JP2006348783A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関のシリンダヘッドカバー２とボンネット３との間隔を狭くすることなく、更にエンジン本体およびインジェクタ４の高さ方向の寸法を変更することなく、内燃機関のシリンダヘッド１とボンネット３との間隔を狭くすることを課題とする。
【解決手段】 内燃機関のシリンダヘッド上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー２の内部に、インジェクタ内部からインジェクタ外部に流出した余剰燃料、つまりインジェクタ４の後端部に設けられた配管接続部４７のリークポート４９からリターン配管５３の連通路５４内に溢流した余剰燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路５１を形成している。これによって、シリンダヘッドカバー２の板厚方向の図示下端面とインジェクタ４の配管接続部４７の図示上端面との間隔を、リターン燃料配管とシリンダヘッドカバーとの間に隙間を形成する必要のある従来の技術と比べて非常に狭くすることができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッド上部に取り付けられるヘッドカバーの内部に、燃料噴射装置の構成要素を成す部品から溢流した余剰燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路を形成した内燃機関の燃料供給装置に関するものである。

［従来の技術］
従来より、燃料タンクから汲み上げた燃料をポンプで加圧してノズルから内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射供給する内燃機関の燃料供給装置として、燃料供給ポンプより吐出した高圧燃料を蓄圧するコモンレールを備え、このコモンレール内に蓄圧された高圧燃料を、燃料噴射ノズルと電磁弁とを一体化したインジェクタの先端部（軸線方向の一端部）に形成された噴射孔から内燃機関の気筒内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。このような蓄圧式燃料噴射装置においては、インジェクタの後端部（軸線方向の他端部）に、内部にリークポートが形成された配管接続部を設け、この配管接続部のリークポートから溢流する余剰燃料（内燃機関の燃焼室内に噴射されなかった燃料）を燃料タンクに戻すためのリターン燃料配管を設け、インジェクタの配管接続部にリターン燃料配管を液密的に接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来より、自動車等の車両のエンジンルーム内に格納される内燃機関（エンジン本体）は、シリンダブロック、シリンダヘッドおよびヘッドカバー等によって構成されている。このようなエンジン本体に、蓄圧式燃料噴射装置の構成要素の１つであるインジェクタを取り付ける場合には、図５に示したように、先ず内燃機関のシリンダヘッド１００のインジェクタ取付孔１０１内にインジェクタ１０２を差し込む。そして、クランプおよび締結ボルト等によってインジェクタ１０２の段差部をガスケット等のシール材を介して取付座面１０３に押し付けることで、インジェクタ１０２が内燃機関のシリンダヘッド１００に保持固定される。

そして、インジェクタ１０２の配管接続部１０４とリターン燃料配管１０５との接続は、パイプ１０６を有するユニオン１０７を介して行うようにしている。これにより、インジェクタ１０２の配管接続部１０４内に形成されるリークポート１１１より溢流した余剰燃料は、ユニオン１０７内に形成されるリターン燃料通路１１２、リターン燃料配管１０５内に形成されるリターン燃料通路１１３を経由して燃料タンクに戻される。ここで、インジェクタ１０２の配管接続部１０４およびリターン燃料配管１０５は、内燃機関のシリンダヘッド１００と、このシリンダヘッド上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー１０８との間に形成される空間内に収容されている。また、シリンダヘッドカバー上部には、ボンネット１０９が設置されている。

［従来の技術の不具合］
ところが、ボンネット１０９により覆われるエンジンルーム内にエンジンを搭載した自動車等の車両においては、対人衝突時における歩行者保護の観点、および対物衝突時における乗員保護の観点から、ボンネット１０９上への衝撃に対する衝撃吸収機能を具備させることが求められている。この衝撃吸収機能は、ボンネット１０９が衝突による衝撃によって変形することで発揮される。そして、衝撃吸収機能を十分に発揮させるためには、エンジン本体とボンネット１０９との間隔、特にエンジンのシリンダヘッド１００の上部を覆うように取り付けられるシリンダヘッドカバー１０８とボンネット１０９との間隔（高さ方向の寸法：Ａｍｍ）を十分に確保することが必要とされる。これは、シリンダヘッドカバー１０８とボンネット１０９との間隔が狭い場合には、ボンネット１０９上への衝突時にボンネット１０９が僅かに変形しただけで、シリンダヘッドカバー１０８に接触することになり、十分な衝撃吸収機能を発揮できなくなるからである。したがって、シリンダヘッドカバー１０８とボンネット１０９との間隔は、車両製造メーカが規定している。

一方、近年の自動車等の車両においては、車両のスタイルの変更等によって、エンジン本体とボンネット１０９との間隔を狭くしたいという場合が考えられる。ところが、上述したように、シリンダヘッドカバー１０８とボンネット１０９との間隔が予め規定されているので、シリンダヘッド１００とシリンダヘッドカバー１０８との間隔を狭くするしか方法がないが、シリンダヘッド１００の上部からは、インジェクタ１０２の軸線方向の反噴射側端部（図示上方側）が突き出しているので、インジェクタ１０２の反噴射側端部およびこれに接続するリターン燃料配管１０５とシリンダヘッドカバー１０８との間隔（高さ方向の寸法：Ｂｍｍ）も考慮しないと、シリンダヘッドカバー１０８とシリンダヘッド１００との間隔を簡単に狭くすることはできない。

