JP6358162B2 - 燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムに関するものである。

［従来の技術］
従来より、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）用の燃料供給システム（以下コモンレールシステム）に適用される燃料システム製品として、高圧燃料ポンプ（サプライポンプ）、燃料配管、コモンレール、複数の燃料配管および複数の燃料噴射弁（インジェクタ）が挙げられる。
このようなコモンレールシステムに使用されるサプライポンプは、エンジンのクランクシャフトの回転に同期して回転するカムシャフトによって駆動されて、フィードポンプから吸入した燃料を加圧して高圧化するように構成されている。

［従来の技術の不具合］
ところで、近年の燃料の噴射圧力の高圧化により、燃料システム製品であるインジェクタの各部の耐圧疲労強度向上の要請が高まっている。そして、インレットコネクタを介して高圧の燃料を受け入れるインジェクタにおいて、インジェクタボディにおける雌螺子孔、軸方向の高圧燃料通路および連通孔の接続交差構造において応力の集中を緩和して耐圧疲労強度を高めることが可能なインジェクタ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ところが、インジェクタ等の燃料システム製品では、燃料の噴射圧力の更なる高圧化により、燃料システム製品の耐圧疲労強度を確保することが困難になってきている。

特に、近年、アイドルストップ機構を搭載した車両が一般的になってきており、インジェクタの内圧下限値が０ＭＰａになる頻度が多くなることから、（従来は１５０ＭＰａ）インジェクタの内圧変化に対するストレス（応力）振幅は更に増加し、耐圧疲労強度はより厳しくなる。
耐圧疲労強度を向上する手段としては、材料硬度をより硬くしたり、材料清浄度を向上したり、圧縮残留応力を付与したりする等の方法が考えられるが、燃料システム製品の大幅な仕様変更は新規設備投資費用や製品製造工数を増加させ、製品コストを上昇させるという問題がある。

特開２０１２−１８８９５１号公報

本発明の目的は、燃料システム製品の大幅な仕様変更することなく、耐圧疲労強度を向上させることのできる燃料供給システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明（燃料供給システム）によれば、締結部材に軸力付与部を設けたことにより、燃料システム製品の外部から雌螺子孔の底部に当接するように雌螺子孔に締結することで発生した締結軸力を、応力集中部またはその近傍に付与している。これにより、燃料システム製品の応力集中部における内圧最小時の最大主応力を従来の技術と比べて増加させることで、内圧振幅時の製品ストレス振幅を低減させることが可能となる。
あるいは、燃料システム製品の外部から雌螺子孔の底部に当接するように雌螺子孔に締結することで発生した締結軸力を雌螺子孔の底部に付与し、燃料システム製品の応力集中部の位置を他の箇所にシフトさせる。
これによって、燃料システム製品の大幅な仕様変更することなく、耐圧疲労強度を向上させることができる。また、燃料システム製品の製造工程に大幅な変更がないため、製品コストを低減することができる。

コモンレールシステムに適用されるインジェクタを示した側面図である（実施例１）。 インジェクタを示した断面図である（実施例１）。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である（実施例１）。 図１中のＩＶ矢視によるインジェクタの正面図である（実施例１）。 図１中のＶ矢視によるインジェクタの上面図である（実施例１）。 インジェクタボディを示した断面図である（実施例１）。 コモンレールシステムに適用されるコモンレールを示した断面図である（実施例１）。 インジェクタ内圧の応力振幅の波形を示したタイミングチャートである（実施例１）。 コモンレールシステムに適用されるコモンレールを示した正面図である（実施例２）。 図９中のＸ−Ｘ断面図である（実施例２）。 コモンレールにおける最大主応力方向を示した説明図である（実施例２）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図８は、本発明を適用したコモンレール式燃料噴射システムに使用されるインジェクタ（実施例１）を示したものである。

本実施例の燃料供給システムは、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム（以下コモンレールシステム）によって構成されれている。
エンジンは、例えば自動車等の車両走行用エンジンであって、複数の気筒（例えば第１〜第４気筒）を有する多気筒ディーゼルエンジンが採用されている。
コモンレールシステムは、フィードポンプ、サプライポンプ、コモンレール、複数のインジェクタおよびエンジン制御装置（電子制御装置：以下ＥＣＵ）を備えている。
なお、本実施例のコモンレールシステムの詳細は、後述する。

フィードポンプは、燃料タンクから燃料を汲み上げる低圧燃料ポンプである。
サプライポンプは、フィードポンプから供給される燃料を加圧して高圧化する高圧燃料ポンプ（燃料システム製品、コモンレールシステム製品）である。このサプライポンプには、外部配管（高圧配管：以下燃料パイプ）および配管中継ジョイントを介してコモンレールが接続されている。
インジェクタは、有底筒状のノズルボディ、ニードルおよびインジェクタボディ１を備え、筒状のリテーニングナットを用いてインジェクタボディ１の長軸方向の先端部にノズルボディを螺子締結により固定している。

