JP2010174656A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁に生じた振動のシリンダヘッドへの伝達を効果的に抑えることができる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射装置７Ａは、燃料噴射弁１２が本体部下面１６ａとシリンダヘッド４の外面４ａとが非接触状態となるようにしてシリンダヘッド４に取り付けられたデリバリパイプ１３に固定され、デリバリパイプ１３から燃料噴射弁１２に至る燃料経路２１には燃料漏れを防止するシール部２０が設けられ、シール部２０は、凸球面状の凸状接続部２３と、凸状接続部２３と接触可能な凹状接続部２４とを有し、凸状接続部２３と凹状接続部２４とが互いに突き合わされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダヘッドに設けられた燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。

シリンダヘッドに燃料噴射弁を設けると、その燃料噴射時に生じる振動がシリンダヘッドに伝達されることがある。シリンダヘッドへの振動の伝達を抑える対策として、シリンダヘッドに凹状の支持部を形成し、その支持部の底面にシール部材を介して燃料噴射弁の本体部を押し付け、押圧装置を用いて本体部とシリンダヘッドとの間の密着度合いを変化させる装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２００６−９６３０号公報 特開２００８−１２１６０４号公報

上述した特許文献１の装置では、押圧装置を用いて燃料噴射弁の本体部とシリンダヘッドとの密着度合を小さくしても、燃料噴射弁はシール部材を介してシリンダヘッドと接しているので、燃料噴射弁で生じた振動はシール部材を介してシリンダヘッドに伝達してしまうことが考えられる。

そこで、本発明は、燃料噴射弁に生じた振動のシリンダヘッドへの伝達を効果的に抑えることができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料噴射装置は、シリンダヘッドの外面に形成された孔部に設けられた燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁は、前記孔部内に位置する噴射部と、前記孔部の外側に位置してその孔径よりも大きく形成され、かつ前記孔部側に位置する本体部下面を持つ本体部と、を有する内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴射弁は、前記本体部下面と前記シリンダヘッドの前記外面とが非接触状態となるようにして前記シリンダヘッドに取り付けられたデリバリパイプに固定され、前記デリバリパイプから前記燃料噴射弁に至る燃料経路には燃料漏れを防止するシール部が設けられ、前記シール部は、凸球面状の凸状接続部と、前記凸状接続部と接触可能な凹状接続部とを有し、前記凸状接続部と前記凹状接続部とが互いに突き合わされているものである（請求項１）。

本発明の燃料噴射装置によれば、本体部の本体部下面とシリンダヘッドの外面とが非接触状態となるように燃料噴射弁が設けられているので、本体部がシリンダヘッドの外面から浮いた状態に維持される。これにより、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間の直接的な振動伝達経路を遮断することができるので、燃料噴射弁に生じた振動のシリンダヘッドへの伝達を効果的に抑えることができる。また、シリンダブロックの振動に基づいてノッキングの発生の有無を検出するノッキング検出手段が設けられた内燃機関に本発明を適用した場合には、燃料噴射弁の振動がシリンダヘッドを介してシリンダブロックに伝達されることにより生じるノッキング検出手段の誤作動を未然に防止することもできる。

燃料噴射弁の本体部をシリンダヘッドから浮かせるためにデリバリパイプに燃料噴射弁を固定して、その噴射部をシリンダヘッドの孔部に挿入する場合、シリンダヘッドの孔部と燃料噴射弁の噴射部との間で互いの中心線を完全に一致させることが望ましい。しかし、孔部と噴射部との中心線を一致させるために、シリンダヘッド、デリバリパイプ及び燃料噴射弁の加工精度やこれらの組み付け精度を高めるには限界がある。本発明の燃料噴射装置によれば、デリバリパイプから燃料噴射弁に至る燃料経路にシール部が設けられ、そのシール部が凸球面状の凸状接続部とそれと突き合わされる凹状接続部によってシールするため、デリバリパイプから燃料噴射弁までの燃料漏れを防止しながらある程度の軸ずれを許容できる。これにより、必要以上に加工精度や組み付け精度を高めることなく燃料噴射装置の信頼性を確保することが可能になる。

