JP2010185359A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁のシリンダヘッドに対する位置決め精度を高め、かつインテークマニホールドの振動減衰効果を有効に活用して燃料噴射弁からシリンダヘッドへの振動の伝達を抑えることが可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】樹脂製のインテークマニホールド７のブランチ７ａに保持部材１０を固定し、その保持部材１０の先端側には、燃料供給用のデリバリパイプ４とシリンダヘッド３との間に延ばされた噴射弁取付部としての受け部１１及び押え部１２を設け、それらの受け部１１と押え部１２との間で燃料噴射弁５を挟み込む。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製のインテークマニホールドを、筒内噴射用の燃料噴射弁の支持手段として利用する内燃機関の燃料噴射装置に関する。

樹脂製のインテークマニホールドに金属製のデリバリパイプ（フューエルレイルとも呼ばれる。）を鋳込み、あるいは、樹脂製のインテークマニホールドのボス部に金属製のデリバリパイプをねじ締結し、そのデリバリパイプとシリンダヘッドとの間に燃料噴射弁を配置することにより、樹脂製のインテークマニホールドを燃料噴射弁の支持手段として利用する筒内噴射型の燃料噴射装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本願発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜５が存在する。

特開平９−２１７６６１号公報 特開２００２−１８０９２２公報 特開平９−２５６２８号公報 再公表特許 ＪＰ ＷＯ２００２／０４０８４６号公報 特表平１１−５０７７０７号公報

上述した従来の燃料噴射装置では、燃料噴射弁がデリバリパイプを介して樹脂製のインテークマニホールドと連結され、シリンダヘッドと組み合わされるべき燃料噴射弁の先端部からインテークマニホールドまでの距離が比較的大きい。従って、燃料噴射弁のシリンダヘッドに対する位置決め精度が低い。また、燃料噴射弁の振動がシリンダヘッドに伝達され易く、樹脂製のインテークマニホールドが有している振動減衰効果を十分に活用することができない。

そこで、本発明は燃料噴射弁のシリンダヘッドに対する位置決め精度を高め、かつインテークマニホールドの振動減衰効果を有効に活用してシリンダヘッドへの振動の伝達を抑えることができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の燃料噴射装置は、樹脂製のインテークマニホールドに固定され、かつ先端側には、燃料供給用のデリバリパイプとシリンダヘッドとの間に延ばされた噴射弁取付部を有する保持部材と、後端の導入部が前記デリバリパイプと接続され、先端の噴射部が前記シリンダヘッドの噴射弁取付孔に挿入された状態で前記保持部材の前記噴射弁取付部に取り付けられた燃料噴射弁とを備えたものである（請求項１）。

本発明の燃料噴射装置によれば、燃料噴射弁がデリバリパイプとシリンダヘッドとの間に延ばされた保持部材の噴射弁取付部に取り付けられ、かつその保持部材は樹脂製のインテークマニホールドに固定されている。従って、燃料噴射弁がデリバリパイプを介してインテークマニホールドに保持された従来技術と比較して、燃料噴射弁をシリンダヘッドにより接近した箇所でインテークマニホールドと連結することができる。そのため、燃料噴射弁のシリンダヘッドに対する位置決め精度を高めるとともに、燃料噴射弁の振動を樹脂製のインテークマニホールドに効率よく伝達してインテークマニホールドの振動減衰効果をより有効に活用することができる。

本発明の燃料噴射装置の一形態において、前記保持部材には、前記噴射弁取付部として、前記燃料噴射弁に対して先端側又は後端側のいずれか一方の側から接触する受け部と、前記燃料噴射弁に対して前記後端側又は先端側のいずれか他方の側から接触して前記燃料噴射弁を前記受け部に押し付ける力を該燃料噴射弁に付与する押え部とが設けられてもよい（請求項２）。この形態によれば押え部にて燃料噴射弁を受け部に押し付けることにより、燃料噴射弁をそれらの受け部と押え部との間に挟み込み、それにより燃料噴射弁を定位置に保持することができる。

