JP2007120516A - 循環用コネクタの接続構造及び燃料循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】循環用コネクタのがたつきをなくして、部品等の磨耗や損傷を防止できる循環用コネクタの接続構造を提供する。
【解決手段】燃料噴射部を備えた内燃機関の燃料循環システムに備えられ、燃料噴射部に対して循環用コネクタを接合するための循環用コネクタの接続構造であって、循環用コネクタの第２の溝部を、インジェクタの連結部の第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させた状態で、第１の溝部及び第２の溝部をともにクリップ部材によって係止することにより、循環用コネクタを燃料噴射部に対して固定することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、循環用コネクタの接続構造及び燃料循環システムに関し、特に、循環用コネクタのがたつきをなくして、部品の磨耗や損傷を防止できる循環用コネクタの接続構造及びそのような循環用コネクタの接続構造を用いた燃料循環システムに関する。

従来、内燃機関のコモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁は、コモンレールから圧送されてくる高圧の燃料を燃料噴射弁内に導入した後、弁体によって先端部の噴射孔を開閉させることにより、内燃機関に対して燃料を噴射している。
ここで、圧送されてくる高圧の燃料は、その一部が燃料噴射弁における圧力制御室に流入し、その一部を放出することにより弁体を制御して噴射孔を開放し噴射されるが、このとき放出された余剰の燃料や潤滑油として使用された燃料については、燃料循環用ホースを介して、燃料タンクに還流されるように構成されている。

このような燃料循環システムにおいては、燃料噴射弁と燃料循環用ホースとを、燃料噴射弁に接合して固定される循環用コネクタを介して接続することにより、燃料を還流させる通路が形成されている。この循環用コネクタと燃料噴射弁又は燃料循環用ホースとの接続が不充分な場合には、内燃機関の振動等によってそれらが外れてしまい、燃料が漏れてしまうおそれがある。このような燃料漏れはエンジン火災の原因にもなるために、それらの接続信頼性を確保する必要がある。

そこで、燃料噴射弁から循環用コネクタが外れないようにするために、循環用コネクタを燃料噴射弁に固定する際に、バネ力の大きなブラケットを用いる一方で、循環用コネクタを燃料噴射弁に押し込むときの挿入荷重を小さくしたエレメント結合装置が提案されている。
より具体的には、図８に示すように、ポート部材４２１の周壁に一対の保持開口４４３を形成し、ここにＵ字形のクリップ部材４４４の一対の脚部４４６を貫通させておき、コネクタ部材４３１をポート部材４２１内に押し込んだときに脚部４４６が一旦押し広げられ、突部が保持溝４４１に係入することによって所要のエレメント結合が達成されるように構成されたエレメント結合装置４０４において、突部の各曲面をなす円弧の中心同士を結んだ線が保持溝４４１の円周面４４１Ａの径の中心から所定長さＬだけずれるようにしてクリップ部材４４１をポート部材４２１に取り付けたエレメント結合装置４０４である（特許文献１参照）。
特開２００３−３２９１８４号公報 （図２）

しかしながら、特許文献１に開示されたエレメント結合装置のように、燃料噴射弁とコネクタをクリップ部材によって係止して固定するような接続構造の場合、長期間使用した結果、内燃機関の振動や、燃料の圧力による揺れ等に起因して、部品の一部が磨耗したり損傷したりするおそれがあった。
すなわち、燃料噴射弁とコネクタとをクリップ部材を用いて固定するための溝部の設計条件によっては、コネクタががたつき、振動等による微妙な揺れの繰返しによって、コネクタや燃料噴射弁、さらには、燃料漏れを防止するためのＯリングの磨耗や損傷が生じる場合があった。

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、燃料噴射弁に対する循環用コネクタの接続構造において、燃料噴射弁に設ける溝部と循環用コネクタに設ける溝部との位置関係を規定することにより、上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、循環用コネクタのがたつきをなくして、部品等の磨耗や損傷を防止できる循環用コネクタの接続構造及びそのような循環用コネクタの接続構造を用いた燃料循環システムを提供することである。

