JP2010059819A - 軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄系材料にて形成されたデリバリパイプなどの長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において熱膨張率差に伴う応力を緩和する。
【解決手段】デリバリパイプ２２は両端が嵌合キャップ２４に接合されて軸方向の移動に対して鋳造体２０に固定されている。この固定領域以外ではデリバリパイプ２２は、直線状とせずに屈曲状態とし、かつ鋳造体２０との間に間隙２６が形成された状態で鋳ぐるまれている。このためデリバリパイプ２２と鋳造体２０との熱膨張差に起因して引っ張り力や圧縮力が生じてもデリバリパイプ２２の屈曲状態は鋳造体２０との間の間隙２６を変化代として変化するので引っ張り応力や圧縮応力を緩和することができる。したがって高圧燃料を各燃料噴射弁へ供給するデリバリパイプ２２の耐久性を高めることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄系材料にて形成された長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造、及びこの鋳ぐるみ構造によるデリバリパイプを用いた内燃機関に関する。

軽量化と耐久性上の観点から、内燃機関の燃料噴射弁に高圧燃料を供給するためのデリバリパイプを鋳造体により鋳ぐるんだ構造が知られている（例えば特許文献１参照）。ここではデリバリパイプとしては冷間引抜き鋼材を用い、鋳造体としては鋳鉄を用いている。
特開２００５−９３５８号公報（第７〜８頁、図１〜３）

このような鋳ぐるみ構造を更に軽量化するために鋳鉄の代わりに、軽合金系材料、具体的にはアルミニウム系材料を用いる場合には、内部のパイプと周辺の鋳造体との熱膨張率差が問題となる。すなわち内燃機関運転時にデリバリパイプが取り付けられたシリンダヘッドから伝熱により鋳ぐるみ構造体が昇温すると、アルミニウム系材料の熱膨張率が鉄系材料よりも大きいので、内部のパイプに引っ張り応力や圧縮応力が生じる。このことにより、デリバリパイプと燃料噴射弁用の嵌合キャップとの取り付け部分などに応力が集中し、デリバリパイプの耐久性に影響するおそれがある。

更にデリバリパイプとこれを鋳ぐるむ鋳造体との間の熱膨張差のみでなく、内燃機関のシリンダヘッド側との熱膨張差によって、デリバリパイプと嵌合キャップとの取り付け部分などに応力が集中して、デリバリパイプの耐久性に影響するおそれもある。

本発明は、鉄系材料にて形成されたデリバリパイプなどの長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において熱膨張率差に伴う応力を緩和することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造は、鉄系材料にて形成された長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において、前記長尺部材の一部の領域が、前記長尺部材の軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていると共に、他の領域が、屈曲状態でかつ前記鋳造体との間に間隙が形成された状態で鋳ぐるまれていることを特徴とする。

鋳ぐるまれている長尺部材は、その一部の領域が軸方向の移動に対して鋳造体に固定されている。このため長尺部材は、鋳造体との熱膨張差により昇温時に引っ張られたり、あるいは逆に低温化により圧縮される。このように引っ張られたり圧縮されたりしても、長尺部材の他の領域では屈曲状態でかつ鋳造体との間に間隙が形成された状態で鋳ぐるまれているため、鋳造体との間の間隙により屈曲状態に対する変化代が生じている。このため長尺部材は引っ張り力や圧縮力に応じて軸方向の長さが変化可能となるので、引っ張り応力や圧縮応力が緩和できることになる。

したがって鉄系材料にて形成されたデリバリパイプなどの長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において熱膨張率差に伴う応力を緩和することができる。
請求項２に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１において、前記他の領域にて前記長尺部材と前記鋳造体との間に形成された間隙は、前記長尺部材を前記軽合金系材料により鋳ぐるむ際に自然に形成された間隙であることを特徴とする。

熱膨張率が大きい軽合金系材料により、比較的熱膨張率の小さい鉄系材料の長尺部材を鋳ぐるむことにより形成されているため、形成された鋳ぐるみ構造では自然に鉄系材料と軽合金系材料との間に微小な間隙が生じる。この間隙を応力緩和のための間隙として利用することができる。この間隙によっても、応力に応じて長尺部材の軸方向の長さが変化可能であることから、熱膨張率差に伴う応力を緩和することができる。

