JP2007187105A - 直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力によってカムホルダに亀裂が生じることを防止すると共に、インジェクタの周囲の十分なシール性を確保することができる、直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造を提供する。
【解決手段】 リンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａとカムホルダ２０の下面の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａとを環状の間隙５を空けて対面させるように構成し、シール本体６１と第１〜３シール部６２〜６４を有するシール部材６０を設け、第１シール部６２をインジェクタ４０に圧着させ、第２シール部６３を挿入孔部２４よりも下方へ突出させてシリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａに圧着させ、この第２シール部６３の圧着による圧縮変形により第３シール部６４を拡径変形させて挿通孔部２４の内周面に圧着させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタを、シリンダヘッドとシリンダヘッドに載置固定されたカムホルダとに貫通状に直立配置した、直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造に関するものである。

従来、自動車に搭載される直噴ディーゼルエンジンにおいて、特許文献１のシリンダヘッド構造では、シリンダヘッドの上部にカムシャフトが配設され、このカムシャフトを回転自在に支持するカムホルダがシリンダヘッドの上面に載置固定され、このシリンダヘッドとカムホルダとに複数気筒の燃焼室に燃料を夫々直接噴射する複数のインジェクタが貫通状に直立配置されている。

この直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造では、シリンダヘッドカバーによりシリンダヘッドの動弁室を含む上部が外部空間に対して油密に保持され、このシリンダヘッドカバーに形成された開口部からインジェクタの上端部分を上方へ突出させて、インジェクタのメンテナンスにおける作業性、即ちサービス性の向上を図っている。

シリンダヘッドとカムホルダには、インジェクタを挿通させるインジェクタホールと挿通孔部が形成されているが、インジェクタの周囲のシール性を確保するために、挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に環状シール材が装着され、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とが当接し、これら両外周近傍部の一方（シリンダヘッド側）に形成された環状溝にＯリングが嵌合された状態で、このＯリングが前記両外周近傍部間に装着されている。

こうしたシール構造により、外部から水やダストが挿通孔部やインジェクタホールを通って侵入することを防止し、動弁室からオイルが挿通孔部やインジェクタホールを通って漏出することを防止することができる。
特開2005-180277

特許文献１の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造では、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とが当接しているため、これら両外周近傍部によってＯリングを圧縮状に装着し、Ｏリングを両外周近傍部に密着させてシール性を確保できるが、燃焼室の上側に位置するシリンダヘッドのインジェクタホールの外周近傍部には燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力が作用し、その突き上げ力はカムホルダの挿通孔部の外周近傍部にダイレクトに繰り返し作用するため、この突き上げ力によってカムホルダに亀裂が生じるという虞がある。

そこで、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とを環状の間隙を空けて対面させることは考えられても、この間隙を設けたことによって、前記両外周近傍部により前記Ｏリングに十分なシール圧を加えることができないのでシール性を確保することが難しいという新たな問題が生じる。前記Ｏリングを大型化することも考えられるが、Ｏリングの装着性も悪くなり、結局、前記両外周近傍部間の十分なシール性を確保できないこと、等の課題が懸念される。

本発明の目的は、燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力によってカムホルダに亀裂が生じることを防止すると共に、インジェクタの周囲の十分なシール性を確保することができる、直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造を提供することである。

請求項１の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造は、シリンダヘッドの上部にカムシャフトを配設し、このシリンダヘッドにインジェクタを貫通状に直立配置する直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造において、前記シリンダヘッドの上面に開口しインジェクタが挿着されるインジェクタホールと、前記シリンダヘッドの上部を外部空間に対して油密に保持すると共に、前記インジェクタの上端部分が上方へ突出する開口部を有するシリンダヘッドカバーと、前記カムシャフトを回転自在に支持する複数気筒に対応する複数の軸受部と、これら軸受部を繋ぐ繋ぎ部と、この繋ぎ部に形成され前記インジェクタが挿通する挿通孔部とを有し、前記シリンダヘッドの上面に載置固定されたカムホルダと、前記カムホルダの挿通孔部と前記インジェクタとの間に配設される弾性のあるシール部材とを備え、前記シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とを環状の間隙を空けて対面させるように構成し、前記シール部材が、前記挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に装着されるシール本体と、このシール本体の内方に形成され前記インジェクタに圧着される第１シール部と、シール本体から下方へ延びて前記挿入孔部よりも下方へ突出しシリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部に圧着される第２シール部と、この第２シール部の前記圧着による圧縮変形により拡径変形して前記挿通孔部の内周面に圧着される第３シール部とを有することを特徴とする。