上記の形態においては、前記シリンダヘッドの吸気ポートに対する前記インテークマニホールドのブランチの接触面、及び前記燃料噴射弁に対する前記保持部材の前記受け部の接触面とが機械加工されてもよい（請求項３）。さらに、前記燃料噴射弁に対する前記保持部材の前記押え部の接触面が機械加工されてもよい（請求項４）。インテークマニホールドのブランチの接触面及び保持部材の受け部の接触面を機械加工することにより、それらの接触面間における形状誤差を低減し、それによりシリンダヘッドに対する燃料噴射弁の位置決め精度を高めることができる。さらに、保持部材の押え部の接触面を機械加工すれば、押え部が燃料噴射弁を受け部に押し付ける力のばらつきを抑え、それにより燃料噴射弁の位置決め精度をさらに高めることが可能である。

本発明の燃料噴射装置の一形態においては、前記保持部材が前記インテークマニホールドにインサート部品として鋳込まれることにより、該保持部材が前記インテークマニホールドに固定されてもよい（請求項５）。これによれば、保持部材をインテークマニホールドに強固に固定することができる。また、本発明の燃料噴射装置の一形態において、前記保持部材が前記インテークマニホールドのブランチに固定されてもよい（請求項６）。これによれば、シリンダヘッドの近傍にて燃料噴射弁をインテークマニホールドに連結することができ、位置決め精度をさらに高めかつ振動減衰効果をさらに高めることができる。さらに、本発明の燃料噴射装置の一形態において、前記保持部材が金属製であってもよい（請求項７）。これによれば、金属製の保持部材を利用して燃料噴射弁を確実に保持しつつ、樹脂製のインテークマニホールドに対して振動をより効率よく伝達して振動減衰効果を高めることができる。

以上に説明したように、本発明によれば、樹脂製のインテークマニホールドに固定された保持部材に、デリバリパイプとシリンダヘッドとの間に延ばされた噴射弁取付部を設け、その噴射弁取付部に燃料噴射弁を取り付けているため、燃料噴射弁を従来よりもシリンダヘッドに接近した箇所でインテークマニホールドと連結することが可能となり、それにより、燃料噴射弁のシリンダヘッドに対する位置決め精度を高めるとともに、インテークマニホールドの振動減衰効果をより有効に活用してシリンダヘッドへの振動の伝達を抑えることができる。

本発明の一形態に係る燃料噴射装置の要部を示す図。 インテークマニホールド及びこれに一体化された保持部材を示す図。 本発明に対する比較例としての燃料噴射装置の要部を示す図。

図１及び図２を参照して、本発明の一形態に係る燃料噴射装置を説明する。図１に示すように、本形態の燃料噴射装置１は、内燃機関（以下、エンジンと称する。）２のシリンダヘッド３と、燃料供給用のデリバリパイプ４との間に配置された燃料噴射弁５により、シリンダ６内に燃料を直接噴射するいわゆる筒内噴射型の燃料噴射装置として構成されている。デリバリパイプ４は、複数（図では単一のシリンダのみ示す。）のシリンダ６の並び方向に延ばされた不図示の主管部と、その主管部からシリンダヘッド３の噴射弁取付孔３ａに向かって延ばされた分岐管部４ａとを備えている。分岐管部４ａはシリンダ６毎に設けられている。デリバリパイプ４の主管部には、不図示の燃料供給装置から加圧された燃料が供給される。燃料噴射弁５は、直径が大きい本体部５ａの後端側に小径の導入部５ｂが、先端側に小径の噴射部５ｃがそれぞれ設けられた構成を有している。噴射部５ｃはその先端側に軸状のノズル部５ｄを有している。デリバリパイプ４内の燃料は分岐管部４ａから燃料噴射弁５の導入部５ｂに導入され、燃料噴射弁５の開弁動作に応じてノズル部５ｄの先端からシリンダ６内に噴射される。

シリンダヘッド３には、シリンダ６毎に吸気ポート３ｂが設けられている。各吸気ポート３ｂには、インテークマニホールド７のブランチ７ａが接続されている。ブランチ７ａは、インテークマニホールド７の集合部（不図示）にから吸気ポート３ｂ毎に枝分かれするように設けられている。各ブランチ７ａに導かれた吸気は、吸気弁９の開弁動作に応じてシリンダ６内に導入される。インテークマニホールド７は樹脂製であり、具体的には樹脂を素材とする射出成形法にて形成された樹脂成形品である。

