JP5537316B2 - デリバリパイプの固定構造 - Google Patents

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本発明は、燃料直噴式のエンジンのシリンダヘッドに設けた複数のインジェクタに燃料を供給するデリバリパイプが、前記インジェクタの燃料導入部に嵌合するインジェクタカップと、前記インジェクタカップに一体に設けられた取付ステーとを備え、前記取付ステーに形成したボルト孔が前記シリンダヘッドに植設したスタッドボルトに嵌合してナットで締結されるデリバリパイプの固定構造に関する。
燃料直噴式のエンジンにおいて、燃料分配管(デリバリパイプ)に設けた4個の分配部(インジェクタカップ)にシリンダヘッド取付ボス部(取付ステー)を一体に形成し、これら4個のシリンダヘッド取付ボス部と、燃料分配管の端部に設けられた他の1個のシリンダヘッド取付ボス部とを貫通する5本のボルトで燃料分配管をシリンダヘッドに固定するものが、下記特許文献1により公知である。
特開2005−232967号公報
ところで、デリバリパイプをシリンダヘッドに正しく位置決めして固定するために、シリンダヘッドに植設したスタッドボルトにノックピンの機能を持たせ、そのスタッドボルトにデリバリパイプに設けた取付ステーのボルト孔を嵌合してナットで締結することが考えられる。しかしながら、スタッドボルトにノックピンの機能を持たせるには、そのスタッドボルトと取付ステーのボルト孔との間の隙間を精密に管理する必要があるため、スタッドボルトに取付ステーのボルト孔を嵌合する際に引っ掛かって作業性が低下することが懸念される。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、シリンダヘッドに設けたスタッドボルトにデリバリパイプの取付ステーのボルト孔を嵌合する作業の作業性を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、燃料直噴式のエンジンのシリンダヘッドの側部、一列に並ぶ複数のインジェクタがそれぞれ嵌合される複数のインジェクタ取付孔を設け、それらインジェクタに燃料を供給すべくインジェクタ配列方向に延びるデリバリパイプが、インジェクタの燃料導入部に嵌合するインジェクタカップと、インジェクタカップに一体に設けられた取付ステーとを備え、一部の前記取付ステーに形成したボルト孔が前記シリンダヘッドに植設したスタッドボルトに嵌合してナットで締結されるデリバリパイプの固定構造において、前記取付ステーは、前記インジェクタのインジェクタ取付孔への嵌合方向に対し板面が直交する板状に形成され、前記ボルト孔は、その軸線が前記インジェクタの軸線に沿うように配置されると共に、該ボルト孔の前記シリンダヘッド側の端部テーパー状に拡開するよう形成され、前記デリバリパイプは、そのパイプ軸線と直交する投影面で見て該パイプ軸線が前記ボルト孔の軸線を挟んで前記シリンダヘッドの頂部とは反対側に配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造が提案される。
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、記取付ステーは、前記シリンダヘッドに形成した雌ねじ部に直接螺合される、前記スタッドボルトとは別の締結ボルトを貫通させる締結ボルト用ボルト孔を有しており、前記締結ボルト用ボルト孔は、その軸線が前記インジェクタの軸線に沿うように配置され、且つ前記インジェクタの軸線と直交する投影面で見て前記インジェクタの軸線を挟んでスタッドボルト用の前記ボルト孔の軸線とは前記デリバリパイプの軸方向反対側に配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造が提案される。
請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記シリンダヘッドには、複数の前記スタッドボルトが植設され、それらスタッドボルトにそれぞれ嵌合する複数の前記スタッドボルト用のボルト孔は、相互間に前記締結ボルト用ボルト孔を挟むように、前記デリバリパイプの軸方向に相互に離間して配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造が提案される。
請求項4に記載された発明によれば、請求項3の構成に加えて、前記シリンダヘッドには、2個の前記スタッドボルトが植設され、その両スタッドボルトにそれぞれ嵌合する前記スタッドボルト用のボルト孔を有する2個の前記取付ステーにおいて前記スタッドボルト用のボルト孔は、前記デリバリパイプの軸方向で前記インジェクタカップよりも外側にオフセットして配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造が提案される。
