JP2010084718A - 燃料噴射弁の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造の簡素化や低コスト化等を図りながら、シリンダヘッドから燃料噴射弁への伝熱を抑制した燃料噴射弁の取付構造を提供する。
【解決手段】 噴射弁装着孔７は、燃料噴射弁６を収容すべく段付き形状を呈しており、大径部４１の下端が当接する係止面７ａと、中径部４２の環状固定部４２ａが嵌入する上方保持部７ｂと、ノズル部４３の環状固定部４３ａが嵌入する下方保持部７ｃとを有している。上方保持部７ｂは、間隙Ｃ１をもって環状固定部４２ａに対峙している。また、下方保持部７ｃも、間隙Ｃ１をもって環状固定部４３ａに対峙している。そして、下方保持部７ｃは、間隙Ｃ１の１０倍となる間隙Ｃ２をもって遊嵌部４３ｂに対峙している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、筒内噴射内燃機関における燃料噴射弁の取付構造に係り、構造の簡素化等を図りながらシリンダヘッドから燃料噴射弁への伝熱を効果的に抑制する技術に関する。

近年、熱効率の向上や有害排出ガス成分の減少等を図るべく、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射ガソリンエンジンやＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition：予混合圧縮着火)エンジン、直噴ディーゼルエンジン等（以下、筒内噴射エンジンと記す）の開発／改良が進められている。筒内噴射エンジンでは、シリンダヘッドに各気筒の燃焼室に開口する噴射弁装着孔が穿設されており、各噴射弁装着孔に燃料噴射弁が嵌挿／固定される。燃料噴射弁の固定にあたっては、位置決め精度（噴射弁装着孔と燃料噴射弁との同軸度）の向上や噴射ノズルの曲がり防止を図る必要がある。そこで、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）製で外周面に凸部を有する筒状スペーサを燃料噴射弁に外嵌させ、嵌挿時に筒状スペーサの凸部を弾性変形させることにより、噴射弁装着孔に所定の緊締力をもって燃料噴射弁を保持させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−３２０８９８号公報

上述した特許文献１の方法では、燃料噴射弁の構成部品点数や組立工数が増加する他、高価なＰＴＦＥを素材とする筒状スペーサを用いるために製造コストが高くなる問題があった。また、特許文献１では、噴射ノズルと噴射弁装着孔との間に所定の間隙を設けているが、筒状スペーサが弾性変形しやすいものであることから、燃料噴射弁が偏心あるいは傾斜して噴射ノズルが噴射弁装着孔の内周面に接触する虞があった。この場合、高温のシリンダヘッドから噴射ノズルに多量の熱が伝達されるため、エンジンの高回転高負荷運転時等に燃料噴射弁の噴射ノズルの先端温度が上昇し（例えば、燃料の蒸留温度に近くなり）、噴射ノズルの噴射孔にデポジットが生成／堆積することが避けられなかった。そして、噴射孔にデポジットが堆積すると、燃料噴射量の低下や噴霧形状の変化が生じるため、熱効率の低下や有害排出ガス成分の増減がもたらされる虞があった。

本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、構造の簡素化や低コスト化等を図りながら、シリンダヘッドから燃料噴射弁への伝熱を抑制した燃料噴射弁の取付構造を提供することを目的とする。

第１の発明は、筒内噴射型内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁を取り付ける構造であって、前記シリンダヘッドには、前記燃料噴射弁が嵌挿される噴射弁装着孔が穿設され、前記燃料噴射弁は、前記噴射弁装着孔の内周面に対してそれぞれ第１の間隙をもって摺動可能に嵌合するとともに、互いに所定の離間距離をもって離間した複数の固定部と、その先端が前記噴射弁装着孔の内周面に対して前記第１の間隙より大きい第２の間隙をもって対峙する噴射ノズルとを有することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る燃料噴射弁の取付構造において、前記第２の間隙は、前記燃料噴射弁が前記噴射弁装着孔内で偏心あるいは傾斜した状態においても、前記噴射ノズルの先端が前記噴射弁装着孔の内周面に接触しない値に設定されたことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る燃料噴射弁の取付構造において、第１の間隙が略０．０１ｍｍに設定されたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１〜第３の発明に係る燃料噴射弁の取付構造において、前記離間距離が１０ｍｍ以上に設定されたことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１〜第４の発明に係る燃料噴射弁の取付構造において、前記複数の固定部は、少なくとも前記噴射弁装着孔への嵌挿方向側に、６０°以下のテーパと０．５ｍｍ以上の半径を有するＲ面取りとの少なくとも一方を有することを特徴とする。

