JP2004360586A

JP2004360586A - 筒内噴射用燃料噴射弁装置

Info

Publication number: JP2004360586A
Application number: JP2003160409A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Aota; 雅之青田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24
Also published as: FR2855854A1; KR100600281B1; DE102004010876B4; CN1573063A; US20040244776A1; DE102004010876A1; FR2855854B1; KR20040105555A

Abstract

【課題】コストを上昇させることなく、容易に回転方向位置め構造を形成でき、位置め精度を高精度で得られる取り付け構造を得る。
【解決手段】シリンダヘッド９０に形成された燃料噴射弁挿入孔９３に、燃料噴射口２２が形成された先端側を挿入して配置され、金属部２０の外周部に径方向外方に突出するように形成された軸方向被拘束部２１と、樹脂部１０の外周面に形成された所定の形状の径方向被拘束部１５とを有し、燃料噴射口２２からシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５０と、一端がシリンダヘッド９０に固定され、他端に形成された拘束部４１で燃料噴射弁５０を固定するストッパ６０とを有し、ストッパ６０の拘束部４１は、軸方向被拘束部２１に当接して燃料噴射弁５０を軸方向に押圧するとともに、径方向被拘束部１５に係合して燃料噴射弁５０の軸回りの回転を規制する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁とその取り付け構造から成る燃料噴射弁装置に関し、特に燃料噴射弁の回転防止の機能において改善された燃料噴射弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式内燃機関においては、燃料噴射弁は、内燃機関の内部に形成されたシリンダに直接燃料を噴射する。この燃料噴射弁は、シリンダヘッドに形成された燃料噴射弁挿入孔に取り付けられる。燃料噴射弁挿入孔は、内部のシリンダと連通している。シリンダ内の燃焼ガスは、シリンダヘッドと燃料噴射弁との間に配置されたコルゲートワッシャなどのシール部材によりシールされている。シリンダ内の燃焼ガス圧力は、燃料噴射弁を燃料噴射弁挿入孔から外部へ押し出す力となって働く。そのため、燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定するには、燃料噴射弁の軸方向に作用する大きな押圧力が必要となる。
【０００３】
そこで、従来、燃料噴射弁の外周部にフランジを設け、このフランジをストッパにより軸方向に押圧して燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定する方法が提案されている。そして、このフランジは、大きな押圧力に耐えられるよう従来に燃料噴射弁の金属部に形成されていた。
【０００４】
また、シリンダヘッド上で燃料噴射弁の軸回りの回転が規制されることも重要である。なぜならば、筒内噴射用の燃料噴射弁においては、シリンダに燃料噴射弁を搭載する際のレイアウトの制約などから、燃料噴霧の形状が燃料噴射弁の軸心に対し、傾いている、もしくは非対称の形状とされている等、燃料噴射弁の軸心に対し対象ではない噴霧形状とされていることが多い。この場合、噴霧が適正な方向に噴射されるには、燃料噴射弁を軸回りに所定の位置に位置決めして固定することが重要である。
【０００５】
この燃料噴射弁の回転方向の位置決めを実現する方法としては、従来、例えば、上述のフランジの一部を削って、このフランジに、噴射弁の中心線を含む面に直交する平面を形成し、この平面とストッパとを係合させて回転方向の位置決めを実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、燃料噴射弁の周囲に設けられた燃料供給管と燃料噴射弁とを係合させて回転方向の位置決めを実現する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらにまた、燃料噴射弁の外周部に軸方向に突出するように設けられた外部プラグコネクタのピンを利用して回転方向の位置決めを実現する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１２０５０８号公報
【特許文献２】
特開平９−１００７５８号公報
【特許文献３】
特許２９５３２２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１の方法においては、燃料噴射弁の金属製のフランジに平面を形成する切削加工を施す必要があり、加工コストが増大してしまう。
また、上述の特許文献２の方法においては、燃料噴射弁と燃料供給管との間に、回転方向位置決め用の部材を新たに設ける必要があり、部品点数が増えるので生産コストが増大してしまう。また、この方法の場合、回転方向位置決めは、燃料噴射弁と燃料供給管との間で行われることとなるが、この場合の位置決め精度は、燃料噴射弁と燃料供給管との間の回転方向誤差に、燃料供給管とシリンダヘッドとの間の回転方向誤差が加わり、回転方向の位置決め精度が悪いという問題が有った。
さらにまた、上述の特許文献３の方法においては、ピンが細く小さいことから、ピン勘合部のがたつきにピンの弾性変形が加わり、回転方向の位置決め精度が悪いという問題が有った。