請求項３に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１において、前記他の領域にて前記長尺部材と前記鋳造体との間に形成された間隙は、前記長尺部材に離型剤を塗布して前記軽合金系材料により鋳ぐるむことにより形成された間隙であることを特徴とする。

このように離型剤を長尺部材に塗布することにより、積極的に前記間隙を形成することができ、前述した作用・効果を生じさせることができる。
請求項４に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１〜３のいずれか一項において、前記長尺部材は液体を前記鋳造体に固定されている領域まで流す送液パイプであることを特徴とする。

長尺部材がこのような送液パイプである場合には、鋳造体に固定されている領域に対する応力が緩和されて、送液パイプとしての耐久性を高めることができる。
請求項５に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項４において、複数の前記長尺部材が端部同士を接近させて前記鋳造体内に配列して配置され、前記接近させた端部及び前記配列の一端側に相当する端部にて前記長尺部材が軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていると共に、前記配列の他端側に相当する端部は外部からの液体供給端部とされていることを特徴とする。

このように複数の長尺部材が鋳造体内に配置されて、上述のごとく鋳造体に固定されているものについても適用でき、各固定されている領域において応力が緩和されて、送液パイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項６に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項４又は５において、前記長尺部材は、前記液体としての燃料を、前記長尺部材が前記鋳造体に固定されている領域に配置された内燃機関の燃料噴射弁に供給するデリバリパイプであることを特徴とする。

このようにデリバリパイプに軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造を適用することにより、内燃機関運転時の伝熱により熱膨張率差が生じても、前述したごとく応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項７に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項６において、前記長尺部材が前記鋳造体に固定されている領域には、鉄系材料により形成された嵌合キャップが鋳ぐるまれており、この嵌合キャップに前記燃料噴射弁を配置することで、前記燃料噴射弁に嵌合キャップを介して前記デリバリパイプから燃料を供給することを可能としていることを特徴とする。

このようにデリバリパイプが固定されている領域に嵌合キャップを有している場合に、この嵌合キャップとデリバリパイプとの接続部分には応力が集中しやすいが、本発明の構成とすることにより、前述したごとく応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項８に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項７において、前記嵌合キャップが前記デリバリパイプの端部と接合されて前記デリバリパイプと一体化されていると共に、前記嵌合キャップが鋳ぐるまれた位置にて前記鋳造体に係止することで、前記長尺部材の一部の領域が前記長尺部材の軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていることを特徴とする。

このようにデリバリパイプの固定は、デリバリパイプと接合されている嵌合キャップが鋳造体に係止することにより実現しても良い。このことによっても、嵌合キャップとデリバリパイプとの接合部に集中しやすい応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項９に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項８において、前記嵌合キャップの壁部には前記デリバリパイプの端部が接合された孔部が形成されていると共に、前記孔部の内周縁部は前記嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面に前記デリバリパイプの端部の外周面が接合されていることを特徴とする。

このように孔部の内周縁部には嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面にてデリバリパイプの端部の外周面に接合することで、デリバリパイプに嵌合キャップを一体化しても良い。このような一体化構造では、嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジ部分が応力により変形しやすいので、応力緩和をより効果的なものとすることができる。

請求項１０に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１〜９のいずれか一項において、前記長尺部材の中間部分にて前記鋳造体が分割されていることを特徴とする。

このように長尺部材の中間部分にて前記鋳造体が分割されていても、前述したごとく鋳ぐるみ部分にて熱膨張率差による応力が緩和できる。更に、本発明の鋳ぐるみ構造が適用された構造物が取り付けられた場所にて、取り付け相手側との間で熱膨張率差による引っ張り力や圧縮力が鋳造体間に生じたとしても、長尺部材が屈曲していることにより、その応力を緩和できる。

請求項１１に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造は、鉄系材料にて形成された長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において、前記長尺部材は鋳造体により複数箇所にて不連続に鋳ぐるまれており、前記長尺部材の内で鋳ぐるまれていない領域では、鋳ぐるまれている領域の配列方向に対して、前記長尺部材は屈曲状態とされていることを特徴とする。