この直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造では、シリンダヘッドの上面にカムホルダが載置固定され、シリンダヘッドに形成されたインジェクタホールと、カムホルダに形成された挿通孔部とにインジェクタが挿着（挿通）されて、インジェクタがシリンダヘッドに貫通状に直立配置され、このインジェクタにより燃焼室に燃料が直接噴射される。シリンダヘッドの動弁室を含む上部がシリンダヘッドカバーにより外部空間に対して油密に保持され、このシリンダヘッドカバーに形成された開口部からインジェクタの上端部分が上方へ突出し、これより、インジェクタのメンテナンスにおける作業性、即ちサービス性が向上する。シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とが環状の間隙を空けて対面するように構成され、これにより、燃焼室の上側に位置するシリンダヘッドのインジェクタホールの外周近傍部には燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力が作用するが、その突き上げ力がカムホルダの挿通孔部の外周近傍部にダイレクトに作用しなくなる。

一方、インジェクタの周囲のシール性を確保するために、カムホルダの挿通孔部とインジェクタとの間に、弾性のあるシール本体と第１〜第３シール部を有するシール部材が配設されている。シール本体が、挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に装着され、第１シール部が、シール本体の内方に形成されて、インジェクタに圧着され、第２シール部が、シール本体から下方へ延びて挿入孔部よりも下方へ突出して、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部に圧着され、第３シール部が、第２シール部の前記圧着による圧縮変形により拡径変形して挿通孔部の内周面に圧着される。こうして、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部との間に環状の間隙を形成したうえで、シール部材により、インジェクタとカムホルダの間と、カムホルダとシリンダヘッドの間とが確実にシールされる。

ここで、請求項１の発明に次の構成を採用可能である。
前記カムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部をカムホルダの下面から段上げ状に形成して前記間隙が形成される（請求項２）。前記シール本体の外周面と底面とに接着されると共に前記挿通孔部に内嵌される断面Ｌ形の環状基板を備え、この環状基板の下側に前記第３シール部が設けられ、この第３シール部の下側に前記第２シール部が設けられる（請求項３）。前記カムホルダは、その軸受部及び繋ぎ部が複数のボルトによりシリンダヘッドに締結される（請求項４）。

請求項１の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造によれば、シリンダヘッドの上面にカムホルダを載置固定し、シリンダヘッドのインジェクタホールとカムホルダの挿通孔部とにインジェクタを挿着（挿通）して、インジェクタをシリンダヘッドに貫通状に直立配置したものであり、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とを環状の間隙を空けて対面させるように構成したので、燃焼室の上側に位置するシリンダヘッドのインジェクタホールの外周近傍部には、燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力が作用するが、その突き上げ力がカムホルダの挿通孔部の外周近傍部にダイレクトに不要に作用しないため、カムホルダの耐久性を高めて、カムホルダに亀裂が生じることを確実に防止できる。

前記間隙を形成することにより、特許文献１のようなＯリングでは前記両外周近傍部間のシール性を確保することが難しいが、カムホルダの挿通孔部とインジェクタとの間に、弾性のあるシール本体と第１〜第３シール部を有するシール部材を配設し、シール本体を挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に装着し、第１シール部をシール本体の内方に形成してインジェクタに圧着させ、第２シール部をシール本体から下方へ延びて挿入孔部よりも下方へ突出させてシリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部に圧着させ、第３シール部を第２シール部の前記圧着による圧縮変形により拡径変形させて挿通孔部の内周面に圧着させたので、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部にシール装着用の加工を施すこともなく、インジェクタとカムホルダの間と、カムホルダとシリンダヘッドの間とを確実にシールできる。つまり、このシール部材により、前記間隙を形成したうえで、インジェクタの周囲の十分なシール性を確保でき、外部から水やダストが挿通孔部やインジェクタホールを通って侵入することを確実に防止でき、動弁室からオイルが挿通孔部やインジェクタホールを通って漏出することを確実に防止できる。

