JPH0988761A

JPH0988761A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH0988761A
Application number: JP7270720A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Horiuchi; 重昭堀内
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、パイプを用いることなく、コモン
レールと燃料ポンプをシリンダヘッド上に載置した内燃
機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】この燃料噴射装置は、動弁機構のカムシ
ャフト２５に設けたカム３７により作動される燃料ポン
プ１２と高圧燃料室３６を構成するコモンレール１とを
シリンダヘッド２６上に載置固定する。コモンレール１
からの高圧燃料を燃焼室に噴射供給するインジェクタ２
をシリンダヘッド２６に配置する。ジョイント１４によ
って燃料ポンプ１２の燃料吐出口３４をコモンレール１
の燃料導入口３５に接続する。ジョイントを構成するア
イボルト１７によってインジェクタ２の燃料導入口４７
をコモンレール１の高圧燃料室３６に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コモンレールを
備えた内燃機関の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多気筒エンジンの燃料噴射装置に
は、電子回路によって噴射量、噴射時期等の制御を行う
燃料噴射方式（電子制御燃料噴射システム）、燃料ポン
プから共通の通路を経て各燃焼室に燃料を分配する共同
噴射方式（コモンレール噴射システム）、燃料ポンプか
ら共通の通路及び蓄圧室を経て各燃焼室に燃料を分配す
る蓄圧式噴射方式（アキュムレータ噴射システム）等が
あり、これらの方式の燃料噴射装置自体には、燃料ポン
プからの燃料を一旦溜めておくための蓄圧室は設けられ
ていないので、各燃料噴射装置への燃料の供給は共通の
通路であるコモンレール即ち高圧燃料室（以下、コモン
レールという）を通じて行われている。

【０００３】従来、燃料噴射装置として、例えば、図３
に示すものが知られている。図３は従来の燃料噴射装置
の一例を示す分解図である。該燃料噴射装置は、燃料タ
ンク（図示せず）からの燃料を吸い上げて加圧して送り
出す燃料ポンプ３、燃料ポンプ３から吐出された高圧燃
料を貯蔵するコモンレール１、燃料ポンプ３とコモンレ
ール１とを連通する燃料送りパイプ５、多気筒内燃機関
のそれぞれ気筒に対して設けられた複数（図では４個）
のインジェクタ２、コモンレール１と各インジェクタ２
とを連通する燃料噴射パイプ４、ハーネスを取り付ける
コネクタ１０、及びコモンレール１の内圧が所定値以上
になった場合にコモンレール１から高圧燃料を燃料タン
クへ戻すと共に、インジェクタ２からリークされる燃料
をインジェクタ２のリークオフ出口７を通じて高圧燃料
を燃料タンクへ戻すためのリークオフパイプ即ち燃料戻
しパイプ８を備えたものである。また、インジェクタ２
は、その本体がシリンダヘッド（図示せず）に固定され
ている。また、コモンレール１は、ブラケット６を介し
てシリンダヘッド、シリンダブロック等のボディに固定
されている。

【０００４】更に、燃料ポンプ３は、カムシャフト、ギ
ヤ等を通じて駆動される。燃料ポンプ３から送り出され
た燃料は、燃料送りパイプ５を通じてコモンレール１へ
供給され、コモンレール１内で燃料が高圧状態に維持さ
れて溜められる。コモンレール１内の高圧燃料は、燃料
噴射パイプ４を通じてインジェクタ２へ供給され、イン
ジェクタ２から各気筒の燃焼室へ燃料が噴射される。各
インジェクタ２のリークオフ出口７は、燃料戻しパイプ
８でそれぞれ接続され、各インジェクタ２のリークした
燃料が燃料戻しパイプ８を通じて燃料タンクへ回収され
る。燃料噴射パイプ４は、コモンレール１及びインジェ
クタ２のレイアウトの点から適正な長さに形成されてい
る。各インジェクタ２に設けたコネクタ１０は、ハーネ
スを通じてエンジンコントロールユニット（図示せず）
に接続され、インジェクタ２の噴射タイミング等が制御
できるように構成されている。コモンレール１の高圧燃
料の内圧は、燃料ポンプ３のコントロールバルブによっ
て、エンジンの運転条件に見合った圧力に制御されてい
る。通常、コモンレールの高圧燃料の制御圧は、１００
ｂａｒ〜１６００ｂａｒであり、該制御圧がインジェク
タ２、燃料噴射パイプ４や燃料送りパイプ５に作用して
いる。従来、燃料噴射パイプ４や燃料送りパイプ５は、
従来のコモンレール以外のタイプのものと異なり、耐圧
性を向上させ、材質を向上させ、肉厚を増加させた構造
に構成されている。更に、燃料噴射パイプ４や燃料送り
パイプ５の両端部は、締め付けねじサイズをアップさせ
て締付力も増加した構造に構成されている。

