JP3991452B2 - インジェクタの取付け構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式内燃機間、特にガソリン筒内噴射式内燃機関に用いるインジェクタの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりガソリンエンジンにおける燃料（ガソリン）噴射方式の内、筒内噴射方式を採用するものは吸気管噴射方式と比較し、希薄燃焼が実現でき、燃料消費量を低減することが可能であり、大気汚染を減少する上で有利である。
このような筒内噴射式のガソリンエンジンでは、シリンダ内に直接燃料を供給することよりインジェクタ（燃料噴射弁）の先端のノズルを燃焼室に対向配備する。このためインジェクタはエンジンの爆発、膨張時の筒内圧力をノズル先端部で受けることとなり、このインジェクタの取付けにあたってはエンジン本体側に形成されたインジェクタの取付け穴よりのインジェクタの脱落を防止し、同時に燃焼ガスの漏れ等を防止する必要がある。例えば、このインジェクタの取り付けにあたってはボルトでエンジン本体に締め付けられるインジェクタ押えが用いられ、このインジェクタ押えによりインジェクタを筒内圧力より強い軸力でエンジン本体側に押しつけ固定している。
【０００３】
更に、図６に示すインジェクタ取付け構造では、エンジン本体を成すシリンダヘッド１００にインジェクタ取り付け穴１０１を形成し、その取り付け穴内にインジェクタ１０２の先端形状に対応させて、段差状に拡径してなるインジェクタ取付け面１０３が形成される。このインジェクタ取付け面にはインジェクタの拡径部１０４が当接し、この拡径部とインジェクタ取付け面１０３の間にシール部材（ガスケット）１０５が介装される。更に、シリンダへッド１００にはインジェクタ取付け面１０３より上方側に燃料供給用のデリバリパイプ１０６の取付け面１０７が形成されており、この取付け面にはデリバリパイプより延出する固定アーム１０８がボルトで固定される。ここでのインジェクタ１０２はその上端に嵌合軸１０９を有し、この嵌合軸をデリバリパイプ１０６のインジェクタ取付部１１０に嵌挿し、デリバリパイプ１０６を介して燃料をインジェクタ１０２に供給可能に構成される。更に、インジェクタ取付部１１０には筒状のねじ部材１１１が螺着され、同ねじ部材の先端の環状押圧部１１２がインジェクタ１０２の環状段部１１３をインジェクタ取付け面１０３に向けて押圧し、これによりシール部材１０５がつぶされ、同シール部材により燃焼ガスの漏れを防止している。このため、インジェクタはシリンダへッドに対して、金属接触した状態で保持されることとなる。
【０００４】
なお、このような装置の一例が特開平８−２４６９９２号公報に開示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインジェクタの取付け構造では、インジェクタがインジェクタ取り付け穴の段部等に直接金属接触したり、インジェクタ取り付け面１０３にシール部材１０５を介し密に圧接されている。このため、これら各当接部位はインジェクタの駆動音をエンジン本体側に拡散伝達し易くなるため、従来のインジェクタの取付け構造を用いた場合、エンジン騒音を高めるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、インジェクタ駆動音のエンジン本体側への伝達を遮断し、エンジンの静粛性を向上できるインジェクタの取付け構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、インジェクタに燃料供給する管状主部と同管状主部に一体形成され同管状主部に連通する嵌合穴が形成されたインジェクタ取付け部とを有したデリバリパイプがエンジン本体に配備され、上記インジェクタの先端のノズル部がエンジン本体内の燃焼室に開口する取付け穴に上記ノズル部の中間位置にずれなく外嵌された環状シール部材を介して同心的に弾性支持され、上記インジェクタの後端部で上記嵌合穴に嵌合される管状連結部の基端側に設けられたフランジ状の環状突部が上記インジェクタ取付け部の先端に対しねじ部材の締め込みによって圧接して一体結合され、上記管状主部より延出形成されたアーム部が弾性を有するインシュレータを介して上記エンジン本体に形成された取付け面にボルト止めされた、ことを特徴とする。
