JP6951197B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁を備えるエンジンに関する。

エンジンのシリンダヘッドには、燃焼室や吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁が取り付けられている。この燃料噴射弁の取付構造として、燃料噴射弁に取り付けられたホルダをボルト締めする構造や、燃料配管によって燃料噴射弁を押さえる構造が提案されている（特許文献１および２参照）。

特開平１１−８２２４１号公報 特開２００７−１５４６７９号公報

ところで、特許文献１および２に記載される取付構造は、複雑な部品を組み合わせて燃料噴射弁を取り付ける構造であるため、燃料噴射弁を簡単に取り付けるための構造が求められている。また、燃料噴射弁の取付構造を簡単にする場合であっても、混合気形態や燃料付着状態が変化し、燃焼に影響を与えることから、シリンダヘッドに対する燃料噴射弁の位置決め精度を確保することが求められている。

本発明の目的は、燃料噴射弁の位置決め精度を確保しつつ、燃料噴射弁を簡単に取り付けることにある。

本発明のエンジンは、シリンダヘッドを備えるエンジンであって、前記シリンダヘッドに取り付けられ、燃料配管に接続される燃料ギャラリと、前記シリンダヘッドに挿入される燃料噴射部と、前記燃料ギャラリに挿入される燃料導入部と、前記燃料噴射部と前記燃料導入部との間に設けられる弁本体部と、前記弁本体部から外側に延びるコネクタ部と、を備える燃料噴射弁と、前記燃料ギャラリと前記弁本体部との間に挟まれ、前記燃料ギャラリから前記燃料噴射弁に押し付け力を伝達する噴射弁ホルダと、を有し、前記噴射弁ホルダは、前記弁本体部に取り付けられて前記コネクタ部を拘束するホルダ本体と、前記シリンダヘッドと前記燃料ギャラリとの一方に向けて前記ホルダ本体から延びる位置決め片と、を備え、前記シリンダヘッドと前記燃料ギャラリとの一方に、前記位置決め片に係合する位置決め溝が形成され、前記燃料噴射弁の中心線に平行な力に対する前記位置決め片の剛性は、前記中心線に平行な力に対する前記ホルダ本体の剛性よりも低い。

本発明によれば、噴射弁ホルダは、弁本体部に取り付けられてコネクタ部を拘束するホルダ本体と、シリンダヘッドと燃料ギャラリとの一方に向けてホルダ本体から延びる位置決め片と、を備える。また、シリンダヘッドと燃料ギャラリとの一方に、位置決め片に係合する位置決め溝が形成される。これにより、燃料噴射弁の位置決め精度を確保しつつ、燃料噴射弁を簡単に取り付けることができる。

本発明の一実施の形態であるエンジンを示す概略図である。 図１の矢印α方向からシリンダヘッドの一部を示す斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 シリンダヘッドに対するインジェクタの取付過程を示す分解図である。 噴射弁ホルダの一例を示す斜視図である。 （ａ）は噴射弁ホルダを示す正面図であり、（ｂ）は噴射弁ホルダを示す側面図である。 シリンダヘッドの取付穴およびその近傍を示した斜視図である。 シリンダヘッドと噴射弁ホルダとの位置関係を示す斜視図である。 シリンダヘッド、インジェクタおよび噴射弁ホルダの位置関係を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、位置決め片の先端形状と位置決め溝の断面形状とを示すイメージ図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施の形態であるエンジンにおけるインジェクタの取付過程を示す断面図である。

［エンジン構造］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるエンジン１０を示す概略図である。図１に示すように、エンジン１０は、一方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１１と、他方のシリンダバンクに設けられるシリンダブロック１２と、一対のシリンダブロック１１，１２に支持されるクランク軸１３と、を有している。各シリンダブロック１１，１２に形成されるシリンダボア１４にはピストン１５が収容されており、このピストン１５にはコネクティングロッド１６を介してクランク軸１３が連結されている。

