JP5513191B2 - 筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は，エンジンのシリンダヘッドの装着孔に，燃焼室に燃料直接噴射する燃料噴射弁のノズル筒部を嵌装した燃料噴射弁の燃料入口部の外周に，燃料分配管に付設される分配コネクタをシール部材を介して嵌装してなる筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置の改良に関する。

かゝる筒内噴射式燃料噴射弁の支持装置は，特許文献１に開示されるように，既に知られている。

特開２００６−３７８６６号公報

かゝる筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置では，燃料噴射弁のノズル筒部を嵌装するシリンダヘッドの装着孔と，シリンダヘッドに支持される燃料分配管の分配コネクタとの間には，製作誤差による軸ずれが多少とも存在し，これが燃料入口筒部及び分配コネクタ間に介装されるシール部材に，その内周面及び外周面間での偏心歪みが発生し，そのシール機能を損なう虞がある。そこで，上記特許文献１に開示された筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置では，燃料噴射弁の中間筒部に鍔部を取り付け，この鍔部の後ろ向きの端面を，球面の一部よりなる凹状曲面に形成し，この凹状曲面に分配コネクタの前端を首振りを可能に当接させて，シリンダヘッドの装着孔と分配コネクタとの間の軸ずれを分配コネクタの首振りにより吸収し，前記球面の中心周りにシール部材を配置して，その歪みを極力抑えるようにしている。

しかしながら，上記従来装置では，シール部材に分配コネクタ内の高圧燃料が直接接触する構造であるため，シール部材の耐久性を損なう虞がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，シリンダヘッドの装着孔と分配コネクタとの間の軸ずれを分配コネクタの首振りにより吸収し得ると共に，その首振り構造を利用してシール部材の高圧燃料との直接接触を回避し得るようして，シール部材の耐久性の向上に寄与し得る構造簡単な筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，エンジンのシリンダヘッドの装着孔に，燃焼室に燃料を直接噴射すべく燃料噴射弁先端のノズル筒部を嵌装すると共に，燃料噴射弁後端の燃料入口筒部の外周に，燃料分配管に付設される分配コネクタをシール部材を介して嵌装してなる筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置において，円筒状をなす前記燃料入口筒部の後端面を，燃料噴射弁の中心軸線上で且つ前記燃料入口筒部内に中心を持つ球面の一部よりなる第１凸曲面に形成し，またこの燃料入口筒部の前記中心周りの外周面にシール溝を形成して，このシール溝に前記シール部材を装着し，前記分配コネクタ内の奥に，前記第１凸曲面に当接する円錐又は球状の第１凹状支持面を形成し，前記燃料入口筒部及び前記分配コネクタを前記中心周りに相互に首振り可能にしたことを第１の特徴とする。尚，前記シール部材は，後述する本発明の実施形態中のＯリング１７に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記燃料入口筒部に，燃料噴射弁の中間筒部の後端から半径方向に広がる環状の前端面を形成すると共に，この前端面を，前記中心周りの球面の一部よりなる第２凸曲面に形成し，前記分配コネクタに着脱可能に連結される保持部材に，前記第２凸曲面に当接する円錐又は球状の第２凹状支持面を形成したことを第２の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば， 円筒状をなす燃料噴射弁の燃料入口筒部の後端面は，燃料噴射弁の中心軸線上で且つ燃料入口筒部内に中心を持つ球面の一部よりなる第１凸曲面に形成され，それが分配コネクタ内の奥の第１凹状支持面に支持されるので，シリンダヘッドの装着孔と，分配コネクタの接続孔との間に製作誤差に起因した軸ずれがあれば，燃料入口筒部と分配コネクタとが，前記中心周りに相対的に首振りして上記軸ずれを吸収することができる。しかも燃料入口筒部及び分配コネクタ間に介装されるシール部材は，前記中心周りの燃料入口筒部外周面に配置されるので，上記首振りによる変形を少なく抑えることができると共に，シール部材の内周面及び外周面間の偏心変形を防ぐことができ，その良好なシール機能及び耐久性を長期に亙り維持することができる。

