JP2011144768A - 直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプにおいて、取付用ステイと本体パイプの接合面からの高圧燃料の漏れをなくし、また取付用ステイの結合強度を高める。
【解決手段】燃料デリバリパイプの取付用ステイ２０は、筒状のボス部２０ａと、これに一体的に形成された連結ブロック部２０ｂと、その先端面２０ｄに形成されて本体パイプ１０の外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面２０ｃよりなり、取付用ステイはその凹円弧面を本体パイプの外周面に当接して一体的に固着されている。取付用ステイは、その凹円弧面を本体パイプの外周面に位置決め当接して仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプ１０と一体的に固着するのがよい。取付用ステイの連結ブロック部には凹円弧面に代えて本体パイプ１０を挿通可能な円筒孔２０ｃＡを形成し、この円筒孔に本体パイプを挿通して一体的に固着してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴エンジンに使用する高圧燃料デリバリパイプ及びその製造方法に関する。

従来のこの種の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプとしては特許文献１（米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４５５０４号明細書）に開示された直接噴射フューエルレールアセンブリがある。この直接噴射フューエルレールアセンブリの燃料分配管は、それぞれ複数の第１及び第２の円弧面状凹部が形成された細長い円筒状の導管を有しており、第１及び第２の各円弧面状凹部にはそれぞれ円筒状の噴射弁ソケット及び取付ボスの外周面が密着されてろう付け固着されている。この導管の第１及び第２の円弧面状凹部の深さは、何れも導管の肉厚よりも大であるので、各円弧面状凹部の中心部には導管内に連通する開口が形成されている。

米国特許出願公開第ＵＳ２００９／０１４５５０４号明細書（ＦＩＧ.１〜ＦＩＧ.４）

この特許文献１の技術では、上述したように燃料を通過させる必要がない取付ボス用の第２の円弧面状凹部の中心部にも導管内に連通する開口が形成されているので、直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの場合には、ろう付けに僅かの欠陥があっても円弧面状凹部と取付ボスとの接合面のろう付け部から高圧燃料の漏れを生じ、これを避けるためにろう付けの品質管理を厳重に行う必要があるので、製造コストが増大するという問題がある。このような問題は、取付ボスの外周面が密着されてろう付け固着される第２の円弧面状凹部の深さを導管の肉厚よりも小として、第２の円弧面状凹部の中心部に導管内に連通する開口が形成されないようにすることにより解決可能であるが、そのようにすると導管と取付ボスとの間の接合面積が減少してろう付け部の結合強度が低下するという新たな問題を生じる。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。

このために、本発明による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプは、両端が閉じられて高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給される円筒状の本体パイプと、この本体パイプに連結されコントロールユニットにより開閉制御される燃料噴射弁が連結される複数のソケットと、本体パイプをエンジンに取り付けるために同本体パイプに一体的に固着された複数の取付用ステイよりなる直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプにおいて、取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、取付用ステイは、凹円弧面を本体パイプの外周面に当接して一体的に固着したことを特徴とするものである。

前項に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプにおいて、取付用ステイの連結ブロック部には凹円弧面に代えて本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、取付用ステイは、円筒孔に本体パイプを挿通して一体的に固着してもよい。

また、本発明による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法は、両端が閉じられて高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給される円筒状の本体パイプと、この本体パイプに連結されコントロールユニットにより開閉制御される燃料噴射弁が連結される複数のソケットと、本体パイプをエンジンに取り付けるために同本体パイプに一体的に固着された複数の取付用ステイよりなる直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、取付用ステイは、凹円弧面を本体パイプの外周面に位置決め当接して仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプに一体的に固着することを特徴とするものである。

前項に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、取付用ステイの連結ブロック部には凹円弧面に代えて本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、取付用ステイは、円筒孔に本体パイプを挿通し位置決めして仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプに一体的に固着してもよい。

前２項に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、仮付け固定はＴＩＧ溶接により行うことが好ましい。

