JP6091920B2 - 燃料高圧管及びその接続方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料高圧管、特にエンジンに設けられるインジェクタ間の燃料通路となる燃料高圧管の技術に関する。
従来、エンジンに複数のインジェクタを設け、それらインジェクタ間を繋ぐ燃料高圧管は公知となっている。例えば、特許文献1に示すインジェクタは、高圧ポンプの送出路に沿って一列に配置されている。第一のインジェクタは、コネクタを経由して高圧ポンプに直接に接続されており、第二のインジェクタは、対応するコネクタから突き出る戻り管を経由して圧力調整器に接続されている。残りの二つのインジェクタは、第一と第二のインジェクタの間に配置され、それらの上流側と下流側にある第一と第二のインジェクタに燃料高圧管を介して接続される。
このような構成のインジェクタと燃料高圧管は、インジェクタから外側へと突出するように設けられている。さらに燃料高圧管の形状は、インジェクタと接続しやすいようにU字状やJ字状に形成されている。また、U字状に形成された燃料高圧管は、その中途部に曲げ加工が施されインジェクタにさらに接続しやすく形成されている。
特開2010−71293号公報
しかしながら、このように燃料高圧管をU字状に形成し、曲げ加工を施す等の加工に手間がかかり高コストとなる。また、燃料高圧管をJ字状に形成すると、全長がながくなり、圧力変動に大きな影響を与えてしまう。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、コンパクトであるとともに、インジェクタに接続しやすい燃料高圧管を提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
請求項1においては、隣り合うインジェクタの燃料供給口と燃料排出口とを接続して、前記インジェクタ間の燃料供給通路を形成する燃料高圧管であって、前記燃料高圧管の両端部のうちの一方を、一のインジェクタの燃料供給口に接続する第一接続部とし、前記燃料高圧管の両端部のうちの他方を、他のインジェクタの燃料排出口に接続する第二接続部とした燃料高圧管において、前記第一接続部及び第二接続部を直線状で互いに平行に形成し、前記隣り合うインジェクタの中心を結ぶ直線を跨いで配置される構成としたものである。
請求項2においては、請求項1に記載の燃料高圧管において、前記両端部との間に複数の湾曲部分を備え、平面視において略S字状に屈曲された形状としたものである。
請求項3においては、請求項1又は請求項2に記載の燃料高圧管の接続方法であって、燃料高圧管が、前記隣り合うインジェクタの間を連通するように、燃料高圧管を、前記隣り合うインジェクタの燃料供給口と燃料排出口に接続する燃料高圧管の接続方法である。
本発明によれば、コンパクトであるとともに、インジェクタに接続しやすい燃料高圧管を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るエンジンの全体構成を示す左後斜視図。 同じく平面図。 インジェクタと燃料高圧管との取付態様を示す左後斜視図。 本実施形態の燃料高圧管と他の燃料高圧管との比較平面図。 同じく偶数配置されたインジェクタにおける燃料高圧管の比較平面図。 燃料高圧管をインジェクタの取付態様を示す右側面図横中央断面図。 インジェクタに接続する前の燃料高圧管を示す平面図。 インジェクタに接続した状態での燃料高圧管のみを示す図、(a)平面図、(b)右側面図。 別実施形態に係る燃料高圧管の組み立て態様を示す平面図。 インジェクタに接続する前の燃料高圧管を示す図、(a)平面図、(b)右側面図。 燃料高圧管をインジェクタの取付態様を示す右側面図横中央断面図。
以下では、図1から図3を用いて、本発明に係るエンジンの実施の一形態であるエンジン1の全体構成について説明する。なお、フライホイール15が配置される側をエンジン1の後方とし、その反対側を前方とする、左右方向は、看者がエンジン1の前方を見た状態での左方をエンジン1の左側、右方をエンジン1の右側として、説明を行うこととする。
