JP2004285951A

JP2004285951A - 直噴式内燃機関の燃料噴射弁固定装置

Info

Publication number: JP2004285951A
Application number: JP2003080685A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kawamoto; 裕川本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】燃料圧力の上昇後に、燃料噴射弁１０に必要以上の押付け荷重がかかるのを防止する。
【解決手段】燃料噴射弁１０の先端部側をシリンダヘッド１の取付孔９に挿入し、燃料噴射弁１０の基端部側を燃料分配管１２の燃料出口管１３にＯリング１７を介して挿入する。燃料出口管１３と燃料噴射弁１０との間に介装されて、燃料噴射弁１０をシリンダヘッド１側へ押圧するバネ部材１８を設ける。また、Ｏリング１７に作用する燃料出口管１３内の燃料圧力に応動し、燃料圧力の増大時に、燃料噴射弁１０に作用して、これをシリンダヘッド１側へ押圧する燃圧応動部材１９を設ける。この燃圧応動部材１９は、同時に、バネ部材１８の燃料出口管１３側に作用して、バネ部材１８を燃料出口管１３から離間させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴式内燃機関における燃料噴射弁の固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射弁固定装置では、特許文献１に示されるように、燃料噴射弁の先端部側をシリンダヘッドの取付孔に挿入し、燃料噴射弁の基端部側を燃料分配管（フュエルレール）の燃料出口管（燃料供給部）に軸シール部材（Ｏリング）を介して挿入し、シリンダヘッドに固定した板バネにより、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することにより燃料噴射弁の一部（弁側位置決め部）をシリンダヘッドの取付孔の座面（ヘッド側位置決め部）に係止させて固定している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９４３０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、板バネにより、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することで、燃料噴射弁を固定しているが、エンジン始動後、高圧燃料ポンプにより、燃料分配管内の燃料圧力が上昇すると、燃料圧力が軸シール部材を介して燃料噴射弁に作用するので、板バネの力と燃料圧力とで、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することになる。
【０００５】
このため、必要以上の押付け荷重がかかることで、燃料分配管、板バネ、燃料噴射弁、シリンダヘッド形状、あるいはこれらの寸法バラツキによっては、燃料噴射弁に過大な偏荷重がかかり、燃料噴射特性を悪化させる恐れがあるという問題点があった。
【０００６】
また、荷重が均等であったとしても、シリンダヘッド又は燃料噴射弁の座面が傾いている場合には、やはり偏荷重となり、ノズルに横荷重がかかる。ノズルに横荷重がかかると、弁部の摺動抵抗が増え、開弁遅れに対し閉弁遅れの増加が大きくなって、噴射量増大方向にエラーを生じる。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃料圧力の上昇後に、燃料噴射弁に必要以上の押付け荷重がかかることで、過大な偏荷重を生じるのを防止できる燃料噴射弁固定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る燃料噴射弁固定装置では、燃料分配管の燃料出口管と燃料噴射弁との間に介装されて、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧するバネ部材を設ける一方、燃料出口管内の軸シール部材に作用する燃料出口管内の燃料圧力に応動し、燃料圧力の増大時に、燃料噴射弁に作用して、これをシリンダヘッド側へ押圧すると共に、前記バネ部材の燃料出口管側に作用して、前記バネ部材を前記燃料出口管から離間させる燃圧応動部材を設ける構成とする。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料圧力が上昇する前は、バネ部材により、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することで、燃料噴射弁を固定し、燃料圧力が上昇した後は、燃料圧力を利用して、燃圧応動部材により、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することで、燃料噴射弁を固定する。そして、このときは、燃圧応動部材により、前記バネ部材の作用を解除するので、必要以上の押付け荷重がかかることを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す内燃機関の要部断面図、図２は燃料噴射弁固定装置の全体図である。
【００１１】
シリンダヘッド１、シリンダブロック２及びピストン３により形成される各気筒の燃焼室４に対し、シリンダヘッド１に吸気ポート５及び排気ポート６が接続され、それぞれに吸気弁７及び排気弁８が装着されている。
【００１２】
また、シリンダヘッド１の吸気弁７側の側部に形成した取付孔９に、燃料噴射弁１０が斜め下向きに取付けられ、燃焼室４内に直接燃料を噴射するようになっている。そして、シリンダヘッド１の中央部付近に点火プラグ１１が配置され、混合気に火花点火するようになっている。
【００１３】
各気筒の燃料噴射弁１０への燃料の供給は、高圧燃料ポンプ（図示せず）から高圧燃料が導かれる全気筒又はバンク毎に共通の燃料分配管１２により、各気筒毎の燃料出口管１３を介して、なされる。燃料分配管１２は、カムシャフト（図示せず）と平行に配置され、その延在方向複数箇所に取付用ブラケット１４が一体に形成され、このブラケット１４を介して、シリンダヘッド１にボルト１５で固定される。