さらに前記第１凸曲面，第１凹状支持面の当接部は，分配コネクタの燃料通路とシール部材との間に配置されるので，上記燃料通路内の高圧燃料の圧力は，上記当接部により減圧されてシール部材に伝達することになり，シール部材の圧力負担が軽減し，その耐久性の一層の向上を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，燃料噴射弁の燃料入口筒部は，相互に連結した分配コネクタ及び保持部材により軸方向に挟持されることになり，燃料分配管及び燃料噴射弁の組立体を構成することができる。したがって，この組立体をエンジンの組立工場に搬入して，燃料噴射弁のノズル筒部をシリンダヘッドの装着孔に嵌装し，燃料分配管をシリンダヘッドに支持させることにより，燃料噴射弁のシリンダヘッドへの取り付けを容易に行うことができる。

また燃料噴射弁の燃料入口筒部の前端面は，燃料噴射弁の中心軸線上に中心を持つ球面の一部よりなる第２凸曲面に形成され，それが分配コネクタの第２凸曲面に支持されるので，燃料入口筒部及び分配コネクタの前記中心周りの前記相対的首振りを安定させることができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの筒内燃料噴射装置の縦断側面図。 図１の２部拡大図。 図２の３−３線断面図。 図２中の保持部材の斜視図。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず図１において，エンジンＥのシリンダヘッド１に，複数の気筒の各燃焼室２に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁Ｉが装着され，この燃料噴射弁Ｉに燃料分配管Ｄから高圧燃料が供給される。シリンダヘッド１には，燃料噴射弁Ｉを装着するための装着孔３が設けられる。この装着孔３は，燃焼室２に開口する嵌合孔３ａと，その外端に連なるテーパ状のガイド孔３ｂと，その後端に連なるテーパ孔状の逃げ孔３ｃとよりなっており，逃げ孔３ｃは，テーパ角度がガイド孔１ｂより大きくなっている。

燃料噴射弁Ｉは，その前端側からノズル筒部４，このノズル筒部４より大径の電磁作動部５，この電磁作動部５より小径の中間筒部６及び，この中間筒部６より大径の燃料入口筒部７を同軸状に順次連ねて構成される。ノズル筒部４は，その外周にシール部材１０を備えており，このノズル筒部４が，シリンダヘッド１の前記ガイド孔１ｂに誘導されながら嵌合孔３ａに嵌装され，シール部材１０は嵌合孔３ａの内周面に密接する。また逃げ孔３ｃは電磁作動部５の前端部を受容する。

次に図２において，燃料噴射弁Ｉは，円筒状をなす燃料入口筒部７の後端面７ａに入口が開口する燃料通路８ａを有しており，その入口に燃料フィルタ９が圧入により取り付けられる。

燃料入口筒部７は，中間筒部６の後端から半径方向に広がる環状の前端面７ｂを有しており，この燃料入口筒部７の後端面７ａ及び前端面７ｂは，それぞれ燃料噴射弁Ｉの中心軸線Ｙ上に中心１２を持つ同一球面１３の一部よりなる第１凸曲面７ａ及び第２凸曲面７ｂにそれぞれ形成される。

また燃料入口筒部７の外周には，前記球面１３の中心１２を囲繞するように配置される環状のシール溝１５が形成される。このシール溝１５の前側の内端面には，半径方向中間位置からシール溝１５の底面に向かって斜めに延びるテーパ面１６が形成される。このシール溝１５に，シール部材たるＯリング１７と，このＯリング１７とシール溝１５の前側の内端面との間に介装されるバックアップリング１８とが装着される。こうして，Ｏリング１７は，前記球面１３の中心１２を囲むように配置される。バックアップリング１８は，合成樹脂又は金属製でシール溝１５への拡径装着を可能にする一つの切り口（図示せず）を有し，また前記テーパ面１６に対応したテーパ面１９を有する。

前記燃料分配管Ｄ（図１参照）は，シリンダヘッド１に図示しないステー等により支持されるもので，それには各燃料噴射弁Ｉの燃料入口筒部７の外周面に嵌装される複数個の分配コネクタ２０（図１にはその１個を示す。）が嵌装される。

図２及び図３に示すように，分配コネクタ２０は，その前端面に開口して燃料入口筒部７が緩く嵌合される有底円筒状の接続孔２１を有しており，この接続孔２１の奥の端面２１ａに燃料通路８ａが開口する。接続孔２１の奥の端面２１ａは，接続孔２１に燃料入口筒部７を嵌装したとき，前記第１凸曲面７ａを受け止める円錐状又は球状の第１凹状支持面２１ａに形成される。また接続孔２１の深さは，これに燃料入口筒部７を嵌装したとき，その第２凸曲面７ｂを接続孔２１外に露出させるように設定される。分配コネクタ２０の相対向する両側面には一対の係止爪２２，２２が突設される。各係止爪２２，２２の外側面には，前方に向かって下る斜面２２ａが形成される。