請求項１に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの発明によれば、取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、取付用ステイは、凹円弧面を本体パイプの外周面に当接して一体的に固着しており、本体パイプの取付用ステイを取り付ける部分には何の加工も行う必要はないので、本体パイプと取付用ステイの凹円弧面の当接面から燃料漏れを生じるおそれはない。また本体パイプに取付用ステイを取り付けるための凹円弧面を形成する場合には、各凹円弧面の間のピッチの精度を高める必要があるので加工費が増大し、炉中ろう付け後のひずみにより本体パイプの真直度が低下するという問題があるが、本体パイプに何の加工も行なわない請求項１の発明ではそのような問題を生じることはない。さらに本体パイプとの結合面である取付用ステイの凹円弧面はボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部に形成されており、連結ブロック部の形状を適切に選定することにより凹円弧面の表面積を充分に大きくすることができるので、特別な品質管理を行わなくても本体パイプと取付用ステイの間の結合強度を充分に高めることができる。

取付用ステイの連結ブロック部には凹円弧面に代えて本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、取付用ステイは、円筒孔に本体パイプを挿通して一体的に固着した請求項２の発明によれば、前項の発明と同様、本体パイプの取付用ステイを取り付ける部分には何の加工も行う必要はないので、本体パイプと取付用ステイの凹円弧面の当接面から燃料漏れを生じるおそれはないのに加え、本体パイプとの結合面である取付用ステイの円筒孔の面積は一層大となるので、本体パイプと取付用ステイの間の結合強度を一層高めることができる。

また、本発明による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法では、取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、取付用ステイは、凹円弧面を本体パイプの外周面に位置決め当接して仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプに一体的に固着しており、本体パイプと取付用ステイを結合する際の生産性が高まるので、直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造コストを低下させることができる。

取付用ステイの連結ブロック部には凹円弧面に代えて本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、取付用ステイは、円筒孔に本体パイプを挿通し位置決めして仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプに一体的に固着する請求項４の発明によれば、前項の発明と同様、本体パイプと取付用ステイを結合する際の生産性が高まるので、直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造コストを低下させることができのに加え、本体パイプとの結合面である取付用ステイの円筒孔の面積は一層大となるので、本体パイプと取付用ステイの間の結合強度を一層高めることができる。

仮付け固定はＴＩＧ溶接により行うようにした請求項５の発明によれば、取付用ステイに仮付けのための突起などの加工を施す必要がないので、取付用ステイの製造コストを低下させることができる。

本発明による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの一実施形態の全体構造を示す下側面図である。 図１に示す実施形態の２−２線に沿った拡大断面図である。 図１に示す実施形態の３−３線に沿った拡大断面図である。 図１に示す実施形態の４−４線に沿った拡大断面図である。 図１に示す実施形態の変形例の図２に相当する断面図である。

先ず、図１〜図４により、本発明による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの一実施形態の説明をする。主として図１に示すように、この実施形態の燃料デリバリパイプＦＤは、細長い本体パイプ１０と、その一端及び他端を閉じるプラグ１１及びジョイント部材１２と、本体パイプ１０の下側に所定の間をおいてろう付け固着される３個のソケット１５と、本体パイプ１０の一側の両端部と各ソケット１５の間となる４箇所にろう付け固着された取付用ステイ２０により構成されている。

本体パイプ１０の一端は有底筒状のプラグ１１を挿入し、他端はジョイント部材１２を被せて、ろう付け固着することによりそれぞれ密閉されている。図１及び図４に示すように、ジョイント部材１２には筒状部１２ａが半径方向に突出して形成されている。同軸的に燃料供給孔１２ｂを形成した筒状部１２ａの先端には、雄ねじ１２ｃに螺合されるユニオンナット（図示省略）により燃料供給管（図示省略）が連結されて、高圧燃料ポンプ（図示省略）からの加圧された燃料が燃料供給孔１２ｂを介して本体パイプ１０内に供給される。図１及び図３に示すように、本体パイプ１０の下側にはソケット１５の取付部分となる３箇所にプレス加工により平坦面１０ａが形成され、それぞれの中心には丸穴１０ｂが形成されている。この丸穴１０ｂはソケット１５を位置決め連結するためのものであり、この実施形態では３箇所としたが、その数とピッチは、この燃料デリバリパイプＦＤを取り付けるシリンダブロックの直列配置されたシリンダの数及びピッチに合わせて形成する。

