JP4173617B2

JP4173617B2 - フユーエルデリバリパイプ

Info

Publication number: JP4173617B2
Application number: JP2000021808A
Authority: JP
Inventors: 正一郎臼井
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001207931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御燃料噴射式自動車用エンジンの燃料加圧ポンプから送給された燃料をエンジンの各吸気通路あるいは各気筒内に燃料噴射ノズル（インジェクタ）を介して供給するためのフユーエルデリバリパイプの改良に関し、特に燃料通路を有する連通管と燃料噴射ノズルを受け入れるソケット（ホルダー）部分の接続構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
フユーエルデリバリパイプは、ガソリンエンジンの電子制御燃料噴射システムに広く使用されており、燃料通路を有する連通管から複数個の円筒状ソケットを介して燃料インジェクタに燃料を送った後、燃料タンク側へと戻るための戻り通路を有するタイプと、戻り通路を持たないタイプ（リターンレス）とがある。最近はコストダウンのため戻り通路を持たないタイプが増加してきたが、それに伴い、燃料ポンプ（プランジャポンプ）やインジェクタのスプールの往復運動に起因する反射波や脈動圧によって、フユーエルデリバリパイプや関連部品が振動し耳ざわりな異音を発するという問題が発生するようになってきた。
【０００３】
本発明者の研究によれば、内燃機関の回転速度が上昇するにつれて各ソケット部分での燃料噴射による振動のオーバーラップが増大し、異音の発生が増進させられることが判明した。これは、
（ａ）燃料が噴射されるとインジェクタと直結しているソケットや噴射管内の圧力が急速に低下する
（ｂ）ソケットや噴射管は連通管に比べてその接続口径が小さいので圧力伝搬に抵抗を生じることがない
（ｃ）燃料が噴射されると連通管内にも直ちに圧力降下の影響が伝搬する
（ｄ）この圧力伝搬により各種騒音が発生する、ためと考えられる。
この結果、燃料噴射に伴い、ソケット内や噴射管内の圧力降下が連通管内に直ちに伝搬し、燃料流路内の圧力変動に伴って各種不具合が発生しているものと考えられる。
【０００４】
特開平１１−２１６４号「フユーエルデリバリ」は、この問題に着目し、燃料配管系の脈動共振回転数をアイドル回転数以下にすべく、デリバリ本体を板金プレスで製造し、デリバリ本体の剛性と内容量とを一定範囲に設定することを提案している。しかしながら、フユーエルデリバリパイプの本体は断面が円形又は四角形の鋼管を用いて作られるタイプが多く、エンジンの仕様や強度あるいはコストの問題から上記の方法を採用することは問題が多い。
特公平３−６２９０４号「内燃機関用燃料レイル」は、インジェクタラップ騒音を防止するために、ダイヤフラムを用いて連通管内部をソケット側と管壁側とに仕切り、ダイヤフラムの可撓性によって脈動及びインジェクタの残留反応を吸収するようにしている。しかしながら、連通管の長手方向に可撓性のダイヤフラムを配置するにはシール部材が必要になる等、構造が複雑化し、全体の形状が限定されることになって多種多様なエンジンの仕様に対応できないという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ガソリンエンジンの電子制御燃料噴射システムには、シリンダの吸気通路に向けて燃料を噴射する一般的なタイプと、燃焼室内に向けて燃料を直接噴射するいわゆる直接噴射（直噴）型とがある。
本発明はその第１の態様としてシリンダの吸気通路に向けて燃料を噴射するタイプのフユーエルデリバリパイプに適用され、第２の態様としていわゆる直接噴射（直噴）型のフユーエルデリバリパイプに応用される。
