JP4206346B2

JP4206346B2 - フューエルデリバリアセンブリ

Info

Publication number: JP4206346B2
Application number: JP2004014432A
Authority: JP
Inventors: 勝利加藤
Original assignee: マルヤス工業株式会社
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: JP2005207308A

Description

本発明は、電子制御燃料噴射式エンジンなどに使用するフューエルデリバリアセンブリに関する。

この種のフューエルデリバリアセンブリには、例えば下記特許文献１に開示されたように、互いに接合した板金製の下部ケースおよび上部ケースよりなるフューエルデリバリパイプの内部に、両端が液密に閉じられた薄肉の金属筒を設けて下部ケースを通して外気に連通し、フューエルデリバリパイプの一端には燃料供給管をろう付けにより一体的に結合したものがある。

上記フューエルデリバリアセンブリは、多気筒エンジンに取り付けた複数の燃料噴射弁に下部ケースに形成した各筒部をＯリングなどを介して液密に連結して使用され、燃料ポンプから燃料供給管を介して供給される所定圧の燃料は、最適な条件となるようにコントロールユニットにより各燃料噴射弁を開閉制御することによりエンジンに供給されるようになっている。この種のフューエルデリバリアセンブリでは、燃料噴射弁が開放されて燃料がエンジンに供給されるときに、フューエルデリバリパイプ内部の燃料圧力が脈動して燃料噴射量に誤差を生じて燃料消費率が低下したり、フューエルデリバリパイプに振動や異音を生じるという問題がある。しかし特許文献１の技術によれば、燃料噴射弁の開閉によるフューエルデリバリパイプ内の燃料圧力の脈動は、フューエルデリバリパイプ内に設けた金属筒の容積が燃料圧力の脈動に応じて変化することにより緩和されるので、燃料圧力の脈動による燃料噴射量の誤差も減少されて燃料消費率は向上し、さらにフューエルデリバリパイプに振動や異音を生じたりすることもなくなる。また、燃料圧力の脈動を緩和する金属筒は燃料を透過させたり劣化することがないので、脈動吸収のためにゴム製のダイヤフラムを使用したもののように大気中に燃料が発散したり経時的に機能が低下するおそれもない。
特開２００２−３３９８３５号公報（段落〔０００９〕〜〔００１１〕、図２）。

しかしながら特許文献１に開示されたフューエルデリバリパイプの内部に設けられた薄肉で扁平に形成された金属筒は、断面形状が両端を半円形状とした小判形（特許文献１の図２参照）であるため、断面積に比して両側の平面部の面積が小さく、充分な燃料圧力の脈動を緩和するには、金属筒を大きくする必要があった。また、このような金属筒の大きさを変えることなく燃料圧力の脈動の緩和性能を向上させるには、金属筒の肉厚を薄くして金属筒の容積変化量を増加させる必要があるが、そのようにすると燃料圧力の脈動により小判形断面形状の両先端部に応力集中が発生して金属筒の耐久性が低下するという問題があった。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の請求項１によるフューエルデリバリアセンブリは、燃料ポンプから所定圧の燃料が供給されるとともにコントロールユニットにより制御されて開閉される複数の燃料噴射弁が連結される金属製のフューエルデリバリパイプと、このフューエルデリバリパイプの内部に液密に設けられその内部の燃料圧力の脈動に応じて容積が変化する薄肉で扁平に形成された金属筒よりなるフューエルデリバリアセンブリにおいて、金属筒の断面形状は略長方形とし、互いに対向する長辺は何れも平面状とするとともに互いに対向する短辺は外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成したことを特徴とするものである。

請求項１に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、金属筒の両端部はフューエルデリバリパイプの外部に開放し、その外周はフューエルデリバリパイプに液密に固着することが好ましい。

請求項１または請求項２に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、フューエルデリバリパイプは何れも板金製で断面Ｕ字状の下部ケースと上部ケースを向かい合わせて全周において接合し、金属筒とともににろう付けにより液密に一体的に結合することが好ましい。

請求項３に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、金属筒は両先端部が先端に向かって絞られ、この絞られた部分においてフューエルデリバリパイプに液密に固着されていることが好ましい。

