KR101990716B1 - 퓨얼 레일 - Google Patents

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고이치 하야시
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우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
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Abstract

소관에의 성형 가공 전은 저경도이며 양호한 성형성을 유지하고, 박육의 흡수 벽면을 용이하게 성형 가능하게 할 수 있음과 함께, 연료 압력이 400kPa 이하 뿐만 아니라, 400kPa 이상의 비교적 고압인 연료 압력 하에서도 사용 가능한 경도나 내압성이 높은 퓨얼 레일을 얻는다.
연료 압력이 200kPa 내지 1400kPa로 사용됨과 함께, 연료 압력의 흡수 벽면(1)을 구비한 포트 분사용 퓨얼 레일에 있어서, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo의 화학 성분을 포함하는 철 합금으로 이루어지고, 내용적을 60cc 이상, 압력 부가시의 내용적 변화량을 0.5cc/MPa 이상으로 하고, 제조 시에 노내 브레이징 가공을 실시함으로써, 베이나이트 조직을 석출 가능하게 한다.

Description

퓨얼 레일
본 발명은 맥동 흡수 성능을 갖는 흡수 벽면을 구비한 포트 분사용 퓨얼 레일에 관한 것이다.
종래부터 일반적으로 사용되는 가솔린 포트 분사용 시스템은, 분사에 의한 맥동이나 펌프의 맥동을 흡수하기 위하여 펄스 댐퍼를 퓨얼 레일에 부가하고 있었다. 그러나, 펄스 댐퍼는 고가인 것과 함께, 부품 개수가 증가해 비용이 높아지고, 게다가 설치 스페이스의 확보에도 새로운 문제를 일으키는 것으로 되어 있었다. 그래서, 펄스 댐퍼를 이용하지 않고 맥동 저감 효과를 얻기 위하여, 특허문헌 1, 2에 나타낸 바와 같이 흡수 벽면을 구비한 퓨얼 레일이 이미 공지로 되어 있다.
이 흡수 벽면을 형성하기 위해서는, 퓨얼 레일의 단면 형상을 편평 단면 혹은 내굴 단면으로 할 필요가 있다는 점에서, 이러한 단면 형상으로 가공하기 위해서는 양호한 성형성을 확보해야 되고, 비교적 저경도의 재료를 사용할 필요가 있었다. 또한, 최근에는 연비 개선이나 배출 가스의 규제 강화 때문에, 연료 압력을 상승시키거나 연료 압력을 가변하여, 분사율을 향상시키는 것이 요구되게 되었다. 그러나, 특허문헌 1, 2에 나타낸 바와 같은 종래의 포트 분사용 퓨얼 레일은, 연료 압력이 400kPa 이하의 비교적 낮은 연료 압력을 대상으로 하는 것이었다.
일본 특허 공개 제2000-329030호 공보 일본 특허 공개 제2000-329031호 공보
그 때문에 특허문헌 1, 2에 나타낸 바와 같은 종래의 퓨얼 레일은, 양호한 성형성을 확보하기 위하여 비교적 저경도의 재료를 사용하고 있어, 경량화를 위하여 두께를 얇게 한 흡수 벽면을 형성한 경우에는, 400kPa 이상의 비교적 고압인 연료 압력 하에서 사용했을 때에, 내압에 의해 흡수 벽면이 크게 휨으로써, 영구 변형이 발생하여 성능의 확보가 곤란해지거나, 퓨얼 레일이 파괴되어 연료 누설을 일으키거나 할 우려가 있었다.
한편, 종래부터 알려져 있는 고강도재에 의해 퓨얼 레일을 형성한 경우에는, 제조 시에 박육화를 도모하려고 해도 재료의 경도가 높기 때문에, 단면 형상이 편평 단면이나 내굴 단면인 형상으로 성형 가공하는 것이 곤란해지고 있었다. 또한, 이러한 종래의 고강도재를 사용해도, 퓨얼 레일은 노내 브레이징에 의해 조립되는 것이기 때문에, 이 노내 브레이징에 의해 재료가 어닐링됨으로써 강도가 저하되고, 결과적으로 고강도인 제품을 얻는 것은 곤란했다.