請求項２の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造によれば、カムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部をカムホルダの下面から段上げ状に形成して前記間隙を形成したので、カムホルダの形状を少し変更することにより、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部をフラットな面に形成して、前記間隙を容易に製作コストを高めることなく形成することができる。

請求項３の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造によれば、シール本体の外周面と底面とに接着されると共に挿通孔部に内嵌される断面Ｌ形の環状基板を備え、この環状基板の下側に第３シール部を設け、この第３シール部の下側に第２シール部を設けたので、シール本体と第１〜第３シール部を有するシール部材の一体性を高め、シール部材の保持性と共に第１〜第３シール部によるシール性を安定化させることができる。

請求項４の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造によれば、カムホルダは、その軸受部及び繋ぎ部が複数のボルトによりシリンダヘッドに締結されるので、シリンダヘッドの上面にカムホルダを安定して載置固定することができる。

本発明の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造は、シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とを環状の間隙を空けて対面させて、カムホルダの挿通孔部とインジェクタとの間に弾性のあるシール部材を配設し、そのシール部材が、挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に装着されるシール本体と、シール本体の内方に形成されインジェクタに圧着される第１シール部と、シール本体から下方へ延びて挿入孔部よりも下方へ突出しシリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部に圧着される第２シール部と、第２シール部の前記圧着による圧縮変形により拡径変形して挿通孔部の内周面に圧着される第３シール部とを有する。

図１は直噴ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド構造２の全体の平面図、図２はシリンダヘッド構造２のシリンダヘッドカバー３０とインジェクタ４０とシール部材６０等を取り外した状態の平面図、図３はシリンダヘッド構造２の図２の状態から更にカムホルダ２０とカムシャフト８，９等を取り外した状態の平面図、図４は図１のIV−IV線断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図であり、この直噴ディーゼルエンジン１は、その長手方向に４つの気筒３を並設し、これら気筒３の燃焼室に燃料を直接噴射する直列４気筒エンジンである。以下、図１〜図３、図５の矢視ａの方向を前方として説明する。

図１〜図５に示すように、直噴ディーゼルエンジン１のシリンダヘッド構造２は、シリンダヘッド１０の上部に左右１対の前後方向に長いカムシャフト８，９を配設し、シリンダヘッド１０に、４つの気筒３の燃焼室に夫々燃料を直接噴射する４つのインジェクタ４０を貫通状に直立配置したものである。

シリンダヘッド構造２は、シリンダヘッド１０の上面に開口し４つのインジェクタ４０が夫々挿着される４つの鉛直なインジェクタホール１４と、シリンダヘッド１０の上部を外部空間に対して油密に保持すると共に４つのインジェクタ４０の上端部分が上方へ突出する開口部３３を有するシリンダヘッドカバー３０と、１対のカムシャフト８，９を回転自在に支持すると共に４つのインジェクタ４０が夫々挿通する４つの鉛直な挿通孔部２４が形成されてシリンダヘッド１０の上面に載置固定されたカムホルダ２０と、カムホルダ２０の４つの挿通孔部２４と４つのインジェクタ４０との間に夫々配設された弾性のある４つのシール部材６０等を備えている。

図３〜図５に示すように、シリンダヘッド１０には、ウォータジャケット１１が形成され、ウォータジャケット１１と動弁室４とを区画するミドルデッキ１２が形成され、ミドルデッキ１２から上方へ突出する４つのボス部１３が一体形成されている。４つのボス部１３は、４つの気筒３の燃焼室の上側に位置するように、シリンダヘッド１０の左右方向中央部において前後方向に間隔を空けて並設されている。４つのインジェクタホール１４は、４つのボス部１３の平滑な上面に夫々開口するように、対応する気筒３の中心線に中心を合わせて、ミドルデッキ１２とボス部１３に上下貫通状に形成されている。インジェクタホール１４は、その上部を含む大部分を占める大径孔部１４ａと、大径孔部１４ａの下端部から段部１４ｃを介して形成され下方へ延びる小径孔部１４ｂとからなる。