エンジン1は、船舶等に搭載される直列六気筒型のディーゼルエンジンである。エンジン1の中央部には、シリンダブロック2が設けられる。シリンダブロック2には、クランク軸が回転可能に軸支されるとともに、クランク軸の軸方向に沿って六つのシリンダが等間隔で配置される。各シリンダには、ピストンが上下方向に摺動可能に内設され、シリンダブロック2の上部にはシリンダヘッド20が取り付けられて燃焼室が形成される。
エンジン1の左側上部には、吸気マニホールド3が設けられ、エンジン1の右側には排気マニホールド9が設けられる。また、エンジン1の右側上部には、過給機4が設けられ、エンジン1の後側上部には、過給機4で圧縮した空気を冷却するインタークーラ5が設けられ、これら過給機4とインタークーラ5とが吸気通路配管6で連結される。エンジン1の前側上部には、清水クーラ7が設けられ、清水クーラ7及びインタークーラ5が冷却配管8により連結されてエンジン1全体が冷却される。
エンジン1の左側には、圧送ポンプ10が設けられる。圧送ポンプ10は、圧送燃料高圧管11a及び燃料高圧管11を介して、六つのインジェクタ12・12・・・と接続されており、圧送ポンプ10で圧縮された燃料が各インジェクタ12に供給される。各インジェクタ12は、ハーネス13を介して、コントローラ14と接続されて、該コントローラ14からの信号に基づいて、燃焼室に燃料が噴射される。各インジェクタ12は、ボンネット50の上方に向けて突出した状態で固定される。
次に、インジェクタ12及びインジェクタ12間に接続される燃料高圧管11について説明する。
図1、図4及び図5の(a)に示すように、インジェクタ12は、平面視において同一直線L1上に所定の間隔をおいて複数設けられている。インジェクタ12は、燃焼室内に燃料噴出部を設け、ボンネット50の上面を貫通して上方に突出部31を設けている。突出部31は、燃料を供給するための燃料供給口32及びその燃料を排出し隣のインジェクタ12へ供給するための燃料排出口33が設けられている。
図1及び図6に示すように、燃料供給口32は、圧送ポンプ10から送られる高圧燃料をインジェクタ12に取り入れるための開口である。燃料排出口33は、インジェクタ12内の高圧燃料を隣のインジェクタ12へと供給するための開口である。燃料供給口32と燃料排出口33は、それぞれインジェクタ12の対向する側面に設けられている。また、燃料供給口32と燃料排出口33は、同一軸心上となるように開口されている。インジェクタ12は、前後方向に所定の間隔をおいて配置され、インジェクタ12の燃料供給口32は、全て同一方向つまり左後方に向いている。インジェクタ12の燃料排出口33は、全て同一方向つまり右前方に向いている。
燃料供給口32及び燃料排出口33には、燃料高圧管11が接続される。さらに、最も後側(上流側)のインジェクタ12の燃料供給口32には、圧送燃料高圧管11aが接続され圧送ポンプ10からの燃料が供給される。また、最も前側(下流側)のインジェクタ12の燃料排出口33には、閉塞部材11bが設けられ燃料が外部へと漏れださないように設けられている。
図6から図8に示すように、燃料高圧管11は、インジェクタ12・12間を繋ぎ、インジェクタ12・12間の燃料供給通路を形成するものである。燃料高圧管11は、主として、燃料供給通路となる燃料高圧管本体60と、燃料高圧管11とインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33との接続状態を強固とするための接続具64で構成されている。
燃料高圧管本体60は、主として、両端部である第一接続部61と第二接続部62、及び屈曲部63を有する。燃料高圧管本体60は、管の中途部を二か所屈曲させて、両端部である第一接続部61と第二接続部62の開口つまり、インジェクタ12・12との接続側が互いに反対の方向に向かうように形成している。燃料高圧管本体60は、平面視において略S字状に屈曲された形状を呈している。
第一接続部61は、インジェクタ12の燃料供給口32に挿入されてインジェクタ12と接続される部分である。第一接続部61は、インジェクタ12と接続された状態において、燃料供給口32から延長される直線状の部分であって、燃料供給口32と同一軸心上となるように形成されている。第二接続部62は、インジェクタ12と接続された状態において、燃料排出口33から延長される直線状の部分であって、燃料排出口33と同一軸心上となるように形成されている。さらに、第一接続部61と第二接続部62は、略平行に設けられている。