그밖의 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 퓨얼 레일의 강성을 올리기 위해 두께화를 도모하는 것을 생각할 수 있지만, 퓨얼 레일의 두께화를 도모한 경우에는, 내압성은 향상하지만 흡수 벽면을 휘게 하는 것이 어려워지고, 맥동 흡수 성능이 저하되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 소관에의 성형 가공 전은 저경도이며 양호한 성형성을 유지하고, 박육의 흡수 벽면을 용이하게 성형 가능하게 할 수 있음과 함께, 연료 압력이 400kPa 이하뿐만 아니라, 400kPa 이상의 비교적 고압인 연료 압력 하에서도 사용 가능한, 경도나 내압성이 높은 퓨얼 레일을 얻고자 하는 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결한 것으로서, 연료 압력이 200kPa 내지 1400kPa로 사용됨과 함께 연료 압력의 흡수 벽면을 구비한 포트 분사용 퓨얼 레일에 있어서, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo의 화학 성분을 포함하는 철 합금으로 이루어지고, 내용적을 60cc 이상, 압력 부가 시의 내용적 변화량을 0.5cc/MPa 이상으로 하고, 제조 시에 노내 브레이징 가공을 실시함으로써, 베이나이트 조직을 석출 가능하게 한 것이다. 또한, 본 발명의 노내 브레이징 가공이란, 노내에서 1000℃ 이상으로 승온함과 함께, 이 온도에서 실온까지 서랭을 행하는 가공을 의미하는 것이다.
또한, 내용적은, 60cc 내지 150cc로 함과 함께, 압력 부가 시의 내용적 변화량은, 0.5cc/MPa 내지 2.5cc/MPa로 한 것이어도 된다.
본 발명은 상술한 바와 같이, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo의 성분으로 이루어지는 화학 성분을 포함하는 철 합금으로 이루어지는 것으로서, 소관에의 성형 가공 전의 상태에서는 페라이트 조직, 또는 페라이트-펄라이트 조직을 형성한다. 그로 인하여, 이러한 상태에서는 저경도를 유지할 수 있고, 소관의 단면 형상을 편평 형상이나 내굴 형상으로 가공하는 것이 용이해지고, 흡수 벽면을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 이 상태로부터 노내 브레이징 가공을 실시함으로써, 베이나이트 조직이 석출된다. 그로 인하여, 이 베이나이트 조직의 존재에 의해 재질이 종래의 것과 비교하여 고강도가 되고, 고내압성을 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 다른 특별한 제조 공정을 부가하지 않고, 전체 형상을 박육으로 형성하여 경량으로 할 수 있음과 함께, 고강도 및 고내압이라는 성질에 의해 연료 압력에 의한 변형이나 파손을 야기하기 어렵고, 400kPa 이하의 연료 압력에 대해서 뿐만 아니라, 종래에는 사용 곤란했던 400kPa 이상의 비교적 고압인 연료 압력에 대해서도 사용 가능한 제품을 얻을 수 있다.
도 1은 실시예의 퓨얼 레일을 나타내는 단면도.