本発明の目的は、燃料噴射に伴う燃料流路内での圧力変動を抑制し、燃料の反射波や脈動圧に起因する振動を抑制して、異音の発生や各種の不具合を防止することが可能なフユーエルデリバリパイプの構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の前述した目的は、その第１の態様として、直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル先端を受け入れる複数のソケットとを備えて成る内燃機関用のフユーエルデリバリパイプにおいて、前記各ソケットの燃料流入口に、連通管の長手方向に関して連通管より短尺でかつ連通管の対向する内壁面間のいずれの距離よりも狭幅で燃料の脈動圧を吸収するための小隔室から成る燃料溜空間をそれぞれ接続配置し、前記小隔室の壁面には少なくとも１つのオリフィス孔を形成して前記連通管内部と小隔室内部とを連通させるようにし、かつ前記小隔室の内容積を燃料噴射ノズルの１回の噴射量よりも大きく設定したフユーエルデリバリパイプによって達成される。
【０００７】
【作用】
かかる構造を採用することにより、本発明のフユーエルデリバリパイプによれば、燃料がオリフィス孔を通過する際の抵抗によって振動が緩衝されることと、噴射ノズルの１回の噴射量が小隔室内に燃料溜りとして一時的に蓄積され順次排出されることによって小隔室がダンパーとして作用し、燃料流路内の圧力変動を抑制して、インジェクタの反射波や連通管の減衰能に起因する振動や脈動による異音の発生を防止することができる。燃料溜空間の内容積は１回の燃料噴射容量以上の内容積を有しているので、燃料噴射時に燃料溜空間内の圧力が少し降下することはあっても、噴射量や噴粒の粒径、到達距離や速さにはあまり影響がない。
【０００８】
オリフィス孔の寸法は、噴射終了後、次の噴射までの間に、前回噴射された分が通過できる程度に細くしておくことが望ましい。これにより、噴射時の燃料溜空間内の圧力降下が連通管内部へと伝搬するのを最小限に抑制することが可能になる。かくして、燃料流路内の圧力変動が低く抑えられ、各種騒音が低下することになる。
【０００９】
オリフィス孔によって振動が緩衝される理論的な根拠としては、燃料噴射ノズルの開閉時に発生する衝撃波が、オリフィス孔を通過する際に、
（ａ）小隔室に衝突した瞬間に小隔室が撓んで衝撃エネルギを吸収し、燃料の圧力変動を吸収する
（ｂ）小隔室に設けられたオリフィス孔を通過する瞬間に小隔室が撓んで衝撃エネルギを吸収し、燃料の圧力変動を吸収する
（ｃ）オリフィス孔から連通管の内部へ入る際にその方向を曲げることにより衝撃エネルギを吸収し、燃料の圧力変動を吸収する
（ｄ）オリフィス孔を通過して連通管に入る際に容積が急膨張して衝撃エネルギを吸収し、燃料の圧力変動を吸収する、ものと理解される。
【００１０】
本発明における小隔室は、連通管の内部に収納するか、あるいは外部に付設することができる。また、小隔室の少なくとも１つの外壁面を可撓性のアブゾーブ面（ダンピング面）で構成することにより、このアブゾーブ面が衝撃エネルギをより吸収することになり、減衰効果を高めることが可能になる。
【００１１】
また、衝撃波がオリフィス孔から連通管の内部へ入る際に、その方向をできるだけ大きく曲げて減衰効果を高めるために、オリフィス孔は前述したアブゾーブ面の正面に開口するのではなく、左右にオフセットさせたり、側面に向けて開口するように穿設されることが望ましい。さらに小隔室の内部にバッフルプレートを介在させたり、壁面との間に小さな隙間を設けるなどして、減衰効果を高めることが望ましい。
【００１２】
本発明はその第２の態様として、直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された高圧燃料ポンプからの燃料を、各気筒内へ直接噴射する燃料噴射ノズルに連結される複数の連結部へと分配する直接噴射型内燃機関用のフユーエルデリバリパイプにおいて、該フユーエルデリバリパイプを高圧燃料ポンプに接続される連通管とこの連通管と前記連結部とを接続する複数の枝管とで構成し、前記枝管と前記連通管との各接続部分にそれぞれオリフィス孔を形成して両者の内部を連通させるようにし、かつ前記枝管の内容積を燃料噴射ノズルの１回の噴射量よりも大きく設定したフユーエルデリバリパイプを提供する。
【００１３】
この態様では、枝管が小隔室として作用することになり、燃料がオリフィス孔を通過する際の抵抗によって振動が緩衝されることと、オリフィス孔を通過して連通管に入る際に容積が急膨張して衝撃エネルギを吸収し燃料の圧力変動を吸収することと、噴射ノズルの１回の噴射量が枝管内に燃料溜りとして一時的に蓄積され順次排出されることによって枝管がダンパーとして作用し、燃料流路内の圧力変動を抑制して、インジェクタの反射波や連通管の減衰能に起因する振動や脈動による異音の発生を防止できることになる。