【０００５】従来、コモンレールを持つ燃料噴射ポンプ
として、特開平４−１８３９６８号公報に開示されたも
のがある。該燃料噴射ポンプでは、２個のコモンレール
が支持柱によってポンプハウジングにそれぞれ固定さ
れ、コモンレールは継手部及びデリバリバルブを通じて
高圧ポンプに接続されている。また、ディーゼルエンジ
ンにおいて、コモンレールを備えていないが、燃料噴射
ポンプをシリンダヘッド上に配置したものは知られてい
る（例えば、特開昭６２−１５３５５９号公報参照）。

【０００６】また、特開平３−２１７６５４号公報に開
示された燃料噴射供給構造は、シリンダ配列方向に配置
したフューエルデリバリパイプの吸気管と対応する位置
に、燃料噴射弁の燃料導入口側をフューエルデリバリパ
イプと直交させた状態で取り付け、各燃料噴射弁の燃料
噴射孔側を吸気管に取り付け、燃料噴射孔から噴射され
る燃料の噴射方向をスワールポートに向けて噴射させる
ためのガイド孔を形成したアダプタを取り付けている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すような燃料噴射装置では、燃料送りパイプ５や燃料
噴射パイプ４を高圧に耐えることができる構造に構成す
る必要があり、それらのパイプの肉厚を厚くし、材質を
アップしたパイプを曲げ加工するため、生産性が低下す
ると共に、コストがアップすると共に、曲げ加工による
パイプ内面の変形や表面粗さの悪化が生じ、或いは微小
亀裂等の耐久信頼性が低下する。しかも、大型エンジン
になればなるほど、コモンレール１、インジェクタ２及
び燃料送りポンプ５を接続のためのパイプが多くなり、
これらの問題が大きくなる。また、パイプの接続部は両
端にあるため、高圧燃料を完全にシールすべき場所が増
加し、パイプの接続部の信頼性の確保が困難である。更
に、コモンレール１とインジェクタ２との間、或いは燃
料ポンプ３とコモンレール１との間に、振動による相対
運動が発生し、パイプ接続部が弛み易く、燃料の漏洩が
発生し、信頼性を低下させる。コモンレール１を固定す
るためのブラケット６の剛性が弱く、肉厚の厚く重いコ
モンレール１を支持するのが困難であり、振動の発生要
因になる。また、燃料戻しパイプ８は、通常、非金属製
のホースで作製されているが、エンジンのヘッドカバー
内部の温度が１３０℃以上にも達して耐熱性が要求され
るので、信頼性が低下する。

【０００８】また、特開平３−２１７６５４号公報に開
示された燃料噴射供給構造は、ガソリンエンジンに適用
するものであり、燃料圧力は低いので、簡単な接続部で
多少の相対運動を吸収できる構造に構成すれば、保証レ
ベルを確保できるものである。また、前掲特開平４−１
８３９６８号公報に開示された燃料噴射装置は、１個の
コモンレールに対して二箇所に継手部を設けているが、
継手部間で段差が発生するため、接続部の信頼性を確保
することが困難である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、燃料ポンプ
とコモンレールをシリンダヘッドに載置固定し、コモン
レールに対して燃料ポンプとインジェクタとをパイプを
使用することなく、ジョイントで直接固定し、接続部の
信頼性を向上させた内燃機関の燃料噴射装置を提供する
ことである。

