KR20060049625A

KR20060049625A - 고압 연료 분사관

Info

Publication number: KR20060049625A
Application number: KR1020050052256A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 모리타
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-05-19
Also published as: KR100723900B1; JP2006000897A; CN100412351C; CN1710271A; US20050279327A1; DE102005027754B4; FR2871853A1; FR2871853B1; DE102005027754A1; US7204234B2

Abstract

본 발명은 저급 가솔린, 사워 가솔린, DME(디메틸에테르), 알코올 및 알코올 혼합 연료 등의 사용에 충분히 견디는, 분사압 4∼20 ㎫의 통내 분사식 가솔린용 고압 연료 분사관에 요구되는, 외경 Φ6.35 ㎜, 내경 Φ4.35∼2.95 ㎜, 두께 t1.0∼1.7 ㎜ 정도의 고압 연료 분사관을 제공하는 것을 과제로 한다.

전봉관 혹은 심리스관으로 이루어지는 외관(2)과, 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막을 갖는 전봉관으로 이루어지는 내관(1)을 함께 드로잉하는 신관 가공에 의해 밀착시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

고압 연료 분사관{HIGH-PRESSURE FUEL INJECTION PIPE}

도 1은 본 발명의 고압 연료 분사관의 한 실시예를 나타내는 주요부의 개략적인 종단면도이다.

도 2a는 본 발명의 고압 연료 분사관의 다른 실시예를 나타내는 주요부의 개략적인 종단면도로, 내관과 외관으로 스풀을 형성한 고압 연료 분사관을 도시한 도면이다.

도 2b는 본 발명의 고압 연료 분사관의 다른 실시예를 나타내는 주요부의 개략적인 종단면도로, 외관만으로 스풀을 형성한 고압 연료 분사관을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11, 21 : 내관

2, 12, 22 : 외관

3 : 접속 머리부

4, 14, 24 : 시트면

13, 23 : 스풀

본 발명은 내연 기관용의 고압 연료 분사관에 관한 것으로, 보다 자세하게는 예컨대 분사압 4∼20㎫, 외경 Φ6.35 ㎜, 내경 Φ4.35∼2.95 ㎜, 두께 t1.0∼1.7 ㎜ 정도의 통내 분사식 가솔린용 또는 흡기관내 분사식 가솔린용 혹은 디젤 엔진용의 고압 연료 분사관에 관한 것이다.

종래의 통내 분사식 가솔린용 등의 내연 기관용의 고압 연료 분사관으로서는, 예컨대 두께가 두꺼운 심리스 강관(재질 : STS35)을 신관(伸管) 및 열처리를 반복하여 제조한 디젤 엔진용의 연료 분사관(일본 특허 공개 소52-756호 참조), 두께가 두꺼운 심리스 스테인리스 강관을 신관 및 열처리를 반복하여 제조한 디젤 엔진용의 연료 분사관(일본 특허 공개 소54-110958호 참조), 대강판(帶鋼板)의 적어도 한 면에 Ni, Co 및 이들 기(基)의 합금 중 1종류의 도금층을 제1 도금층으로서 형성하고, 이 제1 도금층 상에 상기 제1 도금층 형성 금속 또는 이들 기의 합금보다 저융점의 단일 금속 혹은 합금층을 제2 도금층으로서 형성하고, 이 2층의 도금층을 형성한 대강판을 사용하여 전봉(電縫) 조관(造管)하고, 이어서 가열 처리함으로써 강철 바탕이 노출된 부분이 없는 용접관(일본 특허 공개 평5-9786호 참조)을 이용한 것이 알려져 있다. 게다가, 대강판의 적어도 한 면에 Sn, Sn-Zn, Sn-Ni, Ni-P, Ni-B 중 1종류로 이루어지는 제1 도금층을 형성하고, 이 제1 도금층 위에 상기 제1 도금층 형성 금속 및 이들 기의 합금보다 융점이 높은 Ni, Co 및 이들 기의 합금의 1 종류의 도금층을 제2 도금층으로서 형성하고, 이 2층의 도금층을 형성한 대강판을 사용하여 조관하고 가열 처리를 실시하여 제조한 용접관이 알려져 있다( 일본 특허 공개 평5-156494호 참조).