第一接続部61の先端部には、燃料高圧管11の中途部よりも若干拡径された頭部61aが形成されている。同様に、第二接続部62の先端部には、燃料高圧管11の中途部よりも若干拡径された頭部62aが形成されている。これら頭部61a・62aは、先端側に向かうにつれて縮径するテーパー状に形成されている。
燃料高圧管本体60の中央部、つまり、第一接続部61と第二接続部62との間には、平面視においてS字状の屈曲部63が形成されている。屈曲部63は、第一接続部61と第二接続部62の近傍に円弧状に湾曲した部分を形成し、さらにその湾曲部分を直線部で繋ぐように形成されている。この直線部は、平行に設けられた第一接続部61と第二接続部62に対して所定の角度(最適な角度は30度)をなすように設けられる。
接続具64は、スリーブ65及びナット66で構成されている。接続具64は、燃料高圧管本体60の頭部61a・62aを形成する前に燃料高圧管本体60の第一接続部61及び第二接続部62に装着される。
ナット66は、燃料高圧管11をインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33に強固に締結するためのものである。ナット66の外形は、インジェクタ12側が縮径する縮径部を有しており、その縮径部に雄螺子66aが形成されている。ナット66の内径は、燃料高圧管本体60が挿入可能な内径とされ、インジェクタ12側がその内径よりも拡径してスリーブ65が挿入可能に形成されている。
スリーブ65は、ナット66・66による締付力を十分に頭部61a・62aに伝え、頭部61a・62aとインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33のテーパーとの接触面圧を保つため設けられるものである。スリーブ65は、鋼材で作成され、頭部61a・62aから脱落することなく形成されている。
また、燃料高圧管11は、その中央(重心)を点とする点対称に形成されており、そのため、第一接続部61を燃料排出口33に接続し、第二接続部62を隣接するインジェクタ12の燃料供給口32に接続することができ、燃料高圧管11の接続方向に注意を払うことなく接続できる。
次に、燃料高圧管11のインジェクタ12に対する取付態様について説明する。
まず、図7に示すように、燃料高圧管11は、接続具64を全て屈曲部63側へと移動させておく(太矢印を参照)。すると、第一接続部61の頭部61aと第二接続部62の頭部62aが全て見える状態となる。この状態で、図6に示すように、隣り合うインジェクタ12・12の間に、燃料高圧管11は配置される。頭部61a・62aを燃料供給口32及び燃料排出口33から離間した状態から、燃料高圧管本体60の重心を中心に水平面を回転面として回転させ、頭部61a・62aを燃料供給口32及び燃料排出口33に挿入すると、燃料高圧管11は燃料供給口32及び燃料排出口33に無理なく挿入することができる。また、インジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33の直径が頭部61a・62aよりも大きいため、さらに無理なく燃料高圧管11は燃料供給口32及び燃料排出口33に挿入することができる。
なお、本実施形態において、燃料供給口32と燃料排出口33の開口は、頭部61a・62aよりも若干大きく形成されているが、頭部61a・62aが挿入できる程度の開口であってもよい。つまり、屈曲部63の二つの湾曲部分を有し、その屈曲部63による撓みしろがあるため、頭部61a・62aの位置を若干変更することができ、燃料供給口や燃料排出口に無理なく容易に挿入することができる。
