JP2010242548A - 燃料噴射ノズルの取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射ノズルの吸気通路への組付け作業性、取外し作業性を向上させつつ、装着保持性に好適な燃料噴射ノズルの取付け構造を提供すること。
【解決手段】 内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズルの取付け構造において、燃料噴射ノズル先端部１３０には等間隔に並んだ複数の突条の爪部１３３を、燃料噴射ノズル胴部１２０にはシールパッキン１２１を、そして組付け穴部５０には、上記複数の突条の爪部に対応した形状の組付け穴凹部７２を設ける。また、燃料噴射ノズル先端部１３０は、径方向のたわみを許容するためのスリットを有している。一方、挿入方向から見た組付け穴凹部７２は、径方向に半径が変化する形状を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に用いる、燃料噴射ノズルの取付け構造に関する。

従来より、内燃機関の燃料噴射ノズルは、吸気ポート付近、若しくは筒内直接噴射式の内燃機関においては、シリンダーヘッドに装着されていることが多い。下記特許文献１における燃料噴射ノズルの取付け構造においては、燃料噴射ノズルをプレート部材を被せることにより吸気通路に保持し、抜け出し防止と位置決めを行っている。また、プレート部材により燃料噴射ノズルの保持手段を簡略化させることで、組み付け作業も簡略化することができ、組み付け作業性が向上するというものである。

特開平１１−３５１１０６

しかしながら、特許文献１に示された発明では、燃料噴射ノズルを固定するためにプレート部材なる別部品が必要であったり、プレート部材を装着するためのボルトが１つの燃料噴射ノズルにつき２本必要となるなど、必ずしも組み付け作業性が良好であるとは言えない。また、同様に、燃料噴射ノズルの取外しについても部品点数が多いといった関係で、必ずしも取外し作業性が良好であるとは言えない。

そこで本発明は、上記の問題に着目してなされたもので、部品点数を増やすことなく、燃料噴射ノズルの吸気通路への組付け作業性や取外し作業性、そして装着保持性に好適な内燃機関の吸気通路に設けられた燃料噴射ノズルの取付け構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明における燃料噴射ノズルの取付け構造においては、内燃機関の吸気通路に設けられた組付け穴部に取付けられ、上記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズルの取付け構造において、上記燃料噴射ノズルは、胴部と、燃料の噴口が備えられ上記組付け穴部に挿入される先端部とを有し、上記取付け構造は、上記先端部にある複数の突条の爪部と上記組付け穴部にある凹部とから成るロック機構を有し、当該ロック機構は、上記燃料噴射ノズルの取付けに際し、最終取付け状態に至るまでに、上記複数の爪部のうち少なくとも１つの爪部が上記凹部を通過する機構であることを特徴としている。

この発明によれば、組付け作業者が、内燃機関の吸気通路に設けられた組付け穴に燃料噴射ノズルを組付ける場合に、ノズル先端部に設けられた複数の突条の爪部が組付け穴部にある凹部を通過する際、手にロック感を感じることで、確実に組付け穴に挿入、固定されたことが確認できる。また、爪部の存在により抜け出し防止も図られている。

実施例１における内燃機関の概略図である。 実施例１における図１のＡ−Ａ断面周辺図である。 実施例１における組付け穴凹部７２のＢ−Ｂ断面形状である。 実施例２における組付け穴凹部７２のＢ−Ｂ断面形状である。 実施例３における図１のＡ−Ａ断面周辺図である。 図５の矢視Ｃ方向から見た組付け穴上端部６１の形状である。 図５のＤ−Ｄ断面図形状である。

以下、本発明の燃料噴射ノズル取付け構造を実現するための好ましい形態を実施例に基づいて説明する。

図１は、従来の内燃機関に用いるガソリンに加えて、代替燃料としてのアルコールを同時に使用可能なシステムを持つ車両である、ＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）用の内燃機関の概略図である。

