JP3988902B2 - ジメチルエーテル燃料用コモンレール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムにおけるジメチルエーテル燃料用コモンレールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ジメチルエーテル（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ：ＤＭＥ）がディーゼル自動車用燃料として注目を集めている。その理由は、ＤＭＥはセタン価が高いためにディーゼルエンジンに適していること、含酸素燃料であるために燃焼時のすすの排出がほとんどないこと、健康に対する影響としてＤＭＥは人体に悪影響がないこと、および新しい製造法によりＤＭＥを安価に製造できる可能性があることである。
【０００３】
従来、この種のＤＭＥ燃料用コモンレールとしては例えば図９に示すごとく、円形パイプからなる薄肉の本管レール１１側の軸方向の周壁部に間隔を置いて設けた複数個のボス部１１−３に、本管レール１１の流通路１１−１に通じかつ外方に開口する受圧座面１１−４を有する分岐孔１１−２を穿設し、枝管１２側の接続頭部１２−２のなす押圧座面１２−３を本管レール１１側の受圧座面１１−４に当接係合せしめ、予め枝管側にワッシャ１４を介して組込んだ締付用袋ナット１３を前記ボス部１１−３に螺合することにより前記接続頭部１２−２での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものが知られている。図中、１２−１は枝管１２の流路である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記ＤＭＥはもともと圧縮性が高い燃料であり、その圧縮性は温度に大きく依存するためプランジャ部等において温度が上がるとＤＭＥの圧縮性が大きくなり、要求燃料噴射量が得られないという難点がある。かかる対策として、図９に示すようなコモンレールにＤＭＥ燃料を供給する前に熱交換器により燃料を冷却し、一定温度にＤＭＥ燃料を保持する対策があげられる。しかし、かかる対策はＤＭＥ燃料噴射系の配管構成の複雑化を招き、コストが高くつく上、操作回路も複雑となり好ましくない。
【０００５】
本発明はＤＭＥ燃料をディーゼルエンジンに使用する場合の燃料の冷却の問題、すなわちＤＭＥ燃料用コモンレールにＤＭＥ燃料を供給する前に熱交換器により燃料を冷却し、一定温度に燃料を保持する対策におけるＤＭＥ燃料噴射系の配管構成の複雑化の問題を解決するためになされたもので、比較的簡易な手段で効率よく冷却できて一定温度に保持することが可能なＤＭＥ燃料用コモンレールを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、その軸芯方向内部に流通路を有する薄肉の本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け用ナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなる薄肉の、燃料圧力が２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ ^２ のＤＭＥ燃料用コモンレールにおいて、本発明の第１の実施態様は前記本管レールの流通路に当該流通路の径より小径の燃料冷却管を内設した構成となしたことを特徴とし、同第２の実施態様は前記燃料冷却管の外周面全体にフィンまたは溝を設けたことを特徴とし、同第３の実施態様は前記燃料冷却管の内面に補強リブを設けたことを特徴とし、同第４の実施態様は前記燃料冷却管を平行に配列した複数本の細管で構成して多管式となしたことを特徴とする。また、本発明の第５の実施態様は前記本管レールの外周全体に細径の燃料冷却管をスパイラル状に巻き付けて配管した構成となしたことを特徴とし、同第６の実施態様は前記本管レールの外周全体に当該レール本体を囲繞するように燃料冷却ジャケットを配設したことを特徴とし、同第７の実施態様は前記燃料冷却ジャケットを配設した本管レールの外周全体に複数個の放熱フィンを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
すなわち、本発明はＤＭＥ燃料用コモンレールにおけるＤＭＥ燃料の冷却手段として、本管レール内に内装した冷却管にて当該レール内で冷却する方法と、本管レールの外周に巻き付けた細径の燃料冷却管または本管レールの外周に配設した冷却ジャケットにて本管レールの外表面から冷却する方法を用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、本管レール内の燃料冷却手段の１つとして採用した、本管レールの外側から冷却する手段でも有効な理由は、ＤＭＥ燃料は一般のディーゼル内燃機関に使用される燃料に比べ沸点が低いためである。すなわち、沸点が低いＤＭＥ燃料の場合はコモンレール内で圧力を高くする必要がないため、ＤＭＥ燃料用コモンレールは一般のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムにおけるコモンレールに比べ薄肉のもので十分である。
【０００９】
本発明におけるＤＭＥ燃料の冷却に用いる冷媒としては、気体、液体のいずれでもよいが、水やエアコン用冷媒が一般的である。