실시예
본 발명의 실시예인 포트 분사용 퓨얼 레일에 대해, 이하에 설명한다. 먼저, 본 실시예를 구성하는 철 합금 재료 중, 철과 불순물 이외의 화학 성분 및 전체 성분에 대한 배합 비율을 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112017070310520-pct00001
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예 1, 2는, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo를 포함하는 것이다. 여기서 실시예 1, 2의 제조 방법에 대해 이하에 설명하면 실시예 1, 2는, 상기 표 1에 나타내는 재료 및 철, 기타 불순물로 이루어지는 철 합금이며, 소관으로 가공한 후, 프레스 성형에 의해 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 단면 형상이 편평 형상의 관으로 가공한다. 또한, 실시예 1, 2에서는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 단면 형상을 편평 형상으로 하고 있지만, 다른 상이한 실시예에서는 이에 한정하지 않고, 도 1의 (b) 내지 (e)에 나타내는 것과 같은 편평 또는 이형관으로 형성하는 것이어도 된다. 또한, 실시예 1, 2에서는 프레스 성형에 의해 편평 형상의 관으로 가공하고 있지만, 다른 상이한 실시예에서는 이에 한정하지 않고, 프레스 성형 이외의 가공 방법에 의해 편평 형상의 관으로 가공하는 것도 가능하다.
그리고, 상기와 같이 형성한 편평관을 원하는 길이로 절단한다. 그 후, 소켓의 설치 위치에 복수의 구멍을 뚫음과 함께, 이들 구멍에 각각 소켓을 접속한다. 그리고, 관의 양단을 엔드 캡으로 막음과 함께, 브래킷 및 인렛 파이프를 각각 조립한다. 그리고, 조립이 완성된 것에 1000℃ 이상의 노내에서 노내 구리 브레이징 가공을 실시한다. 그 후 서랭을 행하고, 누설 체크, 표면 처리, 형 맞춤의 공정을 거쳐 제품으로서 출하된다.
상기와 같이 형성된 실시예 1, 2의 재료로 형성된 퓨얼 레일은, 200 내지 1400kPa의 연료 압력 하에서 사용 가능한 것으로, 내용적을 60cc 내지 150cc로 함과 함께, 내용적 변화량을 0.5cc/MPa 내지 2.5cc/MPa로 하고 있다. 또한, 200 내지 400kPa의 연료 압력 하에서 사용하는 경우는 판 두께를 0.6㎜ 내지 1.0㎜로 함과 함께, 400kPa 내지 1400kPa의 연료 압력 하에서 사용하는 경우는 판 두께를 1.1㎜ 내지 1.6㎜로 하고 있다.
실시예 1, 2의 퓨얼 레일은 상기와 같이, 노내 구리 브레이징 가공을 행하는 것이며, 이 노내 구리 브레이징 가공은, 노내에서 1000℃ 이상으로 승온한 후, 서랭을 행하는 것이다. 이 노내 구리 브레이징 가공을 행함으로써, 상기 재료로 형성된 실시예 1, 2의 철 합금 물성이 변화하게 된다. 여기서, 이 노내 구리 브레이징 가공 전후의 물성의 변화를 검증하기 위하여 JIS 규격에 기초하여 물성 시험을 행했다.
구체적으로는, 실시예 1, 2의 재료로 JIS5 시험편(판 두께 1.6㎜, 형성 폭 25㎜, 형성 길이 350㎜)을 형성하고, 이 시험편을 이용하여 인장 시험 및 조직 관찰을 행했다. 이 인장 시험 및 조직 관찰의 결과를 이하의 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2의 「노통 전」은 소관으로 성형 가공하기 전을, 「노통 후」는 노내 구리 브레이징 가공한 후를, 각각 의미하는 것이다.
Figure 112017070310520-pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 인장 강도, 0.2％ 내력, 경도에 대해서는, 소관에의 성형 가공 전보다도 노내 구리 브레이징 가공 후의 쪽이 수치가 높은 것이 되었다. 또한, 각 시료의 조직을 관찰한 바, 실시예 1, 2 모두, 노내 구리 브레이징 가공 후인 것은 베이나이트의 석출이 보였다. 한편, 소관에의 성형 가공 전의 것은 페라이트 또는 페라이트-펄라이트 조직만이며, 베이나이트 조직은 발견되지 않았다.
