JP5035369B2 - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Description

本発明は、自動車用内燃機関等に搭載され、燃焼室内に向けて燃料を噴射する燃料噴射ノズルに係る。特に、本発明は、燃料噴射ノズルの構成の改良に関する。

近年、自動車用内燃機関等（以下、エンジンと呼ぶ場合もある）として、アルコール（例えばエタノール）単体の燃料や、アルコールとガソリンとの混合燃料が使用可能な多種燃料エンジンが知られている（例えば、下記の特許文献１）。

この種のエンジンが搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Flexible Fuel Vehicle）と呼ばれており、アルコールを燃料として使用することにより、排気エミッションの改善及び化石燃料の消費量削減といった環境性能の向上を図ることができる。

ところで、上記アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて揮発性が低く、低温環境下では気化し難いといった特性を有している。そのため、アルコール単体の燃料が使用されている場合や、アルコールとガソリンとの混合燃料においてアルコール濃度が比較的高い場合にあっては、エンジンの低温始動性が悪化するといった課題がある。

この課題に対し、従来、エンジンの低温始動時に、上述したアルコール濃度の高い燃料（主燃料）とは別にガソリン濃度の高い燃料を補助燃料として使用する技術が提案されている（例えば、下記の特許文献２）。

この技術では、燃料供給系として、低温始動時以外のエンジン運転時（通常運転時）に主燃料を噴射供給する電磁式の燃料噴射弁（メインインジェクタ）に加え、低温始動時に補助燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル（以下、サブ燃料噴射ノズルと呼ぶ）が設けられる。また、上記補助燃料を貯留した補助燃料タンクが、例えばエンジンルーム内に配置されている。そして、エンジンの低温始動時には、補助燃料タンク内の補助燃料が、補助燃料ポンプにより補助燃料配管を通じてサブ燃料噴射ノズルに供給され、ここから吸気通路に噴射される。これにより、この補助燃料（ガソリン濃度の高い燃料）と空気との混合気が燃焼室内に向けて供給され、エンジンの低温始動性が確保されることになる。

上記サブ燃料噴射ノズルとしては、上記電磁式の燃料噴射弁（メインインジェクタ）と同様の構成を採用することも可能であるが、低温始動時には、通常運転時ほど高い精度の燃料噴射量は要求されない。このため、上記燃料噴射弁よりも簡便な構造であっても上記要求に応えることができる。

図６は、従来のサブ燃料噴射ノズルａの構成を示す断面図である。この図６に示すように、サブ燃料噴射ノズルａはノズル本体を構成するユニオンｂの内部にジェット部材ｃが圧入により装着された構成となっている。

上記ユニオンｂは、略円筒形状の金属製（例えばステンレス製）の部材である。そして、このユニオンｂの内部には、その軸線に沿って燃料供給路ｂ１が形成されている。また、このユニオンｂの外周面には円環状のＯリング溝ｂ２が形成されており、このＯリング溝ｂ２にＯリングｄが装着されている。サブ燃料噴射ノズルａが吸気マニホールド（図示省略）に装着された際には、このＯリングｄによって、吸気マニホールドの内面とサブ燃料噴射ノズルａとの間の気密性が確保されることになる。

更に、このユニオンｂに形成されている上記燃料供給路ｂ１の一端側（補助燃料が供給される側）には、図示しない補助燃料タンクに繋がる補助燃料配管ｅがコネクタｇを介して接続されている。

また、上述した如く、上記ユニオンｂの燃料供給路ｂ１における補助燃料噴射側は、内径寸法が拡大されて成るジェット部材圧入部ｂ３として形成されており、このジェット部材圧入部ｂ３に上記ジェット部材ｃが圧入により装着されている。このジェット部材ｃは、内部に燃料供給孔ｃ１が形成されており、この燃料供給孔ｃ１の一部は、内径寸法が小さく（例えば０．５ｍｍ程度に）設定されたジェット部ｃ２として形成されている。つまり、上記補助燃料配管ｅから供給された補助燃料が、上記燃料供給路ｂ１を経てジェット部ｃ２を通過する際に流速が高められ、比較的高速度の補助燃料が吸気通路内に向けて噴射されるようになっている。尚、上記ジェット部材ｃに形成されている燃料供給孔ｃ１の軸心と上記ユニオンｂに形成されている燃料供給路ｂ１の軸心とは同一軸線上に位置するように設計されている。