本発明によれば、燃料噴射部を備えた内燃機関における、燃料噴射部から燃料を燃料タンクに還流させるための燃料循環システムに備えられ、燃料噴射部に対して循環用コネクタを接合するための循環用コネクタの接続構造であって、燃料噴射部は、循環用コネクタが連結される連結部を備え、当該連結部は第１の溝部を有し、循環用コネクタは、連結部の端面と対向する対向部を有する頭部と、燃料噴射部の連結部に挿入される挿入部と、を備えるとともに、挿入部は第２の溝部を有し、第２の溝部を、第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させた状態で、第１の溝部及び第２の溝をともにクリップ部材によって係止することにより、循環用コネクタを燃料噴射部に対して固定することを特徴とする循環用コネクタの接続構造が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の循環用コネクタの接続構造を構成するにあたり、対向部と連結部の端面とが実質的に接しており、循環用コネクタにおける対向部から第２の溝部までの距離を、燃料噴射部における連結部の端面から第１の溝部までの距離よりも小さくすることにより、第２の溝部を、第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させることが好ましい。

また、本発明の循環用コネクタの接続構造を構成するにあたり、対向部と連結部の端面との距離を０．１ｍｍ以下の値とすることが好ましい。

また、本発明の循環用コネクタの接続構造を構成するにあたり、対向部と連結部の端面との間に弾性部材を介在させることにより、第２の溝部を、第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させることが好ましい。

また、本発明の循環用コネクタの接続構造を構成するにあたり、弾性部材が、弾性ゴム、ワッシャ、板バネのいずれか一つであることが好ましい。

また、本発明の循環用コネクタの接続構造を構成するにあたり、第２の溝部の断面形状における挿入方向側の壁面を、第２の溝部の底部に向けて当該第２の溝部の幅が小さくなるような傾斜状又は円弧状とすることが好ましい。

また、本発明の別の態様は、燃料噴射部を備えた内燃機関における、燃料噴射部から燃料を燃料タンクに還流させるための燃料循環システムであって、燃料噴射部に対して循環用コネクタを接合するための循環用コネクタの接続構造を備え、燃料噴射部は、循環用コネクタが連結される連結部を備え、当該連結部は第１の溝部を有し、循環用コネクタは、連結部の端面と対向する対向部を有する頭部と、燃料噴射部の連結部に挿入される挿入部と、を備えるとともに、挿入部は第２の溝部を有し、第２の溝部を、第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させた状態で、第１の溝部及び第２の溝をともにクリップ部材によって係止することにより、循環用コネクタを前記燃料噴射部に対して固定することを特徴とする燃料循環システムである。

本発明の循環用コネクタの接続構造及び循環用コネクタの接続構造を用いた燃料循環システムによれば、燃料噴射部に対して循環用コネクタを接続するための、循環用コネクタに設けられた溝部と燃料噴射部に設けられた溝部との位置関係を規定することにより、循環用コネクタのがたつきをなくして、循環用コネクタ等の部品の磨耗や損傷を防止できるようになった。したがって、燃料漏れが防止され、燃料循環システムの安全性を確保することができるようになった。

以下、本発明にかかる循環用コネクタの接続構造及び燃料循環システムの実施の形態について詳細に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図面中、同一の部材を示すものについては同一の番号を付してあり、適宜説明が省略されている。

