JP2006307670A - 筒内直接噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内直接噴射式内燃機関において、より少ないスペースで燃料インジェクタを安定して固定できる構成を提供する。
【解決手段】インジェクタ固定部材５の押え部５ａを燃料インジェクタ１の座面１ｃに、支持部５ｂをシリンダヘッド３に固定された支点ピン９にそれぞれ当接させつつ、挿通孔５ｃに挿通した固定ボルト１１によってインジェクタ固定部材５をシリンダヘッド３に取り付けることで燃料インジェクタ１を固定する筒内直接噴射式内燃機関において、支点ピン９をシリンダヘッド３のトップコアホール３３で保持（固定）すると共に、インジェクタ固定部材５の支持部５ｂの下面に形成された球面凹部５ｄと、支点ピン９の上面に形成された球面凸部９ａと、を当接させる構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒内直接噴射式内燃機関に関し、特に、燃料を噴射する燃料インジェクタの固定構造に関する。

特許文献１には、シリンダヘッドにボルト固定されるノズル押えアームによって燃料噴射ノズル（燃料インジェクタ）を固定（支持）する内燃機関において、シリンダヘッドの側壁部の上端部に上面から突出する支点ピンを設け、ノズル押えアームの一端側の押え部を燃料インジェクタに、他端側の支持部を支点ピンにそれぞれ当接させ、該支持部と支点ピンとの当接部をノズル押えアームの支点とするように構成したものが開示されている（図５参照）。
特開平１０−８２３５５号公報

ところで、上記従来の構成では、ノズル押えアームがカムシャフトを跨ぐように設けられているため、依然としてノズル押えアームが長い。そのため、比較的大きな設置スペースが必要となるし、その剛性面においても改良の余地がある。

そこで、ノズル押えアームをより小型化するために、該ノズル押えアームをクランクシャフトの軸方向に沿わせるように配置することが考えられる。この場合、上記燃料インジェクタ、ノズル押えアーム及び支点ピンは、シリンダヘッド上の中央においてクランクシャフトの軸方向に沿ってほぼ一直線上に配置されることになる。

しかしながら、このような配置（構成）を採用することは、実際には非常に困難であった。それは、このような配置を採用すると、シリンダヘッド上面の比較的狭いスペースにおいて、燃料インジェクタの取付孔、ノズル押えアーム固定用のボルト孔及び支点ピンを圧入固定等する孔をほぼ一直線上に設ける必要があり、シリンダヘッド製造（鋳造）時に中子支えやガス抜きを行ったりするための孔（トップコアホール）を十分に確保できなくなってしまい、シリンダヘッド自体の製造が難しくなるからである。

また、トップコアホールを確保できたとしても、これを封止する封止部材等を設けるためのスペースが小さくなって、その作業性等の悪化を招いてしまうという問題もある。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、筒内直接噴射式内燃機関において、より少ないスペースで燃料インジェクタを安定して固定（支持）できる構成を提供することを目的とする。

このため、本発明は、シリンダヘッドに形成した取付孔に配設される燃料インジェクタと、一端側に押え部を有し、他端側に支持部を有すると共に、前記押え部と前記支持部との間の位置に挿通孔が形成された固定部材と、を含んで構成され、前記固定部材の押え部を前記燃料インジェクタに、前記固定部材の支持部を前記シリンダヘッドに固定された支点部材にそれぞれ当接させつつ、前記挿通孔に挿通した固定ボルトによって前記固定部材を前記シリンダヘッドに取り付けることで前記燃料インジェクタを固定する筒内直接噴射式内燃機関であって、前記支点部材を前記シリンダヘッドのトップコアホールで保持する構成とする。

本発明によれば、シリンダヘッド製造時に必要となるトップコアホールの大きさや位置等が制限されることなく、燃料インジェクタを固定するための構造のコンパクト化を実現できる。このため、従来に比べてシリンダヘッド上に広いスペースを確保することができ、周辺構造のレイアウト自由度を増大できる。

また、支点部材をシリンダヘッドのトップコアホールで保持（固定）することにより、トップコアホールを封止するための部品を省略することも可能となり、部品点数を低減できる。