ソケット１５は、主として図３に示すように、有底筒状の本体部１５ａと、その底面から外向きに突出する本体部１５ａよりも小径の筒状部１５ｂからなる一体成形品である。この実施形態では、ソケット１５は、筒状部１５ｂを本体パイプ１０の下側から平坦面１０ａの丸穴１０ｂに挿入し、本体部１５ａの底面を平坦面１０ａの下面に当接して、液密にろう付け固着されて連結されている。このように固着されたソケット１５の本体部１５ａの内部は、筒状部１５ｂの内孔を介して、本体パイプ１０の内部に連通されている。

取付用ステイ２０は、図１及び図２に示すように、円筒状のボス部２０ａと、このボス部２０ａと一体的に形成されてその外周の一側から半径方向に突出する連結ブロック部２０ｂとから構成されている。連結ブロック部２０ｂの突出方向となる先端面２０ｄには、本体パイプ１０の外周面と実質的に隙間なく当接可能な半円弧状の凹円弧面２０ｃが、ボス部２０ａの軸線方向と直交する方向に形成されている。凹円弧面２０ｃが形成される連結ブロック部２０ｂの先端面２０ｄは、ボス部２０ａの軸線方向となる上下幅が本体パイプ１０の外径よりも多少大きく、横幅はボス部２０ａの直径と実質的に同じである。この取付用ステイ２０は、凹円弧面２０ｃを本体パイプ１０の外周面に当接して一体的にろう付け固着されている。ボス部２０ａと凹円弧面２０ｃは互いに貫入しないように、それらの各中心軸の間の距離は、それらの各半径の和よりも大としてある。このボス部２０ａの数は、この実施形態では４個としたが、ソケット１５の数等に合わせて増減させる。

この実施形態の本体パイプ１０はステンレス鋼製のパイプを切断したものであり、プラグ１１及びソケット１５はステンレス鋼板のプレス成形品である。ジョイント部材１２及び取付用ステイ２０はロストワックス法によるステンレス鋼の鋳造品であり、両部材１２，２０の本体パイプ１０との接合面及び取付用ステイ２０のボス部２０ａの上下の端面及び取付ボルト挿通孔２１は切削加工されている。

この燃料デリバリパイプＦＤの製造においては、先ず本体パイプ１０の所定位置に４個の取付用ステイ２０の凹円弧面２０ｃを位置決め当接してＴＩＧ溶接（タングステン・イナート・ガス・アーク溶接）による少数の点付けにより仮止めする。そして本体パイプ１０の一端にプラグ１１を挿入し、他端にジョイント部材１２を被せ、本体パイプ１０を平坦面１０ａが上側となる姿勢にして３個のソケット１５の筒状部１５ｂを平坦面１０ａの中心の丸穴１０ｂに圧入して本体部１５ａの底面を平坦面１０ａに当接させて仮組み付けし、必要な箇所に置きろうを施す。このように仮組付けされて置きろうが施された各部材１０〜１２，１５，２０を、各ソケット１５が上側となる姿勢でろう付け炉内に装填し、加熱して炉中ろう付けすることにより、各部材１０〜１２，１５，２０は液密に一体的にろう付けされて、燃料デリバリパイプＦＤが完成される。使用するろう材は例えば銅ろうである。ＴＩＧ溶接による仮付けは、溶接棒を使用してもよいし、溶接棒を使用することなく本体パイプ１０及び取付用ステイ２０の母材の一部を溶融して仮付けするようにしてもよい。

本体パイプ１０に対する取付用ステイ２０の仮付けは、ＴＩＧ溶接による点付けの代わりにプロジェクション溶接により行うことも可能であるが、その場合は取付用ステイ２０の凹円弧面２０ｃの縁部などに、凹円弧面２０ｃよりも内側に突出するプロジェクション溶接用の突起を形成しておく必要がある。必要ならば、ソケット１５等も本体パイプ１０にＴＩＧ溶接等により仮止めしてもよい。また置きろうは仮組付け後に各当接面の外側となる近傍に施してもよいし、仮付け前に取付用ステイ２０の凹円弧面２０ｃなどの接合面に形成した凹部内に施してもよい。

