JP4634765B2 - 燃料噴射弁取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁の取り付け構造に関する。

燃料噴射弁の取り付け方法としては、噴孔を有する燃料噴射弁の先端部を、筒内直噴式エンジンであればシリンダヘッド、ポート噴射式エンジンであれば吸気マニホールド（以下、シリンダヘッド等という）に設けた収容孔に挿入し、押さえ部材によって先端方向に向けて押圧し、この押圧部材をボルト等によってシリンダヘッド等に固定する方法が知られている。

ところが、上記の方法では、各部品の寸法のばらつきによって荷重方向が燃料噴射弁の軸心方向とずれてしまい、燃料噴射弁を押圧する荷重に偏りが生じ、燃料噴射弁の一部に過大な荷重がかかることがある。この場合には、燃料噴射弁の取付角度が所望の角度からずれることによって噴射量や噴霧特性が悪化するという問題があった。

特許文献１には、燃料噴射弁と押さえ部材としての燃料供給用配管とをスリーブを介して接続し、燃料噴射弁に設けたフランジと燃料供給用配管に設けた座面の間にバネを介装して、燃料供給用配管をシリンダヘッドに固定することによって押し縮められるバネの反力によって燃料噴射弁をシリンダヘッドに押圧し、これによって前述した各部品の寸法等のばらつきを補償する技術が開示されている。
特表２００１−５１１８６７号公報

ところで、電磁式の燃料噴射弁には、開閉を制御する信号を伝達する電気配線を接続するためのコネクタが設けられる。コネクタは、燃料噴射弁の端部に燃料供給用配管を接続するトップフィード型の場合には燃料噴射弁本体の側面に突出するように設けられ、燃料噴射弁の側部に燃料供給用配管を接続するサイドフィード型の場合には燃料噴射弁の端部に設けられる。

つまり、燃料噴射弁の側部にはコネクタもしくは燃料供給用配管との接続部のいずれかが突出している。

特許文献１では、トップフィード型の燃料噴射弁を用いており、側面に突出したコネクタとバネとの干渉を避けるために、コネクタよりも上部にバネ受部としてのフランジを設け、燃料噴射弁の端部に接続される燃料供給用配管と前記フランジ部との間にバネを介装している。

したがって、少なくともコネクタやフランジ部を設ける部分およびバネを介装するためのスペースをシリンダヘッドと燃料供給用配管との間に確保しなければならず、コンパクトな構成にすることが難しいという問題があった。

そこで、本発明では、コンパクトな構成で、かつ燃料噴射弁や押さえ部材の各寸法のばらつきを補償可能な取付け装置を提供することを目的とする。

本発明の燃料噴射弁取付構造は、燃料噴射弁の先端側を燃料噴射弁取付位置に設けた収容孔に挿入し、後端側から押さえ部材によって軸方向に押圧する燃料噴射弁取付構造において、前記燃料噴射弁と前記押さえ部材との間に、前記燃料噴射弁の軸方向に弾性を有し、断面の一部に切り欠き部を有する略Ｃ型断面かつ蛇腹状の筒状部材を、前記燃料噴射弁と同軸状かつ燃料噴射弁の側面に設けた突起部と前記切り欠き部とが一致するように介装し、前記収容孔の内部で前記筒状部材の先端部と前記燃料噴射弁とが接触するように構成し、前記収容孔の壁面で前記筒状部材の下端付近の前記押さえ部材の押圧力による径方向への拡がりを抑制する構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、燃料噴射弁の軸方向に弾性力を有する筒状部材を介して燃料噴射弁を押圧するので、燃料噴射弁や押圧部材等の各寸法のばらつきを補償することが可能となる。また、筒状部材は略Ｃ型断面形状であるので、切り欠き部の位置を合わせることによってコネクタ等の燃料噴射弁側面の突起部との干渉を避けることができ、これにより例えば燃料供給配管を押圧部材として燃料噴射弁をシリンダヘッドに設けた収容孔に押圧する場合に、燃料供給用配管と収容孔近傍のシリンダヘッド表面との間には、筒状部材を介装するだけのスペースを設ければよくなるので、コンパクトな構成とすることができる。さらに、拡がり防止手段によって筒状部材が径方向に拡がることを防止するので、筒状部材が略Ｃ型断面であっても、安定した押圧力を得ることができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図1は、本発明を説明するための比較例としての燃料噴射弁取付構造を適用するエンジンの概略図である。

