JP4720377B2

JP4720377B2 - 内燃機関のデリバリパイプ

Info

Publication number: JP4720377B2
Application number: JP2005246279A
Authority: JP
Inventors: 寛郎田伏
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: JP2007054884A

Description

本発明は、鋳造にて成型される内燃機関のデリバリパイプに関するものである。

鋳造にて成型される鋳造体は、金型のキャビティ内に充填された溶湯が凝固する際、特に厚肉部においてひけ巣などの鋳造欠陥が生じやすい。
そこで、従来、鋳造体にあってひけ巣が生じやすい厚肉部近傍に突起部を設け、鋳造過程において金型のキャビティ内で溶湯が凝固する前に、その突起部を形成する溶湯に対してスクイズピンを挿入するといった処理が行われることがある（例えば特許文献１等）。

このように、スクイズ用の突起部を形成する溶湯に対してスクイズピンが挿入されると、キャビティ内の溶湯は加圧され、同キャビティ内で溶湯が凝固収縮することにより発生する隙間に溶湯が加圧充填される。こうした隙間への溶湯の充填により、ひけ巣などといった鋳造欠陥の発生が抑制される。
特開平４−１１８１６５号公報

ところで、鋳造体には上記スクイズ用の突起部に加え、さらに種々の部材を取り付けるための突起部が形成されることもある。
例えば、図５に示すように、内燃機関の燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプ１００を鋳造にて成型する場合、同デリバリパイプ１００に燃料を導入する燃料導入部１３の近傍には、スクイズボス１４０、すなわち鋳造過程においてスクイズピンが挿入されたスクイズ用の突起部が形成される。さらに、デリバリパイプ１００には、燃料の圧力を検出する圧力センサ２０を取り付けるための突起部であり、強度確保のために厚肉部とされたセンサボス１３０も形成されることがある。

このように、スクイズ用の突起部及び部材取付用の突起部がデリバリパイプに形成されると、それら突起部の分だけ同デリバリパイプの重量は増加してしまうといった問題が生じてしまう。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、重量を好適に軽減することのできる内燃機関のデリバリパイプを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、複数の燃料噴射弁がその長手方向に所定間隔を隔てて接続される内燃機関のデリバリパイプであって、同デリバリパイプは鋳造により成型されるものであり、燃料を導入する燃料導入用の突起部と、溶湯を加圧するスクイズピンを挿入するための突起部とが、前記長手方向において同位置に同長手方向に対し垂直に突起する態様にてそれぞれ設けられ、前記スクイズピンを挿入するための突起部には燃料圧力を検出する圧力センサ及び燃料圧力を一定に保つリリーフバルブのいずれか一方を取り付けるためのねじ部が形成されてなることをその要旨とする。

なお、スクイズピンを挿入するための突起部、すなわちスクイズ用の突起部とは、上述したように、鋳造体にあってひけ巣が生じやすい厚肉部近傍に設けられる突起部であって、鋳造過程において金型のキャビティ内で溶湯が凝固する前に同溶湯を加圧するべくスクイズピンが挿入される部位のことをいう。

同構成によれば、スクイズ用の突起部を利用して、燃料圧力を検出する圧力センサ及び燃料圧力を一定に保つリリーフバルブのいずれか一方をデリバリパイプに取り付けることができるようになる。従って、従来、そうした部材を取り付けるために別途形成されていた部材取付用の突起部を省略することができるようになり、これによりデリバリパイプの重量を好適に軽減することができるようになる。

また、そうした部材取付用の突起部は、通常、強度確保のために厚肉部とされるため、鋳造欠陥が生じやすい部位となっているが、同構成によればこうした突起部を省略することができるため、デリバリパイプの品質も自ずと向上するようになる。
なお、同構成において、圧力センサやリリーフバルブのねじ部が雄ねじである場合には、スクイズ用の突起部に雌ねじを設け、圧力センサやリリーフバルブのねじ部が雌ねじである場合には、スクイズ用の突起部に雄ねじを設けるようにすればよい。

以下、この発明にかかる鋳造体を具体化した一実施形態について、図１〜図３を併せ参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかる鋳造体であって、筒内噴射式ガソリンエンジンの燃料噴射弁に燃料を供給するデリバリパイプ１０についてその全体構造を示している。なお、この図１において、先の図５に示した部材と同一の部材には、同じ符号を付けている。

このデリバリパイプ１０は、アルミニウム合金の鋳造体であって、その長手方向には、燃料噴射弁を取り付けるための挿入部１１が所定間隔毎に複数設けられている。各挿入部１１には、デリバリパイプ１０内の燃料通路に連通する挿入孔１１ａがそれぞれ設けられており、この挿入孔１１ａに燃料噴射弁の後端が挿入される。

また、デリバリパイプ１０の長手方向には、同デリバリパイプ１０を内燃機関のシリンダヘッドに固定するための取付部１２が所定間隔毎に複数設けられている。各取付部１２には、貫通孔１２ａがそれぞれ設けられており、その貫通孔１２ａに挿入されるボルトがシリンダヘッドに螺入されることにより、同デリバリパイプ１０はシリンダヘッドに固定される。

