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JP2000120504A - 筒内直噴式内燃機関の燃料供給系 - Google Patents

筒内直噴式内燃機関の燃料供給系

Info

Publication number
JP2000120504A
JP2000120504A JP10290824A JP29082498A JP2000120504A JP 2000120504 A JP2000120504 A JP 2000120504A JP 10290824 A JP10290824 A JP 10290824A JP 29082498 A JP29082498 A JP 29082498A JP 2000120504 A JP2000120504 A JP 2000120504A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
delivery pipe
injector
supply system
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP10290824A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Sato
靖之 佐藤
Tokio Kohama
時男 小浜
Kimitaka Saito
公孝 斎藤
Masaaki Yano
正明 矢野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP10290824A priority Critical patent/JP2000120504A/ja
Priority to US09/401,785 priority patent/US6227169B1/en
Priority to EP99118822A priority patent/EP0994249A3/en
Publication of JP2000120504A publication Critical patent/JP2000120504A/ja
Priority to US09/808,346 priority patent/US20010010217A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
    • F02M69/462—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
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    • F02M2200/856—Mounting of fuel injection apparatus characterised by mounting injector to fuel or common rail, or vice versa
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料圧力の上昇に伴うデリバリパイプ１の変
形や、デリバリパイプ１とシリンダヘッド５との温度差
に起因した熱膨張差によるインジェクタ４とデリバリパ
イプ１との相対位置変化（軸のズレ等）に起因する、イ
ンジェクタ４とデリバリパイプ１とを結合しているゴム
製Ｏリング３のシール性の低下を防止してシール部から
の燃料漏れを無くする。 【解決手段】 インジェクタ４への燃料供給系のデリバ
リパイプ１を、各インジェクタ４毎、もしくは複数イン
ジェクタ４毎に分割し、分割したデリバリパイプ１１、
１２の各部分をデリバリパイプ１の燃料流路径とほぼ同
径の連結部の燃料流路径を有するフレキシブルな構造で
連結したので、燃料圧力による燃料供給系のデリバリパ
イプ１の撓みを連結部で小さな撓みに分散して吸収する
ことができると共に、燃料供給系の容積が各デリバリパ
イプの各部分を絞り無く連結した大きな容積となるた
め、燃料噴射を行った場合にもほぼ変動の無い安定した
圧力を保つことができる。このため、燃料シール部から
の燃料漏れを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料のシール性を改
善した筒内直噴式内燃機関の燃料供給系に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の筒内直噴式内燃機関の燃料
供給系に関するもので、（Ａ）はデリバリパイプ及びイ
ンジェクタの中心軸に沿う断面図、（Ｂ）はデリバリパ
イプに燃料噴射圧力をかけた時のデリバリパイプの変形
を模式的に誇張して描いた模式図である。