長尺部材は、不連続に鋳造体にて鋳ぐるまれているので鋳造体にて鋳ぐるまれていない領域が存在する。この長尺部材が鋳造体部分にて他の物体に取り付けられた場合に、その物体との間で熱膨張差により、長尺部材は引っ張られたり、あるいは逆に低温化により圧縮されるようなことがある。この場合、鋳ぐるまれていない領域が屈曲状態であることにより、長尺部材は鋳造体の配列方向での長さを変化させることが可能である。このことから引っ張り応力や圧縮応力が緩和される。

したがって鉄系材料にて形成されたデリバリパイプなどの長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において熱膨張率差に伴う応力を緩和することができる。
請求項１２に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１１において、前記長尺部材は液体を前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域間にて流す送液パイプであることを特徴とする。

長尺部材がこのような送液パイプである場合には、鋳造体にて鋳ぐるまれた領域に対する応力が緩和されて、送液パイプとしての耐久性を高めることができる。
請求項１３に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１２において、前記長尺部材は、燃料を前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域に配置された内燃機関の燃料噴射弁に供給するデリバリパイプであることを特徴とする。

このようにデリバリパイプに軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造を適用することにより、内燃機関運転時の伝熱により熱膨張率差が生じても、前述したごとく応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項１４に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１３において、前記長尺部材が前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域には、鉄系材料により形成された嵌合キャップが鋳ぐるまれており、この嵌合キャップに前記燃料噴射弁を配置することで、前記燃料噴射弁に嵌合キャップを介して前記デリバリパイプから燃料を供給することを可能としていることを特徴とする。

このように鋳造体により鋳ぐるまれた領域に嵌合キャップが存在する場合に、この嵌合キャップとデリバリパイプとの接続部分には応力が集中しやすいが、本発明の構成とすることにより、前述したごとく応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

請求項１５に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１４において、前記嵌合キャップの壁部には前記デリバリパイプの端部が接合された孔部が形成されていると共に、前記孔部の内周縁部は前記嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面に前記デリバリパイプの端部の外周面が接合されていることを特徴とする。

このように孔部の内周縁部には嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面にてデリバリパイプの端部の外周面に接合することで、デリバリパイプに嵌合キャップを一体化しても良い。このような一体化構造では、嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジ部分が応力により変形しやすいので、応力緩和をより効果的なものとすることができる。

請求項１６に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１〜１５のいずれか一項において、前記鋳造体には、鋳ぐるんだ長尺部材を取り付け対象に固定するためのボルト締結部が形成されていることを特徴とする。

このように鋳造体部分にボルト締結部が形成されていることにより、取り付け対象としての他の物体に対して鋳ぐるみ構造体の全体をボルト締結により固定できる。更に、この固定に伴って長尺部材と鋳造体との間で熱膨張率差が生じても、あるいは長尺部材と他の物体との間で熱膨張率差が生じても前述したごとく応力を緩和できる。

請求項１７に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１〜１６のいずれか一項において、前記軽合金系材料は、アルミニウム系材料を含むものであることを特徴とする。

このようにアルミニウム系材料を軽合金系材料として挙げることができる。したがってアルミニウム系材料と鉄系材料との間で熱膨張率差が生じても前述したごとく応力を緩和できる。

請求項１８に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造では、請求項１〜１７のいずれか一項において、前記鉄系材料は、鋼材、ステンレス鋼を含むものであることを特徴とする。

このように鋼材、ステンレス鋼を鉄系材料として挙げることができる。したがって軽合金系材料と鋼材やステンレス鋼との間で熱膨張率差が生じても前述したごとく応力を緩和できる。

請求項１９に記載の内燃機関では、シリンダヘッドに配置された燃料噴射弁にデリバリパイプを介して高圧燃料を供給する内燃機関において、前記デリバリパイプは、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造が用いられていることを特徴とする。

上述した請求項１〜１８のいずれか一項の構成を適用したデリバリパイプを内燃機関に用いることにより、内燃機関運転時の伝熱により、デリバリパイプと鋳造体との間、あるいはデリバリパイプと内燃機関との間に熱膨張率差が生じても、前述したごとく応力が緩和されて、デリバリパイプとしての耐久性を高めることができる。

［実施の形態１］
図１は内燃機関である筒内噴射式ガソリンエンジン用のデリバリパイプ複合体２の構成及び取り付け状態説明図を示している。このデリバリパイプ複合体２はエンジンのシリンダヘッド４を取り付け対象としている。図１の(ａ)はデリバリパイプ複合体２の構成をこれに取り付けられる燃料噴射弁６と共に示す斜視図であり、図１の(ｂ)はデリバリパイプ複合体２がシリンダヘッド４に燃料噴射弁６と共に取り付けられた状態を示す斜視図である。