【００１０】
上記のごとく、本発明ではコモンレール自体に冷却機能を持たせたことにより、専用の熱交換器等を設置することなく、ＤＭＥ燃料を効率よく冷却できて一定温度に保持することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は本管レールに突設したボス部に分岐孔を設けた構造のコモンレールの一部を示す縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のイーイ線上の縦断面図、図２は同請求項２に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は図１（ａ）相当図、（ｂ）は（ａ）のイーイ線上の縦断面図、（ｃ）、（ｄ）は同上のコモンレールにおける燃料冷却管の他の実施例を示す一部縦断側面図、図３は同請求項３に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は図１（ｂ）相当図、（ｂ）は同上のコモンレールにおける燃料冷却管の他の実施例を示す一部縦断側面図、図４は同請求項４に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ａ）相当図、図５は同請求項５に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ａ）相当図、図６は同請求項６に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ｂ）相当図、図７は同請求項７に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ｂ）相当図、図８はさらに別の実施例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のロ−ロ線上の断面図であり、１は本管レール、２は燃料冷却管、３は燃料冷却水ジャケットである。
【００１２】
コモンレールとしての本管レール１は、例えば直径２５．４ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの薄肉で材質ＳＴ ３５０またはＳＵＳ ３０４等のパイプであって、その流通路１−１の軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個のボス部１−３が設けられている。ボス部１−３は本管レールと一体または別体とすることができる。なお、本管レール１としては丸パイプ、角パイプ、鍛造品、プレス成形した板材のろう付け品等の各種ある。
【００１３】
図１に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、本管レール１に間隔を保持して突設した複数個のボス部１−３に本管レール１の流通路１−１に連通する所定径の分岐孔１−２を穿設し、かつ該分岐孔の外側開口端部に円形の外方に開口する受圧座面１−４を形成し、さらにボス部１−３の外周に雄ねじ１−５を加工している。
【００１４】
燃料冷却管２は流通路１−１の直径より小径で、材質Ｃ １２２０またはＳＵＳ ３０４等の薄肉パイプからなり、本管レール１の両端部に取付けたサイドブロック１−６を介して当該レール１の流通路１−１の中心部に軸方向に内設している。
すなわち、図１に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、本管レール１の流通路１−１内のＤＭＥ燃料を燃料冷却管２内の冷却水により冷却する構造となしたものである。
【００１５】
次に図２に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、燃料冷却管２の伝熱面積を大きくするために当該燃料冷却管２の外周にフィンを設けた構造となしたもので、図２（ａ）、（ｂ）は管外周に軸方向フィン２−１を設けた燃料冷却管、（ｃ）は管外周にワッシャ状フィン（またはスパイラル状フィン）２−２を設けた燃料冷却管、（ｄ）は管外周にリング状溝（またはスパイラル状溝）２−３を設けた燃料冷却管をそれぞれ示す。このようなフィン付きあるいは溝付きの燃料冷却管の場合は、図１に示すように表面フラット状の燃料冷却管に比べ冷却能力が大きい。
【００１６】
図３に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、ＤＭＥ燃料圧力（２００〜３５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を考慮して、補強のために燃料冷却管２内に補強リブを設けた構造となしたもので、（ａ）は燃料冷却管２内に星形リブ２−５を設けた構造となしたものであり、（ｂ）は燃料冷却管２内にスパイラルリブ２−６を設けた構造となしたものである。この補強リブ付き燃料冷却管２の場合は、本管レール１の流通路１−１内のＤＭＥ燃料圧力に十分に耐えることができる。なお、上記補強リブは燃料冷却管２の全長に設けてもよいことはいうまでもない。
【００１７】