特開２００９−３６０７９号公報 特開２００８−１９７７７号公報

ところが、上述した従来のサブ燃料噴射ノズルａの構成にあっては、以下に述べるような課題があった。

つまり、上記サブ燃料噴射ノズルａの構成では、ユニオンｂの外周面にＯリング溝ｂ２が形成されているため、ユニオンｂにおけるＯリング溝ｂ２の周辺部では、他の部分よりも剛性が低下している。また、ユニオンｂに形成されている上記ジェット部材圧入部ｂ３は、圧入されるジェット部材ｃの保持力を高く確保するために、その軸線方向の長さ寸法を十分に確保しておく必要がある。更に、このジェット部材圧入部ｂ３にあっては、上記ジェット部材ｃの外径寸法と略同等の内径が必要であることからユニオンｂにおける他の部分（上記Ｏリング溝ｂ２の形成領域よりも図中上側の部分）よりも薄肉になっており（外径寸法が他の部分と同一寸法でありながらも内径が大きくなっていることで薄肉になっており）剛性が低下している。

このように、ユニオンｂにおけるＯリング溝ｂ２の形成領域では、外周面が切り欠かれることで剛性が低下しやすい形状となっており、一方、ジェット部材圧入部ｂ３の形成領域では、内径が大きく設定されることで剛性が低下しやすい形状となっている。このため、これらＯリング溝ｂ２の形成領域とジェット部材圧入部ｂ３の形成領域とを近付け過ぎることはできず、これら両者ｂ２，ｂ３の形成領域の間には肉厚を大きく確保した剛性確保部ｆを必要としている。言い換えると、上記Ｏリング溝ｂ２の形成位置とジェット部材圧入部ｂ３の形成位置との間には、ユニオンｂの軸線方向においてある程度の距離（上記剛性確保部ｆの軸線方向の距離：図６における寸法ｔ３）が必要であった。

以上のことから従来のサブ燃料噴射ノズルａにあっては、ユニオンｂの軸線方向の長さ寸法として、上記ジェット部材圧入部ｂ３の長さ（図６における寸法ｔ１）及び上記Ｏリング溝ｂ２の長さ（図６における寸法ｔ２）に加えて、上記剛性確保部ｆの長さ（図６における寸法ｔ３）が必要である。このため、サブ燃料噴射ノズルａの軸線方向の長さ寸法を短くするには限界があった。

その結果、サブ燃料噴射ノズルａの大型化を招いてしまったり、上記ジェット部材ｃのジェット部ｃ２と吸気マニホールドの内部空間との間の距離が短くなる（ジェット部ｃ２の形成位置が吸気マニホールドの内部空間に近付く）傾向にあった。この距離が短くなると、吸気脈動の影響等によって燃焼室内での燃焼行程で発生した燃焼ガス（以下、ブローバイガスと呼ぶ）が吹き返されてくる場合に、このブローバイガスがジェット部材ｃの内部にまで導入されてしまう可能性がある。このような状況では、ブローバイガス中に含まれる燃焼生成物等がジェット部材ｃの内面（上記燃料供給孔ｃ１の内面やジェット部ｃ２の内面）に付着し、これがデポジットとなって堆積し、ジェット部ｃ２が閉塞するなどして補助燃料の供給に支障を来すことになってエンジンの低温始動性の悪化を招いてしまうことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸線方向の長さ寸法を短くすることが可能な燃料噴射ノズルを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の解決手段は、アルコールを含む主燃料を燃焼室に向けて供給する主燃料供給系と、この主燃料よりもガソリン濃度の高い補助燃料を燃焼室に向けて供給する補助燃料供給系とを備えた内燃機関に設けられ、吸気系を構成する吸気系構成部材のノズル挿入孔に装着されると共に上記補助燃料を燃焼室に向けて供給するものとして配設された燃料噴射ノズルを前提とする。そして、この燃料噴射ノズルを、燃料供給方向上流側に位置する第１部材と、燃料供給方向下流側に位置する第２部材とを一体的に組み付けた構成とする。また、上記第１部材に、上記第２部材を圧入するための圧入孔を形成する。上記第２部材を、上記第１部材の圧入孔に圧入される圧入部と、上記第１部材の先端部との間でＯリング装着溝を形成するためのフランジ部と、内部に形成されている燃料供給孔の一部が小径とされたジェット部とを一体形成して構成する。そして、上記第２部材の圧入部における圧入方向の寸法を、上記第１部材の圧入孔における同方向の寸法よりもＯリングの断面直径に対応する寸法だけ長く設定し、Ｏリングの内部に第２部材の圧入部を挿入した状態で、この第２部材の圧入部の先端が第１部材の圧入孔の底部に当接する位置まで第２部材の圧入部を第１部材の圧入孔に圧入することで、第１部材と第２部材との間であって上記ジェット部の外周側にＯリング装着溝を形成し、このＯリング装着溝にＯリングを装着した構成としている。

