(57)【要約】【課題】素管への成形加工前は低硬度であって良好な成形性を保ち、溶接管を成形可能とすることができるとともに、比較的薄肉に形成しても高い燃料圧力に耐え得る高強度の性質を備えたフュ―エルレールを安価に得る。【解決手段】燃料圧力が３０MPa以上で使用されるとともに、鉄鋼製の溶接管にて形成されるガソリン直噴用フュ―エルレールにおいて、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏの化学成分を含む鉄合金から成り、板厚tと外径Dとの比t/Dが0.2以下であり、製造時に炉中ろう付け加工を施すことにより、ベイナイト組織を析出可能とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料圧力が３０MPa以上で使用されるとともに、鉄鋼製の溶接管にて形成されるガソリン直噴用フュ―エルレールにおいて、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏの化学成分を含む鉄合金から成り、板厚tと外径Dとの比t/Dが0.2以下であり、製造時に炉中ろう付け加工を施すことにより、ベイナイト組織を析出可能としたこと特徴とするガソリン直噴用フュ―エルレール。
【請求項２】
燃料圧力は、３０MPa〜８０MPa      であることを特徴とする請求項１のガソリン直噴用フュ―エルレール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリン直噴用のフュ―エルレールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガソリン直噴システムの燃料圧力は20MPa以下であり、フュ―エルレールの厚さを確保することにより耐圧強度を確保している。このような燃料圧力の領域では、特に高強度材を用いる必要はなく、フュ―エルレールも比較的肉薄であることから、溶接管の製造も可能である。しかし、近年の燃費の改善や排出ガス規制の強化等により、特許文献１、２に示す如きガソリン直噴システムの燃料圧力は更に高圧化する傾向にあり、現在では30MPaを超えるようになった。そのため、このような高圧に耐え得るよう、フュ―エルレールを厚肉に形成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６６６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、30MPa以上の燃料圧力に耐える厚さとするためには、ロールフォーミング成形による溶接管の製造は困難であるため、シームレスパイプを製造するよりほかに方法がなかったが、シームレスパイプの製造にはコストが高くつくものである。また、肉厚化以外の方法として、材料自体を高強度化して薄肉なものを形成することが考えられるが、従来より使用されている高強度材は炭素量が多いことから、製造過程で行われる炉中ろう付け加工の際に高温により表面が脱炭して柔らかくなって疲労強度が低下するため、本来の目的である高強度の性質を満足させることが難しいものであった。更に、このような材料は溶接には不向きであり、溶接の品質の確保を十分に行うことができないものであった。
【０００５】
そこで、本発明は上記の如き課題を解決しようとするものであって、素管への成形加工前は低硬度であって良好な成形性を保ち、ロールフォーミング加工により溶接管を成形可能とすることができるとともに、比較的薄肉に形成しても高い燃料圧力に耐え得る高強度の性質を備えたフュ―エルレールを安価に得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の如き課題を解決したものであって、燃料圧力が３０MPa以上で使用されるとともに、鉄鋼製の溶接管にて形成されるガソリン直噴用フュ―エルレールにおいて、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏの化学成分を含む鉄合金から成り、板厚tと外径Dとの比t/Dが0.2以下であり、製造時に炉中ろう付け加工を施すことにより、ベイナイト組織を析出可能としたものである。尚、本発明の炉中ろう付け加工とは、炉中で１０００℃以上に昇温するとともに、この温度から室温まで徐冷を行う加工を意味するものである。
【０００７】
また燃料圧力は、３０MPa〜８０MPaであっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は上述の如く、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏの成分から成る化学成分を含む鉄合金から成るものであって、素管への成形加工前の状態ではフェライト組織、又はフェライト―パーライト組織を形成する。そのため、このような状態では低硬度を保持することができるとともに溶接品質を良好に保持することができるため、加工を容易なものとすることできる。
【０００９】
更に、製造工程において炉中ろう付け加工を施すことにより、ベイナイト組織が析出される。このベイナイト組織の存在によって、材質が従来のものと比較して高強度となり、高耐圧性を確保することが可能となる。そのため、全体形状を薄肉に形成して軽量なものとすることができることから、ロールフォーミング成形により溶接管にて安価に形成することができるとともに、高強度及び高耐圧という性質により、３０MPa以上の高い燃料圧力に対して使用可能な製品を得ることが可能となる。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例であるガソリン直噴用のフュ―エルレールについて、以下に説明する。まず、本実施例を構成する鉄合金材料のうち、鉄と不純物を除く化学成分、及び全成分に対する配合割合を下記表１に示す。