図２〜図４に示すように，分配コネクタ２０には，その接続孔２１への燃料入口筒部７の嵌装状態を保持する保持部材２５が連結される。この保持部材２５は合成樹脂又は金属板製であって，燃料入口筒部７の第２凸曲面７ｂに対向するベース部２６と，このベース部２６の両端から起立して分配コネクタ２０を，係止爪２２，２２を形成した両側面側から挟持し得る一対のアーム部２７，２７とよりなっており，ベース部２６には，燃料噴射弁Ｉの中間筒部６を貫通させる透孔２６ａと，前記第２凸曲面７ｂを当接させる，透孔２６ａと同心の円錐状又は球状の第２凹状支持面２６ｂと，透孔２６ａへの前記中間筒部６の挿入を許容する切欠き２６ｃとが設けられる。またアーム部２７，２７には，分配コネクタ２０の前記一対の係止爪２２，２２が係合する係止孔２８，２８が穿設される。

燃料噴射弁Ｉの分配コネクタ２０との連結，並びにシリンダヘッド１への取り付けは次の要領で行われる。

予め，燃料噴射弁Ｉの燃料入口筒部７のシール溝１５にはＯリング及びバックアップリング１８を装着しておく。そして先ず，燃料噴射弁Ｉの中間筒部６を，保持部材２５の切欠き２６ｃを通して透孔２６ａに挿入して，燃料入口筒部７の第２凸曲面７ｂを保持部材２５の第２凹状支持面２６ｂに係合させる。次いで，その保持部材２５の一対のアーム部２７，２７と分配コネクタ２０の一対の係止孔２８，２８との向きを合わせて，アーム部２７，２７間に分配コネクタ２０を挿入しながら接続孔２１を燃料入口筒部７に嵌合していくと，係止爪２２，２２は，その斜面２２ａで両アーム部２７，２７間を押し広げていく。そして，接続孔２１の奥の第１凹状支持面２１ａが燃料入口筒部７の第１凸曲面７ａに当接する状態になると，係止爪２２，２２と係止孔２８，２８との位置が合致するや否や，両アーム部２７，２７は，それ自体の弾性力により閉じて，係止孔２８，２８に係止爪２２，２２を受け入れながら分配コネクタ２０を挟持する。以上により保持部材２５は分配コネクタ２０に連結される。

かくして，燃料噴射弁Ｉの燃料入口筒部７は，相互に連結した分配コネクタ２０及び保持部材２５により軸方向に挟持されることになり，これにより燃料分配管Ｄ及び燃料噴射弁の組立体が構成される。したがって，この組立体をエンジンＥの組立工場に搬入し，燃料噴射弁Ｉのノズル筒部４をシリンダヘッド１の装着孔３に嵌装すると共に，燃料分配管Ｄをシリンダヘッド１に取り付けることで，燃料噴射弁Ｉのシリンダヘッド１への取り付けは完了するので，燃料噴射弁Ｉのシリンダヘッド１の取り付けを容易に行うことができる。

ところで，燃料噴射弁Ｉの燃料入口筒部７の後端面７ａ及び前端面７ｂは，燃料噴射弁Ｉの中心軸線Ｙ上に中心１２を持つ球面１３の一部よりなる第１凸曲面７ａ及び第１凸曲面７ａに形成され，その第１凸曲面７ａが分配コネクタ２０内の奥の第１凹状支持面２１ａに支持され，また第２凸曲面７ｂが分配コネクタ２０の第２凸曲面７ｂに支持されるので，シリンダヘッド１の装着孔３と，分配コネクタ２０の接続孔２１との間に製作誤差に起因した軸ずれがあれば，燃料入口筒部７と分配コネクタ２０とが，図２に矢印ａ，ｂで示すように，前記中心１２周りに相互に首振りして上記軸ずれを吸収することができる。しかも燃料入口筒部７のシール溝１５に装着されたＯリング１７は，前記中心１２周りに配置されるので，上記首振りによる変形を少なく抑えることができると共に，Ｏリング１７の内周面及び外周面間の偏心変形を防ぐことができ，その良好なシール機能及び耐久性を長期に亙り維持することができる。