그러나, 상기한 두께가 두꺼운 심리스 강관(재질 : STS35)을 신관 및 열처리를 반복하여 제조한 디젤 엔진용의 연료 분사관의 경우는, 내주면에 철이 노출되어 있기 때문에 저급 가솔린, 사워 가솔린(sour gasoline), DME(디메틸에테르), 알코올 및 알코올 혼합 연료 등의 사용에 견디지 못하고, 녹이 부득이하게 발생하며, 두께가 두껍기 때문에 무겁고, 굽힘 가공성도 나쁘며, 고가라는 점 등의 결점이 있었다. 또한, 상기 두께가 두꺼운 심리스 스테인리스 강관을 신관, 열처리를 반복하여 제조한 디젤 엔진용의 연료 분사관의 경우는, 스테인리스강제이기 때문에 내주면에 녹이 발생하는 일은 없지만, 재질상 보다 고가로 될 뿐만 아니라, 두께가 두껍기 때문에 무겁고, 게다가 경질이기 때문에 굽힘 가공성이 나쁘다는 결점이 있었다. 또한, 상기 스테인리스강제인 것과 마찬가지로, 관 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막이 실시된 용접관의 경우는, 관 내주면에 녹이 발생하는 일은 없지만, 본 발명이 대상으로 하는 예컨대 분사압이 4∼20 ㎫의 통내 분사식 가솔린용 고압 연료 분사관에 요구되고 있는 예컨대 외경 Φ6.35 ㎜, 내경 Φ4.35∼2.95 ㎜, 두께 t1.0∼1.7 ㎜ 정도의 관에는, 사용하는 대강재의 두께가 t0.9∼1.5 ㎜로 두껍기 때문에 외경이 Φ6.35 ㎜인 가는 지름의 전봉 강관의 성형이 곤란하다.

본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 저급 가솔린, 사워 가솔린, DME(디메틸에테르), 알코올 및 알코올 혼합 연료 등의 사용에 충분히 견디는, 분사압 4∼20 ㎫의 내연 기관용 고압 연료 분사관에 요구되는, 외경 Φ 6.35 ㎜, 내경 Φ4.35∼2.95 ㎜, 두께 t1.0∼1.7 ㎜ 정도의 고압 연료 분사관을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 고압 연료 분사관은, 전봉관 혹은 심리스관으로 이루어지는 외관과, 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막을 갖는 전봉관으로 이루어지는 내관을 함께 드로잉하는 신관 가공에 의해 밀착된 관체로 이루어지며, 상기 내관은, 미리 실시된 Ni 도금층 위에 Ni-P 합금 도금이 실시되고, 또한 열 확산된 내주면을 갖는 전봉관으로 구성된 것, 상기 외관과 내관의 밀착면이 납땜 혹은 확산 접합된 것, 전봉관으로 이루어지는 상기 외관이 미리 플러그 드로잉 가공된 것, 상기 내관이 미리 전봉후 열처리되고 또한 플러그 드로잉 가공된 것, 상기 내관이 전봉후 미리 플러그 드로잉 가공되고 또 열처리되지는 않은 것, 또한 적어도 한 쪽 끝에, 바깥쪽 주위면의 단면 윤곽을 직선형 시트면 또는 원호형 시트면으로 한 절두 원추형의 접속 머리부를 갖는 것, 상기 내관의 내주면이 시트면으로 되도록 상기 외관의 개구 단부면을 내관 개구 단부로 덮은 구조로 하고 또한 접속용 너트와의 수압부(受壓部)로서의 스풀 또는 돌기를 지닌 것을 이용한다.

본 발명은, 전봉관 혹은 심리스관으로 이루어지는 외관과, 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막을 갖는 전봉관으로 이루어지는 내관을 함께 드로잉하는 신관 가공에 의해 밀착된 관체로 이루어지기 때문에, 저급 가솔린, 사워 가솔린, DME(디메틸에테르), 알콜 및 알콜 혼합 연료 등의 사용에 충분히 견디고, 또한, 이중권 강관과 같이 내주면에 구리 피막이 존재하지 않기 때문에 연료의 열화가 생기는 일이 없다. 또한, 외관에 심리스관 혹은 전봉관을 사용함으로써 관 외주면이 매끄럽게 되기 때문에, 관 단부에 바깥쪽 주위면의 단면 윤곽을 직선형 시트면 또는 원호형 시트면으로 한 절두 원추형의 접속 머리부를 성형하여 형성된 시트면이 매끄러우며, 4∼20 ㎫라는 고압의 연료를 확실하게 밀봉할 수 있다. 또한, 두께가 비교적 얇기 때문에 종래의 것보다 중량이 경감되고, 또한 굽힘 가공성도 양호하며, 비교적 저렴하게 된다. 또한, 사용하는 대강재의 두께가 t0.6∼0.7 ㎜로 박육이기 때문에 외경이 Φ 6.35 ㎜인 가는 지름의 전봉 강관의 조관도 가능하다.