シリンダヘッド４には燃料噴射弁６が配置されている。この燃料噴射弁６は、その先端側がエンジン内部の燃焼室に臨むように配置されており、接続しているデリバリパイプ複合体２側から燃料噴射弁６に供給された燃料は燃料噴射弁６から燃焼室内に直接噴射される。

エンジンの圧縮・燃焼行程時には燃料噴射弁６の先端に筒内圧が直接加わる。このような筒内圧に抗して燃焼室内に燃料が噴射できるように、高圧の燃料が高圧ポンプ及び燃料供給管路からデリバリパイプ複合体２を介して各燃料噴射弁６へ供給される。

デリバリパイプ複合体２はボルト８を介してシリンダヘッド４に固定されている。デリバリパイプ複合体２にはボルト締結部１０が設けられており、このボルト締結部１０に設けられた締結孔１０ａをボルト８が挿通することでシリンダヘッド４側の螺合部４ａに螺合し、このことでデリバリパイプ複合体２がシリンダヘッド４に固定される。

このデリバリパイプ複合体２には、燃料噴射弁６を取り付けるための挿入部１２が設けられている。この挿入部１２は、デリバリパイプ複合体２から突出するようにして各気筒への燃料噴射弁６の配置に合わせて複数形成されている。ここでは４気筒のエンジンであるので、挿入部１２は４つ設けられている。この挿入部１２には、図１の(ａ)に示したごとく、燃料噴射弁６の後端部側６ａを挿入して嵌合するための挿入孔１２ａが形成されている。

挿入孔１２ａの内径は、燃料噴射弁６の後端部側６ａの外形に対してやや大きめに形成されており、燃料噴射弁６の後端部側６ａがＯリング１８を介して挿入孔１２ａ内に嵌合されるようになっている。したがって、燃料噴射弁６の後端部側６ａを挿入孔１２ａに押し込むことで簡単に燃料噴射弁６をデリバリパイプ複合体２に取り付けることができ、デリバリパイプ複合体２側から高圧燃料の供給を受けることができる。

デリバリパイプ複合体２の一端に形成されている燃料導入口１４（液体供給端部に相当）からは、高圧ポンプにより高圧化された燃料が導入され、デリバリパイプ複合体２内部の燃料供給通路２２ａ（図２）を介して各燃料噴射弁６に燃料が供給される。燃料噴射弁６から燃焼室内へ噴射されなかった余剰燃料は、デリバリパイプ複合体２とは別途設けられた燃料排出口からリリーフバルブを介して再び燃料タンクへ戻される。尚、燃料排出口はデリバリパイプ複合体２内に分岐通路として設けても良い。

デリバリパイプ複合体２の内部構成を図２の水平断面図に示す。図示するごとくデリバリパイプ複合体２は、鋳造体２０内にデリバリパイプ２２及び嵌合キャップ２４が鋳ぐるまれた構成とされている。ここで鋳造体２０は軽合金系材料であり、本実施の形態ではアルミニウム系材料を用いている。デリバリパイプ２２及び嵌合キャップ２４は鉄系材料であり、本実施の形態ではステンレス鋼を用いている。

長尺部材であって液体を流す送液パイプに相当するデリバリパイプ２２は、図３の拡大図に示すごとく、嵌合キャップ２４の壁部に形成された円形孔部２４ａに端部が挿入された状態で接合、ここではロー付けにより接合されている。嵌合キャップ２４の上端は閉塞されており、基端側が開放されて、前述した燃料噴射弁６の挿入孔１２ａとされている。燃料導入口１４側のデリバリパイプ２２については一端が燃料導入のために開放されている。

デリバリパイプ２２は、嵌合キャップ２４の配列方向に対して嵌合キャップ２４間を直線状に最短距離にて接続している形状ではなく、嵌合キャップ２４の間で、あるいは嵌合キャップ２４と燃料導入口１４との間で屈曲状態に形成されている。