【００１０】この発明は、吸排気弁の動弁機構のカムシ
ャフトに設けたカムにより作動されるシリンダヘッドに
載置固定された燃料ポンプ、該燃料ポンプからの燃料を
燃料を溜める高圧燃料室を構成する前記シリンダヘッド
に載置固定されたコモンレール、前記コモンレールから
の高圧燃料を燃焼室に噴射供給する前記シリンダヘッド
に配置されたインジェクタ、前記燃料ポンプの燃料吐出
口を前記コモンレールの燃料導入口に連通する第１ジョ
イント、及び前記インジェクタの燃料導入口を前記コモ
ンレールの高圧燃料室に連通する第２ジョイント、から
成る内燃機関の燃料噴射装置に関する。

【００１１】また、前記第１ジョイントは、一端部を前
記燃料ポンプの燃料吐出口に接続し且つ他端部を前記コ
モンレールの燃料導入口に接続した中空孔を備えたジョ
イント本体、及び前記ジョイント本体の外周に嵌合して
前記ジョイント本体を前記コモンレールに設けたホルダ
に固定するスリーブから成る。

【００１２】また、前記第２ジョイントは、前記コモン
レールの取付孔に着座するヘッド部、及び前記コモンレ
ールの高圧燃料室と前記インジェクタの燃料導入口とを
連通する通路孔が形成され且つ前記コモンレールの高圧
燃料室を貫通して前記インジェクタの燃料導入口に接続
したステム部から成る。

【００１３】また、前記コモンレールは、前記インジェ
クタの本体を介して前記シリンダヘッドに載置固定され
ている。

【００１４】また、前記コモンレールに固定したホルダ
に前記燃料ポンプを固定する前記第１ジョイントの接続
部は、前記コモンレールの軸方向において前記コモンレ
ールに前記インジェクタを固定する前記第２ジョイント
の接続部に同位相に位置設定できるものである。

【００１５】また、前記燃料ポンプを作動するカムは、
吸排気弁を作動するカムシャフトに設けたカムの間で前
記カムシャフトに設けられている。

【００１６】また、前記燃料ポンプは、前記シリンダヘ
ッドの上方に横置きに配置され、前記カムの回転運動で
揺動するロッカアームを通じて駆動される。或いは、前
記燃料ポンプは、前記シリンダヘッドの上方に縦置きに
配置され、前記カムの回転運動で直接駆動される。

【００１７】この燃料噴射装置は、上記のように、各イ
ンジェクタがコモンレールに対して直接接続されると共
に、燃料ポンプがコモンレールに対して直接接続されて
いるので、相対運動の影響を受けることなく、燃料のシ
ールに対する信頼性を向上でき、パイプを使用すること
なく構成されているので、生産性が向上すると共に、製
造コストを低減でき、信頼性を向上でき、しかも、部品
点数を低減して全体的レイアウトをコンパクトに構成で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による内燃機関の燃料噴射装置の実施例を説明する。以
下の図面において、従来の燃料噴射装置と同一の構造及
び機能を有する部品には同一の符号を付し、重複する説
明は省略する。

【００１９】まず、図１を参照して、この発明による燃
料噴射装置の一実施例を説明する。図１はこの発明によ
る内燃機関の燃料噴射装置の一実施例を示す説明図であ
る。この内燃機関の燃料噴射装置では、シリンダヘッド
２６に取り付けられたヘッドカバー１３内において、シ
リンダヘッド２６上に燃料ポンプ１２とコモンレール１
とが載置固定されている。燃料ポンプ１２は、シリンダ
ヘッド２６の上方に横置きに配置されている。各気筒の
燃焼室には、高圧燃料をそれぞれ噴射供給するため各イ
ンジェクタ２が設けられている。ヘッドカバー１３内に
形成されるスペース２７は、エンジンコントロールユニ
ット（図示せず）を装着するスペースとして利用され
る。インジェクタ２を作動するソレノイド９は、エンジ
ンコントロールユニットから延びるハーネスをコネクタ
１０に接続することによってエンジンコントロールユニ
ットに接続されている。