본 발명에 있어서, 도면에서, 도면 부호 1, 11, 21은 내관, 도면 부호 2, 12, 22는 외관, 도면 부호 3은 접속 머리부, 도면 부호 4, 14, 24는 시트면, 도면 부호 13, 23은 스풀(또는 돌기)이다.

즉, 본 발명에서는, 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막을 갖는 전봉관을 내관(1, 11, 21)에 채용하고, 전봉관 혹은 심리스관을 외관(2, 12, 22)에 채용한다. 그리고, 도 1에 도시하는 고압 연료 분사관의 경우는, 상기 내관(1)과 외관(2)으로 이루어지는 이중관으로 구성된 관체의 적어도 한 쪽 끝에, 바깥쪽 주위면을 단면 윤곽이 직선형 시트면(4) 또는 원호형 시트면(도시 생략)으로 한 절두 원추형의 접속 머리부(3)를 갖는 고압 연료 분사관으로 한다.

또한, 도 2a, 도 2b에 도시하는 고압 연료 분사관은 각각 내관(11, 21)의 내주면이 시트면(14, 24)이 되도록 외관(12, 22)의 개구 단부면을 내관(11, 21)의 개구 단부로 덮은 구조로 하고, 또한 접속용 너트(도시 생략)와의 수압부로서의 스풀(13, 23)을, 도 2a에 도시하는 고압 연료 분사관에서는 내관(11)과 외관(12)으로 형성하고, 도 2b에 도시하는 고압 연료 분사관에서는 외관(22)만으로 형성한 것이다.

본 발명의 고압 연료 분사관을 내관(1, 11, 21), 외관(2, 12, 22) 모두에 전봉관을 채용한 이중관으로 구성하는 경우, 내관(1, 11, 21)은 내면측이 되는 한쪽 면에만 통상의 방법(통상적으로 행해지고 있는 전기적 혹은 화학적 도금법)에 의해 막 두께가 4 ㎛ 또는 3∼10 ㎛인 Ni 도금 처리한 대강으로 전봉관을 조관하고 소정의 열처리를 하여 제조하고, 외관(2, 12, 22)은 내면측이 되는 한쪽 면에만 통상의 방법에 의해 4 ㎛ 또는 3∼10 ㎛의 Cu 도금 처리를 한 대강으로 전봉관을, 내외면을 플러그 드로잉 가공에 의해 비드 컷트하면서 조관하고, 소정의 열처리를 하여 제조한다. 이어서, 상기 외관(2, 12, 22) 속에 상기 내관(1, 11, 21)을 삽입하여 합친 관으로 하고, 이 합친 관을 신관기로 소정의 외경까지 드로잉 가공한다. 이러한 후, 상기 드로잉 가공한 이중관을 열처리에 의해 외관 내벽의 Cu 도금층을 내관 외벽측에 납땜 또는 확산시켜 적어도 부분적으로 확산 접합을 실시한다. 그리고, 목표의 사이즈로 가공한 후, 원하는 길이로 절단하고 너트 등의 조인트 부품을 외주에 삽입하여 원하는 형상의 머리부 성형 가공, 수압부로서의 스풀(13, 23) 등의 성형 가공을 실시한다. 한편, 내관의 내주면도 플러그 다이스에 의한 플러그 드로잉 신관 가공으로 비드 컷트하더라도 좋다.

또한, 내관(1, 11, 21)을 전봉관, 외관(2, 12, 22)을 심리스 강관으로 이중관을 구성하는 경우의 내관(1, 11, 21)은 내면측으로 되는 한 면에만 통상의 방법에 의해 막 두께가 4 ㎛ 또는 3∼10 ㎛의 Ni 도금 처리를 실시하고, 또한 상기 Ni 도금 위에 막 두께 4 ㎛ 또는 3∼10 ㎛의 Ni-P 합금을 도금 처리한 대강으로 전봉관을 조관하고, 소정의 열처리를 하여 제조한다. 한편, 외관(2, 12, 22)에는 내면만 Cu 도금 처리를 실시한 심리스 강관을 이용한다. 그리고, 합침 가공 공정에 있어서, 상기 내관(전봉관)(1, 11, 21)과 외관(심리스 강관)(2, 12, 22)을 합친 관을 신관기로 소정의 외경까지 드로잉 가공한 후, 이 이중관을 열처리에 의해 외관 내벽의 Cu 도금층을 내관 외벽측에 확산, 납땜시켜 접합을 한다. 이러한 후, 목표의 사이즈로 가공한 후, 원하는 길이로 절단하고 너트 등의 조인트 부품을 외주에 삽입하여 원하는 형상의 머리부 성형 가공을 실시한다. 한편, 내관의 내면에 플러그 다이스에 의한 플러그 드로잉 신관 가공에 의해 비드 컷트하더라도 좋다.

