JP6788519B2

JP6788519B2 - Injector mounting structure

Info

Publication number: JP6788519B2
Application number: JP2017024764A
Authority: JP
Inventors: 哲夫荒木; 大川　和彦; 和彦大川; 伊藤　康洋; 康洋伊藤; 歩權田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: JP2018131930A

Description

本発明は、エンジンの燃焼室内又は吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタの取付構造に関し、特にインジェクタのシール部材の温度変化を抑制するとともにシール部材周辺以外の冷却性能を確保したものに関する。 The present invention relates to an injector mounting structure for injecting fuel into the combustion chamber or intake port of an engine, and more particularly to a structure that suppresses a temperature change of a seal member of the injector and secures cooling performance other than the periphery of the seal member.

例えば自動車用の直噴ガソリンエンジンにおいては、燃料をインジェクタの内部に蓄圧された状態で保持するとともに、非噴射時に噴孔を閉塞するニードルを、電磁石等を有するアクチュエータで開方向に駆動することによって燃料噴射を行っている。 For example, in a direct-injection gasoline engine for automobiles, the fuel is held in a state of being accumulated inside the injector, and the needle that closes the injection hole at the time of non-injection is driven in the opening direction by an actuator having an electromagnet or the like. Fuel injection is performed.

このようなインジェクタの取付構造に関する従来技術として、例えば特許文献１には、火炎や高温ガスによるデポジットの付着を防止するため、電磁式燃料噴射弁のノズルにおけるエンジンヘッドに挿入される領域を、断熱材によって被覆することが記載されている。
特許文献２には、燃料噴射弁を取り囲んだ壁の一部を、中間に空気層を有する二重壁構造とすることが記載されている。
特許文献３には、シリンダヘッドにおける燃料噴射ノズルの周囲の領域に真空層を形成することが記載されている。 As a conventional technique relating to such an injector mounting structure, for example, in Patent Document 1, in order to prevent deposits from adhering due to flames or high-temperature gas, a region to be inserted into an engine head in a nozzle of an electromagnetic fuel injection valve is insulated. It is stated that it is covered with a material.
Patent Document 2 describes that a part of the wall surrounding the fuel injection valve has a double wall structure having an air layer in the middle.
Patent Document 3 describes forming a vacuum layer in a region around a fuel injection nozzle in a cylinder head.

特開平９−３１０６６０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-310660 特開２００４−３１６５４０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-316540 特開平８−１４４８４５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-144845

インジェクタのノズル部の外周面と、ノズル部が挿入されるシリンダヘッドの開口の内周面との間には、高温かつ高圧の燃焼ガスの吹き抜けを防止するため、シール部材が設けられる。
しかし、例えばシリンダヘッドがアルミニウム系合金製であり、ノズルがステンレス鋼製であり、シール部材がＰＴＦＥ製である場合のように、シール部材周辺の各部材の材料が異なる場合には、各部材の材料の線膨張係数の違いに起因して、温度変化によりシール性能が低下することが懸念される。
これに対し、上述した各先行技術のように、ノズル周辺に真空層などの断熱層を設けて断熱し、温度変化を抑制することも考えられるが、この場合インジェクタのシール部材周辺以外の部分がシリンダヘッド内の冷却水によって冷却される冷却効果も損なわれてしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、インジェクタのシール部材の温度変化を抑制するとともにシール部材周辺以外の冷却性能を確保したインジェクタ取付構造を提供することである。 A seal member is provided between the outer peripheral surface of the nozzle portion of the injector and the inner peripheral surface of the opening of the cylinder head into which the nozzle portion is inserted in order to prevent blow-by of high-temperature and high-pressure combustion gas.
However, when the material of each member around the seal member is different, for example, when the cylinder head is made of an aluminum alloy, the nozzle is made of stainless steel, and the seal member is made of PTFE, the material of each member is different. Due to the difference in the coefficient of linear expansion of the material, there is a concern that the sealing performance will deteriorate due to temperature changes.
On the other hand, as in each of the prior arts described above, it is conceivable to provide a heat insulating layer such as a vacuum layer around the nozzle to insulate and suppress the temperature change. The cooling effect of being cooled by the cooling water in the cylinder head is also impaired.
In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an injector mounting structure that suppresses a temperature change of the seal member of the injector and secures cooling performance other than the periphery of the seal member.