請求項5に記載された発明によれば、請求項4の構成に加えて、前記デリバリパイプの軸方向で前記2個の前記取付ステーに挟まれる位置に、前記締結ボルト用ボルト孔のみを有する他の前記取付ステーが配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造が提案される。
尚、実施の形態の第1、第2シリンダヘッド12A,12Bは本発明のシリンダヘッドに対応し、実施の形態の第1、第2デリバリパイプ23A,23Bは本発明のデリバリパイプに対応する。
請求項1の構成によれば、エンジンのシリンダヘッドに設けた複数のインジェクタに燃料を供給するデリバリパイプは、インジェクタカップに一体に設けた取付ステーのボルト孔をシリンダヘッドに植設したスタッドボルトに嵌合してナットで締結することでシリンダヘッドに固定される。取付ステーのボルト孔のシリンダヘッド側の端部はテーパー状に拡開しているので、デリバリパイプの位置決め精度を高めるためにスタッドボルトと取付ステーのボルト孔との間の隙間を小さく設定しても、スタッドボルトに取付ステーのボルト孔を嵌合する際に引っ掛かり難くなって作業性が向上する
V型エンジンの正面図。(第1の実施の形態) 図1の2部拡大図。(第1の実施の形態) 図2の3方向矢視図。(第1の実施の形態) 燃料供給系の分解斜視図。(第1の実施の形態) 高圧燃料ポンプおよびジョイントパイプの斜視図。(第1の実施の形態) 図3の6−6線拡大断面図。(第1の実施の形態) デリバリパイプを固定するときの作用説明図。(第1の実施の形態) 前記図6に対応する図。(第2の実施の形態)
以下、図1〜図7に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1〜図3に示すように、燃料直噴式のV型6気筒エンジンEは、シリンダブロック11および第1、第2シリンダヘッド12A,12Bを備えており、シリンダブロック11の一方の半部および第1シリンダヘッド12Aで第1バンク13Aが構成され、シリンダブロック11の他方の半部および第2シリンダヘッド12Bで第2バンク13Bが構成される。
第1、第2バンク13A,13Bは、それぞれシリンダ14,14、ピストン15,15、コネクティングロッド16,16、燃焼室17,17、吸気ポート18,18、排気ポート19,19、吸気バルブ20,20および排気バルブ21,21を備えており、吸気ポート18,18には一体化された吸気マニホールド22が接続される。
第1シリンダヘッド12Aの吸気側の側面に沿って第1デリバリパイプ23Aが設けられており、第1シリンダヘッド12Aの燃焼室17…に燃料を噴射する3個のインジェクタ24…が第1デリバリパイプ23Aに一列に並んで接続される。同様に、第2シリンダヘッド12Bの吸気側の側面に沿って第2デリバリパイプ23Bが設けられており、第2シリンダヘッド12Bの燃焼室17…に燃料を噴射する3個のインジェクタ24…が第2デリバリパイプ23Bに一列に並んで接続される。第2シリンダヘッド12Bの吸気側の側面に設けられた単一の高圧燃料ポンプ25がジョイントパイプ26を介して第1、第2デリバリパイプ23A,23Bの端部に接続される。
第1、第2デリバリパイプ23A,23Bの構造は実質的に同一であるため、以下代表として第1デリバリパイプ23Aの構造を説明する。
図2および図4に示すように、第1デリバリパイプ23Aは一端が閉塞されたインジェクタ24配列方向に延びる直線状のパイプで構成されており、長手方向に離間した位置に3個のインジェクタカップ27…が一体に形成されるとともに、3個のインジェクタカップ27…に3個の板状の取付ステー28…が一体に形成される。各インジェクタ24は、燃焼室17側から第1デリバリパイプ23A側に向かって、バルブ収納部24aと、アクチュエータ部24bと、燃料導入部24cとを備える。円筒状のバルブ収納部24aは第1シリンダヘッド12Aの側部に設けられたインジェクタ取付孔12aに嵌合し、円筒状の燃料導入部24cはシール部材29を介して第1デリバリパイプ23Aのインジェクタカップ27に嵌合する。