５はシリンダヘッド、１５はシリンダブロックである。

シリンダブロック１５にはシリンダ１５ａを設け、内部にはピストン１２を摺動可能に収める。そしてシリンダヘッド５の下面とピストン１２の頂面とシリンダ１５ａ壁面とで燃焼室１３を画成する。

シリンダヘッド５には、吸気ポート７と排気ポート８を設け、吸気ポート７はシリンダヘッド５の図示しない一方の側面と燃焼室１３とを連通し、排気ポート８は図示しない他方の側面と燃焼室１３とを連通するよう設ける。

吸気ポート７と排気ポート８の燃焼室１３側の開口部７ａ、８ａには、それぞれ吸気弁９、排気弁１０を設ける。吸気弁９、排気弁１０は図示しないカムシャフトにより駆動し、ピストン１２の上下動に応動して吸気ポート７、排気ポート８を開閉する。

燃焼室１３の天井面略中央には、燃焼室１３内の混合気に火花点火を行うための点火栓１１を設ける。

吸気ポート７の下側には、燃焼室１３と連通するように収容孔１８を設け、燃料噴射弁１を先端側から挿入する。燃料噴射弁１は先端部に噴射孔１ａ、後端部に燃料導入孔１ｂを有するいわゆるトップフィード型であり、噴射孔１ａは吸気ポート開口部７ａの下側から点火栓１１に向けて燃料を噴射する。燃料導入孔１ｂは、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって吸い上げた燃料を各気筒の燃料噴射弁に分配するための燃料チューブ３に接続する。

燃料を点火栓１１付近に向けて噴射するので、少ない燃料噴射量であっても点火栓１１周辺の混合気を理論空燃比付近の燃焼に適した空燃比とすることができ、これによりいわゆるリーン燃焼運転を行うことが可能となる。

燃料チューブ３はボルト４によってシリンダヘッド５に締結し、押さえ部材として燃料噴射弁１を後述する筒状部材としてのホルダ６を介してシリンダヘッド５に押圧する。

上記のような構成のエンジンでは、ピストン１２下降時に吸気弁９が開いて燃焼室１３に吸気を導入し（吸気行程）、吸気弁９が閉じるとともにピストン１２が上昇して吸気を圧縮し（圧縮行程）、圧縮中に燃料噴射弁１から燃料を噴射して点火栓１１付近に混合気を形成し、この混合気を点火栓１１により火花点火することによって燃焼させてピストン１２を押し下げ（爆発行程）、再びピストン１２が上昇するときに排気弁１０が開いて燃焼後の排気ガスを排気ポート８から排出する（排気行程）。

なお、本比較例では燃料噴射弁１を吸気ポート７の下側に設けているが、吸気ポート７の上側、すなわち燃焼室１３の天井面の頂部付近に設けてもよい。

次に、燃料噴射弁１の形状および取り付け構造について、燃料噴射弁１の取付部を表す図２を参照して説明する。図２（ａ）は燃料噴射弁１の取り付け部を一部断面図として表した図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図２（ａ）に示すように、燃料噴射弁１は噴射孔１ａを設けた先端部から所定部位までは徐々に径が大きくなる段付き円柱形状（段付き部２２）であり、前記所定部位から後端の燃料導入孔１ｂまでは段付き部２２の径よりも小径の略円柱形状（略円柱部）２１となっている。この段付き部２２と略円柱部２１との段差部が後述するバネ受部２０となる。