したがって、車両のスタイルの変更等によって、エンジン本体とボンネット１０９との間隔を狭くしたいという要望に対して、エンジン本体とボンネット１０９との間隔（高さ方向の寸法：Ｃｍｍ）を狭くすることは非常に困難である。このため、エンジン本体とボンネット１０９との間隔を狭くする場合には、エンジン本体またはインジェクタの高さ方向の寸法（軸線方向の寸法）を短くしなければならず、新たなエンジン本体またはインジェクタを開発する必要があり、コストアップとなる。
特開平１０−０８２３５６号公報（第１−６頁、図１−図６）

本発明の目的は、ヘッドカバーとボンネットとの間隔を狭くすることなく、更に内燃機関および燃料噴射装置の構成要素を成す部品の高さ方向の寸法を変更することなく、内燃機関とボンネットとの間隔を狭くすることのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関のシリンダヘッド上部に取り付けられるヘッドカバーの内部に、燃料噴射装置の構成要素を成す部品から溢流した余剰燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路を形成することにより、燃料噴射装置の構成要素を成す部品とヘッドカバーとの間隔を狭くすることが可能となる。これによって、内燃機関および燃料噴射装置の構成要素を成す部品の高さ方向の寸法を変更することなく、内燃機関のシリンダヘッドとボンネットとの間隔を狭くすることができるので、内燃機関のシリンダヘッドおよび燃料噴射装置の構成要素を成す部品を新規開発する必要がなくなり、コストダウンとなる。また、ヘッドカバーとボンネットとの間隔を狭くすることなく、内燃機関とボンネットとの間隔を狭くすることができるので、ボンネット上への衝撃に対する衝撃吸収機能が低下することはない。

請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射装置の構成要素を成す部品を、ヘッドカバーに直接的に接続することにより、燃料噴射装置の構成要素を成す部品とヘッドカバーとの間隔を非常に狭くすることが可能となる。ここで、燃料噴射装置の構成要素を成す部品として、燃料噴射ポンプ、燃料供給ポンプ、燃料配管、コモンレール、内燃機関の燃料噴射弁、燃料噴射ノズル、電磁弁、減圧弁、プレッシャリミッタ等のいずれか１つ以上を採用しても良い。

請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射装置の構成要素を成す部品として、内燃機関の燃料噴射弁を採用しても良い。また、請求項４に記載の発明によれば、燃料噴射弁に、内部にリークポートが形成された管状の配管接続部を設けても良い。また、請求項５に記載の発明によれば、ヘッドカバーに、燃料噴射弁の配管接続部に液密的に接続する配管継ぎ手を設けても良い。そして、ヘッドカバーの配管継ぎ手の内部に、燃料噴射弁のリークポートとヘッドカバー内のリターン燃料通路とを連通する連通路を形成しても良い。この場合には、内燃機関の燃料噴射弁のリークポートから溢流した余剰燃料が、ヘッドカバーの配管継ぎ手内に形成される連通路を経てヘッドカバー内のリターン燃料通路に流入する。そして、このリターン燃料通路に流入した余剰燃料は、燃料タンクに戻される。

請求項６に記載の発明によれば、燃料噴射装置の構成要素を成す部品として、内燃機関の各気筒に高圧燃料を噴射供給する複数のインジェクタ、あるいは燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールを採用しても良い。なお、複数のインジェクタは、内燃機関の各気筒毎に対応して内燃機関のシリンダヘッドに搭載するようにしても良い。また、コモンレールは、蓄圧された高圧燃料を複数のインジェクタに分配供給するように構成しても良い。

ここで、インジェクタを、内燃機関の各気筒に連通する噴射孔を開閉するノズルニードルと、内部に導入される燃料圧力がノズルニードルを噴射孔を閉じる側に作用する制御室と、内部に導入される燃料圧力がノズルニードルを噴射孔を開く側に作用する燃料溜まり室と、コモンレールから制御室内および燃料溜まり室内に高圧燃料を供給するための高圧燃料通路と、制御室およびインジェクタ内部から燃料タンクに燃料を戻すための低圧燃料通路と、この低圧燃料通路を開閉する電磁弁とによって構成しても良い。なお、制御室は、ノズルニードルと一体的に動作するコマンドピストンの背圧制御を行う空間であっても良い。また、ノズルニードルを噴射孔を閉じる側に付勢する弁体付勢手段（ニードル付勢手段）を更に追加しても良い。

本発明を実施するための最良の形態は、ヘッドカバーとボンネットとの間隔を狭くすることなく、更に内燃機関および燃料噴射装置の構成要素を成す部品の高さ方向の寸法を変更することなく、内燃機関のシリンダヘッドとボンネットとの間隔を狭くするという目的を、ヘッドカバーの内部にリターン燃料通路を形成することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１は内燃機関のインジェクタ周辺構造を示した図で、図２はインジェクタの全体構造を示した図である。