また、デリバリパイプ１０の一方端には、高圧燃料ポンプに接続された高圧燃料配管の先端部が固定される部位であって、同デリバリパイプ１０から突出するように形成された燃料導入部１３が設けられている。この燃料導入部１３は、強度確保のために厚肉部とされている。

この燃料導入部１３の近傍には、スクイズ用の突起部であるスクイズボス１４が形成されている。このスクイズボス１４は、鋳造体にあってひけ巣が生じやすい厚肉部近傍に設けられる突起部であって、鋳造過程において金型のキャビティ内で溶湯が凝固する前に同溶湯を加圧するべくスクイズピンが挿入される部位である。

図２に、図１のＡ−Ａ線における断面、すなわち燃料導入部１３及びスクイズボス１４の断面構造を示す。
この図２に示すように、デリバリパイプ１０の内部には燃料通路１５が形成されている。また、上記燃料導入部１３には、燃料通路１５に連通する連通孔１３ａが設けられており、この連通孔１３ａに上記高圧燃料配管の先端部が挿入される。

一方、スクイズボス１４には、その頂面１４ａから燃料通路１５の方向に向けて雌ねじ部１４ｂが形成されており、雌ねじ部１４ｂの底部は燃料通路１５に連通されている。この雌ねじ部１４ｂは、デリバリパイプ１０内の燃料圧力を検出する圧力センサ２０の雄ねじ部２０ａを螺合させるために設けられており、雌ねじ部１４ｂと雄ねじ部２０ａとの螺合によって圧力センサ２０はスクイズボス１４に取り付けられる。

図３に、先の図１に示したＡ−Ａ線の断面におけるデリバリパイプ１０の製造過程を示す。なお、同図３に示す金型の分割位置、すなわちデリバリパイプ１０を鋳造するための分割金型である第１金型３０及び第２金型３１の分割位置は一例であり、適宜変更することができる。

図３（Ａ）に示すように、第１金型３０及び第２金型３１の凹部によって形成されるキャビティ３２内には、燃料通路１５を形成するための中子型３３が配設される。また、第２金型３１にあって、上記スクイズボス１４の頂面１４ａを形成する側には、キャビティ３２内に向けて挿入されるスクイズピン３４が摺動可能に配設されている。そして、キャビティ３２内にアルミニウム合金の溶湯が注入される。なお、本実施形態では、燃料通路１５を中子型３３にて形成するようにしているが、鋳造後のデリバリパイプ１０に穴加工を施して燃料通路１５を形成するようにしてもよい。

上記燃料導入部１３は、強度確保のために厚肉部とされており、キャビティ３２内に充填された溶湯が凝固する際、ひけ巣などの鋳造欠陥が生じやすい部位となっている。そこで、本実施形態では厚肉部である燃料導入部１３の近傍にスクイズボス１４を設けるようにしており、図３（Ｂ）に示すごとく、溶湯が凝固する前に、そのスクイズボス１４を形成する溶湯に対してスクイズピン３４が挿入される。このように、スクイズボス１４を形成する溶湯に対してスクイズピン３４が挿入されると、キャビティ３２内の溶湯は加圧され、同キャビティ３２内で溶湯が凝固収縮することにより発生する隙間、例えば燃料導入部１３に生じやすいひけ巣発生部位等に溶湯が加圧充填される。こうした隙間への溶湯の充填により、ひけ巣などといった鋳造欠陥の発生が抑制される。

そして、図３（Ｃ）に示すように、溶湯が凝固すると、上記スクイズピン３４は凝固した溶湯から引き抜かれる。このようにスクイズピン３４が引き抜かれることにより、スクイズボス１４には、スクイズピン３４の挿入跡である穴部１４ｃが形成される。

そして、凝固した溶湯、すなわち鋳造完了後のデリバリパイプ１０が第１金型３０及び第２金型３１から取り出され、中子型３３が取り除かれると、図３（Ｄ）に示すごとく、燃料導入部１３には、燃料通路１５に到達する連通孔１３ａが加工される。また、スクイズボス１４の穴部１４ｃには、雌ねじ部１４ｂを形成するための下孔加工が行われる。この下孔１４ｄは、燃料通路１５に到達するようにその加工深さが設定される。こうして下孔１４ｄが加工されると、圧力センサ２０の雄ねじ部２０ａに螺合する雌ねじ部１４ｂを形成するために、スクイズボス１４には雌ねじ加工が施される。

以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）鋳造にて成型されるとともに、スクイズ用の突起部を有する鋳造体において、前記スクイズ用の突起部にねじ部を設けるようにしている。従って、そのスクイズ用の突起部を利用して、ねじ部を有した部材を鋳造体に取り付けることができるようになる。そのため、従来、そうした部材を取り付けるために別途形成されていた部材取付用の突起部を省略することができるようになり、これにより鋳造体の重量を好適に軽減することができるようになる。

