JP6201504B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧の燃料を蓄えるコモンレールを備える燃料噴射装置に関するものである。

従来、この種の燃料噴射装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された燃料噴射装置は、高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有するコモンレールや、蓄圧室内の燃料をオリフィス部を介して低圧部に排出して蓄圧室内の燃料の圧力を調整する減圧弁を備えている。

特開２０１２−２６４２１号公報

しかしながら、低温で脆くなる性質がある非調質鋼などを使ったコモンレールの場合、寒冷地において低温脆性破壊の虞があった。

本発明は上記点に鑑みて、コモンレールの低温脆性破壊を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、高圧の燃料を蓄える蓄圧室を有する、金属製で筒状のコモンレールと、前記蓄圧室内の燃料をオリフィス部を介して排出して前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整する減圧弁と、前記減圧弁から排出された燃料を低圧部に導く配管とを備える燃料噴射装置であって、前記コモンレールは、前記コモンレールの長手方向に沿って延びる排出通路であって、前記オリフィス部を介して排出されることで前記蓄圧室内における温度よりも高温となった燃料が通過する排出通路を備え、前記排出通路は、前記配管を介して前記低圧部に接続されていることを特徴とする。

ところで、減圧弁のオリフィス部を通り抜けてきた燃料は、蓄圧室内の燃料よりも数十℃高温（作動状況によっては５０℃程度高くなる場合あり)になることが知られている。

したがって、オリフィス部を介して排出された燃料がコモンレールの長手方向に沿って延びる排出通路を通過する際に、高温の燃料によりコモンレールが暖機され、その結果、コモンレールの低温脆性破壊が防止される。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射装置の構成を示す図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。

燃料噴射装置は、高圧の燃料を蓄える蓄圧室１１を有する筒状のコモンレール１、蓄圧室１１内の燃料を排出して蓄圧室１１内の燃料の圧力を調整する減圧弁３、蓄圧室１１内の燃料の圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ４等を備えている。

コモンレール１は、金属製で、略円筒状である。蓄圧室１１はコモンレール１の長手方向の一端から他端まで貫通している。そして、コモンレール１の一端側には、蓄圧室１１の一端側を閉塞するようにして減圧弁３が装着されている。また、コモンレール１の他端側には、蓄圧室１１の他端側を閉塞するようにして圧力センサ４が装着されている。コモンレール１の一端側内周面と減圧弁３の外周面との間には、環状の空間である接続空間１２が形成されている。

コモンレール１は、蓄圧室１１に連通する１個の流入ポート１３を備え、サプライポンプ（図示せず）から圧送される高圧燃料が流入ポート１３を介して蓄圧室１１に供給される。

コモンレール１は、蓄圧室１１に連通する４個の流出ポート１４を備え、４気筒の内燃機関（図示せず）に燃料を噴射するインジェクタ（図示せず）が流出ポート１４に接続され、蓄圧室１１に蓄えられた高圧燃料が流出ポート１４を介してインジェクタに供給される。

コモンレール１は、コモンレール１の長手方向に沿って延びる排出通路１５を備えている。より詳細には、この排出通路１５は、蓄圧室１１に隣接して蓄圧室１１と平行に延びている。また、排出通路１５は、コモンレール１の他端側から一端側に向かって加工された断面形状が円形の孔であり、その一端側が接続空間１２に連通し、他端側は圧入されたプラグ１６によって閉塞されている。

コモンレール１は、排出通路１５に連通する１個の排出ポート１７を備えている。この排出ポート１７に配管５が接続されており、排出通路１５は配管５を介して低圧部としての燃料タンク６に接続されている。

減圧弁３は、有底円筒状のハウジング３１を備えている。ハウジング３１の底部の径方向中心部には、蓄圧室１１に連通する底部排出孔３１１と、この底部排出孔３１１と直列に配置されるとともに底部排出孔３１１よりも通路面積が小さいオリフィス部３１２と、オリフィス部３１２の開口端部を囲む弁座３１３が、形成されている。

ハウジング３１の円筒部には、円筒部を貫通する円筒部排出孔３１４が形成されており、この円筒部排出孔３１４は接続空間１２に連通している。

ハウジング３１の内部には、弁座３１３と接離してオリフィス部３１２と円筒部排出孔３１４との間を開閉する弁体３２、弁体３２と一体化されたアーマチャ３３、弁体３２およびアーマチャ３３を閉弁向きに付勢するばね３４、および、通電時に磁界を形成する筒状のコイル３５が配置されている。また、ハウジング３１の開口部はステータコア３６にて閉塞されている。

ハウジング３１、アーマチャ３３およびステータコア３６は、いずれも磁性体金属よりなり、磁気回路を形成する。そして、コイル３５への通電により弁体３２およびアーマチャ３３がステータコア３６側（すなわち開弁向き）に吸引されるようになっている。

上記構成において、減圧弁３のコイル３５に通電されていないときには、ばね３４によってアーマチャ３３および弁体３２が閉弁向きに付勢され、弁体３２が弁座３１３に当接して、オリフィス部３１２と円筒部排出孔３１４間が遮断されている。