この挿入が完了すると、燃料高圧管11が図7に示す状態から図8に示す状態となるように、まず、スリーブ65を頭部61aへと移動させスリーブ65と頭部61a・62aを接触させる。なお、頭部61a・62aを燃料供給口32及び燃料排出口33に挿入する前に、スリーブ65は、頭部61a・62aに接触させた状態としてもよい。さらに、第一接続部61に嵌挿しているナット66をインジェクタ12の燃料供給口32側へと移動させ、燃料供給口32の雌螺子32aに雄螺子66aを螺挿することで、インジェクタ12に燃料高圧管11の第一接続部61が接続される。そして、同様に、第二接続部62に嵌挿しているナット66をインジェクタ12の燃料排出口33側へと移動させ、燃料排出口33の雌螺子33aに雄螺子66aを螺挿することで、近傍にあるインジェクタ12に燃料高圧管11の第一接続部61が接続される。このようにして、インジェクタ12・12間に燃料高圧管11が接続される。燃料高圧管11は、平面視において、インジェクタ12・・・の中心を通る直線L1を跨ぐように設けられている。つまり、燃料高圧管11は、インジェクタ12・12の間にある空間に設けられており、空間を有効に活用することができる。
前述しているが、最も上流側(後側)にあるインジェクタ12は、燃料供給口32が圧送ポンプ10と圧送燃料高圧管11aを介して接続されている。さらに、最も下流側(前側)にあるインジェクタ12は、燃料排出口33に閉塞部材11bが螺挿されることで高圧燃料が漏れ出ないようにされている。したがって、圧送ポンプ10からの高圧燃料は、圧送燃料高圧管11aを介して、最も上流のインジェクタ12へと供給され、燃料高圧管11を介して、中途部のインジェクタ12へと供給され、さらに、最も下流のインジェクタ12で停止する。
次に、図4及び図5を用いて、本実施形態の燃料高圧管11と従来の燃料高圧管111・112との比較をおこなう。
図4に示す三つの配置であるが、(a)は本実施形体の燃料高圧管11の接続態様であり、(b)はJ字状に形成した燃料高圧管111の接続態様であり、(c)はU字状(コ字状)に形成した燃料高圧管112の接続態様である。
燃料高圧管11及びJ字状の燃料高圧管111の場合、インジェクタ12の配置は、平面視において、同一直線L1上に設けられるとともに、その直線L1に対してインジェクタ12の長手方向をやや斜めにして配置している。また、U字状の燃料高圧管112の場合、インジェクタ12の配置は、平面視において同一直線L1上に設けられるとともに、その直線L1に対してインジェクタ12の長手方向を略直角にして配置している。
J字状の燃料高圧管111は、直線L1に対してインジェクタ12の長手方向をやや斜めに配置しているにも関わらず、インジェクタ12の両外方へと交互に張り出すように配置される。さらに、燃料高圧管111の屈曲部の屈曲半径は、燃料高圧管11の屈曲部と同様の屈曲半径とするとさらにインジェクタ12の外方へと張り出すこととなる。
U字状の燃料高圧管112は、直線L1に対してインジェクタ12の長手方向を略直角に配置しているにも関わらず、インジェクタ12の両外方への張り出しが抑えられている。しかしながら、燃料高圧管11は、燃料供給口32及び燃料排出口33近傍にU字状に形成するための屈曲部と、さらに中途部に接続しやすくするための垂直方向に曲げられた屈曲部とを設けているため、燃料高圧管11及びU字状の燃料高圧管112と比べて、屈曲されている箇所が多い。さらに、燃料供給口32及び燃料排出口33近傍の燃料高圧管112の湾曲部分の半径が、燃料高圧管11に比べて小さい。したがって、燃料高圧管11内を流れる高圧燃料の圧力変動は、燃料高圧管112内に比べて小さくなる。
つまり、本実施形体の燃料高圧管11は、全長を長くすることなくコンパクトにすることができ、さらに燃料高圧管11内を流れる高圧燃料の圧力変動を小さくすることができる。
さらに、図4及び図5を比較すると、インジェクタ12がエンジン1に対して偶数配置された場合であっても奇数配置された場合であっても、最も上流側にあるインジェクタ12の燃料供給口32は同じ側(方向)にあらわれる。また、最も下流側にあるインジェクタ12の燃料排出口33もまた燃料供給口32とは同じ側(方向)にあらわれる。
しかしながら、燃料高圧管111・112に接続されるインジェクタ12は、偶数配置された場合と奇数配置された場合とでは、最も上流側にあるインジェクタ12の燃料供給口32が逆側(方向)にあらわれる。最も下流側にあるインジェクタ12の燃料排出口33もまた、逆の側(方向)にあらわれる。
つまり、燃料高圧管11が接続されるインジェクタ12・・・は、それぞれの燃料供給口32を同じ方向に向けて配置するので、その向きを間違えにくくなり接続しやすい。