図4および図6に示すように、各取付ステー28は、インジェクタ24のインジェクタ取付孔12aへの嵌合方向に対し板面が直交する板状に形成されると共に、2個のボルト孔が形成されており、3個の取付ステー28…の合計6個のボルト孔は、その軸線がインジェクタ24の軸線に沿うように配置され、それらボルト孔のうち、両端の2個のボルト孔28b,28bを除く4個の締結ボルト用ボルト孔28a…を貫通する4本の締結ボルト30…が第1シリンダヘッド12Aの4個の雌ねじ部12b…に螺合する。前記6個のボルト孔のうち、両端の2個のボルト孔28b,28bは単純な円筒状ではなく、第1シリンダヘッド12A側の半部が該第1シリンダヘッド12A側に向かって拡開するテーパー孔h1になっており、このテーパー孔h1に連なる部分が円筒状に精度良く加工された等径部h2になっている。一方、4個の締結ボルト用ボルト孔28a…は、インジェクタ24の軸線と直交する投影面で見てインジェクタ24の軸線を挟んでボルト孔28bの軸線とは第1デリバリパイプ23Aの軸方向反対側に配置されている。
前記両端の2個のボルト孔28b,28bは、相互間に前記4個の締結ボルト用ボルト孔28a…を挟むように、第1デリバリパイプ23Aの軸方向に離間して配置されると共に、該第1デリバリパイプ23Aの軸方向でインジェクタカップ27よりも外側にオフセットして配置されており、それらボルト孔28b,28bには、前記締結ボルト30とは異なるスタッドボルト31が嵌合する。即ち、第1デリバリパイプ23Aの軸方向で前記両端の2個のボルト孔28b,28bをそれぞれ有する2個の取付ステー28,28に挟まれる位置に、締結ボルト用ボルト孔28a…のみを有する他の取付ステー28が配置される。スタッドボルト31は、第1シリンダヘッド12Aの雌ねじ部12cに螺合する第1雄ねじ部31aと、第1雄ねじ部31aに連設された球状のノックピン当接部31bと、ノックピン当接部31bに連設されてナット32が螺合する第2雄ねじ部31cとを備える。第2雄ねじ部31cの先端部には先細にテーパーする面取りc1が施される。
スタッドボルト31の第1雄ねじ部31aが螺合する第1シリンダヘッド12Aの雌ねじ部12cは、その開口端側が円筒状に拡径してノックピン孔12dとなっており、スタッドボルト31の第1雄ねじ部31aを第1シリンダヘッド12Aの雌ねじ部12cに螺合した状態で、第1シリンダヘッド12Aのノックピン孔12dとスタッドボルト31のノックピン当接部31bとの間に円筒上のノックピン33が圧入される。ノックピン33の両端部には先細にテーパーする面取りc2が施される。
図2および図5に示すように、高圧燃料ポンプ25は2個の取付ブラケット25a,25aを備えており、それらを貫通する2本のボルト34,34で第2シリンダヘッド12Bに締結される。高圧燃料ポンプ25は、図示せぬ燃料タンクからフィードパイプ35を介して吸入した燃料を加圧してジョイントパイプ26に送出する。ジョイントパイプ26は、高圧燃料ポンプ25に第1継手36を介して接続される分岐前ジョイントパイプ37と、分岐前ジョイントパイプ37に接続されたジョイントボックス38と、ジョイントボックス38から二股に分岐した第1、第2ジョイントパイプ39,40とを備えており、第1ジョイントパイプ39は第2継手41を介して第1デリバリパイプ23Aの端部に接続されるとともに、第2ジョイントパイプ40は第3継手42を介して第2デリバリパイプ23Bの端部に接続される。
ジョイントボックス38から突出する取付ブラケット38aをボルト43で第2シリンダヘッド12Bに締結することで、ジョイントボックス38が第2シリンダヘッド12Bに固定される。分岐前ジョイントパイプ37の中間部に固定した回り止め部材44が、前記ボルト34で高圧燃料ポンプ25の一方の取付ブラケット25aと一体に第2シリンダヘッド12Bに共締めされる。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
高圧燃料ポンプ25で加圧された燃料は分岐前ジョイントパイプ37からジョイントボックス38に供給され、そこから第1ジョイントパイプ39を介して第1デリバリパイプ23Aに供給されるとともに、第2ジョイントパイプ40を介して第2デリバリパイプ23Bに供給される。第1、第2デリバリパイプ23A,23Bの燃料は各インジェクタカップ27からインジェクタ24の燃料導入部24cに供給され、アクチュエータ部24bがバルブ収納部24aに収納したバルブを所定の燃料噴射タイミングに合わせて閉弁することで、高圧の燃料が燃焼室17の内部に噴射される。
さて、図7(A)に示すように、予め3個のインジェクタ24…を組付けた第1デリバリパイプ23Aを第1シリンダヘッド12Aに組付けるとき、第1シリンダヘッド12Aに対する第1デリバリパイプ23Aの位置決め精度が低いと、インジェクタ24…のバルブ収納部24a…の先端がインジェクタ取付孔12a…と強く干渉し、バルブ収納部24a…が変形したり燃料の噴射状態が不安定になったりする虞がある。