【０００３】環境意識の高まりの中、自動車用ガソリン
内燃機関についても、高効率なエンジンとして、図６
（Ａ）に示すように筒内直噴式のものが検討されてい
る。この中で燃料噴射系については高圧力での燃料噴射
による噴霧改善が図られつつあり、デリバリパイプ１、
燃料パイプ２等の燃料供給系についても、高圧力下にお
けるシール性の確保が重要となっている。
【０００４】また、コスト削減のため、簡易なシール構
造として、Ｏリング３等のゴムを用いたシール法への転
換も検討されている。
【０００５】しかしながら、これらのゴムは、材料の特
性上温度による特性の変化が大きく、また図６（Ｂ）に
示すように高圧の燃料圧力によるデリバリパイプ１の反
りによる撓みδの変形とあいまって、使用条件（燃料圧
力、使用温度) が制限されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は燃料圧力の上
昇に伴うデリバリパイプ１の変形や、デリバリパイプ１
とシリンダヘッド５との温度差に起因した熱膨張差によ
るインジェクタ４とデリバリパイプ１との相対位置変化
（軸のズレ等）に起因する、インジェクタ４とデリバリ
パイプ１とを結合しているゴム製Ｏリング３のシール性
の低下を防止してシール部からの燃料漏れを無くするこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段
を採用する。
【０００８】請求項１に記載の発明によれば、インジェ
クタへの燃料供給系のデリバリパイプを、各インジェク
タ毎、もしくは複数インジェクタ毎に分割し、分割した
デリバリパイプの各部分をデリバリパイプの燃料流路径
とほぼ同径の連結部の燃料流路径を有するフレキシブル
な構造で連結したので、燃料圧力による燃料供給系のデ
リバリパイプの撓みを連結部で小さな撓みに分散して吸
収することができると共に、燃料供給系の容積が各デリ
バリパイプの各部分を絞り無く連結した大きな容積とな
るため、燃料噴射を行った場合にもほぼ変動の無い安定
した圧力を保つことができる。このため、燃料シール部
からの燃料漏れを防止することができる。
【０００９】また、請求項２に記載の発明によれば、デ
リバリパイプとインジェクタとの結合部に、デリバリパ
イプとインジェクタとの両方に対してフレキシブルに結
合する結合体を挿入したので、結合体はデリバリパイプ
とインジェクタとの両方に対してフレキシブルに結合
し、デリバリパイプの撓みは結合体とデリバリパイプと
の間、結合体とインジェクタとの間の両方に分散して吸
収することができ、燃料シール部からの燃料漏れを防止
することができる。
【００１０】また、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンジェクタとシリンダヘッドとの間にシール性を有する
緩衝材を挿入し、フレキシブルに結合させたので、デリ
バリパイプの撓みを緩衝材の変形で吸収することがで
き、燃料シール部からの燃料漏れを防止することができ
る。
【００１１】また、請求項４に記載の発明によれば、高
圧ポンプからの燃料流路をシリンダヘッド内に形成し、
シリンダヘッドの熱により暖められた燃料をインジェク
タに供給するので、インジェクタ及び燃料流路の両方
共、同じシリンダヘッドに配設され、シリンダヘッドは
十分な剛性を持ち、燃料流路からインジェクタに燃料が
供給されるので、燃料流路に撓みが生ぜず、またシリン
ダヘッドの熱膨張による撓みへの影響も無いため、撓み
の問題は起こらない。さらに、シリンダヘッドの熱によ
り暖められた燃料がインジェクタに供給されるので、特
に極低温始動時において硬化してシール性が著しく低下
したシール部材の柔軟性を早期に回復させることがで
き、燃料シール部からの燃料漏れを防止することに大き
な効果がある。また、シリンダヘッドの熱により燃料が
早期に暖められるので、燃料の霧化が良くなり、低温始
動性が著しく改善される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に関
するものであり、（Ａ）はデリバリパイプ及びインジェ
クタの中心軸に沿う断面図、（Ｂ）はデリバリパイプに
燃料噴射圧力をかけた時のデリバリパイプの変形を模式
的に誇張して描いた模式図である。
【００１３】図１（Ａ）に示すように、本来一本であっ
たデリバリパイプ１をデリバリパイプＡ部１１及びデリ
バリパイプＢ部１２の２つの部分に分割し、その間をゴ
ム製の材料でできたシール部材、例えばＯリング６など
で連結することにより、この連結部に柔軟性が生ずる。
こうすることで、図６（Ｂ）にあるように、一本のデリ
バリパイプ1 で生じていた反りによる撓みδの変形が、
図１（Ｂ）に示すように部分的に連結部で吸収され、変