図４に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、燃料冷却管２を平行に配列した複数の細管２ａで構成したもので、各細管２ａは本管レール１の両端部に取付けたサイドブロック１−６にその両端部を固着されている。２ｂは各細管２ａを支持する孔付きサポートであり、必要に応じて設ける。このいわゆる多管式となした燃料冷却管の場合は、各細管２ａ内の冷却水により本管レール１の流通路１−１内のＤＭＥ燃料を冷却する方式であり、冷却能力は単一管の燃料冷却管に比べ大きい。
【００１８】
上記した図１〜図４に示す冷却手段はいずれも本管レール内でＤＭＥ燃料を冷却する方式であるが、図５〜図８に示す冷却手段は本管レールの外表面からＤＭＥ燃料を冷却する方式を例示したものである。
図５に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、本管レール１の流通路１−１内のＤＭＥ燃料を本管レール１の外側から冷却する方式であり、その本管レール１の流通路１−１内のＤＭＥ燃料の冷却手段として、本管レール１の外周のほぼ全体に細径の燃料冷却管２をスパイラル状に巻き付けて配管したもので、この場合燃料冷却管２は単に巻き付けるのみでもよいが、ろう付けや溶接等により接合してもよく、また本管レール１の外周に溝を設けて嵌め込み式としてもよい。なお、細径の燃料冷却管２の巻き付け方式としてはスパイラル状に限定しているが、管軸線方向に直線状にＵ字形に這わせて配管することも可能である。
【００１９】
図６に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、本管レールの外表面からＤＭＥ燃料を冷却する手段として、本管レール１の外周のほぼ全体に当該レール本体を囲繞するように配設した燃料冷却水ジャケット３により冷却する方式である。この方式のおける燃料冷却水ジャケット３は本管レール１の外面にろう付けや溶接等により接合して設置することができる。
【００２０】
図７に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、本管レール１に断面矩形のパイプを用いたコモンレールに適用した例で、このコモンレールは本管レール１の流通路１−１の軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個の別体型ボス部１−３を溶接等により貫通固着し、この別体型ボス部１−３に本管レール１の流通路１−１に連通する所定径の分岐孔１−２を穿設し、かつ該分岐孔の外側開口端部に円形の外方に開口する受圧座面１−４を形成し、さらにボス部１−３の外周に雄ねじ１−５を加工している。
このコモンレールは、別体型ボス部１−３を除く本管レール１の外周全体を囲繞するように当該レール本体に固着した燃料冷却水ジャケット３により冷却する方式である。この場合も燃料冷却水ジャケット３は本管レール１の外面にろう付けや溶接等により接合して設置することができる。１ａは放熱フィンである。
【００２１】
図８に示すＤＭＥ燃料用コモンレールは、板材をプレス加工で断面ほぼコ字状に成形した上部分１ｂと下部分１ｃとの２部分をろう付けや溶接等により接合してなる本管レーン１を用いた例で、このコモンレールは２分割され相互に接合された本管レール１の流通路１−１の軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個の別体型ボス部１−３を溶接等により貫通固着し、この別体型ボス部１−３に有底孔１−６を切削してその内底部に本管レール１の流通路１−１に連通する所定径の分岐孔１−２を穿設し、かつ該分岐孔の外側開口端部に円形の外方に開口する受圧座面１−４を形成し、さらにボス部１−３の有底孔１−６の内周に雌ねじ１−７を加工している。
そして本管レール１の上部分１ｂの両側端部を水平方向に延長してリブ１ｂ′、１ｂ′を形成するとともに、下部分１ｃの底面に波型に成形したリブ１ｃ′を固着して形成したものである。
このコモンレールは、本管レール１にリブ１ｂ′、１ｂ′、１ｃ′を設けて本管レール１内のＤＥＭ燃料の圧力による当該本管レールの膨脹を防止するとともに、放熱フィンとしても働き、また別体型ボス部１−３を除く本管レール１の外周全体を囲繞するように当該レール本体に固着した燃料冷却水ジャケット３により冷却する方式である。この場合も燃料冷却水ジャケット３は本管レール１の外面にろう付けや溶接等により接合して設置することができる。
【００２２】
なお本発明の対象とするコモンレールは、ここに例示したものに限定されるものではなく、枝管接続方式に例えば本管レール１の外周部を囲繞するリング状の継手金具を使用したコモンレールや、雄ねじや雌ねじを設けた筒状のスリーブニップルをろう付けや溶接等により直接本管レール１の外周壁に取着したコモンレールにも適用できることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明のＤＭＥ燃料用コモンレールは、コモンレール自体に冷却機能を持たせたことにより、専用の熱交換器等を設置することなく、ＤＭＥ燃料を効率よく冷却できて一定温度に保持することができるという優れた効果を有し、ＤＭＥ用のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの改良に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は本管レールに突設したボス部に分岐孔を設けた構造のコモンレールの一部を示す縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のイーイ線上の縦断面図である。
