JP2007205245A - 保護チューブをそなえた燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁及びこれを覆う保護チューブの大形化することなく該保護チューブの伝熱面積を増加することにより、ノズルチップ周辺の温度上昇を抑制し、ノズルチップ周辺の温度が高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】ノズルチップを含む本体部分の外周を、筒状に形成されて外周面がシリンダヘッド内の冷却室に臨む保護チューブで覆って構成された燃料噴射弁において、前記保護チューブの外周面に冷却フィンを該保護チューブの軸方向に複数個連設したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてディーゼルエンジンに適用され、ノズルチップを含む本体部分の外周を、筒状に形成されて外周面がシリンダヘッド内の冷却室に臨む保護チューブで覆って構成された燃料噴射弁に関する。

中、大型ディーゼルエンジン用燃料噴射弁においては、高温になるノズルチップ周辺の冷却効果を向上するとともに、該ノズルチップを含む本体部分とシリンダヘッド内の冷却水との直接接触による該本体部分の腐食を防止するため、該ノズルチップを含む本体部分の外周を、筒状に形成された保護チューブで覆って、該保護チューブの外周面をシリンダヘッド内の冷却室に臨むように構成した保護チューブ付き燃料噴射弁が採用されている。
図３は、かかる保護チューブ付き燃料噴射弁の従来の一例を示す弁軸心に沿う断面図である。

図３において、１００はシリンダヘッド１０１の内部に締付け固定された燃料噴射弁で、次のように構成されている。
１は弁本体、２はノズルチップ、９は該弁本体１の下面とノズルチップ２の上面との間に介装されたスペーサ、４は該ノズルチップ２の中心部に形成された針弁穴２ａに往復摺動自在に嵌合された針弁である。前記ノズルチップ２の先端部には複数個の噴孔７が穿孔されるとともに、該噴孔７に連通される油溜め８ｂが形成されている。
１０は前記針弁４の上端部に係合されたバネ受、５は前記弁本体１内に形成されたバネ室１ａに収納され、該バネ受１０とバネ室との間に介装された針弁バネである。

６はノズルナットで、前記弁本体１の下部とネジ結合され、前記ノズルチップ２を前記スペーサ９を介して前記弁本体１の下部に流体密に締め付けている。
１０４は前記弁本体１の上側部にねじ込まれた燃料入口コネクタ、１０４ａは該燃料入口コネクタ１０４内に穿孔された燃料入口通路である。該燃料入口通路１０４ａは、前記前記弁本体１内に形成された燃料通路８、スペーサ内に形成された燃料通路、及びノズルチップ２内に形成された燃料通路８ａを介して前記油溜め８ｂに連通されている。

３０は円筒状に形成された保護チューブで、ステンレス鋼材、あるいは銅材からなる。該保護チューブ３０は、これの内側に配置された前記ノズルナット６、弁本体１、スペーサ９、ノズルチップ２等の本体部分を覆う形態で設置されて、放熱部３０ｃの外周面がシリンダヘッド１０１の内部の冷却室１０２に臨んでいる。前記保護チューブ３０は、前記燃料噴射弁１００を前記シリンダヘッド１０１に締付け固定する際に、下部に形成されたシート部３０ｂを、ガスケット２４を介して該シリンダヘッド１０１のシート面１０１ｂに締付け固定することにより、燃焼室１０３からのガスシールを行なっている。

また、特許文献１（特開２００１−２２１１２３号公報）には、ノズルチップのシート面とこれに対向するシリンダヘッドのシート面との間に伝熱部材を設けて、該伝熱部材の貫通穴にノズルチップを密着させることにより、ノズルチップの熱を該伝熱部材を通してシリンダヘッドの冷却室側に効果的に逃がすようにした燃料噴射弁が開示されている。