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、筒状に形成され先端部に燃料が噴射される噴孔が設けられたノズルと、前記ノズルの前記噴孔側とは反対側の端部に設けられ前記噴孔を開閉する弁体を駆動するアクチュエータとを有するインジェクタを保持部材の開口に前記ノズルを挿入して取り付けるインジェクタ取付構造であって、前記ノズルの外周面と前記保持部材の前記開口の内周面との間をシールするシール部材と、前記保持部材の内部であって、前記保持部材を冷却する冷却液流路と前記シール部材との間に設けられた真空層とを備え、前記真空層は、前記シール部材の周辺の領域にのみ設けられることを特徴とするインジェクタ取付構造である。
これによれば、真空層が有する断熱機能によってシール部材が保温されることから、燃焼ガスによって高温環境下にあるシール部材が保持部材によって冷却され、大きな温度差に曝されることを防止し、シール部材の温度変化を緩和することができる。
一方、シール部材の周辺部以外の領域には真空層を設けないことによって、保持部材が有する冷却機能によってインジェクタにおけるシール部材周辺以外の箇所を効果的に冷却することができる。例えば、燃料貯留部を冷却することによって、燃料が高温となってベーパロック等が生じることを防止できる。
さらに、インジェクタ全体やノズル全体を真空層によって覆う場合に対して、真空層のボリュームを小さくすることが可能となり、保持部材の設計自由度を向上することができる。
また、インジェクタのノズル先端部に設けられた噴孔部分にバルブが衝突する際に発生する騒音（打突音）のシリンダヘッド等の保持部材側への伝搬を抑制することによって、エンジンの静粛性も向上することができる。
The present invention solves the above-mentioned problems by the following solutions.
The invention according to claim 1 is a nozzle formed in a tubular shape and provided with a nozzle at the tip of which fuel is injected, and the nozzle provided at an end of the nozzle opposite to the nozzle side. An injector mounting structure in which an injector having an actuator for driving a valve body that opens and closes a valve body is mounted by inserting the nozzle into the opening of the holding member, and the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the opening of the holding member The vacuum layer includes a sealing member that seals between the members, and a vacuum layer that is inside the holding member and is provided between the coolant flow path that cools the holding member and the sealing member . It is an injector mounting structure characterized in that it is provided only in a region around the seal member .
According to this, since the sealing member is kept warm by the heat insulating function of the vacuum layer, the sealing member in a high temperature environment is cooled by the holding member by the combustion gas, and it is prevented from being exposed to a large temperature difference. It is possible to mitigate the temperature change of the seal member.
On the other hand, by not providing the vacuum layer in the region other than the peripheral portion of the seal member, the cooling function of the holding member can effectively cool the portion other than the peripheral portion of the seal member in the injector. For example, by cooling the fuel storage unit, it is possible to prevent the fuel from becoming hot and causing vapor lock or the like.
Further, when the entire injector or the entire nozzle is covered with the vacuum layer, the volume of the vacuum layer can be reduced, and the degree of freedom in designing the holding member can be improved.
In addition, the quietness of the engine is achieved by suppressing the propagation of noise (striking noise) generated when the valve collides with the injection hole provided at the tip of the injector nozzle to the holding member side such as the cylinder head. Can also be improved.

請求項２に係る発明は、前記シール部材は、前記ノズルの長手方向に沿って複数配置され、前記真空層は、複数の前記シール部材をそれぞれ包囲するよう複数設けられ、前記真空層の一部は、前記保持部材を冷却する冷却液流路と前記シール部材との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ取付構造である。
これによれば、シール部材がノズルの長手方向に沿って複数配置される場合であっても、上述した効果を確実に得ることができる。 In the invention according to claim 2, a plurality of the sealing members are arranged along the longitudinal direction of the nozzle, and a plurality of the vacuum layers are provided so as to surround the plurality of sealing members, respectively, and a part of the vacuum layer. Is the injector mounting structure according to claim 1, wherein is provided between the coolant flow path for cooling the holding member and the sealing member.
According to this, even when a plurality of sealing members are arranged along the longitudinal direction of the nozzle, the above-mentioned effect can be surely obtained.

請求項３に係る発明は、前記真空層は、前記ノズルの中心軸に対して径方向に分散して複数設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインジェクタ取付構造である。
これによれば、真空層を複数層設けることによって、断熱効果をより向上し、上述した効果を促進することができる。 The invention according to claim 3 is the injector mounting structure according to claim 1 or 2, wherein the vacuum layer is provided in a plurality of layers dispersed in the radial direction with respect to the central axis of the nozzle. ..
According to this, by providing a plurality of vacuum layers, the heat insulating effect can be further improved and the above-mentioned effect can be promoted.

請求項４に係る発明は、前記保持部材は燃焼室が形成されたシリンダヘッドであり、
前記真空層の前記燃焼室側の端部を前記燃焼室の表面に沿って前記ノズルの外径側へ張り出させたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のインジェクタ取付構造である。
これによれば、燃焼室内の高温の燃焼ガスからシリンダヘッド内を経由してのシール部材への熱伝導を抑制することができ、シール部材の温度変化をよりいっそう低減することができる。 In the invention according to claim 4, the holding member is a cylinder head in which a combustion chamber is formed.
The present invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the end of the vacuum layer on the combustion chamber side is projected along the surface of the combustion chamber toward the outer diameter side of the nozzle. The injector mounting structure described.
According to this, heat conduction from the high-temperature combustion gas in the combustion chamber to the seal member via the inside of the cylinder head can be suppressed, and the temperature change of the seal member can be further reduced.

以上説明したように、本発明によれば、インジェクタのシール部材の温度変化を抑制するとともにシール部材周辺以外の冷却性能を確保したインジェクタ取付構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an injector mounting structure that suppresses a temperature change of a seal member of an injector and secures cooling performance other than the periphery of the seal member.