そこで本実施の形態では、3個の取付ステー28…の6個のボルト孔28a…,28b,28bのうち、両端の2個のボルト孔28b,28bにテーパー部h1,h1を形成し、かつスタッドボルト31,31およびノックピン33,33に面取りc1,c1;c2,c2を施したので、図7(B)に示すように、ボルト孔28b,28bをスタッドボルト31,31およびノックピン33,33に嵌合する作業をスムーズに行うことができる。そしてボルト孔28b,28bがノックピン33,33に嵌合すると、ボルト孔28b,28bの等径部h2,h2がノックピン33,33の外周面に密に嵌合するため、図7(C)に示すように、ノックピン33,33の第2雄ねじ部31c,31cにナット32,32を螺合して締結することで、第1シリンダヘッド12Aに対して第1デリバリパイプ23Aを精度良く固定することができる。
3個の取付ステー28…の6個のボルト孔28a…,28b,28bのうち、両端の2個のボルト孔28b,28bだけにテーパー部h1,h1を形成してスタッドボルト31,31を案内するとともに、等径部h2,h2を形成してノックピン33,33との間で位置決めを行うので、6個のボルト孔の全てを上記構造にする場合に比べて、組付け時の引っ掛かりを少なくし、かつ取付ステー28…の加工工数を削減しながら、充分な案内機能および位置決め機能を発揮させることができる。
そして最後に4本の締結ボルト30…を雌ねじ部12b…に螺合して、図2および図3に示すように、第1デリバリパイプ23Aは、そのパイプ軸線と直交する投影面で見て該パイプ軸線がボルト孔28a…,28b,28bの軸線を挟んで第1シリンダヘッド12Aの頂部とは反対側に配置されて、第1デリバリパイプ23Aの固定を完了する。第2デリバリパイプ23Bの固定は、上述した第1デリバリパイプ23Aの固定と同様にして行われる。
以上のようにして第1、第2シリンダヘッド12A,12Bに第1、第2デリバリパイプ23A,23Bを固定した後、高圧燃料ポンプ25と第1、第2デリバリパイプ23A,23Bとをジョイントパイプ26で接続する。具体的には、ジョイントパイプ26の分岐前ジョイントパイプ37の第1継手36を高圧燃料ポンプ25に結合し、第1ジョイントパイプ39の第2継手41を第1デリバリパイプ23Aに結合し、第2ジョイントパイプ40の第3継手42を第2デリバリパイプ23Bに結合する。このとき、図4および図5に示すように、第1〜第3継手36,41,42を結合する方向は第1、第2デリバリパイプ23A,23Bの長手方向に略一致しているため、第1〜第3継手36,41,42をそれぞれ異なる方向から結合する場合に比べて作業性が大幅に向上する。
分岐前ジョイントパイプ37を高圧燃料ポンプ25に結合すべく第1継手36を回転させたとき、分岐前ジョイントパイプ37が第1継手36に連れ回りしてしまうとジョイントパイプ26が変形する可能性があるが、分岐前ジョイントパイプ37の中間部が回り止め部材44を介して第2シリンダヘッド12Bに係止されているため、分岐前ジョイントパイプ37の連れ回りを確実に阻止することができる。
ところで、エンジンEの温度運転に伴って上昇すると、第1、第2バンク13A,13Bはそのシリンダ軸線LA,LB方向に熱伸びするため、第1ジョイントパイプ39の第2継手41の位置がシリンダ軸線LA方向の上方に移動するとともに、第2ジョイントパイプ40の第3継手42の位置がシリンダ軸線LB方向の上方に移動する。その結果、第1ジョイントパイプ39および第2ジョイントパイプ40が引っ張られ、それらジョイントボックス38に接続する部分が横方向にこじられて応力が発生し、耐久性に悪影響を及ぼす懸念がある。
しかしながら本実施の形態によれば、図2に示すように、第1ジョイントパイプ39がジョイントボックス38に接続する方向TAと、第1ジョイントパイプ39の第2継手41が熱伸びする方向(つまりシリンダ軸線LA方向)とが略平行であり、かつ第2ジョイントパイプ40がジョイントボックス38に接続する方向TBと、第2ジョイントパイプ40の第3継手42が熱伸びする方向(つまりシリンダ軸線LB方向)とが略平行であるため、第1、第2ジョイントパイプ39,40がジョイントボックス38に接続する部分が横方向にこじられて発生する応力を最小限に抑えて耐久性を高めることができる。
次に、図8に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
第1の実施の形態ではスタッドボルト31の外周に筒状のノックピン33を配置して取付ステー28のボルト孔28bを位置決めしているが、第2の実施の形態では前記ノックピン33を廃止し、スタッドボルト31の一部に大径部31dを一体に形成し、この大径部31dにノックピンの機能を発揮させている。大径部31dには面取りc3が施されており、取付ステー28のボルト孔28bのテーパー部h1との協働で、スタッドボルト31にボルト孔28bを嵌合するときに一層引っ掛かり難くしている。