デリバリパイプ２２は鉄系材料であり、軽合金系材料である鋳造体２０よりも熱膨張率が小さい。このことからデリバリパイプ２２は鋳造体２０により鋳ぐるまれているが、鋳造体２０とデリバリパイプ２２の外周面との間には、自ずと間隙２６が形成されている。尚、デリバリパイプ２２を鋳ぐるむ際にデリバリパイプ２２の外周面に離型剤を塗布してから鋳ぐるむことにより、積極的に鋳造体２０との間に間隙２６を形成しても良い。

嵌合キャップ２４についても鋳ぐるまれることにより、鋳造体２０との間に間隙を生じている。ただし嵌合キャップ２４は、その間隙分のみ、デリバリパイプ２２の軸方向にわずかに移動可能であるが、嵌合キャップ２４の外面がデリバリパイプ２２側に抜け出ることはなく実際にはデリバリパイプ２２の端部を係止することになる。したがって燃料導入口１４側のデリバリパイプ２２を除いて、デリバリパイプ２２は嵌合キャップ２４により両端が軸方向の移動に対して実質的に固定されることになる。燃料導入口１４側のデリバリパイプ２２については燃料導入口１４側に接続される燃料供給部と嵌合キャップ２４とにより両端が軸方向の移動に対して固定されることになる。

このデリバリパイプ複合体２は、シリンダヘッド４への取り付けにおいては、図１の(ａ)に示したごとく燃料噴射弁６の後端部側６ａにＯリング１８を取り付けてから、この燃料噴射弁６の後端部側６ａを、デリバリパイプ複合体２の挿入部１２の位置に鋳ぐるまれた嵌合キャップ２４の挿入孔１２ａに挿入する。そして、この後、燃料噴射弁６の先端部側をシリンダヘッド４側に取り付け、ボルト締結部１０の締結孔１０ａにボルト８を挿通してデリバリパイプ複合体２全体をシリンダヘッド４側にボルト締結する。これにより図１の(ｂ)に示すごとく、燃料噴射弁６が燃焼室に臨むようにして取り付けられる。

このように構成することにより、エンジン運転時には、燃料導入口１４側からデリバリパイプ複合体２内の燃料供給通路２２ａを通って燃料噴射弁６に高圧燃料が供給される。そしてコントローラからの指令信号にしたがって噴射タイミングで必要な時間だけ、燃料が各燃料噴射弁６から燃焼室内に噴射される。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）鋳造体２０にて鋳ぐるまれているデリバリパイプ２２は、燃料導入口１４側のデリバリパイプ２２を除いて、両端が嵌合キャップ２４に接合されている。したがってデリバリパイプ２２は、この接合領域にて、軸方向の移動に対して鋳造体２０に固定されている。燃料導入口１４側のデリバリパイプ２２については、嵌合キャップ２４との接合領域と、燃料導入口１４側での外部との接続部分とにおいて、軸方向の移動に対して鋳造体２０に固定されている。この固定領域以外の部分では、デリバリパイプ２２は、直線状とせずに屈曲状態とし、かつ鋳造体２０との間に間隙２６が形成された状態で鋳ぐるまれている。

このためデリバリパイプ２２と鋳造体２０との熱膨張差に起因して、デリバリパイプ２２は、エンジン運転による高温化時に嵌合キャップ２４間、あるいは燃料導入口１４と嵌合キャップ２４との間が引っ張られたり、あるいはエンジン運転停止時の低温化時に圧縮されることがある。しかしこのような引っ張り力や圧縮力が生じても、デリバリパイプ２２の屈曲状態は鋳造体２０との間の間隙２６を変化代として変化可能である。したがってデリバリパイプ２２は引っ張り力や圧縮力が小さい状態で軸方向の長さが変化可能となるので、引っ張り応力や圧縮応力を緩和することができる。

例えば嵌合キャップ２４間、あるいは燃料導入口１４と嵌合キャップ２４との間が引っ張られた場合には、図３に示したごとくデリバリパイプ２２が間隙２６による余裕代分、矢線Ｄで示した方向に小さい応力にて移動することにより、嵌合キャップ２４間、あるいは燃料導入口１４と嵌合キャップ２４との間の距離を熱膨張による伸張量よりも長くできる。このためデリバリパイプ２２のみの変形にて熱膨張差に対応できる。

