JP2006194132A - インジェクタ、燃料噴射システム及び流体分配構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナットの締結にインパクトレンチを用いることができ、組み付け工数を低減することができるインジェクタ、燃料噴射システムを提供することを課題とする。
【解決手段】 インジェクタ（２）は、軸方向燃料通路（６）を有する燃料インレット（５）の基端側に燃料ケース（７）を被冠し、この燃料ケース（７）を燃料インレット（５）の頂部に螺合するナット（８）により締めつけ手構成されている。このインジェクタ（２）には、軸方向燃料通路（６）に通じ、燃料インレット（５）の燃料ケース（７）が被冠される外周壁に開口（１０ａ）を有する径方向燃料流路（１０）を有している。また、側壁に燃料ケース（７）内に燃料供給する燃料供給孔（１４）を設け、ナット（８）と干渉しないように燃料ケース（７）に接合した燃料パイプ（３）を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料をエンジン筒内に噴射するためのインジェクタ、燃料噴射システム、さらに、複数の箇所へ流体を分配するための流体分配構造に関する。

従来、燃料をエンジン筒内に噴射するためのインジェクタでは、袋ナットを用いて燃料パイプを接続する構造が一般的である。このような構造を、図７を参照しつつ説明すると以下の如くである。すなわち、燃料管接続構造１００は、パイプホルダ１０１の端部に燃料パイプ１０２の端部開口部１０２ａを当接させ、燃料パイプ１０２を挿通させた袋ナット１０３により両者を接続する構成となっている。例えば、特許文献１には燃料噴射装置の燃料管接続構造が開示されているが、この燃料管接続構造においても燃料パイプとパイプホルダの接続には袋ナットも用いており、当該部分の構成は、図７に示した構成とほぼ同様となっている。

図８は、コモンレール１０６を用いた四気筒エンジン用の燃料噴射システム１０５の概略構成図であるが、前記のような燃料管接続構造１００は、このような燃料噴射システム１０５にも用いることができる。燃料噴射システム１０５は、まず、タンク１０７内の燃料を高圧ポンプ１０８により第一燃料パイプ１０９を通じてコモンレール１０６に供給する。その後、コモンレール１０６から第二燃料パイプ１１０を通じて第一インジェクタ１１１へ、第三燃料パイプ１１２を通じて第二インジェクタ１１３へ、第四燃料パイプ１１４を通じて第三インジェクタ１１５へ、第五燃料パイプ１１６を通じて第四インジェクタ１１７へ燃料を供給する構成となっている。ここで、コモンレール１０６からの高圧燃料を移送する燃料パイプ１１０等は、噴射による圧力変動を自身で吸収することができないため、コモンレール１０６から各インジェクタ１１１、１１３、１１５、１１７へ高圧燃料を移送する各燃料パイプ１１０、１１２、１１４、１１６は等長とされている。

特開平５−１７２０１８号公報

しかしながら、前記のような燃料管接続構造１００は、袋ナット１０３によりパイプホルダ１０１と燃料パイプ１０２との接続を行う際に、袋ナット１０３を締めつけるための工具、例えばスパナを、側方からくわえさせて作業しなければならない。すなわち、インパクトレンチ等の自動工具を用い、袋ナット１０３の上側からくわえさせて作業することができない。これは、燃料パイプ１０２と工具とが干渉するためである。

また、図８に示した燃料噴射システム１０５では、第一燃料パイプ１０９等の両端に袋ナット１０３を用いることになるから、計１０箇所の接合箇所があることになり、組み付け工数が多くなる。また、その接合箇所毎の袋ナット１０３の締め付けには前記のようにインパクトレンチ等の自動工具を用いることができないので多大な組み付け労力、作業時間を要するという問題があった。

そこで、本発明は、容易にナットの締め付けを行うことができると共に配管数を減少し、これに伴って配管の組み付け工数を低減することのできるインジェクタ、燃料噴射システム及び流体分配構造を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するための、本発明のインジェクタは、軸方向燃料通路を有する燃料インレットの基端側に燃料ケースを被冠し、当該燃料ケースを前記燃料インレットの頂部に螺合するナットにより締めつけるインジェクタにおいて、前記軸方向燃料通路に通じ、前記燃料インレットの前記燃料ケースが被冠される外周壁に開口を有する径方向燃料流路と、側壁に前記燃料ケース内に燃料供給する燃料供給孔を設け、前記ナットと干渉しないように前記燃料ケースに接合した燃料パイプと、を有することを特徴とする（請求項１）。このように、ナットと干渉しないように燃料ケースに接合した構成とすることによりナットの締め付けにインパクトレンチ等の自動工具を用いることができる。