フューエルデリバリパイプの内部に設ける薄肉で扁平に形成された金属筒の断面形状を略長方形とし、互いに対向する長辺は何れも平面状とするとともに互いに対向する短辺は外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成した請求項１の発明によれば、燃料噴射弁の開閉によるフューエルデリバリパイプ内の燃料圧力の脈動が緩和され、これにより燃料噴射量の誤差が減少されて燃料消費率が向上し、フューエルデリバリパイプに振動や異音を生じたりすることがなくなり、大気中に燃料が発散したり経時的に機能が低下するおそれもないという前述した各効果に加えて、断面形状が小判形で縦横の長さが同一の金属筒と比較して、両側の平面部の面積が大きくなり、これにより金属筒の容積変化量が増大するので、燃料圧力の脈動を減少させることができる。あるいは、金属筒の容積変化量を所望の値に維持して金属筒の肉厚を増大させ、応力を減少させて金属筒の耐久性を高めることができる。また金属筒は、略長方形の断面形状の互いに対向する短辺を外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成したので、短辺の長辺に近い部分の応力集中が緩和されて短辺の最大応力が減少するので金属筒の耐久性を一層高めることができる。また、金属筒の短辺に生じる応力が小さくなるので、金属筒の耐久性を所望の値に維持して金属筒の肉厚を薄くし、または金属筒の長辺を長くすることで容積変化量を増加させることができる。さらに、金属筒の短辺に生じる応力が小さいので、金属筒の短辺幅も小さくすることができ断面形状が長方形状の金属筒をより小形化することができる。

金属筒の両端部はフューエルデリバリパイプの外部に開放し、その外周はフューエルデリバリパイプに液密に固着するようにした請求項２の発明によれば、金属筒とフューエルデリバリパイプをろう付けしたときにろう付け部分を目視により確認することができ、品質管理が容易に行える。また、金属筒の両端部は外部に開放されているので、ろう付けの際の加熱に伴う内部圧力の上昇により金属筒が変形することがなくなり、圧力脈動緩和性能にばらつきのないフューエルデリバリアセンブリを得ることができる。さらに、金属筒の全体をフューエルデリバリパイプの内部に閉じ込めたものに比して金属筒の両端を予め液密に閉じる工程が不要であり、金属筒を下部ケースに仮止めするための管リベットも不要となるので、部品点数及び製造工程数を減少させることができる。

フューエルデリバリパイプは何れも板金製で断面Ｕ字状の下部ケースと上部ケースを向かい合わせて全周において接合し、金属筒とともににろう付けにより液密に一体的に結合するようにした請求項３の発明によれば、軽量で量産に適したフューエルデリバリアセンブリが得られる。

また、金属筒は両先端部が先端に向かって絞られ、この絞られた部分においてフューエルデリバリパイプに液密に固着されるようにした請求項４の発明によれば、金属筒の両端部をフューエリデリバリパイプの下部ケースと上部ケースのどちらか一方に設けた開口部に挿入することができるので、金属筒とフューエルデリバリパイプをろう付けする際の合わせ作業が容易になる。

先ず図１〜図３により、本発明の比較例として提示するフューエルデリバリアセンブリの説明をする。この比較例のフューエルデリバリアセンブリはフューエルデリバリパイプ１０内に、燃料圧力の脈動に応じて容積が変化して燃料圧力の脈動を緩和する金属筒１６を設けたものである。

このフューエルデリバリパイプ１０は、図１〜図３に示すように、何れも板金製で断面Ｕ字状の下部ケース１１と上部ケース１３を向かい合わせて、その開口側の全周において嵌合接合し、ろう付けにより液密に一体的に結合したものである。下部ケース１１には燃料噴射弁（図示省略）を連結するための４個の筒部１２が、所定の間隔をおいてフューエルデリバリパイプ１０内に凹むように形成され、各筒部１２の底部には孔１２ａが設けられている。上部ケース１３の一端部には燃料ポンプ（図示省略）からの加圧された燃料が供給される燃料供給管１４がろう付けにより連結され、また下部ケース１１には２個の取付用ブラケット１５が筒部１２の中間にプロジェクション溶接などにより固着されている。なおフューエルデリバリパイプ１０は、取付用ブラケット１５の取付部分の突出量を少なくするため、取付用ブラケット１５の取付部に円弧状の凹みを設けてある。フューエルデリバリパイプ１０の寸法は例えば全長が３００mm、幅および高さがそれぞれ２８mmおよび２７mmであり、また下部ケース１１および上部ケース１３の肉厚はそれぞれ１．２mmおよび１．６mmである。両ケース１１，１３には、防錆のためにニッケルメッキなどが施されている。

