JP2016020678A - 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

【課題】 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。
【解決手段】 管体からなるレール本体の一端又は両端を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にシート面となす受圧面が形成され、該受圧面に対向するシート面となす押圧面がレール本体端部に形成され、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エンドキャップの受圧面とレール本体の押圧面とが圧接してシールされる構成となしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

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３、図４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３、図４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にテーパ状のシート面となす受圧面が形成され、該受圧面に対向する球面状のシート面となす押圧面が前記レール本体の端部に形成され、前記受圧面を有する袋ナット形エンドキャップが前記レール本体と螺合して締結されるとともに、前記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当該エンドキャップの受圧面とレール本体の押圧面とが圧接し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。

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、シール方式にレール本体と袋ナット形エンドキャップとのメタル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、袋ナット形エンドキャップの内壁面に形成した受圧面とレール本体の押圧面とが圧接し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、更にメタル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、炉内で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、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第１実施例を示す断面図である。 同じく第２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である。即ち、図１に示す第１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の管端部外周に雄ねじ１−２が形成され、さらに該雄ねじ１−２に連なる当該レール本体端部にテーパ状の部位１−４とその先に位置する球面状のシート面となす押圧面１−３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の押圧面１−３との対向面となる内壁面にテーパ状のシート面となす受圧面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とともに、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レール本体１側の押圧面１−３が袋ナット形エンドキャップ２側の受圧面２−１に圧接してシールされる構成となしたものである。

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にレール本体１側の押圧面１−３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にレール本体１側の押圧面１−３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。

図２に示す第２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、レール本体側の押圧面を大きな球面状としテーパ状の部分をなくした以外は、前記図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と同様である。即ち、内部を流通路１１−１となした円筒状の内周壁面１１−１ａを有するレール本体１１の管端部外周に形成された雄ねじ１１−２に連なる当該レール本体端部に球面状のシート面となす押圧面１１−３が形成され、このレール本体１１の管端部外周に締結される袋ナット形エンドキャップ１２の前記押圧面１１−３との対向面となる内壁面にテーパ状のシート面となす受圧面１２−１が形成され、レール本体１１の管端部に形成された雄ねじ１１−２に螺合して締結された袋ナット形エンドキャップ１２の締め付けにより発生する軸力により、レール本体１１側の押圧面１１−３が袋ナット形エンドキャップ１２側の受圧面１２−１に圧接してシールされる構成となしたものである。

上記図２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も、前記図１に示す端末シール構造と同様に、レール本体１１の管端部に螺着されている袋ナット形エンドキャップ１２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１２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１２−１にレール本体１１側の押圧面１１−３が圧接することによりレール本体１１の開口端部がシールされ、レール本体１１と袋ナット形エンドキャップ１２のねじ締結部と、レール本体１１の流通路１１−１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も、袋ナット形エンドキャップ１２のねじ締結部は、レール本体１１の流通路１１−１に内圧が付加された場合に発生する当該レール本体１１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１１の流通路１１−１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１２のねじ締結部は、レール本体１１内の燃料（圧力媒体）に接しない構造となっているので、この場合も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１２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１２−１にレール本体１１側の押圧面１１−３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１１端部のシールの安定性、信頼性も確保される。

１、１１ レール本体
１−１、１１−１ 流通路
１−１ａ、１１−１ａ 内周壁面
１−２、１１−２ 雄ねじ
１−３、１１−３ 押圧面
１−４ テーパ状の部位
２、１２ 袋ナット形エンドキャップ
２−１、１２−１ 受圧面

Claims (1)

1. 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、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にテーパ状のシート面となす受圧面が形成され、該受圧面に対向する球面状のシート面となす押圧面がレール本体端部に形成され、前記受圧面を有する袋ナット形エンドキャップが前記レール本体と螺合して締結されるとともに、前記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当該エンドキャップの受圧面とレール本体の押圧面とが圧接し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。

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