JP5427810B2

JP5427810B2 - 配管と通路部品との接続方法及び燃料噴射弁

Info

Publication number: JP5427810B2
Application number: JP2011041111A
Authority: JP
Inventors: 元幸安部; 亨石川; 正浩相馬; 威生三宅
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP2012177345A

Description

本発明は、配管と通路部品との接続方法、及びこの接続方法によって接続される燃料噴射弁に関する。

特開２００９−６２８５９号公報には、燃料シールのためのＯリングを支持するためのバックアップリングと、このバックアップリングを指示する円筒部分を有する燃料噴射弁が開示されている。

特開２００９−６２８５９号公報

近年、化石燃料の枯渇防止や、地球温暖化防止の観点から、内燃機関の低燃費化が求められている。内燃機関を低燃費化する技術の一つである、ガソリン筒内直噴方式においては、近年、特に排気中に存在する未燃燃料成分（ＨＣ）や、微小なすす状物質の低減が求められている。これらを減じる方法の一つとして、燃料圧力を高圧化する方法などがある。

一方で、筒内直接噴射式のガソリンエンジンの普及のためには、燃料噴射システムの低コスト化が必要とされている。

筒内噴射式の燃料噴射弁において、燃料圧力の高圧化や、燃料噴射システムの低コスト化を阻害する要因の一つとして、燃料配管に求められる精度がある。燃料噴射システムを構成する燃料噴射弁は精密部品であるため、組み付けられた時に生じる曲げなどの力によってダメージを受ける場合がある。また、燃料のシールに用いられているＯリングが偏芯によって変形すると、燃料配管側と燃料噴射弁側の空隙が広がって燃料のシール性に支障をきたす場合がある。

これを避けるために燃料噴射弁が取り付けられるエンジンヘッドに設けられる孔と、燃料配管の取り付け部の同軸度を十分に高精度に設定しなければならない。あるいは、Ｏリングの太さを十分に大きくして、同軸度が低下した場合においても燃料噴射弁に曲げが働かないようにしたり、あるいは燃料漏れが発生しないように工夫する必要があった。

しかしながら、大きい径のＯリングを用いると、燃料圧力の受圧面積が増加して、燃料噴射弁に作用する力が大きくなってしまう。すなわち、燃料圧力の高圧化に伴って、燃料噴射弁の強度を内圧に対して確保する以外にも、取り付け部から受圧する力に対しても十分確保する必要がある。

また、Ｏリングを支持するバックアップリングも、燃料圧力の高圧化に伴ってバックアップリングの支持部と燃料配管との間の空隙への折れ曲がりによって破損しないように、十分な厚さにしたり、あるいは硬い材料にしたり、または硬い材料でバックアップリングを支える部材を別途設ける必要があった。

この結果、インジェクタは強度を確保するために大きくなったり、あるいは部品点数が増えてコストを増加させる原因となることがあった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、燃料噴射システムの高圧化に対して、太いＯリングを用いたり、バックアップリングを支持するための別部材を設けたり、燃料配管を高精度にしたりすることなく対応することを目的とする。

上記目的を達成するために、燃料噴射弁に設けられたバックアップリングの支持部分の径を、これと組み合わされる燃料配管との空隙が、使用状態で燃料配管と燃料噴射弁が接触する可能性がある程度にまで小さく設定した。また燃料噴射弁が燃料配管との取り付け部から曲げモーメントを受けないように、燃料配管と燃料噴射弁の接触部には角Ｒを設けた。

本発明によれば、高圧の燃料噴射システムに対応する燃料噴射弁を、より低コストで提供できるようになる。

本発明に係る燃料噴射弁の取り付け上体を示す図である。本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁の取り付け部近傍を示す拡大図である。本発明を採用しない技術による燃料噴射弁の取り付け部近傍を示す拡大図である。本発明の第一実施例に係る燃料噴射弁を取り付けた場合であって、燃料配管がエンジンヘッドに対して偏芯して取り付けられた場合を示す図である。

図１は、本発明に係る燃料噴射弁の取り付け状態における、燃料配管１０１と燃料噴射弁１０６とエンジンヘッド１１０の位置関係を示す図であり、取り付け状態を示すためにエンジンヘッド１１０と燃料配管１０１は断面で示してある。

燃料噴射弁１０６は燃料配管１０１に挿入され、その空隙にはＯリング１０２が取り付けられている。Ｏリング１０２は、バイアスカットが設けられたバックアップリング１０３によって支持されており、バックアップリング１０３は、燃料噴射弁に設けられた円筒部１０４によって支持されている。

図２は燃料配管１０１と燃料噴射弁の取り付け部の拡大図である。バックアップリング１０３を支持する円筒部１０４は燃料配管１０１との間で十分な空隙が設けられている一方で、燃料配管１０１と狭隘な空隙を為す太径部２０１が設けられている。太径部２０１と燃料配管１０１の空隙を狭く設定することで、燃料圧力によってバックアップリング１０３が折れ曲がり、燃料のシール性を悪化させることがないようになっている。また太径部２０１と燃料配管１０１の空隙が狭いことで、燃料噴射弁のＯリング１０２取り付け部と燃料配管１０１の同軸度が向上し、Ｏリング１０２は燃料噴射弁の偏芯の影響を受けにくくなる。この結果、燃料圧力を高圧化した場合においても、Ｏリング１０２の外径を太くする必要がない。あるいは、従来よりも細いＯリングを用いても、燃料のシール性を保つことができるようになる。