凹状接続部は凸状接続部との間で接触が維持される限りにおいてその構成に格別な制限はない。例えば、前記凹状接続部は前記凸状接続部と接触可能で前記凸状接続部に向かって開口幅が徐々に拡大するテーパ面を有していてもよい（請求項２）。この場合には、凸状接続部と凹状接続部との間に軸ずれが生じても凸球面とテーパ面との接触範囲が変化しないのでシール性を確実に保持できる。

シール部は燃料経路のいずれに設けられてもよい。例えば、前記デリバリパイプと前記燃料噴射弁との間には前記シール部が介在し、前記凸状接続部が前記デリバリパイプ又は前記燃料噴射弁のいずれか一方に、前記凹状接続部が前記デリバリパイプ又は前記燃料噴射弁のいずれか他方に、それぞれ設けられてもよい（請求項３）。また、前記デリバリパイプは、前記シリンダヘッドに取り付けられた本体部と、前記本体部に接続されて前記燃料噴射弁が挿入される挿入部とを有し、前記本体部と前記挿入部との間には前記シール部が介在し、前記凸状接続部が前記本体部又は前記挿入部のいずれか一方に、前記凹状接続部が前記本体部又は前記挿入部のいずれか他方に、それぞれ設けられていてもよい（請求項４）。

デリバリパイプの本体部と挿入部との間にシール部を介在させる場合においては、前記本体部と前記挿入部とは互いに分離可能な別部品として構成され、前記本体部と前記挿入部とは、前記凸状接続部と前記凹状接続部とが互いに押し付けられる方向に付勢する付勢部材によって互いに接続されてもよい（請求項５）。この態様によれば、シリンダヘッドに取り付けられる本体部に対して挿入部の向きを変更できるため軸ずれに対する許容範囲を確保できる。しかも、付勢部材により凸状接続部と凹状接続部とが互いに押し付けられるのでシール性の確保が容易になり信頼性が一層向上する。

この態様においては、前記付勢部材は、前記凸状接続部と前記凹状接続部との接触部を跨いで前記本体部と前記挿入部とを挟むクリップとして構成されてもよい（請求項６）。この場合、前記凸状接続部が設けられた前記本体部又は前記挿入部のいずれか一方には、前記クリップと接触し、かつ前記凸状接続部と中心を共通にして同一半径を持つ凸球面状の接触部が設けられてもよい（請求項７）。このように構成することで、共通の中心回りに凸状接続部を回転させてもクリップの間隔が変わらないのでクリップによる押し付け力を一定に維持できる。これにより軸ずれの許容範囲を更に拡大できる。

以上説明したように、本発明の燃料噴射装置によれば、本体部の本体部下面とシリンダヘッドの外面とが非接触状態となるように燃料噴射弁が設けられているので、本体部がシリンダヘッドの外面から浮いた状態に維持される。これにより、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間の直接的な振動伝達経路を遮断することができるので、燃料噴射弁に生じた振動のシリンダヘッドへの伝達を効果的に抑えることができる。しかも、デリバリパイプから燃料噴射弁に至る燃料経路にシール部が設けられ、そのシール部が凸球面状の凸状接続部とそれと突き合わされる凹状接続部によってシールするため、デリバリパイプから燃料噴射弁までの燃料漏れを防止しながらある程度の軸ずれを許容できる。これにより、必要以上に加工精度や組み付け精度を高めることなく燃料噴射装置の信頼性を確保することが可能になる。