【００１４】
燃料噴射弁１０の固定構造については、図３及び図４により説明する。図３は燃料噴射弁固定装置の拡大図であり、その上部には後述するバネ部材１８及び燃圧応動部材１９を上から見た図を併記してある。また、図４にはバネ部材１８を９０°回転させた状態を示している。
【００１５】
燃料噴射弁１０は、その先端部側をシリンダヘッド１の取付孔９に挿入して、燃焼室４内に臨ませている。燃料噴射弁１０は、先端部側に小径のノズル部１０ａを有し、中間に最大径の大径部１０ｂを有している。ここで、燃料噴射弁１０のノズル部１０ａは取付孔９の対応する孔径の部分にシールリング１６を介して挿入され、大径部１０ｂの下側のテーパ状の段部１０ｃが取付孔９の座面９ａに係止されるようになっている。
【００１６】
燃料噴射弁１０の基端部側は、Ｏリング取付溝１０ｄに装着された軸シール部材としてのＯリング１７を介して、燃料分配管１２の燃料出口管１３に挿入されている。
【００１７】
ここにおいて、燃料噴射弁１０の大径部１０ｂより上側の位置に、バネ部材１８を嵌合させることで、燃料分配管１２の燃料出口管１３と、燃料噴射弁１０の大径部１０ｂ上側の段部１０ｅとの間に、バネ部材１８を介装してある。
【００１８】
バネ部材１８は、板バネを２つに折り曲げて、上面側を上に凸、下面側を下に凸にすると共に、遊端側から切欠きを形成してＣ字又はＵ字状にしてある。
バネ部材１８は、燃料噴射弁１０をシリンダヘッド１側へ押圧することにより、燃料噴射弁１０のテーパ状段部１０ｃをシリンダヘッド１の取付孔９の座面９ａに係止させて固定するように機能する。
【００１９】
また、燃料噴射弁１０の基端部側のＯリング取付溝１０ｄに、Ｏリング１７と共にかつその受圧面とは反対側に位置させ、軸方向に遊び（隙間）をもって、燃圧応動部材１９を装着してある。
【００２０】
燃圧応動部材１９は、リング状の部材であり、前記Ｏリング１７に作用する燃料出口管１３内の燃料圧力に応動し、燃料圧力の増大時に、燃料噴射弁１０のＯリング取付溝１０ｄの壁面に作用して、これをシリンダヘッド１側へ押圧する。
【００２１】
また、燃圧応動部材１９は、円筒部１９ａを備え、前記燃料圧力の増大時に、前記円筒部１９ａの端部が前記バネ部材１８の燃料出口管１３側に作用して、前記バネ部材１８を前記燃料出口管１３から離間させるよう構成されている。
【００２２】
次に作用を説明する。
燃料圧力が低く、燃料噴射弁１０が燃焼圧によって持ち上げられる恐れがある始動時には、図３及び図４に示したように、燃料分配管１２（燃料出口管１３）がバネ部材１８を押さえ、バネ部材１８が燃料噴射弁１０をシリンダヘッド１側へ押付けることで、燃料噴射弁１０を固定する。このとき、燃圧応動部材１９と燃料噴射弁１０との間には隙間がある（図４参照）。
【００２３】
始動後、燃料圧力が上昇すると、図５に示すように、燃料圧力により、Ｏリング１７と共に燃圧応動部材１９が押下げられ、この押下げ力で、燃料噴射弁１０をシリンダヘッド１側へ押付けることで、燃料噴射弁１０を固定する。このとき、燃圧燃圧応動部材１９の円筒部１９ａがバネ部材１８に当接して、バネ部材１８を燃料分配管１２（燃料出口管１３）から離間させる（図５中の隙間）。このため、燃料噴射弁１０は燃料圧力のみにより固定され、必要以上の押付け荷重がかからない。
【００２４】
すなわち、従来の技術では、バネ荷重のみで固定する場合と、燃圧＋バネ荷重で固定する場合とがあり、寸法がばらついても、バネの許容応力範囲となるようにバネ定数を設定すると、燃圧＋バネ荷重が、燃料噴射弁の許容荷重を超えてしまうことがある（図６（ａ）参照）。また、燃圧＋バネ荷重＜燃料噴射弁許容荷重としようとすると、バネの許容応力を超えてしまう（図６（ｂ）参照）。
【００２５】
これに対し、本発明では、寸法がばらついても、バネの許容応力範囲内、かつ燃圧による押さえ力以下となるようにバネ定数を設定すると、最大でも燃圧による押さえ力までしか加わらないようになる（図６（ｃ）参照）。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、燃料分配管１２の燃料出口管１３と燃料噴射弁１０との間に介装されて、燃料噴射弁１０をシリンダヘッド１側へ押圧するバネ部材１８を設ける一方、燃料出口管１３内の軸シール部材１７に作用する燃料出口管１３内の燃料圧力に応動し、燃料圧力の増大時に、燃料噴射弁１０に作用して、これをシリンダヘッド１側へ押圧すると共に、前記バネ部材１８の燃料出口管１３側に作用して、前記バネ部材１８を前記燃料出口管１３から離間させる燃圧応動部材１９を設ける構成とすることにより、燃料圧力が上昇する前は、バネ部材による押付けで、燃料圧力が上昇した後は、バネ部材の作用を解除して、燃料圧力による押付けで、燃料噴射弁を固定するので、必要以上の押付け荷重がかかることを防止できる。従って、部品バラツキ等があっても、過大な偏荷重が生じるのを防止でき、燃料噴射特性の悪化を防止できる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、前記軸シール部材は、燃料噴射弁１０の基端部側のＯリング取付溝１０ｄに装着されるＯリング１７とし、前記燃圧応動部材１９は、前記Ｏリング取付溝１０ｄにＯリング１７と共にかつその受圧面とは反対側に位置させて軸方向に遊び（隙間）をもって装着されるリング状の部材１９とすることにより、比較的簡単な構成で、実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関の要部断面図
【図２】燃料噴射弁固定装置の全体図
【図３】燃料噴射弁固定装置の拡大図
【図４】バネ部材１８を９０°回転させた状態を示す図
【図５】燃料圧力上昇時の状態を示す図
【図６】特性図
【符号の説明】
１シリンダヘッド
４燃焼室
９取付孔
９ａ座面
１０燃料噴射弁
１０ｄＯリング取付溝
１２燃料分配管
１３燃料出口管
１４取付用ブラケット
１５ボルト
１６シールリング
１７Ｏリング（軸シール部材）
１８バネ部材
１９燃圧応動部材
１９ａ円筒部