インジェクタボディ１の高圧配管締結部（以下締結部）２には、外部配管（燃料パイプ）の配管ナット（図示せず）の雌螺子が螺合して燃料パイプを締結固定する螺旋状の雄螺子３が形成されている。また、インジェクタボディ１のリーク配管締結部（ボルト締結部：以下締結部）４には、燃料リーク配管（ボルト５、ジョイントパイプ６）が締結固定されている。また、インジェクタボディ１の内部には、ノズルボディの噴孔および圧力制御室に高圧燃料を供給する高圧燃料通路である高圧導入流路１１が設けられている。また、インジェクタボディ１の内部には、高圧燃料およびこれよりも低圧化されたリーク燃料を燃料リーク配管を介して燃料系の低圧側へリークさせる低圧燃料通路である燃料排出流路１２が設けられている。
なお、本実施例のインジェクタの詳細は、後述する。

コモンレールは、エンジンの各気筒のインジェクタに燃料を分配する燃料システム製品（コモンレールシステム製品）である。このコモンレールは、エンジンの気筒配列方向である長手方向に真っ直ぐに延びる中空円筒パイプ形状のレール本体７を備えている。このレール本体７の内部には、サプライポンプから燃料パイプを介して導入された超高圧の燃料を蓄圧する蓄圧室（以下燃料孔）１３がレール本体７の長手方向に貫通形成されている。

レール本体７の長手方向の両端には、燃料圧センサやプレッシャリミッタまたは電磁減圧弁等の機能部品を締結固定するための一対の雌螺子孔１４が形成されている。これらの雌螺子孔１４の開口側内周には、機能部品の各雄螺子が螺合する螺旋状の雌螺子１５が形成されている。
レール本体７の直径方向（図示上下方向）の上端には、外部配管（高圧燃料配管：以下燃料パイプ）を接続するための複数の配管接続部（以下配管ジョイント）１６、１７が一体的に形成されている。

複数の配管ジョイント１６、１７は、レール本体７の長手方向に所定の軸方向距離（配管ピッチ）を隔てて配置されている。これらの配管ジョイント１６、１７は、レール本体７の半径方向の外側へ向かって突出するように設けられている。
配管ジョイント１６の内部には、レール本体７内の燃料孔１３と配管中継ジョイント内の燃料流路とを連通する内外連通孔（以下分岐孔）１８が形成されている。
複数の配管ジョイント１７の内部には、レール本体７内の燃料孔１３と複数の燃料パイプ内の各燃料流路とを連通する内外連通孔（以下分岐孔）１８が形成されている。

配管ジョイント１６の外周には、配管中継ジョイント（図示せず）の雄螺子が螺合して燃料パイプを締結固定する螺旋状の雌螺子１９が形成されている。
複数の配管ジョイント１７の外周には、燃料パイプの配管ナット（図示せず）の雌螺子が螺合して燃料パイプを締結固定する螺旋状の雄螺子２０が形成されている。
複数の配管ジョイント１７の各先端部には、複数の燃料パイプの各接続頭部に形成された先端テーパ面が差し込まれる円錐面形状の受圧座面２１が形成されている。この受圧座面２１の底部において各分岐孔１８の開口部が開口している。
各分岐孔１８の最奥部（最も燃料孔側）には、燃料の圧力変動を低減するためのオリフィス孔２２が形成されている。このオリフィス孔２２の開口部は、レール本体７内の燃料孔１３の孔壁面で開口している。

次に、本実施例のコモンレールシステムの詳細を、図１ないし図６に基づいて説明する。
コモンレールシステムは、インジェクタボディ１内の高圧導入流路１１を流れる高圧の燃料よりも低圧化された燃料が、燃料排出流路１２を介して燃料系の低圧側にリークするタイプのインジェクタと、インジェクタボディ１の締結部４に締結可能なボルト５と、締結部４の段差とボルト５の頭部との間に挟み込まれたジョイントパイプ６とを備えている。
なお、ボルト５およびジョイントパイプ６は、燃料リーク配管（燃料リークパイプ）の一部（最上流部）を構成している。また、ジョイントパイプ６は、ボルト５と一体で設けられていても良い。

インジェクタとしては、コモンレールの蓄圧室内に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁（ディーゼルエンジン用のインジェクタ）が採用されている。
インジェクタは、エンジンの各気筒毎に対応して搭載される燃料制御弁として使用される。このインジェクタは、エンジンの各気筒に形成される燃焼室内に燃料を噴射する燃料システム製品（コモンレールシステム製品）である。

ノズルボディには、燃料を噴射する噴孔、およびこの噴孔に連通する高圧燃料通路（以下燃料流路）が設けられている。この燃料流路には、ノズルボディのガイド孔よりも孔径が拡げられた燃料溜まり室が連通している。この燃料溜まり室には、コモンレールの蓄圧室から高圧導入流路１１を通って、サプライポンプの内部で加圧されて高圧化された高圧燃料が導入される。
ニードルは、ノズルボディの燃料流路を開閉するニードルバルブであって、ノズルボディのガイド孔内に往復摺動可能に収容されている。

