(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ駆動用の各カム軸が上面側に配置され、且つ、下面に各気筒の燃焼室天壁部が凹設されたシリンダヘッドに対して、複数のカムキャップによりシリンダヘッド上面に回転自在に固定されている各カム軸を覆うようにカムカバーが設置され、また、燃焼室天壁部から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料インジェクターが各気筒毎に設置されている、筒内燃料噴射式で多気筒の４サイクルエンジンにおいて、カムキャップをシリンダヘッド上面に固着するための複数のカムキャップボルトの内のいくつかが、カムカバーを貫通してその上方に突出するように、上方に延長して形成されていると共に、各気筒の燃料インジェクターに高圧の燃料を配給するための燃料レールが、カムキャップボルトのカムカバーから突出した部分に対して取り付けられていることを特徴とする筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒でそれぞれ燃料インジェクターにより燃焼室内に燃料を直接噴射するようにした筒内燃料噴射式で多気筒の４サイクルエンジンに関し、特に、そのような筒内燃料噴射式エンジンにおいて、各気筒毎に設置されたそれぞれの燃料インジェクターに対して高圧の燃料を配給するための燃料レールの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室内で吸入空気に燃料を直接噴射する筒内燃料噴射方式については、ディーゼルエンジンで古くから知られているが、ガソリンを燃料として点火プラグにより着火する４サイクルの多気筒エンジンにおいても、以前からキャブレターの欠点を補うものとして高性能エンジンの分野で採用されており、最近では、大気汚染問題や燃費の関係からも注目され、しかも、電子技術の進歩によってこの方式における理想的な制御を容易に行うことが可能となったため、一般的な乗用車においてもこの方式が採用され始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような筒内燃料噴射式の多気筒エンジンでは、各気筒毎に設置されたそれぞれの燃料インジェクターに対して高圧の燃料を配給するために、エンジンの気筒配列方向に沿って延びる燃料レールが、シリンダヘッドもしくは吸気管に対して取り付けられることで、各燃料インジェクターに対して設置されているが、シリンダヘッドの上面側はカムカバーで覆われているため、何れにしても、燃料レールはシリンダヘッドの側方に配置されている。
【０００４】
これに対して、各燃料インジェクターは、燃焼室天壁部の吸気バルブと排気バルブの間から燃焼室内に燃料を噴射するために、何れも、点火プラグと同様に、シリンダヘッドの幅方向で略中央部付近に配置されることとなるため、燃料圧力の制御上からも各燃料インジェクターに対してできる限り近い位置に燃料レールを配置するのが好ましいにもかかわらず、各燃料インジェクターと燃料レールの位置が離れてしまうという問題が生じる。
【０００５】
なお、各燃料インジェクターから近い位置に燃料レールを配置しようとすると、シリンダヘッドの上面に固定されたカムカバーに対して燃料レールを取り付けることとなるが、そうすると、通常のカムカバーでは剛性が低く、燃料レールの振動が大きくなり、振動に同期する圧力変動が燃料レール内の燃料に生じて、各燃料インジェクターにおける燃料圧力が変動することとなるため、カムカバーを重量が大きく剛性の高いものとすることが必要となり、また、振動が大きくなることに関連して、燃料レールの重量も問題となってくる。
【０００６】
本発明は、上記のような筒内燃料噴射式エンジンの持つ問題点の解消を課題とするもので、具体的には、筒内燃料噴射式エンジンに設置される燃料レールを、できるだけ各燃料インジェクターに近い位置に配置することができ、しかも、高い剛性でエンジン本体に対して固定することができるようにすることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、上記の請求項１に記載したように、バルブ駆動用の各カム軸が上面側に配置され、且つ、下面に各気筒の燃焼室天壁部が凹設されたシリンダヘッドに対して、複数のカムキャップによりシリンダヘッド上面に回転自在に固定されている各カム軸を覆うようにカムカバーが設置され、また、燃焼室天壁部から燃焼室内に燃料を噴射するように燃料インジェクターが各気筒毎に設置されている、筒内燃料噴射式で多気筒の４サイクルエンジンにおいて、カムキャップをシリンダヘッド上面に固着するための複数のカムキャップボルトの内のいくつかが、カムカバーを貫通してその上方に突出するように、上方に延長して形成されていると共に、各気筒の燃料インジェクターに高圧の燃料を配給するための燃料レールが、カムキャップボルトのカムカバーから突出した部分に対して取り付けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図３は、本発明の燃料レール取付構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンの本体上部（シリンダヘッドとそれに関係する部分）を示すもので、図１は、エンジン本体上部を上方から見た状態を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿ったエンジン本体上部の幅方向の断面を示し、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿ったエンジン本体上部の長手方向の断面を示している。