内燃機関１の吸気系では、図示せぬ外気導入ダクトから導かれた空気が、吸気通路１１、内部に吸入空気量を調節するためのスロットルバルブ１２を有するスロットルボディ５１、コレクター１３、各気筒への分配を行うインテークマニホールド１４、吸気ポート１５、そして吸気弁１６を通って各気筒の燃焼室１７内に導入され、各気筒毎のインジェクタ１８から噴射供給された燃料と混合される。また、内燃機関１の排気系では、燃焼室１７からの排気ガスが排気弁１９から排気ポート２０、排気通路２１を通って図示せぬ三元触媒コンバータにより浄化され大気に放出される。

上記内燃機関１のシリンダーヘッド２２には、インジェクタ１８が各気筒毎に取付けられている。このインジェクタ１８には、メイン燃料タンク３１に貯蔵される、ガソリン１００％からアルコール１００％まで混合可能なアルコール含有燃料３２が、メイン燃料ポンプ３３により、メイン燃料配管３４を通って供給される。内燃機関が一度暖機された場合は、このメイン燃料タンク３１に貯蔵された燃料を用いて内燃機関が運転される。また、ＦＦＶ車両は、アルコール燃料の低温時の着火性が悪いといった問題を解決するために、低温時の内燃機関１の始動性を向上させるために、上記とは別の系統からガソリン１００％燃料を吸気側に供給するというシステムが用いられることがある。すなわち、図示せぬ車両のエンジンルーム内に配置したサブ燃料タンク３５に、ガソリン１００％燃料３６を貯蔵しておき、低温時の内燃機関の始動時のみ、サブ燃料配管３８から、ガソリン１００％燃料を、スロットルボディ５１に配置した燃料噴射ノズル１００へ供給することとしている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面周辺図である。燃料噴射ノズル１００は、スロットルボディ５１に設けられた組付け穴部５０に挿入されている。

燃料噴射ノズル１００は、サブ燃料配管３８に接続されガソリン１００％燃料３６が導かれる燃料導入部１１０、円筒形状からなるノズル胴部１２０、そして吸気通路内に直面するノズル先端部１３０とから構成されるＬ字型一体形状を有している。

燃料導入部１１０には、燃料の導入口１１１が設けられるとともに、周囲にはスリーブ１１２が設けられ、接続する燃料配管が抜けないように加工されている。さらに、周囲には、配管の位置決めのための導入環状部１１３が設けられている。

ノズル胴部１２０は円筒形状からなり、内部には詳説しない燃料通路が設けられている一方、外周面には、ノズル胴部１２０と組付け穴部５０とを気密させるために、ゴム材料等の弾性体で形成されたＯ−リングタイプのシールパッキン１２１が装着されている。また、燃料配管側からの胴部への荷重（曲げ荷重等）の入力を低減させるため、胴部環状部１２２が設けられている。また、上記胴部環状部１２２には、位置決めのための位置決めライン１２３が彫られ、浮き出され、若しくはペイントされている。

先端部１３０には、導入した燃料を吸気通路内に噴霧するための噴口１３１が設けられ、上記噴口１３１は、ノズル先端部１３０の断面縮小方向のたわみを許容するために、ノズル先端部１３０の軸長方向に沿ったスリット１３２が設けられている。隣接するスリット間には、突条の爪部１３３が設けられている。該爪部は、燃料噴射ノズル１００の挿入方向に等間隔で複数の爪が設けられていて、本実施例では、挿入方向に４段設けられている。また、該爪形状は、燃料噴射ノズル１００を組付け穴部１５０への挿入の際、挿入時の力の大きさが引き抜き時の力の大きさよりも小さくなるような形状をしており、本実施例では、燃料噴射ノズル挿入方向に鋭角を持つ楔形かつ引き抜き方向に鉤形からなる形状を有している。

なお、本実施例においては、ノズル胴部１２０がノズル先端部１３０よりも太い、すなわち径が大きい場合の例であるが、両者が同一径であっても構わない。本実施例のように、ノズル胴部１２０の径がノズル先端部１３０よりも大きい場合には、燃料噴射ノズルが組付けられた状態で、燃料配管側から胴部へ何らかの荷重の入力が入った際に、先端部に残荷重が伝わりにくくなる点で好適である。