インジェクタボディ１は、ノズルボディの燃料流路を介して噴孔に連通する高圧導入流路１１、およびこの高圧導入流路１１を流れる高圧燃料の一部を摺動クリアランスを介して燃料系の低圧側（燃料タンクやサプライポンプの加圧室よりも上流側の燃料流路等）にリークさせる燃料排出流路１２を有している。
インジェクタボディ１には、ジョイントパイプ６がボルト５の螺子締結により接続される円筒状の締結部４が設けられている。
なお、インジェクタボディ１の締結部４、ボルト５およびジョイントパイプ６、高圧導入流路１１の詳細は、後述する。

インジェクタボディ１の内部には、外部からインジェクタ（ピエゾ）駆動信号を受けると、ニードルを開弁方向に駆動するピエゾアクチュエータと、このピエゾアクチュエータにより駆動されて、ニードルの背圧（圧力制御室内の燃料圧力）を増減（制御）する背圧制御機構とが収容されている。この圧力制御室（ニードルの背圧制御室）は、インジェクタボディ１の高圧導入流路１１またはノズルボディの燃料流路から分岐した分岐流路の途中（または最下流部）に設けられている。

ピエゾアクチュエータは、電荷の充放電により軸線方向に伸縮するピエゾ素子をその軸線方向に多数積層してなるピエゾ素子積層体を備えている。このピエゾ素子積層体は、エンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）から印加されるインジェクタ駆動信号によって電子制御されるように構成されている。また、ピエゾ素子積層体に電圧が印加（通電ＯＮ）されると、ピエゾ素子積層体に電荷が充電される。また、ピエゾ素子積層体への電圧印加が停止（通電停止ＯＦＦ）されると、ピエゾ素子積層体から電荷が放電される。

背圧制御機構は、高圧ポートおよび低圧ポートを有する圧力制御室と、この圧力制御室の低圧ポートと高圧導入流路１１との連通状態、および圧力制御室の低圧ポートと燃料排出流路１２との連通状態を切り替えることが可能な制御バルブと、この制御バルブを高圧ポートを開き、低圧ポートを閉じる側に付勢するリターンスプリングとを備えている。
高圧ポートは、分岐流路を介して、高圧導入流路１１から圧力制御室へ高圧燃料を導く。また、低圧ポートは、燃料排出流路１２を介して、圧力制御室から燃料リークポート（燃料排出流路１２の出口）へ高圧燃料よりも低圧の燃料を流出させる。

ピエゾ素子積層体が充電されるとピエゾ素子積層体が伸張して制御バルブを開弁駆動する。制御バルブが開弁すると、圧力制御室の高圧ポートが閉じ、低圧ポートが開く。すると、圧力制御室内の燃料が低圧ポート、燃料排出流路１２、アウトレットポート（後述する）を介してインジェクタの外部（燃料系の低圧側）へ流出する。これにより、圧力制御室内の燃料圧力がニードル開弁圧以下に低下するため、ニードルがノズルボディのノズルシート面からリフトしてエンジンの気筒の燃焼室内へ燃料が直接噴射される。

また、ピエゾ素子積層体からの放電によりピエゾ素子積層体が収縮すると、リターンスプリングの付勢力によって制御バルブが閉弁方向に付勢される。制御バルブが閉弁すると、圧力制御室の高圧ポートが開かれ、低圧ポートが閉じる。すると、コモンレールからインレットポート（後述する）、高圧導入流路１１、分岐流路、高圧ポートを介して、サプライポンプの内部で高圧化された高圧燃料が圧力制御室内に導入される。これにより、圧力制御室内の燃料圧力がニードル閉弁圧以上に上昇するため、ニードルがノズルボディのノズルシート面にシートするため、エンジンの気筒の燃焼室内への燃料噴射が終了する。

次に、本実施例の高圧導入流路１１および燃料排出流路１２の詳細を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。
高圧導入流路１１は、インジェクタボディ１のインレットポート（燃料入口ポート）２３から導入された高圧の燃料をノズルボディの燃料流路（燃料溜まり室）へ供給する高圧燃料通路と、この高圧燃料通路から分岐し、高圧の燃料を圧力制御室の高圧ポートへ供給する分岐流路とを備えている。

インレットポート２３は、インジェクタボディ１の締結部２の先端面（側面）で開口し、この開口側から奥側に真っ直ぐに延びる燃料孔で、高圧燃料通路よりも内径（孔径）が大きくなっている。このインレットポート２３の開口周縁には、面取りが施されている。 高圧燃料通路は、インジェクタボディ１の半径方向に真っ直ぐに延びる第１燃料孔２４、およびインジェクタボディ１の軸線方向に真っ直ぐに延びる第２燃料孔２５を有している。

燃料排出流路１２は、圧力制御室内に導入された高圧の燃料、およびインジェクタの各摺動クリアランスを通り抜けた低圧の燃料を、アウトレットポート（燃料リークポート）２６を経てボルト５内の燃料流路（後述する）へ導くための低圧燃料通路（燃料孔）を備えている。この燃料排出流路１２は、少なくとも圧力制御室の低圧ポートとアウトレットポート２６とを連通している。
アウトレットポート２６は、インジェクタボディ１の締結部４の先端面（側面）で開口し、この開口側から奥側に真っ直ぐに延びる燃料孔で、低圧燃料通路よりも内径（孔径）が大きくなっている。

