(57)【要約】【課題】安全装置のピストンの摺動運動を良好にするコモンレールおよびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】コモンレール１は、内部に高圧燃料を蓄圧する内部通路３１が形成され、その内部通路３１と外部とを連通させる内外連通孔３２が形成されたレール本体２０と、内外連通孔３２に摺動可能に収容され、内部通路３１と外部との連通を遮断するピストン４０と、ピストン４０を内部通路３１方向に付勢する付勢手段６０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に高圧燃料を蓄圧する内部通路が形成され、その内部通路と外部とを連通させる内外連通孔が形成されたレール本体と、
前記内外連通孔に摺動可能に収容され、前記内部通路と前記外部との連通を遮断するピストンと、
前記ピストンを前記内部通路方向に付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とするコモンレール。
【請求項２】
前記レール本体には、前記内外連通孔を区画する凸部が形成され、
前記凸部には、前記内外連通孔を流通する燃料を燃料噴射弁に供給するパイプが、前記内外連通孔の下流側端部に当接されるようにナットによって接続されており、
前記パイプの端部は、前記付勢手段の前記ピストンによって支持されている端部とは反対側の端部を支持する座面となっていることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール。
【請求項３】
前記内外連通孔の下流側端部には、前記パイプの端部を案内するガイド部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコモンレール。
【請求項４】
内部に高圧燃料を蓄圧する内部通路が長手方向に形成された略筒形状を呈するレール本体に、該内部通路と外部とを連通させる内外連通孔を形成する荒加工工程と、前記荒加工工程後、前記レール本体の硬度を上昇させるための熱処理工程と、前記熱処理工程後、前記内外連通孔の内壁を前記ピストンが摺動可能となるように仕上げ加工を行う仕上げ加工工程とを有することを特徴とするコモンレールの製造方法。
【請求項５】
前記仕上げ加工工程は、リーマ加工であることを特徴とする請求項４に記載のコモンレールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置に搭載されて高圧燃料を蓄圧するコモンレールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧供給ポンプによって一種のサージタンクである蓄圧配管（以下、コモンレールという）に高圧燃料を蓄圧するとともに、このコモンレールの高圧燃料を電気制御式の燃料噴射弁によって内燃機関に噴射するようにした蓄圧式燃料噴射装置が公知である。
【０００３】
この燃料噴射装置のコモンレールには、燃料噴射弁に過剰燃料流出などの異常が生じたとき、燃料噴射弁への燃料の供給を停止する、ボディとその内部を摺動するピストンとから成る安全装置が取付けられている。この安全装置は、例えば特開２００１−５０１４１号公報に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−５０１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この安全装置のボディはコモンレールとは別体で形成されており、コモンレールに形成されている雌ネジとボディに形成されている雄ネジとを締結してボディをコモンレールに接続している。
【０００５】
しかしながら、ボディをコモンレールに締結する際、締付軸力によりボディが歪み、ボディの内壁が変形することがある。また、コモンレールは雌ネジを形成した後、熱処理を施しているため、この雌ネジに歪みが発生することがある。このため、雌ネジに歪みが発生した状態で、ボディを締結するとボディの内壁が変形することがある。このように、ボディの内壁が変形すると、ボディ内部を摺動するピストンに摺動不良が起こる恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、安全装置のピストンの摺動運動を良好にするコモンレールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、内部に高圧燃料を蓄圧する内部通路が形成され、その内部通路と外部とを連通させる内外連通孔が形成され、略筒形状を呈したレール本体と、内外連通孔に摺動可能に収容され、内部通路と外部との連通を遮断するピストンと、ピストンを内部通路方向に付勢する付勢手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、コモンレールのレール本体に、ピストンを摺動可能に収容する内外連通孔（従来技術の安全装置のボディに相当）が一体形成されているため、この内外連通孔が歪む恐れが無くなり、結果、その内部を摺動するピストンが摺動不良を起こすことが無くなる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、レール本体には、内外連通孔を区画する凸部が形成され、凸部には、内外連通孔を流通する燃料を燃料噴射弁に供給するパイプが、内外連通孔の下流側端部に当接されるようにナットによって接続されており、パイプの端部は、付勢手段のピストンによって支持されている端部とは反対側の端部を支持する座面となっていることを特徴としている。