また、このようなインジェクタを複数本準備し、これらを一の燃料パイプで接続して燃料噴射システムを構成することによって（請求項８）、燃料噴射システムにおける配管数を削減することができる。

前記のようなインジェクタでは、前記径方向燃料通路の開口の上下にシール部材を装着した構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすることにより、シール部材の弾性により前記燃料ケース内に高圧燃料を充填した際の圧力変動に対応することが期待され、コモンレール自体の廃止も可能となる。コモンレールを廃止することができれば、燃料噴射システムのさらなる低コスト化、コンパクト化を図ることができる。

また、前記のようなインジェクタでは、前記燃料ケース内に燃料が充填される空間を設けると共に、当該空間に前記シール部材を収納した構成とすることもできる（請求項３）。このような構成とすれば、燃料ケース内に充填される燃料の圧力は、燃料ケース内で相殺され、ナットで頂部を締めつけられる燃料インレットの軸方向に作用する力を緩和することができる。

さらに、前記のようなインジェクタでは、前記燃料ケースに内周壁に開口する燃料吐出孔と当該燃料吐出孔と連通する貫通孔とを設け、当該貫通孔に前記燃料パイプを挿通させて前記燃料供給孔及び燃料吐出孔を通じて前記燃料ケースに燃料を供給する構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすれば、燃料パイプと燃料ケースとを、燃料パイプの外周面と燃料ケースに設けた貫通孔の周囲とを溶接等で接合することができる。このような接合方法であれば、高圧燃料による圧力は燃料パイプ自身が受け持つこととなり、接合部に加わる力を緩和することができ、高い信頼性を確保することができる。

さらに、前記燃料パイプは前記燃料供給孔を設けた部分を前記燃料吐出孔から前記燃料ケース内へ露出させた構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすれば、接合後に孔を設ける作業が不要となり、また、燃料ケースに設けた挿通孔に燃料パイプを通したときの燃料供給孔と燃料吐出孔との位置合わせが容易となって、作業性を向上させることができる。

また、前記のようなインジェクタでは、前記径方向燃料通路の断面形状を前記燃料インレットの軸方向を長手方向とした長円形又は小判形である構成とすることができる（請求項６）。これは、径方向燃料通路における応力集中を緩和するものであり、このような観点から軸方向に沿う部分を直線とし、この直線で上下のＲ部を結んだ競技場のトラックの様な形状とすることもできる。また、径方向燃料流路の断面径を小さくすれば、オリフィス効果を期待することもできる。

さらに、前記のようなインジェクタでは、前記燃料インレットは大径部を設け、当該大径部に前記径方向燃料通路の前記開口を配置した構成とすることができる（請求項７）。このような構成とすることにより、前記シール部材、例えばＯリングの移動、抜け落ちを防止することができる。また、Ｏリングと共に装着するワッシャの位置決め用溝を設ける必要がなくなる。このような位置決め用溝を廃止することにより、応力集中を軽減することができる。また、前記のように燃料インレットに径方向燃料流路を設けることは燃料インレットの強度低下につながるものであるが、大径部を設けることにより、該部の補強を兼ねることもできる。

次に、本発明の流体分配構造は、複数の筒状の流体ケースを一の流体パイプに接続した流体分配構造であって、前記流体パイプは前記複数の流体ケースのそれぞれに設けた貫通孔に挿通させると共に、その側壁の前記複数の流体ケースに対応した位置に流体供給孔を設けたことを特徴とする（請求項９）。このような流体分配構造は、燃料以外の種々の流体の移送、分配に用いることができる。なお、本発明における流体ケース、流体パイプは、それぞれ、前記インジェクにおける燃料ケース、燃料パイプに相当するものである。

本発明によれば、軸方向燃料通路に通じ、前記燃料インレットの前記燃料ケースが被冠される外周壁に開口を有する径方向燃料流路と、側壁に前記燃料ケース内に燃料供給する燃料供給孔を設け、前記ナットと干渉しないように前記燃料燃料ケースに接合した燃料パイプと、を有するインジェクタとしたので、ナットの締め付けをナット上部からインパクトレンチ等の自動工具を用いて行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、実施例１の燃料噴射システム１の概略構成を示す斜視図である。この燃料噴射システム１は、四気筒エンジン用のものであり、４本のインジェクタ２を備えており、これら４本のインジェクタ２が一本の燃料パイプ３に接続されている。また、この燃料パイプ３にはこの燃料パイプ３に対する燃料供給手段となる燃料ポンプ４が接続されている。