また、前記略円柱部２１の側面には図示しないコントロールユニットと電気的に接続するためのコネクタ２を、径方向に突出するように設ける。

段付き部２２は、収容孔１８に挿入する。

収容孔１８は燃料噴射弁１の段付き部２２に対応する段付き形状となっており、各部の径は対応する段付き部２２の径よりもやや広い程度とする。

段付き部２２の段差部分と収容孔１８の段差部分とが当接するまで燃料噴射弁１を挿入すると、バネ受部２０とシリンダヘッド表面５ａとがほぼ同一平面となる。なお、このとき噴射孔１ａは燃焼室１３に突出しないようになっており、燃料噴射弁１の先端付近の側面にはシール材が設けられ、収容孔１８の壁面と燃料噴射弁１の側面との隙間をシールしている。

略円柱部２１は燃料チューブ３とボス部３ａで接続し、略円柱部２１の側面に設けたシール材１７によってボス部３ａの内側壁面と略円柱部２１の側面との隙間をシールする。

なお、燃料チューブ３をシリンダヘッド５に締結した状態で、ボス部３ａの下面２３とバネ受部２０の間の距離は後述するホルダ６の自由長よりも短くなる。

ボス部３ａの下面２３とバネ受部２０の間にはバネ特性をもつように蛇腹状に形成したホルダ６を配置する。

ホルダ６は図２（ｂ）に示すように、円周の一部に切り欠き部６ａを有するいわゆるＣ型断面を有する。切り欠き部６ａの大きさは、燃料噴射弁１の側面に設けた突起状のコネクタ２の周方向の幅と略同等もしくは大きくする。したがって、コネクタ２の背面側からホルダ６を装着したときに、コネクタ２とホルダ６との干渉を防止することができる。

ホルダ６の外径はバネ受部２０の外径と略同一またはそれ以下とする。これは燃料噴射弁１周辺は燃料チューブ３や吸気ポート７等が近接しているため、できるだけコンパクトな構成にするためである。

ホルダ６の自由長は前述した通りボス部３ａの下面２３とバネ受部２０との間の距離よりも長く設定する。これにより、燃料チューブ３をシリンダヘッド５に締結した場合に、ホルダ６は押し縮められた状態となって反力（弾性力）を生じ、この弾性力によって燃料噴射弁１はシリンダヘッド５に押圧される。

仮にホルダ６が弾性部材でない場合には、ボス部３ａ、ホルダ６、燃料噴射弁１、収容孔１８の寸法のばらつきが大きくなると、燃料噴射弁１を軸方向に押圧できず、燃料噴射弁１が収容孔１８内で傾き、所望の噴霧形状や噴射量を得られなくなる恐れがある。しかし、ホルダ６を弾性部材とすることによって、寸法のばらつきを補償することができる。

ここで、ホルダ６のバネ特性について図５を参照して説明する。

図５はホルダ６の縮み代と弾性力との関係を表す図である。

ホルダ６を自由長の状態から縮めていくと、これにほぼ比例して弾性力が増大していくが、縮み代がＬ０程度になると縮み代を大きくしても弾性力は略一定状態となる。

本比較例では、燃料噴射弁１の段付き部２２を収容孔１８に挿入し、略円筒部２１を燃料チューブ３のボス部３ａに挿入し、燃料チューブ３をシリンダヘッド５に締結した状態で、ホルダ６の長さが、弾性力が縮み代の変化に対して略一定となる範囲（図中Ｌ１〜Ｌ２）になるようにする。

これによって、燃料噴射弁１、燃料チューブ３、ホルダ６等の各寸法にばらつきがあった場合にも、燃料噴射弁１をシリンダヘッド５に押圧する力を略一定に保つことが可能となる。