【００１０】
従来、ボディにピストンの外径よりも小さい径を有する部位を設けて付勢手段の端部を支持する座面としていた。これに対し、この発明によれば、パイプの端部を付勢手段の端部を支持する座面としているので、内外連通孔にピストンの外径よりも小さい径を有する部位を設ける必要が無くなり、内外連通孔の構造を簡素化することができる。また、内外連通孔には、ピストンの外径よりも小さい径を有する部位がないので、内外連通孔の下流側端部からピストンおよび付勢手段を挿入することができ、組付けが容易となる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、内外連通孔の下流側端部には、パイプの端部を案内するガイド部が設けられていることを特徴としている。これによれば、パイプを内外連通孔の下流側に当接させる際、内外連通孔に対してパイプが傾くことが防止され、付勢手段の端部の面とパイプの端部の面との平行度を良好にできる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明によれば、このコモンレールの製造方法は、内部に高圧燃料を蓄圧する内部通路が長手方向に形成された略筒形状を呈するレール本体に、該内部通路と外部とを連通させる内外連通孔を形成する荒加工工程と、荒加工工程後、レール本体の硬度を上昇させるための熱処理工程と、熱処理工程後、内外連通孔の内壁をピストンが摺動可能となるように仕上げ加工を行う仕上げ加工工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
これによれば、熱処理時の熱によりレール本体に歪が生じたとしても内外連通孔の内壁をピストンが摺動可能となるように仕上げ加工を施しているので、ピストンの摺動不良を防止することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明によれば、仕上げ加工工程は、具体的には、リーマ加工であることを特徴としている。内外連通孔の真円度や内外連通孔の内壁とピストンの外壁との隙間の寸法精度を容易に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（一実施形態）
この実施形態では、まず、蓄圧式燃料噴射装置のシステム構成を、図１を参照して説明する。図１に示す蓄圧式燃料噴射装置は、エンジン（例えばディーゼルエンジン：図示しない）の各気筒に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ３、ＥＣＵ４（エンジン制御ユニット）、ＥＤＵ５（駆動ユニット）等から構成される。
【００１６】
コモンレール１は、インジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように高圧ポンプ配管６を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ３の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ２へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管７が接続されている。
【００１７】
特に、インジェクタ配管７とコモンレール１との間には、安全装置部２１がコモンレール１に一体的に設けられている。安全装置部２１は、コモンレール圧が過剰になった場合や、インジェクタ２に流量異常が生じた場合にインジェクタ２への燃料供給を遮断する装置である。この安全装置部２１についての詳細な説明は後述する。
【００１８】
コモンレール１から燃料タンク８へ燃料を戻すリリーフ配管９には、プレッシャリミッタ１０が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１０は圧力安全弁であり、コモンレール１内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール１の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。
【００１９】
また、コモンレール１には、減圧弁１１が取り付けられている。この減圧弁１１は、ＥＣＵ４から与えられる開弁指示信号によって開弁してリリーフ配管９を介してコモンレール圧を急速に減圧するものである。このように、コモンレール１に減圧弁１１を搭載することによって、ＥＣＵ４はコモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力へ素早く低減制御できる。
【００２０】
