JP2009264129A - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
特に気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射装置においては、燃料噴射装置の先端部周囲と燃料噴射装置取付穴との間に、燃焼ガスの漏れを防止するためのシール機構が必要である。このようなシール機構として、一般的には、燃料噴射装置の先端部に環状シール溝を形成し、この環状シール溝に嵌合させたシールリングの外周部を燃料噴射装置取付穴に当接させるようにしている。こうしてシールリングを圧縮して、シールリングと燃料噴射装置取付穴との間のシール性が提供され、気筒内からの燃焼ガス漏れを防止している。 In particular, in a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder, a seal mechanism for preventing leakage of combustion gas is required between the periphery of the tip of the fuel injection device and the fuel injection device mounting hole. . As such a sealing mechanism, generally, an annular seal groove is formed at the tip of the fuel injection device, and the outer peripheral portion of the seal ring fitted in the annular seal groove is brought into contact with the fuel injection device mounting hole. I am doing so. Thus, the seal ring is compressed to provide a sealing property between the seal ring and the fuel injection device mounting hole, thereby preventing combustion gas leakage from the cylinder.
シールリングは、一般的に樹脂製であり、経年劣化によりクリープが発生して弾力性が低下すると、前述のシール性が損なわれて燃焼ガスの漏れを発生させる。この問題を改善するために、燃料噴射装置の環状シール溝中央に環状突起を設けて、シールリングの中央を大きく圧縮変形させたり、また、環状シール溝を外側ほど浅くなるようにテーパ形状とし、シールリングの弾力性が失われるほどシールリングを燃焼ガス圧力により外側に移動させて大きく圧縮変形させたりすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The seal ring is generally made of a resin, and when creep occurs due to aging deterioration and the elasticity is lowered, the above-mentioned sealability is impaired and combustion gas leaks. In order to improve this problem, an annular protrusion is provided at the center of the annular seal groove of the fuel injection device, and the center of the seal ring is greatly compressed and deformed, or the annular seal groove is tapered so as to become shallow toward the outside, It has been proposed that the seal ring is moved outward by the combustion gas pressure and greatly compressed and deformed as the elasticity of the seal ring is lost (see, for example, Patent Document 1).
燃料噴射装置の環状シール溝中央に環状突起を設けてシールリングを大きく圧縮変形させるシール構造では、シールリングはやはり経年劣化によりクリープを発生してシール性が悪化する。 In a seal structure in which an annular protrusion is provided in the center of the annular seal groove of the fuel injection device so that the seal ring is greatly compressed and deformed, the seal ring also generates creep due to deterioration over time and the sealing performance deteriorates.
また、燃料噴射装置の環状シール溝をテーパ形状とするシール構造では、経年劣化したシールリングが外側へ移動可能であるように、環状シール溝の幅はシールリングの幅より十分に大きくされているために、環状燃料噴射装置を取り付ける際に、経年劣化していないシールリングが取付穴との摩擦によって移動することなく、燃料噴射装置の先端部だけが取付穴内へ挿入されることがあり、それにより、経年劣化していないシールリングが相対的に環状シール溝を外側へ移動することとなって内径が過剰に拡大されて損傷してしまうことがある。 Further, in the seal structure in which the annular seal groove of the fuel injection device is tapered, the width of the annular seal groove is sufficiently larger than the width of the seal ring so that the aged seal ring can move outward. Therefore, when attaching the annular fuel injection device, the seal ring that has not deteriorated over time may not move due to friction with the attachment hole, and only the tip of the fuel injection device may be inserted into the attachment hole. As a result, the seal ring that has not deteriorated over time may move to the outside relative to the annular seal groove, and the inner diameter may be excessively enlarged and damaged.
従って、本発明の目的は、燃料噴射装置の先端部の環状シール溝内に嵌合させるシールリングによって、シールリングが経年劣化しても燃料噴射装置取付穴との間の良好なシール性が維持されると共に、先端部を取付穴内に挿入する際にシールリングを損傷させることない内燃機関の燃料噴射装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to maintain a good sealing property with the fuel injection device mounting hole even when the seal ring is deteriorated over time by the seal ring fitted into the annular seal groove at the tip of the fuel injection device. Another object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that does not damage the seal ring when the tip portion is inserted into the mounting hole.