以上の如く、隣り合うインジェクタ12・12の燃料供給口32と燃料排出口33とを接続して前記インジェクタ12・12間の燃料供給通路を形成する燃料高圧管11であって、両端部である第一接続部61と第二接続部62を直線状で互いに平行に形成し、前記インジェクタ12・12との接続側である頭部61a・62aを互いに反対方向に形成するものである。
このように構成することで、両端部である第一接続部61と第二接続部62が互いに平行であるので、燃料高圧管11がインジェクタ12・12と接続しやすくなる。またインジェクタ12・12との接続側を互いに反対の方向に形成しているので、燃料高圧管11全体がコンパクトに形成できる。さらに、燃料高圧管11がコンパクトに形成できるため、燃料高圧管11内を通過する高圧燃料の圧力変動が小さく抑えられ、インジェクタ12から燃焼室への燃料噴射性能が良くなる。
また、燃料高圧管11は、前記両端部である第一接続部61と第二接続部62との間にS字状の屈曲部63を備えるものである。
このように構成することで、燃料高圧管11の曲げ加工箇所を抑えることができ、ひいては燃料高圧管11を低コストで製造することができる。また、特別に撓みしろを設けることがなくとも、屈曲部63のS字状の部分により撓ませることで、インジェクタ12・12の接続部分である燃料供給口32及び燃料排出口33の位置に合わせて容易に接続することができる。さらに屈曲部63がS字状であるため、燃料高圧管11を通過する高圧燃料の圧力変動は小さく抑えられる。
また、前記インジェクタ12は、対向する位置に前記燃料供給口32と前記燃料排出口33を有し、前記燃料供給口32を同一方向に向けて複数の前記インジェクタ12・・・を設け、隣り合う前記インジェクタ12・12間を通るように前記燃料高圧管11を前記燃料供給口32と前記燃料排出口32に接続する、燃料高圧管11の接続方法である。
このように燃料高圧管11を接続することで、燃料高圧管11によって連結されるインジェクタ12の数が奇数であっても偶数であっても、燃料高圧管11の接続される方向が同じ向きとなり、インジェクタ12・・・の配置が容易となる。また、燃料高圧管11がインジェクタ12・12間を通るように接続されることで、インジェクタ12・12間のスペースを有効に利用することができるとともに、インジェクタ12からの燃料高圧管11の張り出しを抑えることができる。したがって、インジェクタ12の近傍にある排気マニホールド9等の高温部とインジェクタ12とが離間でき、より安全となる。
次に、別実施形態の燃料高圧管111について説明する。
図9から図11に示すように、燃料高圧管111は、主として、燃料供給通路となる燃料高圧管本体160と、燃料高圧管本体160を覆う保護管71と、燃料高圧管111とインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33との接続状態を強固とするための接続具164と、で構成されている。
燃料高圧管本体160は、燃料高圧管本体60と同様に、主として、両端部である第一接続部161と第二接続部162、及び屈曲部163を有する。燃料高圧管本体160は、管の中途部を二か所屈曲させて、両端部である第一接続部161と第二接続部162の開口つまり、インジェクタ12・12との接続側が互いに反対の方向に向かうように形成している。燃料高圧管本体160は、平面視において略S字状に屈曲された形状を呈している。
燃料高圧管本体160の中央部、つまり、第一接続部161と第二接続部162との間には、平面視においてS字状の屈曲部163が形成されている。屈曲部163は、第一接続部161と第二接続部162の近傍に円弧状に湾曲した部分を形成し、さらにその湾曲部分を直線部で繋ぐように形成されている。この直線部は、平行に設けられた第一接続部161と第二接続部162に対して所定の角度をなすように設けられる。さらに燃料高圧管本体160の両端部には、外周面に雄螺子160aが形成されている。