この特定事項により、燃料噴射ノズルの軸線方向の長さ寸法を短く設定できる。つまり、従来構造において燃料噴射ノズルの剛性を確保するために必要とされていた剛性確保部（図６における寸法ｔ３の部分を参照）が不要になり、また、ジェット部とＯリングとを軸線方向で異なる位置に配置する必要もなくなるため、燃料噴射ノズルの軸線方向の長さ寸法を短く設定できる。このように、燃料噴射ノズルの軸線方向の長さ寸法を短く設定することにより、ノズル挿入孔に吹き返されるブローバイガス中に含まれる燃焼生成物やオイルがジェット部には届き難くなり、この燃焼生成物等に起因するデポジットが燃料噴射ノズルの内部（燃料供給経路内）に堆積してしまうことは阻止される。このため、燃料の供給が常に良好に行え、内燃機関の始動性を良好に維持することが可能になる。

また、第２部材の圧入部を第１部材の圧入孔に圧入する際、第２部材の圧入部の先端が第１部材の圧入孔の底部に当接する位置まで圧入すれば、第１部材の先端部と第２部材のフランジ部との間に適正なＯリング装着溝が形成されることになる。このため、上記圧入作業の簡素化を図ることができる。

本発明では、燃料噴射ノズルを分割構造にし、第１部材と第２部材とを、これらの間にＯリングを介在させながら圧入により一体的に組み付けるようにしている。このため、燃料噴射ノズルの軸線方向の長さ寸法を短く設定することができ、ノズル挿入孔に吹き返されるブローバイガス中に含まれる燃焼生成物やオイルが届き難くなることでデポジットの堆積を抑制でき、内燃機関の始動性を良好に維持することができる。

実施形態に係るエンジンの吸排気系及び燃料供給系の概略構成を示す図である。 吸気マニホールドの外観を示す斜視図である。 吸気マニホールドの内部構造を示す断面図である。 実施形態に係るサブ燃料噴射ノズルを示す断面図である。 サブ燃料噴射ノズルの組み立て作業を説明するための断面図である。 従来のサブ燃料噴射ノズルを示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle：フレキシブル燃料自動車）に搭載されるサブ燃料噴射ノズルに本発明を適用した場合について説明する。

−エンジンの概略構成−
図１は、本実施形態に係るエンジン１１の吸排気系及び燃料供給系の概略構成を示す図である。また、図２は、吸気マニホールド（吸気系構成部材）２２の外観を示す斜視図であり、図３は、吸気マニホールド２２の内部構造を示す断面図である。

本実施形態に係るエンジン１１は、アルコールのみ、または、アルコールとガソリンとが任意の割合で混合された混合燃料を主たる燃料として作動し得る内燃機関により構成されている。

このエンジン１１は、複数の気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３と、このシリンダブロック１３の上部に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。各気筒１２の内部に往復動可能に収容されたピストン１５は、コネクティングロッド１６を介し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１７に連結されている。

各気筒１２毎に形成されている燃焼室１８には、外気を導くための吸気通路１９が連通されている。この吸気通路１９の一部は、シリンダヘッド１４内に形成された吸気ポート２１、及びその吸気上流側（図１の左側）に設けられた樹脂製の吸気マニホールド２２内の通路２３によって構成されている。上記吸気ポート２１の上流端は、シリンダヘッド１４の一方（図１の左方）の側壁において開口し、下流端はシリンダヘッド１４の下面において開口している。吸気マニホールド２２は、吸入空気を気筒１２毎の吸気ポート２１に分配するためのものである。また、気筒１２毎の燃焼室１８には、この燃焼室１８で生じた燃焼ガスをエンジン１１の外部へ排出するための排気通路２４が連通されている。排気通路２４の一部は、シリンダヘッド１４内に形成された排気ポート２５によって構成されている。排気ポート２５の上流端はシリンダヘッド１４の下面において開口し、下流端はシリンダヘッド１４の他方（図１の右方）の側壁において開口している。

上記シリンダヘッド１４には、吸気バルブ２６及び排気バルブ２７が気筒１２毎に設けられている。各吸気バルブ２６は、クランクシャフト１７によって回転駆動される吸気カムシャフト２８のカム２８ａにより押し下げられて吸気ポート２１を開放する。また、各排気バルブ２７は、クランクシャフト１７によって回転駆動される排気カムシャフト２９のカム２９ａにより押し下げられて排気ポート２５を開放する。

