JP4509357B2

JP4509357B2 - ディーゼルエンジン用燃料噴射管

Info

Publication number: JP4509357B2
Application number: JP2000344055A
Authority: JP
Inventors: 正一郎臼井
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2001227431A

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コモンレールシステムや、Ｐ−Ｌ−Ｄ（ポンプ・ライン・デリバリー）噴射システム（以下「Ｐ−Ｌ−Ｄ噴射システム」と称する）などに接続して用いる高圧燃料の噴射管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のディーゼルエンジン用燃料噴射管としては、例えば図１３に示すように、厚肉鋼管１１の端部に設けてなる外側周面をシート面１３とする截頭円錐状の接続頭部１２、あるいは図１４に示すように厚肉鋼管２１の端部に設けてなる外側周面を球面状のシート面２３とする接続頭部２２が、それぞれ外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内側に環状のポケット１５−１（図１３）、あるいは環状のノッチ１５−２（図１４）を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されている現状にある。なお、１４は接続頭部の背後に嵌着されたスリーブワッシャ、１６は締付けナットである。
【０００３】
このようなディーゼルエンジン用燃料噴射管を採用した燃料噴射システムにおいて、該燃料噴射管は配管内の圧力損失を生じさせることなく燃焼室内へ十分な量を噴射できるようにするためと配管上の利便さを考慮して短かくなっている。しかし、このような短い噴射管でも、燃料噴射後弁が閉じる時には該噴射管内には圧力変動が起きる。この圧力変動は脈動となって配管内からコモンレール内などにも達し、さらに次の気筒の噴射管にも影響を与えるために安定した燃料の噴射を行うことができないという問題が発生した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる対策としては、例えば噴射管やコモンレールの内径を大きくして管の容積を増やすことにより圧力変動を小さくすることは可能であるが、脈動が速く伝わるという欠点が生じる。そこで、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくするためにコモンレールにオリフィスを設ける方法が開発された。この方法には、コモンレールに設ける分岐孔の径をより小さくしてオリフィス機能を付与する方法と、コモンレールの分岐孔の部分にオリフィス付きの金属リング部材（駒）を介在させる方法が知られており、いずれの方法も脈動を低く抑えかつ伝播を遅くすることは可能である。しかし、コモンレールにおいて分岐孔の径をより小さくしてオリフィス機能を付与する方法は、分岐孔部に高圧の繰返し圧力がかかるために肉厚の最も薄いところでも７ｍｍ以上あり、さらにコモンレール端面から深い位置での加工となるためオリフィスの形成が容易でないという難点がある。また、オリフィス付きの金属リング部材（駒）を分岐孔部に介在させる方法は、噴射管側に組込んだ一つの締付け用ナットによる軸力でコモンレールと金属リング部材との間および噴射管と金属リング部材との間の２箇所をシールするためにシールの安定性に乏しいという欠点がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、噴射管の管端部にオリフィス管を設けることにより、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくして安定した燃料の噴射を行うことができるディーゼルエンジン用燃料噴射管を提供することである。
【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、円錐もしくは球面状シート面を有する頭部と締付けナットを有するディーゼルエンジン用燃料噴射管において、少なくとも片側、好ましくはコモンレール側、Ｐ−Ｌ−Ｄ噴射システムにおいてはポンプ側の管端部付近の管内に管路径より小径もしくは同一径の外径を有するオリフィス管を管端もしくは管端より内部に設けた構成となしたことを要旨とするものである。
また、前記オリフィス管は外部からの縮径力により管内部に固定したり、あるいは一端が管端より外部に突出した突出部を有していたり、さらに前記突出部は管路径より大径のフランジ部を有していたり、または硬質金属製の管体と、管端より外部に突出した当該管体の一端に外嵌した軟質金属製のリングとからなるものや、硬質金属製の内管と、管端より外部に突出したフランジ部を有する軟質金属製の外管とからなるものを用いることができる。
【０００７】
すなわち、本発明は燃料噴射管の接続頭部の先端開口部もしくは先端開口部より内側にオリフィス管を設けることにより、このオリフィス管がオリフィスの役目をしてシール性に悪影響を与えずに、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくして安定した燃料の噴射を行うことができるように構成したものである。また、フランジ部やリングが軟質であると、締付けナットの軸力を相殺することがなく、シール面圧を降下させることがない。
【０００８】