本発明を適用したインジェクタ取付構造の第１実施形態をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view which saw the 1st Embodiment of the injector mounting structure to which this invention was applied cut by the plane including the nozzle axis of an injector. 本発明を適用したインジェクタ取付構造の第２実施形態をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view which saw the 2nd Embodiment of the injector mounting structure to which this invention was applied cut by the plane including the nozzle axis of an injector. 本発明を適用したインジェクタ取付構造の第３実施形態をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view which saw the 3rd Embodiment of the injector mounting structure to which this invention was applied cut by the plane including the nozzle axis of an injector. 本発明を適用したインジェクタ取付構造の第４実施形態をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of an injector mounting structure to which the present invention is applied, cut along a plane including the nozzle axis of the injector.

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用したインジェクタ取付構造の第１実施形態について説明する。
第１実施形態のインジェクタ取付構造は、例えば、乗用車等の自動車に走行用動力源として搭載されるガソリン直噴（筒内噴射）エンジンに備えられるものである。
図１は、第１実施形態のインジェクタ取付構造をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。 <First Embodiment>
Hereinafter, the first embodiment of the injector mounting structure to which the present invention is applied will be described.
The injector mounting structure of the first embodiment is provided in, for example, a gasoline direct injection (in-cylinder injection) engine mounted as a power source for traveling in an automobile such as a passenger car.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the injector mounting structure of the first embodiment cut along a plane including the nozzle axis of the injector.

インジェクタ取付構造１は、エンジンのシリンダヘッド１０に、インジェクタ１００を取り付けて構成されている。
シリンダヘッド１０は、インジェクタ１００を保持する、本発明にいう保持部材として機能する。 The injector mounting structure 1 is configured by mounting the injector 100 on the cylinder head 10 of the engine.
The cylinder head 10 functions as a holding member according to the present invention that holds the injector 100.

シリンダヘッド１０は、図示しないシリンダブロックのクランクシャフト側とは反対側の端部に取り付けられる部材である。
シリンダヘッド１０の本体部は、例えばアルミニウム系合金からなる鋳造品に、所定の機械加工（切削可能）を施して製造されている。
シリンダヘッド１０は、燃焼室Ｃ、図示しない吸気ポート、排気ポート、吸気バルブ、排気バルブ、点火栓などを有する。 The cylinder head 10 is a member attached to an end portion of a cylinder block (not shown) opposite to the crankshaft side.
The main body of the cylinder head 10 is manufactured by subjecting, for example, a cast product made of an aluminum alloy to a predetermined machining (cuttable).
The cylinder head 10 includes a combustion chamber C, an intake port (not shown), an exhaust port, an intake valve, an exhaust valve, a spark plug, and the like.

燃焼室Ｃは、圧縮された混合気が燃焼する空間部を構成するものであって、シリンダヘッド１０におけるシリンダ側の面部を凹ませた凹部として形成されている。
吸気ポートは、燃焼室Ｃに燃焼用空気（新気）を導入する流路である。
排気ポートは、燃焼室Ｃから排ガス（既燃ガス）を排出する流路である。
吸気バルブ及び排気バルブは、吸気ポート及び排気ポートをそれぞれ所定のバルブタイミングで開閉するものである。
シリンダヘッド１０は、吸気バルブ、排気バルブを駆動する動弁駆動系を備える。
点火栓は、燃焼室Ｃ内で電気的なスパークを発生し、混合気に点火させるものである。 The combustion chamber C constitutes a space where the compressed air-fuel mixture burns, and is formed as a recess in which the surface portion of the cylinder head 10 on the cylinder side is recessed.
The intake port is a flow path for introducing combustion air (fresh air) into the combustion chamber C.
The exhaust port is a flow path for discharging exhaust gas (burned gas) from the combustion chamber C.
The intake valve and the exhaust valve open and close the intake port and the exhaust port at predetermined valve timings, respectively.
The cylinder head 10 includes a valve drive system for driving an intake valve and an exhaust valve.
The spark plug generates an electric spark in the combustion chamber C and ignites the air-fuel mixture.

シリンダヘッド１０には、開口１１、凹部１２、テーパ部１３、ウォータジャケット１４等が形成されている。
開口１１は、インジェクタ１００のノズル１１０が挿入されるものである。
開口１１は、シリンダヘッド１０を貫通して形成された円形断面の貫通穴である。
凹部１２は、開口１１の燃焼室Ｃ側とは反対側の端部に設けられ、シリンダヘッド１０の表面を段状に凹ませて形成されている。
凹部１２には、インジェクタ１００のアクチュエータ１３０のノズル１１０側の端部等が収容される。
テーパ部１３は、開口１１における凹部１２側の端部近傍に設けられ、凹部１２に近づくのに応じて拡径されるテーパ状に形成されている。 The cylinder head 10 is formed with an opening 11, a recess 12, a tapered portion 13, a water jacket 14, and the like.
The opening 11 is for inserting the nozzle 110 of the injector 100.
The opening 11 is a through hole having a circular cross section formed through the cylinder head 10.
The recess 12 is provided at the end of the opening 11 opposite to the combustion chamber C side, and is formed by recessing the surface of the cylinder head 10 in a stepped manner.
The recess 12 accommodates an end portion of the injector 100 of the injector 100 on the nozzle 110 side.
The tapered portion 13 is provided in the vicinity of the end portion of the opening 11 on the concave portion 12 side, and is formed in a tapered shape in which the diameter is increased as the concave portion 12 is approached.

