JP2020002784A - 燃料噴射装置及び燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁のインレットコネクタの緩みを抑制可能な燃料噴射装置及び燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料を加圧して吐出するポンプと、加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた燃料噴射装置は、燃料噴射弁は、燃料噴射孔及び燃料噴射孔に燃料を導く燃料通路を備えた本体部と、本体部に取り付けられ、燃料通路に連通する燃料通過孔が形成され、燃料配管が接続されるインレットコネクタと、を備え、インレットコネクタと燃料配管とがワンタッチカプラにより接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射装置及び燃料噴射弁に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するシステムとして、コモンレールシステムが知られている。コモンレールシステムは、燃料供給ポンプにより加圧した燃料をコモンレールに蓄積して圧力を上昇させ、所定の圧力に上昇させた燃料を燃料噴射弁に供給する。

コモンレールシステムに用いられる燃料噴射弁は、燃料噴射孔が形成された本体部を備える。本体部には、コモンレールから供給される燃料を燃料噴射孔に導く燃料通路が設けられる。また、本体部には、燃料通路に連通する燃料通過孔を有し、他端がコモンレールに接続される燃料配管が接続されるインレットコネクタが接続される。

例えば、特許文献１に開示されているように、インレットコネクタの軸方向の一端側は、燃料噴射弁の本体部に形成された雌ねじ部に装着される雄ねじ部として構成され、他端側は、燃料配管の端部に形成された雌ねじ部が装着される雄ねじ部として構成されている。

特開２０１８−３７８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような燃料噴射弁は、燃料配管をインレットコネクタから外す際に、燃料噴射弁の本体部に対するインレットコネクタの締め付けが緩むおそれがある。具体的に、インレットコネクタが、燃料噴射弁及び燃料配管それぞれにネジ止めされる構成の場合、燃料噴射弁の本体部にネジ止めされたインレットコネクタに対して燃料配管を接続する際にインレットコネクタが緩むことのないように、それぞれの接続部の締め付けの回転方向が同じ方向となっている。したがって、燃料配管をインレットコネクタから外す場合において、燃料噴射弁の本体部に対するインレットコネクタの締め付けが緩むおそれがある。

仮に、それぞれの接続部の締め付けの回転方向が逆向きとなっている場合には、燃料噴射弁の本体部にネジ止めされたインレットコネクタに対して燃料配管を接続する際に、燃料噴射弁の本体部に対するインレットコネクタの締め付けが緩むおそれがある。本体部に対するインレットコネクタの締め付けが緩むと、燃料が漏れるおそれがあるために燃料噴射弁を交換しなければならない。このような緩みを抑制するためには、所定の治具を用いてインレットコネクタを保持した状態で燃料配管を脱着する作業を行う必要があり、手間がかかる。

この他、インレットコネクタを介して燃料噴射弁の本体部に燃料配管を取り付ける構造としてネジ止め構造を用いている場合においても、ネジの締め付けの緩みに起因してインレットコネクタが緩み、燃料漏れを生じるおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁のインレットコネクタの緩みを抑制可能な、燃料噴射装置及び燃料噴射弁を提供する。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、燃料を加圧して吐出するポンプと、加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた燃料噴射装置において、燃料噴射弁は、燃料噴射孔及び燃料噴射孔に燃料を導く燃料通路を備えた本体部と、本体部に取り付けられ、燃料通路に連通する燃料通過孔が形成され、燃料配管が接続されるインレットコネクタと、を備え、インレットコネクタと燃料配管とがワンタッチカプラにより接続される燃料噴射装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、燃料噴射孔及び燃料噴射孔に燃料を導く燃料通路を備えた本体部と、本体部に取り付けられ、燃料通路に連通する燃料通過孔が形成されたインレットコネクタと、を備え、インレットコネクタは、燃料配管が接続される接続部を備え、接続部は、ワンタッチカプラを構成するオスカプラ又はメスカプラである燃料噴射弁が提供される。