なお、本発明におけるオリフィス管の固定手段としては、圧入、かしめ、ローリング、焼きばめ、ろう付け、溶接あるいはフランジ部の相手シート面との間への挟込みなどの手段を用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図８は本発明のディーゼルエンジン用燃料噴射管を例示したもので、図１は本発明のディーゼルエンジン用燃料噴射管の第１実施態様を示す縦断面図、図２は同じく本発明の第２実施態様を示す縦断面図、図３は同じく本発明の第３実施態様の一実施例を示す縦断面図、図４は同じく本発明の第３実施態様の他の実施例を示す縦断面図、図５は同じく本発明の第４実施態様を示す縦断面図、図６は同じく本発明の第５実施態様を示す縦断面図、図７は同じく本発明の第６実施態様を示す縦断面図、図８は同じく本発明の第７実施態様を示す縦断面図、図９は図１に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図、図１０は図２に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図、図１１は図７に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図、図１２は図８に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図であり、１は燃料噴射管、２は接続頭部、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇはオリフィス管、４は締付け用ナット、５はスリーブワッシャ、６は本管レール、７はＰ−Ｌ−Ｄ噴射システムにおけるポンプボディーである。
【００１０】
まず、図１に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、フランジ３ａ−１を有し厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有するオリフィス管３ａを内嵌固着して構成したもので、該オリフィス管３ａのフランジ３ａ−１は管路１−３の直径より大径で、かつ管端より外部に突出している。このオリフィス管３ａの固着手段としては、前記したごとく圧入、かしめ、ローリング、焼きばめ、ろう付け、溶接などの手段を用いて行う。このディーゼルエンジン用燃料噴射管１には締付け用ナット４とスリーブワッシャ５が予め厚肉鋼管１−１に外嵌されている。
【００１１】
図２に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｂ以外は前記図１と同様の構成で、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、フランジ３ｂ−１を有し厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有するオリフィス管３ｂを内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管３ｂのフランジ３ｂ−１は相手部材に接触して固定されるように、厚肉となしてその外周端面に前記接続頭部２のシート面２−１ａと同じ傾斜面となすシート面３ｂ−２を設けている。なお、前記オリフィス管３ｂの開口端部は図示のごとく外側に広がる緩いテーパ孔３ｂ−３を形成してもよい。
【００１２】
図３および図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｃ、３ｃ′以外は前記図１と同様の構成で、図３は厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有するオリフィス管３ｃを内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管３ｃはその先端部外周に凹部３ｃ−１を予め形成しておき、あるいは頭部と同時に成形して頭部成形時に前記凹部３ｃ−１に塑性流動させて固定するものである。すなわちこのオリフィス管３ｃは図３に示すごとくその開口端面が接続頭部２の先端面とほぼ面一となるようにその開口端部をかしめて接続頭部２に固定している。また図４ではオリフィス管３ｃ′のほぼ中間部に凹部３ｃ′−１を予め形成しておき、あるいは頭部と同時に成形して頭部成形時に前記凹部３ｃ′−１に塑性流動させ、該オリフィス管の先端をその接続頭部２の先端面より突出させて接続頭部２に固定してもよい。
【００１３】
図５に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｄ以外は前記図１と同様の構成で、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有するオリフィス管３ｄを凹凸嵌合方式により内嵌固着して構成したもので、前記オリフィス管３ｄは接続頭部２の押圧座屈加工に伴って生ずる環状凹溝２−１ｂをその環状凸部３ｄ−１にて覆設する状態で接続頭部１−２内に嵌着されている。
【００１４】
図６に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｅ以外は前記図１と同様の構成で、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有するオリフィス管３ｅを接続頭部２の開口端より内側に内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管３ｅの場合は、予め該オリフィス管の一部に縮径部３ｅ−１を形成しておき、接続頭部２の成形時やカシメ、ローリングなどにより厚肉鋼管１−１の肉厚を外部より前記縮径部３ｅ−１に塑性流動させて固定している。なおオリフィス管３ｅを接続頭部２の開口端と面一にせずに内側に設け、接続頭部２より上流側をかしめるようにしたのは、頭部成形時にシート面２−１ａを損傷しないようにするためである。また、オリフィス管の固定手段としては、ろう付、焼きばめ、溶接、圧入などでもよい。
【００１５】
図７に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｆ以外は前記図１〜図６と同様の構成で、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有する硬質金属製の管体３ｆ−１と、該管体３ｆ−１の先端部に外嵌した軟質金属製のリング３ｆ−２とからなるオリフィス管３ｆを内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管３ｆの軟質金属製のリング３ｆ−２は相手部材に接触して固定されるように厚肉となしている。