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、先端部に形成された環状シール溝内に嵌合されたシールリングにより燃料噴射装置取付穴との間のシール性が提供される燃料噴射装置において、前記環状シール溝内には、前記シールリングを径方向外側へ弾性力により押圧する弾性部材が設けられていることを特徴とする。 In the fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the sealing performance between the fuel injection device mounting hole is provided by the seal ring fitted in the annular seal groove formed at the tip portion. In the fuel injection device, an elastic member for pressing the seal ring radially outward by an elastic force is provided in the annular seal groove.
本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記弾性部材はCリングであることを特徴とする。 A fuel injection device for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention is the fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the elastic member is a C-ring.
本発明による請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記弾性部材の幅と前記シールリングの幅とは略等しいことを特徴とする。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to
本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置によれば、先端部に形成された環状シール溝内に嵌合されたシールリングにより燃料噴射装置取付穴との間のシール性が提供される燃料噴射装置において、環状シール溝内には、シールリングを径方向外側へ弾性力によって押圧する弾性部材が設けられているために、シールリングが経年劣化して弾力性が低下しても弾性部材によってシールリングは燃料噴射装置取付穴に押圧されて良好なシール性を維持することができる。また、環状シール溝はテーパ形状とされておらず、先端部を取付穴内に挿入する際にシールリングの内径を過剰に拡大させて損傷させることはない。 According to the fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the sealing performance between the fuel injection device mounting hole is provided by the seal ring fitted in the annular seal groove formed at the tip portion. In the fuel injection device, since an elastic member that presses the seal ring radially outward is provided in the annular seal groove, even if the seal ring deteriorates over time and its elasticity decreases. The seal ring is pressed by the fuel injection device mounting hole by the elastic member, and good sealing performance can be maintained. Further, the annular seal groove is not tapered, and the inner diameter of the seal ring is not excessively enlarged and damaged when the tip portion is inserted into the mounting hole.
本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、弾性部材はCリングであり、このような簡単な弾性部材によってシールリングが経年劣化しても良好なシール性を維持することができる。 According to a fuel injection device for an internal combustion engine according to a second aspect of the present invention, in the fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect, the elastic member is a C-ring and is sealed by such a simple elastic member. Even if the ring deteriorates over time, good sealing performance can be maintained.
本発明による請求項3に記載の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、弾性部材の幅とシールリングの幅とは略等しくされており、それにより、弾性部材の弾性力によってシールリングを全体的に燃料噴射装置取付穴に押圧することができ、さらに良好なシール性を提供することができる。
According to the fuel injection device for an internal combustion engine according to
図1は本発明による内燃機関の燃料噴射装置の先端部を示す概略断面図である。同図において、1は燃料噴射装置の本体であり、2は本体1内の燃料通路であり、3は燃料通路2の先端に形成された燃料溜である。本体1には、燃料溜3に連通する噴孔4が形成されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a tip portion of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention. In the figure, 1 is a main body of the fuel injection device, 2 is a fuel passage in the