【００２０】燃料ポンプ１２は、エンジンの大きさによ
って使用する数が異なるものであり、例えば、６気筒エ
ンジンでは２個使用すればよい。燃料ポンプ１２は、シ
リンダヘッド２６に設けたカムシャフト２５のベアリン
グキャップ３２に固定されたブラケット２１を介してシ
リンダヘッド２６の上方に載置固定されている。燃料ポ
ンプ１２は、ブラケット２１の取付孔を貫通し、燃料ポ
ンプ１２の両側においてブラケット２１に螺入した締付
ナット２２によってブラケット２１に固定されている。

【００２１】燃料ポンプ１２の本体５２には燃料供給口
４９が形成されている。燃料タンク（図示せず）から燃
料ポンプ１２への燃料供給は、チェック弁１９を配置し
たホルダ３１及び燃料供給口４９を通じて行われる。ホ
ルダ３１の端面に形成されたテーパ面は、燃料ポンプ１
２の本体５２に形成された燃料供給口４９のテーパ面に
押圧することによってシール部３３が形成される。燃料
ポンプ１２の本体５２とプランジャ２８との隙間から漏
洩した燃料は、本体５２の内壁面に形成された溝３０及
びリーク通路５４を通じてホルダ２０を通じて燃料タン
クに回収される。ホルダ２０の端面に形成されたテーパ
面は、燃料ポンプ１２の本体５２に形成されたリーク通
路５４のテーパ面に押圧することによってシール部３３
が形成される。燃料ポンプ１２では、プランジャ２８へ
の燃料供給口４９にチェック弁１９が設けられ、また、
プランジャ２８から燃料吐出口３４にチェック弁１８が
設けられている。

【００２２】また、燃料ポンプ１２の燃料吐出口３４
は、コモンレール１の燃料導入口３５にジョイント１４
によって連結されている。コモンレール１は、燃料ポン
プ１２からの高圧燃料を溜める各気筒への共用の通路を
形成する高圧燃料室３６を構成している。更に、インジ
ェクタ２の燃料導入口をコモンレール１の高圧燃料室３
６に連通するジョイントのアイボルト１７から構成され
ている。

【００２３】ジョイント１４は、その一端部が燃料ポン
プ１２の燃料吐出口３４に螺入して固定され、他端部が
コモンレール１の燃料導入口３５に固定した中空孔４１
を備えたジョイント本体３８を備えている。ジョイント
本体３８は、その外周に嵌合し且つ外周に雄ねじ３９を
備えたスリーブ１５をコモンレール１に固定したホルダ
１１に設けた雌ねじ４０に螺入し、燃料ポンプ１２とコ
モンレール１とに固定されている。スリーブ１５は、ジ
ョイント本体３８に設けたリング１６に達するまで、そ
の雄ねじ３９をホルダ１１の雌ねじ４０に螺入して締め
付けることによってホルダ１１に堅固に固定される。更
に、ジョイント本体３８の一端部に形成されたテーパ面
は、コモンレール１の燃料導入口３５に形成されたテー
パ面に押圧されてシール部３３を形成する。また、ジョ
イント本体３８の他端部に形成された段部は、燃料ポン
プ１２の燃料吐出口３４の端面に押圧されてシール部３
３を形成する。

