WO2016021687A1 - ガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造 - Google Patents

Abstract

　パイプ等の管体からなるレール本体の一端又は両端をエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、構造簡易にしてエンドキャップ部の高圧化対応が可能なガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の提供。　管体からなるレール本体の一端又は両端をねじ締結方式の袋ナット形エンドキャップにて閉塞する構造であって、袋ナット形エンドキャップの内壁面とレール本体端部との間に金属製のガスケットが介在され、レール本体と螺合して締結された袋ナット形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力によりガスケットが締付けられてシールされる構成となしたことを特徴とする。

Description

ガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造

　本発明は、電子燃料噴射式自動車エンジン等の燃料加圧ポンプから送給された高圧燃料をエンジンのシリンダー内に直接噴射する燃料インジェクター（噴射ノズル）を介して供給するための燃料レール（デリバリーパイプ）の端末シール構造に係り、より詳しくはレールからインジェクターへ直接燃料を供給するタイプにおける噴射圧２０～７０ＭＰａ程度のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造に関する。

　従来、この種のガソリン直噴エンジン用燃料レールとしては、例えば、主管と、複数の分岐管とを備えた燃料レールにおいて、主管の外壁に各分岐管を受け入れるための貫通孔が形成され、各貫通孔は主管の外側および内側に向ってそれぞれ突出する環状壁を有しており、各分岐管は前記環状壁に固定された構造となしたもの、分岐枝管を蓄圧容器である胴体部に直接又は分岐継手金具（ニップル）を介して接続した構成となしたもの、パイプ等の管体からなるレール本体にインジェクター接続用ソケットが直に取付けられた構造の燃料レール等がある。さらに、パイプ等の管体からなるレール本体にインジェクター接続用ソケットが直に取付けられた構造の燃料レールとしては、例えば、高圧燃料ポンプからの加圧された燃料が供給されるパイプ等の管体からなるレール本体にインジェクターホルダー及び固定用ブラケットが直に取付けられた構造の燃料レール（特許文献１参照）や、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け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（特許文献２参照）等がある。

特開２０１０－７６５１号公報 特開２０１１－１４４７６８号公報

　しかしながら、前記した従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールは、以下に記載する問題を有している。
　即ち、上記従来の各種のガソリン直噴エンジン用燃料レールにおいて、パイプ等の管体からなるレール本体は一端又は両端が閉じられた構造となっており、その端末レール構造は、例えば図２、図３に拡大して示すように、円筒状の本体パイプ１１１の開口端部にエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂをそれぞれろう付けにて接合する構造のものが一般的である。一方、最近は、ガソリン直噴システムにおける高圧化により、本体パイプ１１１の両端部を閉塞するエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂ部の強度が問題となっている。即ち、図２、図３に示す本体パイプ１１１にエンドキャップ１１２Ａ、１１２Ｂをそれぞれろう付けにて接合して構成される端末シール構造の場合は、レール本体である本体パイプ１１１内に内圧が付加された場合に、本体パイプ１１１が半径方向に変形する（管体外側に膨らむ）際に発生する力をそれぞれろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂで受ける構造となっているため、このろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂが強度的に最も弱い部位となってしまうことから、ガソリン直噴システムにおける高圧化に対応することが困難となるという問題がある。更に、ろう付け部１１３Ａ、１１３Ｂが直接燃料（圧力媒体）に接することから、当該ろう付け部に形状の不均一部分が存在した場合には、応力集中による当該ろう付け部の破損の要因となり易いこと、等の問題がある。

　本発明は、前記した従来の燃料レールの有する問題に鑑みてなされたものであり、特にパイプ等の管体からなるレール本体の一端又は両端をエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、構造簡易にしてエンドキャップ部の高圧化対応が可能なガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造を提供することを目的とするものである。

　本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、従来のろう付け方式に替えてねじ締結方式を採用して、レール本体に内圧が付加された場合に当該レール本体の半径方向に発生する力をねじ締結部で受ける構造とするとともに、そのシール手段にガスケットを使用しねじ締結部が燃料（圧力媒体）に接しない構造とするもので、その要旨は、管体からなるレール本体の一端又は両端をねじ締結方式のエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、エンドキャップを袋ナット形エンドキャップとするとともに、該袋ナット形エンドキャップの内壁面とレール本体端部との間に金属製のガスケットが介在され、前記袋ナット形エンドキャップがレール本体と螺合して締結されるとともに、袋ナット形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により前記ガスケットが締付けられてシールされる構成となしたことを特徴とするものである。
　なお、前記レール本体及び袋ナット形エンドキャップの材質としては、耐食性、耐圧性を考慮してステンレス鋼、又は、低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施したものを用いることを好ましい態様とするものである。さらに、前記金属製ガスケットとしてはシール性や耐食性を考慮して銅製又は真鍮製とすることを好ましい態様とするものである。

　本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、レール本体に対するエンドキャップの取着方式として、袋ナット形エンドキャップによるねじ締結方式を採用するとともに、シール方式にガスケットシール方式を採用し、レール本体に螺合して締結される袋ナット形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により、金属製のガスケットが締付けられてシールされる構成となして、レール本体に内圧が付加された場合に、当該レール本体が半径方向に変形する（管体外側に膨らむ）際に発生する力をねじ締結部で受ける構造となっていることにより、ねじ締結部は内圧付加時のレール本体の変形に対して圧縮応力となるため、疲労破壊に対して有利となり、システムの高圧化に十分に対応可能となること、又、ねじ締結部が燃料（圧力媒体）に接しない構造となっていることにより、ねじ締結部に形状の不均一部分が存在しても応力集中による破損の要因となることが皆無であること、さらにガスケットシール方式を採用していることにより、レール本体端部のシールの安定性、信頼性が確保されること、又、レール本体に他の部品（インジェクター用ソケット、ブラケット等）をろう付けする際、レール本体の両端部が開放状態となることによりろう付け炉内でのレール本体内の雰囲気ガスの置換がスムーズに進むため、良好なろう付けができること、さらにレール本体及び袋ナット形エンドキャップをステンレス鋼製、又は、低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した材料製とした場合には耐食性、耐圧性が高められ、前記ガスケットを銅製又は真鍮製とした場合には、シール性や耐食性が高められる、等の効果を奏する。