【００１１】
【表１】
2016133100.tif 000002
【００１２】
上記の如く本発明の実施例１、２は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏを含むものである。ここで実施例１、２の製造方法について以下に説明すると、実施例１、２は、表１に示す化学成分、及び鉄、その他不純物から成る鉄合金である。そしてこの材料によって溶接管を形成し、この溶接管の両端を部品にて塞ぐとともに、ソケットや固定具をそれぞれ組み付ける。そして、上記組み付けが完成したものについて、１０００℃以上の炉中にて炉中銅ろう付け加工を施し、その後徐冷を行い、型合わせ、リークチェック等の工程を経て製品として出荷される。
【００１３】
実施例１、２のフュ―エルレールは上記の如く、炉中銅ろう付け加工を行うものであり、この炉中銅ろう付け加工は、炉中にて１０００℃以上に昇温した後、徐冷を行うものである。この炉中銅ろう付け加工を行うことにより、上記材料にて形成した実施例１、２の鉄合金の物性が変化するものとなる。ここで、この炉中銅ろう付け加工の前後の物性の変化を検証するためＪＩＳ規格に基づいて物性試験を行った。
【００１４】
具体的には、実施例１、２の材料にてＪＩＳ５試験片(板厚1.6mm、形成幅25mm、形成長さ350mm)を形成し、この試験片を用いて引張試験、及び組織観察を行った。この引張試験及び組織観察の結果を以下の表２に示す。尚、表２の「炉通前」は素管への成形加工前を、「炉通後」は炉中銅ろう付け加工後を、それぞれ意味するものである。
【００１５】
【表２】
2016133100.tif 000003
【００１６】
表２に示す如く、引張強度、0.2％耐力、硬度については、素管への成形加工前よりも炉中銅ろう付け加工後の方が数値が高いものとなった。また、各試料の組織を観察したところ、実施例１、２ともに、炉中銅ろう付け加工後のものはベイナイトの析出が見られた。一方、素管への成形加工前のものはフェライト又はフェライト-パーライト組織のみであり、ベイナイト組織は発見されなかった。
【００１７】
上記結果から、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｍｏの化学成分を含む実施例１、２のフュ―エルレールは、炉中銅ろう付け加工を施すことによってベイナイト組織を生じさせ、このベイナイト組織の存在により素管への成形加工前よりも高強度且つ高硬度の性質を得ることができることが確認された。また、素管への成形加工前は従来品と同様にフェライト組織、又はフェライト-パーライト組織であるため、溶接品質を良好に保持可能とするとともに成形性に優れる材料であることが確認された。
【００１８】
更に、上記実施例１、２の材料と、実施例１、２とは異なる化学成分の従来のフュ―エルレールの材料との物性の違いを確認するために、従来のフュ―エルレールに使用されている材料についても実施例１、２と同様に、ＪＩＳ規格に基づく引張試験及び組織観察を行った。尚、従来のフュ―エルレールに使用されている材料の鉄及び不純物以外の化学成分及び全成分に対する配合割合について、比較例１として表１に示している。表１に示す如く、比較例１は実施例１、２とはその化学成分を異にするものであってＮｂ及びＭｏを含まず、更に実施例１、２の材料では含有していないＮｉ、Ｃｒを含むものである。尚、比較例１についても実施例１、２と同様にＪＩＳ５試験片(板厚1.6mm、形成幅25mm、形成長さ350mm)を用いた。その結果を以下の表３に示す。
【００１９】
【表３】
2016133100.tif 000004
【００２０】
その結果、本実施例１、２は比較例１に比べて引張強度及び硬さともに高い値を示すことが明らかとなった。また、組織の確認を行ったところ、実施例１、２はベイナイト組織が析出しているのに対し、比較例１はオーステナイト組織であって、ベイナイト組織の析出は見られなかった。このことから、実施例１、２の材料は従来の材料と比較して高強度且つ高硬度であることが確認された。
【００２１】
また、上記実施例１、２の材料にて形成したフュ―エルレールの一例として、表４に示すサイズの製品に成形することができる。尚、表４中、Dはフュ―エルレールの外径を、tはフュ―エルレールの肉厚を意味するものである。そして表４のaは、３０MPa付近の燃料圧力下で主に使用されるものであって、実施例１、２の材料にて形成した場合、その外径Dを11mm、肉厚tを2.0mmとし、t/Dが0.2以下の肉薄に形成することができる。これに対し、比較例１の材料にて形成した従来品の場合には、３０MPa付近の燃料圧力下で使用可能とするためには外径15mm、肉厚4.0mmとしなければならないためt/Dが0.2よりも高く、実施例１、２の材料にて形成したものよりもはるかに肉厚に形成しなければならない。
【００２２】
また、表４のbは、８０MPa付近の燃料圧力下で主に使用されるものであって、実施例１、２の材料にて形成した場合、その外径を13mm、肉厚を2.3mmとし、t/Dが0.2以下の肉薄に形成することが可能となる。これに対し、比較例１の材料にて形成した場合には、８０MPa付近の燃料圧力下で使用するためには外径20mm、肉厚5.8mmとしなければならないためt/Dが0.2よりも高く、この場合も、実施例１、２の材料にて形成したものよりはるかに肉厚に形成しなければならない。
【００２３】
【表４】
2016133100.tif 000005
【００２４】
以上の結果から、実施例１、２の材料にて形成したフュ―エルレールは、従来品よりも薄肉に形成して軽量なものとすることができ、ロールフォーミング加工による溶接管にて成形可能であるとともに、高強度及び高耐圧の性質を得ることができる。従って、３０MPa〜８０MPaという高い燃料圧力に対応可能な製品を廉価且つ容易に得ることができる。