JP3807642B2 - 筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造 - Google Patents
筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒でそれぞれ燃料インジェクターにより燃焼室内に燃料を直接噴射するようにした筒内燃料噴射式で多気筒の4サイクルエンジンに関し、特に、そのような筒内燃料噴射式エンジンにおいて、各気筒毎に設置されたそれぞれの燃料インジェクターに対して高圧の燃料を配給するための燃料レールの取付構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃焼室内で吸入空気に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射方式については、ディーゼルエンジンで古くから知られているが、ガソリンを燃料として点火プラグにより着火する4サイクルの多気筒エンジンにおいても、以前からキャブレターの欠点を補うものとして高性能エンジンの分野で採用されており、最近では、大気汚染問題や燃費の関係からも注目され、しかも、電子技術の進歩によってこの方式における理想的な制御を容易に行うことが可能となったため、一般的な乗用車においてもこの方式が採用され始めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような筒内燃料噴射式の多気筒エンジンでは、各気筒毎に設置されたそれぞれの燃料インジェクターに対して高圧の燃料を配給するために、エンジンの気筒配列方向に沿って延びる燃料レールが、シリンダヘッドもしくは吸気管に対して取り付けられることで、各燃料インジェクターに対して設置されているが、シリンダヘッドの上面側はカムカバーで覆われているため、何れにしても、燃料レールはシリンダヘッドの側方に配置されている。
【0004】
これに対して、各燃料インジェクターは、燃焼室天壁部の吸気バルブと排気バルブの間から燃焼室内に燃料を噴射するために、何れも、点火プラグと同様に、シリンダヘッドの幅方向で略中央部付近に配置されることとなるため、燃料圧力の制御上からも各燃料インジェクターに対してできる限り近い位置に燃料レールを配置するのが好ましいにもかかわらず、各燃料インジェクターと燃料レールの位置が離れてしまうという問題が生じる。
【0005】
なお、各燃料インジェクターから近い位置に燃料レールを配置しようとすると、シリンダヘッドの上面に固定されたカムカバーに対して燃料レールを取り付けることとなるが、そうすると、通常のカムカバーでは剛性が低く、燃料レールの振動が大きくなり、振動に同期する圧力変動が燃料レール内の燃料に生じて、各燃料インジェクターにおける燃料圧力が変動することとなるため、カムカバーを重量が大きく剛性の高いものとすることが必要となり、また、振動が大きくなることに関連して、燃料レールの重量も問題となってくる。
【0006】
本発明は、上記のような筒内燃料噴射式エンジンの持つ問題点の解消を課題とするもので、具体的には、筒内燃料噴射式エンジンに設置される燃料レールを、できるだけ各燃料インジェクターに近い位置に配置することができ、しかも、高い剛性でエンジン本体に対して固定することができるようにすることを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、上記の請求項1に記載したように、バルブ駆動用の各カム軸が上面側に配置され、且つ、下面に各気筒の燃焼室天壁部が凹設されたシリンダヘッドに対して、複数のカムキャップによりシリンダヘッド上面に回転自在に固定されている各カム軸を覆うようにカムカバーが設置され、また、燃焼室天壁部から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料インジェクターが各気筒毎に設置されている、筒内燃料噴射式で多気筒の4サイクルエンジンにおいて、カムキャップをシリンダヘッド上面に固着するための複数のカムキャップボルトの内のいくつかが、カムカバーを貫通してその上方に突出するように、上方に延長して形成されていると共に、各気筒の燃料インジェクターに高圧の燃料を配給するための燃料レールが、カムキャップボルトのカムカバーから突出した部分に対して取り付けられていることを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【0009】
図1〜図3は、本発明の燃料レール取付構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンの本体上部(シリンダヘッドとそれに関係する部分)を示すもので、図1は、エンジン本体上部を上方から見た状態を示し、図2は、図1のA−A線に沿ったエンジン本体上部の幅方向の断面を示し、図3は、図1のB−B線に沿ったエンジン本体上部の長手方向の断面を示している。
【0010】