【００１０】
シリンダヘッド１は、図示していないが、シリンダブロックの上面にガスケットを介してヘッドボルトにより結合されるもので、シリンダヘッド１の下面には、図３に示すように、シリンダヘッド１の長手方向に配列された状態で、各気筒の燃焼室天壁部２がそれぞれ凹設されており、また、それぞれの燃焼室天壁部２に対しては、図２に示すように、吸気ポート３と排気ポート４がそれぞれ開口され、それらの燃焼室側の開口部を開閉するように、吸気バルブ５と排気バルブ６がそれぞれ設置される。
【００１１】
そのようなシリンダヘッド１の上面側には、吸気バルブ５を駆動するためのカム軸７と、排気バルブ６を駆動するためのカム軸８が、平行してシリンダヘッド１の長手方向に延びるように配置され、各カム軸７，８に対して、シリンダヘッド１の上面の長手方向に沿った複数箇所に、それらカム軸７，８を載置する軸受下部９，１０がそれぞれ一体成形されている。
【００１２】
また、シリンダヘッド１の上面には、各カム軸７，８の軸受上部となるカムキャップ１１が、各軸受下部９，１０に対向してそれぞれ設置され、該カムキャップ１１とシリンダヘッド上面の軸受下部９，１０とによってカム軸７，８を挟持するように、カムキャップボルト１２，１３によりシリンダヘッド１の上面にそれぞれ固着されていると共に、各カムキャップ１１により回転自在に固定された状態の各カム軸７，８を上方から覆うように、シリンダヘッド１の上面にカムカバー１４が設置されている。
【００１３】
そのようなエンジン本体のシリンダヘッド１に対して、図３に示すように、各気筒の燃焼室天壁部２から燃焼室内に放電部が突出するように、各気筒毎に点火プラグ１５が設置されていると共に、各気筒の燃焼室天壁部２から燃焼室内に燃料を噴射するように、各気筒毎に燃料インジェクター１６が設置されていて、各気筒の点火プラグ１５と燃料インジェクター１６は、何れも、シリンダヘッド１の幅方向では、燃焼室天壁部２の略中央（吸気バルブ５と排気バルブ６の間）に配置され、シリンダヘッド１の長手方向では、燃焼室天壁部２の中央部付近で互いに対向するように配置されている。
【００１４】
そして、各燃料インジェクター１６に燃料を配給するために、吸気側でカムカバー１４の上方に、気筒の配列方向（シリンダヘッド１の長手方向）に沿って延びるように燃料レール１７が配置され、また、送られてきた燃料を加圧して燃料レール１７に供給するために、吸気側のカム軸７の外端部に形成されたカムノーズ７ａに押されて駆動する高圧ポンプ１８が、シリンダヘッド１の長手方向一端側で燃料レール１７と配管１９により接続するように設置されている。
【００１５】
なお、図示していないが、各燃料インジェクター１６に供給される燃料については、エンジンのクランク軸の回転に連動して駆動される燃料供給ポンプにより、燃料タンクに貯留された燃料が、ベーパーセパレータータンクや燃料フィルターを通し、燃料供給管２０により高圧ポンプ１８に送給され、高圧ポンプ１８において、送られてきた燃料を加圧して燃料レール１７に供給する一方、余った燃料は、燃料戻し管２１によりベーパーセパレータータンク内に戻され、再び高圧ポンプ１８に供給されることとなる。
【００１６】
そして、高圧ポンプ１８で加圧されて燃料レール１７により各燃料インジェクター１６に配給された高圧の燃料は、それぞれの燃料インジェクター１６において、エンジン回転数，スロットル開度，その他エンジンの運転状態の検知に基づくＥＣＵ（電子制御装置）の制御により、制御装置からの電流でソレノイドが作動してノズルを開くことで、予め運転状態に応じて設定された噴射開始タイミングや噴射時間で、各気筒の燃焼室内にそれぞれ噴射されることとなる。
【００１７】
ところで、上記のような構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、燃料インジェクター１６に高圧の燃料を配給するための燃料レール１７は、各燃料インジェクター１６の近くでカムカバー１４の上方に配置されていると共に、カムキャップ１１をシリンダヘッド１に固着するためのカムキャップボルト１２，１３の内の一部のカムキャップボルト１３を介して、シリンダヘッド１に対して間接的に固定されている。
【００１８】
すなわち、本実施形態では、燃料レール１７は、吸気側のカム軸７を覆っているカムカバー１４の上方に配置されていて、燃料レール１７には、図１に示すように、カムキャップボルト１３に対応する位置のいくつかの箇所（本実施形態では３箇所）で、図２に示すように、燃料レール１７の下面に取付ステー１７ａが一体的に形成されている。
【００１９】