シリンダヘッド１４には、主燃料を吸気ポート２１の吸気下流側へ向けて噴射する電磁式の主燃料噴射弁（以下、メインインジェクタと呼ぶ）３１が、各気筒１２に対応して取り付けられている。このメインインジェクタ３１は、主燃料配管３２及び主燃料ポンプ３３を介して主燃料タンク３４に接続されている（主燃料供給系の構成）。主燃料タンク３４には、アルコールとガソリンとが任意の割合で混合された混合燃料（主燃料）が貯留されている。例えばアルコールの濃度が９０％以上の主燃料が貯留されている。この主燃料タンク３４内の混合燃料は、主燃料ポンプ３３によって主燃料配管３２を通じてメインインジェクタ３１に圧送される。そして、メインインジェクタ３１のソレノイドコイルに通電されると、その通電に応じてコアが吸引され、そのコアと一体のニードルバルブがノズルから後退する。これにより、ノズルの噴孔が開放（開弁）され、上記主燃料が吸気ポート２１の吸気下流側へ向けて噴射される。噴射された燃料は、吸気通路１９を流れる吸入空気と混ざり合って混合気となり燃焼室１８に流入する。この混合気は点火プラグ３５の火花放電によって着火され燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動される。ピストン１５の往復運動は、コネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７に伝達され、このクランクシャフト１７が回転することでエンジン１１の駆動力（トルク）が得られる。

ところで、上記エンジン１１で使用されるアルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて揮発性が低く、低温下で気化しにくい特性を有している。そのため、アルコール自体の濃度が高い場合や、混合燃料中のアルコールの比率が高い場合等のように、燃料中のアルコール濃度が高くなるほど、エンジン１１の低温始動性が低下するといった課題がある。

そこで、本エンジン１１では、低温始動時には、上述したアルコール濃度の高い燃料とは別に、ガソリン濃度の高い燃料を使用するようにしている。具体的に、後者の燃料としてはガソリン濃度が規定割合以上のものを使用している。両燃料を区別するために、以下では前者の燃料を「主燃料３６」といい、後者の燃料を「補助燃料３７」というものとする。

低温始動時には、メインインジェクタ３１を閉弁して主燃料３６の噴射を停止した状態で補助燃料３７を噴射するようにしている。より具体的には、外気温度が２０℃以下である場合に、この補助燃料３７を使用した低温始動動作を実行する。この補助燃料３７を使用する温度条件としては上述した値には限定されず任意に設定が可能である。

上記補助燃料３７としては、主燃料３６によるエンジン始動が困難な低温下においてもエンジン始動を保証することのできる最小割合以上のガソリン燃料が含有された燃料が使用される。例えば、アルコールとガソリンとの混合燃料であって、ガソリンの混合割合が上記最小割合以上（例えば５０％以上）である混合燃料が始動用の補助燃料３７として使用される。もちろん、ガソリンの混合割合が１００％となっている燃料、すなわちガソリン燃料そのものを補助燃料３７として使用することも可能である。

補助燃料３７の噴射供給のために、低温始動時以外のエンジン運転時（通常運転時）に主燃料３６を噴射供給する上記メインインジェクタ３１に加え、低温始動時に補助燃料３７を噴射供給する補助燃料噴射装置（以下、サブ燃料噴射ノズルと呼ぶ）３９，３９，…が各気筒１２，１２，…に対応して設けられている。これらサブ燃料噴射ノズル３９，３９，…は、図２に示すように、吸気マニホールド２２の各ブランチ管２２ｃ，２２ｃ，…それぞれ取り付けられていることで、上記メインインジェクタ３１よりも吸気流れ方向の上流側に配設されている。

また、エンジンルーム内には、補助燃料３７を貯留した補助燃料タンク３８（図１参照）が配置されている。サブ燃料噴射ノズル３９は、補助燃料配管４１、制御弁４２、補助燃料ポンプ４４等を介して補助燃料タンク３８に接続されている。補助燃料ポンプ４４は、補助燃料タンク３８内の補助燃料３７を、補助燃料配管４１を通じてサブ燃料噴射ノズル３９に圧送する。制御弁４２は、ＳＶ（ソレノイドバルブ）等から成り、補助燃料配管４１内の流路面積を調整することにより、この補助燃料配管４１内を流れてサブ燃料噴射ノズル３９に圧送される補助燃料３７の流量を調整する。

より具体的には、図２に示すように、上記補助燃料配管４１は、複数のサブ燃料噴射ノズル３９，３９，…のうちの一つに接続され（例えば第１番気筒に対応するサブ燃料噴射ノズル３９に接続され）、このサブ燃料噴射ノズル３９に向けて補助燃料３７を供給する。また、各サブ燃料噴射ノズル３９，３９，…同士は補助燃料連絡管４５，４５，…によって互いに燃料の流通が可能に連結されており、上記補助燃料配管４１から圧送されてきた補助燃料３７が補助燃料連絡管４５，４５，…を経て他のサブ燃料噴射ノズル３９，３９，…にも圧送されるようになっている。つまり、上記制御弁４２によって流量調整された補助燃料３７が補助燃料配管４１及び各補助燃料連絡管４５，４５，…によって全てのサブ燃料噴射ノズル３９，３９，…に供給される構成となっている。尚、上記補助燃料配管４１及び各補助燃料連絡管４５，４５，…は、内側の樹脂製チューブ４１ａと外側のゴム製チューブ４１ｂとの二層構造となっており（図４を参照）、可撓性を有しながらも補助燃料３７の漏れを確実に防止できる構成となっている（補助燃料供給系の構成）。