インジェクタ２は、エンジンの気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール１より分岐する複数のインジェクタ配管７の下流端に接続されて、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料を各気筒内に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁等を搭載している。なお、インジェクタ２からのリーク燃料も、リリーフ配管９を経て燃料タンク８に戻される。
【００２１】
サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料を、フィルタ１２を介してサプライポンプ３へ吸引するフィードポンプを搭載し、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール１へ圧送する。フィードポンプおよびサプライポンプ３は共通のカムシャフト１３によって駆動される。なお、このカムシャフト１３は、エンジンによって回転駆動されるものである。
【００２２】
サプライポンプ３は、燃料を高圧に加圧する加圧室内に燃料を導く燃料流路に、その燃料流路の開度度合を調整するためのＳＣＶ１４（吸入調量弁）が取り付けられている。このＳＣＶ１４は、ＥＣＵ４からのポンプ駆動信号によって制御されることにより、加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整し、コモンレール１へ圧送する燃料の吐出量を変更するバルブであり、コモンレール１へ圧送する燃料の吐出量を調整することにより、コモンレール圧を調整するものである。即ち、ＥＣＵ４はＳＣＶ１４を制御することにより、コモンレール圧を車両走行状態に応じた圧力に制御できる。
【００２３】
ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等（図示しない）を搭載しており、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（車両の運転状態）とに基づいて各種の演算処理を行う。
【００２４】
具体的な演算の一例を示すと、ＥＣＵ４は、燃料の噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（車両の運転状態）とに基づいて、各気筒毎の目標噴射量、噴射形態、インジェクタ２の開弁閉弁時期を決定するように設けられている。
【００２５】
ＥＤＵ５は、ＥＣＵ４から与えられるインジェクタ開弁信号に基づいてインジェクタ２の電磁弁へ開弁駆動電流を与える駆動回路であり、開弁駆動電流を電磁弁に与えることにより高圧燃料が気筒内に噴射供給され、開弁駆動電流を停止することで燃料噴射が停止するものである。
【００２６】
なお、ＥＣＵ４には、車両の運転状態等を検出する手段として、コモンレール圧を検出する圧力センサ１５の他に、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ等のセンサ類が接続されている。
【００２７】
次に、コモンレール１を、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、コモンレール１は、内部に高圧の燃料を蓄える略筒形状を呈するレール本体２０に凸状の安全装置部２１および高圧ポンプ配管６やリリーフ配管９を接続するための配管継手部２２が設けられている。安全装置部２１の先端には、インジェクタ配管７が接続されている。また、レール本体２０には、安全装置部２１、配管継手部２２の他に、プレッシャリミッタ１０、減圧弁１１、圧力センサ１５などを取り付けるための機能品接続部２３が設けられている。
【００２８】
図２は、コモンレール１の安全装置部２１の断面図である。レール本体２０の側壁には、凸状に突出た安全装置部２１がレール本体２０と一体的に形成されている。この安全装置部２１は、請求項に記載の凸部に相当し、レール本体２０の長手方向に所定の間隔を隔てて形成されている。安全装置部２１の数は、エンジンに取り付けられるインジェクタ２の数と同数である。
【００２９】
レール本体２０には、その本体２０の長手方向に高圧燃料を蓄圧する内部通路３１が形成され、安全装置部２１内には、内部通路３１と外部とを連通させる内外連通孔３２が形成されている。内外連通孔３２は、一端は内部通路３１に開口し、他端は、安全装置部２１の端部に開口するように形成されている。
【００３０】
内外連通孔３２は、内径の異なる４つの部分からなっており、内部通路３１側から順に通路部３３、摺動部３４、テーパ部３５およびガイド部３６となっている。通路部３３の内径が最も小さく、摺動部３４、テーパ部３５、ガイド部３６といくに従い内径が大きくなっている。また、通路部３３と摺動部３４との間には、段差部３７が形成されている。
【００３１】
摺動部３３には、ストッパ８０、ピストン４０およびスプリング６０が収容されている。スプリング６０は、請求項に記載の付勢手段に相当する。ストッパ８０は、略中心に貫通孔８１を有し、上記段差部３７に係止されるように摺動部３４内に設けられている。そのストッパ８０の上部には、ピストン４０が摺動部３４内を摺動可能に設けられている。ピストン４０の上部には、ピストン４０を内部通路３１側に付勢するスプリング６０が設けられている。
【００３２】