エンジンＥの運転中，燃料噴射弁Ｉは，ノズル筒部４より高圧燃料を燃焼室２に直接噴射する。したがって，分配コネクタ２０及び燃料入口筒部７の燃料通路８ａ，８ｂは高圧の燃料で満たされるが，前記第１凸曲面７ａ及び第１凹状支持面２１ａの当接部は，上記燃料通路８ａ，８ｂとＯリング１７との間に配置されるので，上記燃料通路８ａ，８ｂ内の高圧燃料の圧力は，上記当接部により減圧されてＯリング１７に伝達することになり，Ｏリング１７の圧力負担が軽減し，その耐久性の一層の向上を図ることができる。

またＯリング１７が上記圧力によりバックアップリング１８側に強く押圧された場合には，バックアップリング１８がシール溝１５の前側に押圧されることで，その前側の内端面のテーパ面１６により弾性的に拡径され，接続孔２１の内周面に圧接することになり，これによりＯリング１７のシール溝１５からのはみ出しを抑制し，その耐久性の向上をより一層図ることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，燃料入口筒部７の第１及び第２凸曲面７ａ，７ｂを形成する球面１３は，必ずしも同一の球面である必要はなく，中心１２を一にして半径を異にした二つの球面でそれぞれ形成することもできる。

Ｄ・・・・・・燃料分配管
Ｅ・・・・・・エンジン
Ｉ・・・・・・燃料噴射弁
Ｙ・・・・・・燃料噴射弁の中心軸線
１・・・・・・シリンダヘッド
２・・・・・・燃焼室
３・・・・・・装着孔
４・・・・・・ノズル筒部
６・・・・・・燃料噴射弁の中間筒部
７・・・・・・燃料噴射弁の燃料入口筒部
７ａ・・・・・燃料入口筒部の後端面（第１凸状曲面）
７ｂ・・・・・燃料入口筒部の後端面（第１凸状曲面）
１２・・・・・中心
１３・・・・・球面
１５・・・・・シール溝
１７・・・・・シール部材（Ｏリング）
２０・・・・・分配コネクタ
２１・・・・・接続孔
２１ａ・・・・接続孔の奥の端面（第１凹状支持面）
２５・・・・・保持部材
２６ｂ・・・・第２凹状支持面

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）のシリンダヘッド（１）の装着孔（３）に，燃焼室（２）に燃料を直接噴射すべく燃料噴射弁（Ｉ）先端のノズル筒部（４）を嵌装すると共に，燃料噴射弁（Ｉ）後端の燃料入口筒部（７）の外周に，燃料分配管（Ｄ）に付設される分配コネクタ（２０）をシール部材（１７）を介して嵌装してなる筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置において，
   円筒状をなす前記燃料入口筒部（７）の後端面（７ａ）を，燃料噴射弁（Ｉ）の中心軸線（Ｙ）上で且つ前記燃料入口筒部（７）内に中心（１２）を持つ球面の一部よりなる第１凸曲面（７ａ）に形成し，またこの燃料入口筒部（７）の前記中心（１２）周りの外周面にシール溝（１５）を形成して，このシール溝（１５）に前記シール部材（１７）を装着し，前記分配コネクタ（２０）内の奥に，前記第１凸曲面（７ａ）に当接する円錐又は球状の第１凹状支持面（２１ａ）を形成し，前記燃料入口筒部（７）及び前記分配コネクタ（２０）を前記中心（１２）周りに相互に首振り可能にしたことを特徴とする筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置。
2. 請求項１記載の筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置において，
   前記燃料入口筒部（７）に，燃料噴射弁（Ｉ）の中間筒部（６）の後端から半径方向に広がる環状の前端面（７ｂ）を形成すると共に，この前端面（７ｂ）を，前記中心（１２）周りの球面（１３）の一部よりなる第２凸曲面（７ｂ）に形成し，前記分配コネクタ（２０）に着脱可能に連結される保持部材（２５）に，前記第２凸曲面（７ｂ）に当接する円錐又は球状の第２凹状支持面（２６ｂ）を形成したことを特徴とする筒内噴射式燃料噴射弁への燃料供給装置。

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