(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料供給管とシリンダヘッドとの間に燃料噴射弁を挟持する固定構造において、極低温時の噴射弁の変位を抑制してゴム製Ｏリングの劣化による燃料シール性能の低下を防止する。【解決手段】燃料噴射弁３１をノズル挿入孔１２の着座面１６にて支持した状態でその背後から燃料供給口３６に嵌合した燃料供給管２１との間にゴム部材５１を介して燃料噴射弁３１を挟持する。前記ゴム部材５１は、燃料供給管２１と燃料供給口３６との嵌合部に介装したＯリング４２よりもガラス転移点が高い材料にて形成する。Ｏリング４２が低温硬化する前にゴム部材５１がガラス転移して硬化することにより、極低温条件下での燃料噴射弁３１の変位を抑制してＯリング４２の硬化剥離およびこれに伴うシール性能の低下を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部よりも背後に該ノズル部よりも大径の環状の肩部を備えると共に、前記ノズル部と同軸上に燃料供給管と接続する燃料供給口を後端部に備えた燃料噴射弁の固定構造であって、
シリンダヘッドに開口した挿入孔の周囲に前記燃料噴射弁の肩部が着座する環状の着座面を形成し、前記燃料噴射弁を前記着座面にて支持した状態でその背後から前記燃料供給口に嵌合した前記燃料供給管との間にゴム部材を介して前記燃料噴射弁を挟持し、
前記燃料供給管と燃料供給口との嵌合部にはゴム材料から成るＯリングを介装し、
前記ゴム部材は前記Ｏリングよりもガラス転移点が高い材料にて形成したことを特徴とする燃料噴射弁の固定構造。
【請求項２】
前記ゴム部材は、前記燃料噴射弁を包囲するように環状に形成した請求項１に記載の燃料噴射弁の固定構造。
【請求項３】
前記ゴム部材は、その両端面に該ゴム部材よりも硬質の材料からなる保持部材を備える請求項１に記載の燃料噴射弁の固定構造。
【請求項４】
前記ゴム部材は、前記燃料供給管の開口端部と、前記燃料噴射弁の胴部に形成した支持端面との間に介装した請求項１に記載の燃料噴射弁の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直噴式エンジンに適した燃料噴射弁の固定構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴式エンジンの燃料噴射弁固定構造として、加圧燃料を供給するコモンレールと呼ばれる燃料供給管とシリンダヘッドとの間に電磁式の燃料噴射弁を介装した構造のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
燃料噴射弁は燃料供給管との間に介装された金属バネによりシリンダヘッド側に押しつけられており、燃料噴射弁はその先端ノズル部とノズル挿入孔との嵌合部分、および噴射弁胴部とこれを支持するシリンダヘッド側の着座面とで位置決めされる。燃料噴射弁の背後には燃料供給管と嵌合する燃料供給口が設けられており、これら燃料供給管と燃料供給口との嵌合部にはシールとしてＯリングが介装されている。
【０００４】
燃料噴射弁は、前記バネと燃料圧力とによってシリンダヘッド側に押しつけられるが、仮に燃料圧力が低い状態であっても燃焼時にノズル先端部に受けるガス圧力に対して金属バネの付勢力で対抗することにより挿入孔から浮き上がらないように設定されている。一方、燃料噴射弁はバネを介して固定されているので、弾性体を適用しない剛性の高い固定方式に比較して燃料噴射弁に過大な荷重が作用するおそれが少ない。
【特許文献１】特開２０００−１８１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の燃料噴射弁の固定構造によると、燃料噴射弁、燃料供給管、シリンダヘッドなど固定構造を構成する各部の寸法に誤差があると金属バネによる固定時に偏荷重が作用し、その結果としてノズルに内蔵されたボールバルブの作動性が悪化するおそれが生じる。また、取付状態で燃料噴射弁が傾いていた場合またはノズル挿入孔と燃料供給管の軸心がずれていた場合にも同様の問題が生じる。この問題を精度面から解決するには前記各部の寸法公差を厳しく管理する必要がありコスト面で不利となると共に、個々の部品精度を高めても組付上の誤差は避けられないという問題が残る。
【０００６】