一方、減圧弁３のコイル３５に通電されると、アーマチャ３３がステータコア３６側に吸引され、アーマチャ３３とともに弁体３２も移動し、弁体３２が弁座３１３から離れてオリフィス部３１２と円筒部排出孔３１４間が連通する。

これにより、蓄圧室１１内の高圧燃料は、底部排出孔３１１、オリフィス部３１２、円筒部排出孔３１４、接続空間１２、排出通路１５、および配管５を介して燃料タンク６に排出される。因みに、減圧弁３は、例えばインジェクタから燃料を噴射する度に開弁作動して、蓄圧室１１内の高圧燃料を燃料タンク６に排出することにより、蓄圧室１１内の燃料の圧力を所定圧に調整する。

ここで、寒冷地での内燃機関始動直後においてはコモンレール１も低温になっているが、オリフィス部３１２を通過して温度が上昇した燃料が排出通路１５を通過する際に、高温の燃料によりコモンレール１が暖機され、その結果、コモンレール１の低温脆性破壊が防止される。

本実施形態によると、オリフィス部３１２を通過して温度が上昇した燃料によりコモンレール１を暖機して、コモンレール１の低温脆性破壊を防止することができる。

また、肉厚、材料硬度、降伏点、オートフレッテージ圧を適正に設定して、蓄圧室１１と排出通路１５との間の隔壁１８の強度を他の部位の強度よりも低くすることにより、コモンレール１は外周壁よりも隔壁１８が先に破壊され、燃料は蓄圧室１１から排出通路１５側に洩れる。したがって、燃料の外部洩れを防止することができる。

さらに、隔壁１８の強度設定を厳密にして所定圧以上で隔壁１８が割れるようにすれば、蓄圧室１１内の最高燃料圧力を制限する機能を発揮し、従来のプレッシャリミッタを廃止することができる。

この場合、隔壁１８のうち排出ポート１７の孔に対向する部位に薄肉部１９を設けて、この薄肉部１９にて隔壁１８の強度を管理するようにしてもよい。因みに、この薄肉部１９は、排出ポート１７の孔に刃具を通して加工することができる。

なお、上記実施形態においては、排出通路１５をコモンレール１の他端側（すなわち圧力センサ４側）から加工したが、図３および図４に示す変形例のように、排出通路１５は、コモンレール１の一端側（すなわち減圧弁３側）から加工してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、排出通路１５の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５、図６に示すように、本実施形態の排出通路１５は、コモンレール１の外周面に形成された断面形状が矩形の溝である。この排出通路１５は、切削または鍛造にて形成することができる。

排出通路１５は、コモンレール１の長手方向に沿って延びており、より詳細には蓄圧室１１に隣接して蓄圧室１１と平行に延びている。そして、排出通路１５は、連通孔２１を介して接続空間１２に連通している。

排出通路１５の開口部は、金属製の蓋２２にて閉塞されている。より詳細には、コモンレール１と蓋２２との間にゴム製のシール部材２３を挟持した状態で、ボルト２４にて蓋２２がコモンレール１に装着されている。

蓋２２は、排出通路１５に連通する１個の排出ポート２５を備えている。この排出ポート２５に配管５が接続されており、排出通路１５は配管５を介して燃料タンク６に接続されている。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１ コモンレール
３ 減圧弁
５ 配管
６ 燃料タンク（低圧部）
１１ 蓄圧室
１５ 排出通路
３１２ オリフィス部

Claims (5)

1. 高圧の燃料を蓄える蓄圧室（１１）を有する、金属製で筒状のコモンレール（１）と、
   前記蓄圧室内の燃料をオリフィス部（３１２）を介して排出して前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整する減圧弁（３）と、
   前記減圧弁から排出された燃料を低圧部（６）に導く配管（５）とを備える燃料噴射装置であって、
   前記コモンレールは、前記コモンレールの長手方向に沿って延びる排出通路であって、前記オリフィス部を介して排出されることで前記蓄圧室内における温度よりも高温となった燃料が通過する排出通路（１５）を備え、
   前記排出通路は、前記配管を介して前記低圧部に接続されていることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記排出通路は孔であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記排出通路は、前記コモンレールの外周面に形成された溝であり、
   前記溝の開口部は蓋（２２）によって閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
4. 高圧の燃料を蓄える蓄圧室（１１）を有する筒状のコモンレール（１）と、
   前記蓄圧室内の燃料をオリフィス部（３１２）を介して排出して前記蓄圧室内の燃料の圧力を調整する減圧弁（３）と、
   前記減圧弁から排出された燃料を低圧部（６）に導く配管（５）とを備える燃料噴射装置であって、
   前記コモンレールは、前記コモンレールの長手方向に沿って延びて、前記オリフィス部を介して排出された燃料が通過する排出通路（１５）を備え、
   前記排出通路は、前記コモンレールの外周面に形成された溝であり、前記配管を介して前記低圧部に接続され、
   前記溝の開口部は蓋（２２）によって閉塞されていることを特徴とする燃料噴射装置。
5. 前記減圧弁は、前記コモンレールにおける長手方向の一端に装着されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。

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