本実施例の内燃機関の燃料供給装置は、例えば直列４気筒４サイクル・ディーゼルエンジン等の内燃機関用の燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システムである。ここで、内燃機関（以下エンジンまたはエンジン本体と言う）は、ボンネット上への衝撃に対する衝撃吸収機能を十分に発揮させるために、エンジンのシリンダヘッド１の上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー２の板厚方向（車両の上下方向）の図示上端面とエンジンルームを覆うボンネット３の板厚方向（車両の上下方向）の図示下端面との間隔（高さ方向の寸法：Ａｍｍ）が車両メーカによって規定されている。

そして、エンジン本体は、シリンダヘッド１、シリンダブロック（図示せず）およびシリンダヘッドカバー２等によって構成されており、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載されてエンジンルームとボンネット３との間に格納されている。シリンダヘッド１およびシリンダブロックは、燃焼による熱の影響を受け、振動するので、これらに耐えるようにアルミニウム合金や鋳鉄等によって頑丈に作られている。これらに対し、シリンダヘッドカバー２は、エンジンの力がかからないので、樹脂やマグネシウム等の軽量な材料によって形成されている。

シリンダヘッド１は、吸気バルブ（図示せず）により開閉される吸気ポート（図示せず）、排気バルブ（図示せず）により開閉される排気ポート（図示せず）、およびシリンダブロックのシリンダボア内に摺動自在に支持されるピストン（図示せず）との間に燃焼室が形成されている。また、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２との間には、動弁系の部品、例えばカムシャフト、ロッカーアーム、バルブリフター、吸気バルブ、排気バルブ等が収容されている。また、シリンダヘッド１には、燃料噴射装置の構成要素の１つであるインジェクタ（内燃機関用燃料噴射弁）４を取り付けるためのインジェクタ取付孔１１が燃焼室とシリンダヘッド上部との間を貫通するように形成されている。

インジェクタ取付孔１１は、シリンダヘッド１の図示上端面で開口する径大孔、燃焼室側で開口する径小孔、および径大孔と径小孔との間に設けられる中間孔等を有している。径大孔と中間孔との間には、円環状の第１段差部１２が設けられている。また、中間孔と径小孔との間には、円環状の第２段差部１３が設けられている。なお、第２段差部１３の環状端面は、インジェクタ４の軸線方向の一端側の環状端面（例えばリテーニングナット１４の先端面、図示下端面）がガスケットやパッキン等のシール材（図示せず）を介して当接する取付座面として機能する。

一方、内燃機関の燃料供給装置として採用されたコモンレール式燃料噴射システムは、吸入した燃料を加圧して吐出する燃料供給ポンプ（図示せず）と、この燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を一時的に蓄圧するコモンレール（図示せず）と、エンジンの各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する複数個（本例では４個）のインジェクタ４と、インジェクタ４の燃料噴射ノズル５に一体化されたインジェクタ用電磁弁（以下電磁弁と略す）６をエンジンの運転状態に応じて電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）とを備えている。

燃料供給ポンプは、燃料タンクから燃料を汲み上げるフィードポンプ（低圧供給ポンプ）と、このフィードポンプを経て吸入した燃料を加圧して高圧化するサプライポンプ（高圧供給ポンプ）とによって構成されている。サプライポンプは、燃料の吐出量が可変である周知の構造を備え、ＥＣＵからの制御指令に従って、燃料タンクに蓄えられた燃料をフィードポンプを経て吸入し、自身の内部（加圧室）で高圧に加圧して、この高圧化された高圧燃料を燃料配管を介してコモンレール内に圧送供給する。

また、フィードポンプからサプライポンプの加圧室に至る燃料吸入経路の途中には、吸入調量弁として機能する電磁弁が取り付けられている。この電磁弁は、ポンプ駆動回路を介してＥＣＵからのポンプ駆動信号によって電子制御されることで、サプライポンプの加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整して燃料の吐出量を制御する電磁式ポンプ流量制御弁として機能する。また、燃料供給ポンプには、内部の燃料温度が高温にならないように、あるいは内部の燃料圧力が異常上昇しないように、リークポートが設けられている。このリークポートから排出または溢流する余剰燃料またはリーク燃料は、リターン燃料配管（図示せず）を介して燃料タンクに戻される。

コモンレールの内部には、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧する蓄圧室が形成されている。また、コモンレールには、内部の燃料圧力を最適値に保つように、リークポートが設けられている。このリークポートから排出または溢流する余剰燃料またはリーク燃料は、リターン燃料配管（図示せず）を介して燃料タンクに戻される。また、コモンレールのリークポートには、コモンレール内の燃料圧力を高圧から低圧に減圧させる減圧弁として機能する電磁弁が取り付けられている。なお、電磁弁の代わりに、コモンレール内の燃料圧力が限界設定圧力を超えた際に開弁してコモンレール内の燃料圧力を限界設定圧力以下に抑えるプレッシャリミッタを取り付けるようにしても良い。

本実施例の複数個のインジェクタ４は、エンジンの各気筒毎に対応して搭載されて、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの電磁式燃料噴射弁であって、燃料噴射ノズル５と電磁弁６との間にオリフィスプレート（チップパッキン）７を挟み込んだ状態で、リテーニングナット８を燃料噴射ノズル５の外周に締め付け固定することで、燃料噴射ノズル５の密着面と電磁弁６の密着面とを所定の締結軸力で密着させることによって一体化されている。これらのインジェクタ４は、シリンダヘッド１の各インジェクタ取付孔１１に挿入された後に、クランプおよび締結ボルト等によってシリンダヘッド１に締め付け固定されている。