本発明にかかる実施の形態は、燃料噴射部を備えた内燃機関における、燃料噴射部から燃料を燃料タンクに還流させるための燃料循環システムに備えられ、燃料噴射部に対して循環用コネクタ（以下、単にコネクタと称する場合がある）を接合するための循環用コネクタの接続構造及び循環用コネクタの接続構造を用いた燃料循環システムである。
かかる循環用コネクタの接続構造及び燃料循環システムにおいて、燃料噴射部は、循環用コネクタが連結される連結部を備え、当該連結部は第１の溝部を有し、循環用コネクタは、連結部の端面と対向する対向部を有する頭部と、燃料噴射部の連結部に挿入される挿入部と、を備えるとともに、挿入部は第２の溝部を有し、第２の溝部を、第１の溝部の位置よりも連結部の端面側に位置させた状態で、第１の溝部及び第２の溝の双方を同時にクリップ部材によって係止することにより、循環用コネクタを燃料噴射部に対して固定することを特徴とする。

１．内燃機関
内燃機関としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが典型的であるが、燃料の噴射タイミングや噴射量、圧力等を精密に制御するためのコモンレールシステムを備えるとともに、より高圧の燃料が必要とされるディーゼルエンジンを対象とすることが適している。

２．燃料循環システム
図１に、本実施形態にかかる循環用コネクタの接続構造を用いた内燃機関の燃料循環システムの一例を示す。
この図１に例示されるように、燃料循環システム８０は、燃料タンク８２と、かかる燃料タンク８２の燃料を供給するためのフィードポンプ（低圧ポンプ）８４と、燃料供給用ポンプ（高圧ポンプ）８３と、かかる燃料供給用ポンプ８３から圧送された燃料を蓄圧するための蓄圧器としてのコモンレール８６と、コモンレール８６から圧送されてくる燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射部（インジェクタ）１１と、を含んで構成されている。

フィードポンプ８４は、燃料タンク８２内の燃料（軽油）を燃料供給用ポンプ８３に圧送する部位であり、フィードポンプ８４と、燃料供給用ポンプ８３との間にはフィルター８５を介在させてある。また、このフィードポンプ８４は、一例ではあるが、ギヤポンプ構造を有し、カムの端部に取付け、ギヤの駆動を介して、カム軸と直結又は適当なギヤ比を介して駆動されている。

また、フィードポンプ８４から、フィルター８５を介して圧送された燃料は、噴射量調整を行う比例制御弁９０をさらに経由して、燃料供給用ポンプ８３に供給される。
さらに、フィードポンプ８４から供給された燃料は、比例制御弁９０及び燃料供給用ポンプ８３に対して圧送される他、かかる比例制御弁９０と並列的に設けられたオーバーフローバルブ（ＯＦＶ）９１を介して、燃料タンク８２に還流されるように構成されている。そして、一部の燃料は、オーバーフローバルブ９１に取付けられたオリフィス（図示せず）を介して、燃料供給用ポンプ８３のカム室（図示せず）に圧送され、カム室の燃料潤滑油として使用される。

また、コモンレール８６は、燃料供給用ポンプから供給される燃料を一旦蓄え、高圧状態にした上で、各インジェクタ１１に対して均一な圧力で圧送する部位である。かかるコモンレール８６の構成は特に制限されるものではなく、公知のものであれば使用することができる。
ここで、コモンレール８６内の圧力を調整すべく、例えば、コモンレール８６内の圧力を低下させる場合には、一部の燃料が、燃料循環用ホース９４を介して燃料タンク８２に還流される。

また、コモンレール８６には、複数のインジェクタ１１が接続されている。そして、コモンレール８６で高圧に蓄圧された燃料が各インジェクタ１１に圧送され、インジェクタ１１内の圧力制御室（図示せず）に流入する。この圧力制御室に流入した高圧燃料によって、弁体が、噴射孔１３を閉じる方向に付勢されており、圧力制御室内の高圧燃料の一部を放出することにより弁体の付勢力を弱めて、噴射孔１３から内燃機関の気筒内に燃料を噴射することができる。これによって、エンジンの回転数の変動に噴射圧が影響されることなく、回転数に見合った噴射圧で、インジェクタ１１を介して内燃機関に燃料を噴射することができる。
このとき、噴射孔１３を開放するために、圧力制御室から放出された燃料の一部は、インジェクタ１１に接続されたコネクタ３０及びコネクタ３０に接続された燃料循環用ホース９３を介して、燃料タンク８２に還流される。