ウォータジャケット１４は、エンジンの冷却水が通流される冷却水流路の一部を構成する部分である。
ウォータジャケット１４は、シリンダヘッド１０の内部における燃焼室Ｃと隣接する領域に設けられている。
ウォータジャケット１４は、インジェクタ１００のノズル１１０に対して、ノズル１１０の径方向に離間して配置されている。 The water jacket 14 is a part that forms a part of the cooling water flow path through which the cooling water of the engine is passed.
The water jacket 14 is provided in a region adjacent to the combustion chamber C inside the cylinder head 10.
The water jacket 14 is arranged apart from the nozzle 110 of the injector 100 in the radial direction of the nozzle 110.

インジェクタ１００は、図示しないエンジン制御ユニットが生成する噴射信号に応じて、燃焼室Ｃ内に燃料噴霧を噴射する噴射弁である。
第１実施形態においては、燃料として、ガソリンを用いる。
インジェクタ１００は、ノズル１１０、ニードル１２０、アクチュエータ１３０等を有して構成されている。 The injector 100 is an injection valve that injects fuel spray into the combustion chamber C in response to an injection signal generated by an engine control unit (not shown).
In the first embodiment, gasoline is used as the fuel.
The injector 100 includes a nozzle 110, a needle 120, an actuator 130, and the like.

ノズル１１０は、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射する部分であり、インジェクタ１００における燃焼室Ｃ側の部分を構成する。
ノズル１１０は、筒状部１１１、オリフィスカップ１１２、拡径部１１３、テーパ部１１４、シーリングリング１１５等を有する。 The nozzle 110 is a portion for injecting fuel into the combustion chamber C, and constitutes a portion of the injector 100 on the combustion chamber C side.
The nozzle 110 has a tubular portion 111, an orifice cup 112, a diameter-expanded portion 113, a tapered portion 114, a sealing ring 115, and the like.

筒状部１１１は、実質的にストレートな円筒状に形成された部分であって、燃料が図１における上方から下方へ搬送される流路であるとともに、ニードル１２０を収容する部分である。
筒状部１１１は、シリンダヘッド１０の開口１１に、開口１１と実質的に同心となるように挿入される。 The tubular portion 111 is a portion formed in a substantially straight cylindrical shape, is a flow path through which fuel is conveyed from above to below in FIG. 1, and is a portion that accommodates the needle 120.
The tubular portion 111 is inserted into the opening 11 of the cylinder head 10 so as to be substantially concentric with the opening 11.

オリフィスカップ１１２は、筒状部１１１の燃焼室Ｃ側の先端部に設けられ、筒状部１１１内から燃焼室Ｃ内へ燃料噴霧を噴出する噴孔が形成されている。
オリフィスカップ１１２は、複数の噴孔を有し、インジェクタ１００は、燃料噴霧からなるビームを放射状に複数噴射するマルチホールインジェクタとなっている。 The orifice cup 112 is provided at the tip of the tubular portion 111 on the combustion chamber C side, and a jet hole for ejecting fuel spray from the inside of the tubular portion 111 into the combustion chamber C is formed.
The orifice cup 112 has a plurality of injection holes, and the injector 100 is a multi-hole injector that radially injects a plurality of beams composed of fuel sprays.

拡径部１１３は、筒状部１１１における燃焼室Ｃ側とは反対側の端部に設けられ、筒状部１１１に対して拡径された円筒状の部分である。
拡径部１１３の内部は、図示しない燃料流路から加圧された燃料が導入され、蓄圧された状態で貯留される燃料溜め部として機能する。
テーパ部１１４は、筒状部１１１と拡径部１１３との間に設けられ、これらの径差に応じて、軸方向に沿って径が連続的に変化するテーパ状に形成されている。
筒状部１１１、拡径部１１３、テーパ部１１４は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって一体に形成されている。 The diameter-expanded portion 113 is a cylindrical portion of the tubular portion 111 that is provided at an end opposite to the combustion chamber C side and has a diameter expanded with respect to the tubular portion 111.
The inside of the enlarged diameter portion 113 functions as a fuel reservoir portion in which pressurized fuel is introduced from a fuel flow path (not shown) and stored in a state of accumulating pressure.
The tapered portion 114 is provided between the tubular portion 111 and the enlarged diameter portion 113, and is formed in a tapered shape in which the diameter continuously changes along the axial direction according to the difference in diameter between them.
The tubular portion 111, the enlarged diameter portion 113, and the tapered portion 114 are integrally formed of a metal material such as stainless steel.