燃料噴射ノズル５のハウジングは、リテーニングナット１４をインジェクタボデー１５の外周に締め付け固定することで、インジェクタボデー１５の密着面とノズルボデー１６の密着面とを所定の締結軸力で密着させることによって一体化されている。リテーニングナット１４の外径は、インジェクタ取付孔１１の中間孔よりも小さく、また、インジェクタ取付孔１１の径小孔よりも大きい。そして、リテーニングナット１４の先端面（図示下端面）は、ガスケットやパッキン等のシール材を介して、第２段差部１３の取付座面に当接している。

インジェクタボデー１５は、軸線方向の一端側の外径がインジェクタ取付孔１１の径大孔および中間孔よりも小さく、軸線方向の他端側の外径がインジェクタ取付孔１１の径大孔よりも大きい。このため、インジェクタボデー１５は、軸線方向の他端側がシリンダヘッド１の図示上端面より図示上方側に突出した状態で、軸線方向の一端側がインジェクタ取付孔１１内に保持されている。そして、インジェクタボデー１５の内部には、コマンドピストン１７およびプレッシャピン１８が摺動自在に設けられている。

一方、ノズルボデー１６は、軸線方向の一端側の外径がインジェクタ取付孔１１の径小孔よりも小さく、軸線方向の他端側の外径がインジェクタ取付孔１１の径小孔よりも大きく、中間孔よりも小さい。そして、ノズルボデー１６は、軸線方向の一端部が、エンジンの各気筒の燃焼室に露出するように配置されている。そして、ノズルボデー１６の内部には、燃料噴射ノズル５の弁体を構成するノズルニードル１９が摺動自在に設けられている。また、インジェクタボデー１５の内部には、ノズルニードル１９を閉弁方向に付勢するスプリング（弁体付勢手段）２０が設けられている。

そして、インジェクタボデー１５の内部には、燃料配管が接続する配管継ぎ手部（インジェクタ４の燃料入口部）２１から延びる高圧燃料通路（インジェクタ４の燃料入口、インレットポート）２２が形成されている。この高圧燃料通路２２内には、燃料中に混入した異物を捕捉するバーフィルタ２３が挿入されている。また、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端は、インジェクタボデー１５の内部にて図示上下方向に分岐している。そして、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端で分岐した一方の高圧燃料通路２４は、オリフィスプレート７に形成された入口側オリフィス２５を介して、インジェクタボデー１５の内部にてコマンドピストン１７の背面側（図示上端面側）に設けられた制御室２６に連通している。

また、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端で分岐した他方の高圧燃料通路２７は、ノズルボデー１６に形成された高圧燃料通路２９を介して燃料溜まり室３０に連通している。この燃料溜まり室３０は、インジェクタボデー１５から内部に導入される燃料の油圧力が、ノズルニードル１９の開弁方向に作用する第１圧力室である。そして、更にノズルボデー１６の先端部（インジェクタ４の軸線方向の一端部、図示下端部）には、燃料溜まり室３０に連通する燃料噴射用のノズル噴孔部（噴射孔：図示せず）が形成されており、ノズルニードル１９の円錐形状の先端部がノズルボデー１６に形成された弁座に押さえ付けられることで、燃料溜まり室３０と噴射孔とが遮断され、当該インジェクタ４が閉弁状態となるように構成されている。

ここで、制御室２６は、内部に導入される燃料の油圧力が、ノズルニードル１９の閉弁方向に作用する第２圧力室である。また、制御室２６は、オリフィスプレート７に形成された出口側オリフィス３１を介して、電磁弁側の低圧燃料通路３３に連通している。また、本実施例の燃料噴射ノズル５は、制御室２６からインジェクタボデー１５とコマンドピストン１７との摺動隙間を経て溢流した燃料、および燃料溜まり室３０からノズルボデー１６とノズルニードル１９との摺動隙間を経て溢流した余剰燃料（リーク燃料）が、インジェクタボデー１５に形成された低圧燃料通路３２を介して、電磁弁側の低圧燃料通路３３に流れ込むように構成されている。

電磁弁６は、燃料噴射ノズル５のインジェクタボデー１５の後端側（図示上端側）の円筒部３４内に嵌め込まれるバルブボデー３５と、このバルブボデー３５と共に内部に電磁弁側の低圧燃料通路３３を形成する筒体３６と、この筒体３６の外周側に保持されて、ソレノイドコイル３９への通電により磁化されるステータコア３７とを有している。バルブボデー３５とステータコア３７との間は、アーマチャ４２をインジェクタ４の軸線方向に往復移動自在に収容するアーマチャ室３８が形成されている。ステータコア３７には、円筒状の空間部が設けられており、この空間部にソレノイドコイル３９が巻回されている。また、ステータコア３７は、筒体３６に溶接等により固定されている。また、筒体３６の空間部４０内には、ボールバルブ４１およびアーマチャ４２を閉弁方向に付勢するスプリング（弁体付勢手段）４３が配設されている。