３．循環用コネクタの接続構造
次に、図２〜図７を参照して、本発明の循環用コネクタの接続構造について説明する。
本実施形態の循環用コネクタの接続構造に用いられる燃料噴射部としては、例えば、図２に示すようなインジェクタ１１を用いることができる。このインジェクタ１１は、圧力制御室１５と、弁体１９と、燃料通路１７と、噴射孔１３とを含み、コモンレール等から圧送され、圧力制御室１５に流入してきた高圧の燃料によって弁体１９が噴射孔１３を閉じる方向に付勢される。そして、燃料を噴射する際には、圧力制御室１５内の燃料の一部を放出することにより、弁体１９の付勢力を弱めて、噴射孔１３を開放することにより、内燃機関の燃焼室内に噴射させることができる。

また、図２に示すインジェクタ１１は、噴射孔１３とは反対側の端部位置に、コネクタ３０が接合される円筒状の連結部２１を備えている。また、コネクタ３０は、インジェクタ１１の連結部２１の端面２１ａと対向する対向部３３ａを有する頭部３３と、インジェクタ１１の連結部２１に挿入される挿入部３１と、を備えている。そして、インジェクタ１１の連結部２１とコネクタ３０の挿入部３１が同軸的に連結され、噴射時に噴射孔１３を開放するために放出された一部の燃料や潤滑油として使用された燃料が、コネクタ３０を介して燃料循環用ホース９３に流入し、燃料タンクに還流される。
より具体的には、インジェクタ１１の連結部２１は第１の溝部２３を有し、コネクタ３０の挿入部３１は第２の溝部３２を有し、コネクタ３０の挿入部３１をインジェクタ１１の連結部２１に挿入するとともに、第１の溝部２３及び第２の溝部３２の双方を、同時にクリップ部材２７によって押さえ込むことにより、容易に外れないようにして固定されている。
また、コネクタ３０における、インジェクタ１１の連結部２１内に挿入される挿入部３１にはＯリング３７を備え、インジェクタ１１の連結部２１の内周面と挿入部３１との間をシールすることにより、燃料が外部に漏れることを防止している。

ここで、本発明の循環用コネクタの接続構造は、図３に示すように、コネクタ３０における第２の溝部３２を、インジェクタ１１における第１の溝部２３の位置よりも連結部２１の端面２１ａ側に位置させた状態で、第１の溝部２３及び第２の溝部３２をともにクリップ部材２７によって係止することにより、コネクタ３０をインジェクタ１１に対して固定することを特徴とする。すなわち、インジェクタ１１に対して接合されたコネクタ３０のがたつきを少なくして、コネクタ３０やインジェクタ１１、さらには、燃料漏れを防ぐためのＯリング３７等の磨耗や損傷を防止するためである。

例えば、図３は、コネクタ３０の対向部３３ａとインジェクタ１１の連結部２１の端面２１ａとが実質的に接しており、対向部３３ａから第２の溝部３２までの距離Ｌ１を、連結部２１の端面２１ａから第１の溝部２３までの距離Ｌ２よりも小さくすることにより、第２の溝部３２を、第１の溝部２３の位置よりも連結部２１の端面２１ａ側に位置させた例である。言い換えるならば、設計段階において、第２の溝部３２の位置と第１の溝部２３の位置とを相対的にずらしておくことにより、クリップ部材２７が、第１の溝部２３及び第２の溝部３２のそれぞれの壁面によって挟みこまれる状態を作り出している。
このように構成することにより、クリップ部材２７は完全に第２の溝部３２内にはまり込んで遊びができてしまうことがなくなり、コネクタ３０が、クリップ部材２７とインジェクタ１１の連結部２１の端面２１ａとによって固定され、がたつきをなくすことができる。