インジェクタボディ１の締結部４には、インジェクタボディ１の外面で開口し、この開口側から奥側まで真っ直ぐに延びる袋孔状の雌螺子孔３１が設けられている。この雌螺子孔３１には、ボルト５の雄螺子と螺合する螺旋状の雌螺子３２が形成されている。
雌螺子孔３１の開口側には、雌螺子孔３１よりも拡径された配管取付孔３３が設けられている。また、締結部４には、雌螺子孔３１の奥側を閉塞する底部３４が設けられている。また、雌螺子孔３１の底部３４近傍の内周面では、燃料排出流路１２の出口が開口している。
雌螺子孔３１と配管取付孔３３との間には、ボルト５の頭部との間にジョイントパイプ６を挟み込んで取り付けるための円環状の段差３５が設けられている。

ボルト５は、燃料リーク配管（燃料リークパイプ）の一部（最上流部）を兼ね、ジョイントパイプ６の環状座面を係止可能な頭部４１、およびこの頭部４１から軸線方向の一端側（雌螺子孔３１の奥側）に真っ直ぐに延びる軸部４２を備えている。
頭部４１は、インジェクタボディ１の外面から外側に突出した位置に配置されている。この頭部４１の外周には、取付工具と係合可能な六角形状の工具係合部４３が形成されている。この工具係合部４３は、インジェクタボディ１の締結部４に対するジョイントパイプ６の締結作業時に使用される。

軸部４２の外周には、締結部４の雌螺子３２と螺合する螺旋状の雄螺子４４が形成されている。また、軸部４２の根元部（頭部側部）の外周には、ジョイントパイプ６の内周面と軸部４２の外周面との間の隙間をシールするＯリング４５を収容する円環状のリング溝４６が形成されている。
軸部４２の軸線方向の先端部には、雄螺子４４の始端から先端まで外径が漸減するテーパー形状の円錐面が設けられている。
軸部４２の内部には、雌螺子孔３１の奥側空間４７を介して、燃料排出流路１２の出口とジョイントパイプ６内の流路とを連通する連通路が形成されている。

連通路は、軸部４２の円錐面で開口し、奥側空間４７と連通する第１連通孔４８、およびこの第１連通孔４８とジョイントパイプ６内の流路とを連通する第２連通孔４９を有している。
奥側空間４７は、燃料排出流路１２の出口と直接連通している。
第１連通孔４８は、ボルト５の軸部４２の軸線方向に対して傾斜して形成されている。 第２連通孔４９は、ボルト５の軸部４２の軸線方向に対して垂直な半径方向に延びると共に、軸部４２の外周面同士をその軸部４２の直径方向に貫通形成されている。

ジョイントパイプ６は、高圧の燃料よりも低圧化され、且つ燃料排出流路１２の下流端（出口）から流出した燃料を燃料系の低圧側（燃料タンクやサプライポンプの加圧室よりも上流側の燃料流路等）に導くための燃料リーク配管（燃料リークパイプ）の最上流部である。このジョイントパイプ６は、締結部４の段差３５とボルト５の頭部４１との間に挟み込まれた周壁部５１、およびこの周壁部５１の外周面から半径方向の外側に突出した管状の燃料パイプ５２を備えている。

周壁部５１は、ボルト５の軸部４２の周囲を円周方向に取り囲むように円筒形状に形成されている。この周壁部５１の内部には、ボルト５の締結方向に延びる貫通孔５３が貫通形成されている。この貫通孔５３は、軸部４２との間に回転方向および軸線方向に摺動可能な摺動孔となっている。
周壁部５１の外周面には、インジェクタボディ１の内周面（雌螺子孔３１の孔壁面）と周壁部５１の外周面との間の隙間（摺動クリアランス）をシールするＯリング５４を収容する円環状のリング溝５５が形成されている。

周壁部５１の内周面には、軸部４２の第２連通孔４９の両出口（または複数の出口）と連通する円環状の環状流路５６が設けられている。
周壁部５１の外側面には、ボルト５の頭部４１を係止する円環状の取付座面（当接面）５８が設けられている。また、周壁部５１の内側面には、締結部４の段差３５と当接または若干の隙間を隔てて対向する円環状の環状端面（当接面、対向面）５９が設けられている。

燃料パイプ５２の下流端には、燃料リークパイプが接続されている。この燃料パイプ５２の内部には、燃料リーク流路（リーク燃料孔）５７が形成されている。
燃料リーク流路５７は、環状流路５６と燃料リーク配管内の燃料流路とを連通している。この燃料リーク流路５７は、環状流路５６から半径方向の外側に真っ直ぐに延びる径方向流路である。
燃料リークパイプは、燃料リーク配管の中間部である。