【００１４】
本発明において、小隔室や枝管の形状・板厚・長さなどは、特にエンジンのアイドリング時において振動や脈動が最も小さい値になるように実験や解析によって定めることができる。
【００１５】
本発明は基本的にフユーエルデリバリパイプの内部構造に係るものであるから、従来のフユーエルデリバリパイプに対して互換性を維持することができる。本発明の他の特徴及び利点は、添付図面の実施例を参照した以下の記載により明らかとなろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるフユーエルデリバリパイプ（トップフィードタイプ）１０の基本的な全体形状を表しており、四角形断面、円形断面、その他の断面形状の鋼管から成る連通管１１がクランク軸方向に沿って延伸し、連通管１１の側部にコネクタ５を介して燃料導入管２がろう付けや溶接で固定されている。連通管の端部には燃料タンクに戻るための戻り管を設けることができるが、燃料の脈動圧が問題となるリターンレスタイプのフユーエルデリバリパイプでは、戻り管は設けられていない。
【００１７】
連通管１１の底面には、噴射ノズルの先端を受け入れるためのソケット３が３気筒エンジンであれば３個が所定の間隔、角度で取り付けられている。連通管１１には、さらにフユーエルデリバリパイプをエンジン本体に取り付けるための厚肉で堅固なブラケット４が２個横方向に架け渡されている。燃料は矢印の方向へと流れ、ソケット３から燃料インジェクタ（図示せず）を介して各吸気通路あるいは各気筒へと噴射される。
【００１８】
図２は本発明の第１の態様によるフユーエルデリバリパイプ２０を断面で表しており、連通管２１の内部に燃料通路２１ａが直線状に延びている。本発明に従い、連通管２１内でソケット３それぞれの燃料流入口１３に、燃料の圧力変動を吸収するための小隔室２２から成る燃料溜空間２３が接続配置されている。小隔室２２の中心軸線は連通管２１の中心軸線と概ね平行になるように位置決めされている。各小隔室２２はその内容積が燃料噴射の１回の噴射量より大きくなるように、各ソケット３の燃料流入口１３の前後に沿って短く設けられ、その両端にはオリフィス孔２５が穿設されている。小隔室２２の内部はオリフィス孔２５を介して連通管２１の内部と連通状態が保たれている。
【００１９】
図３Ａは第１実施例における小隔室部分の断面図であり、それぞれ四角形断面の連通管２１と小隔室２２との位置関係を表している。小隔室２２は全体が薄肉の鋼管で箱型に作られ、ソケット３の燃料流入口１３と対向する面２８は可撓性のアブゾーブ面（ダンピング面）を提供するように、弾性変形可能に作られている。
【００２０】
かくして、燃料がオリフィス孔２５を通過する際の抵抗によって振動が緩衝されることと、噴射ノズルの１回の噴射量が小隔室２２内に燃料溜りとして一時的に蓄積され順次排出されることによって小隔室２２がダンパーとして作用し、燃料流路内の圧力変動を抑制して、インジェクタの反射波や連通管の減衰能に起因する振動や脈動による異音の発生を防止できることになる。
【００２１】
また、燃料噴射直後に燃料流入口１３を通過する衝撃波は小隔室２２内に流入した瞬間にアブゾーブ面２８に衝突するため、アブゾーブ面２８が撓むと同時に小隔室全体も撓んで衝撃エネルギを吸収すると共に、オリフィス孔２５を通過して連通管２１内に入る際に容積が急膨張しかつその方向を変えることにより衝撃エネルギを吸収し、燃料の圧力変動を吸収するものと理解される。
【００２２】
図３Ｂは連通管と小隔室の変形例を表しており、このフユーエルデリバリパイプ３０は円形断面の連通管３１の内部に円形断面の小隔室３２が収納されている。この例では、オリフィス孔２５を設けかつ小隔室３２の壁面全体３１を可撓性のアブゾーブ面で構成することにより、同様に衝撃吸収効果を高めることができる。
【００２３】
図３Ｃは連通管と小隔室の他の変形例を表しており、このフユーエルデリバリパイプ４０は四角形断面の連通管４１の内部に三角形断面の小隔室４２が収納されている。この例でも、オリフィス孔２５を設けかつ小隔室４２の壁面を可撓性のアブゾーブ面で構成することにより、同様に衝撃吸収効果を高めることができる。