図３の例において、対向部３３ａと連結部２１とが実質的に接するとは、完全に接している場合はもちろん、大きくがたつくことがない程度に近接している状態を含む概念である。このように近接する状態であっても、がたつき度合いが著しく小さいため、コネクタ等の磨耗や損傷を防ぐことができる。
より具体的には、コネクタの対向部と、インジェクタの連結部の端面との距離を０．１ｍｍ以下の値とすることが好ましい。

また、図４は、コネクタ３０における対向部３３ａと、連結部２１の端面２１ａとの間に弾性部材４２を介在させることにより、第２の溝部３２を、第１の溝部２３の位置よりも連結部２１の端面２１ａ側に位置させた例である。言い換えるならば、コネクタ３０の対向部３３ａとインジェクタ１１の連結部２１の端面２１ａとの間に弾性部材４２を挟みこむことにより、弾性部材の弾性力を利用してコネクタ３０を押し上げ、クリップ部材２７が、第１の溝部２３及び第２の溝部３２のそれぞれの壁面によって挟みこまれる状態を作り出している。
このように構成することにより、クリップ部材２７を第２の溝部３２内に入り込ませた状態で、弾性部材４２の弾性力によって、コネクタ３０が相対的に押し上げられた結果、コネクタ３０が、クリップ部材２７と弾性部材４２とによって固定され、がたつきをなくすことができる。また、この構成例であれば、インジェクタの連結部と弾性部材、及び弾性部材とコネクタそれぞれの間に間隙ができることなく、完全に接することとなるために、弾性力以上の力が加わらない限りは、コネクタががたつくことがない。

図４の例において、コネクタ３０の対向部３３ａとインジェクタ１１の連結部２１の端面２１ａとの間に介在させる弾性部材の例としては、図５に示すような弾性ゴム４２ａ、ワッシャ４２ｂ、板バネ４２ｃを使用することができる。このような弾性部材であれば、厚さを比較的薄くすることができるため、循環用コネクタの接続構造が大型化することがなくなるため、好適な態様である。

また、図３又は図４に示すいずれの構成とする場合であっても、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、コネクタ３０の第２の溝部３２のうち、挿入方向Ｄ側の壁面を、第２の溝部３２の底部に向けて第２の溝部３２の幅が小さくなるような傾斜状の壁面３２ａ又は円弧状の壁面３２ｂとすることが好ましい。
この理由は、クリップ部材２７のバネ力によって、クリップ部材２７が第２の溝部３２内に入り込んでいくにしたがい、コネクタ３０をインジェクタ１１の連結部内に押し込む方向に力が働くため、さらにコネクタ３０のがたつきを少なくすることができるためである。

さらに、図３又は図４に示すいずれの構成とする場合であっても、図７に示すように、クリップ部材２７におけるコネクタ３０の第２の溝部３２に接する部位の断面形状を傾斜状とすることも好ましい。
この理由は、上述した第２の溝部の所定の壁面を傾斜状あるいは円弧状とした場合と同様に、クリップ部材が第２の溝部内に入り込んでいくにしたがい、コネクタを３０インジェクタの連結部内に押し込む方向に力が働くため、さらにコネクタ３０のがたつきを少なくすることができるためである。

以上説明したように、循環用コネクタの溝部とインジェクタの連結部の溝部との位置関係を考慮してクリップ部材で係止することにより、クリップ部材のバネ力と相俟って、循環用コネクタのがたつきを著しく小さくすることができる。したがって、長時間使用した場合であっても、循環用コネクタや装着されたＯリング等の磨耗や損傷を少なくすることができる。よって、それらの部品の耐久性を向上させることができるとともに、燃料漏れを防止することができる。

本発明を適用可能な燃料循環システムの構成例を示す図である。 本発明の循環用コネクタの接続構造を説明するために供する図である。 本発明の循環用コネクタの接続構造の構成例を示す図である。 本発明の循環用コネクタの接続構造の別の構成例を示す図である。 本発明の循環用コネクタの接続構造に用いることができる弾性部材の例を示す図である。 壁面を傾斜状又は円弧状とした溝部を有する循環用コネクタを示す図である。 クリップ部材の断面の一部を傾斜状とした状態を示す図である。 従来の循環用コネクタの構成を示す図である。