【００２４】また、ジョイントを構成するアイボルト１
７には、コモンレール１の高圧燃料室３６とインジェク
タ２の燃料導入口とを連通する通路孔４２が形成されて
いる。アイボルト１７は、コモンレール１の取付孔４３
に着座するヘッド部４４とコモンレール１の高圧燃料室
３６を貫通してインジェクタ２の燃料導入口４７に設け
たねじ部４６に螺入されたステム部４５とから構成され
ている。また、コモンレール１は、インジェクタ２の本
体４８を介してシリンダヘッド２６に載置固定されてい
る。更に、コモンレール１の取付孔４３に形成されたテ
ーパ面は、アイボルト１７のヘッド部４４のテーパ面に
押圧されてシール部３３を形成する。また、コモンレー
ル１の燃料供給口のテーパ面は、インジェクタ２の本体
４８に形成された燃料導入口４７のテーパ面に押圧され
てシール部３３を形成する。

【００２５】また、この内燃機関の燃料噴射装置におい
て、コモンレール１に固定したホルダ１１において燃料
ポンプ１２の燃料吐出口３４が固定されるているが、燃
料ポンプ１２とコモンレール１との接続部は、コモンレ
ール１の軸方向に対してコモンレール１へのインジェク
タ２の燃料導入口４７の接続部と同位相に位置設定する
ことができる。これらの接続部をホルダ１１において同
位相に位置設定することによって、コモンレール１とイ
ンジェクタ２とが締め付けられるので、支持剛性を高く
することができる。

【００２６】また、燃料ポンプ１２は、プランジャ式で
あり、吸排気弁を作動する動弁機構のカムシャフト２５
に設けたカム３７及びロッカアーム２３を通じて作動さ
れる。ロッカアーム２３は、ブラケット２１に設けた軸
２４を中心即ち支点として揺動し、カム３７のプロファ
イルに応じて燃料ポンプ１２の作動ロッド即ちプランジ
ャ２８に作用させ、燃料ポンプ１２を駆動する。燃料ポ
ンプ１２を駆動するカム３７は、吸排気弁を作動するカ
ム５０の間でカムシャフト２５に若干の設計変更で容易
に設置できる。言い換えれば、燃料ポンプ１２を作動す
るロッカアーム２３は、吸排気弁を作動するロッカアー
ム５１の間に配置することができ、限られたスペースを
有効に活用することができる。

【００２７】次に、図２を参照して、この発明による燃
料噴射装置の別の実施例を説明する。図２はこの発明に
よる内燃機関の燃料噴射装置の別の実施例を示す説明図
である。この実施例は、上記実施例と比較して、燃料ポ
ンプのシリンダヘッド上での配置姿勢及び駆動系構造が
相違する以外は同一の構成及び同一の機能を有するの
で、同一の部品には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００２８】図２に示すように、この実施例では、燃料
ポンプ１２はシリンダヘッド２６の上方に縦置きに配置
されている。燃料ポンプ１２は、ロッカアームを使用す
ることなく、動弁系のカムシャフト２５に設けたカム３
７によって直接駆動されている。燃料ポンプ１２は、シ
リンダヘッド２６に設けたベアリングキャップ３２に固
定されたブラケット２１を介して固定されている。燃料
ポンプ１２から漏洩した燃料は、上記実施例と同様に、
ホルダ２０を通じて燃料タンクに回収される。また、ヘ
ッドカバー１３内に形成されるスペース２７は、エンジ
ンコントロールユニット（図示せず）を装着するスペー
スとして利用される。

【００２９】

【発明の効果】この発明による内燃機関の燃料噴射装置
は、以上のように構成され、次のような効果を有する。
即ち、この燃料噴射装置は、燃料ポンプとコモンレール
とをシリンダヘッドに直接載置して固定し、且つ燃料ポ
ンプとコモンレールとを接続する構成、及びコモンレー
ルとインジェクタとを接続する構成に、曲げ加工や複雑
なシール構造を必要とするパイプを使用することなく、
ジョイントによって直接連結したので、接続部の構造が
堅牢に構成でき、接続部での相対運動が発生せず、エン
ジンの振動の影響で接続部が弛むようなことがなく、高
いシール性能を保持することができ、信頼性を向上させ
ることができ、しかもシリンダヘッド上に燃料ポンプと
コモンレールを載置してコンパクトに構成でき、外観は
勿論のことデザイン的に自由度が大きくなり、部品点数
を低減できると共に、信頼性を向上でき、製造コストを
低減できる。