以上説明したように本発明によれば、燃料噴射弁のインレットコネクタの緩みを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る燃料噴射装置としてのコモンレールシステムを示す模式図である。 インレットコネクタ及び燃料配管の端部を示す図である。 ワンタッチカプラを構成する部分の断面図である。 ワンタッチカプラのロック状態を示す説明図である。 ワンタッチカプラのアンロック状態を示す説明図である。 応用例に係るワンタッチカプラのロック状態を示す説明図である。 応用例に係るワンタッチカプラのアンロック状態を示す説明図である。 応用例に係るワンタッチカプラのアンロック状態を別の方向から見た説明図である。 凹溝の所定位置にボールを保持させる第１の例を示す説明図である。 凹溝の所定位置にボールを保持させる第２の例を示す説明図である。 凹溝の所定位置にボールを保持させる第３の例を示す説明図である。 燃料噴射弁の別の例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下の実施形態においては、燃料噴射孔が形成された端部側を燃料噴射弁の下側といい、燃料噴射孔側の端部とは反対側の端部側を燃料噴射弁の上側という。

（燃料噴射装置及び燃料噴射弁の基本的構成）
図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置としてのコモンレールシステムを示す模式図である。コモンレールシステム１０は、燃料噴射弁５０、コモンレール１５及び燃料供給ポンプ１３を備える。燃料供給ポンプ１３は、燃料を加圧してコモンレール１５に向けて圧送する。コモンレール１５は、燃料を蓄積して昇圧させ、昇圧させた燃料を燃料噴射弁５０に供給する。燃料噴射弁５０は、ディーゼルエンジン等の図示しない内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する。

コモンレールシステム１０では、燃料タンク１１から燃料供給ポンプ１３によってコモンレール１５に供給された燃料は、コモンレール１５に蓄積されて高圧化され、燃料配管２０を介して燃料噴射弁５０に供給される。コモンレール１５には、例えば内燃機関の気筒と同数の燃料噴射弁５０が接続される。

燃料噴射弁５０の本体部５１は、下端に形成された１つ又は複数の燃料噴射孔６３を備える。また、本体部５１は、燃料噴射孔６３に燃料を導く燃料通路９０を備える。また、本体部５１は、コモンレール１５から本体部５１に供給された余剰の燃料を外部に排出する燃料排出路７７を備える。

本実施形態に係る燃料噴射弁５０の本体部５１は、ハウジング５３、ノズルボディ６１、ノズルナット７９及びバルブボディ７１を備える。ハウジング５３には、上下方向に貫通する貫通孔５５が形成される。貫通孔５５には、バルブピストン６９が上下方向に移動自在に収容される。

ハウジング５３には、燃料通路９０ａが形成される。燃料通路９０ａの下端はハウジング５３の下端面に開口し、上端はハウジング５３の側面に開口する。燃料通路９０ａの上端には、燃料通路９０ａと連通する燃料通過孔４１が形成されたインレットコネクタ４０が接続される。インレットコネクタ４０には、他端がコモンレール１５に接続された燃料配管２０が接続される。

ハウジング５３の下端側には、ノズルナット７９を用いてノズルボディ６１が取り付けられている。ノズルボディ６１には、上端側に開口する孔６５が形成される。孔６５は、ハウジング５３の貫通孔５５と同軸上に配置されている。孔６５には、ニードル弁６７が上下方向に移動自在に収容されている。ニードル弁６７の上端はバルブピストン６９の下端に当接する。バルブピストン６９及びニードル弁６７は、ノズルスプリング６８により常時下方に付勢される。

孔６５の下端部近傍は、ニードル弁６７のシート部６６となっている。孔６５の下方には、孔６５とノズルボディ６１の外部とを連通する燃料噴射孔６３が形成される。孔６５の一部には、ニードル弁６７の受圧部６７ａと対向する位置に燃料溜まり室６４が形成される。燃料溜まり室６４には、燃料通路９０ｂの一端が連通している。燃料通路９０ｂの他端は、ハウジング５３の燃料通路９０ａと連通している。

つまり、本実施形態に係る燃料噴射弁５０では、インレットコネクタ４０から燃料噴射孔６３に燃料を導く燃料通路９０は、ハウジング５３の燃料通路９０ａ、ノズルボディ６１の燃料通路９０ｂ並びに燃料溜まり室６４、及び、孔６５とニードル弁６７との間の隙間で構成される。

ハウジング５３の上端には、貫通孔５５に挿入されるようにしてバルブボディ７１が取り付けられている。バルブボディ７１には、下端が開口する孔７３が形成されている。孔７３は、ハウジング５３の貫通孔５５と同軸上に配置されている。孔７３には、バルブピストン６９の上部が上下方向に摺動自在に挿入される。孔７３のうち、バルブピストン６９の頂部６９ａよりも上方の領域が圧力制御室７５となる。

