JP2006322328A - ディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造及び該システム用燃料噴射管 - Google Patents

Abstract

【課題】 インジェクタと燃料噴射管との間に副畜圧部材を設けることにより、圧力脈動や圧力降下を防ぐことができ、しかも、簡易な円筒状ナット部材を利用することで、エンジン構成部品を盛り込むスペースを充分に確保して干渉を防止することが可能となる蓄圧式燃料噴射システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 インジェクタと燃料噴射管との間に副蓄圧部材を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であって、前記インジェクタと前記燃料噴射管との間を前記蓄圧部材を内在しつつ一括締結するための筒状ナット部材が前記燃料噴射管に外挿されて設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はディーゼル内燃機関に使用される蓄圧式燃料噴射システムの接続構造及び該システム用燃料噴射管に関するものである。

ディーゼル内燃機関用の蓄圧式燃料噴射システムは、高圧供給ポンプによってコモンレールに高圧燃料を蓄圧し、コモンレールで蓄圧された高圧燃料を各気筒毎に噴射する電子制御式の燃料噴射システムであり、その構成はディーゼル内燃機関の各気筒毎に設けられるインジェクタ、前記インジェクタに供給する燃料の圧力エネルギーを蓄圧するコモンレール、前記コモンレールに高圧燃料を供給する高圧供給ポンプ、前記コモンレールを介して前記インジェクタに連通された燃料噴射管、および前記コモンレールと前記高圧供給ポンプとを連通する燃料供給管を備えている。
特開２０００−２０５０８１号公報

上記の蓄圧式燃料噴射システムにおいて、応答性のよい噴射特性を得るためには、コモンレール内に蓄圧された燃料の蓄圧容量を大きくするか、または燃料の蓄圧圧力をより高める必要がある。そしてまずコモンレール内の燃料を蓄圧する蓄圧室の内容積を確保するためには、コモンレールの内径を太くするかまたはコモンレールの長さ方向の寸法を長くしなければならない。しかし、コモンレールの内径を太くするとコモンレールの肉厚をより厚くし大径に形成しなければならないためブラケットを含めてシステム全体を大型化せざるを得ず、これにより重量が増して近年の軽量化と小型化の要求に反するものとなってしまい、さらに内径を太くすればその内周面の剛性が低下して該内周面の欠陥感度が上昇するので該欠陥を可及的に少なく（好ましくは１０μｍ以下の疵にする）しなければならない。一方コモンレールの長さを長くすると、コモンレールを必要以上に長尺に設計することとなり各インジェクタへの燃料噴射管に従来より多くの曲げ加工を施して各管の長さが同一となるよう実質的な長さを確保するなどの必要性が生じ、これも軽量化と小型化、振動に対する高い耐久信頼性の要求に反するものとなってしまう。

さらにコモンレールなどに蓄圧される燃料の圧力をより高めようとすると、耐圧性を維持するため肉厚をより一層厚くしなければならない上、前記した内周面の疵も可及的に少なくしなければならず、肉厚を厚くすることにより重量の増大を招くのみならず内圧疲労による破裂の危険性が増すことになる。そして前記内周面の疵を好ましくは１０μｍ以下となるようにするためには高価な設備が必要となり、また精密な多くの製造工程が要求されるため製造コストが高くつくことになる。したがって前記した応答性のよい噴射特性を得るためのいずれの対策も好ましいものではなかった。

また、上記の蓄圧式燃料噴射システムにおいては、コモンレールの分岐孔周辺にオリフィスを設けているが、この場合コモンレール内の圧力は、燃料噴射による圧力脈動の影響を受けることなく安定するものの、コモンレールから下流側ではこの限りではなく、オリフィスを設けたことにより燃料流動の応答性が悪くインジェクタ内では燃料噴射による圧力降下を防ぐ効果を期待することができず、むしろ悪化する傾向であった。

かかる弊害を是正すべく、例えば特許文献１にあるように、蓄圧式燃料噴射システムに副蓄圧器を設けることにより、コモンレールを長くしたり内径を太くすることなく、またコモンレール内の燃料蓄圧圧力をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性が得られるディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムが提案されている。