ソレノイドコイル３９は、通電されると周囲に磁束を発生してボールバルブ４１およびアーマチャ４２を開弁方向に駆動するもので、ボビンの周囲に巻回されたコイル部、およびこのコイル部より取り出された一対の端末リード線等を有している。これらの端末リード線は、電磁弁６の図示上端側に設けられたコネクタ４４に保持された一対のターミナル４５に電気的に接続されている。
ボールバルブ４１は、アーマチャ４２の軸状部の先端側に保持される球面体形状の弁体であって、オリフィスプレート７の出口側オリフィス３１の開口周縁部（弁座）に対して着座、離座することで、電磁弁側の低圧燃料通路３３の燃料入口側（バルブボデー３５の図示下端側）に連通する弁孔（出口側オリフィス３１）を閉塞、開放する。
アーマチャ４２は、ステータコア３７およびソレノイドコイル３９と共に磁気回路を形成するもので、ソレノイドコイル３９が通電されると磁化されて、ステータコア３７の先端磁極面側に吸引される。これにより、ボールバルブ４１がオリフィスプレート７の弁座より離座して出口側オリフィス３１を開く。また、アーマチャ４２は、ソレノイドコイル３９への通電が停止されると、スプリング４３の付勢力（スプリング力）によって閉弁方向に移動してボールバルブ４１をオリフィスプレート７の弁座に押し当てる。これにより、ボールバルブ４１がオリフィスプレート７の弁座に着座して出口側オリフィス３１を閉じる。

また、電磁弁６の筒体３６、ステータコア３７およびソレノイドコイル３９よりも図示上端側には、ハウジング４６が設けられている。そして、インジェクタ４の軸線方向の他端部（図示上端部）、つまりハウジング４６の図示上端部には、一部がコネクタ４４内に埋設された円管状の配管接続部（インジェクタ４の燃料出口部）４７が設けられている。この配管接続部４７の内部には、スプリング４３の付勢力（スプリング力）を設定するための円管状の調整部材４８が嵌め込まれている。また、配管接続部４７は、通路径が調整部材４８の内径よりも拡径されている。電磁弁６の後端部、つまり配管接続部４７の内部には、低圧燃料通路３３の燃料流方向の下流側に連通するリークポート（インジェクタ４のリークポート）４９が形成されている。

インジェクタ４のリークポート４９は、インジェクタ内部からインジェクタ外部に余剰燃料を排出させるための燃料出口通路（インジェクタ４の燃料出口、アウトレットポート）である。すなわち、リークポート４９は、制御室２６、燃料溜まり室３０等から燃料噴射ノズル５の各摺動隙間を経て低圧燃料通路３２内に溢流し、低圧燃料通路３３内に流入した燃料や、制御室２６から出口側オリフィス３１を経て低圧燃料通路３３内に流入した燃料を、燃料タンクに戻すための燃料出口通路である。なお、低圧燃料通路３２と、アーマチャ室３８および筒体３６の空間部４０を含む電磁弁側の低圧燃料通路３３と、配管接続部４７のリークポート４９は、インジェクタ内部のリターン燃料通路を構成する。

ここで、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、コネクタ４４および配管接続部４７を電磁弁６の後端部（インジェクタ４の軸線方向の他端部、図示上端部）に設けているので、インジェクタ４をシリンダヘッド１の各インジェクタ取付孔１１にそれぞれ取り付ける際にカムシャフトやロッカーアーム等の動弁系部品とインジェクタ４との干渉を避けることができる。

次に、シリンダヘッド上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー２の内部には、図１および図３に示したように、複数個のインジェクタ４の各リークポート４９から溢流した余剰燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路５１が形成されている。このリターン燃料通路５１は、複数個のインジェクタ４の各リークポート４９の開口端に対向する位置に形成されている。また、リターン燃料通路５１は、シリンダヘッドカバー２の板厚方向（図示上下方向）の中央部付近で断面円形状に形成されている。つまり、リターン燃料通路５１は、丸孔形状に形成されている。

また、直列４気筒のエンジンの場合には、エンジン本体の気筒（シリンダ）がエンジン本体の長手方向（車両の前後方向または幅方向）に１列に配列されているので、気筒分のインジェクタ４がエンジン本体の長手方向に１列に設置される。この場合には、図１および図３（ａ）に示したように、シリンダヘッドカバー２の内部に１列でリターン燃料通路５１が形成される。このリターン燃料通路５１は、全気筒のインジェクタ４の各リークポート４９の開口端を繋ぐように直線状（または蛇行状）に形成される。

また、Ｖ型６気筒のエンジンの場合には、エンジン本体の気筒（シリンダ）がエンジン本体の長手方向（車両の前後方向または幅方向）にＶ型に向かい合った配列となるので、気筒分のインジェクタ４がエンジン本体の長手方向に２列に設置される。この場合には、図３（ｂ）に示したように、シリンダヘッドカバー２の内部に２列で直線状（または蛇行状）にリターン燃料通路５１が形成される。２つのリターン燃料通路５１のうちの１つのリターン燃料通路５１は、一列に並んだ３気筒分のインジェクタ４の各リークポート４９の開口端を繋ぐように直線状（または蛇行状）に形成される。