一方、燃料噴射ノズル１００が挿入される組付け穴部５０は、スロットルボディ５１に配置されており、上記ノズル胴部１２０が嵌め込まれ、該胴部の形状に対応した形状の組付け穴上部６０と、上記ノズル先端部１３０が嵌め込まれる組付け穴下部７０とから構成される略円形状をした穴である。また、組付け穴部上端部６１のスロットルボディ５１には、位置決めのための位置決めライン６２が彫られ、浮き出され、又はペイントされている。

組付け穴上部６０は、上記燃料噴射ノズル１００が組付けられる際に、上記シールパッキン１２１が摺動させ、かつ圧縮させられつつ挿入されていく円形の内管形状を有している。

組付け穴下部７０は、上記突条の爪部１３３が上記燃料噴射ノズル１００が組付けられる際に摺動しつつ通過する挿入内管部７１と、上記爪部が嵌合する組付け穴凹部７２とから構成される。該凹部は、上記爪部が設けられる間隔と等しい間隔に設けられている。図３に、実施例１における組付け穴凹部７２のＢ−Ｂ断面形状を示す。該凹部は、組付け穴の中心軸を基準とした点対称となる形状をしている。実施例においては、上記爪部の数が周方向に４個であるため、凹部の形状は頂点を４箇所持つ花弁型をしている。同じく、中心軸に対して、４５度おきに内径部の深さが最大−最小を繰り返す形状になっている。組付け穴凹部７２は、ノズル先端部に設けられた突条の爪部１３３と共に、燃料噴射ノズル１００の抜け出しを防止するロック機構を構成する。

以上のような、燃料噴射ノズル１００及び組付け穴部５０の形状のもと、上記ノズルの組付け作業について記載する。

組付け作業者が燃料噴射ノズル１００を持ち、組付け穴部５０に挿入する際、本実施例においては、ノズルの挿入方向の長さが、ノズル先端部１３０よりもノズル胴部１２０の方が長いため、まずはじめに、該胴部及びシールパッキンが、組付け穴上部６０の内側を摺動しつつ進んでいく。続いて、ノズル先端部１３０が組付け穴下部７０に挿入されていくと、今度は突条の爪部１３３が、挿入内管部７１に摺動しつつ進んでいく。この際、組付け作業者は、複数の爪部が同時にこの挿入内管部７１を越え、組付け穴凹部７２で径が拡大する時に生じる振動・音を基に、ロック感すなわち節度感を体感でき、確実な組付け状態を実現することができる。この、燃料噴射ノズル１００の取付けに際して、最終取付け過程に至るまでに、複数の爪部のうち少なくとも１つの爪部が上記凹部を通過するのは、本発明におけるロック機構の特徴である。従来のロック機構で見られる、該爪部が単数のものでは感じ得なかった感触により、組付け確認が可能となる。なお、この作業に際しては、燃料噴射ノズルの位置決めライン１２３を、組付け穴部の位置決めライン６２に合わせることで、ノズル先端部にある突条の爪部が、組付け穴凹部７２の深い部位に嵌め込む事が可能となる。

また逆に、組付け作業者が、組みつけられている燃料噴射ノズル１００を取り外す際には、燃料噴射ノズルを持ち、組付け穴部５０の中心軸に対して時計回り若しくは反時計回りに４５度捻ることで爪部１３３の凹部７２への嵌合が解除されるとともに、ノズル先端部１３０の外径が、組付け穴凹部７２に沿って縮径し、組付け穴下部にある挿入内管部７１における径と同一になる。これにより、ロック部を回避することが可能になるため、容易にノズルを引き抜くことができ、引き抜き作業性の向上が図れる。また、このロック機構のおかげで、引き抜きの際に突条の爪部１３３も傷めることも無い。

さらに、複数の突条の爪部１３３の嵌合形状と、軸方向に長さが確保された上記気密構造のおかげで、引き抜き方向に何らかの外力が入力し正規の取付け位置から一段以上爪部が穴部より外れた場合であっても、残りの爪部が凹部に引っかかることで、完全脱落を防止できるばかりか、シールパッキンが気密状態を保持できる。