このように、デリバリパイプにねじ部材により一体結合されたインジェクタはそのノズル部の中間位置にずれなく外嵌された環状シール部材を介して取付け穴に同心的に弾性支持され、その他の部位をシリンダヘッドに対して非接触に保持できる。しかも、デリバリパイプのアーム部およびインシュレータを介しエンジン本体にボルト止めされ、確実に支持される。このため、インジェクタのノズル部及び後端部がエンジン本体に弾性支持されているので、両者間が金属接触等により密に接触する部位を低減でき、インジェクタの駆動音がエンジン本体側へ伝達することを防止し、エンジン騒音を低減できる。更に、インジェクタが先端部で受ける筒内圧による押圧力はデリバリパイプよりエンジン本体に受け止められ、インジェクタを確実にエンジン本体に取付け支持でき、しかも、たとえノズル部がその軸線方向にずれが生じても環状シール部材がインジェクタのノズル部と取付け穴との間のシール性を確実に維持できる。
【０００８】
好ましくは、取付け穴は直状部を有し、上記インジェクタの先端部が上記直状部にシール部材を介して弾性支持されることが良い。
この場合、インジェクタの先端部がその軸線方向にずれが生じたとしてもシール部材が取付け穴の直状部との間のシール性を確実に安定して維持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図３には本発明の一実施形態例としてのインジェクタの取付け構造を示した。ここで図３はインジェクタの取付け構造を装備する筒内噴射型多気筒エンジン（以後単にエンジンと記す）Ｅを上方からみた平面図であり、図２はエンジンＥ内の一つのインジェクタ１の取付け部分を示す要部断面図である。
図２、図３に示すように、エンジンＥの本体はヘッドカバー２を上部にボルト止めしたシリンダヘッド３とその下方のシリンダブロック４及び図示しないクランクケースやクランクカバーをこの順に重ねて一体化して構成される。
【００１０】
シリンダブロック４はその長手方向に４つのシリンダＳを配備し、各シリンダＳ内には頂面に凹部を有するピストン５が摺動自在に嵌装され、各シリンダＳの上部には燃焼室Ｃが形成される。このシリンダブロック４の下部にはピストン５の往復動を回転運動に変換する図示しないクランクシャフトやコンロッド等が収容されている。なお、このエンジンＥの各気筒の構成はほぼ同一であるので、図３において同一部材には同一符号を付し、重複説明を略す。
【００１１】
シリンダヘッド３はその長手方向に順次設けられる各シリンダＳとの対向部位にシリンダ対向下壁面１１が形成される。この下壁面１１は各シリンダＳの軸線Ｌを連結してなるシリンダヘッド３の長手方向中心線Ｌ１（図３参照）を挾んで一側（図３で上側）に一対の吸気ポート６が他側（図３で下側）に一対の排気ポート７がそれぞれ配備される。更に、シリンダ対向下壁面１１のほぼ中央位置には点火プラグ１２が装着され、シリンダ対向下壁面１１の周縁側端部で一対の吸気ポート６の間には燃料噴射用のインジェクタ１が配備される。
【００１２】
シリンダヘッド３の側方壁面にはシリンダヘッド３の長手方向に長い燃料供給用のデリバリパイプ１４が配備される。このデリバリパイプ１４は燃料を流通させるパイプ状の管状主部１４１を備え、この管状主部より２つのアーム部１４２を延出形成している。図２に示すように、シリンダヘッド３の側方壁面にはデリバリパイプ１４の取付け面１３が２か所に形成され、これらの両取付け面１３にはデリバリパイプの２つのアーム部１４２がインシュレータ１５を介しボルトＢで締付固定される。なお、インシュレータ１５は振動吸収性を示す肉厚の弾性を有した樹脂、たとえばＰＰ樹脂等で成形され、これによりアーム部１４２と取付け面１３との金属接触を低減させている。