【００１６】
図８に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１は、オリフィス管３ｇ以外は前記図１〜図６と同様の構成で、厚肉鋼管１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２の開口端部に、厚肉鋼管１−１の管路１−３の直径とほぼ同一径の外径を有しかつ先端部にフランジ部３ｇ−２′を有する軟質金属製の外管３ｇ−２と、この外管とほぼ同一肉厚の硬質金属製の内管３ｇ−１とからなるオリフィス管３ｇを内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管３ｇの外管３ｇ−２のフランジ部３ｇ−２′は相手部材に接触して固定されるように厚肉となしている。
【００１７】
次に、前記図１に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１をコモンレールに適用した接続構造例を図９に基づいて説明する。
すなわち、図９に示す接続構造は円形パイプ状からなる本管レール６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６−４に、本管レール６の流通路６−１に通じかつ外方に開口する受圧座面６−３を有する分岐孔６−２が穿設され、図１に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１の接続頭部２のなすシート面（押圧座面）２−１ａを本管レール６側の受圧座面６−３に当接係合せしめ、予め燃料噴射管側にスリーブワッシャ５を介して組込んだ締付け用ナット４を前記ボス部６−４に螺合することにより前記接続頭部２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式となっている。
【００１８】
また、前記図２に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１をＰ−Ｌ−Ｄ噴射システムに用いた接続構造例を図１０に基づいて説明する。
すなわち、図１０に示す接続構造はポンプボディー７の軸方向の周壁部に設けたボス部７−４に、ポンプボディー７の内部に通じ、かつ外方に開口する受圧座面７−３を有する分岐孔７−２を穿設され、図２に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１の接続頭部２のなすシート面（押圧座面）２−１ａとオリフィス管３ｂのフランジ３ｂ−１に形成したシート面（押圧座面）３ｂ−２をポンプボディー７側の受圧座面７−３に当接係合せしめ、予め燃料噴射管側にスリーブワッシャ５を介して組込んだ締付け用ナット４を前記ボス部７−４に螺合することにより前記接続頭部２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式となっている。
前記オリフィス管３ｂの場合は、締付け用ナット４を締付けて燃料噴射管１をポンプボディー７に締着して接続した際に、該オリフィス管３ｂのフランジ３ｂ−２の端部もポンプボディー７側の受圧座面７−３に当接係合するように当該フランジ３ｂ−２の端部周面に受圧座面７−３に当接するシート面３ｂ−２を形成して構成しているので、締付け用ナット４の締付けに伴いオリフィス管３ｂは接続頭部２と受圧座面７−３との間で締付けられ、より堅固に固定される。
【００１９】
また、前記図７に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１をコモンレールに適用した接続構造例を図１１に基づいて説明する。
すなわち、前記図９に示す接続構造と同様、円形パイプ状からなる本管レール８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８−４に、本管レール８の流通路８−１に通じかつ外方に開口する受圧座面８−３を有する分岐孔８−２が穿設され、図７に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１の接続頭部２のなすシート面（押圧座面）２−１ａを本管レール８側の受圧座面８−３に当接係合せしめ、予め燃料噴射管側にスリーブワッシャ５を介して組込んだ締付け用ナット４を前記ボス部８−４に螺合することにより前記接続頭部２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式となっている。
前記オリフィス管３ｆの場合は、締付け用ナット４を締付けて燃料噴射管１を本管レール８側のボス部８−４に締着して接続した際に、該オリフィス管３ｆの厚肉のリング３ｆ−２の端部も本管レール８側の受圧座面８−３に当接係合するように当該リング３ｆ−２の端部周面が受圧座面８−３に当接してシート面を形成して構成しているので、締付け用ナット４の締付けに伴いオリフィス管３ｆは接続頭部２と受圧座面８−３との間で締付けられ、より堅固に固定されるのみならず、リング３ｆ−２が軟質金属製であるのでシール性も極めて良好となる。また、当該リング３ｆ−２は硬質金属製の管体３ｆ−１からなるため、接続頭部成形時に縮径することもなく、管路１−３に強固に取付けが可能である。
【００２０】
また、前記図８に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１をコモンレールに適用した接続構造例を図１２に基づいて説明する。
すなわち、前記図１１に示す接続構造と同様、円形パイプ状からなる本管レール９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９−４に、本管レール９の流通路９−１に通じかつ外方に開口する受圧座面９−３を有する分岐孔９−２が穿設され、図８に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管１の接続頭部２のなすシート面（押圧座面）２−１ａを本管レール９側の受圧座面９−３に当接係合せしめ、予め燃料噴射管側にスリーブワッシャ５を介して組込んだ締付け用ナット４を前記ボス部９−４に螺合することにより前記接続頭部２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式となっている。