本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示した図。 図１のII-II線に沿った断面図。 軸ずれが生じた場合の凸状接続部と凹状接続部との作用を説明する説明図。 第２の形態に係る燃料噴射装置の要部を示した図。 第３の形態に係る燃料噴射装置の要部を示した図。 図５のIV−IV線に関する断面を示した図。 第４の形態に係る燃料噴射装置の要部を示した図。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部を模式的に示しており、図２は図１のII-II線に沿った断面図を示している。内燃機関１は、車両に走行用動力源として搭載された直列４気筒型の火花点火式内燃機関として構成されている。内燃機関１は、４つの気筒２が形成されたシリンダブロック３と、それらの気筒２を塞ぐようにシリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、燃料タンク５から燃料通路６を介して導かれた燃料を各気筒２内に噴射するための燃料噴射装置７Ａとを備えている。燃料通路６には燃料タンク５から燃料を汲み上げる燃料ポンプ１１が設けられている。シリンダブロック３にはその振動に基づいてノッキングの有無を検出するノックセンサ８が設けられている。図２に示すように、シリンダヘッド４には、その外面から気筒２まで延びる孔部１０が形成されている。

燃料噴射装置７Ａは、気筒２毎に設けられた燃料噴射弁１２と、燃料通路６から導かれる燃料を各燃料噴射弁１２に導くデリバリパイプ１３と備えている。デリバリパイプ１３は固定部材１５を介してシリンダヘッド４に取り付けられている。燃料噴射弁１２の基本的な構造は周知のものと同様である。そのため、燃料噴射弁１２の内部構造等の説明は省略し、本発明に関連する部位のみ以下に説明する。

図２に示すように、燃料噴射弁１２は、シリンダヘッド４の外面４ａに形成された段付きの孔部１０の孔径（最大径）よりも大きく形成された本体部１６と、孔部１０に設けられた噴射部１７とを有している。噴射部１７の外周面にはシール部材１９が設けられている。これにより、気筒２内の気体が外部に漏れることを防ぐことができる。孔部１０の反対側には本体部１６よりも外径が小さい小径部１８が設けられており、その小径部１８は燃料漏れを防止するシール部２０を介在させてデリバリパイプ１３に接続されている。シール部２０は図２の矢印で示すようにデリバリパイプ１３から燃料噴射弁１２へ燃料を導く燃料経路２１に設けられている。

シール部２０はデリバリパイプ１３と一体に設けられた凸状接続部２３と、燃料噴射弁１２に設けられて凸状接続部２３と接触可能な凹状接続部２４と、凸状接続部２３を挟んで凹状接続部２４の反対側に設けられたガスケット２５とを備えている。燃料噴射弁１２は凸状接続部２３を凹状接続部２４とガスケット２５とで挟み込んだ状態でこれらを貫く組み付けボルト２６が小径部１８にねじ込まれることによりデリバリパイプ１３に固定されている。組み付けボルト２６は上記各部品を仮組した後に所定トルクで締付けられる。図２から明らかなように、燃料噴射弁１２は本体部下面１６ａとシリンダヘッド４の外面４ａとが非接触状態となっている。

凸状接続部２３は外面２３ａが凸球面状に構成されており、その外面２３ａには凹状接続部２４のテーパ面２４ａが接している。テーパ面２４ａは凸状接続部２３に向かって開口幅が徐々に拡大するように構成されている。シール部２０は、このように構成された凸状接続部２３と凹状接続部２４とが互いに突き合わされているため、多少の軸ずれが生じても凸球面状の外面２３ａとテーパ面２４ａとの接触範囲が変化しないのでシール性を確実に保持できる。図３は軸ずれが生じた場合の凸状接続部２３と凹状接続部２４との作用を説明する説明図である。この図から明らかなように、燃料噴射弁１２とデリバリパイプ１３との間に軸ずれが生じても凹状接続部２４のテーパ面２４ａが凸状接続部２３の外面２３ａに沿ってこれらの接触を維持しながら許容範囲φ１を限度として移動できる。