【００１３】
このデリバリパイプ１４の管状主部１４１の一端には燃料ポンプＰ側より高圧化された燃料が供給される高圧パイプ２４が接続され、他端にはインジェクタ１からオーバーフローした燃料を高圧調整弁Ｖ側に導く戻り管２５が接続される。なお高圧調整弁Ｖを通過した燃料は不図示の燃料タンクへ戻される。
【００１４】
デリバリパイプ１４の管状主部１４１には２つのアーム部１４２の外に、４つのインジェクタ取付部１４３が一体形成される。各インジェクタ取付部１４３は各気筒のインジェクタ１との対向位置に対向配備され、各インジェクタ側に燃料を導入するよう略筒状に突き出し形成される。このインジェクタ取付部１４３は、図１に示すように、その内側に嵌合穴ｈを、外側に外螺子部ｎをそれぞれ形成される。嵌合穴ｈは管状主部１４１内の燃料路ｒと連通する。
次に、デリバリパイプ１４に連結される第１気筒のインジェクタ１の説明を図１に沿って説明する。なお、その他の気筒のインジェクタも同様の取付け構造を採ることよりここでは重複説明を略す。
【００１５】
ここで、第１気筒のシリンダ対向下壁面１１の端部で一対の吸気ポート６の間には燃焼室に向けて開口する取付け穴１６が形成される。この取付け穴１６は、図１に示すように、燃焼室Ｃ側に形成される小径の直状部１６１とシリンダヘッド外側の外側開口部１６２とこれら直状部１６１と外側開口部１６２を結ぶ段部１６３とで形成され、ここにインジェクタ１が嵌される。
インジェクタ１は、デリバリパイプ１４の嵌合穴ｈに嵌合される後端部としての管状連結部１７と、管状連結部１７の基端側に設けられインジェクタ取付部１４３の先端に当接可能なフランジ状の環状突部１８と、環状突部１８より下方に延出する小径部１９と、小径部１９の下端に膨出形成される拡径部２０と、この拡径部２０の下方に延出形成され先端に図示しない噴口を有する先端部としてのノズル部２１とを有する。ノズル部２１は噴口を開閉する図示しない針弁を備え、この針弁は拡径部２０内の図示しない電磁ソレノイドの駆動に応じて噴口を開閉するように構成される。
【００１６】
インジェクタ取付部１４３の嵌合穴ｈに嵌合される管状連結部１７の先端には環状溝１７１が形成され、この溝１７１に弾性体から成るシールリングｅが外嵌される。このシールリングｅは嵌合穴ｈと管状連結部１７との間をシールするように形成される。
デリバリパイプ１４側の外螺子部ｎを形成されたインジェクタ取付部１４３と、インジェクタ１側の環状突部１８を形成された管状連結部１７とは固着部材であるねじ部材２２により互いが一体結合される。
【００１７】
ここでねじ部材２２は略短筒状を成し、インジェクタ取付部１４３に形成された外螺子部ｎに螺合する内螺子部ｍを形成され、この内螺子部ｍの一端側には、これより延出して管状連結部１７に形成された環状突部１８を係止する環状係止部２２１を一体形成されている。このねじ部材２２はこれが外螺子部ｎに締め込まれると、環状突部１８がインジェクタ取付部１４３の先端部に圧接され、相対変位の無い状態で結合され、これによってインジェクタ１とデリバリパイプとが一体結合され、管状主部１４１内の燃料をインジェクタ１のノズル部２１側に導入できる。
【００１８】
デリバリパイプ１４にねじ部材２２により一体結合されたインジェクタ１は取付け穴１６に嵌挿され、デリバリパイプ１４のアーム部１４２およびインシュレータ１５を介しシリンダヘッド３にボルト止めされ、確実に支持される。この支持状態において、インジェクタ１の拡径部２０は外側開口部１６２に同心的に遊嵌され、ノズル部２１は直状部１６１に同心的に遊嵌され、これによりインジェクタは取付け穴１６に対して非接触状態を保持する。