シリンダヘッド1は、図示していないが、シリンダブロックの上面にガスケットを介してヘッドボルトにより結合されるもので、シリンダヘッド1の下面には、図3に示すように、シリンダヘッド1の長手方向に配列された状態で、各気筒の燃焼室天壁部2がそれぞれ凹設されており、また、それぞれの燃焼室天壁部2に対しては、図2に示すように、吸気ポート3と排気ポート4がそれぞれ開口され、それらの燃焼室側の開口部を開閉するように、吸気バルブ5と排気バルブ6がそれぞれ設置される。
【0011】
そのようなシリンダヘッド1の上面側には、吸気バルブ5を駆動するためのカム軸7と、排気バルブ6を駆動するためのカム軸8が、平行してシリンダヘッド1の長手方向に延びるように配置され、各カム軸7,8に対して、シリンダヘッド1の上面の長手方向に沿った複数箇所に、それらカム軸7,8を載置する軸受下部9,10がそれぞれ一体成形されている。
【0012】
また、シリンダヘッド1の上面には、各カム軸7,8の軸受上部となるカムキャップ11が、各軸受下部9,10に対向してそれぞれ設置され、該カムキャップ11とシリンダヘッド上面の軸受下部9,10とによってカム軸7,8を挟持するように、カムキャップボルト12,13によりシリンダヘッド1の上面にそれぞれ固着されていると共に、各カムキャップ11により回転自在に固定された状態の各カム軸7,8を上方から覆うように、シリンダヘッド1の上面にカムカバー14が設置されている。
【0013】
そのようなエンジン本体のシリンダヘッド1に対して、図3に示すように、各気筒の燃焼室天壁部2から燃焼室内に放電部が突出するように、各気筒毎に点火プラグ15が設置されていると共に、各気筒の燃焼室天壁部2から燃焼室内に燃料を噴射するように、各気筒毎に燃料インジェクター16が設置されていて、各気筒の点火プラグ15と燃料インジェクター16は、何れも、シリンダヘッド1の幅方向では、燃焼室天壁部2の略中央(吸気バルブ5と排気バルブ6の間)に配置され、シリンダヘッド1の長手方向では、燃焼室天壁部2の中央部付近で互いに対向するように配置されている。
【0014】
そして、各燃料インジェクター16に燃料を配給するために、吸気側でカムカバー14の上方に、気筒の配列方向(シリンダヘッド1の長手方向)に沿って延びるように燃料レール17が配置され、また、送られてきた燃料を加圧して燃料レール17に供給するために、吸気側のカム軸7の外端部に形成されたカムノーズ7aに押されて駆動する高圧ポンプ18が、シリンダヘッド1の長手方向一端側で燃料レール17と配管19により接続するように設置されている。
【0015】
なお、図示していないが、各燃料インジェクター16に供給される燃料については、エンジンのクランク軸の回転に連動して駆動される燃料供給ポンプにより、燃料タンクに貯留された燃料が、ベーパーセパレータータンクや燃料フィルターを通し、燃料供給管20により高圧ポンプ18に送給され、高圧ポンプ18において、送られてきた燃料を加圧して燃料レール17に供給する一方、余った燃料は、燃料戻し管21によりベーパーセパレータータンク内に戻され、再び高圧ポンプ18に供給されることとなる。
【0016】
そして、高圧ポンプ18で加圧されて燃料レール17により各燃料インジェクター16に配給された高圧の燃料は、それぞれの燃料インジェクター16において、エンジン回転数,スロットル開度,その他エンジンの運転状態の検知に基づくECU(電子制御装置)の制御により、制御装置からの電流でソレノイドが作動してノズルを開くことで、予め運転状態に応じて設定された噴射開始タイミングや噴射時間で、各気筒の燃焼室内にそれぞれ噴射されることとなる。
【0017】
ところで、上記のような構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、燃料インジェクター16に高圧の燃料を配給するための燃料レール17は、各燃料インジェクター16の近くでカムカバー14の上方に配置されていると共に、カムキャップ11をシリンダヘッド1に固着するためのカムキャップボルト12,13の内の一部のカムキャップボルト13を介して、シリンダヘッド1に対して間接的に固定されている。
【0018】
すなわち、本実施形態では、燃料レール17は、吸気側のカム軸7を覆っているカムカバー14の上方に配置されていて、燃料レール17には、図1に示すように、カムキャップボルト13に対応する位置のいくつかの箇所(本実施形態では3箇所)で、図2に示すように、燃料レール17の下面に取付ステー17aが一体的に形成されている。
【0019】
これに対して、吸気側カム軸7のカムキャップ11を固着する各カムキャップボルト12,13の内、燃料レール17の取付ステー17aに対応する位置にあるカムキャップボルト13(本実施形態では3本)については、図4に示すように、シリンダヘッド1のネジ孔と螺合する下端ネジ部13aを形成し、その上方にシリンダヘッド1への螺合のためのボルト頭部13bを形成した通常のカムキャップボルトに対して、更に、上端がカムカバー14を貫通してその上方に突出するように、ボルト頭部13bよりも上方に比較的大径の上方軸部13cが一体的に延長して形成され、また、該上方軸部13cの上方に、それよりも小径の上端ネジ部13dが一体的に形成された構造のものとなっている。
【0020】