本形態の燃料噴射装置７Ａによれば、本体部１６の本体部下面１６ａとシリンダヘッド４の外面４ａとが非接触状態となっているので、本体部１６がシリンダヘッド４から浮いた状態に維持される。これにより、燃料噴射弁１２とシリンダヘッド４との間の直接的な振動伝達経路を遮断することができるので、燃料噴射弁１２に生じた振動のシリンダヘッド４への伝達を効果的に抑えることができる。よって、燃料噴射弁１２からシリンダヘッド４を介してシリンダブロック３に伝達される振動も抑えられるので、燃料噴射弁１２の振動がシリンダブロック３に伝達されることにより生じるノックセンサ８の誤作動を未然に防止することができる。

また、シール部２０の構成により軸ずれが生じてもシール性が確保されるので、図３に示した許容範囲φ１内に収まる精度で、シリンダヘッド４、デリバリパイプ１３及び燃料噴射弁１２を加工し、かつこれらを組み付ければ十分な信頼性を確保できる。そのため、加工や組み付けに要する工数を削減することができる。

（第２の形態）
次に、図４を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。図４は第２の形態に係る燃料噴射装置７Ｂの要部を示している。本形態の燃料噴射装置７Ｂはデリバリパイプに対する燃料噴射弁の取り付け構造を除いて第１の形態と共通する。従って、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して重複する説明を省略する。

燃料噴射装置７Ｂは、燃料噴射弁１２がデリバリパイプ１３に対して組み付けシャフト３１と袋ナット３２とによって固定されている。組み付けシャフト３１は大径の頭部３１ａとその頭部３１ａから延びるシャフト部３１ｂとを有している。組み付けシャフト３１は凸状接続部２３が凹状接続部２４とガスケット２５とで挟み込まれた状態で燃料噴射弁１２の内部側から挿入されてこれらを貫いている。ガスケット２５から突出した部分には雄ねじ３３が形成されていて、その雄ねじ３３に袋ナット３２がねじ込まれることにより燃料噴射弁１２がデリバリパイプ１３に固定されている。組み付けシャフト３１には燃料を導く通路３１ｃが形成されており、その通路３１ｃは燃料経路２１の一部をなしている。

この形態によれば、第１の形態と同等の効果を得ることができる。更に、燃料噴射装置７Ｂは、燃料経路２１の外部に雄ねじ３３及び袋ナット３２が配置されているので、袋ナット３２のねじ込み時に脱離した表面組織等の異物が燃料経路２１内に侵入することを防止できる。これにより、油密悪化の要因となる燃料噴射弁１２による異物の噛み込みを防止できる。また、こうした異物の侵入を防止するためのフィルタ等の部材を設ける必要がないので部品点数を削減できる。なお、ガスケット２５とシャフト部３１ｂとのクリアランスは想定される異物の大きさよりも小さく、例えばフィルタの目の粗さと同程度に設定されている。このため、燃料経路２１への異物の侵入を確実に防止できる。

（第３の形態）
次に、図５及び図６を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。図５は第３の形態に係る燃料噴射装置７Ｃの要部を示しており、図６は図５のIV−IV線に関する断面を示している。この形態の燃料噴射装置７Ｃはシリンダヘッドに取り付けられたデリバリパイプの構成に特徴を有しており、上記各形態と同様に内燃機関１に組み込まれて実施される。デリバリパイプ４０はシリンダヘッド４（図１）に取り付けられた本体部４１と、その本体部４１に接続されて燃料噴射弁１２が挿入される挿入部４２とを有している。本体部４１と挿入部４２とは互いに分離可能な別部品として構成されている。燃料噴射弁１２は挿入部４２に不図示のＯリングを介在させた状態で挿入されている。また、上記各形態と同様に燃料噴射弁１２は本体部下面１６ａとシリンダヘッド４の外面４ａとが非接触状態となるようにして不図示の固定部材によって挿入部４２に固定されている（図２等参照）。

デリバリパイプ４０の本体部４１と挿入部４２とのそれぞれには燃料噴射弁１２へ燃料を導く燃料経路４３（図６）が形成されている。その燃料経路４３が形成された本体部４１と挿入部４２との間には燃料漏れを防止するシール部４４が介在している。シール部４４は、挿入部４２に設けられた凸状接続部４５と、本体部４１に設けられて凸状接続部４５と接触可能な凹状接続部４６とを有しており、これら凸状接続部４５と凹状接続部４６とは互いに突き合わされている。