そして、筒内噴射用燃料噴射弁は、燃料噴霧に関しては、燃料がシリンダ内に直接噴射されることから、噴霧の形状や、噴射方向精度について高精度が求められる。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁とその取り付け構造から成る燃料噴射弁装置において、コストを増加させることなく、容易に燃料噴射弁の回転方向位置め構造を形成することができ、かつ回転方向位置め精度を高精度で得られる筒内噴射用燃料噴射弁装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁装置は、筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁装置において、シリンダヘッドに形成された燃料噴射弁挿入孔に、燃料噴射口が形成された先端側を挿入して配置され、胴部に設けられた金属部の外周部に径方向外方に突出するように形成された軸方向被拘束部と、軸方向被拘束部より後端側に設けられた樹脂部の外周面に形成された所定の形状の径方向被拘束部とを有し、燃料噴射口からシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、一端がシリンダヘッドに固定され、他端に形成された拘束部で燃料噴射弁を固定するストッパとを有し、ストッパの拘束部は、軸方向被拘束部に当接して燃料噴射弁を軸方向シリンダヘッド側に押圧するとともに、径方向被拘束部に係合して燃料噴射弁の軸回りの回転を規制する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。また、図２は図１の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。さらに、図３は燃料噴射弁及びシリンダヘッドの断面図である。また、図４は燃料噴射弁の上面図、図５はストッパの上面図である。
筒内噴射用燃料噴射弁装置１００は、筒内噴射型内燃機関のシリンダヘッド９０に形成された燃料噴射弁挿入孔９３に取り付けられ、内燃機関の内部に設けられたシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５０と、この燃料噴射弁５０をシリンダヘッド９０に固定するストッパ６０と、このストッパ６０をシリンダヘッド９０に締着するボルト９５とを有している。シリンダヘッド９０に形成された燃料噴射弁挿入孔９３は、内燃機関の内部に設けられたシリンダに連通している。
【００１１】
燃料噴射弁５０は、燃料噴射口２２が設けられた先端から概略中央部までの全体の約半分を覆い、噴射弁の主要構成部品を収納する金属ハウジング２０と、この金属ハウジング２０に対して、燃料噴射弁５０のシリンダヘッド９０と反対側に設けられ、金属ハウジング２０に対して増設するようにモールド成型により一体に作製された樹脂ハウジング１０とを有している。金属ハウジング２０及び樹脂ハウジング１０は、それぞれ、燃料噴射弁５０の金属部及び樹脂部を構成している。
【００１２】
金属ハウジング２０の内部には、燃料噴射弁５０の先端に設けられた弁座２３を開閉することにより、燃料噴射口２２から噴出する燃料の量を調節するニードルバルブ２４や、このニードルバルブ２４を駆動するコイル２７及びソレノイド２８が収納されている。
一方、樹脂ハウジング１０には、燃料噴射弁５０の軸線に対して枝分かれするように突出した外部プラグコネクタ１１が設けられている。外部プラグコネクタ１１に形成された凹部内には、コイル２７及びソレノイド２８から延びる接続端子１２が露出している。外部プラグコネクタ１１は、図示しないプラグと連結し、コイル２７及びソレノイド２８に駆動電力を供給する。
【００１３】
燃料噴射弁５０の概略中央部には、金属ハウジング２０の概略円筒状の胴部に全周にわたって鍔状のフランジ２１が設けられている。このフランジ２１は、燃料噴射弁５０の軸方向被拘束部を構成している。燃料噴射弁５０は、シリンダヘッド９０に形成された燃料噴射弁挿入孔９３に、先端部からフランジ２１までを埋めるようにして挿入され、このフランジ２１をストッパ６０により、軸方向に押圧されて固定されている。フランジ２１は、燃料噴射弁挿入孔９３の開口縁部に全周にわたって当接している。
【００１４】
燃料噴射弁５０を軸方向に押圧するストッパ６０は、弾性材料で作製され、一端に形成された貫通穴４８にボルト９５を貫通させ、このボルト９５がシリンダヘッド９０に螺刻されたボルト穴９２締着されることによって固定されている。ストッパ６０の貫通穴４８と反対の側には、長手方向に開口を向けたＵ字形のＵ字部４１が形成されている。このＵ字部４１は、燃料噴射弁５０を軸方向シリンダヘッド側に押圧するとともに、燃料噴射弁５０の軸回りの回転を規制する拘束部を構成している。
【００１５】
ストッパ６０は、Ｕ字部４１で燃料噴射弁５０の樹脂ハウジング１０を挟み込むようにして燃料噴射弁５０と係合し、Ｕ字部４１のシリンダヘッド９０側の側面でフランジ２１を押圧し、燃料噴射弁５０を軸方向に押さえ付けている。
燃料噴射弁５０の樹脂ハウジング１０には、ストッパ６０のＵ字部４１にはさまれる部分に樹脂平面部１５が形成されている。樹脂平面部１５は、樹脂ハウジング１０の外周面に互いに反対方向を向くように平行に形成されている。すなわち、樹脂平面部１５は、樹脂ハウジング１０の外周面に形成された燃料噴射弁５０の中心軸とボルト９５の中心軸とを含む面に平行な２平面である。この樹脂平面部１５は、燃料噴射弁５０の径方向被拘束部を構成している。Ｕ字部４１の内側に形成された対向する２平面は、この樹脂平面部１５と接近して対向し、燃料噴射弁５０の回転を規制するとともに、外部プラグコネクタ１１を所定の方向に向かせている。
【００１６】
燃料噴射弁５０の駆動電力を供給する外部プラグコネクタ１１は、通常樹脂で形成されるため、回転方向位置決め用の樹脂平面部１５を外部プラグコネクタ１１とモールド成型にて一体に容易に作製することは容易である。
【００１７】
本実施の形態の筒内噴射用燃料噴射弁装置１００は、燃料噴射弁５０の樹脂平面部１５を樹脂で構成することで、金属のフランジにストッパとの回転方向位置決め係合部を設けていた従来のものよりもコストを安く作製できる。また、樹脂平面部１５が樹脂で構成されているため、形状の設計自由度が高く、ストッパ６０の形状制約に合わせて、適宜、種々な係合形状とすることも可能である。
【００１８】
また、燃料噴射弁５０の樹脂ハウジング１０は、フランジ２１を基準としてモールド成型されて作製されているため、フランジ２１のシリンダヘッド９０側の基準面（当接面）に対する樹脂平面部１５の寸法精度を高精度に保つことができる。また、樹脂平面部１５は、燃料噴射弁５０の中心軸から離れた位置に形成されているため、ストッパ６０のＵ字部４１と樹脂平面部１５との間に発生するがたつきによる回転方向位置規制精度悪化を小さくすることができる。
【００１９】
更に、シリンダヘッド９０の各気筒のストッパ取り付けボルト穴９２と燃料噴射弁挿入孔９３とを一直線上に設けているので、燃料噴射弁５０とストッパ６０との相対位置関係を高精度とすることができ、燃料噴射弁の回転方向位置精度を更に高精度とすることができる。