前記オリフィス管３ｇの場合も前記図１１に示すものと同様、締付け用ナット４を締付けて燃料噴射管１を本管レール９側のボス部９−４に締着して接続した際に、該オリフィス管３ｇの厚肉の外管３ｇ−２のフランジ部３ｇ−２′も本管レール９側の受圧座面９−３に当接係合するように当該フランジ部３ｇ−２′の端部周面が受圧座面９−３に当接してシート面を形成して構成しているので、締付け用ナット４の締付けに伴いオリフィス管３ｇは接続頭部２と受圧座面９−３との間で締付けられ、より堅固に固定されるのみならず、外管３ｇ−２が軟質金属製であるのでシール性も極めて良好となる。また、当該オリフィス管３ｇの内管３ｇ−１も硬質金属製であるため、管路１−３に強固に取付けが可能である。
【００２１】
なお、前記図９、図１１、図１２に示す接続構造例におけるコモンレールとしての本管レール６、８、９は、例えば直径２８ｍｍ、肉厚９ｍｍの、比較的厚肉の管状部を有するような材質Ｓ４５Ｃなどの鍛造品であって、ボーリング、ガンドリルなどの機械加工によってその軸芯内部を流通路となして、軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個の一体型ボス部または別体型ボス部、ブロック・レール型の場合は接続孔部がそれぞれ設けられている。また、一体型ボス部を有するコモンレールとしては上記の接続構造に限定されるものではなく、図示しないが流通路に通ずる分岐孔をボス部の自由端部付近まで延長せしめ、受圧座面を前記ボス部の自由端部に露出するよう形成せしめ、当該ボス部の内周に雌ねじを加工してナットを前記雌ねじに螺合することにより燃料噴射管の接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものなどにも適用できることはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係るディーゼルエンジン用燃料噴射管は、接続頭部の先端開口部にオリフィス管を内嵌固着して構成したことにより、このオリフィス管がオリフィスの役目のみをしてシール性に影響を与えないためシールの安定性が高く、また脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ小さくして安定した燃料の噴射を行うことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジン用燃料噴射管の第１実施態様を示す縦断面図である。
【図２】同じく本発明の第２実施態様を示す縦断面図である。
【図３】同じく本発明の第３実施態様を示す図で、オリフィス管を接続頭部の端面とほぼ面一に設けた例を示す縦断面図である。
【図４】同じく本発明の第３実施態様を示す図で、オリフィス管の一部を接続頭部の端面より突出させて固定した例を示す縦断面図である。
【図５】同じく本発明の第４実施態様を示す縦断面図である。
【図６】同じく本発明の第５実施態様を示す縦断面図である。
【図７】同じく本発明の第６実施態様を示す縦断面図である。
【図８】同じく本発明の第７実施態様を示す縦断面図である。
【図９】図１に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図である。
【図１０】図２に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をＰ−Ｌ−Ｄ噴射システムに適用した接続構造例を示す縦断面図である。
【図１１】図７に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図である。
【図１２】図８に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の対象とする従来のコモンレールの燃料噴射管接続構造部の一例を示す縦断面図である。
【図１４】同上のコモンレールの燃料噴射管接続構造における圧力変動抑制手段の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射管
２接続頭部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇオリフィス管
４締付け用ナット
５スリーブワッシャ
６、８、９本管レール
６−１、８−１、９−１流通路
６−２、７−２、８−２、９−２分岐孔
６−３、７−３、８−３、９−３受圧座面
６−４、７−４、８−４、９−４ボス部
７ポンプボディー

Claims

円錐もしくは球面状シート面を有する頭部と締付けナットを有するディーゼルエンジン用燃料噴射管において、少なくとも片側の管端部付近の管内に管路径より小径もしくは同一径の外径を有するオリフィス管が管端もしくは管端付近の内部に設けて構成され、かつ該オリフィス管は外部からの縮径力により管端もしくは管端付近の内部に固定されていることを特徴とするディーゼルエンジン用燃料噴射管。
前記オリフィス管は一端が管端より外部に突出した突出部を有し、かつ該突出部は管路径より大径のフランジ部を有していることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管。
前記オリフィス管は、硬質金属製の管体と、管端より外部に突出した当該管体の一端に外嵌した軟質金属製のリングとからなることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管。
前記オリフィス管は、硬質金属製の内管と、管端より外部に突出したフランジ部を有する軟質金属製の外管とからなることを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン用燃料噴射管。