金属筒１６は断面形状が隅角にＲを設けた長方形状であり、中間部１６ｃは扁平な形状で、両端は長径方向の幅が先端に向けて絞られ、各先端部１６ａ、１６ｂは一定断面形状の筒状をした金属製の薄肉管（厚さは例えば０．３mm）であり、互いに対向する１対の短辺及び１対の長辺は何れも平面である。金属筒１６の長さ、幅、中間部１６ｃ及び各先端部１６ａ、１６ｂの高さは例えばそれぞれ３１０mm、７mm、１５．４mm及び９mmである。図２に示すように、金属筒１６の一方の先端部１６ａを、単体の状態の上部ケース１３の一方の端面に設けられた開口部１３ａ内に内側から斜めに充分に差し込み、金属筒１６全体を上部ケース１３内に入れてから、上部ケース１３の他方の端面に設けられた開口部１３ｂに金属筒１６の他方の先端部１６ｂを整列させ、金属筒１６を逆向きに移動させ先端部１６ｂも開口部１３ｂ内に差し込んで両側の先端部１６ａ、１６ｂを上部ケース１３の両端面から外部に多少延出させ、上部ケース１３の肉厚部に金属筒１６の外周が固着されるようにかしめ等により仮組み付けする。このように金属筒１６を仮組み付けした上部ケース１３を下部ケース１１にかぶせ、上部ケース１３に燃料供給管１４を差し込んだ状態として炉中ろう付けすることにより、下部ケース１１と上部ケース１３と燃料供給管１４は互いに一体的に液密に固着されるとともに、上部ケース１３の肉厚部に金属筒１６の各先端部１６ａ，１６ｂの外周が液密に固着され、フューエルデリバリアセンブリ全体は液密に結合されて組み立てられる。これによりフューエルデリバリパイプ１０の内部は大気および金属筒１６の内部空間から遮断される。使用するろうは例えば銅ろうであり、ろう付けに際しては必要な箇所に置きろうをしておくものとする。金属筒１６にも防錆のためにニッケルメッキなどが施されている。

このフューエルデリバリアセンブリは、例えば４気筒エンジンに取り付けた４個の燃料噴射弁（図示省略）に下部ケース１１に形成した各筒部１２をＯリングなどを介して液密に連結して使用するものであり、燃料ポンプから燃料供給管１４を介してフューエルデリバリパイプ１０に供給される所定圧の燃料は、コントロールユニット（図示省略）により最適な条件となるように開閉制御される各燃料噴射弁を介してエンジンに供給される。

上述した比較例のフューエルデリバリアセンブリによれば、燃料噴射弁の開閉により生じるフューエルデリバリパイプ１０内の燃料圧力の脈動は、フューエルデリバリパイプ１０内に設けた扁平な薄肉管からなる金属筒１６の平坦な側面がへこんでその容積が燃料圧力の脈動に応じて変化することにより緩和されるので、このような燃料圧力の脈動による燃料噴射量の誤差も減少されて燃料消費率は向上し、さらにフューエルデリバリパイプ１０に振動や異音を生じたりすることもなくなる。また、燃料圧力の脈動を緩和する金属筒１６はガソリンなどを透過させたりガソリンなどにより劣化することがないので、大気中にガソリンなどが発散したり経時的に機能が低下するおそれもない。

この比較例では金属筒１６の中間部１６ｃの断面形状は長方形状としており、このようにすれば長方形状の金属筒１６の側面の平面部は小判形のものより大きくなるので、金属筒１６の容積変動量が増大する。図４は特許文献１によるフューエルデリバリアセンブリの金属筒と、比較例によるフューエルデリバリアセンブリの金属筒１６の各容積変化量をシミュレーションにより求めた結果を示すものである。各金属筒は軟鋼製で長さ（＝３１０mm）、肉厚（＝０．３５mm）、断面形状の幅Ｂ（＝７mm）及び高さＨ（＝１５．４mm）は何れも同一とし、０．３５メガパスカルを中心として上下各０．０５メガパスカルの圧力変動を加えた場合の容積変化量を示している。ａは特許文献１による金属筒、ｂは比較例による金属筒１６で隅角のＲが２mmのもの、ｃは比較例による金属筒１６で隅角のＲが１mmのものを示している。このシミュレーションの結果によれば、特許文献１の金属筒の容積変化量は０．２２５ccであるのに対し、比較例では隅角のＲが２mmの場合は０．３２２cc、隅角のＲが１mmの場合は０．３６１ccであり、この比較例の方が容積変化量が大きいことを示している。このように、この比較例によれば、金属筒１６の容積変化量が特許文献１に示す従来技術よりも増大するので、燃料圧力の脈動を従来よりも減少させることができる。あるいは、金属筒１６の容積変化量を所望の値に維持して金属筒１６の肉厚を増大させ、これにより金属筒１６に生じる応力を減少させて耐久性を高めることができる。