そして、リターン燃料通路５１の軸線方向（図示左右方向）の一方側の開口端は、プラグ等により塞がれており、また、リターン燃料通路５１の軸線方向（図示左右方向）の他方側の開口端は、リターン燃料配管を介して燃料タンクの内部に連通している。そして、シリンダヘッドカバー２の通路壁面には、複数個のインジェクタ４の各リークポート４９の軸線方向の延長線上にインジェクタ４と同数の開口部（シリンダヘッドカバー２の開口部、燃料入口、インレットポート）５２が所定の間隔で形成されている。シリンダヘッドカバー２の各開口部５２には、シリンダヘッドカバー２の配管継ぎ手を構成する円管状のリターン配管５３の燃料流方向の下流側端部が設けられている。

複数本のリターン配管５３は、金属パイプであって、シリンダヘッドカバー２にインサート成形されている。また、複数本のリターン配管５３は、これらの燃料流方向の上流側端部が、リークポート４９の開口端内部に差し込まれた状態で、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７に液密的に接続されている。複数本のリターン配管５３の燃料流方向の上流側端部の外周と複数個のインジェクタ４の各配管接続部４７の内周との間には、リターン配管５３と配管接続部４７との嵌合部（嵌合隙間）からインジェクタ外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング等のシール材（図示せず）が装着されている。そして、複数本のリターン配管５３の内部には、複数個のインジェクタ４の各リークポート４９の開口端とシリンダヘッドカバー２内のリターン燃料通路５１とを連通する連通路５４が形成されている。これにより、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７は、シリンダヘッドカバー２に一体化されたリターン配管５３に直接的に結合される。

なお、少なくとも隣設する２個のインジェクタ４の配管接続部４７を１本のリターン配管５３で接続しても良い。この場合には、リターン配管５３をＹ字管またはＴ字管にする。また、複数本のリターン配管５３のうちの少なくとも１本のリターン配管５３が、シリンダヘッドカバー２の開口部５２に揺動自在に軸支されるようにしても良い。また、複数本のリターン配管５３のうちの少なくとも１本のリターン配管５３を、ゴムパイプ、樹脂パイプ、金属パイプ等の可撓性を有する材料によって形成して、振動に伴うインジェクタ４とシリンダヘッドカバー２との位置ズレを吸収するようにしても良い。これにより、インジェクタ４の配管接続部４７がリターン配管５３の燃料流方向の上流側端部より脱落するのを防止できる。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムの作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

コモンレールから燃料配管を介して供給される高圧燃料は、インジェクタ４の燃料噴射ノズル５のインジェクタボデー１５の配管継ぎ手部２１から高圧燃料通路２２内に流入する。そして、高圧燃料通路２２内に流入した高圧燃料は、バーフィルタ２３を通過する際に燃料中に混入した異物が捕捉される。その後、高圧燃料は、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端で二方向に分岐する。そして、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端で分岐した一方の高圧燃料通路２４に流入した高圧燃料は、オリフィスプレート７の入口側オリフィス２５を介して、コマンドピストン１７の背面側の制御室２６内に流入する。

また、高圧燃料通路２２の燃料流方向の下流端で分岐した他方の高圧燃料通路２７に流入した高圧燃料は、ノズルボデー１６の高圧燃料通路２９を介して、燃料溜まり室３０内に流入する。これによって、ノズルニードル１９は、制御室２６内の燃料圧力によって押し下げる方向（閉弁方向）の力を受けると共に、燃料溜まり室３０内の燃料圧力によって押し上げる方向（開弁方向）の力を受けることになる。

ここで、ノズルニードル１９の円錐台形状の受圧部（径大部）にて燃料溜まり室３０内の燃料圧力を受ける面積よりも、コマンドピストン１７の背面、つまりコマンドピストン１７にて制御室２６内の燃料圧力を受ける面積の方が大きく、しかもスプリング２０によってノズルニードル１９に、ノズルニードル１９を閉弁方向（噴射孔を閉じる側）に付勢する付勢力（スプリング力）が加わっているため、ＥＣＵにより電磁弁６のソレノイドコイル３９への通電が成されず、電磁弁６のボールバルブ４１が閉弁している場合には、全体として図１および図２にて図示下向きの力が勝ることになる。その結果、電磁弁６の閉弁時には、ノズルニードル１９の先端部（図示下端部）がノズルボデー１６の弁座に押さえ付けられて、当該インジェクタ４は、ノズルニードル１９が閉弁した閉弁状態となり、エンジンの気筒の燃焼室内には燃料の噴射が成されない。

一方、ＥＣＵにより電磁弁６が開弁駆動されると、つまりＥＣＵにより電磁弁６のソレノイドコイル３９への通電が成されて、電磁弁６のボールバルブ４１が開弁すると、コモンレールから導入されて制御室２６内に充満していた高圧燃料が、オリフィスプレート７の出口側オリフィス３１および電磁弁側の低圧燃料通路３３を介して、配管接続部４７のリークポート４９内に溢流する。そして、配管接続部４７のリークポート４９内に溢流した燃料は、リターン配管５３の連通路５４、シリンダヘッドカバー２内のリターン燃料通路５１およびリターン燃料配管を介して、燃料系の低圧側である燃料タンクへ溢流することになる。

