JP4408179B2 - 燃料噴射管用オリフィス管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル内燃機関のコモンレールシステムや、Ｐ−Ｌ−Ｄ（ポンプ・ライン・デリバリー）噴射システム（以下「Ｐ−Ｌ−Ｄ噴射システム」と称する）などに接続して用いる高圧燃料の噴射管に設けるオリフィス管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エンジン用燃料噴射管としては、例えば図６に示すように、厚肉鋼管４１の端部に設けてなる外側周面をシート面４３とする截頭円錐状の接続頭部４２、あるいは図７に示すように厚肉鋼管５１の端部に設けてなる外側周面を球面状のシート面５３とする接続頭部５２が、それぞれ外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのに関連して、該押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内側に環状のポケット４５−１（図６）、あるいは環状のノッチ５５−１（図７）を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されている現状にある。なお、４４、５４は接続頭部の背後に嵌着されたスリーブワッシャ、４６、５６は締付けナットである。
【０００３】
このようなディーゼルエンジン用燃料噴射管を採用した燃料噴射システムにおいて、該燃料噴射管は配管内の圧力損失を生じさせることなく燃焼室内へ十分な量を噴射できるようにするためと配管上の利便さを考慮して短かくなっている。しかし、このような短い噴射管でも、燃料噴射後弁が閉じる時には該噴射管内には圧力変動が起きる。この圧力変動は脈動となって配管内からコモンレール内などにも達し、さらに次の気筒の噴射管にも影響を与えるために安定した燃料の噴射を行うことができないという問題が発生した。
【０００４】
かかる対策としては、例えば噴射管やコモンレールの内径を大きくして管の容積を増やすことにより圧力変動を小さくすることは可能であるが、脈動が速く伝わるという欠点が生じる。そこで、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくするためにコモンレールにオリフィスを設ける方法が開発された。
この方法には、コモンレールに設ける分岐孔の径をより小さくしてオリフィス機能を付与する方法と、コモンレールの分岐孔の部分にオリフィス付きの金属リング部材（駒）を介在させる方法が知られており、いずれの方法も脈動を低く抑えかつ伝播を遅くすることは可能である。しかし、コモンレールにおいて分岐孔の径をより小さくしてオリフィス機能を付与する方法は、分岐孔部に高圧の繰返し圧力がかかるために肉厚の最も薄いところでも７ｍｍ以上あり、さらにコモンレール端面から深い位置での加工となるためオリフィスの形成が容易でないという難点がある。また、オリフィス付きの金属リング部材（駒）を分岐孔部に介在させる方法は、噴射管側に組込んだ一つの締付け用ナットによる軸力でコモンレールと金属リング部材との間および噴射管と金属リング部材との間の２箇所をシールするためにシールの安定性に乏しいという欠点がある。
【０００５】
そこで本発明者らは、噴射管の管端部にオリフィス管を設けることにより、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくして安定した燃料の噴射を行うことができるディーゼルエンジン用燃料噴射管を先に提案した（２０００−３４４０５５号）。
この燃料噴射管は、円錐もしくは球面状シート面を有する頭部と締付けナットを有するディーゼルエンジン用燃料噴射管において、少なくとも片側、好ましくはコモンレール側、Ｐ−Ｌ−Ｄ噴射システムにおいてはポンプ側の管端部付近の管内に管路径より小径もしくは同一径の外径を有するオリフィス管を管端もしくは管端より内部に設けた構成となしたことを特徴とするもので、前記オリフィス管は外部からの縮径力により管内部に固定したり、あるいは一端が管端より外部に突出した突出部を有していたり、さらに前記突出部は管路径より大径のフランジ部を有していたり、または硬質金属製の管体と、管端より外部に突出した当該管体の一端に外嵌した軟質金属製のリングとからなるものや、硬質金属製の内管と、管端より外部に突出したフランジ部を有する軟質金属製の外管とからなるものを用いられている。
【０００６】
すなわち、この燃料噴射管は接続頭部の先端開口部もしくは先端開口部より内側にオリフィス管を設けることにより、このオリフィス管がオリフィスの役目をしてシール性に悪影響を与えずに、脈動を低く抑えかつ伝播を遅くかつ少なくして安定した燃料の噴射を行うことができるように構成したものである。また、フランジ部やリングが軟質であると、締付けナットの軸力を相殺することがなく、シール面圧を降下させることがないという特徴を有するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記オリフィス管の固定手段としては、圧入、かしめ、ローリング、焼きばめ、ろう付け、溶接あるいはフランジ部の相手シート面との間への挟込みなどの手段を用いることができるが、これらの固定手段のうち、オリフィス管を圧入で固定する手段は、脈動圧により動くことがないようにするには圧入代を非常に大きくとる必要があり、このためオリフィス管の外周面と管内壁とが摺接して摩擦粉が発生し、この摩擦粉がコモンレール側の分岐孔に付着したり、本管レール内に落下し、燃料に混入してしまうという可能性があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、摩擦粉が発生しないように燃料噴射管の接続頭部の先端開口部にオリフィス管を固定することができる燃料噴射管用オリフィス管を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料噴射管用オリフィス管は、拡径方式により接続頭部の先端開口部に固定する方式の二重管構造のオリフィス管であり、その要旨は、一端にフランジ部を有しかつ内径がテーパ孔となした外管と、好ましくは同じく一端にフランジ部を有し、本体部外径が前記外管のテーパ孔の最小径より大径となす内管とからなり、前記外管に前記内管を圧入することにより外管が拡径する構造となしたものである。