ここで、インジェクタボディ１の内部には、第１燃料孔２４と第２燃料孔２５とが略直角に交差する孔交差部６１が設けられている。この孔交差部６１は、Ｌ字状に曲がる曲がり流路である。また、インジェクタボディ１の内部には、第１、第２燃料孔２４、２５を流れる高圧の燃料の圧力変化による変形に伴って局部的に応力が集中する応力集中部６２が設けられている。この応力集中部６２は、孔交差部６１の近傍に設けられている。
また、ボルト５の軸部４２の締結方向（軸線方向）の先端面には、ボルト５の軸部４２をインジェクタボディ１の外部から雌螺子孔３１の雌螺子３２に締結することで発生した締結軸力を雌螺子孔３１の底部３４、あるいは応力集中部６２またはその近傍に付与する軸力付与部６３が設けられている。この軸力付与部６３は、雌螺子孔３１の底部３４に所定の締結軸力（ボルト５の締結方向の印加軸力：例えば５〜１２ｋＮ）で当接する当接部である。

［実施例１の組付方法］
次に、本実施例のインジェクタボディ１の締結部４に対するジョイントパイプ６の組み付け手順を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。

先ず、ボルト５の軸部４２のリング溝４６内にＯリング４５を装着する。また、ジョイントパイプ６の周壁部５１のリング溝５５内にＯリング５４を装着する。
次に、ジョイントパイプ６の周壁部５１の環状端面５９を先頭にして、その環状端面５９がインジェクタボディ１の締結部４の段差３５に当接するように、インジェクタボディ１の締結部４の外部から締結部４の配管取付孔３３内にジョイントパイプ６を差し込む。このとき、Ｏリング５４が、リング溝５５の底面と締結部４の雌螺子孔３１の孔壁面との間に配置されるため、インジェクタボディ１の内周面とジョイントパイプ６の外周面との間の隙間（摺動クリアランス）が液密的にシールされる。

次に、ボルト５の軸部４２の軸力付与部６３を先頭にして、インジェクタボディ１の締結部４の外部からジョイントパイプ６の周壁部５１内の貫通孔５３内にボルト５の軸部４２を差し込む。
次に、取付工具をボルト５の工具係合部４３に係合させて所定の方向にボルト５を回転させる。これにより、雌螺子孔３１の雌螺子３２にボルト５の軸部４２の雄螺子４４が螺合することで、インジェクタボディ１の雌螺子孔３１内にボルト５が固定される。
同時に、ジョイントパイプ６の周壁部５１が、締結部４の段差３５とボルト５の頭部４１との間に挟み込まれた状態で、インジェクタボディ１に固定される。

そして、ボルト５の軸部４２の軸力付与部６３が雌螺子孔３１の底部３４に突き差すように、ボルト５を雌螺子孔３１内にねじ込むことで、雌螺子孔３１の底部３４に所定の締結軸力（例えば５ｋＮ）を作用させる。
これによって、インジェクタボディ１の孔交差部６１近傍に位置する応力集中部６２近傍に締結軸力が付与される。このような応力集中部６２近傍への締結軸力の付与により、高圧導入流路１１の第１燃料孔２４と第２燃料孔２５との孔交差部６１を流れる燃料の圧力、つまり内圧０ＭＰａ時においてもαＭＰａ（例えば３００ＭＰａ程度）の応力を発生させる。これにより、内圧ＭＡＸ時と内圧ＭＩＮ時との間の発生応力差が小さくなるので、耐圧疲労強度が向上する。また、孔交差部６１およびその近傍の応力集中部６２の疲労強度が向上する。

［実施例１の効果］
ここで、インジェクタの燃料孔、特にインジェクタボディ１内の高圧導入流路１１の内部には、コモンレールから高圧燃料が導入されているため、高圧導入流路１１の第１、第２燃料孔２４、２４の各孔壁面には、非常に高い圧力（超高圧力の内圧）が作用している。
特に、インジェクタボディ１の第１燃料孔２４と第２燃料孔２５との孔交差部（孔直角屈曲部）６１に応力が集中する。このような応力が集中する孔交差部６１には、疲労亀裂が入り易く、インジェクタボディ１の耐久性が低下するという課題があった。
また、インジェクタの噴孔から噴射される燃料の圧力（噴射圧力）が、目標の圧力よりも低下するという課題があった。

ところで、従来のインジェクタの構成では、インジェクタボディ１内の高圧導入流路１１に導入される燃料の圧力、つまり内圧が０ＭＰａの時に、インジェクタの孔交差部６１近傍の応力集中部６２に作用する発生応力が略０ＭＰａであった。その結果、内圧最大（ＭＡＸ）時と内圧最小（ＭＩＮ）時との発生応力差（燃料システム製品の応力振幅、ストレス振幅）が大きくなり、インジェクタの耐圧疲労強度を確保するのが難しかった。
また、インジェクタ等の燃料システム製品では、燃料の噴射圧力の更なる高圧化により、燃料システム製品の耐圧疲労強度を確保することが困難になってきている。