嵌合キャップ２４間、あるいは燃料導入口１４と嵌合キャップ２４との間が圧縮された場合には、図３に示したごとくデリバリパイプ２２が間の間隙２６による余裕代分、矢線Ｕで示した方向に小さい応力にて移動することにより、嵌合キャップ２４間、あるいは燃料導入口１４と嵌合キャップ２４との間の距離を熱収縮による収縮量よりも短くできる。このためデリバリパイプ２２のみの変形にて熱膨張差に対応できる。

このようにしてエンジン運転状態に伴って生じる、嵌合キャップ２４とデリバリパイプ２２との接合部分に対する応力を緩和することができ、このことにより送液パイプとして高圧燃料を各燃料噴射弁６へ供給するデリバリパイプ２２の耐久性を高めることができる。

（ロ）．間隙２６については鉄系材料を軽合金系材料にて鋳ぐるむ際に自然に生じる間隙を利用しているので、間隙２６が存在する鋳ぐるみ構造を容易に実現できる。尚、前述したごとく離型剤を用いることにより、積極的に間隙２６を生じさせて、より厚い間隙２６を設けることで、更に熱膨張率差の大きい場合にても容易に対処できるようにすることができる。

［実施の形態２］
図４に本実施の形態のデリバリパイプ複合体１０２を示す。このデリバリパイプ複合体１０２についても前記実施の形態１と同様に、筒内噴射式ガソリンエンジンのシリンダヘッドを取り付け対象として取り付けられる。図４の(ａ)はデリバリパイプ複合体１０２の斜視図、図４の(ｂ)は水平断面図である。

本実施の形態では鋳造体１２０は、各デリバリパイプ１２２の中間部分にて分離されて形成されており、全体で５つに分離されている。すなわちデリバリパイプ１２２全体としては不連続に鋳造体１２０により鋳ぐるまれていることになる。ここで燃料導入口１１４部分の鋳造体１２０についてはデリバリパイプ１２２の一端を鋳ぐるみ、他の４つの鋳造体１２０ではデリバリパイプ１２２の端部と嵌合キャップ１２４とを鋳ぐるんでいる。そして鋳造体１２０にて鋳ぐるまれていないデリバリパイプ１２２の中間部分は、鋳造体１２０の配列方向（鋳ぐるまれている領域の配列方向と同じ）に対して屈曲状態となっている。デリバリパイプ１２２と嵌合キャップ１２４との接合状態については前記実施の形態１と同じである。

このデリバリパイプ複合体１０２は、シリンダヘッドへの取り付けにおいては、前記実施の形態１と同じく、燃料噴射弁の後端部側をデリバリパイプ複合体１０２の挿入部１１２にて鋳ぐるまれている嵌合キャップ１２４の挿入孔１１２ａに挿入する。そして、この後、燃料噴射弁の先端部側をシリンダヘッド側に取り付け、ボルト締結部１１０の締結孔１１０ａにボルトを挿通してデリバリパイプ複合体１０２全体をシリンダヘッド側に締結する。これにより燃料噴射弁が燃焼室に臨むようにして取り付けられ、エンジンの運転時に、燃料導入口１１４からデリバリパイプ複合体１０２内の燃料供給通路１２２ａを通って燃料噴射弁に燃料が供給される。そしてコントローラからの指令信号にしたがって噴射タイミングで必要な時間だけ、燃料が各燃料噴射弁から燃焼室内に噴射されると共に、燃料供給通路１２２ａ内の余剰燃料は、別途設けられた燃料排出口からリリーフバルブを介して燃料タンク側にドレーンされる。尚、本実施の形態においても燃料排出口をデリバリパイプ複合体１０２内に分岐状態に設けても良い。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．エンジン運転による高温化時にシリンダヘッドとの熱膨張差により、鋳造体１２０間、すなわち嵌合キャップ１２４間、及び燃料導入口１１４と嵌合キャップ１２４との間が、引っ張られたり、あるいはエンジン運転停止による低温化時に圧縮されることがある。

本実施の形態においては、特に鋳造体１２０に鋳ぐるまれていない各デリバリパイプ１２２の中間部は、鋳造体１２０の配列方向（鋳ぐるまれている領域の配列方向）に対して屈曲状態にある。

したがって前述したごとくの引っ張り力や圧縮力が生じても、鋳造体１２０の外に存在するデリバリパイプ１２２の屈曲状態が、小さい応力にて鋳造体１２０の間隔変化に対応可能である。