また、本発明のオリフィス管は、円錐もしくは球面状シート面を有する接続頭部と締付けナットを有する燃料噴射管の少なくとも片側の管端部付近の管内に設けるオリフィス管であって、一端が管端より外部に突出したフランジ部を有しかつ内径がテーパ孔となした外管と、好ましくは同じく一端が管端より外部に突出したフランジ部を有し、本体部外径が前記外管のテーパ孔の最小径より大径となす内管とからなり、前記外管に前記内管が圧入されて外管が拡径されることにより燃料噴射管の管端部付近の管内に圧接固定される構造となしたことを特徴とするものである。
また上記した本発明のオリフィス管において、外管が拡径し易いように前記内管側の外周面に径方向に突出するリング状の突起を設け、外管側の側面に複数個の切込みを入れることができる。
さらに、前記オリフィス管の内管と外管は、それぞれ硬質金属製と軟質金属製とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明に係る燃料噴射管用オリフィス管の一例を示すもので、図１は外管に内管を圧入する前の状態を示す縦断面図、図２は外管に内管を圧入した状態を示す縦断面図、図３は本発明の他の例を示す図２相当図、図４は図１に示す燃料噴射管用オリフィス管をディーゼルエンジン用燃料噴射管に適用した実施例を示す縦断面図、図５は図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図であり、１、１１はオリフィス管、１ａ、１１ａは外管、１ｂ、１１ｂは内管、２１は燃料噴射管、２２は接続頭部、２３は締付け用ナット、２４はスリーブワッシャ、２５は本管レールである。
【００１１】
図１、図２に示す燃料噴射管用オリフィス管１は、外管１ａと内管１ｂとからなり、外管１ａは一端にフランジ部１ａ−１を有しかつ内径が前記フランジ部１ａ−１と反対側に小径となすテーパ孔１ａ−２を有する構造となし、内管１ｂは前記外管１ａと同じく一端にフランジ部１ｂ−１を有し、本体部外径が前記外管１ａのテーパ孔１ａ−２の最小径より大径となし、かつ軸方向の長さは外管１ａにほぼ等しく、双方のフランジ部１ａ−１、１ｂ−１は好ましくはほぼ同一外径を有している。１ｂ−２はオリフィス孔である。
なお、外管１ａの内径をテーパ孔１ａ−２とし、内管１ｂの本体部外径を外管１ａのテーパ孔１ａ−２の最小径より大径としたのは、外管１ａに内管１ｂを圧入することにより外管１ａを拡径させるためである。
【００１２】
図１は外管１ａに内管１ｂを圧入する前の状態を示したもので、この状態で外管１ａに内管１ｂを圧入すると、外管１ａの内径がテーパ孔１ａ−２となしていることにより内管１ｂの圧入に伴い外管１ａが拡径され、内管１ｂを完全に圧入すると図２に示すごとく、外管１ａの本体部が外側に拡大した状態となる。この場合、内管１ｂは単に外管１ａを拡径するだけの圧入であるため、外管１ａの内面と内管１ｂの外面との摩擦は小さく、よって摩擦粉が生じることはほとんどない。なお内管１ｂのフランジ部１ｂ−１はなくてもよい。
【００１３】
図３に示す燃料噴射管用オリフィス管１１は、外管１１ａが拡径し易いように一端にフランジ部１１ａ−１を有する内管１１ｂの外周面に径方向に突出するリング状の突起１１ｂ−３を設け、一端にフランジ部１１ａ−１を有する外管１１ａには側面に複数個の切込み（スリット等）１１ａ−３を入れたもので、外管１１ａに内管１１ｂを圧入するとリング状の突起１１ｂ−３により、切込み１１ａ−３が設けられた外管１１ａに外方向の押圧力が加わり比較的容易に外管１１ａを拡径することができる。１１ｂ−２はオリフィス孔である。なおこの場合も、内管１１ｂのフランジ部１１ｂ−１はなくてもよい。
【００１４】
前記オリフィス管の外管１ａ、１１ａと内管１ｂ、１１ｂの材質としては、それぞれ硬質金属製と軟質金属製の組合わせが一般的である。硬質金属としては、鋼が一般的であり、軟質金属としては、銅、黄銅等がある。なお、外管１ａ、１１ａと内管１ｂ、１１ｂは必ずしも金属製に限るものではなく、硬質樹脂と軟質樹脂、例えばＮＧ６とＰＰを用いることも可能であり、また金属と樹脂、例えば青銅とＰＰＧとの組合わせでもよい。
【００１５】
図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管２１は、厚肉鋼管２１−１の端部に設けてなる外側周面をシート面２２−１ａとする截頭円錐状の接続頭部２２の開口端部に、厚肉鋼管２１−１の管路２１−３の直径とほぼ同一径の外径を有する軟質金属製で長い外管１ａと硬質金属製の内管１ｂとからなるオリフィス管１を内嵌固着して構成したもので、このオリフィス管１は先に外管１ａを接続頭部３２の開口端部に、その内側端部が頭部内側に存在するポケット部２２−２の環状凹部内に突出する程度に内嵌しておき、この外管１ａに内管１ｂを圧入して外管１ａを拡径して接続頭部３２の開口端部に外管１ａを圧接固着する。この時、オリフィス管１の外管１ａはその内側端部がポケット部２２−２の内壁側に拡径しているので、脈動圧によりオリフィス管１が外側へ押出されようとした場合、内管１ｂには縮径力が作用するが、内管１ｂは高剛性なのでこの縮径力に耐えて変形しないため簡単な圧入でありながらオリフィス管１が抜けることはない。