シーリングリング１１５は、筒状部１１１の外周面とシリンダヘッド１０の開口１１の内周面との間の隙間をシールし、燃焼ガス等の吹き抜けを防止する部材（シール部材）である。
シーリングリング１１５は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって円環状に形成されるとともに、筒状部１１１の燃焼室Ｃ側の先端部近傍において、外周面に形成された周方向溝に嵌め込まれている。 The sealing ring 115 is a member (seal member) that seals the gap between the outer peripheral surface of the tubular portion 111 and the inner peripheral surface of the opening 11 of the cylinder head 10 to prevent the blow-by of combustion gas or the like.
The sealing ring 115 is formed in an annular shape by, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), and is fitted into a circumferential groove formed on the outer peripheral surface in the vicinity of the tip portion of the tubular portion 111 on the combustion chamber C side. There is.

ニードル１２０は、ノズル１１０の筒状部１１１内に実質的に同心となるように挿入され収容される軸状の部材である。
ニードル１２０の燃焼室Ｃ側の端部には、球状のバルブボール１２１が設けられている。
バルブボール１２１は、インジェクタ１００の非噴射時に、オリフィスカップ１１２に加圧接触し、噴孔を閉塞するものである。
ニードル１２０、バルブボール１２１は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって一体に形成されている。
ニードル１２０は、図示しないスプリング等の付勢手段によって、バルブボール１２１が噴孔を閉塞する方向（図１における下方）に付勢されている。 The needle 120 is a shaft-shaped member that is inserted and accommodated in the tubular portion 111 of the nozzle 110 so as to be substantially concentric.
A spherical valve ball 121 is provided at the end of the needle 120 on the combustion chamber C side.
The valve ball 121 pressurizes and contacts the orifice cup 112 when the injector 100 is not injected, and closes the injection hole.
The needle 120 and the valve ball 121 are integrally formed of a metal material such as stainless steel.
The needle 120 is urged in a direction in which the valve ball 121 closes the injection hole (lower side in FIG. 1) by an urging means such as a spring (not shown).

アクチュエータ１３０は、図示しないエンジン制御ユニットが生成する噴射信号（開弁信号）に応じて、ニードル１２０をバルブボール１２１がオリフィスカップ１１２から離間する方向（図１における上方）に駆動するアクチュエータである。
アクチュエータ１３０は、ハウジング１３１、コイル１３２、インターナルポール１３３、コア１３４、トレランスリング１３５等を有して構成されている。 The actuator 130 is an actuator that drives the needle 120 in a direction (upward in FIG. 1) in which the valve ball 121 is separated from the orifice cup 112 in response to an injection signal (valve opening signal) generated by an engine control unit (not shown).
The actuator 130 includes a housing 131, a coil 132, an internal pole 133, a core 134, a tolerance ring 135, and the like.

ハウジング１３１は、コイル１３２、インターナルポール１３３、コア１３４等を収容する部材である。
ハウジング１３１は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって、実質的に円筒状に形成され、ノズル１１０と実質的に同心であり、かつノズル１１０の拡径部１１３に対して燃焼室Ｃ側とは反対側に設けられている。 The housing 131 is a member that houses the coil 132, the internal pole 133, the core 134, and the like.
The housing 131 is formed substantially cylindrically by a metal material such as stainless steel, is substantially concentric with the nozzle 110, and is opposite to the combustion chamber C side with respect to the enlarged diameter portion 113 of the nozzle 110. It is provided on the side.

コイル１３２は、例えばポリアミド等の樹脂系材料によって形成された芯材に、銅線を巻きまわして形成された電磁石である。
コイル１３２は、円環状に形成され、ハウジング１３１の内周面に沿って配置されている。
コイル１３２は、通電時に発生する磁力によってコア１３４を吸引し、ニードル１２０を開弁方向に駆動する駆動力を発生する。 The coil 132 is an electromagnet formed by winding a copper wire around a core material formed of a resin-based material such as polyamide.
The coil 132 is formed in an annular shape and is arranged along the inner peripheral surface of the housing 131.
The coil 132 attracts the core 134 by the magnetic force generated when the power is applied, and generates a driving force for driving the needle 120 in the valve opening direction.

インターナルポール１３３は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって形成された円柱状の部材である。
インターナルポール１３３は、コイル１３２の内径側に配置されている。
コア１３４は、例えばステンレス鋼等の金属材料によって形成された円柱状の部材である。
コア１３４は、インターナルポール１３３の燃焼室Ｃ側に隣接して配置されている。
コア１３４には、ニードル１２０のバルブボール１２１側とは反対側の端部が接続されている。
アクチュエータ１３０は、通電時にコイル１３２が発生する磁力によって、コア１３４をインターナルポール１３３側へ引き付けて、ニードル１２０を開弁方向に駆動する。 The internal pole 133 is a columnar member formed of a metal material such as stainless steel.
The internal pole 133 is arranged on the inner diameter side of the coil 132.
The core 134 is a columnar member formed of a metal material such as stainless steel.
The core 134 is arranged adjacent to the combustion chamber C side of the internal pole 133.
The end of the needle 120 on the side opposite to the valve ball 121 side is connected to the core 134.
The actuator 130 attracts the core 134 to the internal pole 133 side by the magnetic force generated by the coil 132 when energized, and drives the needle 120 in the valve opening direction.