なお、このシミュレーションの結果は、隅角のＲが小さくなるほど容積変化量が大きくなることを示しているが、この隅角のＲが小さくなれば長方形の断面形状の短辺の隅角付近に応力集中を生じてその部分の応力が増大する。図５及び図１０は、隅角のＲが１mmの場合の比較例の金属筒１６（図４のｃ参照）と、特許文献１による金属筒（図４のａ参照）に、外側から０．４メガパスカルの圧力を加えた場合に、それぞれの表面の各部に生じる応力をシミュレーションにより求めた結果を示す。この結果より理解されるように、比較例の金属筒１６の前述した部分（図５の丸を付した符号４参照）に生じる最大の応力（＝２５８Ｎ／mm2）は、特許文献１による金属筒の小判形断面形状の両端部（図１０の丸を付した符号１参照）に生じる最大応力（＝２４９Ｎ／mm2）を越えてしまう。従って、図４に示す比較例の隅角のＲの最小値は１mmが限度である。

金属筒１６は絞られた先端部１６ａ、１６ｂにおいてフューエルデリバリパイプ１０の上部ケース１３に形成した開口部１３ａ，１３ｂに固着されており、下部ケース１１に合わせる必要はないので、ろう付けの際のフューエルデリバリパイプ１０に対する金属筒１６の合わせ作業が容易である。

次に、図１、図２、図６及び図７により、本発明の第１実施形態の説明をする。この第１実施形態は、金属筒１６Ａの断面形状が前述した比較例の金属筒１６と異なるのみである。この第１実施形態の金属筒１６Ａは、前述した比較例とほゞ同様、断面形状が略長方形状で扁平な形状で、互いに対向する長辺は何れも平面であるが、互いに対向する１対の短辺は外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成されている点が相違している。その他の構造及び全体的外形寸法は比較例と同じである。長方形の短辺の外向きに張り出した緩やかな円弧の曲率半径Ｓが１０mmである金属筒１６Ａに、外側から０．４メガパスカルの圧力を加えた場合に、表面の各部に生じる応力をシミュレーションにより求めた結果を図７に示す。この演算結果によれば、この第１実施形態において緩やかな円弧よりなる金属筒１６Ａの短辺の隅角付近（図７の丸を付した符号３〜５参照）となる位置に生じる最大応力は、比較例の金属筒１６Ａにおける応力２５８Ｎ／mm2 から２２０Ｎ／mm2 に減少し、短辺に生じる応力が均一化される。これは金属筒１６Ａの短辺と長辺の連結部の角度が直角から鈍角になるので応力集中が緩和され、短辺が緩やかな円弧となるので短辺に加わる圧力による曲げ応力が減少するためと考えられる。

上述のようにこの第１実施形態によれば、金属筒１６Ａの両短辺を外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成することにより、金属筒の短辺に生じる応力が前述した比較例よりも減少するので、金属筒の耐久性を所望の値に維持して金属筒の肉厚を薄くし、または金属筒の長辺を長くすることで容積変化量を増加させることができる。この第１実施形態のフューエルデリバリアセンブリは、前述した比較例と同様、４気筒エンジンに使用するものであるが、本発明はこれに限らず単気筒エンジンを含む任意の気筒数のエンジンに適用可能である。

次に、図８及び図９に示す第２実施形態の説明をする。上述した第１実施形態では、金属筒１６Ａの両端部はフューエルデリバリパイプ１０の外部に開放し、両端部の外周をフューエルデリバリパイプ１０に液密に固着しているが、この第２実施形態は金属筒１６Ｂをフューエルデリバリパイプの内部に閉じ込めた点が上述した各実施形態と異なっている。