このようにして各サブ燃料噴射ノズル３９，３９，…に供給された補助燃料３７が吸気通路１９内に向けて噴射されることにより、低温始動に際しては、揮発性が高く、着火性が良好なガソリンを多く含む始動用の補助燃料３７によってエンジン１１の始動が行われる。つまり、アルコール燃料や混合燃料を使用可能なエンジン１１において、その低温始動性を確保できるようになっている。尚、エンジン始動が完了し、エンジン温度（例えば冷却水温度）がある程度上昇すると、制御弁４２によって補助燃料配管４１の流路面積が縮小されて補助燃料３７の流通が遮断又は抑制される。これに伴い、サブ燃料噴射ノズル３９からの燃料噴射が停止又はそれに近い状態にされ、メインインジェクタ３１による主燃料３６の噴射供給が開始される。

−サブ燃料噴射ノズル３９の構造−
次に、上記サブ燃料噴射ノズル３９の構造、及び、このサブ燃料噴射ノズル３９の吸気マニホールド２２に対する取り付け構造について説明する。尚、以下で説明するサブ燃料噴射ノズル３９は、上記補助燃料配管４１が接続されるもの（上述した如く第１番気筒に対応するサブ燃料噴射ノズル３９）である。

（吸気マニホールド２２）
サブ燃料噴射ノズル３９の構造について説明する前に、上記吸気マニホールド２２においてサブ燃料噴射ノズル３９が装着される部分について説明する。図３に示すように、吸気マニホールド２２には、上記サブ燃料噴射ノズル３９を装着するためのノズル挿入孔２２ｄを有するノズル挿入部２２ａ、及び、このサブ燃料噴射ノズル３９を吸気マニホールド２２に固定するために用いるボルトＢを締結するボルト締結部２２ｂが設けられている。上記ノズル挿入部２２ａは、略円筒形状に成形され、上記ノズル挿入孔２２ｄの一端が吸気マニホールド２２内の通路２３に開放している。また、上記ボルト締結部２２ｂは、上記ノズル挿入部２２ａに隣接して設けられていると共に、吸気マニホールド２２の外面から外側に延びる略円筒形状で成り、その内部には、ボルトＢを締結するためのナットＮが固定されている。

（サブ燃料噴射ノズル３９）
次に、サブ燃料噴射ノズル３９の構成について説明する。図４はサブ燃料噴射ノズル３９を示す断面図である。また、図５はサブ燃料噴射ノズル３９の組み立て作業を示す断面図である。これらの図に示すように、サブ燃料噴射ノズル３９は、第１ユニオン（第１部材）５０及び第２ユニオン（第２部材）６０を主要構成部材とし、第１ユニオン５０に対して第２ユニオン６０を一体的に組み付け、且つこれら第１ユニオン５０と第２ユニオン６０との間にＯリング８０を介在させることにより構成されている。以下、各部材について具体的に説明する。

（第１ユニオン５０）
第１ユニオン５０は、金属製（例えばステンレス製）の部材で成り、第２ユニオン装着部５１と補助燃料配管接続部５２とを備えている。

第２ユニオン装着部５１は、その内部に上記第２ユニオン６０を圧入により装着する部分であって、その中心部に比較的大径の第２ユニオン装着孔（圧入孔）５３が形成されている。また、この第２ユニオン装着部５１の外径寸法は、上記ノズル挿入部２２ａに形成されているノズル挿入孔２２ｄの内径寸法に略一致、または、このノズル挿入孔２２ｄの内径寸法よりも僅かに小さく設定されている。

また、補助燃料配管接続部５２は、上記補助燃料配管４１が接続される部分であって、その側面（図中の右側面）には、補助燃料配管４１の先端に取り付けられたコネクタ４１ｃが挿入される配管接続孔５４が形成されている。また、この補助燃料配管接続部５２の配管接続孔５４と上記第２ユニオン装着部５１の第２ユニオン装着孔５３との間は補助燃料供給路５５によって連通されており、上記補助燃料配管４１から供給される補助燃料が、配管接続孔５４及び補助燃料供給路５５を経て第２ユニオン装着孔５３に向けて導入されるようになっている。