なお、燃料インジェクタを固定するための構造のコンパクト化が実現できることから、燃料インジェクタ、固定部材及び支点部材をシリンダヘッドの中央でクランクシャフトの軸方向に沿ってほぼ一直線上に配置させるようにするのがより効果的である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態を示すものであり、筒内直接噴射式内燃機関のシリンダヘッドの中央を図示しないクランクシャフトの軸方向に沿って切断した状態（２気筒分）を示している。図１に示すように、燃料インジェクタ１は、シリンダヘッド３に形成されたインジェクタ取付孔３１に配設され、アーム状に形成されたインジェクタ固定部材５によってシリンダヘッド３に固定される。

燃料インジェクタ１は、円筒状のボディ１ａとノズル部１ｂとを有しており、そのボディ１ａがインジェクタ取付孔３１の大径部３１ａに、ノズル部１ｂがインジェクタ取付孔３１の小径部３１ｂに挿入される。上記ノズル部１ｂの先端は燃焼室側に突出しており、この先端に形成される噴孔から燃料が噴射される。また、ボディ１ａには、その軸心を挟むように、該軸心と直交する２つの座面１ｃが形成されている。

なお、燃料インジェクタ１とインジェクタ取付孔５の大径部５ａの底面との間には、例えば銅製のワッシャ７が介装されている。

インジェクタ固定部材５は、クランクシャフトの軸方向に沿って配置されており、その一端側に燃料インジェクタ１に当接させる押え部５ａを、他端側に後述する支点部材としての支点ピン（ピボット）９に当接させる支持部５ｂを有する。また、押え部５ａと支持部５ｂとの間の略中間位置には、シリンダヘッド３に形成されたボルト用ねじ孔３２にねじ嵌合される固定ボルト１１用の挿通孔５ｃが形成されている。

上記押え部５ａは、図２（上面図）に示すように、二股状に分岐している。そして、二股状の押え部５ａの曲面形成された底面が、それぞれ燃料インジェクタ１の座面１ｃ，１ｃに当接するようになっている。また、上記支持部５ｂの下面には、球面凹部５ｄが形成されている。

支点ピン９は、その下部がシリンダヘッド３のトップコアホール３３に溶接又は溶着などによって保持（固定）されており、その上端に上記インジェクタ固定部材５側の球面凹部５ｄに対応する球面凸部９ａが形成されている。この球面凸部９ａと上記インジェクタ固定部材５の球面凹部５ｄとにより、インジェクタ固定部材５と支点ピン９とは、位置決めされた状態で当接することになる。なお、支点ピン９のトップコアホール３３への固定を容易にするため、当該固定部よりも上方に位置する部分については拡大（拡径）しておくのが望ましい。

ここで、上記トップコアホール３３について説明する。

シリンダヘッド３は、通常、鋳造により製造されるものであり、ウォータジャケット３４等の中空部を形成するために中子を用いる。そのため、この中子を適切な位置に保持する保持部材が必要となる。また、鋳造時に鋳型の内部にあった空気や鋳型の内部で発生するガスを外部に逃がすためのガス抜き孔も必要となる。トップコアホール３３は、このような中子保持（支え）やガス抜きのために設けられる孔であり、その後に封止（密閉）することを要するものである。

したがって、上記のように、支点ピン９（の下部）をこのトップコアホール３３に溶接や溶着等により保持（固定）することで、別途支点ピン９を固定するための孔を設ける必要がなく、そのためにトップコアホール３３の大きさや位置が制限されることはない。また、この支点ピン９が、いわゆるメクラ栓のような封止部材としての機能をも兼ねることになり、部品点数の低減を図ることが可能となる。なお、トップコアホール３３は、鋳造時に形成されたままの状態であってもよいが、作業性や密閉性等を考慮して追加工を施すようにしてもよい。