凸状接続部４５はその外面４５ａが凸球面状に構成されており、その外面４５ａには凹状接続部４６のテーパ面４６ａが接している。テーパ面４６ａは凸状接続部４５に向かって開口幅が徐々に拡大するように構成されている。シール部４４は、凸状接続部４５と凹状接続部４６とが互いに押し付けられる方向に付勢する付勢手段としてのクリップ４８を更に備えている。クリップ４８は凸状接続部４５と凹状接続部４６との接触部を跨いで本体部４１と挿入部４２とを挟んでいる。クリップ４８は間隔を広げることによりその断面が概略コ字状となるまで弾性変形可能であり、その変形で生じた弾性力によって本体部４１と挿入部４２とを挟み込むことができる。

シール部４４がこのように構成されているため、クリップ４８の弾性変形が許される許容範囲φ２内において凸状接続部４５と凹状接続部４６との接触を保ちながら本体部４１に対して挿入部４２の向きを変更することができる。また、図６に示すように、挿入部４２の内径ｄはシール部４４によるシール幅Ｗに比べて十分大きく設定されている。そのため、本体部４１及び挿入部４２のそれぞれに内燃機関稼働時の燃圧が作用した場合には、力の釣り合いから挿入部４２を本体部４１に押し付ける図の上向き方向の力が働き凸状接続部４５と凹状接続部４６とを強固にシールできる。クリップ４８の剛性、シール幅Ｗ及び挿入部４２の内径ｄを適宜設定することにより、燃圧が作用しない燃料噴射装置７Ｃの組み付け時に本体部４１と挿入部４２とが可動し、燃圧が作用する機関可動時に本体部４１と挿入部４２とが不動となるように構成することも可能である。

この形態によれば、凸状接続部４５と凹状接続部４６との接触を保ちながら本体部４１に対して挿入部４２の向きを変更できるので軸ずれに対する許容範囲を確保できる。従って、図６に示した許容範囲φ２内に収まる精度で、シリンダヘッド４及びデリバリパイプ４０を加工し、かつこれらを組み付ければ十分な信頼性を確保できる。これにより、加工や組み付けに要する工数を削減することができる。また、クリップ４８により凸状接続部４５と凹状接続部４６とが互いに押し付けられるのでシール性の確保が容易になり信頼性が一層向上する。

（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態を図７を参照しながら説明する。図７は第４の形態に係る燃料噴射装置７Ｄの要部を示している。本形態はデリバリパイプ及びシール部の構成を除いて第３の形態と共通するので、第３の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。燃料噴射装置７Ｄはデリバリパイプ５０を有しており、そのデリバリパイプ５０はシリンダヘッド４（図１）に取り付けられた本体部５１と、その本体部５１に接続されて燃料噴射弁１２が挿入される挿入部５２とを有している。本体部５１と挿入部５２とは互いに分離可能な別部品として構成されている。

燃料噴射弁１２は挿入部５２に不図示のＯリングを介在させた状態で挿入されている。燃料経路５３が形成された本体部５１と挿入部５２との間には燃料漏れを防止するシール部５４が介在しており、第３の形態と同様に、シール部５４は、凸状接続部４５と凹状接続部４６とが互いに突き合わされた状態でシールされている。シール部５４は付勢手段としてのクリップ５８を更に備えており、そのクリップ５８は凸状接続部４５と凹状接続部４６との接触部を跨いで本体部５１と挿入部５２とを挟んでいる。凸状接続部４６が設けられた挿入部５２には、クリップ５８と接触し、かつ凸状接続部４５と中心Ｃを共通にして同一半径を持つ凸球面状の接触部５２ａが設けられている。図示の形態では凸状接続部４６と接触部５２ａとが連続して形成されている。