各シリンダブロック１１，１２には、動弁機構２０を備えたシリンダヘッド２１，２２が組み付けられている。また、各シリンダヘッド２１，２２には、燃焼室２３に連通する吸気ポート２４が形成されており、この吸気ポート２４を開閉する吸気バルブ２５が組み付けられている。さらに、各シリンダヘッド２１，２２には、燃焼室２３に連通する排気ポート２６が形成されており、この排気ポート２６を開閉する排気バルブ２７が組み付けられている。なお、吸気ポート２４には、図示しない吸気マニホールドが接続されており、排気ポート２６には、図示しない排気マニホールドが接続されている。

また、各シリンダヘッド２１，２２には、燃焼室２３に対して燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）３０が取り付けられている。インジェクタ３０には燃料ギャラリ３１が接続されており、この燃料ギャラリ３１には燃料配管３２を介して高圧ポンプ３３が接続されている。これにより、高圧ポンプ３３から吐出された燃料は、燃料配管３２から各燃料ギャラリ３１に供給され、燃料ギャラリ３１から各気筒のインジェクタ３０に分配される。なお、高圧ポンプ３３には、図示しない低圧ポンプや燃料タンクが接続される。また、インジェクタ３０に燃料を供給する燃料ギャラリ３１は、コモンレールやデリバリーパイプ等とも呼ばれている。

［インジェクタの取付構造］
図２は図１の矢印α方向からシリンダヘッド２１の一部を示す斜視図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４はシリンダヘッド２１に対するインジェクタ３０の取付過程を示す分解図である。なお、図４には、図３に示す部位と同様の部位が示されている。以下の説明では、一方のシリンダヘッド２１について説明するが、他方のシリンダヘッド２２については、シリンダヘッド２１と同様の構造を有することから、その説明を省略する。

まず、図４に示すように、段付の円柱形状を備えるインジェクタ３０は、噴射孔４０ａが形成される燃料噴射部４０を一端に有するとともに、導入穴４１ａが形成される燃料導入部４１を他端に有している。また、燃料噴射部４０と燃料導入部４１との間には、小径部４２ａおよびこれよりも径寸法の大きな大径部４２ｂからなる弁本体部４２が設けられている。インジェクタ３０の弁本体部４２には、図示しないニードルバルブを駆動するためのソレノイドが組み込まれている。また、インジェクタ３０には図示しないソレノイドに通電するためのコネクタ部４３が設けられており、このコネクタ部４３は弁本体部４２の外周面から外側つまり径方向外方に延びて形成されている。

図３および図４に示すように、シリンダヘッド２１には燃焼室２３に連通する取付穴５０が形成されており、この取付穴５０にはインジェクタ３０の燃料噴射部４０が挿入されている。また、燃料ギャラリ３１には内部流路に連通する供給穴５１が形成されており、この供給穴５１にはインジェクタ３０の燃料導入部４１が挿入されている。このように、インジェクタ３０には、シリンダヘッド２１に挿入される燃料噴射部４０と、燃料ギャラリ３１に挿入される燃料導入部４１と、が設けられている。なお、燃料噴射部４０には燃料漏れを防止するシール部材５２が設けられており、燃料導入部４１には燃料漏れを防止するシール部材５３が設けられている。

図４に白抜きの矢印で示すように、シリンダヘッド２１にインジェクタ３０を取り付ける際には、シリンダヘッド２１の取付穴５０にインジェクタ３０の燃料噴射部４０が挿入される。また、インジェクタ３０の弁本体部４２に噴射弁ホルダ５４が取り付けられた後に、インジェクタ３０の燃料導入部４１に対して燃料ギャラリ３１が取り付けられる。つまり、インジェクタ３０の燃料導入部４１が、燃料ギャラリ３１の供給穴５１に対して挿入される。そして、図２に示すように、燃料ギャラリ３１に形成される取付ボス５５と、これに突き当てられるシリンダヘッド２１の取付ボス５６とは、ボルト部材５７を用いて互いに締結される。

このように、シリンダヘッド２１に燃料ギャラリ３１を取り付けることにより、燃料ギャラリ３１と弁本体部４２の大径部４２ｂとの間には、噴射弁ホルダ５４が挟み込まれて圧縮される。これにより、燃料ギャラリ３１からインジェクタ３０には、噴射弁ホルダ５４を介して押し付け力が伝達される。後述するように、噴射弁ホルダ５４は圧縮によって変形する構造であることから、各部品に寸法バラツキが生じていたとしても、噴射弁ホルダ５４によってインジェクタ３０を適切な押し付け力で保持することができる。