上述した実施形態による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプＦＤでは、取付用ステイ２０は、凹円弧面２０ｃが本体パイプ１０の外周面に当接して一体的にろう付け固着されており、本体パイプ１０の取付用ステイ２０を取り付ける部分には何の加工も行う必要はないので、本体パイプ１０内の燃料圧力が高圧であっても、その圧力が本体パイプ１０と取付用ステイ２０の凹円弧面２０ｃの間のろう付け部に達することはなく、従ってこのろう付け部に何らかの欠陥があってもそのような欠陥部から燃料漏れを生じるおそれはない。また前述した先行技術文献のように本体パイプに取付用ステイを取り付けるための凹円弧面を形成する場合には、各凹円弧面の間のピッチの精度を高める必要があるので加工費が増大し、さらに炉中ろう付け後のひずみにより本体パイプの真直度が低下するという問題があるが、上述した実施形態では本体パイプ１０に加工を行う必要がないので、そのような問題を生じることはない。また本体パイプ１０とのろう付け面である取付用ステイ２０の凹円弧面２０ｃはボス部２０ａと一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部２０ｂに形成されており、連結ブロック部２０ｂの形状を適切に選定することにより凹円弧面２０ｃの表面積を充分に大きくすることができるので、特別な品質管理を行わなくても本体パイプ１０と取付用ステイ２０の間の結合強度を充分に高めることができる。

また上述した実施形態による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプＦＤの製造方法では、取付用ステイ２０は、凹円弧面２０ｃを本体パイプ１０の外周面に位置決め当接してＴＩＧ溶接などにより仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプ１０と一体的に固着しており、ろう付けの際に位置決め固定治具が不要な分だけ容積が減少してろう付け炉内への燃料デリバリパイプの装填数を増やすことができ、これによりろう付けの際の生産性が高まるので、直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造コストを低下させることができる。

また上述した実施形態では仮付け固定はＴＩＧ溶接により行うようにしており、このようにすれば取付用ステイ２０に仮付けのための突起などの加工を施す必要がないので、その分だけ加工費を低下させることができる。なおＴＩＧ溶接の代わりにレーザ溶接により仮付け固定をしても、同様な効果は得られる。

次に図５に示す燃料デリバリパイプＦＤの変形例の説明をする。この変形例は、取付用ステイ２０Ａの連結ブロック部２０ｂＡが上述した実施形態の連結ブロック部２０ｂと異なるだけであるので、主としてその相違点の説明をする。この変形例の取付用ステイ２０Ａは、図５に示すように、上述した実施形態と同一形状のボス部２０ａと、このボス部２０ａと一体的に形成されてその外周の一側から半径方向に突出する連結ブロック部２０ｂＡとから構成されている。連結ブロック部２０ｂＡは、上下幅が本体パイプ１０の外径よりも多少大きく、横幅はボス部２０ａの直径と実質的に同じで、本体パイプ１０を僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔２０ｃＡがボス部２０ａの軸線方向と直交する方向に形成されている。連結ブロック部２０ｂＡの先端部は円筒孔２０ｃＡと同心の半円弧状に形成されている。この変形例の取付用ステイ２０Ａも、円筒孔２０ｃＡに本体パイプ１０を挿通して一体的にろう付け固着している。取付用ステイ２０Ａは、上述した実施形態の取付用ステイ２０と同様、ロストワックス法によるステンレス鋼の鋳造品であり、円筒孔２０ｃＡは切削加工されている。

この変形例の燃料デリバリパイプの製造においては、先ず本体パイプ１０を４個の取付用ステイ２０Ａの円筒孔２０ｃＡに挿通し、本体パイプ１０に対し各取付用ステイ２０Ａを所定位置に位置決めしてＴＩＧ溶接等による少数の点付けにより仮止めする。そして上述した実施形態と同様、プラグ１１、ジョイント部材１２、ソケット１５を仮組み付けし、必要な箇所に置きろうを施してろう付け炉内に装填し、加熱して炉中ろう付けすることにより、各部材１０〜１２，１５，２０Ａは液密に一体的にろう付けされて、燃料デリバリパイプＦＤが完成される。