【００２４】
図４はさらに他の変形例を表しており、フユーエルデリバリパイプ５０の左側のソケット３ａの燃料流入口１３ａに小隔室５２から成る燃料溜空間５３が接続配置されている。
小隔室５２を構成する中央パイプ５４の両端はそれぞれキャップ５６ａ，５６ｂで封止され、一方のキャップ５６ｂの中央にオリフィス孔５５が穿設され、小隔室５２の内部と連通管５１の内部とは連通状態が保たれている。ソケット３ａ側の燃料流入口１３ａの位置が小隔室５２に対して左右にオフセットしているのは、小隔室内部での燃料の通過距離を増大させて衝撃吸収効果を高めるためである。
この実施例ではキヤップ５６ａ，５６ｂが、薄肉の金属、例えばＳＰＣＣ、ＳＰＨＣ、ＳＵＳ等の帯板材から絞り加工などの塑性加工によって作られ、中央パイプ５４の端部に固着されることにより、小隔室５２の末端部分までが撓むのを容易にし、衝撃吸収効果を高めている。
【００２５】
図４のフユーエルデリバリパイプ５０の右側のソケット３ｂの燃料流入口１３ｂには小隔室６２から成る燃料溜空間６３が接続配置されている。図５には小隔室６２を拡大した横断面が示されている。小隔室６２を構成する四角形断面の中央パイプ６４の両端はそれぞれキャップ６６ａ，６６ｂで封止され、一方のキャップ６６ｂの中央にオリフィス孔６５が穿設され、小隔室６２の内部と連通管５１の内部とは連通状態が保たれている。
この例では、小隔室６２内部での燃料通過抵抗を高めるために、バッフルプレート６７が配置され、壁面との間の小さな隙間６８を介してオリフィス孔６５へと燃料が通過していくと共に、衝撃波がバッフルプレート６７を迂回しかつ小さな隙間６８及び細径のオリフィス孔６５を通過することにより衝撃吸収効果を高めるようになっている。
【００２６】
図６は本発明のさらに他の変形例を表しており、このフユーエルデリバリパイプ７０では、連通管７１の内部に燃料通路７１ａが直線状に延びている。本発明に従い、図６の左側のソケット３ａにおいて、連通管７１の外部でソケット３ａの燃料流入口１３に、燃料の圧力変動を吸収するための小隔室７２から成る燃料溜空間７３が接続配置され、その壁面はろう付け等で連通管７１に固着されている。小隔室７２はその内容積が燃料噴射の１回の噴射量より大きくなるように形成され、小隔室７２の壁面を構成する連通管７１の側に１対のオリフィス孔７５が穿設されている。小隔室７２の内部はオリフィス孔７５を介して連通管７１の内部と連通状態が保たれている。
【００２７】
図６の右側のソケット３ｂでも、連通管７１の外部でソケット３ｂの燃料流入口に、燃料の圧力変動を吸収するための小隔室７６から成る燃料溜空間７３が接続配置されている。小隔室７６はその内容積が燃料噴射の１回の噴射量より大きくなるように形成され、小隔室７６の壁面を構成する連通管７１の側に１個のオリフィス孔７５が穿設されている。この例では、小隔室７６内部での燃料と衝撃波の通過抵抗を高めるために、バッフルプレート７７が配置され、壁面との間の小さな隙間７８を介してオリフィス孔７５へと燃料及び衝撃波が通過していくようになっている。
【００２８】
図７は本発明の第２の態様に対応する実施例であり、本発明を、各気筒の燃焼室内に向けて燃料を直接噴射するいわゆる直接噴射（直噴）型内燃機関のフユーエルデリバリパイプに応用した場合の例である。
図７Ａのフユーエルデリバリパイプ８０は、高圧燃料ポンプ８３からの燃料を、燃料噴射ノズル（インジェクタ）６に連結される複数のフランジ状連結部７へと分配するために配置される。本発明に従い、フユーエルデリバリパイプ８０は、高圧燃料ポンプ８３に接続される連通管８１と、この連通管とフランジ状連結部７とを接続する複数の枝管８２とで構成され、枝管８２の燃料入口側の先端を絞り加工することにより連通管８１との接続部分にオリフィス孔８５を形成して両者の内部を連通させるようにしている。枝管８２の内容積は燃料噴射ノズル６の１回の噴射量よりも大きく設定されている。
【００２９】
図７Ｂのフユーエルデリバリパイプ９０は、高圧燃料ポンプ９３からの燃料を、燃料噴射ノズル６に連結される複数のフランジ状連結部７へと分配するために配置される。本発明に従い、フユーエルデリバリパイプ９０は、高圧燃料ポンプ９３に接続される連通管９１と、この連通管とフランジ状連結部７とを接続する複数の枝管９２とを包含し、さらに枝管９２と連通管９１との間に連結ブロック９８を介設し、連結ブロック９３もしくは連通管９１の壁面にオリフィス孔９５を形成して燃料通路の内部を連通させるようにしている。枝管９２の内容積は燃料噴射ノズル６の１回の噴射量よりも大きく設定されている。