【図２】同請求項２に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は図１（ａ）相当図、（ｂ）は（ａ）のイーイ線上の縦断面図、（ｃ）（ｄ）は同上のコモンレールにおける燃料冷却管の他の実施例を示す一部縦断側面図である。
【図３】同請求項３に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示し、（ａ）は図１（ｂ）相当図、（ｂ）は同上のコモンレールにおける燃料冷却管の他の実施例を示す一部縦断側面図である。
【図４】同請求項４に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ａ）相当図である。
【図５】同請求項５に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ａ）相当図である。
【図６】同請求項６に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ｂ）相当図である。
【図７】同請求項７に対応するＤＭＥ燃料用コモンレールの実施例を示す図１（ｂ）相当図である。
【図８】本発明に係るさらに別の実施例を示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のロ−ロ線上の断面図である。
【図９】従来のＤＭＥ燃料用コモンレールの一部を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 本管レール
１−１ 流通路
１−２ 分岐孔
１−３ ボス部
１−４ 受圧座面
１−５ 雄ねじ
１−６ サイドブロック
１ａ 放熱フィン
１ｂ、１ｃ 部分
１ｂ′、１ｃ′ リブ
２ 燃料冷却管
２−１ 軸方向フィン
２−２ ワッシャ状フィン
２−３ リング状溝
２−５ 星形リブ
２−６ スパイラルリブ
２ａ 細管
２ｂ 孔付きサポート
３ 燃料冷却水ジャケット

Claims (7)

1. その軸芯方向内部に流通路を有する薄肉の本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け用ナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなる薄肉のコモンレールであって、前記本管レールの流通路に燃料冷却管を軸方向に内設した構成となしたことを特徴とする、燃料圧力が２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ ^２ のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
2. 前記燃料冷却管の外周面のほぼ全体にフィンまたは溝を設けたことを特徴とする請求項１記載のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
3. 前記燃料冷却管の内面に補強リブを設けたことを特徴とする請求項１記載のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
4. 前記燃料冷却管を平行に配列した複数本の細管で構成して多管式となしたことを特徴とする請求項１記載のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
5. その軸芯方向内部に流通路を有する薄肉の本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け用ナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなる薄肉のコモンレールであって、前記本管レールの外周のほぼ全体に細径の燃料冷却管をスパイラル状に巻き付けて配管した構成となしたことを特徴とする、燃料圧力が２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ ^２ のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
6. その軸芯方向内部に流通路を有する薄肉の本管レールの軸方向の周壁部に設けた少なくとも１つのボス部に前記流通路に通じかつ外方に開口する受圧座面を有する分岐孔を設け、前記流通路に通ずる流路を有する枝管の端部に設けた接続頭部のなす押圧座面部を前記受圧座面に当接係合せしめ、前記ボス部と予め枝管側に組込んだ締付け用ナットの螺合による前記接続頭部での押圧に伴って締着して接続してなる薄肉のコモンレールであって、前記本管レールの外周のほぼ全体に当該レール本体を囲繞するように燃料冷却ジャケットを配設したとを特徴とする、燃料圧力が２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ ^２ のジメチルエーテル燃料用コモンレール。
7. 前記本管レールの外周のほぼ全体に複数個の放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項６記載のジメチルエーテル燃料用コモンレール。

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