また、そうした部材取付用の突起部は、通常、強度確保のために厚肉部とされるため、鋳造欠陥が生じやすい部位となっているが、同実施形態によればこうした突起部を省略することができるため、鋳造体の品質も自ずと向上するようになる。

（２）より具体的には、前記鋳造体を内燃機関のデリバリパイプ１０に適用するようにしており、スクイズ用の突起部（スクイズボス１４）に設けられたねじ部（雌ねじ部１４ｂ）を同デリバリパイプ１０内の燃料通路１５に連通させるようにしている。また、その雌ねじ部１４ｂに圧力センサ２０の雄ねじ部２０ａを螺合させるようにしている。従って、鋳造にて成型されるデリバリパイプ１０において、その内部の燃料圧力を検出する圧力センサ２０をスクイズボス１４に取り付けることができるようになる。そのため、先の図５に示した従来のデリバリパイプでは、スクイズボス１４とは別に、圧力センサ取付用の突起部（センサボス１３０）が設けられていたが、本実施形態では同センサボス１３０（先の図１に二点鎖線にて図示）を別途設ける必要がなく、もってデリバリパイプ１０の重量を軽減したり、その鋳造品質を向上させたりすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、圧力センサ２０のねじ部が雄ねじであったため、スクイズボス１４には雌ねじを設けるようにした。この他、図４に示すように、圧力センサ２０’に設けられたねじ部２０’ａが雌ねじである場合には、スクイズボス１４の下孔１４ｄに対する雌ねじ加工に代えて、同スクイズボス１４の外周に雄ねじ１４ｅを設けるようにしてもよい。この場合にも、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

・上記実施形態では、スクイズボス１４の雌ねじ部１４ｂに圧力センサ２０を取り付けるようにしたが、この他の部材を取り付けるようにしてもよい。例えば、先の図１に二点鎖線にて示すように、デリバリパイプ１０内の燃料圧力を一定に保つためのリリーフバルブ５０を取り付けるようにしてもよい。この場合にも、リリーフバルブ取付用の突起部をデリバリパイプ１０に別途設ける必要がなくなり、もって同デリバリパイプ１０の重量を軽減したり、その鋳造品質を向上させたりすることができるようになる。なお、リリーフバルブ５０のねじ部５０ａが雄ねじである場合には、スクイズボス１４に上記雌ねじ部１４ｂを設け、同ねじ部５０ａが雌ねじである場合には、スクイズボス１４の雌ねじ部１４ｂを雄ねじに変更すればよい。

・デリバリパイプ１０の材質はアルミニウム合金であったが、この他の材質で形成される場合であっても本発明は同様に適用することができる。
・吸気ポート噴射式ガソリンエンジンのデリバリパイプ、あるいはディーゼルエンジンのデリバリパイプにも本発明は同様に適用することができる。

・上記実施形態では、本発明を内燃機関のデリバリパイプに適用した場合について説明した。この他、鋳造にて成型されるとともにスクイズ用の突起部を有する鋳造体であれば、本発明は同様に適用することができる。なお、この場合にも、スクイズ用の突起部に設けられるねじ部は、鋳造体に取り付けられる他の部材のねじ部と対になるように加工すればよい。すなわち、他の部材のねじ部が雄ねじである場合には、スクイズ用の突起部には雌ねじを設け、他の部材のねじ部が雌ねじである場合には、スクイズ用の突起部には雄ねじを設けるようにすればよい。

本発明にかかる鋳造体の一実施形態について、これが適用されるデリバリパイプの構造を示す全体図。図１のＡ−Ａ断面図。（Ａ）〜（Ｄ）は、同実施形態におけるデリバリパイプの製造過程を示す模式図。同実施形態の変形例におけるデリバリパイプの断面図。従来のデリバリパイプの構造を示す全体図。

符号の説明

１０…デリバリパイプ、１１…挿入部、１１ａ…挿入孔、１２…取付部、１２ａ…貫通孔、１３…燃料導入部、１３ａ…連通孔、１４…スクイズボス、１４ａ…頂面、１４ｂ…雌ねじ部、１４ｃ…穴部、１４ｄ…下孔、１４ｅ…雄ねじ、１５…燃料通路、２０…圧力センサ、２０’…圧力センサ、２０ａ…雄ねじ部、２０’ａ…ねじ部、３０…第１金型、３１…第２金型、３２…キャビティ、３３…中子型、３４…スクイズピン、５０…リリーフバルブ、５０ａ…ねじ部、１３０…センサボス。

Claims

複数の燃料噴射弁がその長手方向に所定間隔を隔てて接続される内燃機関のデリバリパイプであって、同デリバリパイプは鋳造により成型されるものであり、燃料を導入する燃料導入用の突起部と、溶湯を加圧するスクイズピンを挿入するための突起部とが、前記長手方向において同位置に同長手方向に対し垂直に突起する態様にてそれぞれ設けられ、前記スクイズピンを挿入するための突起部には燃料圧力を検出する圧力センサ及び燃料圧力を一定に保つリリーフバルブのいずれか一方を取り付けるためのねじ部が形成されてなる内燃機関のデリバリパイプ。