そこで、本実施例のインジェクタにおいては、インジェクタボディ１の外部からボルト５の軸部４２の先端（軸力付与部６３）を雌螺子孔３１の底部３４に突き差すように当接して、ボルト５の軸部４２をインジェクタボディ１の雌螺子孔３１に締結することで発生した、ボルト５の締結軸力を雌螺子孔３１の底部３４、あるいは孔交差部６１近傍の応力集中部６２またはその近傍に付与している。
このようなインジェクタボディ１の孔交差部６１近傍の応力集中部６２への軸力付与により、内圧０ＭＰａ時においても所定値（例えば３００ＭＰａ程度）以上の応力を発生させ、内圧最大（ＭＡＸ）時と内圧最小（ＭＩＮ）時との発生応力差を小さくすることで耐圧疲労強度を向上させることができる。

また、インジェクタボディ１の外部からボルト５の締結軸力を雌螺子孔３１の底部３４、あるいは孔交差部６１近傍の応力集中部６２またはその近傍に付与して、孔交差部６１近傍の応力集中部６２の内圧ＭＩＮ時の最大主応力（σｍｉｎ）を従来のインジェクタよりも著しく増加させることで、図８のグラフに示したように、内圧振幅時のストレス振幅（図８に実線で示した応力振幅波形）を従来の応力振幅（図８に破線で示した応力振幅波形）よりも低減させることができる。

以上のように、本実施例のインジェクタにおいては、軸部４２の外周に雄螺子４４が形成されたボルト５の締結軸力を付与して耐圧疲労強度を向上させる機能と、ボルト５およびジョイントパイプ６に本来備わる機能（コモンレールシステムの燃料リーク配管の最上流部として低圧の燃料を燃料系の低圧側に排出させる機能）とを共有化することができる。これにより、コモンレールシステムを構成する構成部品（コモンレール製品）における部品点数を増加することなく、しかもインジェクタボディ１として大幅な仕様変更することなく、耐圧疲労強度を向上させることができる。

したがって、コモンレール製品としての機能の共有、部品の点数増加、および製品製造工程に大幅な変更がないため、コモンレールシステムにおける製品コストを低減することができる。
なお、インジェクタ等の燃料システム製品の外部から雌螺子孔３１の底部３４に当接するように雌螺子孔３１の雌螺子３２に締結することで発生した、ボルト５の締結軸力（Ｆ）を雌螺子孔３１の底部３４に付与し、燃料システム製品の応力集中部６２の位置を他の箇所にシフトさせるようにしても良い。この場合でも、実施例１と同様な効果を達成することができる。

［実施例２の構成］
図９ないし図１１は、本発明を適用したコモンレールシステム（実施例２）を示したものである。
ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のコモンレールシステムは、エンジンの各気筒に高圧燃料を分配するコモンレールと、このレール本体７の締結部８に締結可能なボルト９とを備えている。
コモンレールは、サプライポンプから導入された高圧燃料を一時的に貯留（蓄圧）する燃料孔１３が貫通形成されたレール本体７を備えている。このレール本体７の長手方向の両端には、実施例１と同様に、一対の雌螺子孔１４が形成されている。また、レール本体７には、複数の配管ジョイント１６、１７が一体で設けられている。
なお、複数の配管ジョイント１６、１７は、レール本体７と別体で設けられていても構わない。

レール本体７の内部には、サプライポンプから高圧燃料が導入される高圧燃料通路が形成されている。
高圧燃料通路は、レール本体７の長手方向に延びる燃料孔１３、サプライポンプから燃料孔１３内に高圧燃料を導入する分岐孔（内外連通孔）１８、および燃料孔１３から各気筒のインジェクタに高圧燃料を分配する分岐孔（内外連通孔）１８を備えている。各分岐孔１８の最奥部には、実施例１と同様なオリフィス孔２２が形成されている。
また、コモンレールは、レール本体７と一体で設けられる一対の取付ステー２７を備え、一対の取付ステー２７の各ボルト挿通孔２８にボルトを通してボルト締結することで、エンジン本体の支持部（シリンダヘッド等）に固定されている。

レール本体７の締結部８には、レール本体７の外周面で開口し、この開口側から奥側まで真っ直ぐに延びる袋孔状の雌螺子孔７１が設けられている。この雌螺子孔７１には、ボルト９の雄螺子（後述する）と螺合する螺旋状の雌螺子７２が形成されている。また、締結部８には、雌螺子孔７１の奥側を閉塞する底部７３が設けられている。
ボルト９は、レール本体７の外周面から外側に突出した位置に配置される頭部４１、およびこの頭部４１から軸線方向の一端側（雌螺子孔７１の奥側）に真っ直ぐに延びる軸部４２を備えている。
頭部４１の外周には、取付工具と係合可能な六角形状の工具係合部４３が形成されている。この工具係合部４３は、レール本体７の締結部８に対するボルト９の締結作業時に使用される。
軸部４２の外周には、締結部８の雌螺子７２と螺合する螺旋状の雄螺子４４が形成されている。