この第２実施形態の金属筒１６Ｂは、上述した各実施形態と同様、断面形状が長方形状で扁平な形状で、互いに対向する長辺及び図８において下側となる短辺は何れも平面であるが、上側となる短辺は外向きに張り出した緩やかな円弧状（曲率半径は第２実施形態と同じ）に形成され、両側端は気密に閉じられている。その他のフューエルデリバリアセンブリの全体的構造及び外形寸法は上述した各実施形態と同じである。金属筒１６Ｂの下側となる短辺の平面には穴１６ｄが形成され、また下部ケース１１の底辺にもこれと対応する穴１１ａが形成されている。このフュ−エルデリバリアセンブリは、図９に示すように、単体の状態の下部ケース１１内に金属筒１６Ｂを両穴１１ａ，１６ｄが一致するように置き、プレス成形した管リベット１７を外側から両穴１１ａ，１６ｄに圧入して仮止めし、上述した各実施形態と同様な手順で炉中ろう付けすることにより液密に結合されて組み立てられる。

金属筒１６Ｂに外側から圧力を加えた場合、この第２実施形態の金属筒１６Ｂの上側の緩やかな円弧状の短辺の各部に生じる応力は、第１実施形態と同様な値となり、最大応力は減少され、短辺に生じる応力は均一化される。金属筒１６Ｂの下側の短辺はろう付けにより下部ケース１１と一体化されるので、下側の短辺に生じる応力は僅かである。従ってこの第２実施形態によれば、第１実施形態において述べたように、金属筒１６Ｂの上側となる短辺に生じる応力が比較例よりも減少するので、金属筒１６Ｂの耐久性を所望の値に維持して金属筒１６Ｂの肉厚を薄くし、または金属筒１６Ｂの長辺を長くすることで容積変化量を増加させることができる。

なおこの第２実施形態は、管リベット１７による取付部位外は金属筒１６Ｂの短辺を下部ケース１１から浮かすようにして実施してもよく、その場合は下側の短辺も上側の短辺と同様、外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成すればよい。

本発明によるフューエルデリバリアセンブリの比較例及び第１実施形態の構造を示す一部破断した平面図である。比較例及び第１実施形態の構造を示す一部破断した側面図である。比較例の図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。比較例の金属筒の容積変化量と従来技術の金属筒の容積変化量を比較して示す図である。比較例の金属筒に生じる応力の分布の一例を示す図である。本発明によるフューエルデリバリアセンブリの第１実施形態の図３に相当する拡大断面図である。図６に示す第１実施形態の金属筒に生じる応力の分布の一例を示す図である。本発明によるフューエルデリバリアセンブリの第２実施形態の図３に相当する拡大断面図である。図８に示す第２実施形態の図２に相当する一部破断した側面図である。特許文献１に示す従来技術の金属筒に生じる応力の分布の一例を示す図である。

符号の説明

１０…フューエルデリバリパイプ、１１…下部ケース、１３上部ケース、１６，１６Ａ，１６Ｂ…金属筒、１６ａ，１６ｂ…先端部。

Claims

燃料ポンプから所定圧の燃料が供給されるとともにコントロールユニットにより制御されて開閉される複数の燃料噴射弁が連結される金属製のフューエルデリバリパイプと、このフューエルデリバリパイプの内部に液密に設けられその内部の燃料圧力の脈動に応じて容積が変化する薄肉で扁平に形成された金属筒よりなるフューエルデリバリアセンブリにおいて、前記金属筒の断面形状は略長方形とし、互いに対向する長辺は何れも平面状とするとともに互いに対向する短辺は外向きに張り出した緩やかな円弧状に形成したことを特徴とするフューエルデリバリアセンブリ。
請求項１に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、前記金属筒の両端部は前記フューエルデリバリパイプの外部に開放し、その外周は前記フューエルデリバリパイプに液密に固着したことを特徴とするフューエルデリバリアセンブリ。
請求項１または請求項２に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、前記フューエルデリバリパイプは何れも板金製で断面Ｕ字状の下部ケースと上部ケースを向かい合わせて全周において接合し、前記金属筒とともににろう付けにより液密に一体的に結合したことを特徴とするフューエルデリバリアセンブリ。
請求項３に記載のフューエルデリバリアセンブリにおいて、前記金属筒は両先端部が先端に向かって絞られ、この絞られた部分において前記フューエルデリバリパイプに液密に固着されていることを特徴とするフューエルデリバリアセンブリ。