JP2000170627A - 燃料噴射ノズルの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルスリーブの挿入に伴う周溝内での隙間
発生を防止し、その隙間でのすきま腐食を防止する。 【解決手段】 本発明は、シリンダヘッド１の内部に上
壁部４及び下壁部３で上下が区画されるウォータジャケ
ット部２を形成し、これら上壁部４と下壁部３とに同軸
の貫通孔７，６を設け、これら貫通孔７，６にノズルス
リーブ８を挿通し、このノズルスリーブ８に燃料噴射ノ
ズル１８を挿入した燃料噴射ノズルの取付構造にあっ
て、上記上壁部４の貫通孔７の内面と上記ノズルスリー
ブ８との間に複数のシール部材１４，１５をノズルスリ
ーブ軸方向に直列に設け、上記ノズルスリーブ８に上記
シール部材１４，１５を個々に装着させる複数の周溝１
３ａ，１３ｂを設けると共に、これら周溝１３ａ，１３
ｂのうち最も下方に位置するもの１３ａの溝幅を、他の
周溝１３ｂの溝幅より小さくしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等のシリンダヘッドに燃料噴射ノズルを取り付ける際
の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以前、本出願人は図２に示す如き燃料噴
射ノズルの取付構造を提案した（特開平10-176627 号公
報）。図示するように、シリンダヘッド１は、その内部
に冷却水を流通させるためのウォータジャケット部２を
有している。ウォータジャケット部２はシリンダヘッド
１に一体に形成された下壁部３と上壁部４とで上下が区
画される。下壁部３と上壁部４とには同軸の貫通孔６，
７が設けられ、これら貫通孔６，７にはノズルスリーブ
８が挿通される。ノズルスリーブ８には燃料噴射ノズル
１８が挿入され、燃料噴射ノズル１８は図示しないクラ
ンプ部材により上方から押さえ付けられてノズルスリー
ブ８内に固定されている。

【０００３】上壁部貫通孔７の内面とノズルスリーブ８
との隙間１６がシール部材としての二つのＯリング１
４，１５でシールされる。特に下部Ｏリング１４が、上
壁部４の下面と上壁部貫通孔７の内面とがなす角部に位
置されるので、冷却水が浸入するような隙間がなくな
り、すきま腐食の発生を防止することができる。

【０００４】上壁部４の上方はカムやカムシャフト等が
収容される動弁室４ａとなっており、オイル雰囲気とな
っている。よってこのオイル雰囲気と下方の水雰囲気と
が二つのＯリング１４，１５で区切られることになる。
一方のＯリングのシール機能が失われても他方でカバー
できるため、信頼性が高い。また、下部Ｏリング１４で
は冷却水のシールを、上部Ｏリング１５ではオイルのシ
ールを行うといった機能の分担を行うこともできる。

【０００５】各Ｏリング１４，１５はノズルスリーブ８
に設けられた周溝１３ａ，１３ｂに装着されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズルスリ
ーブ８は、予めＯリング１４，１５を取り付けた状態
で、貫通孔６，７に上方から挿入するが、この挿入時に
Ｏリング１４，１５が上壁部貫通孔７の内面に引き摺ら
れ、周溝１３ａ，１３ｂ内で上方に移動し、周溝１３の
上部に張り付いてしまうという問題がある。こうなる
と、特に下方の周溝１３ａ内で下部Ｏリング１４の下方
に隙間ができてしまい、ここに冷却水が浸入してすきま
腐食が生じてしまう。

【０００７】一般に周溝はＯリングの線径とシール対象
物の条件とからある標準的な寸法が定められている。こ
れは複数の周溝を設ける場合も同様である。しかし、従
来このように設定された標準的寸法の周溝に対し、上述
のような問題が生じていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダヘッ
ドの内部に上壁部及び下壁部で上下が区画されるウォー
タジャケット部を形成し、これら上壁部と下壁部とに同
軸の貫通孔を設け、これら貫通孔にノズルスリーブを挿
通し、このノズルスリーブに燃料噴射ノズルを挿入した
燃料噴射ノズルの取付構造にあって、上記上壁部の貫通
孔の内面と上記ノズルスリーブとの間に複数のシール部
材をノズルスリーブ軸方向に直列に設け、上記ノズルス
リーブに上記シール部材を個々に装着させる複数の周溝
を設けると共に、これら周溝のうち最も下方に位置する
ものの溝幅を、他の周溝の溝幅より小さくしたものであ
る。