ここで、レール本体７の内部には、燃料孔１３と分岐孔１８のオリフィス孔２２とが略直角に交差する複数の孔交差部８１が設けられている。また、レール本体７の内部には、高圧燃料通路を流れる高圧の燃料の圧力変化による変形に伴って局部的に応力が集中する応力集中部８２が設けられている。この応力集中部８２は、孔交差部８１の近傍に設けられている。
また、ボルト９の軸部４２の締結方向（軸線方向）の先端面には、ボルト９の軸部４２をレール本体７の外部から雌螺子孔７１の雌螺子７２に締結することで発生した締結軸力を雌螺子孔７１の底部７３、あるいは応力集中部８２またはその近傍に付与する軸力付与部８３が設けられている。この軸力付与部８３は、雌螺子孔７１の底部７３に所定の締結軸力（ボルト５の締結方向の印加軸力：例えば１０ｋＮ）で当接する当接部である。

また、本実施例のコモンレールシステムは、レール本体７の応力集中部８２に作用する燃料の圧力が内圧ＭＩＮ（最小圧力値）時における最大主応力の発生方向を最大主応力方向としたとき、下記の表１に示したように、応力集中部８２またはその近傍に締結軸力を付与する角度は、最大主応力方向に延びる仮想線（Ｌ１）に対して所定の角度範囲（θ＝０°〜３０°）内に設定されている。
なお、応力集中部８２またはその近傍に締結軸力を付与する角度とは、最大主応力方向に対するボルト９の締結方向の角度θのことである。

図１１中のＬ１は、最大主応力方向に延びる仮想線（第１軸線）であり、図１１中のＬ２は、ボルト９の締結方向（中心軸線方向）に延びる仮想線（第２軸線）である。第１軸線（Ｌ１）と第２軸線（Ｌ２）との交差角度が、応力集中部８２またはその近傍に締結軸力を付与する角度（θ）となる。
また、応力集中部８２およびその近傍に付与される印加軸力は、最大主応力方向に平行な方向の分力（矢印Ｆ１）を表すベクトルと、最大主応力方向に垂直な方向の分力（矢印Ｆ２）を表すベクトルとを２辺とする平行四辺形の対角線（矢印Ｆ）で表される。

［実施例２の実験結果］
次に、最大主応力方向に対するボルト９の締結方向の角度θを種々変化させて、最大主応力方向の軸力Ｆ１（ｋＮ）、第１割合（％）、および鉛直下向き方向の軸力Ｆ２（ｋＮ）、第２割合（％）がどのように変化するかについて調査した複数の実験について説明する。この実験は、角度θを変化させ、最大主応力方向の軸力Ｆ１（ｋＮ）、第１割合（％）、および鉛直下向き方向の軸力Ｆ２（ｋＮ）、第２割合（％）について調査したもので、その実験結果を表１に示した。
なお、第１割合とは、｛Ｆ１／（Ｆ１＋Ｆ２）｝のことである。また、第２割合とは、｛Ｆ２／（Ｆ１＋Ｆ２）｝のことである。

ここで、印加軸力Ｆ＝１０（ｋＮ）、最大主応力方向（図１１において図示左右方向）の軸力をＦ１、および鉛直下向き方向（図１１において図示上下方向）とする。
上記の表１からも確認できるように、角度θが３５°よりも大きくなると、急激に最大主応力方向の軸力Ｆ１が悪化する傾向にあることが分かる。
そして、角度θが０°から３０°までの範囲では、最大主応力方向の軸力Ｆ１が大きく、特に０°から１５°までの範囲では最大主応力方向の軸力Ｆ１が最も大きくなる傾向にあることが分かる。

以上のように、本実施例のコモンレールシステムに適用されるコモンレールにおいては、実施例１と同様な効果を奏する。
その上、レール本体７の雌螺子７２と螺合する雄螺子４４を有し、締結軸力が付与できればコモンレールシステムの構成部品以外の機能を有するボルト９の締結軸力を雌螺子孔７１の底部７３、あるいは孔交差部８１近傍の応力集中部８２またはその近傍に付与して、孔交差部８１近傍の応力集中部８２の内圧ＭＩＮ時の最大主応力（σｍｉｎ）を従来のインジェクタよりも著しく増加させることで、内圧振幅時のストレス振幅を従来の応力振幅よりも低減させることができる。

なお、コモンレール等の燃料システム製品の外部から雌螺子孔７１の底部７３に当接するように雌螺子孔７１の雌螺子７２に締結することで発生した、ボルト９の締結軸力（Ｆ）を雌螺子孔７１の底部７３に付与し、燃料システム製品の応力集中部８２の位置を他の箇所にシフトさせるようにしても良い。この場合でも、実施例１及び２と同様な効果を達成することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明の燃料供給システムを、コモンレールを備えたコモンレールシステムに適用した例を説明したが、本発明の燃料供給システムを、コモンレールを有しない他の燃料噴射システムに適用しても良い。この場合、サプライポンプ、列型燃料噴射ポンプ、分配型燃料噴射ポンプから導入された高圧の燃料を内燃機関の気筒に噴射供給する燃料噴射ノズル（燃料システム製品）が使用される。