なお、実施例１において、スリット１３２は爪部の間に配置するため、４つ示したが、組付け穴凹部７２の形状によって爪部の数が変わることになる。

図４は、実施例２における組付け穴凹部７２のＢ−Ｂ断面形状である。本実施例の形状では、ロック部から燃料噴射ノズルを捻って取り外しを行う際には、時計方向にのみ回転可能な形状としている。これにより、装着状態において反時計回りの方向に力がかかりそうな状況における、回転防止に寄与することができる。なお、上記穴部７２の形状を図４のものに対して線対称とさせた形状でも構わない。この場合には、上記とは逆に装着状態において時計回りの方向に力がかかる場合の回転防止に好適である。

図５は、実施例３における図１のＡ−Ａ断面周辺図である。

燃料噴射ノズル１００の燃料導入部１１０は、実施例１と略同形状である。ノズル胴部１２０は、ノズル先端部１３０と同一径であり、組付け穴部５０のレイアウト空間が小さい場合などに好適である。ノズル先端部１３０はスリット１３２を持たないため、燃料噴射ノズル１００の製造が簡易となる。また、ノズル先端部１３０の先端はスロットルボディ５１の通路内に突出していないため、スロットルバルブ１２との逃げ隙間を設ける必要がなくなるため、スロットルバルブ１２の直上に配置することが可能となる。ここで、スロットルバルブ１２の直上とは、スロットルバルブが完全に閉じた状態のバルブの羽の真上付近のことであり、スロットルバルブ直上に配置した場合は、内燃機関の始動時にスロットルバルブ１２をわずかに開けた際に発生した乱流の効果活用、燃料を拡散させることができるため、好適である。

また、燃料噴射ノズル１００の胴部１２０に設けたシールパッキン１２１からノズル先端までの距離（図５においてｘと記載）が、シールパッキンから組付け穴挿入部外表面すなわち、胴部環状部１２２までの距離（図５においてｙと記載）以下となっている。これにより、爪部が外力等の何らかの原因で数段外れた際にも、燃料噴射ノズル１００と組付け穴部５０の気密性が保持させるため、燃料の漏れ等の発生を防止することができる。

一方、組付け穴上端部６１には、燃料噴射ノズル１００の周方向の位置決めと挿入を容易にするための挿入ガイド６３が設けられている。図６は、燃料噴射ノズル１００を取り外した状態での、図５の矢視Ｃ方向から見た組付け穴上端部６１の形状である。組付け作業時、爪部を挿入ガイド６３に合わせて挿入することで、挿入後の爪部が組付け穴凹部７２の正しい位置に嵌め込むことができる。燃料噴射ノズル１００挿入後の状態における、図５のＤ−Ｄ断面図を図７に示す。先端部１３０を取外し時に径方向に縮小させるためのスリット１３２を設けていないため、爪部は少ない方が好適である。本実施例においては、断面あたり２箇所とした。もちろん、突条の爪部１３３の数は、１箇所でも構わない。これにより、ノズル取外し作業時にノズルを時計回り若しくは時計と反対周りに９０度捻ることで取り外しが容易になる。

以上の実施例は、組付け穴部５０がスロットルボディ５１に配置されている場合を示したが、スロットルバルブ１２の下流であれば、吸気通路１１でもコレクター１３でも、吸気マニフォルド１４でも構わない。

また、実施例における燃料噴射ノズル１００は、特に樹脂材料であれば、燃料噴射ノズル先端部１３０のたわみを発生させることができ好適である。また、組付け穴部５０は、軽量化が図れる樹脂材料でも良いし、特徴ある組付け穴凹部７２の加工が比較的容易な金属材料でも良い。