このように、Ｏリング１０２の外径を小さくできることによって、Ｏリング部によって燃料圧力を受圧する面積が小さくなり、燃料圧力を高圧化した場合においても、燃料噴射弁の強度を確保しやすくなるというメリットがある。

本発明を採用しない技術では、バックアップリングの支持部分は、図３に示すような構成にする必要があった。すなわち、燃料噴射弁に設けられた支持部である円筒部３０４は、燃料配管１０１との間に十分な空隙を有している。このため、燃料配管１０１と燃料噴射弁の同軸度は、燃料配管の加工精度やエンジンヘッドの加工精度、および燃料配管の組立精度などに依存している。この結果、Ｏリング３０１は十分に太い径のものを用いる必要があった。また、バックアップリング３０２は燃料圧力にある力を受けて、円筒部３０４と燃料配管１０１の間の空隙に折れ曲がる恐れがあったため、バックアップリング３０２より強度の高い材料で作られた保持部材３０３を設ける必要があった。あるいは、バックアップリング３０２自体を硬質な材料にする必要があった。この結果、供給燃料圧力の高圧化を行おうとすると、燃料噴射弁が燃料圧力によって受ける力が増大し、強度確保が難しくなる場合があった。このような構成にしなければならなかった背景には、円筒部３０４と燃料配管１０１の空隙を小さく設定してしまうと、燃料配管１０１の内径にならうように円筒部３０４が拘束されてしまうため、エンジンヘッドに固定された燃料噴射弁には曲げモーメントを受けることになる。このような曲げモーメントの発生を避けるために、円筒部３０４は燃料配管１０１との間に十分な空隙を有していることが必要とされた。

本発明では、図２の太径部２０１を設け、太径部２０１をＲ形状にすることによって、燃料配管１０１と太径部２０１が接触した場合においても燃料噴射弁が傾くことができるようになっており、結果として燃料噴射弁は曲げモーメントを不必要に受けずに済む。また、燃料配管１０１と太径部２０１の空隙が狭いためにバックアップリング１０３の折れ曲がりを太径部２０１が支持することができ、わざわざ硬い別部材でバックアップリング１０３を支持しなくとも、高い燃料圧力に対応できるようになる。また、バックアップリング１０３には比較的柔軟な材料を選定することができ、高い燃料圧力に対してもバックアップリング１０３が変形してＯリングを支持しやすくなり、Ｏリングに対するダメージを軽減することができる。

図４は、この効果を説明するための図であり、燃料配管１０１の軸４０２と、エンジンヘッドの取り付け孔の軸４０１は偏芯して組み付けられた状態を示している。このとき燃料噴射弁は、燃焼ガスシール部４０４の近傍を中心として、エンジンヘッドに対して傾いて取り付けられる。すなわち、エンジンヘッドの取り付け孔の軸４０１に対して、燃料噴射弁の軸４０３は傾いて取り付けられている。

このときに、本発明に拠れば燃料配管１０１と太径部２０１は接触しているが、太径部２０１のだけが接触し、円筒部１０４は燃料配管１０１と接触していない。この結果、燃料噴射弁は燃料配管１０１の偏芯によって傾けられるが、燃料配管１０１との取り付け部分の拘束によって曲げモーメントを受けることがない。

このように、燃料噴射弁のＯリング取り付け部分において、燃料配管と狭い空隙を為す太径部を設けることによって、燃料圧力の高圧化に対応しやすくなり、また燃料噴射弁が受ける負荷を軽減し、あるいは部品点数を削減してコストを低減できるようになる。

１０１燃料配管
１０２，３０１Ｏリング
１０３，３０２バックアップリング
１０４，３０４円筒部
１０５樹脂モールド
１０６燃料噴射弁
１０７ノズル
１０８燃焼ガスシール
２０１太径部
３０３支持部材

Claims

液体を伝送する配管が固定部材に取り付けられ、該配管に挿入して接続される前記液体の通路を形成する通路部品であって、該通路部品は前記配管と前記固定部材との間に取り付けられて使用され、前記通路部品と前記配管はゴム製のリングによって前記液体の漏れを防止するように設けられた接続方法を採用する燃料噴射弁において、
前記リングはこれを支持するバックアップリングによって支持され、前記燃料噴射弁はバックアップリングを支持する支持部を備え、該支持部は前記配管との空隙が狭隘になるような外径の太い太径部を有し、該太径部よりも前記固定部材の側で支持部の径が下流側で細くなっており、前記太径部はＲ形状であり、前記配管と該Ｒ形状を有する太径部が接触した場合にも該燃料噴射弁が傾くことができることを特徴とする燃料噴射弁。