本実施例では、燃料システム製品を、コモンレールのレール本体７、あるいはインジェクタのインジェクタボディ１に適用した例を説明したが、燃料システム製品を、サプライポンプのハウジングや高圧燃料配管（例えばＬ字状に屈曲した配管）に適用しても良い。 本実施例では、内燃機関として、多気筒ディーゼルエンジンを用いたが、内燃機関として、多気筒ガソリンエンジンを用いても良い。また、単気筒エンジンを用いても良い。

本実施例では、ニードルを開閉駆動するアクチュエータとして、ニードルの直上に設けられる圧力制御室内の燃料圧力を調整（増減）し、ニードルの開閉動作を制御するピエゾアクチュエータを採用しているが、ニードルを開閉駆動するアクチュエータとして、ニードルと連動するコマンドピストンの直上に設けられる圧力制御室内の燃料圧力を調整（増減）し、ニードルの開閉動作を制御するソレノイドアクチュエータを採用しても良い。

１ インジェクタボディ（燃料システム製品）
４ 締結部
５ ボルト（締結部材、燃料リーク配管）
６ ジョイントパイプ（燃料リーク配管）
７ レール本体（燃料システム製品）
８ 締結部
９ ボルト（締結部材）
１１ 高圧導入流路（高圧燃料通路）
１２ 燃料排出流路（低圧燃料通路）

Claims (7)

1. 外部から高圧の燃料が導入される高圧燃料通路（１１、１３、１８、２２、２４、２５、６１、８１）、および外部に向かって開口し、この開口側から奥側に延びる雌螺子孔（３１、７１）を有する燃料システム製品（１、４、７、８）と、
   前記雌螺子孔の雌螺子（３２、７２）と螺合する雄螺子（４４）を有し、前記雌螺子孔に締結される締結部材（５、９）とを備えた燃料供給システムにおいて、
   前記燃料システム製品は、前記雌螺子孔の奥側を閉塞する底部（３４、７３）、および前記高圧燃料通路を流れる燃料の圧力変化による変形に伴って局部的に応力が集中する応力集中部（６２、８２）を有し、
   前記締結部材は、前記燃料システム製品の外部から前記雌螺子孔に締結することで発生した締結軸力を前記雌螺子孔の底部、あるいは前記応力集中部またはその近傍に付与する軸力付与部（６３、８３）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
2. 請求項１に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記締結部材は、その締結方向の先端に、前記雌螺子孔の底部に所定の締結軸力で当接する当接部（６３、８３）を有していることを特徴とする燃料供給システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記燃料システム製品は、前記雌螺子孔の孔壁面で開口した低圧燃料通路（１２）を有し、前記高圧の燃料よりも低圧化された燃料が、前記低圧燃料通路（１２）を介して燃料系の低圧側へリークするタイプのインジェクタ（１）として使用され、
   前記インジェクタは、前記低圧燃料通路の下流端から流出した燃料を前記燃料系の低圧側へ導くためのリーク配管（６）を接続する締結部（４）を有し、
   前記締結部材（５）は、前記リーク配管と一体または別体で設けられて、前記低圧燃料通路と連通する連通路（４８、４９）、および前記締結部材の締結作業時に使用される工具係合部（４３）を有し、
   前記雄螺子は、前記締結部材の外周に設けられており、
   前記軸力付与部は、前記締結部材の上端に設けられており、
   前記応力集中部は、前記インジェクタに設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
4. 請求項３に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記高圧燃料通路は、前記インジェクタの径方向に延びる第１燃料孔（２４）、および前記インジェクタの軸線方向に延びる第２燃料孔（２５）を有し、
   前記インジェクタは、前記第１燃料孔と前記第２燃料孔とが略直角に交差する孔交差部（６１）を有し、
   前記応力集中部（６２）は、前記孔交差部の近傍に設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
5. 請求項１または請求項２に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記燃料システム製品は、内燃機関の各気筒に前記高圧の燃料を分配する筒状のコモンレール（７）に適用されており、
   前記高圧燃料通路は、前記高圧の燃料を蓄圧する燃料孔（１３）、およびこの燃料孔（１３）と外部とを連通する内外連通孔（１８、２２）を有し、
   前記コモンレールは、前記締結部材（９）を締結する締結部（８）を有し、
   前記締結部材は、その締結作業時に使用される工具係合部（４３）を有し、
   前記雄螺子は、前記締結部材の外周に設けられており、
   前記軸力付与部（８３）は、前記締結部材の一端に設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
6. 請求項５に記載の燃料供給システムにおいて、
   前記内外連通孔（１８）は、前記燃料孔の近傍に設けられて、前記内外連通孔の孔径を絞るオリフィス孔（２２）を有し、
   前記コモンレールは、前記オリフィス孔と前記燃料孔とが略直角に交差する孔交差部（８１）を有し、
   前記応力集中部（８２）は、前記孔交差部（８１）の近傍に設けられていることを特徴とする燃料供給システム。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の燃料供給システムにおいて、
   前記応力集中部に作用する燃料の圧力が最小値の時における最大主応力の発生方向を最大主応力方向としたとき、
   前記応力集中部またはその近傍に締結軸力を付与する角度は、前記最大主応力方向に延びる仮想線（Ｌ１）に対して所定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする燃料供給システム。

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