また、第１ユニオン５０の外面において、上記第２ユニオン装着部５１と補助燃料配管接続部５２との境界部分には、後述する取り付けプレート７０を装着するための段部５６が形成されている。具体的には、第２ユニオン装着部５１の外径寸法に対して補助燃料配管接続部５２の外径寸法（図４及び図５における左右方向の寸法）が僅かに大きく設定されていることで、これらの境界部分に段部５６が形成されている。

（第２ユニオン６０）
一方、第２ユニオン６０は、上記第１ユニオン５０と同様に金属製（例えばステンレス製）の部材で成り、ジェット形成部６１とフランジ部６２とを備えている。

ジェット形成部６１は、略円筒形状であり、その内部に補助燃料供給孔６３が形成されている。また、この補助燃料供給孔６３の一部であって、この補助燃料供給孔６３の軸線方向の中央部よりも先端側（燃料噴射方向の下流側）には内径寸法が小さく（例えば０．５ｍｍ程度に）設定されたジェット部６４が形成されている。これにより、上記補助燃料配管４１から供給された補助燃料３７が、このジェット部６４を通過する際に流速が高められ、比較的高速度の補助燃料３７が吸気通路１９内に向けて噴射されるようになっている。

また、このジェット形成部６１は、上記第１ユニオン５０の第２ユニオン装着部５１に圧入される部分であるため、その外径寸法は、上記第２ユニオン装着部５１に形成されている上記第２ユニオン装着孔５３の内径寸法に略一致している。また、このジェット形成部６１の軸線方向の長さ寸法（図５における寸法Ｔａ）は、上記第２ユニオン装着部５１に形成されている第２ユニオン装着孔５３の軸線方向の長さ寸法（図５における寸法Ｔｂ）よりも所定寸法だけ長く設定されている。つまり、このジェット形成部６１が第２ユニオン装着孔５３に挿入された際に、上記フランジ部６２と第２ユニオン装着部５１の先端面との間に、Ｏリング８０を介在させるための空間（Ｏリング装着溝）８１が確保されるようになっている。より具体的には、図４に示すように、ジェット形成部６１の先端部（図４における上端部）が第２ユニオン装着孔５３の底部（図４では第２ユニオン装着孔５３の上端部）に当接する位置までジェット形成部６１が押し込まれた状態で、上記フランジ部６２と第２ユニオン装着部５１の先端面との間に、Ｏリング８０を介在させるためのＯリング装着溝８１が確保されるよう、所定の間隙（Ｏリング８０の断面部分における外径寸法（図５における寸法Ｔｃ：Ｏリング８０の断面直径）よりも僅かに大きな寸法の間隙）が得られるようになっている。

また、上記フランジ部６２は、上記ジェット形成部６１の一端側（図４では下端側：補助燃料噴射方向の下流側）に連続形成されており、このジェット形成部６１の外径寸法よりも大きく、且つ上記第１ユニオン５０の第２ユニオン装着部５１の外径寸法に略一致する外径寸法を有している。つまり、このフランジ部６２の外径寸法は上記ノズル挿入部２２ａに形成されているノズル挿入孔２２ｄの内径寸法に略一致している。また、このフランジ部６２の中央部には、上記ジェット形成部６１に形成されている補助燃料供給孔６３に連続する補助燃料供給孔６６が形成されている。更に、このフランジ部６２には、その先端部のコーナ部分がその全周囲に亘って切り欠かれて成るテーパ面部（傾斜面）６５が形成されており、このテーパ面部６５と上記ノズル挿入孔２２ｄの内面との間でデポジットを収集するための凹部が形成されるようになっている。

（Ｏリング８０）
また、本実施形態のサブ燃料噴射ノズル３９では、上述した如く、第１ユニオン５０と第２ユニオン６０との間にＯリング８０が介在される。具体的には、第１ユニオン５０の第２ユニオン装着部５１に第２ユニオン６０のジェット形成部６１が圧入された状態において、上記第１ユニオン５０の第２ユニオン装着部５１の先端面と第２ユニオン６０のフランジ部６２との間にＯリング８０が介在されている。

このため、図３に示すようにサブ燃料噴射ノズル３９がノズル挿入部２２ａのノズル挿入孔２２ｄに挿入された状態では、上記Ｏリング８０がノズル挿入孔２２ｄの内周面に当接することで、これらサブ燃料噴射ノズル３９とノズル挿入孔２２ｄとの間の気密性が確保され、ブローバイガス等の外部流出が阻止されている。