なお、本実施例は、サブ燃料噴射ノズルの例を示したが、メインの燃料噴射ノズルの取り付け構造でも構わない。

１ 内燃機関
１１ 吸気通路
１２ スロットルバルブ
１３ コレクター
１４ インテークマニホールド
１５ 吸気ポート
３８ ザブ燃料配管
５０ 組付け穴部
５１ スロットルボディ
６０ 組付け穴上部
６１ 組付け穴上端部
６２ 穴側位置決めライン
６３ 挿入ガイド
７０ 組付け穴下部
７１ 挿入内管部
７２ 組付け穴凹部
１００ 燃料噴射ノズル
１１０ 燃料導入部
１１１ 燃料導入口
１１２ スリーブ
１１３ 導入部環状部
１２０ ノズル胴部
１２１ シールパッキン
１２２ 胴部環状部
１２３ ノズル側位置決めライン
１３０ ノズル先端部
１３１ 噴口
１３２ スリット
１３３ 突条の爪部

Claims (15)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられた組付け穴部に取付けられ、上記内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射ノズルの取付け構造において、上記燃料噴射ノズルは、胴部と、燃料の噴口が備えられ上記組付け穴部に挿入される先端部とを有し、上記取付け構造は上記先端部にある複数の突条の爪部と上記組付け穴部にある凹部とから成るロック機構を有し、当該ロック機構は、上記燃料噴射ノズルの取付けに際し、最終取付け状態に至るまでに、上記複数の爪部のうち少なくとも１つの爪部が上記凹部を通過する機構であることを特徴とする燃料噴射ノズル取付け構造。
2. 上記組付け穴部は、内燃機関のスロットルボディにあることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
3. 上記組付け穴部は、スロットルバルブ直上に配置され、上記燃料噴射ノズル先端が吸気通路内に突出しないことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
4. 上記燃料噴射ノズル先端部は、挿入方向に等間隔の複数の突条の爪部を有し、上記組付け穴部は、上記突条の爪部に対応した間隔を持つ凹部を有することを特徴とする請求項１〜３に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
5. 上記燃料噴射ノズルの組付け穴部への挿入時の力の大きさが、引抜き時の力の大きさより小さいことを特徴とする請求項１〜４に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
6. 上記突条の爪部は、燃料噴射ノズル挿入方向に鋭角を持つ楔形かつ引抜き方向に鉤形からなる突条の爪部であることを特徴とする請求項１〜５に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
7. 上記燃料噴射ノズル先端部は、先端部の断面を縮小する方向のたわみを許容する組付け穴挿入方向に沿ったスリットを有することを特徴とする請求項１〜６に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
8. 上記燃料噴射ノズル先端部は、複数の上記スリットを有し、隣接するスリットの間には、上記複数の突条の爪部を有することを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
9. 上記胴部は、円形である組付け穴部と対応した形状であって、該胴部と組付け穴部との気密性を保つためのシールパッキンを有することを特徴とする請求項１〜８に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
10. 上記シールパッキンは、上記突条の爪部が１段以上組付け穴凹部から外れた際にも、胴部と組付け穴部との気密性を保つ様な位置に設けられることを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
11. 上記胴部は、燃料噴射ノズルの最終取付け状態におけるシールパッキンの位置から組付け穴挿入部外表面まで、上記穴部と対応した形状であって、シールパッキンからノズル先端までの距離が、燃料噴射ノズルの最終取付け状態におけるシールパッキンから上記組付け穴挿入部外表面までの距離以下であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
12. 上記燃料噴射ノズルは、シールパッキンを有する胴部の径が、先端部より大きいことを特徴とする請求項９〜１１に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
13. 上記組付け穴は円形であり、ノズル挿入方向から見た上記凹部は、周方向にノズル径方向の深さが変化し、その方向にノズルを捻ることで上記燃料噴射ノズルが離脱し易くなることを特徴とする請求項１〜１２に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
14. 上記組付け穴は、上記燃料噴射ノズル挿入方向から見たときに、上記凹部の深さが深い部位の組付け穴挿入部外表面に、突条の爪部が嵌合するための挿入ガイドを有することを特徴とする請求項１３に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。
15. 上記燃料噴射ノズルは、樹脂材料であり、上記吸気通路は、樹脂又は金属材料であることを特徴とする請求項１〜１４に記載の燃料噴射ノズル取付け構造。