それぞれのインジェクタ２は、図２に示すように軸方向燃料通路６を有する燃料インレット５の基端側に燃料ケース７を被冠し、この燃料ケース７を燃料インレット５の頂部に螺合するナット８により締めつけて構成している。

燃料インレット５には、図２中、破線の楕円９で囲んだ部分に軸方向燃料通路６に通じ、外周壁に開口１０ａを有する径方向燃料流路１０が設けられている。図３は、図２中の楕円９で囲んだ部分の拡大図であるが、径方向燃料流路１０は、径方向に十字に交差している。この径方向燃料通路１０の断面形状は燃料インレット５の軸方向を長手方向とした長円形をなしている。これは、該部の応力緩和のための措置である。

このような径方向燃料流路１０が設けられた箇所は、他の部分よりも径の大きい大径部５ａが形成されており、開口１０ａはこの大径部５ａに配置されている。このような大径部を設けることにより該部の強度が確保されている。

このような大径部５ａの上下にはシール部材としてのＯリング１１が装着されている。また、それぞれのＯリング１１を挟むようにバックアップリング１２が装着されている。さらに、上側のＯリング１１の下側にはワッシャ１３が装着されている。ここで、Ｏリング１１は弾性を有することから大径部５ａの下側に装着する場合にはＯリングを押し広げ、大径部５ａを乗り越えて装着する。各バックアップリング１２はＣ型のリングであることから、燃料インレット５の側方から装着する。ワッシャ１３はその内径を大径部５ａの径よりも小径のものを装着する。このワッシャ１３を装着することにより燃料ケース７を燃料インレット５に装着する際に上側のＯリング１１が移動してしまうことを防止することことができる。

燃料インレット５は肩部５ｂが形成された形状となっており、燃料ケース７を被冠した際に燃料ケース７との間に燃料が充満する空間が形成されるようになっている。

燃料ケース７には、内周壁に開口する燃料吐出孔１４とこの燃料吐出孔１４と連通する貫通孔１５とを設けてある。この貫通孔１５には燃料パイプ３をさせる。ここで、燃料パイプ３にはその側壁に４つの燃料供給孔１６が設けてある。燃料ケース７と燃料パイプ３とを接合するときには、この燃料供給孔１６を設けた部分を各燃料ケース７に設けた燃料吐出孔１４から各燃料ケース７内へ露出させて位置決めを行いロウ付け接合する。このロウ付け接合は、図４に符号１７で示した位置、すなわち、燃料パイプ３の外周面において行う。このような接合方法を採ることにより、燃料パイプ３に流通する高圧燃料の圧力はほぼ燃料パイプ３自身で受け持つことができる。なお、燃料供給孔１６、燃料吐出孔１４は、燃料ケース７と燃料パイプ３とを接合した後に燃料ケース７の内側から穿設するようにすることもできる。

このように燃料パイプ３と接合した各燃料ケース７はそれぞれ燃料インレット５の基端側に被冠してナット８を締めつけることによって装着する。

本実施例の燃料噴射システム１では、燃料ポンプ４においても燃料パイプの装着は燃料インレット５に装着したものと同様の燃料ケース７ａを用いて行っている。

ここで、本実施例の燃料噴射システム１では、各燃料ケース７内に一旦高圧燃料を充填した後エンジン筒内に燃料を噴射することになるが、燃料インレット５に装着したＯリング１１の弾性により燃料の脈動を緩和することができるのでコモンレールを廃止することが可能となっている。

このような構成の燃料噴射システム１では、５箇所のナット８を締めつければよいこととなり、図８に示した従来のコモンレール１０６を用いた燃料噴射システム１０５におけるナット締め付け箇所１０箇所と比較して大幅な組み付け工数の低減を達成できている。また、５箇所のナット８の締め付けは、いずれもナット８の上側から工具をくわえさせることができるので、インパクトレンチによる作業が可能となり、大幅な作業効率の向上を図ることができる。

このような燃料噴射システム１を実際にエンジンに組み付けるときには、燃料パイプ３と燃料ケース７とを接合して一体化しておき、エンジンのヘッドに組み付けたインジェクタ２の本体部分（燃料インレット５側）へそれぞれ燃料ケース７を被冠し、ナット８で締めつけるようにする。

次に、本発明の実施例２について説明する。図５は、実施例２のインジェクタ２０の一部拡大説明図であるが、図２に示した実施例１のインジェクタ２と異なるのは以下の点である。実施例１のインジェクタ２では、燃料インレット５に肩部５ｂが設けられ、また、燃料インレット５にＯリング１１を装着し、燃料インレット５と燃料ケース７との間に高圧燃料が供給、充填される構成となっている。これに対し、実施例２のインジェクタ２０では、燃料インレット２１の外側壁はほぼストレートの形状となっており、一方の燃料ケース２２の内周側に空間２２ａが設けられ、この空間２２ａ内にシール部材としてのＯリング１１が収容された構成となっている。