上述した変形例による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプでは、前述した実施形態と同様、取付用ステイ２０Ａは、円筒孔２０ｃＡが本体パイプ１０の外周面に当接して一体的にろう付け固着されており、本体パイプ１０の取付用ステイ２０Ａを取り付ける部分には何の加工も行う必要はないので、ろう付け部に何らかの欠陥があってもそのような欠陥部から燃料漏れを生じるおそれはなく、また加工費が増大したり、炉中ろう付けにより本体パイプ１０の真直度が低下するという問題を生じることもない。さらに本体パイプ１０とのろう付け面である取付用ステイ２０Ａの円筒孔２０ｃＡの面積は前述した実施形態よりも大となるので、本体パイプ１０と取付用ステイ２０Ａの間の結合強度を一層高めることができる。

また上述した変形例による直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法では、前述した実施形態と同様、取付用ステイ２０Ａは、円筒孔２０ｃＡを本体パイプ１０に挿通し位置決めしてＴＩＧ溶接などにより仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより本体パイプ１０と一体的に固着しており、これによりろう付けの際の生産性が高まるので、直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造コストを低下させることができる。また上述した実施形態でも仮付け固定はＴＩＧ溶接により行うようにしており、取付用ステイ２０Ａに仮付けのための突起などの加工を施す必要がないので、その分だけ加工費を低下させることができる。

１０…本体パイプ、１５…ソケット、２０，２０Ａ…取付用ステイ、２０ａ…ボス部、２０ｂ，２０ｂＡ…連結ブロック部、２０ｃ…凹円弧面、２０ｃＡ…円筒孔、２０ｄ…先端面。

Claims (5)

1. 両端が閉じられて高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給される円筒状の本体パイプと、この本体パイプに連結されコントロールユニットにより開閉制御される燃料噴射弁が連結される複数のソケットと、前記本体パイプをエンジンに取り付けるために同本体パイプに一体的に固着された複数の取付用ステイよりなる直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプにおいて、
   前記取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて前記本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、
   前記取付用ステイは、前記凹円弧面を前記本体パイプの外周面に当接して一体的に固着したこと
   を特徴とする直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプ。
2. 請求項１に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプにおいて、
   前記取付用ステイの連結ブロック部には前記凹円弧面に代えて前記本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、
   前記取付用ステイは、前記円筒孔に前記本体パイプを挿通して一体的に固着したこと
   を特徴とする直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプ。
3. 両端が閉じられて高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給される円筒状の本体パイプと、この本体パイプに連結されコントロールユニットにより開閉制御される燃料噴射弁が連結される複数のソケットと、前記本体パイプをエンジンに取り付けるために同本体パイプに一体的に固着された複数の取付用ステイよりなる直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、
   前記取付用ステイは、筒状のボス部と、このボス部と一体的に形成されてその外周の一側から突出する連結ブロック部と、この連結ブロック部の先端面に形成されて前記本体パイプの外周面と実質的に隙間なく当接可能な凹円弧面よりなり、
   前記取付用ステイは、前記凹円弧面を前記本体パイプの外周面に位置決め当接して仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより前記本体パイプに一体的に固着すること
   を特徴とする直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法。
4. 請求項３に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、
   前記取付用ステイの連結ブロック部には前記凹円弧面に代えて前記本体パイプを僅かな隙間をおいて挿通可能な円筒孔を形成し、
   前記取付用ステイは、前記円筒孔に前記本体パイプを挿通し位置決めして仮付け固定した後に、炉中ろう付けにより前記本体パイプに一体的に固着すること
   を特徴とする直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法。
5. 請求項３または請求項４に記載の直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法において、前記仮付け固定はＴＩＧ溶接により行うことを特徴とする直噴エンジン用高圧燃料デリバリパイプの製造方法。

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