そして、そのようなカムキャップボルト13により、カムキャップ11の上面とボルト頭部13bの下面の間にワッシャー23を介装させた状態で、カムキャップ11を貫通させた下端ネジ部13aをシリンダヘッド1のネジ孔に螺合させることで、ボルト頭部13bにより押さえ付けた状態でカムキャップ11をシリンダヘッド1の上面に固着させている。
【0021】
さらに、そのようにカムキャップ11をシリンダヘッド1に固着しているカムキャップボルト13に対して、その上からカムカバー14を装着することで、カムキャップボルト13の上方軸部13cを、ゴムガスケット24を介し、カムカバー14の貫通孔から上方に突出させ、更に、燃料レール17の取付ステー17aに開設された取付孔にカムキャップボルト13の上端ネジ部13dを貫通させることで、該取付ステー17aを上方軸部13cの上端段部に載置してから、ナット25を上端ネジ部13dに螺合させて締め付けることで、取付ステー17aをカムキャップボルト13に固着させている。
【0022】
その結果、各燃料インジェクター16に近づくように、吸気側でカム軸7を覆うカムカバー14の上方に配置された燃料レール17は、その取付ステー17aにより、カムキャップボルト13(およびナット24)を介して、シリンダヘッドに間接的に固定されることとなる。
【0023】
上記のような本実施形態の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造によれば、各燃料インジェクター16により近い位置に燃料レール17を配置することができるため、燃料レール17から各燃料インジェクター16までの燃料配管22を短くすることができ、それによって、燃料圧力の制御を行う場合のレスポンスを優れたものにすることができる。
【0024】
また、燃料レール17から各燃料インジェクター16までの燃料配管22が短くなることで、振動上でも有利なものとなり、その上、シリンダヘッド1に固定されているカムキャップボルト13により燃料レール17が高い剛性で取り付けられているため、例えば、剛性の低いカムカバー14に対して燃料レール17が取り付けられるような場合と比べて、振動の点でより有利なものとなって、振動に起因する燃料圧力の変動や燃料レールの重量についての問題も解消することができる。
【0025】
さらに、本実施形態では、排気管(排気ポート4の外側開口部に接続される)から離れた吸気側のカム軸7の上方に燃料レール17が配置されているため、燃料レール17およびそれに接続される配管内で排気熱により燃料が気化して所謂ベーパーロックを起こすようなことを回避することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造によれば、各燃料インジェクターに高圧の燃料を分配するための燃料レールを、できるだけ各燃料インジェクターに近い位置に配置して、しかも、高い剛性でエンジン本体に対して固定することができるため、燃料レールから各燃料インジェクターへの配管を短くして燃料圧力の制御を行う場合のレスポンスを向上させることができ、また、燃料レールの振動を抑えることができて、そのような振動に起因する問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料レール取付構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンの本体上部(シリンダヘッドとそれに関係する部分)を示す上面図。
【図2】図1に示したエンジン本体上部のA−A線に沿った断面図。
【図3】図1に示したエンジン本体上部のB−B線に沿った断面図。
【図4】図1に示したエンジンでのカムキャップボルトによる燃料レールの取付状態を示す断面図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド
2 燃焼室天壁部
7 (吸気側の)カム軸
8 (排気側の)カム軸
11 カムキャップ
13 カムキャップボルト
14 カムカバー
16 燃料インジェクター
17 燃料レール
Claims (1)
- バルブ駆動用の各カム軸が上面側に配置され、且つ、下面に各気筒の燃焼室天壁部が凹設されたシリンダヘッドに対して、複数のカムキャップによりシリンダヘッド上面に回転自在に固定されている各カム軸を覆うようにカムカバーが設置され、また、燃焼室天壁部から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料インジェクターが各気筒毎に設置されている、筒内燃料噴射式で多気筒の4サイクルエンジンにおいて、カムキャップをシリンダヘッド上面に固着するための複数のカムキャップボルトの内のいくつかが、カムカバーを貫通してその上方に突出するように、上方に延長して形成されていると共に、各気筒の燃料インジェクターに高圧の燃料を配給するための燃料レールが、カムキャップボルトのカムカバーから突出した部分に対して取り付けられていることを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造。
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