このような構成のインジェクタ２０では空間２２ａ内に高圧燃料が充填されることになるが、燃料ケース２２内の高圧燃料の圧力による力は、矢示Ａと矢示Ｂで示したように燃料ケース２２内で相殺するようになるので、燃料インレット２１に生じる応力を緩和することができる。

なお、実施例１におけるインジェクタ２と同一の構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、図６に示したように燃料インレット２５に凹部を設けて燃料ケース７との間に空間２６を形成し、この空間２６内にＯリング１１を収納するように構成することもできる。この場合、Ｏリング１１の収容は困難であることから、燃料インレット２５を上側部材２５ａと下側部材２５ｂとに二分割した構成とし、Ｏリング１１を装着した後に両者を螺合して燃料インレット２５を形成するようにできる。
また、本発明に用いた構造、シール手法は、インジェクタ等、燃料噴射システムだけでなく他の一般的な流体配管接続においても使用可能である。

実施例１の燃料噴射システムの概略構成を示す斜視図である。 実施例１のインジェクタの構成を示す説明図である。 図２中、破線の楕円で囲った部分の拡大図である。 図２に示したインジェクタを上側から見た説明図である。 実施例２のインジェクタの一部拡大説明図である。 他の実施例のインジェクタの一部拡大説明図である。 従来の燃料管接続構造を断面とした説明図である。 従来の燃料噴射システムの概略構成図である。

符号の説明

１ 燃料噴射システム
２、２０ インジェクタ
３ 燃料パイプ
４ 燃料ポンプ
５、２１、２５ 燃料インレット
５ａ 大径部
６ 軸方向燃料流路
７、２２ 燃料ケース
８ ナット
１０ 径方向燃料流路
１０ａ 開口
１１ Ｏリング
１２ バックアップリング
１３ ワッシャ
１４ 燃料噴出孔
１５ 挿通孔
１６ 燃料供給孔

Claims (9)

1. 軸方向燃料通路を有する燃料インレットの基端側に燃料ケースを被冠し、当該燃料ケースを前記燃料インレットの頂部に螺合するナットにより締めつけるインジェクタにおいて、
   前記軸方向燃料通路に通じ、前記燃料インレットの前記燃料ケースが被冠される外周壁に開口を有する径方向燃料流路と、
   側壁に前記燃料ケース内に燃料供給する燃料供給孔を設け、前記ナットと干渉しないように前記燃料ケースに接合した燃料パイプと、
   を有することを特徴とするインジェクタ。
2. 請求項１記載のインジェクタにおいて、
   前記径方向燃料通路の開口の上下にシール部材を装着したことを特徴とするインジェクタ。
3. 請求項２記載のインジェクタにおいて、
   前記燃料ケース内に燃料が充填される空間を設けると共に、当該空間に前記シール部材を収納したことを特徴とするインジェクタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のインジェクタにおいて、
   前記燃料ケースに内周壁に開口する燃料吐出孔と当該燃料吐出孔と連通する貫通孔とを設け、当該貫通孔に前記燃料パイプを挿通させて前記燃料供給孔及び燃料吐出孔を通じて前記燃料ケースに燃料を供給することを特徴としたインジェクタ。
5. 請求項４記載のインジェクタにおいて、
   前記燃料パイプは前記燃料供給孔を設けた部分を前記燃料吐出孔から前記燃料ケース内へ露出させたことを特徴とするインジェクタ。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載のインジェクタにおいて、
   前記径方向燃料通路の断面形状は前記燃料インレットの軸方向を長手方向とした長円形又は小判形であることを特徴としたインジェクタ。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載のインジェクタにおいて、
   前記燃料インレットは大径部を設け、当該大径部に前記径方向燃料通路の前記開口を配置したこを特徴とするインジェクタ。
8. 複数の請求項１乃至７のいずれか一項記載のインジェクタと、
   前記燃料パイプに対する燃料供給手段とを有し、前記燃料パイプを一の燃料パイプとしたことを特徴とする燃料噴射システム。
9. 複数の筒状の流体ケースを一の流体パイプに接続した流体分配構造であって、
   前記流体パイプは前記複数の流体ケースのそれぞれに設けた貫通孔に挿通させると共に、その側壁の前記複数の流体ケースに対応した位置に流体供給孔を設けたことを特徴とする流体分配構造。
   

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