シリンダヘッド１０のミドルデッキ１２には、４つのインジェクタ４０を固定する４つのボルト５９が螺合される４つのボルトネジ孔１５と、カムホルダ２０を固定する複数のボルト２９が螺合される複数のボルトネジ孔１６が形成され、各ボルトネジ孔１５は各インジェクタホール１４の後側に設けられ、各ボルトネジ孔１５の後側近傍の左右両側にボルトネジ孔１６が２つずつ設けられている。シリンダヘッド１０の外周部には、ミドルデッキ１２から上方へ延びる外周壁部１７が全周に亙って一体形成され、外周壁部１７には、シリンダヘッドカバー３０の外周壁部３１を固定する複数の締結部材３２が螺合される複数の締結孔１８が形成されている。

図６はカムホルダ２０の平面図である。図２、図４〜図６に示すように、カムホルダ２０は、１対のカムシャフト８，９を夫々回転自在に支持する４気筒に対応する左右５対の軸受部２１と、複数の軸受部２１を繋ぐ繋ぎ部２２とを有する。複数の軸受部２１と繋ぎ部２２は一体形成されている。繋ぎ部２２は前後方向に延びてシリンダヘッド１０の前後長よりも少し短く形成され、繋ぎ部２２には、前後方向に長い凹部２３が上側から形成され、凹部２３の平滑な底面に開口する４つの挿通孔部２４が、前後方向に間隔を空けて上下貫通状に形成されている。

５対の軸受部２１のうちの前後両端の軸受部２１が４つの挿通孔部２４よりも前後両側に位置するように、５対の軸受部２１が、４つの挿通孔部２４に対して前後方向にシフトした位置の繋ぎ部２２から左右両側に張り出すように形成されている。繋ぎ部２２には、各挿通孔部２４の後側に前記ボルト５９が挿通されるボルト挿通孔２６が形成され、各ボルト挿通孔２６の後側にホルダ支持部２７が凸状に形成され、各ホルダ支持部２７に位置決めピン５５が上方突出状に内嵌されるピン穴２７ａが形成されている。

５対の合計１０つの軸受部２１には、夫々、上側から軸受キャップ２５が当接されて前記ボルト２９により固定され、左側（右側）の複数の軸受部２１及び軸受キャップ２５により、カムシャフト８（９）が回転自在に支持されている。複数のボルト２９により、カムホルダ２０の複数の軸受部２１と複数の軸受キャップ２５がシリンダヘッド１０に共締めされて固定され、こうして、カムホルダ２０がシリンダヘッド１０に定位置で載置固定されて、複数の挿通孔部２４の中心が対応する気筒３の中心線に一致し、これら挿通孔部２４がシリンダヘッド１０の複数のインジェクタホール１４に夫々連通状態になる。

図９はカムホルダ２０とシリンダヘッド１０の挿通孔部２４とインジェクタホール１４の一部を含む要部の断面図を示している。図４、図５、図９に示すように、挿通孔部２４はシリンダヘッド１０のインジェクタホール１４（大径孔部１４ａ）よりも大径に形成され、詳細には、挿通孔部２４には、その上端から下側に向かって順に、最大径の上端穴部２４ａ、上端穴部２４ａよりも小径の上穴部２４ｂ、上穴部２４ｂの下端から下方に向かって小径化するテーパ穴部２４ｃ、テーパ穴部２４ｃの下端の径と同径の主孔部２４ｄが形成され、主孔部２４ｄが挿通孔部２４の上下長の約２／３の上下長を有する。

シリンダヘッド１０のボス部１３の上面がフラットに形成されるのに対して、カムホルダ２０の下面の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａが、カムホルダ２０の下面（外周近傍部２０ａの外周外側の下面）から環状に段上げ状に形成されて、シリンダヘッド１０（ボス部１３）の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａと前記外周近傍部２０ａとの間に、インジェクタホール１４の約２倍程度の径の環状の間隙５が形成され、前記外周近傍部１０ａ，２０ａ同士が間隙５を空けて対面するように構成されている。

図１、図４に示すように、シリンダヘッドカバー３０は下側が開口する箱状に形成され、シリンダヘッド１０に上方から取り付けられて、その外周壁部３１の下端面がシリンダヘッド１０の外周壁部１７の上端面にシール材３２を介して油密に接続されると共に、前記複数の締結部材３２によりに締結されている。シリンダヘッドカバー３０の左右方向中央部に前後方向へ延びるスリット状の開口部３３が形成され、開口部３３からカムホルダ２０の繋ぎ部２２の凹部２３の全体が外部へ露出している。