ホルダ６の下端付近の蛇腹の溝部には、ホルダ６の広がり防止のために拡がり防止部材としてのスナップリング１６を係合させる。スナップリング１６は、ホルダ６と同様にＣ型断面を有する部材であり、円周上の切り欠き部１６ａは、ホルダ６の切り欠き部６ａと同等もしくはそれよりも小さい。Ｃ型断面のホルダ６は、押し縮められたときに切り欠き部６ａが拡がろうとする。切り欠き部６ａが拡がると、燃料噴射弁１を押圧する軸方向の荷重が横方向に逃げる、またはホルダ６がバネ受部２０から脱落して燃料噴射弁１を押圧することができなくなる、といった問題が生じるが、スナップリング１６を装着することによって、拡がりを防止して確実にバネ受部２０を押圧し、軸方向の荷重を安定させることができる。

以上により本比較例では下記の効果を得ることができる。

燃料噴射弁１の先端側をシリンダヘッド５に設けた収容孔１８に挿入し、後端側から燃料チューブ３によって軸方向に押圧する燃料噴射弁取付構造において、燃料噴射弁１と燃料チューブ３との間に、燃料噴射弁１の軸方向に弾性を有し、断面の一部に切り欠き部を有する略Ｃ型断面のホルダ６を、燃料噴射弁１と同軸状かつコネクタ２と切り欠き部とが一致するように介装し、ホルダ６が径方向に拡がることを防止するスナップリング１６を設けたので、弾性力を利用して燃料噴射弁１をシリンダヘッド５に押圧することになり、燃料噴射弁１、収容孔１８、ボス部３ａといった各構成部品の寸法にばらつきがある場合であっても、燃料噴射弁１にかかる荷重の偏りを補償し、所望の燃料噴射特性を得ることができる。また、ホルダ６をＣ型断面とすることでコネクタ２とホルダ６との干渉を防止できるので、燃料チューブ３とシリンダ表面５ａとの間には、少なくともコネクタ２を設けるスペースとスナップリング１６を装着するスペースがあればよく、省スペース化を図ることができる。

スナップリング１６を、ホルダ６の中央部より先端側のいずれかの部位に係合させるので、荷重がかかったときのホルダ６の方向の拡がりを抑制し、ホルダ６が燃料噴射弁１に設けたバネ受部２０から脱落することを防止できる。これによって燃料噴射弁１を押圧する軸方向の荷重を安定させることができる。

燃料チューブ３を押圧部材として利用するので、部品点数を少なくすることができる。

なお、本比較例では筒内直噴式エンジンの場合について説明したが、収容孔１８を設ける場所をシリンダヘッド５ではなく吸気マニホールド等の吸気通路にすることで、ポート噴射式エンジンに適用することが可能である。

また、トップフィード型の燃料噴射弁１について説明を行ったが、側面に燃料導入孔１ｂを有するいわゆるサイドフィード型の燃料噴射弁についても、同様に適用することが可能である。

第１実施形態について図３を参照して説明する。

図３は図２と同様に燃料噴射弁１の取付部を表す図である。

本実施形態の構成は基本的に比較例と同様である。相違点は、燃料噴射弁１を収容孔１８に挿入したときに、バネ受部２０がシリンダヘッド表面５ａよりも収容孔１８内部方向に入り込んだ状態になるように収容孔１８を形成することと、スナップリング１６を装着しないことである。

バネ受部２０とシリンダヘッド表面５ａとの段差ｄは、少なくともホルダ６の蛇腹１段分程度とする。

これによって、ホルダ６に荷重がかかった場合に、ホルダ６の切り欠き部６ａが拡がろうとするが、収容孔１８の壁面によって拡がりが抑制されるので、ホルダ６は確実にバネ受部２０を押圧することになる。したがってスナップリング１６を装着しなくても、比較例と同様に切り欠き部６ａの拡がりを防止して、軸方向の荷重を安定させることができる。

以上により本実施形態では、下記の効果を得ることができる。

収容孔１８の内部でホルダ６の先端部と燃料噴射弁１のバネ受部２０とが接触するように構成し、収容孔１８の壁面でホルダ６の下端付近の径方向への拡がりを抑制するので、スナップリング１６を用いなくても、比較例と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態について図４を参照して説明する。