また、金属バネにより極低温時においても燃料噴射弁の軸方向変位が許容されるので、低温硬化したＯリングが前記変位に伴って剥離を起こし、シール性能が低下するという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ノズル部よりも背後に該ノズル部よりも大径の環状の肩部を備えると共に、前記ノズル部と同軸上に燃料供給管と接続する燃料供給口を後端部に備えた燃料噴射弁の固定構造である。
【０００８】
シリンダヘッドに開口した挿入孔の周囲に前記燃料噴射弁の肩部が着座する環状の着座面を形成し、前記燃料噴射弁を前記着座面にて支持した状態でその背後から前記燃料供給口に嵌合した前記燃料供給管との間にゴム部材を介して前記燃料噴射弁を挟持する。
【０００９】
前記燃料供給管と燃料供給口との嵌合部にはゴム材料から成るＯリングを介装し、前記ゴム部材は前記Ｏリングよりもガラス転移点が高い材料にて形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明ではゴム部材の弾性力に基づいて燃料噴射弁をシリンダヘッド側に押圧して固定する。ゴム部材は金属バネに比較して同一変位に対する荷重変化量が少ないので、部品の寸法精度や組付誤差に対する許容範囲が広く、したがって偏荷重を生じにくい。また、ゴム部材はエンジンの常用温度域内では温度変化に伴う変位に対しても安定して荷重を付与することができる。この結果、寸法誤差や温度変化にかかわらず燃料噴射弁に常に所期の性能を発揮させることができる。
【００１１】
一方、本発明ではゴム部材のガラス転移点をＯリングよりも高く設定したので、Ｏリングが低温硬化する前にゴム部材がガラス転移して硬化する。これにより、極低温条件下での燃料噴射弁の変位を抑制してＯリングの剥離およびこれに伴うシール性能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１または図２（図２−１、図２−２）において、１１は直噴式エンジンのシリンダヘッド、２１は燃料供給管、３１は燃料噴射弁を示している。
【００１３】
シリンダヘッド１１には燃料噴射弁３１を挿入するノズル挿入孔１２が燃焼室１３に面して開口するように形成してある。１４は燃料供給管２１をボルト１５により締め付けるためのボス部を表している。
【００１４】
燃料供給管２１はコモンレールと呼ばれるもので、図示しない燃料加圧ポンプからの加圧燃料を複数のシリンダ宛てに分配供給するための共通の主通路部２２と、該主通路部２２から各シリンダの燃料噴射弁３１に接続する分岐通路部２３とからなっている。
【００１５】
燃料噴射弁３１は、前記シリンダヘッド１１のノズル挿入孔１２に挿入される比較的細径のノズル部３２とその背後側の比較的太径の胴部３３とを備えており、前記ノズル部３２に収装された弁体を胴部３３に収装された励磁コイル（共に図示せず）を介して開閉駆動する電磁式の噴射弁を構成する。
【００１６】
前記挿入孔１２には、燃料噴射弁胴部３３の先端肩部３４と対向するように段付状の着座面１６を形成してあり、前記肩部３４を着座面１６に着座させることで燃料噴射弁３３を軸方向に位置決めしている。なお３５は前記挿入孔１２とノズル部３２との間の嵌合部にてガスシールを行うためのシールリングを表している。
【００１７】
燃料噴射弁胴部３３の背後側には、ノズル部３２と同軸的に燃料供給口３６が備えられている。この燃料供給口３６には組み付け状態で前記燃料供給管２１の分岐通路部２３が外側から嵌合する構造となっており、該嵌合部にはゴム材料からなるＯリング４２を介装してある。前記Ｏリング４２は、燃料供給口３６の外周部に形成した環状溝部３７に薄板状のバックアップリング４３と共に嵌装してあり、分岐通路部２３を嵌合した状態で燃料シールとして機能する。
【００１８】
前記分岐通路部２３の開口端部２４と、噴射弁胴部３３の背面側に形成した支持端面３８との間にはゴム部材５１を介装する。ゴム部材５１は前記胴部３３を包囲するように環状に形成して、その横断面積すなわち軸方向変位量あたりの荷重を充分に得られるようにしている。また、この実施形態ではゴム部材５１の両端面にゴム材料よりも硬質の例えば金属製の平ワッシャ５２を設け、これによりゴム部材５１に対する加圧部分、この場合前記開口端部２５または支持端面３８の面積が限られる場合においてもゴム部材５１の横断面全体に平均して荷重がかけられるようにしている。
【００１９】