この第2の実施の形態によれば第1の実施の形態の作用効果に加えて、ノックピン33を廃止した分だけ部品点数や組付工数を減らすことができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施の形態ではスタッドボルト31およびノックピン33に面取りc1〜c3を形成しているが、それらの面取りc1〜c3は省略することも可能である。
また実施の形態では各バンク13A,13Bの両端の2個のボルト孔28b,28bにテーパー部h1,h1を形成しているが、テーパー部h1を形成するボルト孔28bの数は任意である。
E エンジン
12a インジェクタ取付孔
12b 雌ねじ部
12A 第1シリンダヘッド(シリンダヘッド)
12B 第2シリンダヘッド(シリンダヘッド)
23A 第1デリバリパイプ(デリバリパイプ)
23B 第2デリバリパイプ(デリバリパイプ)
24 インジェクタ
24c 燃料導入部
27 インジェクタカップ
28 取付ステー
28a 締結ボルト用ボルト孔
28b ボルト孔
30 締結ボルト
31 スタッドボルト
32 ナット
33 ノックピン

Claims (5)

  1. 燃料直噴式のエンジン(E)のシリンダヘッド(12A,12B)の側部、一列に並ぶ複数のインジェクタ(24)がそれぞれ嵌合される複数のインジェクタ取付孔(12a)を設け、それらインジェクタ(24)に燃料を供給すべくインジェクタ配列方向に延びるデリバリパイプ(23A,23B)が、インジェクタ(24)の燃料導入部(24c)に嵌合するインジェクタカップ(27)と、インジェクタカップ(27)に一体に設けられた取付ステー(28)とを備え、一部の前記取付ステー(28)に形成したボルト孔(28b)が前記シリンダヘッド(12A,12B)に植設したスタッドボルト(31)に嵌合してナット(32)で締結されるデリバリパイプの固定構造において、
    前記取付ステー(28)は、前記インジェクタ(24)のインジェクタ取付孔(12a)への嵌合方向に対し板面が直交する板状に形成され、
    前記ボルト孔(28b)は、その軸線が前記インジェクタ(24)の軸線に沿うように配置されると共に、該ボルト孔(28b)の前記シリンダヘッド(12A,12B)側の端部テーパー状に拡開するよう形成され、
    前記デリバリパイプ(23A,23B)は、そのパイプ軸線と直交する投影面で見て該パイプ軸線が前記ボルト孔(28b)の軸線を挟んで前記シリンダヘッド(12A,12B)の頂部とは反対側に配置されることを特徴とするデリバリパイプの固定構造。
  2. 記取付ステー(28)は、前記シリンダヘッド(12A,12B)に形成した雌ねじ部(12b)に直接螺合される、前記スタッドボルト(31)とは別の締結ボルト(30)を貫通させる締結ボルト用ボルト孔(28a)を有しており、
    前記締結ボルト用ボルト孔(28a)は、その軸線が前記インジェクタ(24)の軸線に沿うように配置され、且つ前記インジェクタ(24)の軸線と直交する投影面で見て前記インジェクタ(24)の軸線を挟んでスタッドボルト用の前記ボルト孔(28b)の軸線とは前記デリバリパイプ(23A,23B)の軸方向反対側に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のデリバリパイプの固定構造。
  3. 前記シリンダヘッド(12A,12B)には、複数の前記スタッドボルト(31)が植設され、それらスタッドボルト(31)にそれぞれ嵌合する複数の前記スタッドボルト用のボルト孔(28b)は、相互間に前記締結ボルト用ボルト孔(28a)を挟むように、前記デリバリパイプ(23A,23B)の軸方向に相互に離間して配置されることを特徴とする、請求項2に記載のデリバリパイプの固定構造。
  4. 前記シリンダヘッド(12A,12B)には、2個の前記スタッドボルト(31)が植設され、その両スタッドボルト(31)にそれぞれ嵌合する前記スタッドボルト用のボルト孔(28b)を有する2個の前記取付ステー(28)において前記スタッドボルト用のボルト孔(28b)は、前記デリバリパイプ(23A,23B)の軸方向で前記インジェクタカップ(27)よりも外側にオフセットして配置されることを特徴とする、請求項3に記載のデリバリパイプの固定構造。
  5. 前記デリバリパイプ(23A,23B)の軸方向で前記2個の前記取付ステー(28)に挟まれる位置に、前記締結ボルト用ボルト孔(28a)のみを有する他の前記取付ステー(28)が配置されることを特徴とする、請求項4に記載のデリバリパイプの固定構造。
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