【００３０】
図７Ａ及び図７Ｂの実施例によれば、燃料がオリフィス孔８５，９５を通過する際の抵抗によって振動が緩衝されることと、衝撃波が細径のオリフィス孔８５，９５を通過しかつ方向が変えられることによって衝撃吸収効果を高め、噴射ノズルの１回の噴射量が枝管８２，９２内に燃料溜りとして一時的に蓄積され順次排出されることによって枝管８２，９２がダンパーとして作用し、燃料流路内の圧力変動を抑制して、インジェクタの反射波や連通管の減衰能に起因する振動や脈動による異音の発生や各種の不具合の発生を防止できることになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如く、本発明のフユーエルデリバリパイプによれば、燃料がオリフィス孔を通過する際の抵抗によって振動が緩衝され、衝撃波が小さな隙間を通過しながら迂回したり細径のオリフィスを通過し方向が変化することなどにより衝撃吸収効果が発揮され、噴射ノズルの１回の噴射量が小隔室や枝管内に燃料溜りとして一時的に蓄積され順次排出されることによってダンパーとして作用し、燃料流路内の圧力変動を抑制して、インジェクタの反射波や連通管の減衰能に起因する振動や脈動による異音の発生や各種不具合の発生を防止することができる等、その技術的効果には極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフユーエルデリバリパイプの全体を表わす正面図である。
【図２】フユーエルデリバリパイプの第１実施例の縦断面図である。
【図３】図２のフユーエルデリバリパイプのソケット部分の断面図である。
【図４】他の実施例によるフユーエルデリバリパイプの縦断面図である。
【図５】小隔室の変形例を表す横断面図である。
【図６】他の実施例によるフユーエルデリバリパイプの縦断面図である。
【図７】他の実施例によるフユーエルデリバリパイプの縦断面図である。
【符号の説明】
２燃料導入管
３ソケット
６燃料噴射ノズル
７連結部
１０，２０，３０，４０，５０，７０，８０，９０フユーエルデリバリパイプ
１１，２１，３１，４１，５１，７１，８１，９１連通管
１３燃料流入口
２２，３２，４２，５２，６２，７２，７６小隔室
２５，５５，６５，７５，８５，９５オリフィス孔
８２，９２枝管

Claims

直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された燃料導入管と、前記連通管に交差して突設され一部が前記燃料通路に連通し開放端部が燃料噴射ノズル先端を受け入れる複数のソケットとを備えて成る内燃機関用のフユーエルデリバリパイプにおいて、
前記各ソケットの燃料流入口に、連通管の長手方向に関して連通管より短尺でかつ連通管の対向する内壁面間のいずれの距離よりも狭幅で燃料の脈動圧を吸収するための小隔室から成る燃料溜空間をそれぞれ接続配置し、前記小隔室の壁面には少なくとも１つのオリフィス孔を形成して前記連通管内部と小隔室内部とを連通させるようにし、かつ前記小隔室の内容積を燃料噴射ノズルの１回の噴射量よりも大きく設定したことを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。
前記小隔室は前記連通管内部に収納されている請求項１記載のフユーエルデリバリパイプ。
前記小隔室の少なくとも１つの壁面が可撓性のアブゾーブ面で構成されている請求項１又は２記載のフユーエルデリバリパイプ。
直線状に延びる燃料通路を内部に有する連通管と、この連通管の端部又は側部に固定された高圧燃料ポンプからの燃料を、各気筒内へ直接噴射する燃料噴射ノズルに連結される複数の連結部へと分配する直接噴射型内燃機関用のフユーエルデリバリパイプにおいて、
該フユーエルデリバリパイプを高圧燃料ポンプに接続される連通管とこの連通管と前記連結部とを接続する複数の枝管とで構成し、前記枝管と前記連通管との各接続部分にそれぞれオリフィス孔を形成して両者の内部を連通させるようにし、かつ前記枝管の内容積を燃料噴射ノズルの１回の噴射量よりも大きく設定したことを特徴とするフユーエルデリバリパイプ。