第１の発明によれば、互いに離間した複数の固定部が噴射弁装着孔の内周面に嵌合することで燃料噴射弁の偏心や傾斜が生じ難くなり、噴射ノズルの先端が噴射弁装着孔の内周面に接触することに起因する噴射孔へのデポジットの生成／堆積が抑制される。また、第２の発明によれば、何らかの原因により燃料噴射弁が偏心あるいは傾斜しても、噴射ノズルの先端が噴射弁装着孔の内周面に接触しなくなり、噴射孔へのデポジットの生成／堆積が起こり難くなる。また、第３の発明によれば、噴射弁装着孔への燃料噴射弁の嵌挿が比較的容易に行えるとともに、噴射弁装着孔内で燃料噴射弁が確実に保持される。また、第４の発明によれば、噴射弁装着孔内で燃料噴射弁が十分な支持スパンをもって支持され、噴射弁装着孔と燃料噴射弁との同軸度が向上する。また、第５の発明によれば、噴射弁装着孔への燃料噴射弁の挿入が容易となり、組付作業性が向上する。

以下、図面を参照して、本発明をＨＣＣＩエンジンの燃料噴射弁取付構造に適用した一実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態に係るエンジンの要部を示す模式的縦断面図であり、図２は実施形態に係る燃料噴射弁の縦断面図であり、図３は図１中のIII部拡大図である。なお、実施形態では、説明の便宜上、図１〜図３中の下方を下とする。

図１に示すように、エンジン１は、ピストン２が摺動自在に内嵌するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に締結されたシリンダヘッド４とを有している。シリンダヘッド４には、その下面に燃焼室５が画成されるとともに、燃料噴射弁６が嵌挿される噴射弁装着孔７と、点火プラグ８が取り付けられるプラグ装着孔９とが燃焼室５に開口するかたちで穿設されている。燃料噴射弁６は、いわゆるトップフィード型であり、シリンダヘッド４の上部に設置されたコモンレール１０から燃料の供給を受ける。また、点火プラグ８は、いわゆるロングリーチ型であり、コイル一体型のプラグキャップ１１から電力の供給を受ける。なお、シリンダヘッド４には吸排気バルブやその駆動機構等も設置されているが、煩雑になることを避けるため、それらについての図示や説明は省略する。

図２に示すように、燃料噴射弁６は、インジェクタボディ２１と、インジェクタボディ２１の下端に固着／一体化された（加締められた）バルブボディ２２と、インジェクタボディ２１の上部に外嵌したソケット２３とを外殻としている。インジェクタボディ２１には、コイル２６やコア２７、バルブスプリング２８、カラー２９、フィルタ３０が内装されるとともに、上端側にＯリング３１やバックアップリング３２が外嵌している。バルブボディ２２には、ニードルバルブ３３が摺動自在に内嵌するとともに、ＰＴＦＥを素材とする筒状シール３４が先端側に外嵌している。バルブボディ２２の先端には噴射孔３５が穿設されており、ニードルバルブ３３がインジェクタボディ２１側に移動することによってこの噴射孔３５から燃料が噴射される。ソケット２３にはリード線３６が固着されており、図示しないインジェクタドライバからの電力がこのリード線３６を介してコイル２６に供給される。

バルブボディ２２は、インジェクタボディ２１に加締められる上端の大径部４１と、大径部４１の直下に形成された中径部４２と、中径部４２の下端から延設されたノズル部４３とからなる段付筒状を呈している。本実施形態の場合、中径部４２およびノズル部４３の外周には、それぞれ環状固定部（固定部）４２ａ，４３ａが突設されている。両環状固定部４２ａ，４３ａは、上方や下方にあたる部位（遊嵌部４２ｂ，４３ｂ）に対し、その外径が有意に大きく設定されている。また、両環状固定部４２ａ，４３ａの下端には、それぞれ約５０°のテーパ４２ｃ，４３ｃが設けられるとともに、環状固定部４２ａ，４３ａとテーパ４２ｃ，４３ｃとの間に１ｍｍの半径を有するＲ面取り４２ｄ，４３ｄが施されている。また、両環状固定部４２ａ，４３ａは、１０ｍｍ以上の離間距離Ｌ（本実施形態では、１５ｍｍ）をもって離間している。また、ノズル部４３の先端側には、環状固定部４３ａではなく、遊嵌部４３ｂが形成されている。