そして、実際に燃料インジェクタ１をシリンダヘッド３に固定する場合には、次のようにする。すなわち、燃料インジェクタ１をシリンダヘッド３のインジェクタ取付孔３１に挿入し、インジェクタ固定部材５の二股状の押え部５ａ，５ａ（の底面）をそれぞれ燃料インジェクタ１の座面１ｃ，１ｃに、支持部５ｂの下面の球面凹部５ｄを支点ピン９の球面凸部９ａに当接させつつ、挿通孔５ｃに挿通した固定ボルト１１をシリンダヘッド３のボルト用ねじ孔３２にねじ嵌合する。これにより、燃料インジェクタ１はシリンダヘッド３に固定され、インジェクタ固定部材５における、固定ボルト１１と支点ピン９との距離と、固定ボルト１１と燃料インジェクタ１の座面１ｃにおける当接部との距離と、固定ボルト１１の締付力とに基づくワッシャ７の面圧によって高圧燃焼ガスが密封されることになる。

この実施形態（第１実施形態）によると、次のような効果を有する。

トップコアホール３３を支点ピン９の固定（保持）孔としているので、トップコアホール３３を十分に確保することができると共に、燃料インジェクタ１及びこれを固定するための部材（インジェクタ固定部材５、固定ボルト１１、支点ピン９等）をシリンダヘッド３の中央にクランクシャフトの軸方向に沿ってほぼ一直線上に配置して、そのコンパクト化を図ることができる。したがって、従来よりもシリンダヘッド３上により広いスペースを確保することができ、周辺構造のレイアウト自由度を増大できる。

また、支点ピン９がトップコアホール３３の封止部材としての機能を備えるので、部品点数の低減が図れ、コスト面でも有利である。

図３は、本発明の第２実施形態を示している。

この実施形態は、トップコアホール３３の支点ピン９挿入部が大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付孔に形成されると共に、この段付孔に対応するように、支点ピン９の下部も段付軸状（鍔付き）に形成した点が上記第１実施形態と相違し、その他は同じである。なお、トップコアホール３３は、鋳造時に段付孔として形成されてもよいし、追加工によって段付孔に形成されてもよい。

この実施形態によると、支点ピン９を常に安定した状態で、かつ正確な位置でシリンダヘッド３に固定することができ、その組立性を向上できる。

図４は、本発明の第３実施形態を示している。

この実施形態は、段付孔に形成されるトップコアホールの小径部３３ｂにねじ加工（めねじ）が施されると共に、これに対応するように、支点ピン９の下部にもねじ加工（おねじ）が施されている点が上記第２実施形態と相違し、その他は同じである。なお、ここではトップコアホール３３が段付孔に（これに対応して支点ピン９の下部が段付軸状に）形成されているが、これに限るものではなく、例えば上記第１実施形態に適用してもよい。

この実施形態によると、支点ピン９をトップコアホール３３にねじ嵌合することによって支点ピン９のシリンダヘッド３への固定、及びトップコアホール３３の封止が（同時に）行えるので、より組立性を向上できる。

図５、６は、本発明の第４実施形態を示している。ここで、図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。

この実施形態は、上記第３実施形態に対して、インジェクタ固定部材５をシリンダヘッド３に取り付けられるロッカカバー１３の外側に配置する構成とした点が相違している。

このため、ロッカカバー１３には、少なくとも燃料インジェクタ１のボディ１ａが通過できるインジェクタ用挿通孔１３ａ、固定ボルト１１が通過できる固定ボルト用挿通孔１３ｂ及び支点ピン９の上部が挿通される支点ピン９用挿通孔１３ｃが形成されている。なお、支点ピン９用挿通孔１３ｃには、オイルシール１５が組み込まれている。

支点ピン９は、ロッカカバー１３から外側に突出し、球面凸部９ａを有する先端部９ｂと、この先端部９ｂよりも径が大きく、その外周が滑らかなシール摺動部９ｃとを有している。

本実施形態においては、支点ピン９が固定されたシリンダヘッド３にロッカカバー１３が取り付けられる。このとき、ロッカカバー１３に組み込まれたオイルシール１５は、外周が滑らかな支点ピン９のシール摺動部９ｃのみと接触するようになっており、その損傷等が防止される。そして、ロッカカバー１３がシリンダヘッド３に取り付けられた状態で、燃料インジェクタ１をロッカカバー１３のインジェクタ用挿通孔１３ａを介してシリンダヘッド３のインジェクタ取付孔３１に挿入し、その後、インジェクタ固定部材５の二股状の押え部５ａを燃料インジェクタ１の座面１ｃに、インジェクタ１３ａの支持部５ｂの下面の球面凹部５ｄを支点ピン９の球面凸部９ａにそれぞれ当接させつつ、ロッカカバー１３の固定ボルト用挿通孔１３ｂを介して固定ボルト１１をインジェクタ固定部材５の挿通孔５ｃに挿通してシリンダヘッド３のボルト用ねじ孔３２にねじ嵌合する。