Claims

燃料噴射弁の先端部側をシリンダヘッドの取付孔に挿入し、燃料噴射弁の基端部側を燃料分配管の燃料出口管に軸シール部材を介して挿入し、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧することにより燃料噴射弁の一部をシリンダヘッドの取付孔の座面に係止させて固定する直噴式内燃機関の燃料噴射弁固定装置であって、前記燃料出口管と燃料噴射弁との間に介装されて、燃料噴射弁をシリンダヘッド側へ押圧するバネ部材と、
前記軸シール部材に作用する燃料出口管内の燃料圧力に応動し、燃料圧力の増大時に、燃料噴射弁に作用して、これをシリンダヘッド側へ押圧すると共に、前記バネ部材の燃料出口管側に作用して、前記バネ部材を前記燃料出口管から離間させる燃圧応動部材と、
を含んで構成される直噴式内燃機関の燃料噴射弁固定装置。
前記軸シール部材は、燃料噴射弁の基端部側のＯリング取付溝に装着されるＯリングであり、
前記燃圧応動部材は、前記Ｏリング取付溝にＯリングと共にかつその受圧面とは反対側に位置させて軸方向に遊びをもって装着されるリング状の部材であることを特徴とする請求項１記載の直噴式内燃機関の燃料噴射弁固定装置。