ピストン４０は、略円柱状の部品であり、大径部４２と大径部４２よりも径が小さい小径部４１からなっている。大径部４２の外径は、摺動部３４内を摺動して上下に移動するように定められている。大径部４２と小径部４１との間には、段部４３が形成され、スプリング６０の端部がこの段部４３に支持されている。
【００３３】
ピストン４０の小径部４１の先端には、後述するインジェクタ配管７の先端に形成されている着座部７５に着座することにより、内外連通孔３２からインジェクタ２への燃料の流通を遮断する弁部４７が形成されている。
【００３４】
そして、ピストン４０の略中心には、燃料通路４４が形成され、大径部４２の外壁には、溝部４５が形成されている。さらに、ピストン４０には、燃料通路４４と溝部４５とを連通するオリフィス４６が形成されている。これにより、通路部３３および貫通孔８１を介して燃料通路４４に流入する燃料をピストン４０の小径部４１側に流通させることができる。
【００３５】
テーパ部３５は、摺動部３４の下流側に位置しており、下流にいくに従い内径が大きくなるような円錐状の面を有している。さらに、テーパ部３５の下流側には、テーパ部３５の最大内径とほぼ同じか、もしくはそれよりも大きい内径を有するガイド部３６が形成されている。
【００３６】
一方、安全装置部２１に接続されるインジェクタ配管７の端部は、上記テーパ部３５の壁面に当接する当接面７２とガイド部３６に案内される案内面７３を有した拡径部７１を有している。さらに、拡径部７１の先端には、ピストン４０の弁部４７が着座する着座部７５が形成され、その着座部７５の周囲には、スプリング６０の端部を支持する座面７４が形成されている。さらに、拡径部７１の上側には、段部７６が形成されている。
【００３７】
ナット５０は、インジェクタ配管７を安全装置部２１の先端に接続するものである。ナット５０は、内壁に雌ネジ５１が形成され、その雌ネジ５１の上側にインジェクタ配管７の段部７６と係止する肩部５２が形成されている。肩部５２と安全装置部２１との間に上記段部７６を挟み込むようにして、ナット５０の雌ネジ５１と安全装置部２１の外周に形成されている雄ネジ３８とを螺合すると、段部７６は肩部５２により下側に押付けられる。すると、拡径部７１の案内面７３は、ガイド部３６に案内され、拡径部７１は、その当接面７２がテーパ部３５に当接するまで移動し、インジェクタ配管７が内外連通孔３２に接続される。
【００３８】
図２に示すように、ガイド部３６はインジェクタ配管７が内外連通孔３２に対して傾くことを防止するように案内面７３を支持しているので、拡径部７１の先端に形成されている座面７４とスプリング６０の端部との水平度を保つことができる。これにより、座面７４にスプリング６０がかた当たりすることを防止できる。
【００３９】
なお、本実施形態では、当接面７２は、テーパ部３５と同様に円錐状の面であるとしているが、これに限定されるものではなく、当接面７２は球面であっても良い。
【００４０】
次に、本実施形態のコモンレール１の製造工程を、図３を参照して説明する。ステップＳ１では、鍛造技術によってレール本体２０と安全装置部２１とを一体的に形成したコモンレール１を得る。
【００４１】
ステップＳ２では、ステップＳ１で得られたコモンレール１に内部通路３１、内外連通孔３２、安全装置部２１の雄ネジ３８、配管継手部２２、機能部品接続部２３などを形成するための荒加工を施す。例えば、内外連通孔３２などは、ドリル加工によって形成する。ドリル加工を施したとき、内外連通孔３２は、内径が規定の寸法よりも小さくなるように形成される。前記規定の寸法とは、ピストン４０が内外連通孔３２内を摺動しながら移動できる寸法である。
【００４２】
ステップＳ３では、ステップＳ２にて荒加工されたコモンレール１に、硬度を高めるための熱処理を施す。これにより、コモンレール１は、内部通路３１に高圧燃料を蓄圧することができるほどの硬度まで高められる。
【００４３】
ステップＳ４では、熱処理の過程で加えられた熱により各所に発生した歪みを有するコモンレール１に対して仕上げ加工を施す。例えば、内外連通孔３２などは、荒加工においてほぼ真円状に形成したとしても、熱処理の過程において、その真円度が低下し、例えば、楕円形状となることがある。ステップＳ４では、例えば、真円度が低下した内外連通孔３２にリーマ加工を施すことにより、真円度を向上させ、内外連通孔の内壁とピストン４０の外壁との隙間の寸法精度を容易に向上させることができる。
【００４４】
本実施形態では、コモンレール１の熱処理後に、仕上げ加工を施しているので、熱処理において発生した歪みを解消することができる。したがって、例えば、ピストン４０の摺動不良を極力抑えることができる。また、コモンレール１の熱処理前に、荒加工を施しているので、熱処理後の加工の加工コストを低減させることができる。
【００４５】
次に、このピストン４０の作動について説明する。このピストン４０は、従来技術の安全装置に設けられているピストンと同じ機能を有している。図１に示すコモンレール１の内部通路３１から高圧燃料が内外連通孔３２の通路部３３を介して貫通孔８１に流入すると、この燃料は、燃料通路４４、オリフィス４６、溝部４５を介してインジェクタ配管７に流入し、インジェクタ２に供給される。
【００４６】