これに対して、吸気側カム軸７のカムキャップ１１を固着する各カムキャップボルト１２，１３の内、燃料レール１７の取付ステー１７ａに対応する位置にあるカムキャップボルト１３（本実施形態では３本）については、図４に示すように、シリンダヘッド１のネジ孔と螺合する下端ネジ部１３ａを形成し、その上方にシリンダヘッド１への螺合のためのボルト頭部１３ｂを形成した通常のカムキャップボルトに対して、更に、上端がカムカバー１４を貫通してその上方に突出するように、ボルト頭部１３ｂよりも上方に比較的大径の上方軸部１３ｃが一体的に延長して形成され、また、該上方軸部１３ｃの上方に、それよりも小径の上端ネジ部１３ｄが一体的に形成された構造のものとなっている。
【００２０】
そして、そのようなカムキャップボルト１３により、カムキャップ１１の上面とボルト頭部１３ｂの下面の間にワッシャー２３を介装させた状態で、カムキャップ１１を貫通させた下端ネジ部１３ａをシリンダヘッド１のネジ孔に螺合させることで、ボルト頭部１３ｂにより押さえ付けた状態でカムキャップ１１をシリンダヘッド１の上面に固着させている。
【００２１】
さらに、そのようにカムキャップ１１をシリンダヘッド１に固着しているカムキャップボルト１３に対して、その上からカムカバー１４を装着することで、カムキャップボルト１３の上方軸部１３ｃを、ゴムガスケット２４を介し、カムカバー１４の貫通孔から上方に突出させ、更に、燃料レール１７の取付ステー１７ａに開設された取付孔にカムキャップボルト１３の上端ネジ部１３ｄを貫通させることで、該取付ステー１７ａを上方軸部１３ｃの上端段部に載置してから、ナット２５を上端ネジ部１３ｄに螺合させて締め付けることで、取付ステー１７ａをカムキャップボルト１３に固着させている。
【００２２】
その結果、各燃料インジェクター１６に近づくように、吸気側でカム軸７を覆うカムカバー１４の上方に配置された燃料レール１７は、その取付ステー１７ａにより、カムキャップボルト１３（およびナット２４）を介して、シリンダヘッドに間接的に固定されることとなる。
【００２３】
上記のような本実施形態の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造によれば、各燃料インジェクター１６により近い位置に燃料レール１７を配置することができるため、燃料レール１７から各燃料インジェクター１６までの燃料配管２２を短くすることができ、それによって、燃料圧力の制御を行う場合のレスポンスを優れたものにすることができる。
【００２４】
また、燃料レール１７から各燃料インジェクター１６までの燃料配管２２が短くなることで、振動上でも有利なものとなり、その上、シリンダヘッド１に固定されているカムキャップボルト１３により燃料レール１７が高い剛性で取り付けられているため、例えば、剛性の低いカムカバー１４に対して燃料レール１７が取り付けられるような場合と比べて、振動の点でより有利なものとなって、振動に起因する燃料圧力の変動や燃料レールの重量についての問題も解消することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、排気管（排気ポート４の外側開口部に接続される）から離れた吸気側のカム軸７の上方に燃料レール１７が配置されているため、燃料レール１７およびそれに接続される配管内で排気熱により燃料が気化して所謂ベーパーロックを起こすようなことを回避することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の筒内燃料噴射式エンジンの燃料レール取付構造によれば、各燃料インジェクターに高圧の燃料を分配するための燃料レールを、できるだけ各燃料インジェクターに近い位置に配置して、しかも、高い剛性でエンジン本体に対して固定することができるため、燃料レールから各燃料インジェクターへの配管を短くして燃料圧力の制御を行う場合のレスポンスを向上させることができ、また、燃料レールの振動を抑えることができて、そのような振動に起因する問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料レール取付構造を備えた筒内燃料噴射式エンジンの本体上部（シリンダヘッドとそれに関係する部分）を示す上面図。
【図２】図１に示したエンジン本体上部のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図１に示したエンジン本体上部のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図４】図１に示したエンジンでのカムキャップボルトによる燃料レールの取付状態を示す断面図。
【符号の説明】
１      シリンダヘッド
２      燃焼室天壁部
７      （吸気側の）カム軸
８      （排気側の）カム軸
１１    カムキャップ
１３    カムキャップボルト
１４    カムカバー
１６    燃料インジェクター
１７    燃料レール
【図１】
0003807642.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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