形量を抑制することができ、シール性の悪化を低減でき
る。
【００１４】図２は本発明の第２実施形態に関するもの
であり、６気筒のエンジンの場合のデリバリパイプ及び
インジェクタの中心軸に沿う断面図を示す。図１では４
気筒のエンジンの場合について説明したが、６気筒のエ
ンジンの場合には図２に示すようにデリバリパイプ１を
３つの部分に分割し、デリバリパイプＣ部１３が追加さ
れる。
【００１５】また、この説明では２気筒ずつにデリバリ
パイプ１を分割したが、各気筒毎に分割すればさらに変
形を吸収することができ、シール性の悪化を最小に留め
ることも可能である。
【００１６】図３は本発明の第３実施形態に関するもの
であり、（Ａ）はデリバリパイプ１が変形していない時
のＯリング３と緩衝材８の状態を示す横断面図、（Ｂ）
はデリバリパイプ１が変形した時のＯリング３と緩衝材
８の状態を示す横断面図である。
【００１７】図６に示すような通常の一本デリバリパイ
プ１を用いて、インジェクタ４とデリバリパイプ１の接
続部に、図３（Ａ）に示すように略円筒形状の結合体７
を入れ、Ｏリング３の入れられた２箇所のフレキシブル
なシール部を設けることで、結合体はデリバリパイプ１
とインジェクタ４との両方に対してフレキシブルに結合
しているので、デリバリパイプ１の撓みは図３（Ｂ）に
示すように結合体７とデリバリパイプ１との間、結合体
７とインジェクタ４との間の両方に分散して吸収するこ
とができ、燃料シール部からの燃料漏れを防止すること
ができ、シール性の悪化を抑制することが可能である。
【００１８】また、本発明の第３実施形態ではインジェ
クタ４とシリンダヘッド５との間にシール性を有する緩
衝材８を挿入し、フレキシブルに結合させているので、
デリバリパイプ１の撓みを緩衝材８の変形で吸収するこ
とができ、燃料シール部からの燃料漏れを防止すること
ができる。
【００１９】図４は本発明の第４実施形態を示すシリン
ダヘッド５の長手方向に直角な方向のインジェクタ４の
中心軸に沿う断面図であり、図５は本発明の第５実施形
態を示すシリンダヘッド５の長手方向に直角な方向のイ
ンジェクタ４の中心軸に沿う断面図である。
【００２０】図４に示す第４実施形態、図５に示す第５
実施形態は共にデリバリパイプを無くしてシリンダヘッ
ド５の長手方向に沿ってあけられた燃料流路９を設けて
いる点が共通であり、第４実施形態では燃料流路９から
インジェクタ４の燃料流路９への連通路がシリンダヘッ
ド５内に設けられているのに対し、第５実施形態では燃
料流路９からインジェクタ４の燃料流路９への連通路が
シリンダヘッド５の外部に隣接する接続パイプ１０によ
り形成されている点が異なる。燃料のシールは第４実施
形態、第５実施形態共にＯリング３とシール性を有する
緩衝材８により達成される。
【００２１】第４実施形態、第５実施形態共にインジェ
クタ４および燃料流路９の両方共、同じシリンダヘッド
５に配設され、シリンダヘッド５は十分な剛性を持ち、
燃料流路９からインジェクタ４に燃料が供給されるの
で、燃料流路９に撓みが生ぜず、またシリンダヘッド５
の熱膨張による撓みへの影響も無いので、撓みの問題は
起こらない。
【００２２】更に、シリンダヘッド５の熱により暖めら
れた燃料がインジェクタ４に供給されるので、特に極低
温始動時において硬化してシール性が著しく低下したシ
ール部材であるＯリング３、緩衝材８の柔軟性を回復さ
せることができ、燃料シール部からの燃料漏れを防止す
ることに大きな効果がある。
【００２３】また、シリンダヘッドの熱により燃料が早
期に暖められるので、燃料の霧化が良くなり低温始動性
が著しく改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に関するものであり、
（Ａ）はデリバリパイプ及びインジェクタの中心軸に沿
う断面図、（Ｂ）はデリバリパイプに燃料噴射圧力をか
けた時のデリバリパイプの変形を模式的に誇張して描い
た模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に関するものであり、６
気筒のエンジンの場合のデリバリパイプ及びインジェク
タの中心軸に沿う断面図を示す。
【図３】本発明の第３実施形態に関するものであり、
（Ａ）はデリバリパイプ１が変形していない時のＯリン
グ３と緩衝材８の状態を示す横断面図、（Ｂ）はデリバ
リパイプ１が変形した時のＯリング３と緩衝材８の状態
を示す横断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示すシリンダヘッド５
の長手方向に直角な方向のインジェクタ４の中心軸に沿
う断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示すシリンダヘッド５
