JP3841372B2 - 高圧燃料噴射管およびその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はディーゼル内燃機関にあって、燃料供給路としてシリンダーヘッド側と燃料ポンプ側とのそれぞれノズルホルダーに接続して配置される管径２０ｍｍ程度以下の比較的細径からなる高圧燃料噴射管およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のディーゼル内燃機関用高圧燃料噴射管としては、本出願人所有の特公平１−４６７１２号公報が知られている。この公報記載の高圧燃料噴射管は、厚肉の鋼管からなる外管に、内側に流通路が形成されたステンレス鋼管からなる薄肉の内管を圧嵌して二重金属管を構成し、かつ内管の肉厚を二重金属管全体の外径に対し、１．２ないし８．５％としたものである。
そしてこの公報記載の高圧燃料噴射管は、ＮＯｘの低減や黒煙対策の１つとして噴射時間１〜２ミリ秒、流速が最大で５０ｍ／ｓｅｃ、内圧６００〜１０００ｂａｒ（ピーク圧）という最近の燃料の噴射圧の高圧化の条件で動作しても内周面にキャビテーション・エロージョン・コロージョン（以下キャビテーションという）の発生を防止できるのみならず、繰り返し高圧疲労に対する耐久性もほぼ満足できるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら燃料高圧化の傾向は、一層顕著になり内圧８００〜１４００ｂａｒ（ピーク圧）の条件においても耐キャビテーション性能が発揮できる高圧燃料噴射管が期待され前記公報の噴射管によると、このような高圧では耐キャビテーション性能が十分に発揮できない可能性が見られた。
また二重金属管からなる噴射管材の接続端部に接続頭部を成形する際、前記噴射管材に伸管加工に伴う加工硬化があるため成形がし難いという問題もあった。
本発明は、前記公報で予期した以上の高圧の燃料を使用しても、十分な耐キャビテーション性能を発揮し、かつ伸びの限界まで伸管加工しても加熱処理により伸びが回復して接続端部における接続頭部の成形が容易となるとともに、ディーゼル内燃機関付近に配管する際に必要な曲げ加工を実施することができる高圧燃料噴射管およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の第１の実施態様は、厚肉の鋼管からなる外管に、薄肉の内管を圧嵌して構成した二重金属管の接続端部に截頭円錐状、円弧状または算盤珠状の接続頭部を成形してなる高圧燃料噴射管において、前記内管がばね調質されたオーステナイト系ステンレス鋼管により構成されている高圧燃料噴射管を特徴とするものである。
【０００５】
また第２の実施態様は、厚肉の鋼管からなる外管に薄肉のオーステナイト系ステンレス鋼管からなる内管を内挿した後、両管を伸管加工により圧嵌せしめて二重金属管を形成し、次いで該二重金属管全体を加熱処理して前記ステンレス鋼管からなる内管をばね調質し、その後前記二重金属管接続端部に截頭円錐状、円弧状または算盤珠状の接続頭部を成形した高圧燃料噴射管の製造方法を特徴とし、さらに前記加熱処理を、３７５〜４５５℃で、１０分間〜２４時間実施する高圧燃料噴射管の製造方法を特徴とするものである。
【０００６】
このように本発明によれば、厚肉の鋼管からなる外管に薄肉のオーステナイト系ステンレス鋼管からなる内管を伸管加工により圧嵌した後、加熱処理してステンレス鋼管からなる内管をばね調質するため、該内管の硬度が上昇して耐キャビテーション性能を向上し、さらに前記加熱処理に関連して伸管加工に伴う加工硬化により減少した伸びを回復させて接続端部における接続頭部の成形が容易となるとともに、ディーゼル内燃機関付近に配管する際に必要な曲げ加工を実施することができるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて説明すれば、図１は本発明の高圧燃料噴射管を示す図で、（ａ）は一実施例の縦断面図、（ｂ）は他の実施例の一部切欠による側面図、図２は本発明のその製造方法の一工程を示す伸管加工時の一部切欠縦断図による説明図であって、１は管径２０ｍｍ以下の比較的厚肉で細径の内径を有する高圧配管用鋼管で、例えば炭素鋼から形成された単層または多重巻管からなる外管であり、３は前記外管１の外側に位置するよう圧嵌されて内部に流通路を形成するばね調質されたオーステナイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０１などのようなステンレス鋼管から形成された内管であって、前記外管１に内管３を圧嵌して二重金属管からなる噴射管材を形成し、該噴射管材の接続端部にプレス加工などで截頭円錐状（図１（ａ）参照）、円弧状、算盤珠状（図１（ｂ）参照）などからなる接続頭部２を成形して高圧燃料噴射管が形成されるものである。
【０００８】
なお図１において、４は必要に応じ接続頭部２の首下部に嵌合したスリーブワッシャーであり、同時にその背後に接続頭部２の押圧面２′を相手インジェクションノズルホルダー、インジェクションポンプデリバリーホルダー（図示せず）などの受圧面への当接状態で相手部材に螺合する締付けナット５を組込んでなるものである。