シリンダヘッドカバー３０の開口部３３を形成する内周壁部３４の下端面が、カムホルダ２０の繋ぎ部２２の溝部２３の外周外側の上面にシール材３５を介して油密に接続されている。こうして、シリンダヘッドカバー３０により、その開口部３３からカムホルダ２０の繋ぎ部２２の凹部２３を外部へ露出させた状態で、シリンダヘッド１０の動弁室４を含む上部が、カムホルダ２０の凹部２３以外の部分と１対のカムシャフト８，９と共に、外部空間に対して油密に保持されている。

図１、図４、図５、図７に示すように、各インジェクタ４０は、上部に燃料導入部４０ａを有すると共に下端部に燃料噴射口４０ｂを有する。また、インジェクタ４０には、上下方向中央部よりも少し上側に断面が略矩形状となるように凹んだ細頸部をなすホルダ係合部４１が形成され、そのホルダ係合部４１の下端部の鍔部４２の下側にインジェクタ４０の上下長の約１／２の上下長の大径筒部４３が形成され、大径筒部４３の下端部から段部４５を介して小径筒部４４が形成されて下方へ突出し、小径筒部４４に燃料噴射口４０ｂが設けられている。

インジェクタ４０は、カムホルダ２０の挿通孔部２４及びシリンダヘッド１０のインジェクタホール１４に上側から着脱自在に挿着され、その段部４５がインジェクタホール１４の段部１４ｃに上側から当接して上下方向に位置決めされて、インジェクタ４０の上端部分がシリンダヘッドカバー３０の開口部３３から上方へ突出すると共に、燃料噴射口１４ｂが気筒３の燃焼室に臨み、この状態で、次に説明する固定機構５０によりインジェクタ４０が固定解除可能に固定されている。

図１、図４、図５、図８に示すように、固定機構５０は、インジェクタホルダ５１と前記ボルト５９を有する。インジェクタホルダ５１には、前部に二股状のアーム部５２が形成され、後端部に支点部５３が形成され、前後方向中央部にボルト挿通孔５４が形成されている。アーム部５２がインジェクタ４０のホルダ係合部４１に係合され、支点部５３がカムホルダ２０のホルダ支持部２７に位置決めピン５５により位置決めされた状態で載置支持されている。ボルト挿通孔５４にボルト５９が上側から挿通されると共に、このボルト５９はカムホルダ２０のボルト挿通孔２６に遊嵌状に挿通され、その下端部分がシリンダヘッド１０のボルトネジ孔１５に螺合されている。

ボルト５９を締めることにより、インジェクタホルダ５１において、支点部５３を支点としてアーム部５２に下方回動力が作用するため、アーム部５２により鍔部４２と共にインジェクタ４０が下方へ押圧されて、インジェクタ４０が、その段部４５をインジェクタホール１４の段部１４ｃに圧着させた状態で固定され、更に、複数のボルト５９により、インジェクタホルダ５１を介してカムホルダ２０の繋ぎ部２２がシリンダヘッド１０にされている。尚、カムホルダ２０の上面のボルト挿通孔２６の外周近傍部と、インジェクタホルダ５１の下面及びボルト５９の間が環状シール材５６によりシールされている。

ここで、インジェクタホルダ５１はカムホルダ２０の凹部２３に装着されて、インジェクタホルダ５１及びボルト５９が、シリンダヘッドカバー３０の開口部３３から外部空間に臨んだ状態となり、シリンダヘッドカバー３０を装着した状態で、固定機構５０の固定・固定解除操作、及び、インジェクタ４０と固定機構５０の着脱作業が可能になり、故に、インジェクタ４０のメンテナンスにおける作業性、即ちサービス性が向上する。

次に、シール部材６０について説明する。
図１０はシール部材６０の断面図、図１１はシール部材６０を挿通孔部２４に装着した状態の要部の断面図、図１２はインジェクタ４０がシール部材６０を介して挿通孔部２４とインジェクタホール１４に挿通された状態の断面図を示し、前記のように、シール部材６０は、カムホルダ２０の挿通孔部２４とインジェクタ４０との間に配設されている。