本発明に係るガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の一実施例を示す断面図である。 従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の一例を示す断面図である。 同じく従来のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の他の例を示す断面図である。

　本発明における本管レールは、ガソリン直噴エンジン用燃料レール本体であって、一端もしくは管壁面に燃料導入管（図示せず）が接続され、この燃料導入管は配管（図示せず）を介して燃料タンク（図示せず）に連結されており、この燃料タンクの燃料が配管及び燃料ポンプを介して燃料導入管に移送され、燃料導入管から本管レールへと流動し、インジェクター（図示せず）からシリンダー（図示せず）内に噴射される。この本管レール１は、周壁部に前記インジェクターを接続可能とするソケット（図示せず）等が複数設けられている。例えば４気筒エンジンの場合には４個のソケットが、直列６気筒エンジンの場合には６個のソケットが、それぞれ所望の間隔で設けられている。

　図１において、１はレール本体、２は袋ナット形エンドキャップ、３はガスケットである。即ち、図１に示す実施例のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造は、内部を流通路１－１となした円筒状の内周壁面１－１ａを有するレール本体１の管端部外周にエンドキャップ側開口端面１－１ｂを残して雄ねじ１－２が形成されている。一方、このレール本体１の管端部外周に締結される袋ナット形エンドキャップ２は、前記レール本体１の開口端面１－１ｂとの対向面となる内壁面にシート面となすガスケット３の受圧面２－１が形成され、レール本体１の管端部に形成された雄ねじ１－２に螺合して取着される構造となしている。ここで、レール本体１及び袋ナット形エンドキャップ２は耐食性、耐圧性を考慮してステンレス鋼製、又は、低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した材料製とすることが好ましい。又、ガスケット３はシール性や耐食性を考慮して銅製や真鍮製とするのが好ましい。

　レール本体１の端部をシールする際は、袋ナット形エンドキャップ２内にガスケット３を嵌入して当該キャップの内壁に形成された受圧面２－１に当接させた状態で該袋ナット形エンドキャップ２をレール本体１の管端部に形成された雄ねじ１－２に螺合して締付ける。この時、該袋ナット形エンドキャップ２の締め付けにより発生する軸力によりガスケット３が押圧されて袋ナット形エンドキャップ２内の受圧面２－１に圧接してシールされる。

　上記図１に示すガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造において、レール本体１の管端部に螺着されている袋ナット形エンドキャップ２を締め付けると、前記したように該袋ナット形エンドキャップ２の締め付けにより発生する軸力により当該エンドキャップ側の受圧面２－１にガスケット３が圧接することによりレール本体１の開口端部がシールされ、レール本体１と袋ナット形エンドキャップ２のねじ締結部と、レール本体１の流通路１－１が完全に遮断される。従って、このガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造の場合、袋ナット形エンドキャップ２のねじ締結部は、レール本体１の流通路１－１に内圧が付加された場合に発生する当該レール本体１の半径方向の変形（管体外側への膨らみ）に対して圧縮応力が作用することになるため耐疲労破壊特性に優れ、レール本体１の流通路１－１に付加される内圧の高圧化に対応可能となる。又、袋ナット形エンドキャップ２のねじ締結部は、レール本体１内の燃料（圧力媒体）に接しない構造となっているので、仮に当該ねじ締結部に形状の不均一部分が存在しても応力集中による破損の要因となることが皆無となるのみならず、袋ナット形エンドキャップ２の締め付けにより発生する軸力により当該エンドキャップの側の受圧面２－１にガスケット３を圧接させてシールするメタルシール方式であるから、レール本体１端部のシールの安定性、信頼性も確保される。

　なお、本発明において、レール本体１及び袋ナット形エンドキャップ２をステンレス鋼製、又は、低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した材料製とした場合は、耐食性、耐圧性が高められて高寿命が得られる。又、前記ガスケットを銅製又は真鍮製とした場合は、シール性及び耐食性が高められ、よりいっそうシールの安定性、信頼性が確保される。

　１　レール本体
　１－１　流通路
　１－１ａ　内周壁面
　１－１ｂ　開口端面
　１－２　雄ねじ
　２　袋ナット形エンドキャップ
　２－１　受圧面
　３　ガスケット

Claims (3)

1. 　管体からなるレール本体の一端又は両端をねじ締結方式のエンドキャップにて閉塞する構造の燃料レールにおいて、エンドキャップを袋ナット形エンドキャップとするとともに、該袋ナット形エンドキャップの内壁面とレール本体端部との間に金属製のガスケットが介在され、前記袋ナット形エンドキャップがレール本体と螺合して締結されるとともに、袋ナット形エンドキャップの締め付けにより発生する軸力により前記ガスケットが締付けられてシールされる構成となしたことを特徴とするガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。
2. 　前記レール本体及び袋ナット形エンドキャップをステンレス鋼製、又は、低炭素鋼にＮｉ又はＮｉ基合金の表面処理を施した材料製とすることを特徴とする請求項１に記載のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。
3. 　前記ガスケットを銅製又は真鍮製とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のガソリン直噴エンジン用燃料レールの端末シール構造。

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