しかし、上記特許文献１に記載の蓄圧式燃料噴射システムは、副蓄圧器が燃料噴射用のノズルホルダーに直接接続されるような構造をとっており、従って、ノズルホルダーに極めて近い位置に蓄圧器を設置せざるを得ないような構成となっていた。しかし、ノズルホルダーはシリンダーヘッドに埋設され、付近にはインテークマニホールドなどエンジン構成部品が多く、これらと副蓄圧器との間に干渉を生じその配置に苦慮しており、この傾向はＶ型エンジンでは特に著しい状況であった。
かかる場合、ノズルホルダー付近のスペースをできる限り確保しつつ、蓄圧式燃料噴射システムに副畜圧部材を設けることが必要となるが、該副畜圧部材を取り付けるための取付金具の数が多かったり、サイズが大きかったりすると、それだけでスペースが侵食され、該スペース内に最小限のエンジン構成部品でさえ盛り込むことができないという問題を生ずる。従って、副畜圧部材は、できる限り小さい部材、或いは、一の部材によって簡易に取り付けられる必要がある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、インジェクタと燃料噴射管との間に副畜圧部材を設けることにより、圧力脈動や圧力降下を防ぐことができ、しかも、簡易な円筒状ナット部材を利用することで、エンジン構成部品を盛り込むスペースを充分に確保して干渉を防止することができる蓄圧式燃料噴射システムを提供するものである。

本発明に係る蓄圧式燃料噴射システムの接続構造はインジェクタと燃料噴射管との間に副蓄圧部材を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であって、前記インジェクタと前記燃料噴射管との間を前記蓄圧部材を内在しつつ一括締結するための筒状ナット部材が前記燃料噴射管に外挿されて設けられていることを特徴とするものであり、より具体的には、インジェクタと燃料噴射管との間に副蓄圧部材を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であって、予め前記燃料噴射管の接続頭部に取着され、該燃料噴射管の接続頭部及び前記副蓄圧部材を覆うように外挿し、且つ該インジェクタと該燃料噴射管との間を該副蓄圧部材を介して圧接するよう該インジェクタの接続部に一括締結するための筒状ナット部材が設けられていることを特徴とするものである。
また、本発明では、前記副蓄圧部材の蓄圧室はほぼ円筒状であるか、或いはほぼ球状であることを特徴とする。
さらに、本発明では、前記副蓄圧部材のインジェクタ側押圧座面形状は截頭円錐状もしくは先端球状截頭円錐状で、燃料噴射管側受圧座面形状は凹状の円錐面であることを特徴とする。
また、本発明では、前記請求項１〜５のいずれか１項記載のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造に使用される燃料噴射管であって、該燃料噴射管の接続頭部及び副畜圧部材を内挿可能な内径を有し、且つ前記燃料噴射管の接続頭部及び副畜圧部材を内挿可能であると共にインジェクタの接続部に締結可能な長さを有する筒状ナットが外挿された燃料噴射管を特徴とする。

本発明に係るディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システム及び該システム用燃料噴射管によれば、燃料噴射管を締結するナットの中に副蓄圧部材を設けることにより、コモンレールを長くしたり内径を太くする必要がなく、また燃料の蓄圧圧力をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性を得ることができ、更に、インジェクタ内の圧力脈動や圧力降下を減少させることができるので、応答性が高く安定した燃料噴射を実現することが可能となる。
また、その結果、安定して正確な多段噴射（多数回噴射）が容易となり、ディーゼル内燃機関からの黒煙の排出量と窒素酸化物の排出量を低減し、ディーゼル内燃機関の出力、燃費の向上と排ガスの有害成分の減少が図れるという大なる効果を奏する。

また、副畜圧部材を燃料噴射管を締結するナットの中に装着可能な大きさとすることにより、副蓄圧部材のスペースを別途設ける必要がなくなるので、搭載性の問題がなくなるという優れた効果が得られ、更に、エンジン構成部品を盛り込むスペースを充分に確保して干渉を防止することが可能となる。
尚、本発明における前記副蓄圧部材の容積を１回の最大噴射量の３〜２０倍の大きさとすることが好ましい。３倍未満では前記応答性の向上効果が乏しく、一方２０倍を超えると前記の効果は大きいが副蓄圧部材が大型となって筒状ナットが長寸又は大径となり干渉により配索性が低下し、インジェクタ、副蓄圧部材、噴射管頭部の各軸芯が同一芯上にそろいにくく、耐圧性の確保が困難となるとともに、製造コストや重量が上昇してしまうからである。

図１は本発明の一実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図、図２は本発明の他の実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図、図３は本発明の更に他の実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図であり、１は副蓄圧部材、２はインジェクタ、３は燃料噴射管、４は筒状ナット部材である。