図１及び図２に示すように、ブランチ７ａの先端部には金属製の保持部材１０が固定されている。保持部材１０は、インテークマニホールド７の成形時に、その成形用金型内にインサート部品として配置され、インテークマニホールド７内に鋳込まれることによりインテークマニホールド７のブランチ７ａに一体に固定されている。保持部材１０とブランチ７ａとの接触面積は、クリープが問題とならない範囲、すなわちブランチ７ａに生じる応力が許容値以下となるように定めるとよい。

保持部材１０の先端側には、燃料噴射弁５を取り付けるための噴射弁取付部として、受け部１１と押え部１２とが設けられている。受け部１１及び押え部１２は、保持部材１０のブランチ７ａに対する埋め込み部１０ａからデリバリパイプ４とシリンダヘッド３との間までアーム状に延ばされている。受け部１１は、燃料噴射弁５の本体部５ａの端面に先端側（噴射部５ｃ側）から接触して燃料噴射弁５を軸線方向に位置決めする。受け部１１には、燃料噴射弁５の噴射部５ｃを通過させるための貫通孔１１ａが設けられている。押え部１２は、燃料噴射弁５の本体部５ａに対して後端側（導入部５ｂ側）から接触して、燃料噴射弁５を受け部１１に押し付ける弾性力を燃料噴射弁５に付与する。すなわち、押え部１２は燃料噴射弁５を導入部５ｂ側から押さえ込むばねとして機能する。その押え部１２のばね力により、燃料噴射弁５の本体部５ａが受け部１１と押え部１２との間に挟み込まれる。押え部１２には、燃料噴射弁５の導入部５ｂを通過させるための貫通孔１２ａが設けられている。

燃料噴射弁５の導入部５ｂとデリバリパイプ４の分岐管部４ａとの接続部にはシールリング１３が取り付けられている。また、燃料噴射弁５のノズル部５ｄは保持部材１０の貫通孔１１ａを貫いてシリンダヘッド３の噴射弁取付孔３ａに挿入され、その先端はシリンダ６内に所定量だけ突出する。ノズル部５ｄと噴射弁取付孔３ａとの間には、弾性材料製でかつ環状の軸シール１４が取り付けられている。従って、燃料噴射弁５はシリンダヘッド３に対してねじその他の固定手段にて固定されることなく、いわばフローティング状態でシリンダヘッド３上に設置されている。

以上の構成の燃料噴射装置１においては、燃料噴射弁５がデリバリパイプ４とシリンダヘッド３との間に延ばされた受け部１１に押し付けられてその位置が定められる。そのため、燃料噴射弁がデリバリパイプを介してインテークマニホールドに保持された従来技術と比較して、燃料噴射弁５をシリンダヘッド３により接近した箇所で位置決めし、それにより、燃料噴射弁５のシリンダヘッド３に対する位置決め精度を高めることが可能である。しかも、上記の従来技術と比較して、燃料噴射弁５をシリンダヘッド３により近い位置でインテークマニホールド７と連結することができる。よって、燃料噴射弁５の振動を樹脂製のインテークマニホールド７に効率よく伝達してインテークマニホールド７の振動減衰効果をより有効に活用することができる。そのため、シリンダヘッド３に例えばノッキングセンサのような物理センサが設けられている場合でも、燃料噴射弁５の振動がそのセンサの検出精度に与える影響を抑えることが可能である。

ちなみに、本形態の燃料噴射装置１は、図３の比較例との対比においても位置決め精度及び振動減衰効果に関して同様の点で優位である。図３の比較例では、デリバリパイプ４の主管部４ｂがホルダ２０に装着され、そのホルダ２０がインテークマニホールド７のボス７ｃに埋め込まれたナット２１とボルト２２を介して連結されている。ホルダ２０には保持治具２３が被せられ、その保持治具２３の先端側の内部に燃料噴射弁５が収容されている。そして、燃料噴射弁５の本体部５ａがばね２４によって保持治具２３の先端の爪部２３ａに押し付けられ、それにより燃料噴射弁５が保持治具２３内の定位置に保持されている。この比較例では、燃料噴射弁５の先端側の噴射部５ｃの位置が保持治具２３とホルダ２０の後端部との接触状態に依存して変化し、しかも、燃料噴射弁５のインテークマニホールド７に対する連結がホルダ２０とボス７ｄとの接触部分である。よって、位置決め精度及び振動減衰効果のいずれに関しても、本形態の燃料噴射装置１が有利である。