図４、図５、図１０〜図１２に示すように、シール部材６０は、カムホルダ２０の挿通孔部２４の内周面とインジェクタ４０との間に装着されるシール本体６１と、シール本体６１の内方に形成されインジェクタ４０に圧着される第１シール部６２と、シール本体６１から下方へ延びて挿入孔部２４よりも下方へ突出しシリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａに圧着される第２シール部６３と、第２シール部６３の前記圧着による圧縮変形により拡径変形してカムホルダ２０の挿通孔部２４の内周面に圧着される第３シール部６４とを有し、これらシール本体６１と第１〜第３シール部６２〜６４は夫々環状に形成されている。

また、シール本体６１の外周面と底面とに接着されると共にカムホルダ２０の挿通孔部２４に内嵌される断面Ｌ形のスチール又はステンレス等の金属製の環状基板６５が備えられ、この環状基板６５の下側に第３シール部６４が設けられ、第３シール部６４の下側に第２シール部６３が設けられている。ここで、シール部材６０と環状基板６５について詳細に説明する。

環状基板６５は、筒部６５ａと、筒部６５ａの上端から径方向外側へ突出する環状のフランジ部６５ｂと、筒部６５ａの下端から径方向内側へ張り出すテーパ部６５ｂを含む環状の内方張出部６５ｃからなり、筒部６５ａとフランジ部６５ｂと内方張出部６５ｃはプレス成形等で一体形成されている。筒部６５ａは、挿通孔部２４の主孔部２４ｄと略同径に形成されて、挿通孔部２４の上下長の約２／３の上下長を有し、フランジ部６５ｂの外周部は挿通孔部２４の上端穴部２４ａの径以下の径に形成され、内方張出部６５ｃの内周部はインジェクタホール１４の大径孔部１４ａの径以下の径に形成されている。

シール部材６０において、シール本体６１と第１シール部６２が一体形成され、これらの別体として、第２シール部６３と第３シール部６４が一体形成され、環状基板６５の筒部６５ａの内周面と内方張出部６５ｃの上面にシール本体６１の外周面と底面が接着され、内方張出部６５ｃの下面に第２シール部６３の上面が接着されて、シール本体６１と第１〜第３シール部６２〜６４とを一体化したシール部材６０が構成されている。

シール本体６１は、インジェクタ４０の大径筒部４３が僅かな隙間を以て挿通可能な比較的厚肉の筒状に形成され、前記のように環状基板６５に接着された状態で、その上端位置を環状基板６５のフランジ部６５ａの上端と一致させると共に、その内周端位置を環状基板６５の内方張出部６５ｃの内周端と一致させるように形成され、第１シール部６２は、シール本体６１の内周部の上下方向中央部から内方へ突出するように形成されている。

第２，第３シール部６３，６４は全体的にシール本体６１の上下長の約半分の上下長を有し、第３シール部６４は、その上端部がシール本体６１の径方向厚さと略同じ厚さを有し、内方張出部６５ｃの下面に全体的に接着され、第３シール部６４と第２シール部６３の内周面は連続的に下方程大径化するテーパ内周面に形成されている。第２シール部６３の下端部の径方向厚さはシール本体６１の径方向厚さよりも小さく、第２シール部６３の外周面は上方程大径化するテーパ外周面に形成され、そのテーパ外周面の上端が径方向外側へ張り出す段部を介して第３シール部６４の略ストレート状の外周面に繋がっている。

シール部材６０と環状基板６５が一体的に挿通孔部２４に上側から内嵌装着されるが、この場合、環状基板６５の筒部６５ａが挿通孔部２４の主孔部２４ｄに圧入状に内嵌され、環状基板６５のフランジ部６５ｂが挿通孔部２４の上穴部２４ｂに遊嵌状に内嵌されて、シール部材６０の第２シール部６３が挿通孔部２４よりも下方へ突出した状態になる。

インジェクタ４０は、シール部材６０と環状基板６５に挿通され、シール部材６０と環状基板６５を介してカムホルダ２０の挿通孔部２４に挿通されると共に、シリンダヘッド１０のインジェクタホール１４に挿通され、前記のように、固定機構５０で固定されると、インジェクタ４０の上下方向位置が位置決めされて、鍔部４２が挿通孔部２４の上端穴部２４ａの底面に近接した状態になる。