符号の説明

１１：インジェクタ、１３：噴射孔、１５：圧力制御室、１７：燃料通路、１９：弁体、２１：連結部、２１ａ：端面、２３：第１の溝部、２７：クリップ部材、３０：循環用コネクタ、３１：挿入部、３２：第２の溝部、３２ａ：傾斜状の壁面、３２ｂ：円弧状の壁面、３３：頭部、３３ａ：対向部、３７：Ｏリング、４２：弾性部材、８０：燃料循環システム、８２：燃料タンク、８３：燃料供給用ポンプ、８４：フィードポンプ、８６：コモンレール、９３・９４：燃料循環用ホース

Claims (7)

1. 燃料噴射部を備えた内燃機関における、前記燃料噴射部から燃料を燃料タンクに還流させるための燃料循環システムに備えられ、前記燃料噴射部に対して循環用コネクタを接合するための循環用コネクタの接続構造であって、
   前記燃料噴射部は、前記循環用コネクタが連結される連結部を備え、当該連結部は第１の溝部を有し、
   前記循環用コネクタは、前記連結部の端面と対向する対向部を有する頭部と、前記燃料噴射部の連結部に挿入される挿入部と、を備えるとともに、前記挿入部は第２の溝部を有し、
   前記第２の溝部を、前記第１の溝部の位置よりも前記連結部の端面側に位置させた状態で、前記第１の溝部及び第２の溝をともにクリップ部材によって係止することにより、前記循環用コネクタを前記燃料噴射部に対して固定することを特徴とする循環用コネクタの接続構造。
2. 前記対向部と前記連結部の端面とが実質的に接しており、前記循環用コネクタにおける前記対向部から前記第２の溝部までの距離を、前記燃料噴射部における前記連結部の端面から前記第１の溝部までの距離よりも小さくすることにより、前記第２の溝部を、前記第１の溝部の位置よりも前記連結部の端面側に位置させることを特徴とする請求項１に記載の循環用コネクタの接続構造。
3. 前記対向部と前記連結部の端面との距離を０．１ｍｍ以下の値とすることを特徴とする請求項２に記載の循環用コネクタの接続構造。
4. 前記対向部と前記連結部の端面との間に弾性部材を介在させることにより、前記第２の溝部を、前記第１の溝部の位置よりも前記連結部の端面側に位置させることを特徴とする請求項１に記載の循環用コネクタの接続構造。
5. 前記弾性部材が、弾性ゴム、ワッシャ、板バネのいずれか一つであることを特徴とする請求項４に記載の循環用コネクタの接続構造。
6. 前記第２の溝部の断面形状における前記挿入方向側の壁面を、前記第２の溝部の底部に向けて当該第２の溝部の幅が小さくなるような傾斜状又は円弧状とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の循環用コネクタの接続構造。
7. 燃料噴射部を備えた内燃機関における、前記燃料噴射部から燃料を燃料タンクに還流させるための燃料循環システムであって、
   前記燃料噴射部に対して循環用コネクタを接合するための循環用コネクタの接続構造を備え、
   前記燃料噴射部は、前記循環用コネクタが連結される連結部を備え、当該連結部は第１の溝部を有し、
   前記循環用コネクタは、前記連結部の端面と対向する対向部を有する頭部と、前記燃料噴射部の連結部に挿入される挿入部と、を備えるとともに、前記挿入部は第２の溝部を有し、
   前記第２の溝部を、前記第１の溝部の位置よりも前記連結部の端面側に位置させた状態で、前記第１の溝部及び第２の溝をともにクリップ部材によって係止することにより、前記循環用コネクタを前記燃料噴射部に対して固定することを特徴とする燃料循環システム。

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