［噴射弁ホルダ構造］
図５は噴射弁ホルダ５４の一例を示す斜視図である。図６（ａ）は噴射弁ホルダ５４を示す正面図であり、図６（ｂ）は噴射弁ホルダ５４を示す側面図である。

図５および図６に示すように、板金部品である噴射弁ホルダ５４は、外周の一部を切り欠いた開口部６０を備える略円筒形状のホルダ本体６１と、ホルダ本体６１から下方に延びる位置決め片６２と、を有している。また、噴射弁ホルダ５４のホルダ本体６１は、円弧状に湾曲する第１円弧部（第１端部）６３と、円弧状に湾曲する第２円弧部（第２端部）６４と、を備えている。つまり、図３に示すように、ホルダ本体６１は、燃料ギャラリ３１に接触する第１円弧部６３と、弁本体部４２の大径部４２ｂに接触する第２円弧部６４と、を備えている。また、図５および図６に示すように、ホルダ本体６１は、第１円弧部６３と第２円弧部６４とを互いに連結する４つのホルダ変形部（第１変形部）６５を備えている。ホルダ変形部６５は、外側に突出してヘアピン状に折り曲げられており、４つのホルダ変形部６５は、ホルダ本体６１の周方向にほぼ等間隔で設置されている。

図５および図６に示すように、噴射弁ホルダ５４の位置決め片６２は、略Ｖ字状の先細に形成された先端部６６と、第２円弧部６４と先端部６６とを互いに連結する位置決め変形部（第２変形部）６７と、を備えている。位置決め変形部６７は、外側に突出してヘアピン状に折り曲げられる。この位置決め変形部６７の剛性は、前述したホルダ変形部６５の剛性よりも低く設定される。つまり、インジェクタ３０の中心線Ｃａに平行な力に対する位置決め片６２の剛性は、中心線Ｃａに平行な力に対するホルダ本体６１の剛性よりも低く設定される。また、図６（ｂ）に矢印Ｘで示すように、位置決め片６２の先端部６６は、ホルダ本体６１の外周面６１ａよりも外側つまり径方向外方にずれて配置されている。すなわち、位置決め片６２の先端部６６は、ホルダ本体６１の外周面６１ａよりも外側にオフセットしている。

［位置決め構造］
図７はシリンダヘッド２１の取付穴５０およびその近傍を示した斜視図である。図８はシリンダヘッド２１と噴射弁ホルダ５４との位置関係を示す斜視図である。また、図９はシリンダヘッド２１、インジェクタ３０および噴射弁ホルダ５４の位置関係を示す平面図である。

図７に示すように、シリンダヘッド２１には、取付穴５０を囲むように環状壁部７０が形成されており、この環状壁部７０には略Ｖ字状の位置決め溝７１が形成されている。図８に示すように、シリンダヘッド２１の位置決め溝７１には、インジェクタ３０に装着された噴射弁ホルダ５４の位置決め片６２が係合する。このように、位置決め片６２を位置決め溝７１に係合させることにより、シリンダヘッド２１に対して噴射弁ホルダ５４を位置決めすることができ、シリンダヘッド２１に対してインジェクタ３０を位置決めすることができる。

図９に示すように、インジェクタ３０の弁本体部４２には、噴射弁ホルダ５４のホルダ本体６１が装着されている。また、ホルダ本体６１の開口部６０には、インジェクタ３０のコネクタ部４３が挟み込まれている。このように、インジェクタ３０と噴射弁ホルダ５４とは互いに拘束されるため、噴射弁ホルダ５４とシリンダヘッド２１とを互いに位置決めすることにより、シリンダヘッド２１に対してインジェクタ３０を位置決めすることができる。すなわち、位置決め片６２を位置決め溝７１に係合させることにより、インジェクタ３０は中心線Ｃａを中心とする回転方向に位置決めされる。これにより、燃焼室２３に燃料を噴射するインジェクタ３０の位置決め精度を高めることができ、燃焼室２３内に適切に燃料を噴射することができるため、燃焼室２３内で混合気を良好に燃焼させることができる。