の長手方向に直角な方向のインジェクタ４の中心軸に沿
う断面図である。
【図６】従来の筒内直噴式内燃機関の燃料供給系に関す
るもので、（Ａ）はデリバリパイプ及びインジェクタの
中心軸に沿う断面図、（Ｂ）はデリバリパイプに燃料噴
射圧力をかけた時のデリバリパイプの変形を模式的に誇
張して描いた模式図である。
【符号の説明】
１、１１、１２、１３ デリバリパイプ ３ シール部材（Ｏリング） ４ インジェクタ ５ シリンダヘッド ７ 結合体 ８ 緩衝材 ９ 燃料流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小浜 時男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 矢野 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AC09 AD05 AD07 BA03 BA35 BA36 CB03 CD03 CD04 CD22 CE22 DB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の気筒を有し、該各気筒毎に噴射孔
    が燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに配置されたイ
    ンジェクタを備え、前記燃焼室内に直接燃料を噴射供給
    する筒内直噴式内燃機関であり、前記各インジェクタに
    高圧ポンプからの燃料を供給するためのデリバリパイプ
    を有し、該デリバリパイプの挿入穴にシール部材を介し
    て前記各インジェクタが接続される筒内直噴式内燃機関
    の燃料供給系において、 前記インジェクタへの燃料供給系の前記デリバリパイプ
    を、前記各インジェクタ毎、もしくは複数インジェクタ
    毎に分割し、分割した前記デリバリパイプの各部分を前
    記デリバリパイプの燃料流路径とほぼ同径の連結部の燃
    料流路径を有するフレキシブルな構造で連結したことを
    特徴とする筒内直噴式内燃機関の燃料供給系。
  2. 【請求項２】 複数の気筒を有し、該各気筒毎に噴射孔
    が燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに配置されたイ
    ンジェクタを備え、前記燃焼室内に直接燃料を噴射供給
    する筒内直噴式内燃機関であり、前記各インジェクタに
    高圧ポンプからの燃料を供給するためのデリバリパイプ
    を有し、該デリバリパイプの挿入穴にシール部材を介し
    て前記各インジェクタが接続される筒内直噴式内燃機関
    の燃料供給系において、 前記デリバリパイプと前記インジェクタとの結合部に、
    前記デリバリパイプと前記インジェクタとの両方に対し
    てフレキシブルに結合する結合体を挿入したことを特徴
    とする筒内直噴式内燃機関の燃料供給系。
  3. 【請求項３】 複数の気筒を有し、該各気筒毎に噴射孔
    が燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに配置されたイ
    ンジェクタを備え、前記燃焼室内に直接燃料を噴射供給
    する筒内直噴式内燃機関であり、前記各インジェクタに
    高圧ポンプからの燃料を供給するためのデリバリパイプ
    を有し、該デリバリパイプの挿入穴にシール部材を介し
    て前記各インジェクタが接続される筒内直噴式内燃機関
    の燃料供給系において、 前記インジェクタと前記シリンダヘッドとの間にシール
    性を有する緩衝材を挿入し、フレキシブルに結合させた
    ことを特徴とする筒内直噴式内燃機関の燃料供給系。
  4. 【請求項４】 複数の気筒を有し、該各気筒毎に噴射孔
    が燃焼室内に臨むようにシリンダヘッドに配置されたイ
    ンジェクタを備え、前記燃焼室内に直接燃料を噴射供給
    する筒内直噴式内燃機関であり、前記各インジェクタに
    高圧ポンプからの燃料を供給する筒内直噴式内燃機関の
    燃料供給系において、 前記高圧ポンプからの燃料流路を前記シリンダヘッド内
    に形成し、該シリンダヘッドの熱により暖められた燃料
    を前記インジェクタに供給することを特徴とする筒内直
    噴式内燃機関の燃料供給系。
JP10290824A 1998-10-13 1998-10-13 筒内直噴式内燃機関の燃料供給系 Pending JP2000120504A (ja)

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