トレランスリング１３５は、ハウジング１３１における燃焼室Ｃ側の端部を、ノズル１１０の拡径部１１３に締結する締結部材である。
トレランスリング１３５は、バネ鋼等の比較的強い弾性を有する金属材料によって形成された環状の部材である。 The tolerance ring 135 is a fastening member that fastens the end of the housing 131 on the combustion chamber C side to the enlarged diameter portion 113 of the nozzle 110.
The tolerance ring 135 is an annular member formed of a metal material having relatively strong elasticity such as spring steel.

第１実施形態において、シリンダヘッド１０には、以下説明する真空断熱層２０が形成されている。
真空断熱層２０は、開口１１の内周面に隣接し、インジェクタ１００のノズル１１０の中心軸と同心となる円にほぼ沿って周方向に延在して形成された空間部である。
真空断熱層２０の内部は、真空状態となっている。ここで、真空状態とは、内圧が大気圧よりも低圧とされた状態を指すものとする。
真空断熱層２０は、例えば、シリンダヘッド１０の鋳造時に取り外し可能な中子を用いて空間部を形成した後、ポンプにより真空吸引をした状態で、蓋や溶接等によって密封することによって形成することができる。
また、真空断熱層２０は、円環状のチューブ内部を予め真空状態としたものを、シリンダヘッド１０の鋳造時に鋳込むようにしてもよい。 In the first embodiment, the cylinder head 10 is formed with the vacuum heat insulating layer 20 described below.
The vacuum heat insulating layer 20 is a space portion that is adjacent to the inner peripheral surface of the opening 11 and extends in the circumferential direction along a circle that is concentric with the central axis of the nozzle 110 of the injector 100.
The inside of the vacuum heat insulating layer 20 is in a vacuum state. Here, the vacuum state refers to a state in which the internal pressure is lower than the atmospheric pressure.
The vacuum heat insulating layer 20 is formed, for example, by forming a space portion using a core that can be removed when casting the cylinder head 10, and then sealing the cylinder head 10 with a lid, welding, or the like in a state of vacuum suction by a pump. Can be done.
Further, the vacuum heat insulating layer 20 may have a vacuum state inside the annular tube in advance, and may be cast at the time of casting the cylinder head 10.

図１に示すように、真空断熱層２０の横断面形状は、ノズル１１０の長手方向に沿った長辺方向を有する矩形状に形成されている。
真空断熱層２０は、ノズル１１０の長手方向において、実質的にシーリングリング１１５と重なった位置及びシーリングリング１１５と隣接する位置にのみ配置され、それ以外の領域では、開口１１の内周面とウォータジャケット１４との間に遮蔽物が介在せず、熱伝導を妨げないようになっている。
真空断熱層２０の少なくとも一部は、隣接するウォータジャケット１４とシーリングリング１１５との間に介在している。 As shown in FIG. 1, the cross-sectional shape of the vacuum heat insulating layer 20 is formed in a rectangular shape having a long side direction along the longitudinal direction of the nozzle 110.
The vacuum heat insulating layer 20 is arranged only at a position substantially overlapping the sealing ring 115 and a position adjacent to the sealing ring 115 in the longitudinal direction of the nozzle 110, and in other regions, the inner peripheral surface of the opening 11 and water There is no shield between the jacket 14 and the jacket 14, so that heat conduction is not hindered.
At least a part of the vacuum insulation layer 20 is interposed between the adjacent water jacket 14 and the sealing ring 115.

以上説明した第１実施形態によれば、真空断熱層２０が有する断熱機能によってシーリングリング１１５及びその周辺部が保温されることから、燃焼室Ｃ内の燃焼ガスによって高温環境下にあるシーリングリング１１５が、ウォータジャケット１４内に冷却水が通流されるシリンダヘッド１０によって冷却されて大きな温度差に曝されることを防止し、シーリングリング１１５の温度変化を緩和することができる。
エンジンの通常運転時には、インジェクタ先端部近傍の温度は例えば約１００℃程度となるが、第１実施形態においては、この熱を保持して外気が低温となる冬季であってもシーリングリング１１５近傍は比較的高温に保温することが可能となる。このため、低温時の線膨張差で発生するクリアランスを抑制し、シール性能を確保することができる。
一方、シーリングリング１１５の周辺部以外には、真空断熱層２０を設けないことにより、シリンダヘッド１０が有する冷却機能によって、インジェクタ１００におけるシーリングリング１１５周辺部以外の領域を効果的に冷却することができる。
例えば、燃料貯留部として用いられる筒状部１１１、拡径部１１３等を冷却することによって、燃料の過熱によるベーパロックの発生を防止することができる。
さらに、インジェクタ１００全体やノズル１１０全体を真空層によって覆う場合に対して、真空断熱層２０のボリュームを小さくすることが可能となり、例えばウォータジャケット１４や、吸排気ポート等のシリンダヘッド１０の設計自由度を向上することができる。
また、真空断熱層２０は振動、騒音を遮断する効果も有するため、ノズル１１０の先端部においてオリフィスカップ１１２をニードル１２０のバルブボール１２１が打突して発生する騒音のシリンダヘッド１０側への伝搬を抑制し、エンジンの静粛性を向上することができる。 According to the first embodiment described above, since the sealing ring 115 and its peripheral portion are kept warm by the heat insulating function of the vacuum heat insulating layer 20, the sealing ring 115 is in a high temperature environment due to the combustion gas in the combustion chamber C. However, it is possible to prevent the cooling water from being cooled by the cylinder head 10 through which the cooling water is passed through the water jacket 14 and being exposed to a large temperature difference, and to alleviate the temperature change of the sealing ring 115.
During normal operation of the engine, the temperature near the tip of the injector is, for example, about 100 ° C. However, in the first embodiment, even in winter when the outside air is cold while retaining this heat, the temperature near the sealing ring 115 is around. It is possible to keep the temperature at a relatively high temperature. Therefore, the clearance generated by the difference in linear expansion at low temperature can be suppressed, and the sealing performance can be ensured.
On the other hand, by not providing the vacuum heat insulating layer 20 other than the peripheral portion of the sealing ring 115, the cooling function of the cylinder head 10 can effectively cool the region other than the peripheral portion of the sealing ring 115 in the injector 100. it can.
For example, by cooling the tubular portion 111, the enlarged diameter portion 113, and the like used as the fuel storage portion, it is possible to prevent the occurrence of vapor lock due to overheating of the fuel.
Further, the volume of the vacuum heat insulating layer 20 can be reduced when the entire injector 100 and the entire nozzle 110 are covered with the vacuum layer. For example, the water jacket 14 and the cylinder head 10 such as the intake / exhaust port can be freely designed. The degree can be improved.
Further, since the vacuum heat insulating layer 20 also has an effect of blocking vibration and noise, the noise generated by the valve ball 121 of the needle 120 colliding with the orifice cup 112 at the tip of the nozzle 110 is propagated to the cylinder head 10 side. Can be suppressed and the quietness of the engine can be improved.