【０００９】この構成によれば、周溝内でのシール部材
の移動を禁じることができ、ノズルスリーブ挿入に伴う
周溝内の隙間発生、冷却水の浸入によるすきま腐食の発
生を防止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１１】図２は本発明に係る燃料噴射ノズルの取付
構造を示し、その構造全体は先願と同様である。かかる
構造は例えばＤＯＨＣ４弁センターノズル式直噴ディー
ゼルエンジンに適用される。

【００１２】図示するように、シリンダヘッド１は、軽
量化のためアルミニウム又はその合金で鋳造により一体
に形成され、シリンダヘッド１の内部には冷却水を流通
させるためのウォータジャケット部２が区画形成されて
いる。ウォータジャケット部２は、図示する部分におい
てその下面が下壁部３で、その上面が上壁部４でそれぞ
れ区画されている。下壁部３及び上壁部４はシリンダヘ
ッド１の一部で、互いに上下方向に離間されると共に、
下壁部３はその下面によってシリンダヘッド下面を区画
し、上壁部４はシリンダヘッド１の高さ方向中間部でシ
リンダヘッド１内部の隔壁をなし、その内部を上下に仕
切って下部にウォータジャケット部２を区画している。
なお下壁部３の下方には燃焼室５が形成され、上壁部４
の上方にはカムやカムシャフト等の動弁機構を収容する
動弁室４ａが形成される。

【００１３】下壁部３及び上壁部４には同軸の貫通孔、
即ち下壁部貫通孔６及び上壁部貫通孔７が設けられてい
る。下壁部貫通孔６は上壁部貫通孔７より小径に形成さ
れる。これら貫通孔６，７には上方からノズルスリーブ
８が挿通され、下壁部貫通孔６には、ノズルスリーブ８
の下端部に形成された縮径部９が挿通されている。ここ
で縮径部９は下壁部貫通孔６に焼嵌め、冷嵌め等の方法
で圧入固定されている。そして縮径部９の下端の位置は
下壁部３の下面に一致されている。さらに図３(a) に詳
細に示すように、縮径部９の上側には拡径による段部１
０が形成され、段部１０は、下壁部３の上面に若干突出
形成された座面部１１に直接的に当接され、密着されて
いる。これら段部１０と座面部１１とは軸方向に垂直な
平面に形成されている。段部１０の外周縁部は面取り状
に切り欠かれている。なお図３(b) に示すように、段部
１０と座面部１１とを平面とせず、下方に突出形成或い
は陥没形成した断面円弧状の面とし、これらを密着させ
るようにして構わない。この場合接触面積が大きく取れ
熱伝達に有利となると同時に位置決めも行えるようにな
る。

【００１４】ノズルスリーブ８の上端部には、上壁部貫
通孔７への挿通部分となる挿通部１２が形成され、挿通
部１２には上下に離間された一対の周溝、即ち下部周溝
１３ａ及び上部周溝１３ｂが形成されている。図１にも
詳しく示すが、これら周溝１３ａ，１３ｂにはそれぞれ
下部Ｏリング１４及び上部Ｏリング１５が個々に装着さ
れ、これらＯリング１４，１５により、上壁部貫通孔７
の内面と挿通部１２の外面とがなす微小な隙間１６がシ
ールされる。こうして、Ｏリング１４，１５がノズルス
リーブ軸方向に直列に設けられることになる。

【００１５】ここで、下部Ｏリング１４及び上部Ｏリン
グ１５は、上壁部貫通孔７の内面とノズルスリーブ８と
の間に設けられたシール部材をなす。特に下部Ｏリング
１４は、上壁部４の下面と上壁部貫通孔７の内面とがな
す角部１７に位置される。また上部Ｏリング１５は下部
Ｏリング１４より大きな締め代を有し、換言すれば、Ｏ
リング１４，１５装着後は上部Ｏリング１５のなす外径
が下部Ｏリング１４のなす外径より大きくなり、Ｏリン
グ１４，１５装着後の挿通部１２を上壁部貫通孔７に挿
通させる際、上部Ｏリング１５のある部分の方が下部Ｏ
リング１４のある部分より嵌め合いがきつくなってい
る。