5は弁体であり、図1に示すように、弁体5の先端のシール部が、本体1の切頭円錐形状のシート部に当接することにより、燃料通路2と燃料溜3との間の連通が遮断されて、噴孔4を介しての燃料通路2内の高圧燃料の噴射が停止される。また、弁体5をリフトさせて、弁体5の先端のシール部が本体1のシート部から離間すると、燃料通路2と燃料溜3とが連通して、噴孔4を介して燃料通路2内の高圧燃料が噴射される。
本燃料噴射装置は、例えば、気筒内へ燃料を直接的に噴射するものであり、6は本燃料噴射装置が取り付けられる例えばシリンダヘッドであり、6aはシリンダヘッドに形成された取付穴である。このような構成において、取付穴6aと燃料噴射装置本体1の先端部との間の隙間を介して気筒内の高温高圧の燃焼ガスが漏れないようにしなければならない。
This fuel injection device, for example, directly injects fuel into a cylinder, 6 is, for example, a cylinder head to which this fuel injection device is attached, and 6a is an attachment hole formed in the cylinder head. In such a configuration, it is necessary to prevent the high-temperature and high-pressure combustion gas in the cylinder from leaking through the gap between the
そのためには、本体1の先端部には、環状シール溝7が形成され、環状シール溝7にはテフロン(登録商標)系樹脂のシールリング8が嵌合され、シールリング8を厚さ方向に圧縮させることにより、シールリング8と取付穴6aとの間のシール性を提供するようになっている。図2は図1の環状シール溝7近傍の拡大図であり、同図に示すように、シールリング8と本体1の環状シール溝7との間のシール性は、シールリング8が気筒内の圧力によって外側へ押圧されるとシールリング8は幅方向にも圧縮され、シールリング8の厚さ方向に延在する外側端面8aと環状シール溝7の外側側面7aとが当接することによって提供される。
For this purpose, an
このシールリング8と環状シール溝7との間のシール性は、気筒内の圧力がシールリング8に常に作用するために、経年劣化によってシールリング8の弾力性が低下しても良好に維持される。しかしながら、シールリング8と取付穴6aとの間のシール性は、シールリング8を環状シール溝7に嵌合させてシールリング8を厚さ方向に圧縮させただけでは、経年劣化によってシールリング8の弾力性が低下すると容易に損なわれてしまう。
The sealing performance between the
この問題を改善するために、本燃料噴射装置では、環状シール溝7の底面7bの中央に環状溝7cを形成し、この環状溝7c内に弾性部材9を配置している。弾性部材9は、例えば、図3に示す金属製のCリングであり、直径を減少させるようにして環状溝7c内に配置されてシールリング8の内面8bに当接させている。それにより、弾性部材9は、弾性力によってシールリング8を径方向外側へ押圧し、シールリング8が経年劣化して弾力性が低下してもシールリング8と取付穴6aとの間の良好なシール性を維持することができる。
In order to improve this problem, in this fuel injection device, an
環状溝7c内に配置される弾性部材9は、切れ目の両端面がそれぞれ中心軸線上の平面と一致する図3に示すCリング形状であっても、切れ目の両端面がそれぞれ中心軸線に対して斜めの平面上となる図4に示すCリング形状であっても良い。
Even if the
また、図1の変形例である図5に示すように、Cリング形状の弾性部材9”の幅を、シールリング8’の幅と略等しく、また、環状シール溝7’に嵌るように環状シール溝7’の幅より僅かに小さくしても、前述同様に、弾性部材9”の弾性力によってシールリング8’は径方向外側へ押圧され、シールリング8’が経年劣化して弾力性が低下してもシールリング8’と取付穴6aとの間の良好なシール性を維持することができる。
Further, as shown in FIG. 5 which is a modified example of FIG. 1, the width of the C-ring-shaped
このような構成により、本体1の環状シール溝7’に図1に示すような弾性部材のための環状溝7cを別加工しなくても良く、また、略等しい幅を有する弾性部材9”の弾性力によってシールリング8’の全体が径方向外側へ押圧されるために、図1の実施形態に比較して、さらに良好なシール性を提供することができる。
With such a configuration, it is not necessary to separately process the
図5に示す変形例の場合には、シールリング8’と環状シール溝7’との間の良好なシール性を提供するために、環状シール溝7’の深さを弾性部材9”の厚さだけ図1の実施形態の環状シール溝7より深くして、シールリング8’の厚さ方向に延在する外側端面と環状シール溝7’の外側側面との当接面積を図1の実施形態と同じにすることが望ましい。
In the case of the modification shown in FIG. 5, in order to provide a good sealing performance between the
シールリングを径方向外側に押圧するための弾性部材は、Cリング形状に限定されることなく、例えば、複数(例えば、四つ又は六つ)の小さなコイルバネを略等角度間隔で燃料噴射装置本体の環状シール溝に放射状に配置するようにして、各コイルバネの軸線方向の弾性力によってシールリングを径方向外側へ押圧するようにしても良い。 The elastic member for pressing the seal ring radially outward is not limited to the C-ring shape. For example, a plurality of (for example, four or six) small coil springs are disposed at substantially equal angular intervals on the fuel injection device main body. The annular seal groove may be radially arranged so that the seal ring is pressed radially outward by the axial elastic force of each coil spring.
1 本体
4 噴孔
5 弁体
6a 取付穴
7,7’ 環状シール溝
8,8’ シールリング
9,9’,9” 弾性部材
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