【００１６】
次に、前記図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を図５に基づいて説明する。
すなわち、図５に示す接続構造は円形パイプ状からなる本管レール２５側の軸方向の周壁部に間隔を置いて設けた複数個のボス部２５−４に、本管レール２５の流通路２５−１に通じかつ外方に開口する受圧座面２５−３を有する分岐孔２５−２が穿設され、図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管２１の接続頭部２２のなすシート面（押圧座面）２２−１ａを本管レール２５側の受圧座面２５−３に当接係合せしめ、予め燃料噴射管側にスリーブワッシャ２４を介して組込んだ締付け用ナット２３を前記ボス部２５−４に螺合することにより前記接続頭部２２首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式となっている。
【００１７】
なお、前記図５に示す接続構造例におけるコモンレールとしての本管レール２５は、例えば直径２８ｍｍ、肉厚９ｍｍの、比較的厚肉の管状部を有するような材質Ｓ４５Ｃなどの鍛造品であって、ボーリング、ガンドリルなどの機械加工によってその軸芯内部を流通路となして、軸方向の周壁部に間隔を保持して複数個の一体型ボス部または別体型ボス部、ブロック・レール型の場合は接続孔部がそれぞれ設けられている。また、一体型ボス部を有するコモンレールとしては上記の接続構造に限定されるものではなく、図示しないが流通路に通ずる分岐孔をボス部の自由端部付近まで延長せしめ、受圧座面を前記ボス部の自由端部に露出するよう形成せしめ、当該ボス部の内周に雌ねじを加工してナットを前記雌ねじに螺合することにより燃料噴射管の接続頭部首下での押圧に伴って締着して接続構成する方式のものなどにも適用できることはいうまでもない。さらに、本発明のオリフィス管は、前記図５に示す接続構造例におけるコモンレールの分岐孔２５−２の部分に設けることも可能である。
なおオリフィス管１のフランジ部は本管レール２５側受圧座面側２５−３に当接させてもよい。また、ここでは内管と外管を同一長さで示したが、必ずしも同一である必要はない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る燃料噴射管用オリフィス管は、摩擦粉が発生しないように燃料噴射管の接続頭部の先端開口部に常温で強固に固定することができるので、脈動を低く抑え、伝播を遅くかつ少なくすることができるというオリフィス管による効果に加え、摩擦粉が燃料に混入することがなくなり常に清浄な燃料を燃焼室に供給することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料噴射管用オリフィス管の一例を示すもので、外管に内管を圧入する前の状態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すオリフィス管の外管に内管を圧入した状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の他の例を示す図２相当図である。
【図４】図１に示す燃料噴射管用オリフィス管をディーゼルエンジン用燃料噴射管に適用した実施例を示す縦断面図である。
【図５】図４に示すディーゼルエンジン用燃料噴射管をコモンレールに適用した接続構造例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の対象とする従来のディーゼルエンジン用燃料噴射管の一例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の対象とする従来のディーゼルエンジン用燃料噴射管の他の例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１、１１ オリフィス管
１ａ、１１ａ 外管
１ｂ、１１ｂ 内管
２１ 燃料噴射管
２２ 接続頭部
２３ 締付け用ナット
２４ スリーブワッシャ
２５ 本管レール

Claims (4)

1. 円錐もしくは球面状シート面を有する接続頭部と締付けナットを有する燃料噴射管の少なくとも片側の管端部付近の管内に設けるオリフィス管であって、一端が管端より外部に突出したフランジ部を有しかつ内径がテーパ孔となした外管と、本体部外径が前記外管のテーパ孔の最小径より大径となす内管とからなり、前記外管に前記内管が圧入されて外管が拡径されることにより燃料噴射管の管端部付近の管内に圧接固定される構造となしたことを特徴とする燃料噴射管用オリフィス管。
2. 前記内管は、一端が管端より外部に突出したフランジ部を有することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射管用オリフィス管。
3. 前記内管には外周面に径方向に突出するリング状の突起を設け、外管には側面に複数個の切込みを入れたことを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射管用オリフィス管。
4. 前記オリフィス管の内管と外管は、それぞれ硬質金属製と軟質金属製であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の燃料噴射管用オリフィス管。

Images