(57)【要約】    【課題】燃料噴射弁をシリンダヘッド略中央部に配置した筒内直接噴射式内燃機関において、コスト削減、作業性向上、および安定した燃料供給を実現した燃料噴射弁の取付構造を提供する。    【解決手段】燃料噴射弁２をシリンダヘッド１略中央部に配置した筒内直接噴射式内燃機関において、シリンダヘッド上面を覆うカムカバー１３の下面と燃料噴射弁２上部の間に弾性体（ラバー１７）を介装し、該カムカバー１３をシリンダヘッド１に固定することによって該弾性体（ラバー１７）を圧縮させて該燃料噴射弁２をシリンダヘッド１に固定する。    【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁をシリンダヘッド略中央部に配置した筒内直接噴射式内燃機関であって、シリンダヘッド上面を覆うカムカバーの下面と該燃料噴射弁上部の間に弾性体を介装し、該カムカバーをシリンダヘッドに固定することによって前記弾性体を圧縮させて該燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定したことを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関。
【請求項２】
燃料噴射弁を、気筒配列と直角な方向には同じ気筒の点火栓が傾いた側と反対側に傾けて配置し、かつ、気筒配列方向には垂直もしくは同じ気筒の点火栓が傾いた側と反対側に傾けて配置したことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
【請求項３】
燃料噴射弁をシリンダヘッド略中央部に略垂直に配置し、排気側バルブスプリングシートと排気ポート出口との間、もしくは吸気側バルブスプリングシートと吸気ポート入口との間に点火栓を配置したことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
【請求項４】
前記カムカバー内部に、燃料を蓄圧するコモンレール、および該コモンレールから各燃料噴射弁に連通する燃料通路を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。
【請求項５】
カムカバー上部に高圧燃料噴射ポンプを配置し、高圧燃料出口と前記燃料コモンレールとの間の燃料通路をカムカバー内に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内直接噴射式内燃機関、特に燃料噴射弁の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセンターインジェクション型筒内直接噴射式内燃機関として、特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載の筒内直接噴射式内燃機関においては、燃焼室上部のシリンダヘッドに燃料噴射弁を挿入し、燃料噴射弁固定具によって燃料噴射弁をシリンダヘッドにねじ固定している。その後、金属製ガスケットおよびカムカバーをナットで締結している。
【特許文献１】特開２００１−１４０７２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の筒内直接噴射式内燃機関においては、燃料噴射弁固定具の部品点数が増加するため大幅なコスト高となり、また自動組み付けが困難でありスパナの使用が不可避であるため作業効率が悪いという問題点があった。
また、燃料噴射弁固定具の各部品の組み付け誤差が大きくなるため、燃料噴射弁の精密部品の摺動部が変形して固着しやすく、安定した燃料供給が妨げられるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、燃料噴射弁をシリンダヘッド略中央部に配置した筒内直接噴射式内燃機関において、コスト削減、作業性向上、および安定した燃料供給を実現した燃料噴射弁の取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、燃料噴射弁をシリンダヘッド略中央部に配置した筒内直接噴射式内燃機関において、シリンダヘッド上面を覆うカムカバーの下面と該燃料噴射弁上部の間に弾性体を介装し、該カムカバーをシリンダヘッドに固定することによって前記弾性体を圧縮させて該燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
以上の構成によって、前記カムカバーをシリンダヘッドへ取り付ける作業を行うだけで、前記弾性体を介してカムカバーによって前記燃料噴射弁をシリンダヘッド上面方向へ押さえつけることができ、該燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定することが可能となる。以上より、該燃料噴射弁をシリンダヘッドに固定するための部品点数や作業工程数、組み付け時間およびコストの削減が可能となる。