본 발명에 있어서, 내관(1, 11, 21) 및 외관(2, 12, 22) 모두에 전봉관을 채용한 이중관으로 구성하는 고압 연료 분사관의 내관(1, 11, 21)에 형성하는 Ni 도금층의 막 두께는 3∼10 ㎛가 바람직하고, 또한, 외관(2, 12, 22)에 형성하는 Cu 도금층의 막 두께는 3∼8 ㎛가 바람직하다.

또한, 내관(1, 11, 21)을 전봉관, 외관(2, 12, 22)을 심리스 강관으로 구성하는 이중관의 고압 연료 분사관의 내관에 형성하는 Ni 도금층 및 Ni-P 합금 도금층의 막 두께는 각각 4∼8 ㎛, 2∼5 ㎛가 바람직하고, 또한 외관(2)의 내면에 형성하는 Cu 도금층의 막 두께는 3∼8 ㎛가 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서의 대강판은 자동차 연료 배관용 재료로서 통상 사용되고 있는 대강재를 사용하면 좋다. 또, 외관의 내면에 실시한 Cu 도금은 내관의 외면에 실시하더라도 좋고, Ni-P 합금 도금이라도 좋다.

조관은 통상 이루어지고 있는 것과 같이, 후프재를 소정 폭 치수로 재단하고, 도금면이 내측이 되도록 하여 롤포밍법에 의해 관 형상으로 성형하고, 이어서 맞댐부를 용접한 후, 플러그 드로잉에 의해 비드 컷트하고, 그 후의 가열 처리라는 각 공정에 의해서 행한다.

관체의 내면측이 되는 한 면에만 통상의 방법에 의해 막 두께 4 ㎛의 Ni 도금층을 형성한 두께 0.6 ㎜의 대강판(JIS G 3141 SPCC)을 소관(素管)의 전개 폭으로 재단하고, 롤포밍에 의해 관 형상으로 성형하여, 맞댐부를 전기 저항 용접한 후 레듀싱(드로잉)하여 외경 6 ㎜, 두께 0.7 ㎜로 조관한 후, 관 내면을 비드 컷트하고, 또한 상기 전봉관을 800℃로 3∼6분간 유지하여 열처리하여 내관을 제조했다.

이어서, 관체의 내면측이 되는 한 면에만 통상의 방법에 의해 막 두께 4 ㎛의 Cu 도금층을 형성한 두께 0.7 ㎜의 대강판(JIS G 3141 SPCC)으로 외경 9 ㎜, 두께 1.0 ㎜의 외관을 제조했다. 제조 방법은 상기 내관의 경우와 마찬가지로 대강판을 소관의 전개 폭으로 재단하고, 롤포밍에 의해 관 형상으로 성형하여, 맞댐부를 전기 저항 용접한 후 레듀싱(드로잉)하여 조관한 후, 비드 컷트하고, 또한 상기 전봉관을 800℃ 이상으로 3∼6분간 유지하여 열처리하고, 또 플러그 다이스에 의한 플러그 드로잉 신관 가공에 의해 내면의 비드를 컷트했다.

이어서, 상기 외관(외경 9 ㎜, 두께 1.0 ㎜) 속에 상기 내관(외경 6 ㎜, 두께 0.7 ㎜)을 삽입하여 합친 관으로 하고, 이 합친 관을 신관기로 외경 8 ㎜까지 드로잉 가공하고, 계속해서 상기 드로잉 가공한 외경 8 ㎜, 두께 1.5 ㎜의 이중관을 1120℃에 2∼10분간 유지하여 외관 내벽의 Cu 도금층을 내관 외벽측에 납땜 접 합하고, 이러한 후 상기 이중관을 신관기로 외경 6.35 ㎜, 두께 1.0 ㎜까지 플러그 드로잉에 의해 드로잉 가공했다. 그리고, 최종 공정에서 상기 이중관을 원하는 길이로 절단하고 너트 등의 조인트 부품을 삽입하여 원하는 형상의 머리부 성형 가공을 실시했다.