このためエンジン運転状態に伴って生じる、嵌合キャップ１２４とデリバリパイプ１２２との接合部分に対する応力を緩和することができる。このことにより送液パイプとして高圧燃料を各燃料噴射弁へ供給するデリバリパイプ１２２の耐久性を高めることができる。

（ロ）．本実施の形態については上記（イ）に述べたごとく、デリバリパイプ１２２とこれを鋳ぐるんでいる鋳造体１２０との間の間隙が存在しなくても、エンジン運転状態に伴って生じる、嵌合キャップ１２４とデリバリパイプ１２２との接合部分に対する応力を緩和することができる。

しかし更に本実施の形態においては、デリバリパイプ１２２とこれを鋳ぐるんでいる鋳造体１２０との間の間隙が前記実施の形態１と同様に存在する。したがって鋳ぐるまれている部分においてもデリバリパイプ１２２の屈曲部分については前記実施の形態１の効果を生じさせることができるので、一層の応力緩和に貢献できる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態２において、鋳造体１２０にてデリバリパイプ１２２を鋳ぐるんでいる部分については鋳造体１２０の配列方向に対して直線状に形成しても良い。鋳ぐるまれていない中間部分が屈曲状態とされていれば、前記実施の形態２の（イ）の効果を生じさせることができる。

（ｂ）．前記各実施の形態において、デリバリパイプはステンレス鋼を用いたが、他の鉄系材料でも良く、例えば鋼材を挙げることができる。鋳造体はアルミニウム系材料を用いたが、他の軽金属系材料でも良く、例えばマグネシウム系材料でも良い。

（ｃ）．前記各実施の形態においては、直列４気筒エンジンに適用したデリバリパイプの例を示したが、４気筒エンジンに限られるものでなく、他の複数の気筒数のエンジンにも適用することができる。

（ｄ）．前記各実施の形態においては、１つのデリバリパイプ複合体にて全気筒の燃料噴射弁に燃料を供給したが、例えば、エンジンが複数のバンクに分かれていれば、バンク毎に前述した実施の形態１，２の構成のデリバリパイプ複合体を設けても良い。

（ｅ）．デリバリパイプの端部と嵌合キャップの孔部との接合として、図５の水平断面図に示すごとくの接合状態を採用しても良い。
すなわち図５では嵌合キャップ２２４においてデリバリパイプ２２２を接合するための円形孔部の内周縁部には、嵌合キャップ２２４の内空間（挿入孔２１２ａ）側に向かうスリーブ状のフランジ２２４ａを形成している。このフランジ２２４ａの内周面２２４ｂにデリバリパイプ２２２の端部の外周面２２２ａを接合することで、デリバリパイプ２２２に嵌合キャップ２２４を一体化している。ここではロー付け部２２５により接合がなされている。

このような一体化構造では、スリーブ状のフランジ２２４ａ部分が応力により変形しやすいので、応力緩和をより効果的なものとすることができる。

実施の形態１の筒内噴射式ガソリンエンジン用デリバリパイプ複合体の構成及び取り付け状態説明図。 実施の形態１のデリバリパイプ複合体の水平断面図。 図２の部分拡大図。 実施の形態２の筒内噴射式ガソリンエンジン用デリバリパイプ複合体の構成説明図。 デリバリパイプと嵌合キャップとの接合状態の他の例を表す水平断面図。

符号の説明

２…デリバリパイプ複合体、４…シリンダヘッド、４ａ…シリンダヘッド側の螺合部、６…燃料噴射弁、６ａ…後端部側、８…ボルト、１０…ボルト締結部、１０ａ…締結孔、１２…挿入部、１２ａ…挿入孔、１４…燃料導入口、１８…Ｏリング、２０…鋳造体、２２…デリバリパイプ、２２ａ…燃料供給通路、２４…嵌合キャップ、２４ａ…円形孔部、２６…間隙、１０２…デリバリパイプ複合体、１１０…ボルト締結部、１１０ａ…締結孔、１１２…挿入部、１１２ａ…挿入孔、１１４…燃料導入口、１２０…鋳造体、１２２…デリバリパイプ、１２２ａ…燃料供給通路、１２４…嵌合キャップ、２１２ａ…挿入孔、２２２…デリバリパイプ、２２２ａ…外周面、２２４…嵌合キャップ、２２４ａ…フランジ、２２４ｂ…内周面、２２５…ロー付け部。