【０００７】
また、燃料噴射弁固定具が不要となるため、燃料噴射弁の精密部品の摺動部が変形して固着することの懸念が解消され、安定した燃料供給が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明における第１実施形態について説明する。
図１に示すように、燃焼室上面のシリンダヘッド１の略中央部で、燃料噴射弁２が該シリンダヘッド１の弁取付孔３に、気筒配列と直角な方向には、上部を排気側へ傾斜させた状態で挿入されている。ここで、燃料噴射弁２の最下部（噴孔部）は燃焼室頂部に位置している。
【０００９】
また、図２に示すように、該燃料噴射弁２は気筒配列方向には、垂直に配置されている。点火栓４は、燃焼室上面のシリンダヘッド１の略中央部において、上部をエンジンリア側へ傾斜させて配置されている。
吸気弁５は上部を吸気側へ、排気弁６は上部を排気側へ、それぞれ傾斜させた状態で、前記シリンダヘッド１の各バルブガイドに挿入されて装着されている。バルブリフタ７，８は前記シリンダヘッド１のリフタ穴に挿入されている。
【００１０】
カムシャフトの軸受け穴９，１０は、吸気側および排気側に設けられ、シリンダヘッド1上面とカムキャップ１１，１２の下面との間に形成されている。
シリンダヘッド１上面を覆うカムカバー１３の略中央部には、燃料を蓄圧するコモンレール１４が気筒配列方向へ貫通して配設されている。
従来は上記構成とは異なり、各カムごとにカムカバーを形成し、カムカバーに囲まれた中央部にスペースに燃料噴射弁および点火栓を燃焼室の略中央部に臨ませて配設し、該スペースの燃料噴射弁上方にコモンレールを配設していた。しかし、上記構成においては、コモンレールと点火栓用装着工具とカムカバーの板厚と外壁との隙間を確保すると、バルブ挟角が拡大するため燃焼状態が悪かった。また、狭い谷間部分において、該コモンレールを避けながらボルト取付および点火栓配線などの作業を行うため、整備性も悪かった。
【００１１】
そこで、本発明のように、吸気側、排気側両方のカムを同時に覆うカムカバー１３の内部にコモンレール１４を配設すれば、燃料噴射弁まわりのコモンレール配設用部品が不要となるため、バルブ挟角が大幅に縮小できるようになる。その結果、ピストンキャビテイの容積率が向上し、燃焼状態が良好になり、また成層燃焼の領域を拡大でき、燃費向上が可能となる。
【００１２】
また、該コモンレールとエンジン外部との間の断熱効果が高まり、外気温が低いときでも燃料温度を適当な温度（約８０度）に一定に保ちやすくなる。このため、燃料の噴霧状態を安定させることができるとともに、ＨＣの放出を削減できるようにもなる。
前記カムカバー１３内部において、前記コモンレール１４から略垂直下方に連通し、各気筒ごとに燃料通路１５が機械加工されている。燃料は、前記コモンレールから該燃料通路１５を経て、各気筒の燃料噴射弁へ供給される。
【００１３】
前記カムカバー１３には前記燃料噴射弁２の上部を嵌入して位置決めするボス部１６が各気筒ごとに設けられており、該ボス部１６の下面は燃料噴射弁２の軸方向と垂直に機械加工されている。該ボス部１６の下面と燃料噴射弁２上部との間には、弾性体であるラバー１７が挟まれており、シール材として機能している。
従来は、シール材として用いていたガスケットが金属製であったため、該ガスケット表面にわずかであっても傷が発生したりガスケットの隙間に異物が混入したりすれば燃料漏れが生じ、安定した燃料供給が妨げられるという問題点があった。
【００１４】
そこで、本発明のように、シール材として弾性体であるラバー１７を用いることで、従来のように金属製ガスケットを用いる場合に比べてシール性が向上し、燃料漏れの懸念が解消され、安定した燃料供給が可能となる。
また、前記カムカバー１３の周囲には複数のフランジ部１８を設け、該フランジ部１８にはシリンダヘッド１へ連なる雌ねじ部１９を施してある。該雌ねじ部１９と前記シリンダヘッド１とをボルト２０によって締結すると、該カムカバー１３はシリンダヘッド１に固定される。これにより、前記燃料噴射弁２は、カムカバー１３のボス部１６の下面によってラバー１７を介して下方へ押さえつけられる。以って、前記燃料噴射弁２は前記シリンダヘッド１の上面に固定されるため、燃料噴射弁まわりの燃料噴射弁固定具は不要となる。このため、コストの削減、燃料噴射弁まわりのスペース拡大が可能となり、点火栓配置パターンの自由度を高めることも可能となる。
【００１５】
それと同時に、バルブ挟角間の空間をオイルセパレータ部屋として利用できるようにもなる。従来は、吸気側および排気側各々のカムカバーにオイルセパレータ室が二分割されていたため、オイルセパレータ室の容積を小さく、ブローバイガスの流速を液滴化できる速度にまで落とせず、オイルミストを十分に除去できなかった。そのため、外付けオイルセパレータ部品を追加せざるを得ず、オイルセパレータのスペースが増大し、またコスト高ともなっていた。