このインジェクタ４０の挿通により、第１シール部６２が下方へ弾性変形しつつインジェクタ４０に圧着され、また、環状基板６５の筒部６５ａが挿通孔部２４の主孔部２４ｄに圧入状に内嵌された状態に保持されるため、挿入孔部２４よりも下方へ突出した第２シール部６３が、シリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａに圧着され、この第２シール部６３の圧着による圧縮変形により、第３シール部６４が拡径変形してカムホルダ２０の挿通孔部２４の内周面に圧着された状態が維持される。

以上説明したシリンダヘッド構造２によれば、シリンダヘッド１０の上面にカムホルダ２０を載置固定し、シリンダヘッド１０のインジェクタホール１４とカムホルダ２０の挿通孔部２４とにインジェクタ４０を挿着（挿通）して、インジェクタ４０をシリンダヘッド１０に貫通状に直立配置したものであり、シリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａとカムホルダ２０の下面の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａとを環状の間隙５を空けて対面させるように構成した。

従って、直噴ディーゼルエンジン１の気筒３の燃焼室の上側に位置するシリンダヘッド１０のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａには、燃焼室での爆発に伴う大きな突き上げ力が作用するが、その突き上げ力がカムホルダ２０の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａにダイレクトに不要に作用しないため、カムホルダ２０の耐久性を高めて、カムホルダ２０に亀裂が生じることを確実に防止できる。

前記間隙５を形成することにより、従来の構造では、前記両外周近傍部１０ａ，２０ａ間のシール性を確保することが難しいが、カムホルダ２０の挿通孔部２４とインジェクタ４０との間に、弾性のあるシール本体６１と第１〜第３シール部６２〜６４を有するシール部材６０を配設し、シール本体６１を挿通孔部２４の内周面とインジェクタ４０との間に装着し、第１シール部６２をシール本体６１の内方に形成してインジェクタ４０に圧着させ、第２シール部６３をシール本体６１から下方へ延びて挿入孔部２４よりも下方へ突出させてシリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａに圧着させ、第３シール部６４を第２シール部６３の前記圧着による圧縮変形により拡径変形させて挿通孔部２４の内周面に圧着させるように構成した。

従って、シリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａにシール装着用の加工を施すこともなく、インジェクタ４０とカムホルダ２０の間と、カムホルダ２０とシリンダヘッド１０の間とを確実にシールでき、つまり、シール部材６０により、前記間隙５を形成したうえで、インジェクタ２０の周囲の十分なシール性を確保でき、外部から水やダストが挿通孔部２４やインジェクタホール１４を通って侵入することと、動弁室４からオイルが挿通孔部２４やインジェクタホール１４を通って漏出することを確実に防止することができる。

また、カムホル２０ダの下面の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａをカムホルダ２０の下面から段上げ状に形成して前記間隙５を形成したので、カムホルダ２０の形状を少し変更することにより、シリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａをフラットな面にして、前記間隙５を容易に製作コストを高めることなく形成することができる。

シール本体６１の外周面と底面とに接着されると共に挿通孔部２４に内嵌される断面Ｌ形の環状基板６５を備え、環状基板６５の下側に第３シール部６４を設け、第３シール部６４の下側に第２シール部６３を設けたので、シール本体６１と第１〜第３シール部６２〜６４を有するシール部材６０の一体性を高め、シール部材６０の保持性と共に第１〜第３シール部６２〜６４によるシール性を安定化させることができる。

カムホルダ２０は、その複数の軸受部２１及び繋ぎ部２２が複数のボルト２９，５９によりシリンダヘッド１０に締結されるので、シリンダヘッド１０の上面にカムホルダ２０を安定して載置固定することができる。

尚、前記実施例を次のように部分的に変更してもよい。
１］シール部材６０の形状、特に、第３，第４シール部６３，６４の形状については、前記機能を有するものであれば種々の形状に構成してもよい。
２］シリンダヘッド１０の上面のインジェクタホール１４の外周近傍部１０ａをシリンダヘッド１０の上面から段下げ状に形成して前記間隙５を形成してもよい。この場合、シリンダヘッド１０の形状を少し変更することにより、カムホルダ２０の下面の挿通孔部２４の外周近傍部２０ａをフラットな面にして、前記間隙５を容易に製作コストを高めることなく形成することができる。