【００２０】
このように、本実施の形態の筒内噴射用燃料噴射弁装置１００は、筒内噴射式内燃機関の一部をなしシリンダに連通する燃料噴射弁挿入孔９３が設けられたシリンダヘッド９０に取り付けられ、燃料噴射口２２が形成された先端側を燃料噴射弁挿入孔９３に挿入して配置され、胴部に設けられた金属ハウジング（金属部）２０の外周部に径方向外方に突出するように形成されたフランジ（軸方向被拘束部）２１と、このフランジ２１より後端側に設けられた樹脂ハウジング（樹脂部）１０の外周面に形成された所定の形状の樹脂平面部（径方向被拘束部）１５とを有し、燃料噴射口２２からシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁５０と、一端がシリンダヘッド９０に固定され、他端に形成されたＵ字部（拘束部）４１で燃料噴射弁５０を固定するストッパ６０とを有し、ストッパ６０のＵ字部４１は、フランジ２１に当接して燃料噴射弁５０を軸方向シリンダヘッド９０側に押圧するとともに、径方向被拘束部１５に係合して燃料噴射弁５０の軸回りの回転を規制する。そのため、コストを増加させることなく、容易に燃料噴射弁の回転方向位置め構造を実現することができ、かつ燃料噴射弁５０の回転方向位置め精度を高精度とすることができる。
【００２１】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。また、図７は図６の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。さらに、図８は燃料噴射弁の上面図、図９はストッパの上面図である。
本実施の形態の筒内噴射用燃料噴射弁装置１１０においては、ストッパ８０の拘束部であるＵ字部４３は、対向する２本の爪部の間に長手方向に直交する面として係合平面部４４を有している。Ｕ字部４３は、燃料噴射弁７０の樹脂ハウジング１０を挟み込むとともに、樹脂ハウジング１０の側面に形成された１つの樹脂平面部１７とこの係合平面部４４とをと当接させ、燃料噴射弁７０の回転を規制するとともに、外部プラグコネクタ１１を所定の方向に向かせている。樹脂平面部１７は、燃料噴射弁７０の中心軸とボルト９５の中心軸とを含む面に直交する平面として形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態においても、実施の形態１と概略同様な効果を得ることができる。
【００２２】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。また、図１１は図１０の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。
本実施の形態の筒内噴射用燃料噴射弁装置においては、実施の形態２のものを基礎とし、４気筒エンジンに対応して、４基が１列に整列して設けられている。そして、４個のストッパ取り付けボルト穴９２の各中心軸と４個の燃料噴射弁挿入孔９３の各中心軸が同一平面内にあるように配置されている。
【００２３】
このような構成の筒内噴射用燃料噴射弁装置においては、隣り合う燃料噴射弁７０と隣り合うストッパ８０との相対位置関係を高精度とすることができるため、燃料噴射弁７０の回転方向位置精度を実施の形態２に比べてさらに高精度とすることができる。尚、本実施の形態においては、実施の形態２を基礎としているが、実施の形態１を基礎とし、シリンダヘッド９０の各気筒のストッパ取り付けボルト穴９２の各軸心と燃料噴射弁挿入孔９３の各軸心とを、それぞれ別に同一平面内に存在するように配置しても同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁装置は、筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁装置において、シリンダヘッドに形成された燃料噴射弁挿入孔に、燃料噴射口が形成された先端側を挿入して配置され、胴部に設けられた金属部の外周部に径方向外方に突出するように形成された軸方向被拘束部と、軸方向被拘束部より後端側に設けられた樹脂部の外周面に形成された所定の形状の径方向被拘束部とを有し、燃料噴射口からシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、一端がシリンダヘッドに固定され、他端に形成された拘束部で燃料噴射弁を固定するストッパとを有し、ストッパの拘束部は、軸方向被拘束部に当接して燃料噴射弁を軸方向シリンダヘッド側に押圧するとともに、径方向被拘束部に係合して燃料噴射弁の軸回りの回転を規制する。そのため、コストを増加させることなく、容易に燃料噴射弁の回転方向位置め構造を形成することができ、かつ回転方向位置め精度を高精度で得られる燃料噴射弁の取り付け方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。
【図２】図１の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。
【図３】燃料噴射弁及びシリンダヘッドの断面図である。
【図４】実施の形態１の燃料噴射弁の上面図である。
【図５】実施の形態１のストッパの上面図である。
【図６】この発明の実施の形態２の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。
【図７】図６の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。
【図８】実施の形態２の燃料噴射弁の上面図である。
【図９】実施の形態２のストッパの上面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の筒内噴射用燃料噴射弁装置を示す一部を断面とする側面図である。
【図１１】図１０の筒内噴射用燃料噴射弁装置の上面図である。
【符号の説明】
１０樹脂ハウジング（樹脂部）、１１外部プラグコネクタ、１２接続端子、１５，１７樹脂平面部（径方向被拘束部）、２０金属ハウジング（金属部）、２１フランジ（軸方向被拘束部）、２２燃料噴射口、２３弁座、２４ニードルバルブ、２７コイル、２８ソレノイド、４１，４３Ｕ字部（拘束部）、４４係合平面部、４８貫通穴、５０燃料噴射弁、６０ストッパ、７０燃料噴射弁、８０ストッパ、９０シリンダヘッド、９２ボルト穴、９３燃料噴射弁挿入孔、９５ボルト。