したがって、燃料溜まり室３０内の燃料圧力による押し上げ方向（開弁方向）の力によってコマンドピストン１７、プレッシャピン１８およびノズルニードル１９が上昇し（リフトを開始し）、ノズルニードル１９の先端部がノズルボデー１６の弁座から離れる（離間する）。すなわち、電磁弁６が開弁駆動されて、制御室２６内の燃料圧力（制御室圧力）が低下し始め、その後、制御室２６内の燃料圧力による押し下げ方向（閉弁方向）の力とスプリング２０のスプリング力による押し下げ方向（閉弁方向）の力との総和が、燃料溜まり室３０内の燃料圧力による押し上げ方向（開弁方向）の力を下回った時に、コマンドピストン１７、プレッシャピン１８およびノズルニードル１９が開弁方向に移動し出す。その結果、当該インジェクタ４は、ノズルニードル１９が開弁した開弁状態となり、エンジンの気筒の燃焼室内への燃料の噴射が開始される。

そして、本実施例のインジェクタ４では、制御室２６内から低圧燃料通路３３、リークポート４９、連通路５４、リターン燃料通路５１を経由して燃料タンクに戻される燃料の流量が、オリフィスプレート７の出口側オリフィス３１の開口面積によって制限されているので、電磁弁６を開弁駆動してからノズルニードル１９の開弁方向への移動が開始されるまでには、所定の開弁遅延時間（噴射開始遅れ時間：例えば０．４ｍｓ）を要することになる。また、ＥＣＵにより電磁弁６のソレノイドコイル３９への通電が停止されて、電磁弁６のボールバルブ４１が閉弁すると、制御室２６内の燃料圧力が再び上昇して、ノズルニードル１９が閉弁方向に移動し、その結果、当該インジェクタ４は、ノズルニードル１９が閉弁した閉弁状態に戻ることになる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、エンジン本体のシリンダヘッド上部に取り付けられるシリンダヘッドカバー２の内部に、インジェクタ内部からインジェクタ外部に流出した余剰燃料、つまりインジェクタ４の後端部に設けられた配管接続部４７のリークポート４９からリターン配管５３の連通路５４内に溢流した余剰燃料を燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路５１を形成している。これによって、シリンダヘッドカバー２の板厚方向の図示下端面とインジェクタ４の配管接続部４７の図示上端面（配管接続部４７の環状端面）との間隔を、リターン燃料配管１０５とシリンダヘッドカバー１０８との間に隙間（高さ方向の寸法：Ｂｍｍ）を形成する必要のある従来の技術（図５参照）と比べて非常に狭くすることができる。

したがって、エンジン本体（特にシリンダヘッド１）およびインジェクタ４の高さ方向の寸法を変更することなく、シリンダヘッド１とボンネット３との間隔、つまりシリンダヘッド１のインジェクタ取付孔１１に設けられた第２段差部１３の取付座面（図示上端面）とボンネット３の板厚方向の図示下端面との間隔（高さ方向の寸法：Ｃｍｍ）を従来の技術（図５参照）と比べて非常に狭くすることができる。その結果、エンジン本体（特にシリンダヘッド１）およびインジェクタ４を新規開発する必要がなくなり、低コストとなる。また、シリンダヘッドカバー２の板厚方向の図示上端面とボンネット３の板厚方向の図示下端面との間隔（高さ方向の寸法：Ａｍｍ）を従来の技術（図５参照）と比べて狭くすることなく、つまり変更することなく、シリンダヘッド１のインジェクタ取付孔１１に設けられた第２段差部１３の取付座面とボンネット３の板厚方向の図示下端面との間隔（高さ方向の寸法：Ｃｍｍ）を狭くすることができるので、ボンネット上への衝撃に対する衝撃吸収機能の低下を防止することができる。

図４は本発明の実施例２を示したもので、図４（ａ）はヘッドカバーとインジェクタとの接続構造の一例を示した図で、図４（ｂ）はヘッドカバーとインジェクタとの接続構造の他の例を示した図である。

本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、図４（ａ）に示したように、シリンダヘッドカバー２の各開口部５２に円管状の配管継ぎ手５５が一体的に形成されている。この配管継ぎ手５５の内部には、連通路５６が形成されている。また、配管継ぎ手５５には、金属材料（あるいは樹脂材料またはゴム系弾性体）によって円管状に形成されたリターン燃料パイプ５７が接続されている。このリターン燃料パイプ５７の燃料流方向の上流側端部は、インジェクタ４の電磁弁６のリークポート４９の開口端の内部に差し込まれた状態で、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７に液密的に接続されている。

また、リターン燃料パイプ５７の燃料流方向の下流側端部は、シリンダヘッドカバー２の配管継ぎ手５５の連通路５６の開口端の内部に差し込まれた状態で、シリンダヘッドカバー２の配管継ぎ手５５に液密的に接続されている。そして、リターン燃料パイプ５７の内部には、連通路５６を介して、インジェクタ４のリークポート４９とシリンダヘッドカバー２内のリターン燃料通路５１とを連通する連通路５８が形成されている。これにより、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７は、シリンダヘッドカバー２に一体化された配管継ぎ手５５に間接的に結合される。