Claims (19)

1. 鉄系材料にて形成された長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において、
   前記長尺部材の一部の領域が、前記長尺部材の軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていると共に、他の領域が、屈曲状態でかつ前記鋳造体との間に間隙が形成された状態で鋳ぐるまれていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
2. 請求項１において、前記他の領域にて前記長尺部材と前記鋳造体との間に形成された間隙は、前記長尺部材を前記軽合金系材料により鋳ぐるむ際に自然に形成された間隙であることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
3. 請求項１において、前記他の領域にて前記長尺部材と前記鋳造体との間に形成された間隙は、前記長尺部材に離型剤を塗布して前記軽合金系材料により鋳ぐるむことにより形成された間隙であることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記長尺部材は液体を前記鋳造体に固定されている領域まで流す送液パイプであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
5. 請求項４において、複数の前記長尺部材が端部同士を接近させて前記鋳造体内に配列して配置され、前記接近させた端部及び前記配列の一端側に相当する端部にて前記長尺部材が軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていると共に、前記配列の他端側に相当する端部は外部からの液体供給端部とされていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
6. 請求項４又は５において、前記長尺部材は、前記液体としての燃料を、前記長尺部材が前記鋳造体に固定されている領域に配置された内燃機関の燃料噴射弁に供給するデリバリパイプであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
7. 請求項６において、前記長尺部材が前記鋳造体に固定されている領域には、鉄系材料により形成された嵌合キャップが鋳ぐるまれており、この嵌合キャップに前記燃料噴射弁を配置することで、前記燃料噴射弁に嵌合キャップを介して前記デリバリパイプから燃料を供給することを可能としていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
8. 請求項７において、前記嵌合キャップが前記デリバリパイプの端部と接合されて前記デリバリパイプと一体化されていると共に、前記嵌合キャップが鋳ぐるまれた位置にて前記鋳造体に係止することで、前記長尺部材の一部の領域が前記長尺部材の軸方向の移動に対して前記鋳造体に固定されていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
9. 請求項８において、前記嵌合キャップの壁部には前記デリバリパイプの端部が接合された孔部が形成されていると共に、前記孔部の内周縁部は前記嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面に前記デリバリパイプの端部の外周面が接合されていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
10. 請求項１〜９のいずれか一項において、前記長尺部材の中間部分にて前記鋳造体が分割されていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
11. 鉄系材料にて形成された長尺部材を軽合金系材料の鋳造体により鋳ぐるんだ構造において、
    前記長尺部材は鋳造体により複数箇所にて不連続に鋳ぐるまれており、前記長尺部材の内で鋳ぐるまれていない領域では、鋳ぐるまれている領域の配列方向に対して、前記長尺部材は屈曲状態とされていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
12. 請求項１１において、前記長尺部材は液体を前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域間にて流す送液パイプであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
13. 請求項１２において、前記長尺部材は、燃料を前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域に配置された内燃機関の燃料噴射弁に供給するデリバリパイプであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
14. 請求項１３において、前記長尺部材が前記鋳造体にて鋳ぐるまれた領域には、鉄系材料により形成された嵌合キャップが鋳ぐるまれており、この嵌合キャップに前記燃料噴射弁を配置することで、前記燃料噴射弁に嵌合キャップを介して前記デリバリパイプから燃料を供給することを可能としていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
15. 請求項１４において、前記嵌合キャップの壁部には前記デリバリパイプの端部が接合された孔部が形成されていると共に、前記孔部の内周縁部は前記嵌合キャップの内空間側に向かうスリーブ状のフランジを形成し、このフランジの内周面に前記デリバリパイプの端部の外周面が接合されていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項において、前記鋳造体には、鋳ぐるんだ長尺部材を取り付け対象に固定するためのボルト締結部が形成されていることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項において、前記軽合金系材料は、アルミニウム系材料を含むものであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項において、前記鉄系材料は、鋼材、ステンレス鋼を含むものであることを特徴とする軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造。
19. シリンダヘッドに配置された燃料噴射弁にデリバリパイプを介して高圧燃料を供給する内燃機関において、前記デリバリパイプは、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の軽合金系材料による鉄系材料鋳ぐるみ構造が用いられていることを特徴とする内燃機関。

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