即ち、本発明はインジェクタ２と燃料噴射管３との間に副蓄圧部材１を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であり、蓄圧室１−２を備えた前記副蓄圧部材１の押圧座面１−１を前記インジェクタ２の受圧座面２−２に嵌入当接させ、更に前記燃料噴射管３の押圧座面３−２を該副蓄圧部材１の受圧座面１−５に嵌入当接させた後、予め前記燃料噴射管３の接続頭部３−１に取着された筒状ナット部材４を該燃料噴射管３の接続頭部３−１及び該副蓄圧部材１を覆うように外挿し、該筒状ナット部材４の内ねじ４−１を該インジェクタ２の接続部の外ねじ２−１にて螺着することにより、該筒状ナット部材４にてインジェクタ２と燃料噴射管３との間に副蓄圧部材１を介して相互に圧接するよう一括締結する構成をなしたものである。
また、図２に示す燃料噴射システムは、図１示す燃料噴射システムにある副蓄圧部材１の円筒状の蓄圧室１−２に替えて、略楕円形状の蓄圧室１−３を接続して構成したものであり、更に、図３に示す燃料噴射システムは、図１示す燃料噴射システムにある副蓄圧部材１の円筒状の蓄圧室１−２に替えて、略球状の蓄圧室１−４を接続して構成したものである。
なお、筒状ナット部材４の長さは副蓄圧部材１及び燃料噴射管３の接続頭部３−１との合計長さより少し長くするのがエンジン構成部品を盛り込むスペースを充分に確保する上で好ましい。

また、燃料噴射管３の接続頭部３−１の形状は図示のような截頭円錐形ばかりでなく公知の円弧状もしくは球状の先端形状としたり、算盤珠状とすることもでき、更に、前記副蓄圧部材のインジェクタ側押圧座面形状は截頭円錐状もしくは先端球状面の截頭円錐状で、燃料噴射管側受圧座面形状は凹状の円錐面であることが、密着性の観点から好ましい。

上記構成の蓄圧式燃料噴射システムでは、高圧供給ポンプにより高圧に加圧されて供給された燃料は、各燃料噴射管３を介し、副蓄圧部材１の蓄圧室１−２、１−３、１−４を経てインジェクタ２に流入するので、前記各副蓄圧部材１の作用によりコモンレールの内容積を大きくする必要がなく、またコモンレール内の燃料蓄圧圧力をより高めることもなく、応答性のよい噴射特性を得ることができる。

以上説明したごとく、本発明のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システム及び該システム用燃料噴射管は、圧力脈動や圧力降下を減少させ、副蓄圧部材をインジェクタに近い位置に設置でき、蓄圧容積を確保するようにしたので、コモンレールを長くしたり内径を太くする必要がなく、またコモンレール内の燃料の蓄圧圧力をより高めることもなく、応答性のよい多段噴射などの優れた噴射特性を得ることができ、ディーゼル内燃機関の出力、燃費の向上と黒煙の排出量や窒素酸化物の排出量の低減を図ることができる。

本発明の一実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図である。 本発明の他の実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図である。 本発明の更に他の実施例における蓄圧式燃料噴射システムを示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 副蓄圧部材
１−１ 押圧座面
１−２、１−３、１−４ 蓄圧室
１−５ 受圧座面
２ インジェクタ
２−１ 外ねじ
２−２ 受圧座面
３ 燃料噴射管
３−１ 接続頭部
３−２押圧座面
４ 筒状ナット部材
４−１ 内ねじ
４−２ 底部
４−３ 中央孔

Claims (6)

1. インジェクタと燃料噴射管との間に副蓄圧部材を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であって、
   前記インジェクタと前記燃料噴射管との間を前記蓄圧部材を内在しつつ一括締結するための筒状ナット部材が前記燃料噴射管に外挿されて設けられていることを特徴とするディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造。
2. インジェクタと燃料噴射管との間に副蓄圧部材を備えたディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造であって、
   予め前記燃料噴射管の接続頭部に取着され、該燃料噴射管の接続頭部及び前記副蓄圧部材を覆うように外挿し、且つ該インジェクタと該燃料噴射管との間を該副蓄圧部材を介して圧接するよう該インジェクタの接続部に一括締結するための筒状ナット部材が設けられていることを特徴とするディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造。
3. 前記副蓄圧部材の蓄圧室はほぼ円筒状であることを特徴とする請求項１又は２記載のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造。
4. 前記副蓄圧部材の蓄圧室はほぼ球状であることを特徴とする請求項１又は２記載のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造。
5. 前記副蓄圧部材のインジェクタ側押圧座面形状は截頭円錐状もしくは先端球状截頭円錐状で、燃料噴射管側受圧座面形状は凹状の円錐面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造。
6. 前記請求項１〜５のいずれか１項記載のディーゼル内燃機関の蓄圧式燃料噴射システムの接続構造に使用される燃料噴射管であって、該燃料噴射管の接続頭部及び副畜圧部材を内挿可能な内径を有し、且つ前記燃料噴射管の接続頭部及び副畜圧部材を内挿可能であると共にインジェクタの接続部に締結可能な長さを有する筒状ナットが外挿された燃料噴射管。
   
   

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