保護管71は、燃料高圧管本体160の外側に設けられ、燃料高圧管本体160が万が一でも破損した場合に、燃料が周りに飛散しないようにするためのものである。保護管71は、燃料高圧管本体160の外径よりも若干大きな内径を有し、燃料高圧管本体160との間に隙間を設けている。さらに、保護管71の内径には、燃料高圧管本体160の外周面に接触する突出部(図示省略)が形成され、燃料高圧管本体160に対して所定の隙間を有しながら安定した状態で配置できるように構成されている。保護管71は、燃料高圧管本体160に合わせてS字状に屈曲するように形成されている。保護管71は、燃料高圧管本体160よりも全長が短く形成され、燃料高圧管本体160の両端部が保護管71の両端から突出するように形成されている。つまり、燃料高圧管本体160は燃料高圧管本体160よりも直線部である第一接続部161及び第二接続部162が長く形成されている。さらに、保護管71の両先端部は、中途部よりも縮径した外周としている。
接続具164は、主として、スリーブ165、ナット166及びOリング167で構成されている。接続具164は、燃料高圧管本体160の両先端部側に設けられる。
スリーブ165は、ナット166による締付力を十分に第一接続部161(第二接続部162)に伝え、燃料高圧管本体160の先端とインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33のテーパーとの接触面圧を保つために設けられる筒状のものである。スリーブ165のインジェクタ12側の内径には、燃料高圧管本体160の雄螺子160aに対応する雌螺子165aが形成され、燃料高圧管本体160の先端から脱落することなく固定できるように構成されている。
ナット166は、燃料高圧管本体160をインジェクタ12の燃料供給口32及び燃料排出口33に強固に締結するとともに、スリーブ165と保護管71を圧着させるためのものである。ナット166の外形は、インジェクタ12側が縮径する縮径部を有しており、その縮径部に雄螺子166aが形成されている。ナット166の内径は、スリーブ165及び保護管71が挿入可能な内径とされる。さらに、ナット166の縮径部には、燃料が漏れないように、Oリング167が外嵌されている。
このような燃料高圧管111をインジェクタ12に対して取り付ける場合、図9に示すように、Oリング167が嵌挿したナット166を屈曲部163側へと移動させておく(太矢印を参照)。この状態で、燃料高圧管本体160の先端とともにスリーブ165を燃料供給口32(燃料排出口33)に挿入すると、燃料高圧管111は燃料供給口32(燃料排出口33)に無理なく挿入することができる。
この挿入が完了すると、図11に示すように、ナット166をインジェクタ12の燃料供給口32(燃料排出口33)側へと移動させ、燃料供給口32(燃料排出口33)の雌螺子32a(雌螺子33a)に雄螺子166aを螺挿することで、インジェクタ12に燃料高圧管111が接続される。さらに、ナット166に嵌挿されたOリング167によって、インジェクタ12とナット166の接続部分から燃料が漏れだすことを防止している。
9 排気マニホールド
11 燃料高圧管
12 インジェクタ
32 燃料供給口
33 燃料排出口
61 第一接続部(両端部の一部)
62 第二接続部(両端部の一部)
63 屈曲部

Claims (3)

  1. 隣り合うインジェクタの燃料供給口と燃料排出口とを接続して、前記インジェクタ間の燃料供給通路を形成する燃料高圧管であって、
    前記燃料高圧管の両端部のうちの一方を、一のインジェクタの燃料供給口に接続する第一接続部とし、前記燃料高圧管の両端部のうちの他方を、他のインジェクタの燃料排出口に接続する第二接続部とした燃料高圧管において、
    前記第一接続部及び第二接続部を直線状で互いに平行に形成し、前記隣り合うインジェクタの中心を結ぶ直線を跨いで配置される構成とした
    ことを特徴とする燃料高圧管。
  2. 請求項1に記載の燃料高圧管において、
    前記両端部との間に複数の湾曲部分を備え、
    平面視において略S字状に屈曲された形状とした
    ことを特徴とする燃料高圧管。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の燃料高圧管の接続方法であって、
    燃料高圧管が、前記隣り合うインジェクタの間を連通するように、燃料高圧管を、前記隣り合うインジェクタの燃料供給口と燃料排出口に接続する
    ことを特徴とする燃料高圧管の接続方法。
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