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用したインジェクタ取付構造の第２実施形態について説明する。
以下説明する各実施形態において、上述した第１実施形態と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図２は、第２実施形態のインジェクタ取付構造をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。
第２実施形態においては、ノズル１１０の長手方向に分散して複数（例えば２つ）のシーリングリング１１５が設けられている。
このため、第２実施形態においては、真空断熱層２０は、各シーリングリング１１５の外径側にそれぞれ独立して設けられている。
以上説明した第２実施形態によれば、複数のシーリングリング１１５が設けられる場合であっても、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果を得ることができる。 <Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the injector mounting structure to which the present invention is applied will be described.
In each of the embodiments described below, the parts substantially in common with the above-described first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences will be mainly described.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the injector mounting structure of the second embodiment cut along a plane including the nozzle axis of the injector.
In the second embodiment, a plurality of (for example, two) sealing rings 115 are provided dispersed in the longitudinal direction of the nozzle 110.
Therefore, in the second embodiment, the vacuum heat insulating layer 20 is independently provided on the outer diameter side of each sealing ring 115.
According to the second embodiment described above, even when a plurality of sealing rings 115 are provided, it is possible to obtain substantially the same effect as the effect of the first embodiment described above.

＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用したインジェクタ取付構造の第３実施形態について説明する。
図３は、第３実施形態のインジェクタ取付構造をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。
第３実施形態においては、ノズル１１０の中心軸に対して同心状に配置された複数の真空断熱層２０Ａ、２０Ｂを設けている。
以上説明した第３実施形態によれば、複数の真空断熱層２０Ａ、２０Ｂを重畳して配置することによって、断熱効果を高め、シーリングリンク１１５の温度変化をさらに低減することができる。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the injector mounting structure to which the present invention is applied will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the injector mounting structure of the third embodiment cut along a plane including the nozzle axis of the injector.
In the third embodiment, a plurality of vacuum heat insulating layers 20A and 20B arranged concentrically with respect to the central axis of the nozzle 110 are provided.
According to the third embodiment described above, by arranging the plurality of vacuum heat insulating layers 20A and 20B in an overlapping manner, the heat insulating effect can be enhanced and the temperature change of the sealing link 115 can be further reduced.

＜第４実施形態＞
次に、本発明を適用したインジェクタ取付構造の第４実施形態について説明する。
図４は、第４実施形態のインジェクタ取付構造をインジェクタのノズル軸心を含む平面で切って見た模式的断面図である。
図４に示すように、第４実施形態は、真空断熱層２０に、張出部２１を設けている。
張出部２１は、真空断熱層２０における燃焼室Ｃ側の端部から、燃焼室Ｃの表面にほぼ沿って、ノズル１１０の中心軸から見て外径側に鍔状に張り出して形成されている。
図４においては、真空断熱層２０は、径方向に切って見た断面形状が実質的にＬ字状となっている。
以上説明した第４実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と実質的に同様の効果に加えて、燃焼室Ｃ内の高温の燃焼ガスから、シリンダヘッド１０内を経由してのシーリングリング１１５への熱伝導を抑制することができ、シーリングリング１１５の温度変化をよりいっそう低減することができる。 <Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the injector mounting structure to which the present invention is applied will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the injector mounting structure of the fourth embodiment cut along a plane including the nozzle axis of the injector.
As shown in FIG. 4, in the fourth embodiment, the vacuum heat insulating layer 20 is provided with an overhanging portion 21.
The overhanging portion 21 is formed by projecting from the end portion of the vacuum heat insulating layer 20 on the combustion chamber C side, substantially along the surface of the combustion chamber C, to the outer diameter side when viewed from the central axis of the nozzle 110. There is.
In FIG. 4, the vacuum heat insulating layer 20 has a substantially L-shaped cross section when cut in the radial direction.
According to the fourth embodiment described above, in addition to the effect substantially similar to the effect of the first embodiment described above, the high-temperature combustion gas in the combustion chamber C is passed through the cylinder head 10. The heat conduction to the sealing ring 115 can be suppressed, and the temperature change of the sealing ring 115 can be further reduced.