【００１６】特に、図１に示すように、下部周溝１３ａ
の溝幅Ｗａは上部周溝１３ｂの溝幅Ｗｂより小さくされ
る。上部周溝１３ｂの溝幅Ｗｂは、前述したようにＯリ
ングの線径とシール対象物の条件とから定められる標準
的な寸法である。しかしながら、下部周溝１３ａの溝幅
Ｗａはこのような標準的寸法より小さい。

【００１７】さらに、ノズルスリーブ８には燃料噴射ノ
ズル１８が挿入されている。燃料噴射ノズル１８は、ノ
ズルホルダ１９、ノズルボディ２０及びリテーニングナ
ット２１を有し、内部には針弁やリターンスプリング等
が収容されている。燃料噴射ノズル１８は、ノズルホル
ダ１９の突起部２２及びリテーニングナット２１が、ノ
ズルスリーブ８の内周面２３に当接してノズルスリーブ
８と同軸に位置決めされ、ノズルボディ２０はノズルス
リーブ８の縮径部９に、極僅かな径方向の隙間をもって
挿入されている。ノズルボディ２０の下端はノズルスリ
ーブ８から燃焼室５内に突出され、その下端には図示し
ない複数の噴孔が開口されている。

【００１８】燃料噴射ノズル１８は図示しないクランプ
部材により上方から押圧され、シール部材２４を介して
ノズルスリーブ８内の斜面部２５に押し付けられ、軸方
向に位置決めされる。シール部材２４は熱伝導率のよい
銅等の金属材料からなり、ノズルボディ２０と縮径部９
との隙間に浸入してきた燃焼ガスを遮断ないしシールす
る。またシール部材２４は、燃焼によりノズルボディ２
０が受ける熱を、ノズルスリーブ８に伝達してウォータ
ジャケット部２内の冷却水に放散させる。つまりシール
部材２４は、燃料噴射ノズル１８を冷却して所定の噴霧
性能を維持させる。同様にノズルボディ２０と縮径部９
との間の隙間は遮熱用として設けられている。

【００１９】かかる構成にあっては、ノズルスリーブ８
の全体が、シリンダヘッド１と同種の金属であるアルミ
ニウム又はその合金で一体に形成される。こうするとシ
リンダヘッド１の壁面との間の電位差が極めて小さくな
り、電池作用がなくなり、これによってシリンダヘッド
１とノズルスリーブ８の接触腐食を防止し、冷却水洩れ
等の不具合を防止することができる。なおノズルスリー
ブ８の製作方法としてはプレス成形がコスト的に有利で
あるが、他にも切削加工等あらゆる製作方法が可能であ
る。

【００２０】さらに、下部Ｏリング１４を上述の位置に
設けたため、冷却水が浸入するような隙間１６がなくな
り、すきま腐食の発生を防止することができる。尚、下
部Ｏリング１４は角部１７に位置する為に、シールに対
する信頼性の低下が懸念されるが、上部Ｏリング１５を
設けたことで、二重シールが達成されてシール性が向上
する。また上述したように、水雰囲気であるウォータジ
ャケット部２と、オイル雰囲気である動弁室４ａとをそ
れぞれのＯリング１４，１５で仕切れるため機能を分担
でき、また、一方のシール機能が失われても他方でカバ
ーできるため、信頼性が向上する。

【００２１】また上部Ｏリング１５の締め代を下部Ｏリ
ング１４より大きくしたため、シール性能の向上ととも
に、Ｏリング１４，１５装着後の挿通部１２を上方から
差し込む際の作業が容易化し、ノズルスリーブ８の組付
作業を容易化できる。さらに上部Ｏリング１５を設けた
ことで、下部Ｏリング１４のみの場合に比べノズルスリ
ーブ８を正確に位置決めでき、位置ずれによるシール不
良等も防止できる。なお当然ながらＯリングの数は増や
すこともできる。

【００２２】加えて、ノズルスリーブ８の取り付けを上
述の如く圧入により行ったため、熱回りが良くなってシ
リンダヘッド下壁部３の温度を低下させることができ
る。即ち、ノズルスリーブ８が縮径部９と段部１０とで
下壁部３に密着するため、下壁部３の熱をノズルスリー
ブ８に伝え、さらに冷却水中へ効率よく放散できる。特
に縮径部９と段部１０とが下壁部３に全面密着してお
り、ノズルスリーブ８が比較的長く冷却水に没入してい
るため、効率的な熱伝達が達成される。これにより、熱
回りは大巾に改善され、燃焼ガスに晒され温度的に厳し
いシリンダヘッド下壁部３の温度を効率的に低下させる
ことができる。