リターン燃料パイプ５７の燃料流方向の上流側端部の外周とインジェクタ４の配管接続部４７の内周との間には、リターン燃料パイプ５７と配管接続部４７との嵌合部（嵌合隙間）からインジェクタ外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング（シール材）５９が装着されている。また、リターン燃料パイプ５７の燃料流方向の下流側端部の外周とシリンダヘッドカバー２の配管継ぎ手５５の内周との間には、リターン燃料パイプ５７と配管継ぎ手５５との嵌合部（嵌合隙間）からインジェクタ外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング（シール材）６０が装着されている。なお、Ｏリング５９、６０は、リターン燃料パイプ５７の外周に形成されたリング溝６１、６２内に嵌め込まれている。

また、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、図４（ｂ）に示したように、シリンダヘッドカバー２の各開口部５２に円管状の配管継ぎ手６３が一体的に形成されている。この配管継ぎ手６３の内部には、インジェクタ４のリークポート４９とシリンダヘッドカバー２内のリターン燃料通路５１とを連通する連通路６４が形成されている。また、配管継ぎ手６３の燃料流方向の上流側端部は、インジェクタ４の電磁弁６のリークポート４９の開口端の内部に差し込まれた状態で、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７に液密的に接続されている。これにより、インジェクタ４の電磁弁６の配管接続部４７は、シリンダヘッドカバー２に一体化された配管継ぎ手６３に直接的に結合される。そして、シリンダヘッドカバー２の配管継ぎ手６３の燃料流方向の上流側端部の外周とインジェクタ４の配管接続部４７の内周との間には、配管継ぎ手６３と配管接続部４７との嵌合部（嵌合隙間）からインジェクタ外部への燃料の漏洩を防止するためのＯリング（シール材）６５が装着されている。なお、Ｏリング６５は、配管継ぎ手６３の外周に形成されたリング溝６６内に嵌め込まれている。

［変形例］
本実施例では、本発明の内燃機関の燃料供給装置を、サプライポンプから圧送供給された高圧燃料をコモンレール内に蓄圧し、このコモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するコモンレール式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、本発明の内燃機関の燃料供給装置を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプからインジェクタの内部に直接圧送され、インジェクタからエンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。

なお、燃料噴射装置の構成要素を成す部品として、例えば内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する電磁式燃料噴射弁よりなるインジェクタ４だけでなく、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する圧電方式の燃料噴射弁よりなるインジェクタを採用しても良い。また、燃料噴射ノズル５と電磁弁６等のアクチュエータとが別体の燃料噴射弁を採用しても良い。また、内燃機関の気筒または吸気ポートまたは吸気バルブに燃料を噴射供給するガソリンエンジン用のフューエルインジェクタを燃料噴射装置の構成要素を成す部品として用いても良い。また、燃料噴射ノズル単体または電磁弁単体を燃料噴射装置の構成要素を成す部品として用いても良い。また、サプライポンプ単体またはフィードポンプ単体を燃料噴射装置の構成要素を成す部品として用いても良い。また、コモンレールまたは燃料配管を燃料噴射装置の構成要素を成す部品として用いても良い。

エンジン本体のインジェクタ周辺構造を示した概略図である（実施例１）。 インジェクタの全体構造を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）はリターン燃料通路が形成されたシリンダヘッドカバーを示した断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）はヘッドカバーとインジェクタとの接続構造を示した断面図である（実施例２）。 エンジン本体の主要構造を示した概略図である（従来の技術）。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ シリンダヘッドカバー
３ ボンネット
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
５ 燃料噴射ノズル
６ 電磁弁
１１ シリンダヘッドのインジェクタ取付孔
４９ インジェクタのリークポート（アウトレットポート）
５１ シリンダヘッドカバー内のリターン燃料通路
５２ シリンダヘッドカバーの開口部（インレットポート）
５３ リターン配管
５４ リターン配管の連通路
５５ シリンダヘッドカバーの配管継ぎ手
５６ 配管継ぎ手の連通路
５７ リターン燃料パイプ
５８ リターン燃料パイプの連通路
６３ シリンダヘッドカバーの配管継ぎ手
６４ 配管継ぎ手の連通路

Claims (6)

1. 内燃機関のシリンダヘッドとボンネットとの間に設置されて、前記シリンダヘッド上部に取り付けられるヘッドカバーと、
   燃料タンクから汲み上げた燃料を加圧して前記内燃機関の気筒に噴射する燃料噴射装置と
   を備えた内燃機関の燃料供給装置において、
   前記ヘッドカバーの内部には、前記燃料噴射装置の構成要素を成す部品から溢流した余剰燃料を前記燃料タンクに戻すためのリターン燃料通路が形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料噴射装置の構成要素を成す部品は、前記ヘッドカバーに直接的に接続していることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料噴射装置の構成要素を成す部品とは、前記内燃機関の燃料噴射弁であることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料噴射弁は、内部にリークポートが形成された管状の配管接続部を有していることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記ヘッドカバーは、前記燃料噴射弁の配管接続部に液密的に接続する配管継ぎ手を有し、
   前記配管継ぎ手の内部には、前記燃料噴射弁のリークポートと前記ヘッドカバー内のリターン燃料通路とを連通する連通路が形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給装置において、
   前記燃料噴射装置の構成要素を成す部品とは、前記内燃機関の各気筒に高圧燃料を噴射供給する複数のインジェクタ、あるいは燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレールであることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
   

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