상기 결과에서, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo의 화학 성분을 포함하는 실시예 1, 2의 퓨얼 레일은, 노내 구리 브레이징 가공을 실시함으로써 베이나이트 조직을 발생시키고, 이 베이나이트 조직의 존재에 의해 소관에의 성형 가공 전보다도 고강도이면서 또한 고경도의 성질을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다. 또한, 소관에의 성형 가공 전은 종래품과 마찬가지로 페라이트 조직, 또는 페라이트-펄라이트 조직이기 때문에, 성형성이 우수하고, 편평관이나 이형관의 제조 시에도 용이하게 가공할 수 있는 재료인 것이 확인되었다.
또한, 실시예 1, 2의 재료와, 실시예 1, 2와는 다른 화학 성분을 포함하는, 종래의 퓨얼 레일의 재료의 물성의 차이를 확인하기 위하여, 실시예 1, 2 및 종래의 퓨얼 레일에 사용되고 있는 재료에 대해, JIS 규격에 기초하는 인장 시험 및 조직 관찰을 행했다. 종래의 퓨얼 레일에 사용되고 있는 재료의 철 및 불순물 이외의 화학 성분에 대해서는, 비교예 1로서 표 1에 나타내고 있다. 이 비교예 1은, 실시예 1, 2와는 그 화학 성분을 달리하는 것으로서 Nb 및 Mo를 포함하지 않는 것이다. 또한, 비교예 1에 대해서도 실시예 1, 2와 마찬가지로 JIS5 시험편(판 두께 1.6㎜, 형성 폭 25㎜, 형성 길이 350㎜)을 사용했다. 그 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
Figure 112017070310520-pct00003
그 결과, 본 실시예 1, 2는 비교예 1에 비하여 인장 강도 및 경도 모두 높은 값을 나타내는 것이 명확해졌다. 또한, 조직의 확인을 행한 바, 실시예 1, 2는 베이나이트 조직이 석출되어 있는 것에 대해, 비교예 1은 페라이트 조직이며, 베이나이트 조직의 석출은 보이지 않았다. 이러한 점에서, 실시예 1, 2는 종래의 재료와 비교하여 고강도이면서 또한 고경도인 것이 확인되었다.
이상의 결과로부터, 실시예 1, 2의 재료로 형성된 퓨얼 레일은, 전체 형상을 박육으로 형성하여 경량으로 할 수 있음과 함께, 노내 구리 브레이징 가공 후는 종래의 것보다도 고강도 및 고내압의 성질을 얻을 수 있다. 그래서, 200kPa 내지 400kPa라고 하는 종래부터 포트 분사용 퓨얼 레일에서 사용되고 있는 연료 압력에 대해서 뿐만 아니라, 종래의 포트 분사용 퓨얼 레일에서는 사용하기 어려웠던 400kPa 내지 1400kPa의 비교적 높은 연료 압력 하에서도 사용하는 것이 가능하게 되어, 200kPa 내지 1400kPa라고 하는 폭 넓은 연료 압력에 있어서 변형이나 파손을 야기하기 어려운 제품을 얻을 수 있는 것이다.
1: 흡수 벽면

Claims (2)

  1. 연료 압력이 400kPa 내지 1400kPa로 사용됨과 함께 연료 압력의 흡수 벽면을 구비한 포트 분사용 퓨얼 레일에 있어서, C, Si, Mn, P, S, Nb, Mo의 화학 성분을 포함하는 철 합금으로 이루어지고, 내용적을 60cc 이상, 압력 부가 시의 내용적 변화량을 0.5cc/MPa 이상, 판 두께를 1.1㎜ 내지 1.6㎜로 하여, 제조 시에 노내에서 1000℃ 이상으로 승온함과 함께, 이 온도에서 실온까지 서랭을 행하는 가공을 실시함으로써, 베이나이트 조직을 석출 가능하게 한 것을 특징으로 하는 퓨얼 레일.
  2. 제1항에 있어서, 내용적은, 60cc 내지 150cc로 함과 함께, 압력 부가 시의 내용적 변화량은, 0.5cc/MPa 내지 2.5cc/MPa인 것을 특징으로 하는 퓨얼 레일.
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