ここで、ノズル部２１はその長手方向での中間位置に環状外溝２１１を形成され、この環状外溝２１１にシール部材としての環状シール部材２３がずれなく外嵌される。この環状シール部材２３は弾性体でリング状に成形され、ここでは耐熱性が高い弾性体の樹脂、例えばＰＴＦＥ（フッ素樹脂系）やフッ素ゴム等で成形される。
【００１９】
このように環状シール部材２３を外嵌するノズル部２１はそれ自体は直状部１６１に非接触状態を保持し、しかも、環状シール部材２３によりノズル部２１と直状部１６１とのすき間を確実にシールする。
上述の環状シール部材２３はノズル部２１の環状外溝２１１にずれなく外嵌されていたが、これに代えて、図４に示すように、直状部１６１の中間部に環状内溝ｄを形成し、そこに予め環状シール部材２３’を嵌め込み、その上で環状シール部材２３’にノズル部２１を嵌挿するように構成しても良い。この場合の環状シール部材２３’も弾性体であることが望ましく、例えば、内径を微小変位可能なばね鋼から成るリング状部材を用いてもよい。
【００２０】
ここで、図１乃至図３に示したインジェクタの取付け構造を用いたエンジンにおけるインジェクタ１の取付けを説明する。
まず、エンジン本体側の上部に位置するシリンダヘッド３の側方壁面には同シリンダヘッドの長手方向に長い燃料供給用のデリバリパイプ１４が対設され、その２つのアーム部１４２がシリンダヘッド３各取付け面１３にそれぞれボルトにより止めされる。次いで、側方壁面の４つの取付け穴１６に対し、ねじ部材２２および環状シール部材２３を組み付け済のインジェクタ１を仮付けする。
【００２１】
この場合、各インジェクタ１の管状連結部１７がデリバリパイプ１４側のインジェクタ取付部１４３の嵌合穴ｈに嵌挿される。その後、デリバリパイプ１４側の２つのアーム部１４２がインシュレータ１５を介しシリンダヘッド３にボルト止めされ、次いで、インジェクタ１側のねじ部材２２がデリバリパイプ１４側の外螺子部ｎに確実に締め込まれ、インジェクタとデリバリパイプとを一体結合する。この後、シリンダヘッド３に固着されたデリバリパイプ１４の一端には燃料ポンプＰ側に連通する高圧パイプ２４が、他端には高圧調整弁Ｖ側に連通する戻り管２５が接続されることとなる。
【００２２】
以上のように、図１乃至図３のインジェクタの取付け構造によれば、アーム部１４２がシリンダヘッド３に、ノズル部２１が環状シール部材２３を介し直状部１６１に支持され、その他の部位をシリンダヘッド３に対し非接触（フローティング状態）に保持できる。このためインジェクタ１の駆動音のシリンダヘッド３側への伝達を遮断でき、エンジン騒音を確実に低減できる。
特にここでは、アーム部１４２がインシュレータ１５を介してシリンダヘッド３にボルト止めされ、ノズル部２１が環状シール部材２３を介し直状部に支持されるため、燃焼ガスの漏れを防止した上で、インジェクタ１とシリンダヘッド３が金属接触する部位をより確実に低減でき、インジェクタ１の駆動音をより確実に遮断してエンジン騒音を十分低減できる。
【００２３】
更に、インジェクタ１が受ける筒内圧による押圧力はアーム部１４２よりボルトＢを介しシリンダヘッド３に受け止められ、インジェクタ１を確実にシリンダヘッド３に取付け支持できる。しかも、たとえノズル部２１がその軸線方向にずれが生じても環状シール部材２３が直状部１６１との間のシール性を確実に維持できる。
更に、ここでは固着部材であるねじ部材２２を締め込むことでインジェクタ取付部１４３と管状連結部１７とを容易に一体結合できる。
【００２４】
図１のインジェクタの取付け構造では、固着部材を成すねじ部材２２がインジェクタ１側に予め組み込まれていたが、これに代えて図５（ａ）に示すように構成されても良い。この場合、インジェクタ取付部１４３ａに環状突部１８ａを形成し、筒状連結部１７ａに外螺子部ｎを形成する。そして、環状突部１８ａを係止する環状係止部２２１を形成され外螺子部ｎに螺合する固着部材としてのねじ部材２２ａをインジェクタ取付部１４３ａ側に仮組み付けしておく。なお、インジェクタ取付部１４３ａ側の環状突部１８ａと筒状連結部１７ａとの突合せ部位間にシールリングｅ’が配備される。この場合も、外螺子部ｎにねじ部材２２ａを締め込むことにより、インジェクタ取付部１４３ａと筒状連結部１７ａとを一体結合でき、これらの隙間をつぶされたシールリングｅ’が確実にシールできる。