この実施形態によると、燃料インジェクタ１を固定するための構成のコンパクト化が図れると共に、ロッカカバー１３を外すことなく、燃料インジェクタ１の着脱が可能となるので、整備性を大幅に改善することができる。

また、図６に示すように、燃料インジェクタ１及びこれを固定するための部材（インジェクタ固定部材５、固定ボルト１１、支点ピン９等）が、カムシャフト１７，１７の間のスペースに配置することが可能となり、このようにすれば、シリンダヘッド３（ロッカカバー１３）上方のスペースをより大きく確保できることとなり、周辺構造のレイアウト自由度を増大できる。

なお、ここでは上記第３実施形態に対してインジェクタ固定部材５をロッカカバー１３の外側に配置する構成としているが、上記第１、２実施形態に対しても同様に適用できることは言うまでもない。

また、上記第１〜４実施形態において、トップコアホール３３の支点ピン９挿入部にシール剤を塗布したり、トップコアホール３３と支点ピン９との間にシール部材を介在させたりするのが望ましい。トップコアホール３３における密閉性を向上させるためである。

本発明の第１実施形態に係る燃料インジェクタ取付部を示す断面図。 インジェクタ固定部材の上面図。 第２実施形態に係る燃料インジェクタ取付部を示す断面図。 第３実施形態に係る燃料インジェクタ取付部を示す断面図。 第４実施形態に係る燃料インジェクタ取付部を示す断面図。 図４のＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１…燃料インジェクタ、３…シリンダヘッド、５…インジェクタ固定部材（固定部材）、５ａ…押え部、５ｂ…支持部、５ｃ…挿通孔、５ｄ…球面凹部、７…ワッシャ、９…支点ピン（支点部材）、９ａ…球面凸部、１１…固定ボルト、１３…ロッカカバー、１３ａ…インジェクタ用挿通孔、１３ｂ…ボルト用挿通孔、１３ｃ…支点ピン用挿通孔、１５…オイルシール、１７…カムシャフト、３１…インジェクタ取付孔、３２…ボルトねじ孔、３３…トップコアホール、３４…ウォータジャケット

Claims (6)

1. シリンダヘッドに形成した取付孔に配設される燃料インジェクタと、
   一端側に押え部を有し、他端側に支持部を有すると共に、前記押え部と前記支持部との間の位置に挿通孔が形成された固定部材と、を含んで構成され、
   前記固定部材の押え部を前記燃料インジェクタに、前記固定部材の支持部を前記シリンダヘッドに固定された支点部材にそれぞれ当接させつつ、前記挿通孔に挿通した固定ボルトによって前記固定部材を前記シリンダヘッドに取り付けることで前記燃料インジェクタを固定する筒内直接噴射式内燃機関であって、
   前記支点部材を前記シリンダヘッドのトップコアホールで保持することを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関。
2. 前記固定部材を、クランクシャフトの軸方向に沿って配置したことを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関。
3. 前記シリンダヘッドのトップコアホールを段付孔に形成し、
   前記支点部材の下部を、前記段付孔で保持するよう構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の筒内直接噴射式内燃機関。
4. 前記シリンダヘッドのトップコアホールをねじ加工が施された取付孔に形成し、
   前記支点部材の下部に形成したねじ部を、前記取付孔にねじ嵌合するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。
5. 前記支点部材を、シールを介在させて前記シリンダヘッドに固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。
6. 前記シリンダヘッドに取り付けるロッカカバーに、前記燃料インジェクタ用の挿通孔、前記装着ボルト用の挿通孔及び前記支点部材用の挿通孔を形成し、
   前記固定部材を、前記ロッカカバーの外側に配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式内燃機関。

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