めることができる。
【００２８】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるコモンレールを図５に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施例では、封止部材の構成が第１実施例と異なり、封止部材はシール部と規制部とが別体に形成されている。
【００２９】
図５に示すように、封止部材６０はシール部としてのボール部材６１と規制部としての圧入体６２から構成されている。球面を有するボール部材６１は、円錐台状の当接部４４と当接する。圧入体６２は円柱状に形成されており、縮径部４３に圧入されている。
【００３０】
ボール部材６１は当接部４４と当接した状態で圧入体６２により軸方向の移動を規制されている。蓄圧室１１に高圧の燃料が蓄えられた場合、高圧の燃料により圧入体６２にはボール部材６１方向への力が加わる。そのため、圧入体６２には図５の矢印で示すように蓄圧室１１側の端面にボール部材６１方向へ付勢する力が加えられる。ボール部材６１方向へ付勢する力が圧入体６２に加わることにより、ボール部材６１は当接部４４へ押し付けられ、ボール部材６１と当接部４４とは大きな力で密着する。また、圧入体６２はボール部材６１により当接部４４方向への移動が規制されているため、圧入体６２には蓄圧室１１の燃料により圧縮方向の力が加わる。そのため、圧入体６２は径方向外側へ膨張すなわち外径が拡大し、圧入体６２は縮径部４３に密着する。その結果、圧入体６２と縮径部４３とが接している面では蓄圧室１１からの燃料がシールされる。
【００３１】
第２実施例では、第１実施例と同様に簡単な構造でコモンレール１０の信頼性を向上することができる。また、第２実施例では、安価な既存のボール部材６１をシール部として使用することができる。さらに、圧入体６２も円柱状の簡単な形状とすることができるので封止部材の単価を低減することができる。
【００３２】
以上、本発明の複数の実施例では、封止部材の規制部および圧入体を縮径部に圧入する場合について説明した。しかし、本発明では、縮径部に雌ねじ部を形成し、かつ規制部および圧入体に雄ねじ部を形成し、封止部材を本体の内部にねじ結合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるコモンレールを示す模式的な一部断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるコモンレールを適用した燃料噴射システムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施例によるコモンレールの封止部材側の端部を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるコモンレールの製造手順を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施例によるコモンレールの封止部材側の端部を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０ コモンレール（蓄圧容器）
１１ 蓄圧室
２０ 本体
２０ａ 一方の端部
２０ｂ 他方の端部
３０ 封止プラグ（封止部材）
３１ シール部
３２ 規制部
４０ 蓄圧室孔
４４ 当接部
５０ 棒部材
６０ 封止部材
６１ ボール部材（シール部）
６２ 圧入体（規制部）

Claims (11)

1. 一方の端部と他方の端部とを連通する蓄圧室孔、前記蓄圧室孔の一方の端部に形成されている小径部、前記蓄圧室孔の他方の端部に形成されている大径部、ならびに前記小径部のうち前記大径部の側に接続するよう前記蓄圧室孔の内部に形成されている当接部を有する本体と、
   前記大径部から前記蓄圧室孔に挿入され、前記当接部に前記他方の端部側から当接し、前記小径部を封止している封止部材と、
   を備えることを特徴とする蓄圧容器。
2. 前記封止部材は、前記当接部と当接する球面状のシール部を有することを特徴とする請求項１記載の蓄圧容器。
3. 前記封止部材は、前記シール部の反当接部方向への移動を規制する規制部を有することを特徴とする請求項２記載の蓄圧容器。
4. 前記シール部と前記規制部とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載の蓄圧容器。
5. 前記シール部と前記規制部とは、別体に形成されていることを特徴とする請求項３記載の蓄圧容器。
6. 前記シール部は、球形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の蓄圧容器。
7. 前記封止部材は、前記本体に圧入されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の蓄圧容器。
8. 前記封止部材は、前記本体にねじ結合されていることを特徴とする１から６のいずれか一項記載の蓄圧容器。
9. 棒部材の一方の端部と他方の端部とを連通する蓄圧室孔、前記蓄圧室孔の一方の端部に形成されている小径部、前記蓄圧室孔の他方の端部に形成されている大径部、ならびに前記小径部のうち前記大径部の側に接続するよう前記蓄圧室孔の内部に当接部を形成し、前記蓄圧室孔の内部を洗浄する前処理段階と、
   前記棒部材の前記大径部から前記蓄圧室孔へ封止部材を挿入し、前記封止部材が前記当接部に前記他方の端部側から当接して前記小径部を封止した状態で、前記封止部材を前記蓄圧室孔が形成された前記棒部材の内部に固定する封止段階と、
   を含むことを特徴とする蓄圧容器の製造方法。
10. 前記封止部材を前記一方の端部に圧入することを特徴とする請求項９記載の蓄圧容器の製造方法。
11. 前記封止部材を前記一方の端部にねじ結合することを特徴とする請求項９記載の蓄圧容器の製造方法。

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