얻어진 고압 연료 분사관의 내표면에 대해서, JIS Z2371의 규정에 기초하여 염수 분무 시험을 한 결과, 1∼2시간 후에 있어서도 녹의 발생은 확인되지 않아, 우수한 내식성을 지님이 확인되었다. 또한, 관을 홈을 지닌 롤에 의해 반경 20 ㎜로 180°로 구부리는 굽힘 시험 및 말단의 프레스 성형 가공 등의 평가 시험을 했지만, 도금 피막에 크랙이나 박리 등의 발생은 인정되지 않았다.

관체의 내면측으로 되는 한 면에만 통상의 방법에 의해 막 두께 4 ㎛의 Ni 도금층을 형성하고, 또한 이 Ni 도금층 위에 막 두께 4 ㎛의 Ni-P 합금층을 형성한 두께 0.6 ㎜의 대강판(JIS G 3141 SPCC)으로, 실시예 1과 같은 식의 제조 방법에 의해 외경 6 ㎜, 두께 0.7 ㎜의 전봉관을 제조하고, 이 전봉관을 800℃ 이상으로 3∼6분간 유지하여 열처리하여 제조한 내관과, 외경 9 ㎜, 두께 1.2 ㎜의 심리스관에 내면에만 통상의 방법에 의해 막 두께 4 ㎛의 Cu 도금층을 형성한 외관을 이용하여, 실시예 1과 같은 방법으로 합침 가공 및 플러그 드로잉에 의해 드로잉 가공을 하여 외경 8 ㎜까지 직경을 축소시킨 이중관을 1130℃에 2∼10분간 유지하여 외관 내벽의 Cu 도금층을 내관 외벽측에 납땜 접합을 하고, 이러한 후 상기 이중관을 신관기로 외경 6.35 ㎜, 두께 1.7 ㎜까지 플러그 드로잉에 의해 드로잉 가공하여, 최종 공정에서 그 이중관을 원하는 길이로 절단하여 너트 등의 조인트 부품을 삽입 하여 원하는 형상의 머리부 성형 가공을 실시했다.

얻어진 고압 연료 분사관의 내표면에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 염수 분무 시험을 한 결과, 24시간 후에 있어서도 녹의 발생은 확인되지 않아, 우수한 내식성을 갖는 것으로 인정되었다. 또한, 굽힘 시험 및 평가 시험에 있어서도 크랙이나 박리 등의 발생은 인정되지 않았다.

한편 여기서는, 완성 외경 6.35 ㎜의 고압 연료 분사관을 예로 하여 나타냈지만, 이것에 한정되지 않음은 물론이다.

본 발명의 고압 연료 분사관은, 저급 가솔린, 사워 가솔린, DME(디메틸에테르), 알코올 및 알코올 혼합 연료 등의 사용에 충분히 견디고, 또한 연료의 열화가 생기는 일이 없는 데다, 4∼20 ㎫라는 고압의 연료를 확실하게 밀봉할 수 있다. 또한, 사용하는 대강재의 두께가 t0.6∼0.7 ㎜으로 얇기 때문에 외경이 Φ6.35 ㎜의 가는 지름의 전봉 강관으로 이루어지는 고압 연료 분사관의 제공도 가능하다.

Claims

전봉관 혹은 심리스관으로 이루어지는 외관과, 내주면에 Ni 혹은 Ni기 합금 피막을 갖는 전봉관으로 이루어지는 내관을 함께 드로잉하는 신관 가공에 의해 밀착되는 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 상기 내관은 미리 실시된 Ni 도금층 위에 Ni-P 합금 도금이 실시되고, 또한 열 확산된 내주면을 갖는 전봉관으로 구성되는 것인 고압 연료 분사관.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외관과 내관의 밀착면은 납땜 혹은 확산 접합된 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 전봉관으로 이루어지는 상기 외관은 미리 플러그 드로잉 가공되는 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 상기 내관은 미리 전봉후 열처리되고 또 플러그 드로잉 가공되어 있는 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 상기 내관은 전봉후 미리 플러그 드로잉 가공되고 또 열처 리되지는 않은 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 적어도 한쪽 끝에, 바깥쪽 주위면의 단면 윤곽을 직선형 시트면 또는 원호형 시트면으로 한 절두 원추형의 접속 머리부를 갖는 것인 고압 연료 분사관.
제1항에 있어서, 상기 내관의 내주면이 시트면으로 되도록 상기 외관의 개구 단부면을 내관 개구 단부로 덮은 구조로 하고, 또한 접속용 너트와의 수압부로서의 스풀 또는 돌기를 갖는 것인 고압 연료 분사관.