本実施形態によると、流量がゼロのとき、図２に示す初期位置の状態となっている。すなわち、スプリング６０がピストン４０を内部通路３１側に付勢し、ピストン４０の下端部は、ストッパ８０に当接する。この状態から流量が増加する、例えばインジェクタ２が燃料を噴射するとピストン４０のオリフィス４６の前後で差圧が発生する。この差圧による流体力がスプリング６０の付勢力よりも小さいときは、ピストン４０は図１に示す位置に保持される。
【００４７】
次いで、オリフィス４６の前後の差圧による流体力がスプリング６０の付勢力よりも大きくなると、ピストン４０の下端部はストッパ８０から離れ、インジェクタ配管７の方向、すなわち上方に移動する。この状態では、ピストン４０は、オリフィス４６の前後の差圧による流体力とスプリング６０の付勢力とが釣り合う位置で停止する。
【００４８】
内部通路３１の燃料圧が非常に高圧となったり、インジェクタ２から排出される燃料量が非常に多くなったりすると、オリフィス４６の前後の差圧は非常に大きくなり、ピストン４０は、その先端に形成されている弁部４７がインジェクタ配管７の着座部７５に着座するまで移動し、内部通路３１からインジェクタ２への燃料の流通が規制される。
【００４９】
次に、従来技術の安全装置およびコモンレールの構造と、本実施形態のコモンレール１の構造とを比較して、本実施形態の効果を説明する。
【００５０】
まず、従来技術の安全装置およびコモンレールの構造について説明する。従来技術の安全装置は、コモンレールとは別体に形成されたボディとそのボディ内を摺動するピストンとピストンを付勢するスプリングよりなっている。そして、この安全装置は、ボディの外周に形成された雄ネジとコモンレールに形成されている雌ネジとを螺合することによりコモンレールに締結されている。
【００５１】
ボディをコモンレールに締結すると締付軸力によりボディが歪み、ボディの内壁が変形することがある。
【００５２】
コモンレールは、高圧の燃料を蓄えておく必要があるため、硬度を高めるための熱処理が施されている。雌ネジは、加工の容易さを考慮して、熱処理を施す前に形成されているので、コモンレールを熱処理することにより雌ネジ部分に歪みが発生することがある。この状態で、ボディをコモンレールに締結すると、ボディの内壁が変形することがある。
【００５３】
このように、ボディの内壁が変形すると、ボディ内部を摺動するピストンに摺動不良が起こる恐れがある。
【００５４】
これに対し、本実施形態では、内外連通孔３２が形成された安全装置部２１をレール本体２０と一体的に形成し、その内外連通孔３２内にピストン４０およびスプリング６０を収容しているので、上記のような問題は起こらない。このため、ピストン４０の摺動不良を起こすことがないコモンレール１を提供することができる。また、安全装置部２１用のネジ加工や組付け工数を削減することもできる。
【００５５】
従来技術の安全装置のボディには、ピストンの外径よりも小さい径を有する部位が設けられており、この部位をスプリングの端部を支持する座面としていた。
【００５６】
これに対し、本実施形態では、インジェクタ配管７の端部に形成されている座面７４を、スプリング６０を支持する座面としているので、内外連通孔３２に上記従来技術のような部位を設ける必要が無くなり、内外連通孔３２の構造を簡素化することができる。また、内外連通孔３２にピストン４０の外径よりも小さい径を有する部位を設ける必要が無いので、内外連通孔３２の下流側からピストン４０およびスプリング６０を挿入することができ、組付けが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置のシステム構成図である。
【図２】コモンレールの安全装置部の断面図である。
【図３】コモンレールの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００５８】
１        コモンレール
２        インジェクタ（燃料噴射弁）
３        サプライポンプ
４        ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
５        ＥＤＵ（駆動ユニット）
６        高圧ポンプ配管
７        インジェクタ配管（パイプ）
８        燃料タンク
２０      レール本体
２１      安全装置部
３１      内部通路
３２      内外連通孔
３３      通路部
３４      摺動部
３５      テーパ部
３６      ガイド部
３７      段差部
３８      雄ネジ
４０      ピストン
４１      小径部
４２      大径部
４３      段部
４４      燃料通路
４５      溝部
４６      オリフィス
４７      弁部
５０      ナット
５１      雌ネジ
５２      肩部
６０      スプリング
７１      拡径部
７２      当接面
７３      案内面
７４      座面
７５      着座部
７６      段部
８０      ストッパ
８１      貫通孔
【図１】
2007127111.tif 000003
【図２】
2007127111.tif 000004
【図３】
2007127111.tif 000005