圧力制御室７５には、燃料通路９３、燃料溜まり室５７及び燃料導入オリフィス７２を介してコモンレール１５から供給される燃料が導入される。圧力制御室７５内の圧力は、電磁弁８０により制御される。電磁弁８０により圧力制御室７５の圧力を制御し、バルブピストン６９を介してニードル弁６７の背圧を制御することで、ノズルボディ６１のシート部６６に対するニードル弁６７の着座及び離間を制御することができる。

電磁弁８０が閉鎖されている状態では、ニードル弁６７は、圧力制御室７５の背圧とノズルスプリング６８の付勢力とによってノズルボディ６１のシート部６６にシートされ、燃料噴射孔６３を閉鎖する。一方、電磁弁８０が開放され、圧力制御室７５の高圧が低圧側に開放されると、ニードル弁６７は受圧部６７ａに作用する高圧により、ノズルスプリング６８の付勢力に抗してシート部６６から離間して、燃料噴射弁５０が開放される。低圧側に開放された燃料は、燃料排出路７７を介して燃料タンク１１に戻される。

（燃料噴射弁と燃料配管との接続構造）
次に、燃料噴射弁５０と燃料配管２０との接続構造を説明する。
上述のとおり、燃料噴射弁５０と燃料配管２０とはインレットコネクタ４０を介して接続される。インレットコネクタ４０は、燃料噴射弁５０の本体部５１のハウジング５３に対してネジ止めされる。具体的に、インレットコネクタ４０の軸方向の一端側には、雄ねじ部４３が形成される。雄ねじ部４３は、ハウジング５３に形成された雌ねじ部５９に結合される。

インレットコネクタ４０と燃料配管２０とは、ワンタッチカプラ３０により接続される。図１に示した燃料噴射弁５０において、インレットコネクタ４０には、ワンタッチカプラ３０のオスカプラ３１が設けられ、燃料配管２０には、ワンタッチカプラ３０のメスカプラ２１が設けられる。

図２及び図３は、インレットコネクタ４０及び燃料配管２０の端部の構成を示す説明図である。図２は、インレットコネクタ４０及び燃料配管２０の端部を示す図である。図３は、ワンタッチカプラ３０を構成する部分の断面図である。

インレットコネクタ４０の雄ねじ部４３側とは反対側の端部側に接続部としてのオスカプラ３１が設けられる。オスカプラ３１は、略円筒状のプラグ３３を有する。インレットコネクタ４０には、軸方向の両端側に開口する燃料通過孔４１が形成され、プラグ３３の軸心部分には、燃料通過孔４１の一端側が形成される。プラグ３３の外周面には、全周に渡って凹溝３５が形成されている。プラグ３３の先端部の外周面には、全周に渡って凹溝３８が形成され、当該凹溝３８にはシールリング３９が配置される。シールリング３９は、インレットコネクタ４０と燃料配管２０との結合時に、メスカプラ２１のソケット２３の内周面と、オスカプラ３１のプラグ３３の外周面とに弾性接触して、燃料漏れを防ぐ機能を有する。

燃料配管２０の端部にはメスカプラ２１が設けられる。メスカプラ２１は、略円筒状のソケット２３を有する。ソケット２３は、燃料配管２０の開口端となる。ソケット２３には、インレットコネクタ４０のオスカプラ３１のプラグ３３が挿入される。ソケット２３の内周面には、全周に渡って凹溝２４が形成され、当該凹溝２４にはシールリング２６が配置される。シールリング２６は、インレットコネクタ４０と燃料配管２０との結合時に、メスカプラ２１のソケット２３の内周面と、オスカプラ３１のプラグ３３の外周面とに弾性接触して、ダスト等の侵入による接続部分の損傷を防ぐ機能を有する。

ソケット２３は、内部空間と外部とを連通するように設けられて、それぞれボール２７が配置された複数の孔２８を有する。それぞれの孔２８は、内部空間側に向けて開口面積が小さくなるように形成されており、ボール２７がソケット２３の内部空間側に進入できないようになっている。ソケット２３の外周部には、リング状のロック部材２５が装着される。ロック部材２５は、ソケット２３の外周部を軸方向に移動自在に装着されている。ロック部材２５の内周部は、大径部２５ａ及び小径部２５ｂを有する。大径部２５ａは、ソケット２３の開口端側に形成される。