（変形例）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）インジェクタ及びその取付構造を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置等は、上述した実施形態に限定されることなく適宜変更することが可能である。
例えば、インジェクタの内部構造や、シール部材の個数、配置等は、適宜変更することが可能である。
また、真空層は、実施形態のようにノズルの全周にわたって同一断面で設ける構成に限らず、断続的に設けたり、断面形状や断面積が周方向にわたり変化する構成としてもよい。
（２）実施形態において、インジェクタはガソリンエンジン用の直噴インジェクタであったが、本発明はこれに限らず、ポート噴射用のインジェクタや、ディーゼルエンジン用のインジェクタ、さらに、その他の液体燃料を噴射するインジェクタにも適用することができる。
ポート噴射用のインジェクタにおいては、本発明にいう保持部材は、例えばインテークマニホールドとなる。
また、実施形態ではインジェクタは電磁石をアクチュエータとしているが、本発明はこれ以外のアクチュエータを用いるインジェクタにも適用することができる。例えば、ピエゾ素子の変形を駆動力として利用するピエゾインジェクタにも適用することができる。 (Modification example)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and modifications can be made, and these are also within the technical scope of the present invention.
(1) The shape, structure, material, manufacturing method, arrangement, etc. of the injector and each member constituting the mounting structure thereof can be appropriately changed without being limited to the above-described embodiment.
For example, the internal structure of the injector, the number of sealing members, the arrangement, and the like can be appropriately changed.
Further, the vacuum layer is not limited to the configuration in which the same cross section is provided over the entire circumference of the nozzle as in the embodiment, but may be provided intermittently or the cross-sectional shape and cross-sectional area may be changed in the circumferential direction.
(2) In the embodiment, the injector is a direct injection injector for a gasoline engine, but the present invention is not limited to this, and an injector for port injection, an injector for a diesel engine, and other liquid fuels are injected. It can also be applied to injectors.
In the injector for port injection, the holding member referred to in the present invention is, for example, an intake manifold.
Further, although the injector uses an electromagnet as an actuator in the embodiment, the present invention can be applied to an injector using other actuators. For example, it can be applied to a piezo injector that uses the deformation of the piezo element as a driving force.

１インジェクタ取付構造１０シリンダヘッド
１１開口１２凹部
１３テーパ部Ｃ燃焼室
２０，２０Ａ，２０Ｂ真空断熱層２１張出部
１００インジェクタ１１０ノズル
１１１筒状部１１２オリフィスカップ
１１３拡径部１１４テーパ部
１１５シーリングリング１２０ニードル
１２１バルブボール１３０アクチュエータ
１３１ハウジング１３２コイル
１３３インターナルポール１３４コア
１３５トレランスリング
1 Injector mounting structure 10 Cylinder head 11 Opening 12 Recession 13 Tapered part C Combustion chamber 20, 20A, 20B Vacuum insulation layer 21 Overhanging part 100 Injector 110 Nozzle 111 Cylindrical part 112 Orifice cup 113 Enlarged part 114 Tapered part 115 Sealing 120 Needle 121 Valve Ball 130 Injector 131 Housing 132 Cylinder 133 Internal Pole 134 Core 135 Tolerance Ring

Claims

A nozzle formed in a tubular shape and provided with a nozzle for injecting fuel at the tip,
With an injector mounting structure, an injector having an actuator provided at an end of the nozzle opposite to the nozzle side and driving a valve body that opens and closes the nozzle is inserted into the opening of the holding member. There,
A sealing member that seals between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the opening of the holding member.
Inside the holding member, a vacuum layer provided between a coolant flow path for cooling the holding member and the sealing member is provided .
The vacuum layer shall be provided only in the area around the sealing member.
Injector mounting structure according to claim.

A plurality of the sealing members are arranged along the longitudinal direction of the nozzle.
A plurality of the vacuum layers are provided so as to surround the plurality of sealing members.
The injector mounting structure according to claim 1, wherein a part of the vacuum layer is provided between a coolant flow path for cooling the holding member and the sealing member.

The injector mounting structure according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the vacuum layers are provided so as to be dispersed in the radial direction with respect to the central axis of the nozzle.

The holding member is a cylinder head in which a combustion chamber is formed.
The present invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the end portion of the vacuum layer on the combustion chamber side is projected along the surface of the combustion chamber toward the outer diameter side of the nozzle. Described injector mounting structure.