３］環状基板６５において、内方張出部６５ｃを環状にではなく、周方向に間欠的に複数設け、これら内方張出部をシール部材６０のシール本体６１と第３シール部６４の間に挿入させるように取り付けてもよい。この場合、シール本体６１と第１〜第３シール部６２〜６４の全体を一体成形することが可能になる。

４］本発明のシリンダヘッド構造２については、前記実施例のような直列４気筒エンジン、更には、１対のカムシャフト８，９を配設したDOHC(double overhead camshaft)式エンジンに限らず、直列６気筒エンジン、SOHC(single overhead camshaft)式エンジン等の種々の直噴ディーゼルエンジンに適用することが可能である。

実施例に係る直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造の平面図である。 シリンダヘッド構造のシリンダヘッドカバー等を除く平面図である。 シリンダヘッド構造の更にカムホルダ等を除く平面図である。 図１のIV−IV線断面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 カムホルダの平面図である。 インジェクタの正面図である。 インジェクタホルダの平面図である。 カムホルダとシリンダヘッドの要部の断面図である。 シール部材の断面図である。 シール部材を挿通孔部に装着した状態の要部の断面図である。 インジェクタがシール部材を介して挿通孔部とインジェクタホールに挿通された状態の断面図である。

符号の説明

１ 直噴ディーゼルエンジン
２ シリンダヘッド構造
５ 間隙
８，９ カムシャフト
１０ シリンダヘッド
１０ａ 外周近傍部
１４ インジェクタホール
２０ カムホルダ
２０ａ 外周近傍部
２１ 軸受部
２２ 繋ぎ部
２４ 挿通孔部
２９ ボルト
３０ シリンダヘッドカバー
４０ インジェクタ
５９ ボルト
６０ シール部材
６１ シール本体
６２ 第１シール部
６３ 第２シール部
６４ 第３シール部
６５ 環状基板

Claims (4)

1. シリンダヘッドの上部にカムシャフトを配設し、このシリンダヘッドにインジェクタを貫通状に直立配置する直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造において、
   前記シリンダヘッドの上面に開口しインジェクタが挿着されるインジェクタホールと、
   前記シリンダヘッドの上部を外部空間に対して油密に保持すると共に、前記インジェクタの上端部分が上方へ突出する開口部を有するシリンダヘッドカバーと、
   前記カムシャフトを回転自在に支持する複数気筒に対応する複数の軸受部と、これら軸受部を繋ぐ繋ぎ部と、この繋ぎ部に形成され前記インジェクタが挿通する挿通孔部とを有し、前記シリンダヘッドの上面に載置固定されたカムホルダと、
   前記カムホルダの挿通孔部と前記インジェクタとの間に配設される弾性のあるシール部材とを備え、
   前記シリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部とカムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部とを環状の間隙を空けて対面させるように構成し、
   前記シール部材が、前記挿通孔部の内周面とインジェクタとの間に装着されるシール本体と、このシール本体の内方に形成され前記インジェクタに圧着される第１シール部と、シール本体から下方へ延びて前記挿入孔部よりも下方へ突出しシリンダヘッドの上面のインジェクタホールの外周近傍部に圧着される第２シール部と、この第２シール部の前記圧着による圧縮変形により拡径変形して前記挿通孔部の内周面に圧着される第３シール部とを有することを特徴とする直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造。
2. 前記カムホルダの下面の挿通孔部の外周近傍部をカムホルダの下面から段上げ状に形成して前記間隙が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造。
3. 前記シール本体の外周面と底面とに接着されると共に前記挿通孔部に内嵌される断面Ｌ形の環状基板を備え、この環状基板の下側に前記第３シール部が設けられ、この第３シール部の下側に前記第２シール部が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造。
4. 前記カムホルダは、その軸受部及び繋ぎ部が複数のボルトによりシリンダヘッドに締結されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の直噴ディーゼルエンジンのシリンダヘッド構造。

Images