これまで説明したように、噴射弁ホルダ５４に位置決め片６２を設けるようにしたので、インジェクタ３０に噴射弁ホルダ５４を取り付けるだけで、インジェクタ３０をシリンダヘッド２１に簡単に位置決めすることができる。しかも、前述したように、インジェクタ３０の中心線Ｃａに平行な力に対する位置決め片６２の剛性は、中心線Ｃａに平行な力に対するホルダ本体６１の剛性よりも低く設定されている。これにより、シリンダヘッド２１に対して燃料ギャラリ３１を締め付ける際に、燃料ギャラリ３１に押し込まれて位置決め片６２が変形する場合であっても、位置決め片６２から大きな反発力が発生することはなく、燃料ギャラリ３１の押し込みに伴ってホルダ本体６１を適切に変形させることができる。つまり、シリンダヘッド２１に対して燃料ギャラリ３１を締め付ける際には、噴射弁ホルダ５４のホルダ変形部６５を適切に変形させることができ、インジェクタ３０を適切な押し付け力で保持することができる。

また、図６（ｂ）に示すように、位置決め片６２の先端部６６は、ホルダ本体６１の外周面６１ａよりも外側にずれて配置されている。これにより、シリンダヘッド２１に対して燃料ギャラリ３１を締め付ける際に、燃料ギャラリ３１に押し込まれて位置決め片６２が変形する場合であっても、位置決め片６２からの反発力が第２円弧部６４に対して直接的に作用することがなく、燃料ギャラリ３１の押し込みに伴ってホルダ本体６１を適切に変形させることができる。つまり、位置決め片６２と第２円弧部６４とが直線上に配置されていた場合には、位置決め片６２からの反発力がホルダ変形部６５に伝達され易くなるが、これを解消することができ、ホルダ変形部６５を適切に変形させることができる。これにより、シリンダヘッド２１に対して燃料ギャラリ３１を締め付ける際には、噴射弁ホルダ５４のホルダ変形部６５を適切に変形させることができ、インジェクタ３０を適切な押し付け力で保持することができる。

図１０（ａ）および（ｂ）は、位置決め片６２の先端形状と位置決め溝７１の断面形状とを示すイメージ図である。図１０（ａ）に示すように、位置決め片６２の先端７２における曲率半径Ｒ１は、位置決め溝７１の底７３における曲率半径Ｒ２よりも大きく形成されている。これにより、図１０（ｂ）に示すように、位置決め片６２の先端７２とこれに対向する位置決め溝７１の底７３との間には隙間Ｇが設けられている。このように、位置決め片６２と位置決め溝７１との間に隙間Ｇを設けることにより、位置決め片６２の傾斜面６２ａと位置決め溝７１の傾斜面７１ａとを互いに接触させることができる。これにより、位置決め片６２の中心Ｃｂ１と位置決め溝７１の中心Ｃｂ２とを一致させることができ、シリンダヘッド２１に対する噴射弁ホルダ５４つまりインジェクタ３０の位置決め精度を向上させることができる。なお、位置決め溝７１に位置決め片６２を挿入する際には、位置決め片６２が傾斜面７１ａに沿ってガイドされるため、作業者が目視することなく、位置決め片６２と位置決め溝７１との中心Ｃｂ１，Ｃｂ２を一致させることができる。

［他の実施形態］
前述の説明では、シリンダヘッド２１に位置決め溝７１を形成しているが、これに限られることはなく、位置決め溝８０を燃料ギャラリ３１に対して形成しても良い。図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施の形態であるエンジンにおけるインジェクタ３０の取付過程を示す断面図である。なお、図１１において、図３に示した部材や部位と同様の部材や部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１１（ａ）に示すように、燃料ギャラリ３１の供給穴５１の近傍には、略Ｖ字状の位置決め溝８０が形成されている。また、噴射弁ホルダ５４は、位置決め片６２を燃料ギャラリ３１側に向けた状態で、インジェクタ３０の弁本体部４２に取り付けられる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、燃料ギャラリ３１の位置決め溝８０に対し、噴射弁ホルダ５４の位置決め片６２が係合した状態となる。このように、燃料ギャラリ３１に対して噴射弁ホルダ５４が位置決めされるため、シリンダヘッド２１に対してインジェクタ３０を位置決めすることができる。