本形態の燃料噴射装置１において、燃料噴射弁５の軸線方向の位置決め精度をさらに高めるためには、シリンダヘッド３の吸気ポート３ｂに対するブランチ７ａの接触面７ｂ、燃料噴射弁５に対する保持部材１０の受け部１１の接触面１１ｂの両者を、インテークマニホールド７の成形後に機械加工してそれらの形状誤差を低減することが望ましい。さらに、押え部１２の燃料噴射弁５に対する接触面１２ｂを機械加工すれば、押え部１２が燃料噴射弁５を受け部１１に押し付ける力のばらつきを抑え、それにより燃料噴射弁５の位置決め精度をさらに高めることが可能である。

本発明は上述した形態に限らず、適宜の変更が可能である。例えば、上記の形態では受け部１１を燃料噴射弁５の先端側に、押え部１２を燃料噴射弁５の後端側に配置したが、それらを軸線方向に関して逆に配置してもよい。但し、燃料噴射弁５の位置決め基準となるべき受け部１１を燃料噴射弁５の先端側に配置した方が、位置決め精度の向上及び振動減衰効果の向上の点では有利である。上記の形態では、保持部材１０をインテークマニホールド７にインサート部品として鋳込んでいるが、保持部材をインテークマニホールドに対して固定する手段は適宜変更可能である。例えば、ねじ締結構造、接着、溶着等の各種の手段を用いることができる。但し、保持部材をインサート部品として鋳込んだ場合には、他にボルト等の部品を要することなく保持部材をインテークマニホールドに強固に固定できる利点がある。上記の形態では保持部材１０を金属製としたが、燃料噴射弁を十分な強度でインテークマニホールドと連結できる限りにおいて、保持部材の材質は適宜に変更可能である。保持部材の噴射弁取付部は、一対の受け部と押え部とを有する構造に限らず、燃料噴射弁を十分な強度でかつ安定的に保持部材に取り付けることができる限りにおいて、適宜に変更可能である。

１ 燃料噴射装置
３ シリンダヘッド
３ａ 噴射弁取付孔
４ デリバリパイプ
５ 燃料噴射弁
５ｂ 導入部
５ｃ 噴射部
５ｄ ノズル部
７ インテークマニホールド
７ａ ブランチ
７ｂ 接触面
１０ 保持部材
１１ 受け部
１１ｂ 接触面
１２ 押え部
１２ｂ 接触面
１３ シールリング
１４ 軸シール

Claims (7)

1. 樹脂製のインテークマニホールドに固定され、かつ先端側には、燃料供給用のデリバリパイプとシリンダヘッドとの間に延ばされた噴射弁取付部を有する保持部材と、
   後端の導入部が前記デリバリパイプと接続され、先端の噴射部が前記シリンダヘッドの噴射弁取付孔に挿入された状態で前記保持部材の前記噴射弁取付部に取り付けられた燃料噴射弁と、
   を備えた内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記保持部材には、前記噴射弁取付部として、前記燃料噴射弁に対して先端側又は後端側のいずれか一方の側から接触する受け部と、前記燃料噴射弁に対して前記後端側又は先端側のいずれか他方の側から接触して前記燃料噴射弁を前記受け部に押し付ける力を該燃料噴射弁に付与する押え部とが設けられている請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記シリンダヘッドの吸気ポートに対する前記インテークマニホールドのブランチの接触面、及び前記燃料噴射弁に対する前記保持部材の前記受け部の接触面とが機械加工されている請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記燃料噴射弁に対する前記保持部材の前記押え部の接触面がさらに機械加工されている請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 前記保持部材が前記インテークマニホールドにインサート部品として鋳込まれることにより、該保持部材が前記インテークマニホールドに固定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
6. 前記保持部材が前記インテークマニホールドのブランチに固定されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
7. 前記保持部材が金属製である請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。

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