この形態によれば、第３の形態と同等の効果を得ることができる他、共通の中心Ｃの回りに凸状接続部４５を回転させてもクリップ５８の間隔が変わらないのでクリップ５８による押し付け力を一定に維持できる。これにより軸ずれの許容範囲を第３の形態よりも拡大することができる。

本発明は、上記各形態に限定されず本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施してよい。上記各形態の凸状接続部及び凹状接続部のそれぞれが設けられる場所を相互に入れ替えてもよい。第１の形態で説明すると、凸状接続部２３を燃料噴射弁１２に設け、凹状接続部２４をデリバリパイプ１３に設けることも可能である。他の形態でも同様の変更が可能である。このように凸状接続部と凹状接続部とを入れ替えても同等の効果を得ることが可能である。

１ 内燃機関
２ 気筒
４ シリンダヘッド
４ａ シリンダヘッドの外面
７Ａ〜７Ｄ 燃料噴射装置
１０ 孔部
１２ 燃料噴射弁
１３ デリバリパイプ
１６ 本体部
１６ａ 本体部下面
１７ 噴射部
２０ シール部
２１ 燃料経路
２３ 凸状接続部
２４ 凹状接続部
２４ａ テーパ面
４０ デリバリパイプ
４１ 本体部
４２ 挿入部
４５ 凸状接続部
４６ 凹状接続部
４６ａ テーパ面
４８ クリップ（付勢部材）
５０ デリバリパイプ
５１ 本体部
５２ 挿入部
５２ａ 接触部
５８ クリップ（付勢部材）

Claims (7)

1. シリンダヘッドの外面に形成された孔部に設けられた燃料噴射弁を備え、前記燃料噴射弁は、前記孔部内に位置する噴射部と、前記孔部の外側に位置してその孔径よりも大きく形成され、かつ前記孔部側に位置する本体部下面を持つ本体部と、を有する内燃機関の燃料噴射装置において、
   前記燃料噴射弁は、前記本体部下面と前記シリンダヘッドの前記外面とが非接触状態となるようにして前記シリンダヘッドに取り付けられたデリバリパイプに固定され、
   前記デリバリパイプから前記燃料噴射弁に至る燃料経路には燃料漏れを防止するシール部が設けられ、
   前記シール部は、凸球面状の凸状接続部と、前記凸状接続部と接触可能な凹状接続部とを有し、前記凸状接続部と前記凹状接続部とが互いに突き合わされていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記凹状接続部は前記凸状接続部と接触可能で前記凸状接続部に向かって開口幅が徐々に拡大するテーパ面を有している請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記デリバリパイプと前記燃料噴射弁との間には前記シール部が介在し、
   前記凸状接続部が前記デリバリパイプ又は前記燃料噴射弁のいずれか一方に、前記凹状接続部が前記デリバリパイプ又は前記燃料噴射弁のいずれか他方に、それぞれ設けられている請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記デリバリパイプは、前記シリンダヘッドに取り付けられた本体部と、前記本体部に接続されて前記燃料噴射弁が挿入される挿入部とを有し、
   前記本体部と前記挿入部との間には前記シール部が介在し、
   前記凸状接続部が前記本体部又は前記挿入部のいずれか一方に、前記凹状接続部が前記本体部又は前記挿入部のいずれか他方に、それぞれ設けられている請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
5. 前記本体部と前記挿入部とは互いに分離可能な別部品として構成され、
   前記本体部と前記挿入部とは、前記凸状接続部と前記凹状接続部とが互いに押し付けられる方向に付勢する付勢部材によって互いに接続されている請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記付勢部材は、前記凸状接続部と前記凹状接続部との接触部を跨いで前記本体部と前記挿入部とを挟むクリップとして構成されている請求項５に記載の燃料噴射装置。
7. 前記凸状接続部が設けられた前記本体部又は前記挿入部のいずれか一方には、前記クリップと接触し、かつ前記凸状接続部と中心を共通にして同一半径を持つ凸球面状の接触部が設けられている請求項６に記載の燃料噴射装置。

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