本発明は前記実施の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変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、水平対向エンジン１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、直列エンジンやＶ型エンジン等に本発明を適用しても良い。また、前述の説明では、燃焼室２３に燃料を噴射するインジェクタ３０を採用しているが、これに限られることはなく、吸気ポート２４に燃料を噴射するインジェクタを採用しても良い。

図示する例では、ホルダ本体６１の中心線Ｃａと平行に位置決め片６２を延ばしているが、これに限られることはなく、位置決め片６２を中心線Ｃａに対して傾斜させても良い。また、図示する例では、ホルダ変形部６５や位置決め変形部６７をヘアピン状に折り曲げているが、これに限られることはなく、他の形状のホルダ変形部や位置決め変形部を採用しても良い。また、図示する例では、１つの燃料ギャラリ３１に対して２つのインジェクタ３０が接続されているが、これに限られることはなく、１つの燃料ギャラリ３１に１つのインジェクタ３０を接続しても良く、１つの燃料ギャラリ３１に３つ以上のインジェクタ３０を接続しても良い。

１０ エンジン
２１，２２ シリンダヘッド
２３ 燃焼室
３０ インジェクタ（燃料噴射弁）
３１ 燃料ギャラリ
３２ 燃料配管
４０ 燃料噴射部
４１ 燃料導入部
４２ 弁本体部
４３ コネクタ部
５４ 噴射弁ホルダ
６１ ホルダ本体
６１ａ 外周面
６２ 位置決め片
６３ 第１円弧部（第１端部）
６４ 第２円弧部（第２端部）
６５ ホルダ変形部（第１変形部）
６６ 先端部
６７ 位置決め変形部（第２変形部）
７１ 位置決め溝
７２ 先端
７３ 底
８０ 位置決め溝
Ｇ 隙間

Claims (7)

1. シリンダヘッドを備えるエンジンであって、
   前記シリンダヘッドに取り付けられ、燃料配管に接続される燃料ギャラリと、
   前記シリンダヘッドに挿入される燃料噴射部と、前記燃料ギャラリに挿入される燃料導入部と、前記燃料噴射部と前記燃料導入部との間に設けられる弁本体部と、前記弁本体部から外側に延びるコネクタ部と、を備える燃料噴射弁と、
   前記燃料ギャラリと前記弁本体部との間に挟まれ、前記燃料ギャラリから前記燃料噴射弁に押し付け力を伝達する噴射弁ホルダと、
   を有し、
   前記噴射弁ホルダは、前記弁本体部に取り付けられて前記コネクタ部を拘束するホルダ本体と、前記シリンダヘッドと前記燃料ギャラリとの一方に向けて前記ホルダ本体から延びる位置決め片と、を備え、
   前記シリンダヘッドと前記燃料ギャラリとの一方に、前記位置決め片に係合する位置決め溝が形成され、
   前記燃料噴射弁の中心線に平行な力に対する前記位置決め片の剛性は、前記中心線に平行な力に対する前記ホルダ本体の剛性よりも低い、
   エンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンにおいて、
   前記位置決め片は、前記ホルダ本体の外周面よりも外側に配置される、
   エンジン。
3. 請求項１または２に記載のエンジンにおいて、
   前記ホルダ本体は、前記燃料ギャラリに接触する第１端部と、前記弁本体部に接触する第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に設けられる第１変形部と、を備え、
   前記位置決め片は、前記位置決め溝に係合する先端部と、前記第１端部と前記第２端部との一方と前記先端部との間に設けられる第２変形部と、を備え、
   前記燃料噴射弁の中心線に平行な力に対する前記第２変形部の剛性は、前記中心線に平行な力に対する前記第１変形部の剛性よりも低い、
   エンジン。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
   前記位置決め片と前記位置決め溝とを係合させることにより、前記燃料噴射弁は前記中心線を中心とする回転方向に位置決めされる、
   エンジン。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
   前記燃料噴射部は、前記シリンダヘッドの燃焼室に燃料を噴射する、
   エンジン。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
   前記位置決め片の先端とこれに対向する前記位置決め溝の底との間には隙間が設けられる、
   エンジン。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンにおいて、
   前記位置決め溝は、前記シリンダヘッドに形成される、
   エンジン。

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