図４は図２と同様に燃料噴射弁１の取付部を表す図である。

本実施形態は、第１実施形態の構成に、位置決め部材２４と、位置決め部材２４を支持する支持部２５を追加した構成となっている。

位置決め部材２４はホルダ６と同様にＣ型断面を有する挟み込み部２４ａと、挟み込み部２４ａから突出した突起部２４ｂとで構成される。

挟み込み部２４ａの切り欠き部の大きさは、ホルダ６に装着した状態で切り欠き部の両端がコネクタ２の側面に接するように設定する。

突起部２４ｂは挟み込み部２４ａの側面から径方向外側に向って延び、所定量延びた部分で燃料噴射弁１の軸方向上向き（燃料導入孔１ｂ向き）に屈曲している。

支持部２５はボス部３ａの外側側面３ｂに設けた、燃料噴射弁１の軸方向に延びるスリットであり、スリットの幅は突起部２４ｂの幅と略同等とする。

上記の位置決め部材２４を、挟み込み部２４ａがコネクタ２を挟み込むようにホルダ６に取り付け、燃料噴射弁１と燃料チューブ３との接続時には突起部２４ｂを支持部２５に係合させる。

これにより燃料噴射弁１の回転方向の動きを抑制してコネクタ２の向きを固定することができるので、組立作業における電気配線接続時に、コネクタ２の向きを矯正する工程を省略することができる。また、筒内に形成する吸気流との関係等により噴霧形状に指向性がある場合には、突起部２４ｂおよび支持部２５を指向性に応じた位置に設けることによって、確実に所望の方向に燃料噴霧を形成することが可能となる。

なお、支持部２５にスリットに限られるものではなく、ボス部３の下面２３から軸方向に延びる穴としてもよい。

また、突起部２４ｂを燃料噴射弁１の軸方向下向きに設け、支持部２５をシリンダヘッド５に設け、燃料噴射弁１とシリンダヘッド５との接続時に突起部２４ｂを支持部２５に係合させてもよい。

以上により本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加え、位置決め部材２４と支持部２５を設けたことによってコネクタ２を任意の向きに固定することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、エンジン等の燃料噴射弁の固定装置に適用可能である。

燃料噴射弁をシリンダヘッドに組み付けた状態を表す図である。 （ａ）は比較例の燃料噴射弁１の取り付け部を一部断面図として表した図である。（ｂ）は(ａ)のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態の燃料噴射弁１の取り付け部を一部断面図として表した図である。 第２実施形態の燃料噴射弁１の取り付け部を一部断面図として表した図である。 ホルダのバネ特性を表す図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
２ コネクタ
３ 燃料チューブ
４ ボルト
５ シリンダヘッド
６ ホルダ
７ 吸気ポート
８ 排気ポート
９ 吸気弁
１０ 排気弁
１１ 点火栓
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１５ シリンダブロック
１６ スナップリング
１７ シール材
１８ 収容孔
１９ シール材
２０ バネ受部
２１ 略円筒部
２２ 段付き部
２３ ボス部下面
２４ 位置決め部材

Claims (2)

1. 燃料噴射弁の先端側を燃料噴射弁取付位置に設けた収容孔に挿入し、後端側から押さえ部材によって軸方向に押圧する燃料噴射弁取付構造において、
   前記燃料噴射弁と前記押さえ部材との間に、前記燃料噴射弁の軸方向に弾性を有し、断面の一部に切り欠き部を有する略Ｃ型断面かつ蛇腹状の筒状部材を、前記燃料噴射弁と同軸状かつ前記燃料噴射弁の側面に設けた突起部と前記切り欠き部とが一致するように介装し、前記収容孔の内部で前記筒状部材の先端部と前記燃料噴射弁とが接触するように構成し、前記収容孔の壁面で前記筒状部材の下端付近の前記押さえ部材の押圧力による径方向への拡がりを抑制する構成となっていることを特徴とする燃料噴射弁取付構造。
2. 前記押さえ部材は、燃料供給用配管である請求項１に記載の燃料噴射弁取付構造。

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