図４に示すように、ソケット２３のボール２７が、ロック部材２５の内周部の小径部２５ｂに位置する状態（ロック位置）では、ボール２７はソケット２３の内部空間側に押し込まれる。インレットコネクタ４０のオスカプラ３１のプラグ３３がソケット２３に挿入されている場合、ボール２７は、プラグ３３の外周面の凹溝３５内まで進入し、オスカプラ３１とメスカプラ２１とがロック状態となる。

図５に示すように、ソケット２３のボール２７が、ロック部材２５の内周部の大径部２５ａに位置する状態（アンロック位置）では、ボール２７はソケット２３の外側方向に移動可能になる。インレットコネクタ４０のオスカプラ３１のプラグ３３がソケット２３に挿入されている場合、ボール２７は、プラグ３３の凹溝３５の外まで移動可能になって、オスカプラ３１とメスカプラ２１とがアンロック状態となる。

ボール２７は、耐摩耗性を高めるために表面処理されていてもよい。例えば、ボール２７の表面に、ＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）コーティングが施されていてもよい。これにより、高圧の燃料の脈動等に起因してボール２７が摩耗し、ワンタッチカプラ３０による接続部分が損傷するおそれを低減することができる。

インレットコネクタ４０と燃料配管２０とがワンタッチカプラ３０を用いて接続される構造であれば、インレットコネクタ４０への燃料配管２０の組付け作業が容易になる。また、インレットコネクタ４０から燃料配管２０を取り外す作業が容易になる。特に、インレットコネクタ４０から燃料配管２０を取り外す際に、治具を用いることなく、ハウジング５３に対してネジ止めされているインレットコネクタ４０に緩みが生じるおそれを低減することができる。

（応用例）
次に、燃料噴射弁５０と燃料配管２０との接続構造の応用例を説明する。

図６〜図８は応用例に係る接続構造を示す説明図である。図６は、メスカプラ２１のロック部材２５がロック位置にある状態を示し、図７は、メスカプラ２１のロック部材２５がアンロック位置にある状態を示す。図８は、図７を下方側から見た状態を示す。

応用例では、ワンタッチカプラ３０の結合が誤って解除されたり、高圧の燃料の脈動等によって意図せず解除されたりすることのないように、ロック部材２５のロック位置からの軸方向移動を規制する規制構造が設けられる。具体的に、メスカプラ２１のソケット２３の外周面には、ピン１０３が立設されている。また、メスカプラ２１のロック部材２５の内周面には、Ｌ字状の溝１０１が形成される。当該溝１０１には、ピン１０３が進入可能になっている。

ワンタッチカプラ３０をロック状態にする際に、ロック部材２５を軸方向に移動させて、Ｌ字状の溝１０１の軸方向部１０１ｂに沿ってピン１０３を進入させた後、ロック部材２５を軸回転させて、ピン１０３をＬ字状の溝１０１の周方向部１０１ａに位置させる。これにより、ピン１０３の軸方向移動が規制され、ロック部材２５がロック位置から軸方向に移動できない状態になる。したがって、ワンタッチカプラ３０の結合が解除されにくくなる。なお、溝１０１はＬ字状の溝に限られない。

また、ワンタッチカプラ３０の結合が解除されにくくするために、オスカプラ３１の凹溝３５の所定位置にメスカプラ２１のボール２７を保持させる構成を備えてもよい。図９〜図１１は、凹溝３５の所定位置にボール２７を保持させる構成例を示す説明図である。

図９は、コイルばね１０５を用いてボール２７を凹溝３５側に付勢することにより、凹溝３５内でのボール２７の移動を規制する構成である。図１０は、凹溝３５ａの幅を狭くすることにより、凹溝３５ａに対してボール２７を位置決めする構成である。図１１は、凹溝３５ｂの断面をＶ字状にすることにより、凹溝３５ｂに対してボール２７を位置決めする構成である。

凹溝３５に対するボール２７の移動を規制することで、高圧の燃料の脈動によってオスカプラ３１とメスカプラ２１との間にガタつきが生じるおそれを低減することができる。

なお、上記の実施の形態において、ダスト等の侵入による接続部分の損傷を防ぐためのシールリング２６が、メスカプラ２１のソケット２３の内周面に全周に渡って形成された凹溝２４に配置されていたが、シールリングは、オスカプラ３１のプラグ３３の外周面に形成された凹溝に配置されてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るコモンレールシステム１０によれば、インレットコネクタ４０と燃料配管２０とがワンタッチカプラ３０により接続される。これにより、インレットコネクタ４０に対する燃料配管２０の脱着作業が容易になる。また、インレットコネクタ４０に対する燃料配管２０の脱着の際に、ハウジング５３に対してネジ止めされているインレットコネクタ４０の緩みを防ぐことができる。