（サブ燃料噴射ノズルの組み立て作業）
次に、サブ燃料噴射ノズル３９の組み立て作業について説明する。図５に示すように、第１ユニオン５０における第２ユニオン装着部５１の先端面に対向するようにＯリング８０を配置しておき、このＯリング８０の内部に向けて第２ユニオン６０のジェット形成部６１を挿入する。また、このジェット形成部６１を第１ユニオン５０の第２ユニオン装着孔５３に圧入していく。この圧入作業は周知の圧入装置によってフランジ部６２の端面（図５における下端面）を押圧することにより行われる。そして、ジェット形成部６１の先端部（図５における上端部）が第２ユニオン装着孔５３の底部（図５では第２ユニオン装着孔５３の上端部）に当接する位置までジェット形成部６１を圧入することによりサブ燃料噴射ノズル３９の組み立て作業が完了する（図４を参照）。

この状態では、上述した如く、上記フランジ部６２と第２ユニオン装着部５１の先端面との間に、Ｏリング８０を介在させるための空間が確保され、この空間にＯリング８０が介在されている。

以上の如く組み立てられたサブ燃料噴射ノズル３９を吸気マニホールド２２に対して取り付ける作業としては、先ず、図３及び図４に示すように、上記サブ燃料噴射ノズル３９の第１ユニオン５０に取り付けプレート７０を装着する。この取り付けプレート７０の装着手法としては、取り付けプレート７０に上記第２ユニオン装着部５１の外径寸法に略一致する開口７１が形成されており、この開口７１に第２ユニオン装着部５１が挿入されて、この第２ユニオン装着部５１と補助燃料配管接続部５２との境界部分に形成されている段部５６に取り付けプレート７０の開口７１の縁部が当接することで、第１ユニオン５０に対して取り付けプレート７０が装着される。

そして、取り付けプレート７０の他の部分に形成されているボルト孔７２（図３を参照）が上記ボルト締結部２２ｂ及びナットＮに位置合わせされた状態で、これらボルト締結部２２ｂ及びナットＮに亘ってボルトＢが挿入される。そして、このボルトＢがナットＮにねじ込まれることで、取り付けプレート７０が吸気マニホールド２２に固定される。これにより、サブ燃料噴射ノズル３９も吸気マニホールド２２に対して位置ズレを生じることなく固定された状態となっている。

以上説明したように、本実施形態では、サブ燃料噴射ノズル３９を分割構造にし、第１ユニオン５０と、内部にジェット部６４が形成された第２ユニオン（ジェット部内蔵ユニオン）６０とを、これらの間にＯリング８０を介在させながら一体的に組み付けるようにしている。これにより、以下に述べる効果を奏することができる。
（１）先ず、上記構成によりサブ燃料噴射ノズル３９の軸線方向の長さ寸法を短く設定することができる。具体的には、ジェット形成部６１に形成されているジェット部６４の外周側にＯリング８０を配置させることができ、サブ燃料噴射ノズル３９の軸線方向の長さ寸法を短く設定できる。言い換えると、従来構造（図６を参照）では、サブ燃料噴射ノズルａの剛性を確保するために必要とされていた剛性確保部ｆ（軸線方向の長さ寸法ｔ３）が不要になり、また、ジェット部ｃ２とＯリングｄとを軸線方向で異なる位置に配置する（軸線方向でオフセットさせる）必要もなくなるため、サブ燃料噴射ノズル３９の軸線方向の長さ寸法を短く設定できる。このように、サブ燃料噴射ノズル３９の軸線方向の長さ寸法を短く設定した場合の効果は以下のとおりである。

エンジン１１の通常運転時には、吸気脈動の影響等によって燃焼室１８内での燃焼行程で発生したブローバイガスがノズル挿入孔２２ｄに吹き返されたり、このブローバイガスと共にエンジンオイルがノズル挿入孔２２ｄに導入される可能性がある（図３における矢印Ｉを参照。尚、図３における矢印ＩＩは吸気流れを示している）。このような状況では、ブローバイガス中に含まれる燃焼生成物やエンジンオイルがノズル挿入孔２２ｄの内面やジェット部６４の内面に付着し、これがデポジットとなって堆積していくことが懸念される。特に、上記サブ燃料噴射ノズル３９は、低温始動時にのみ使用されるため、その使用頻度が低く、堆積しているデポジットを供給燃料（補助燃料３７）によって洗浄除去する機会が少ないため、デポジットの堆積が顕著となりやすい。