Claims

筒内噴射式内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられる燃料噴射弁装置において、
前記シリンダヘッドに形成された燃料噴射弁挿入孔に、燃料噴射口が形成された先端側を挿入して配置され、胴部に設けられた金属部の外周部に径方向外方に突出するように形成された軸方向被拘束部と、該軸方向被拘束部より後端側に設けられた樹脂部の外周面に形成された所定の形状の径方向被拘束部とを有し、前記燃料噴射口からシリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
一端がシリンダヘッドに固定され、他端に形成された拘束部で前記燃料噴射弁を固定するストッパとを有し、
前記ストッパの前記拘束部は、前記軸方向被拘束部に当接して前記燃料噴射弁を軸方向前記シリンダヘッド側に押圧するとともに、前記径方向被拘束部に係合して前記燃料噴射弁の軸回りの回転を規制する
ことを特徴とする筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記燃料噴射弁の軸方向被拘束部は、コイル及び弁体を収納する金属ハウジングの外周部に全周にわたって設けられたフランジである
ことを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記燃料噴射弁の径方向被拘束部は、外部プラグコネクタと一体にモールド成型される樹脂ハウジングの外周面に形成された平面である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記ストッパは弾性材料で作製され、中間部に形成された貫通穴を貫通するボルトによって、前記シリンダヘッドに締着されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記燃料噴射弁の樹脂ハウジングの外周面に形成された前記平面は、前記燃料噴射弁の中心軸と前記ボルトの中心軸とを含む面に平行な２平面である
ことを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記燃料噴射弁の樹脂ハウジングの外周面に形成された前記平面は、前記燃料噴射弁の中心軸と前記ボルトの中心軸とを含む面に直交する平面である
ことを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。
前記燃料噴射弁は、前記シリンダヘッドに複数個が取り付けられ、各燃料噴射弁の中心軸と各ボルトの中心軸とが同一平面上にある
ことを特徴とする請求項４に記載の筒内噴射用燃料噴射弁装置。