また、ワンタッチカプラ３０のメスカプラ２１が、ロック部材２５のロック位置からの軸方向移動を規制する規制構造を備える場合には、ワンタッチカプラ３０の結合が誤って解除されたり、高圧の燃料の脈動等によって意図せず解除されたりするおそれを低減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、インレットコネクタ４０が燃料噴射弁５０の本体部５１（ハウジング５３）に対してネジ止めされていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図１２に示すように、インレットコネクタ１２５をエンジンヘッド１２１の孔１２１ａに挿入し、エンジンヘッド１２１に対してナット１２７を締め付けることによって、インレットコネクタ１２５の先端を燃料噴射弁の本体部１２３の当接面１２３ａに液密に押し当てる構造の燃料噴射弁に対しても本発明を適用することができる。このような構成の燃料噴射弁において、インレットコネクタ１２５と燃料配管１１１とがワンタッチカプラ１１０により接続されることにより、ナット１２７の緩みによるインレットコネクタ１２５の緩みが抑制され、燃料漏れを防ぐことができる。

また、上記実施形態ではインレットコネクタ４０がオスカプラ３１を備え、燃料配管２０がメスカプラ２１を備えていたが、インレットコネクタ４０がメスカプラを備え、燃料配管２０がオスカプラを備えてもよい。

１０・・・燃料噴射装置（コモンレールシステム）、１３・・・燃料供給ポンプ、１５・・・コモンレール、２０・・・燃料配管、２１・・・メスカプラ、２３・・・ソケット、２５・・・ロック部材、２７・・・ボール、３０・・・ワンタッチカプラ、３１・・・オスカプラ、３３・・・プラグ、３５・・・凹溝、３８・・・凹溝、３９・・・シールリング、４０・・・インレットコネクタ、４３・・・雄ねじ部、５０・・・燃料噴噴射弁、５１・・・本体部、６３・・・燃料噴射孔、９０・・・燃料通路

Claims (4)

1. 燃料を加圧して吐出するポンプ（１３）と、加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁（５０）と、を備えた燃料噴射装置（１０）において、
   前記燃料噴射弁（５０）は、
   燃料噴射孔（６３）及び前記燃料噴射孔（６３）に燃料を導く燃料通路（９０）を備えた本体部（５１）と、
   前記本体部（５１）に取り付けられ、前記燃料通路（９０）に連通する燃料通過孔（４１）が形成され、燃料配管（２０）が接続されるインレットコネクタ（４０）と、を備え、
   前記インレットコネクタ（４０）と燃料配管（２０）とがワンタッチカプラ（３０）により接続される
   燃料噴射装置（１０）。
2. 前記ワンタッチカプラ（３０）は、
   略円筒状のプラグ（３３）を有するオスカプラ（３１）と、前記オスカプラ（３１）のプラグ（３３）が挿入される略円筒状のソケット（２３）を有するメスカプラ（２１）と、を含み、
   前記メスカプラ（２１）は、前記ソケット（２３）の外周にロック位置とアンロック位置とに軸方向移動自在に装着されたロック部材（２５）を含み、
   前記ロック部材（２５）の前記ロック位置からの軸方向移動を規制する規制構造を備える
   請求項１に記載の燃料噴射装置（１０）。
3. 前記ワンタッチカプラ（３０）は、
   略円筒状のプラグ（３３）を有するオスカプラ（３１）と、前記オスカプラ（３１）のプラグ（３３）が挿入される略円筒状のソケット（２３）を有するメスカプラ（２１）と、を含み、
   前記プラグ（３３）の外周面と前記ソケット（２３）の内周面との間に配置されたシールリング（２６）を備える
   請求項１又は２に記載の燃料噴射装置（１０）。
4. 燃料噴射孔（６３）及び前記燃料噴射孔（６３）に燃料を導く燃料通路（９０）を備えた本体部（５１）と、
   前記本体部（５１）に取り付けられ、前記燃料通路（９０）に連通する燃料通過孔（４１）が形成されたインレットコネクタ（４０）と、を備え、
   前記インレットコネクタ（４０）は、燃料配管（２０）が接続される接続部（３１）を備え、
   前記接続部（３１）は、ワンタッチカプラ（３０）を構成するオスカプラ（３１）又はメスカプラ（２１）である
   燃料噴射弁（５０）。
   

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