【００２５】
更に、図５（ｂ）に示すように構成されても良い。この場合、デリバリパイプ１４側のインジェクタ取付部１４３ｂとインジェクタ１側の筒状連結部１７ｂの各突端に環状突部１８ｂ、１８ｂ’をそれぞれ延出形成し、両者の突合せ部位間にシールリングｅ”が配備される。更に、環状突部１８ｂの円周方向に複数のボルト挿通口ｉが、環状突部１８ｂ’の円周方向に複数のボルト穴ｊがそれぞれ形成される。これらには固着部材としてのボルトｋが挿通され、その締め込みにより、インジェクタ取付部１４３ｂと筒状連結部１７ｂが一体結合され、両者の隙間がシールリングｅ”により確実にシールされる。
図１のインジェクタの取付け構造に用いたねじ部材２２に代えて、図５（ａ），（ｂ）の各変形例を用いた場合も、ほぼ同様の作用効果が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、デリバリパイプにねじ部材により一体結合されたインジェクタは、そのノズル部の中間位置にずれなく外嵌された環状シール部材を介して取付け穴に同心的に弾性支持され、その他の部位をシリンダヘッドに対して非接触に保持できる。しかも、インジェクタのノズル部及び後端部がエンジン本体に弾性支持されているので、両者間が金属接触等により密に接触する部位を低減でき、インジェクタの駆動音がエンジン本体側へ伝達することを防止し、エンジン騒音を低減し、静粛性を向上できる。
更に、インジェクタが先端部で受ける筒内圧による押圧力はデリバリパイプよりエンジン本体に受け止められ、インジェクタを確実にエンジン本体に取付け支持でき、しかも、たとえノズル部がその軸線方向にずれが生じても環状シール部材がインジェクタのノズル部と取付け穴との間のシール性を確実に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインジェクタの取付け構造を適用されたエンジンのインジェクタ取付け部位の拡大切欠断面図である。
【図２】図１のインジェクタ取付け部位を示し、図３のIII−III線断面図である。
【図３】図１のインジェクタの取付け構造を適用されたエンジンの概略平面図である。
【図４】図１のインジェクタの取付け構造で用いるシールリングの変形例の要部切欠断面図である。
【図５】図１のインジェクタの取付け構造で用いる固着部材およびその近傍部の切欠断面図であり、（ａ）は第１の変形例、（ｂ）は第２の変形例を示す。
【図６】従来のインジェクタの取付け構造の断面図である。
【符号の説明】
１ インジェクタ
３ シリンダヘッド
１４ デリバリパイプ
１４１ 管状主部
１４２ アーム部
１４３ インジェクタ取付部
１６ 取付け穴
１６１ 直状部
１７ 管状連結部
２１ ノズル部
２３ 環状シール部材
ｋ ボルト
Ｃ 燃焼室

Claims (1)

1. インジェクタに燃料供給する管状主部と同管状主部に一体形成され同管状主部に連通する嵌合穴が形成されたインジェクタ取付け部とを有したデリバリパイプがエンジン本体に配備され、
   上記インジェクタの先端のノズル部がエンジン本体内の燃焼室に開口する取付け穴に上記ノズル部の中間位置にずれなく外嵌されたシール部材を介して同心的に弾性支持され、上記インジェクタの後端部で上記嵌合穴に嵌合され管状連結部の基端側に設けられたフランジ状の環状突部が上記インジェクタ取付け部の先端に対しねじ部材の締め込みによって圧接して一体結合され、
   上記管状主部より延出形成されたアーム部が弾性を有するインシュレータを介して上記エンジン本体に形成された取付け面にボルト止めされた、ことを特徴とするインジェクタの取付け構造。

Images