【００２３】また、この構成によってノズルスリーブ８
の温度も下げられ、燃料噴射ノズル１８の温度も低下で
きる。特に燃料噴射ノズル１８の下端部のノズル部付近
が所定の限界温度を越えると、噴孔近辺に燃料が炭化し
て付着し正規の噴射性能を維持できなくなり、また材料
の機械的強度が低下し、圧力に耐えきれずに破壊に至る
虞があるが、かかる構成はこれを防止し得るものであ
る。

【００２４】さらにこの圧入方式の場合、シール性能も
格段に向上され、冷却水圧より遥かに高圧の燃焼ガスの
ウォータジャケット部２への浸入も確実に防止できる。

【００２５】さらに、上述の如きノズルスリーブ８を用
いた燃料噴射ノズル１８の取付構造にあっては、シリン
ダヘッド１に下壁部貫通孔６及び上壁部貫通孔７を設け
るため、これら孔を鋳造後の砂抜きに使えてシリンダヘ
ッド１の鋳造、ウォータジャケット部２の造形及び中子
の造形が容易となる。

【００２６】ところで、図１に示すように、上部周溝１
３ｂの溝幅Ｗｂは標準的寸法である。これだと、Ｏリン
グ取付後のノズルスリーブ８を貫通孔６，７に挿入した
とき、上部周溝１３ｂに見られるように、Ｏリング１５
が上壁部貫通孔７の内面に引き摺られ、周溝１３ｂ内で
上方に移動し、周溝１３ｂの上部に張り付き、周溝１３
ｂ内でＯリング１５の下方に隙間２７を生じさせてしま
う。下部周溝１３ａにこのようなことが起こると、その
隙間に冷却水が浸入しすきま腐食の原因となる。

【００２７】そこで、本案の構造では下部周溝１３ａの
溝幅Ｗａを上部周溝１３ｂの溝幅Ｗｂより小さくした。
これにより下部周溝１３ａ内における下部Ｏリング１４
の移動を禁じ、隙間の発生、冷却水の浸入によるすきま
腐食の発生を防止することができる。特にここでは下部
周溝１３ａの溝幅Ｗａが、ノズルスリーブ８の挿入によ
り潰れた下部Ｏリング１４が下部周溝１３ａの内底面２
８に当たるような大きさとされる。これにより隙間は一
切生じない。なお、内底面２８に当たらずとも、できる
隙間は従来より小さくなる。

【００２８】Ｏリングの数を増やした場合は、最も下方
に位置する周溝の溝幅を上述の如くすればよい。

【００２９】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されず
他の様々な実施の形態を採ることが可能で、例えばＯリ
ング以外にも種々のシール部材が考えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ノズルス
リーブの挿入に伴う周溝内での隙間発生を防止し、その
隙間でのすきま腐食を未然に防止できるという、優れた
効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料噴射ノズルの取付構造を示す
要部拡大縦断面図である。

【図２】燃料噴射ノズルの取付構造の全体を示す縦断面
図である。

【図３】下壁部貫通孔へのノズルスリーブの取付部を示
す拡大縦断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ ウォータジャケット部 ３ 下壁部 ４ 上壁部 ６ 下壁部貫通孔 ７ 上壁部貫通孔 ８ ノズルスリーブ １４ 下部Ｏリング １５ 上部Ｏリング １７ 角部 １８ 燃料噴射ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドの内部に上壁部及び下壁
   部で上下が区画されるウォータジャケット部を形成し、
   これら上壁部と下壁部とに同軸の貫通孔を設け、これら
   貫通孔にノズルスリーブを挿通し、該ノズルスリーブに
   燃料噴射ノズルを挿入した燃料噴射ノズルの取付構造に
   あって、上記上壁部の貫通孔の内面と上記ノズルスリー
   ブとの間に複数のシール部材をノズルスリーブ軸方向に
   直列に設け、上記ノズルスリーブに上記シール部材を個
   々に装着させる複数の周溝を設けると共に、これら周溝
   のうち最も下方に位置するものの溝幅を、他の周溝の溝
   幅より小さくしたことを特徴とする燃料噴射ノズルの取
   付構造。