【００１６】
そこで、本発明のように、バルブ挟角間の空間をオイルセパレータ部屋として利用できる構成とすれば、オイルミストを除去しオイルの消費およびＨＣの放出を低減するための別体の外付けオイルセパレータ装置が不要となり、オイルセパレータのコンパクト化およびコストの削減が可能となる。
燃料噴射弁２の側面には、該燃料噴射弁２を電磁駆動するための電極パイプ２１が配置され、その先端部にはＯリング溝２２が形成され、燃料噴射弁２にもＯリング溝２３が形成され、これらにＯリングを装着してシール機能を得ている。
【００１７】
また、前記電極パイプ２１の上方では、前記カムカバー１３内部において、各気筒ごとに垂直穴２４が多段に機械加工されている。該垂直穴２４上方の開口２５の縁は、カムカバー１３の上面より５ｍｍほど盛り上がっており、該開口２５にはゴムシール２６を圧入して、異物等の進入を防止している。
カムカバー１３の上部には、プレート２７によって仕切られた空間２８が設けられており、該空間２８もオイルセパレータ室として利用できる。
【００１８】
図２に示すように、点火栓４を取り付けるための雌ねじ部２９の軸は、燃料噴射弁２の軸とは重合しないように加工され、その上部は多段に機械加工されている。
すなわち、前記雌ねじ部２９と同心にシリンダヘッド１の穴３０とカムカバー１３の穴３１が加工されており、穴３１の入り口部は点火栓軸の傾斜のため数ミリ大きく面取りされている。シリンダヘッド１とカムカバー１３の接触面において、カムカバーの穴３１の周囲にはガスケット溝３２が加工され、該ガスケット溝３２にガスケットを装着してガスシール機能を得ている。
【００１９】
点火栓４を取り付けるための雌ねじ部２９、穴３０，３１は、上部をエンジンリア側に傾斜させている。また穴３３の周囲には、ゴム製の高圧コードが緊迫固定されている。さらに穴３３の上方においては、カムカバー１３の上面と接合する部分にフランジ部３４を設け、異物等の進入を防止している。
以下に、本発明における第２実施形態について説明する。
【００２０】
図３および図４に示すように、燃料噴射弁２をシリンダヘッド１の略中央部に垂直に配置し、また点火栓４を排気側バルブスプリングシート３５と排気ポート出口３６との間に配置した点で、本実施形態は第１実施形態とは相違する。点火栓４は、吸気側バルブスプリングシート３７と吸気ポート入口３８との間に配置してもよい。第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
前記第１実施形態および第２実施形態には、図５に示すように、高圧燃料噴射ポンプ３９をカムカバーの上面４０に配置することもできる。
図５に示すように、カムカバー２０１の上面４０は、前記ポンプを搭載できるように機械加工され、さらにはシール溝４１が加工されている。また、前記ポンプ３９直下のカムカバー内部には、前記ポンプ３９へ直結するローラリフタ４２が配置されている。
【００２２】
前記ポンプ３９内部に加工された高圧燃料通路４３の出口と、カムカバー２０１内部に加工されたコモンレール１４へ連通する高圧燃料通路４４の入口とが、カムカバー２０１の上面４０において重合するように、前記ポンプ３９がカムカバー２０１にボルトによって取り付けられている。また、カムカバー２０１側の燃料通路重合部の周囲には、シール溝４５が施されている。
【００２３】
前記高圧燃料通路４３，４４は機械加工によって配設できるため、従来のように外部に燃料配管を設ける場合と比較し、コンパクト化とコスト削減を同時に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を気筒配列方向に見た図
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図
【図３】本発明の第２実施形態を気筒配列方向に見た図
【図４】図３におけるＥ−Ｅ断面図
【図５】高圧燃料噴射ポンプを設置した実施形態を気筒配列方向に見た図
【符号の説明】
【００２５】
１．シリンダヘッド  ２．燃料噴射弁  ４．点火栓  １３．カムカバー
１４．コモンレール  １５．燃料通路  １７．ラバー
３５．排気側バルブスプリングシート  ３６．排気ポート出口
３７．吸気側バルブスプリングシート  ３８．吸気ポート入口
３９．高圧燃料噴射ポンプ  ４０．カムカバーの上面  ４４．高圧燃料通路
１０１．シリンダヘッド  ２０１．カムカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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