本実施形態ではサブ燃料噴射ノズル３９の軸線方向の長さ寸法が短く設定されているため、このサブ燃料噴射ノズル３９におけるジェット部６４と吸気通路１９との間の距離を長く設定することが可能となる。このため、ブローバイガス中に含まれる燃焼生成物やエンジンオイルがジェット部６４にまで流れ込むことが抑制されることになり、このジェット部６４でのデポジットの堆積が防止されることになって、低温始動時における補助燃料３７の供給が常に良好に行え、エンジン１１の低温始動性を良好に維持することが可能になる。
（２）第１ユニオン５０と第２ユニオン６０とを、これらの間にＯリング８０を介在させながら一体的に組み付けるようにしていることにより、Ｏリング８０を装着するに際して、このＯリング８０を拡径させる必要がなく、また、Ｏリング８０に捩れ等を生じさせることもない。つまり、従来構造（図６を参照）では、ユニオンｂの下端側からＯリング溝ｂ２に向けてＯリングｄを拡径させた状態で移動させてＯリング溝ｂ２に嵌め込む必要があった。この際、Ｏリングｄが損傷したり捩れ等の変形を生じる可能性があり、装着後のシール性の信頼性に乏しかった。

本実施形態のものでは、Ｏリング８０を拡径させる必要がなく、また、ユニオンの外面に沿って移動させていく必要もないため、Ｏリング８０の損傷や捩れ等の変形を生じることはなく、装着後のシール性に高い信頼性を確保することができる。
（３）第２ユニオン６０にフランジ部６２が形成されており、この第２ユニオン６０を第１ユニオン５０に対して圧入する際、このフランジ部６２が押圧（圧入装置によって押圧）される場合に、その押圧力を受ける面が拡大されている。つまり、従来構造（図６を参照）では、ユニオンｂにジェット部材ｃを圧入するものであり、ユニオンｂの外径寸法は吸気マニホールドに形成されているノズル挿入孔の内径寸法に略一致しているため、ジェット部材ｃの外径寸法はノズル挿入孔の内径寸法に比べて大幅に小さいものであった。つまり、圧入装置からの押圧力を受ける面が小さく、ジェット部材ｃの端面における応力が大きくなるため、圧入作業時にジェット部材ｃが座屈したり、このジェット部材ｃの軸心がユニオンｂの燃料供給路ｂ１の軸心からずれるなどして補助燃料の噴射方向が適正に得られなくなる可能性があった。

本実施形態のものでは、第２ユニオン６０にフランジ部６２が形成されていることで、圧入装置からの押圧力を受ける面が大きく確保されており、第２ユニオン６０の端面における応力が小さくなるため、圧入作業時に第２ユニオン６０が座屈したり、ジェット部６４の軸心が第１ユニオン５０の補助燃料供給路５５の軸心からずれたりすることが回避され、補助燃料３７の噴射方向が適正に得られ、エンジン１１の低温始動性を良好に維持することが可能になる。

本発明は、ＦＦＶに搭載されるサブ燃料噴射ノズルの軸線方向の長さ寸法を短くするための技術として適用可能である。

１１ エンジン（内燃機関）
１８ 燃焼室
２２ 吸気マニホールド（吸気系構成部材）
３６ 主燃料
３７ 補助燃料
３９ サブ燃料噴射ノズル（燃料噴射ノズル）
５０ 第１ユニオン（第１部材）
５３ 第２ユニオン装着孔（圧入孔）
６０ 第２ユニオン（第２部材）
６１ ジェット形成部（圧入部）
６２ フランジ部
６３，６６ 補助燃料供給孔
６４ ジェット部
８０ Ｏリング
８１ Ｏリング装着溝

Claims (1)

1. アルコールを含む主燃料を燃焼室に向けて供給する主燃料供給系と、この主燃料よりもガソリン濃度の高い補助燃料を燃焼室に向けて供給する補助燃料供給系とを備えた内燃機関に設けられ、吸気系を構成する吸気系構成部材のノズル挿入孔に装着されると共に上記補助燃料を燃焼室に向けて供給するものとして配設された燃料噴射ノズルにおいて、
   燃料供給方向上流側に位置する第１部材と、燃料供給方向下流側に位置する第２部材とが一体的に組み付けられて構成されており、
   上記第１部材には、上記第２部材を圧入するための圧入孔が形成されており、
   上記第２部材には、上記第１部材の圧入孔に圧入される圧入部と、上記第１部材の先端部との間でＯリング装着溝を形成するためのフランジ部と、内部に形成されている燃料供給孔の一部が小径とされたジェット部とが一体形成されており、
   上記第２部材の圧入部における圧入方向の寸法は、上記第１部材の圧入孔における同方向の寸法よりもＯリングの断面直径に対応する寸法だけ長く設定されており、Ｏリングの内部に第２部材の圧入部を挿入した状態で、この第２部材の圧入部の先端が第１部材の圧入孔の底部に当接する位置まで第２部材の圧入部が第１部材の圧入孔に圧入されることで、第１部材と第２部材との間であって上記ジェット部の外周側にＯリング装着溝が形成され、このＯリング装着溝にＯリングが装着された構成となっていることを特徴とする燃料噴射ノズル。

Images