つぎに本発明にかかる高圧燃料噴射管を製造する方法について説明すると、それぞれ清浄化のための前処理を施された鋼管からなる外管１の内部に、オーステナイト系ステンレス鋼管からなる内管３を緩やかに内挿せしめる。ついで図２に示すように固定したダイス６により矢印方向に示す一方側への一体絞りによる伸管加工を行って、両管１、３全体を全長に亘り縮径して圧嵌せしめると同時に引き伸ばして二重金属管からなる噴射管材を形成する。
【０００９】
その後この二重金属管からなる噴射管材を加熱炉に装入して３７５〜４５５℃で、１０分間〜２４時間の間加熱処理を実施するとオーステナイト系ステンレス鋼管からなる内管３は、ばね調質されて硬度がさらに向上するとともに、伸管加工で加工硬化した前記内管３の伸びも回復することになる。
なお加熱温度を上記範囲とした理由は、３７５℃未満では充分なばね調質効果がえられず、一方４５５℃を超えると鋭敏化しクロム炭化物が析出する可能性があるからである。また加熱時間を上記範囲とした理由は、加熱時間が１０分未満であると充分なばね調質効果がえられず、一方２４時間を超えて加熱してもばね調質効果に差がないからである。
このようにして比較的低温で加熱処理された二重金属管の接続端部にプレス加工などで截頭円錐状、円弧状あるいは算盤珠状などからなる接続頭部を成形して高圧燃料噴射管が形成され、通常その後にディーゼル内燃機関付近に配管するために曲げ加工が施される。
【００１０】
【実施例】
つぎに本発明の実施例を比較例とともに以下に説明する。
それぞれ清浄化のための前処理を施して長さ３２００ｍｍに切断したＳＴＳ３５に相当する鋼管からなる外管（外径１１．０ｍｍ、内径６．２ｍｍ、肉厚２．４ｍｍ）と、長さ３２００ｍｍのＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼管の内管（外径４．７ｍｍ、内径３．７ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ）とをもって、前記外管の内部に前記内管を緩やかに内挿せしめた。ついで図２に示すように、固定したダイスにより矢印方向に示す一方側への一体絞りによる伸管加工を１回行って全体に亘り縮径せしめ、その後に矯正加工して外径７．０ｍｍ、内径２．５ｍｍ、肉厚２．２５ｍｍの二重金属管からなる噴射管材を得、しかる後に３００ｍｍの長さ
に切断したものを２０本準備した。
【００１１】
このように準備した２０本の噴射管材をそれぞれ中央部より切断して一方を３０分間、６０分間、１２０分間、２４０分間の加熱処理のため（実施例）、他方を未処理のままとするため（比較例）の試料とした。
加熱炉を４００℃に維持して下記する表１および表２に示す加熱時間条件で加熱処理を施して、内管のばね調質を行った。その結果直径方向におけるａ、ｂの２点での内管の硬度（Ｈｖ）が表１および表２に示すように上昇したことが分った。
【００１２】
【表１】
Figure 0003841372
【００１３】
【表２】
Figure 0003841372
【００１４】
また各試料について、平均的な伸びを測定したところ伸びが回復したことが分った。
そしてこのように加熱処理された二重金属管からなる噴射管材の接続端部にプレス加工によって截頭円錐状からなる接続頭部（外径９．５ｍｍ、高さ４．０ｍｍ、円錐角５８゜）を成形せしめ、その押圧面を含めて前記鋼管からなる外管により被着重合した状態で曲げ加工を施し製品としての高圧燃料噴射管を得ることができた。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、従来技術において予期した以上の高圧の燃料を使用しても、十分な耐キャビテーション性能を発揮し、かつ伸管加工時にステンレス鋼管からなる内管の伸びの限界まで伸管加工しても加熱処理により伸びが回復して接続端部における接続頭部の成形が容易となるとともに、ディーゼル内燃機関付近に配管する際に必要な曲げ加工を実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる高圧燃料噴射管を示す図で、（ａ）は一実施例の縦断面図、（ｂ）は他の実施例の一部切欠による側面図である。
【図２】本発明の噴射管を製造する方法の一工程を示す伸管加工時の一部切欠縦断図による説明図である。
【符号の説明】
１ 外管
２ 接続頭部
２′ 押圧面
３ 内管
５ 締付けナット
６ 固定ダイス

Claims (3)

  1. 厚肉の鋼管からなる外管に、薄肉の内管を圧嵌して構成した二重金属管の接続端部に截頭円錐状、円弧状または算盤珠状の接続頭部を成形してなる高圧燃料噴射管において、前記内管がばね調質されたオーステナイト系ステンレス鋼管により構成されていることを特徴とする高圧燃料噴射管。
  2. 厚肉の鋼管からなる外管に薄肉のオーステナイト系ステンレス鋼管からなる内管を内挿した後、両管を伸管加工により圧嵌せしめて二重金属管を形成し、次いで該二重金属管全体を加熱処理して前記ステンレス鋼管からなる内管をばね調質し、その後前記二重金属管接続端部に截頭円錐状、円弧状または算盤珠状の接続頭部を成形したことを特徴とする高圧燃料噴射管の製造方法。
  3. 前記加熱処理を、３７５〜４５５℃で、１０分間〜２４時間実施することを特徴とする請求項２記載の高圧燃料噴射管の製造方法。
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