【００３０】この内燃機関の燃料噴射装置では、燃料ポ
ンプをシリンダヘッドの上方に横置き或いは縦置きのい
ずれの配列にも容易に設定でき、エンジンのタイプに応
じて選定することができ、しかも、燃料ポンプを作動す
るカムは、吸排気弁を作動するカムシャフトに設けたカ
ムの間でカムシャフトに設けることができるので、燃料
ポンプをカムシャフト上に配置でき、シリンダヘッドの
上方の全体構造を、コンパクトに構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による内燃機関の燃料噴射装置の一実
施例を示す概略図である。

【図２】この発明による内燃機関の燃料噴射装置の別の
実施例を示す概略図である。

【図３】従来の燃料噴射装置の一例を示す分解図であ
る。

【符号の説明】

１コモンレール２インジェクタ１１ホルダ１２燃料ポンプ１３ヘッドカバー１４ジョイント（第１ジョイント）１５スリーブ１７アイボルト２１ブラケット２３ロッカアーム２５カムシャフト２６シリンダヘッド３４燃料吐出口３５，４７燃料導入口３６高圧燃料室３７，５０カム３８ジョイント本体４１中空孔４２通路孔４３取付孔４４ヘッド部４５ステム部４８インジェクタの本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸排気弁の動弁機構のカムシャフトに設
けたカムにより作動されるシリンダヘッドに載置固定さ
れた燃料ポンプ、該燃料ポンプからの燃料を燃料を溜め
る高圧燃料室を構成する前記シリンダヘッドに載置固定
されたコモンレール、前記コモンレールからの高圧燃料
を燃焼室に噴射供給する前記シリンダヘッドに配置され
たインジェクタ、前記燃料ポンプの燃料吐出口を前記コ
モンレールの燃料導入口に連通する第１ジョイント、及
び前記インジェクタの燃料導入口を前記コモンレールの
高圧燃料室に連通する第２ジョイント、から成る内燃機
関の燃料噴射装置。
【請求項２】前記第１ジョイントは、一端部を前記燃
料ポンプの燃料吐出口に接続し且つ他端部を前記コモン
レールの燃料導入口に接続した中空孔を備えたジョイン
ト本体、及び前記ジョイント本体の外周に嵌合して前記
ジョイント本体を前記コモンレールに設けたホルダに固
定するスリーブから成る請求項１に記載の内燃機関の燃
料噴射装置。
【請求項３】前記第２ジョイントは、前記コモンレー
ルの取付孔に着座するヘッド部、及び前記コモンレール
の高圧燃料室と前記インジェクタの燃料導入口とを連通
する通路孔が形成され且つ前記コモンレールの高圧燃料
室を貫通して前記インジェクタの燃料導入口に接続した
ステム部から成る請求項１又は２に記載の内燃機関の燃
料噴射装置。
【請求項４】前記コモンレールは、前記インジェクタ
の本体を介して前記シリンダヘッドに載置固定されてい
る請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射
装置。
【請求項５】前記コモンレールに固定したホルダに前
記燃料ポンプを固定する前記第１ジョイントの接続部
は、前記コモンレールの軸方向において前記コモンレー
ルに前記インジェクタを固定する前記第２ジョイントの
接続部に同位相に位置設定できる請求項１〜４のいずれ
かに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】前記燃料ポンプを作動するカムは、吸排
気弁を作動するカムシャフトに設けたカムの間で前記カ
ムシャフトに設けられている請求項１〜５のいずれかに
記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】前記燃料ポンプは、前記シリンダヘッド
の上方に横置きに配置され、前記カムの回転運動で揺動
するロッカアームを通じて駆動される請求項１〜６のい
ずれかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項８】前記燃料ポンプは、前記シリンダヘッド
の上方に縦置きに配置され、前記カムの回転運動で直接
駆動される請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の
燃料噴射装置。