図２において、３０は前記励磁コイルに通電するためのコネクタ部を示している。この場合、前記ゴム部材５１およびワッシャ５２は前記コネクタ部３０と軸方向状の位置が干渉するので、一部を切り欠いた形状とすることにより噴射弁胴部３３に対してコネクタ部３０と同一位置に嵌合できるようにしている。
【００２０】
図１は燃料噴射弁３１をシリンダヘッド１１と燃料供給管２１との間に組み付けた状態を示しており、図示したようにこの状態では、燃料噴射弁３１はその支持端面３８と分岐通路部開口端部２４との間に介装したゴム部材５１の弾性力により、シリンダヘッド１１ないし着座面１６と燃料供給管２１との間に弾性的に挟持された状態で固定される。
【００２１】
前記ゴム部材５１の特性、横断面積、および前記噴射弁固定状態での圧縮代は、固定状態で燃焼室から作用する燃焼ガス圧力に対抗して燃料噴射弁３１の変位を抑制できる範囲で必要限度に設定する。このようにして燃料噴射弁３１をゴム部材５１を介して固定することにより、常用域での温度変化等に原因する各部の変位に対してゴム部材５１による荷重変化は金属バネに比較して小さいため、過大荷重または偏荷重によるノズル作動性の不良を起こすことおそれがない。
【００２２】
なお、本発明は前記ゴム部材５１を例えば着座面１６と噴射弁肩部３４との間に介装する構造としても成立するが、この場合にはシリンダヘッド１１からの熱の影響が懸念される。図３はゴム部材５１の圧縮代と発生荷重との関係を示しており、曲線ａは熱劣化前、曲線ｂは熱劣化後の特性をそれぞれ示している。図示したように熱劣化後は同一圧縮代に対して発生荷重が２０〜３０％程度低下するので、熱劣化を考慮した場合には当該劣化分を見込んで大きめに初期圧縮代Ｐｏないし初期荷重Ｆｏを設定しておく必要がある。そうすると金属バネを使用した場合と同様に偏荷重発生のおそれを生じる。これに対して、実施形態のように噴射弁胴部３３の後端部（支持端面３８）と燃料供給管２１の分岐通路部２３との間にゴム部材５１を介装した構成とすることにより、シリンダヘッド１１からの燃焼熱の影響を少なくすることができるので、熱劣化を見込むことなく比較的小さい初期圧縮代ないし初期荷重の設定により安定して燃料噴射弁３１を固定しておくことができる。
【００２３】
また、本実施形態では前記ゴム部材５１としてその転移点がＯリング４２よりもやや高い材質のものを適用している。この理由は以下の通りである。
【００２４】
図４はゴム材料における温度変化に伴う転移特性を示しており、図示したようにゴム材料は一般に高温時ほど硬度が低下して流動化し、低温時ほど硬化する。特にある温度付近を境界としてそれよりも低温の領域ではゴムはガラス状となり硬度が著しく増大する。この温度をガラス転移点（以下「転移点」）という。この転移点はゴムの材質によって差があり、比較的高い温度Ｔｇ１を転移点とするもの（破線）、比較的低い温度Ｔｇ２を転移点とするもの（実線）がある。そこで本実施形態では、Ｏリング４２の材質が前記Ｔｇ２を転移点とするものであるとき、これよりもやや高温のＴｇ１を転移点とするゴムをゴム部材５１として適用するのである。こうすることにより、Ｏリングが低温硬化する前にゴム部材５１がガラス転移して硬化する。これにより、常温条件下では、Ｏリングがガラス転移する前のＯリングの弾力性でシール性能を保ちつつ、一方極低温条件下での燃料噴射弁３１の変位を抑制してＯリング４２の硬化による剥離およびこれに伴うシール性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態の主要部縦断面図。
【図２−１】図１の燃料噴射弁の側面図。
【図２−２】図１の燃料噴射弁の平面図。
【図３】ゴム材料の圧縮代と荷重との関係を示す特性線図。
【図４】ゴム材料の温度による転移特性を示す特性線図。
【符号の説明】
【００２６】
１１    シリンダヘッド
１２    挿入孔
１６    着座面
２１    燃料供給管
２２    主通路部
２３    分岐通路部
２４    燃料供給管（分岐通路部）の開口端部
３１    燃料噴射弁
３２    ノズル部
３３    胴部
３４    肩部
３６    燃料供給口
３８    支持端面
５１    ゴム部材
５２    平ワッシャ
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４】
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