図３に示すように、噴射弁装着孔７は、燃料噴射弁６を収容すべく段付き形状を呈しており、大径部４１の下端が当接する係止面７ａと、中径部４２の環状固定部４２ａが嵌入する上方保持部７ｂと、小径部４３の環状固定部４３ａが嵌入する下方保持部７ｃとを有している。上方保持部７ｂは、間隙Ｃ１（第１の間隙：本実施形態の場合、０．０１ｍｍ）をもって環状固定部４２ａに対峙している。また、下方保持部７ｃも、間隙Ｃ１をもって環状固定部４３ａに対峙している。そして、下方保持部７ｃは、間隙Ｃ１の１０倍となる間隙Ｃ２（第２の間隙：本実施形態の場合、０．１ｍｍ）をもって、バルブボディ２２の下端に至る遊嵌部４３ｂに対峙している。

本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、シリンダヘッド４からの伝熱は、その殆どが両環状固定部４２ａ，４３ａのみから行われる。また、両環状固定部４２ａ，４３ａが比較的大きな離間距離Ｌをもって離間する（すなわち、バルブボディ２２が比較的大きな支持スパンをもって支持される）とともに、間隙Ｃ２が間隙Ｃ１に対して十分に大きな値に設定されているため、何らかの原因で燃料噴射弁６が噴射弁装着孔７に対して偏心あるいは傾斜したような場合においても、ノズル部４３の先端側が噴射弁装着孔７の内周面に接触することが起こらない。これらにより、エンジン１の高回転高負荷運転時等においても、ノズル部４３の先端温度が適正な範囲に保たれ、噴射孔３５へのデポジットの生成／堆積が効果的に抑制できるようになる。また、両環状固定部４２ａ，４３ａの下方にテーパ４２ｃ，４３ｃが設けられるとともに、環状固定部４２ａ，４３ａとテーパ４２ｃ，４３ｃとの間にＲ面取り４２ｄ，４３ｄが施されているため、エンジン組立ラインにおける噴射弁装着孔７への燃料噴射弁６の挿入作業が容易となる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はＨＣＣＩエンジンの燃料噴射弁取付構造に本発明を適用したものであるが、筒内噴射ガソリンエンジンや直噴ディーゼルエンジンの燃料噴射弁取付構造にも当然に適用できる。また、上記実施形態では、固定部の下方にテーパとＲ面取りとを設けるようにしたが、どちらか一方を設けるようにしてもよい。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、燃料噴射弁の具体的構造、固定部や噴射弁装着孔の具体的寸法や形状等についても適宜変更可能である。

実施形態に係るエンジンの要部を示す模式的縦断面図である。 実施形態に係る燃料噴射弁の縦断面図である。 図１中のIII部拡大図である。

符号の説明

１ エンジン
４ シリンダヘッド
６ 燃料噴射弁
７ 噴射弁装着孔
２２ バルブボディ
４２ａ 環状固定部（固定部）
４２ｂ 遊嵌部
４２ｃ テーパ
４３ ノズル部（噴射ノズル）
４３ａ 環状固定部（固定部）
４３ｂ 遊嵌部
４２ｃ テーパ
Ｃ１ 第１の間隙
Ｃ２ 第２の間隙
Ｌ 離間距離

Claims (5)

1. 筒内噴射型内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁を取り付ける構造であって、
   前記シリンダヘッドには、前記燃料噴射弁が嵌挿される噴射弁装着孔が穿設され、
   前記燃料噴射弁は、
   前記噴射弁装着孔の内周面に対してそれぞれ第１の間隙をもって摺動可能に嵌合するとともに、互いに所定の離間距離をもって離間した複数の固定部と、
   その先端が前記噴射弁装着孔の内周面に対して前記第１の間隙より大きい第２の間隙をもって対峙する噴射ノズルと
   を有することを特徴とする燃料噴射弁の取付構造。
2. 前記第２の間隙は、前記燃料噴射弁が前記噴射弁装着孔内で偏心あるいは傾斜した状態においても、前記噴射ノズルの先端が前記噴射弁装着孔の内周面に接触しない値に設定されたことを特徴とする、請求項１に記載された燃料噴射弁の取付構造。
3. 前記第１の間隙が略０．０１ｍｍに設定されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された燃料噴射弁の取付構造。
4. 前記離間距離が１０ｍｍ以上に設定されたことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された燃料噴射弁の取付構造。
5. 前記複数の固定部は、少なくとも前記噴射弁装着孔への嵌挿方向側に、６０°以下のテーパと０．５ｍｍ以上の半径を有するＲ面取りとの少なくとも一方を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された燃料噴射弁の取付構造。

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