特開２００１−２２１１２３号公報

図３に示されるような、ノズルナット６、弁本体１、スペーサ９、ノズルチップ２等の本体部分の外周を、筒状に形成された保護チューブ３０で覆って、該保護チューブ３０の外周面をシリンダヘッド１０１内の冷却室１０２に臨むように構成され、高温になるノズルチップ２周辺の冷却効果を向上するとともに、該ノズルチップ２を含む本体部分とシリンダヘッド冷却室１０２内の冷却水との直接接触による該本体部分の腐食を防止するようにした燃料噴射弁１００にあっては、高温になるノズルチップ２周辺からの熱を、保護チューブ３のシリンダヘッド冷却室１０２に臨む放熱部３ｃから冷却室１０２の冷却水内に放出している。
しかしながら、通常、燃料噴射弁１００はシリンダヘッド１０１内のきわめて狭いスペースに装着されているため、保護チューブ３０外面の放熱面積が十分に大きく採れず、特にノズルチップ２周辺の温度がより高くなる高過給エンジンでは、燃料噴射弁１００の冷却不足による針弁４の焼付きや針弁４とノズルチップ２との間のシート不良等の不具合が発生する恐れがある。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、燃料噴射弁及びこれを覆う保護チューブを大形化することなく該保護チューブの伝熱面積を増加することにより、ノズルチップ周辺の温度上昇を抑制し、ノズルチップ周辺の温度がより高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、ノズルチップを含む本体部分の外周を、筒状に形成されて外周面がシリンダヘッド内の冷却室に臨む保護チューブで覆って構成された燃料噴射弁において、前記保護チューブの外周面に冷却フィンを該保護チューブの軸方向に複数個連設したことを特徴とする（請求項１）。
かかる発明において、具体的には、前記保護チューブの冷却フィンを、前記外周面に断面形状が円形状あるいは矩形状あるいは鋸歯状のいずれかの形状の溝を刻設して形成するのが好ましい（請求項２）。

かかる発明によれば、保護チューブの外周面に、具体的には、外周面に断面形状が円形状あるいは矩形状あるいは鋸歯状のいずれかの形状の溝を刻設して形成された（請求項２）冷却フィンを該保護チューブの軸方向に複数個連設したので、該冷却フィンの形成によって、保護チューブの軸方向長さ当たりの伝熱面積が図３に示される従来技術よりも増加することとなって、保護チューブに覆われているノズルチップを含む本体部分から該冷却フィンを通してシリンダヘッド冷却室の冷却水内に放出される熱量が増加し、高温になるノズルチップ周辺からの熱を該保護チューブを通して効率良く冷却水内に放出することができる。

これにより、シリンダヘッド内のきわめて狭いスペースに装着されている燃料噴射弁を覆う保護チューブを大形化することなく、ノズルチップ周辺の高温部の冷却効果を向上でき、ノズルチップ周辺の温度上昇を抑制可能となって、燃料噴射弁の冷却不足による針弁の焼付きや該針弁とノズルチップとの間のシート不良等の不具合の発生を防止でき、ノズルチップ周辺の温度が高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁を提供できる。

かかる発明において、好ましくは、前記保護チューブを、前記冷却フィンが形成された放熱部と、前記シリンダヘッドに流体密に接着されるシート部と前記ノズルチップの燃焼室側外周を覆う先端被覆部とにより構成する（請求項３）。
このように構成すれば、ノズルチップの燃焼室側外周を保護チューブの先端被覆部によって覆っているので、ノズルチップの燃焼室側部分の熱が前記先端被覆部に入熱し、該先端被覆部からシート部を通って放熱部の冷却フィンからシリンダヘッド内の冷却水に放出されることとなって、高温になるノズルチップの燃焼室側部分の熱を前記先端被覆部を通して効率良くシリンダヘッド内の冷却水に放出することができ、ノズルチップの冷却効果がさらに向上する。

また、かかる発明において、前記保護チューブの冷却フィンを次のように構成するのが好ましい。
（１）前記冷却フィンを保護チューブの軸方向に沿って所定のピッチで複数個連設する（請求項４）。
このように構成すれば、保護チューブの軸方向長さ当たりの伝熱面積を大きく採れる。
（２）前記冷却フィンを保護チューブの軸方向に沿って螺旋状に形成する（請求項５）。
このように構成すれば、冷却フィンを機械加工によって形成する場合、１工程で螺旋状の冷却フィンを削り出すことができるので、冷却フィンの加工工数が少なくて済む。

本発明によれば、保護チューブの外周面に冷却フィンを該保護チューブの軸方向に複数個連設したので、該冷却フィンの形成によって保護チューブの軸方向長さ当たりの伝熱面積が従来技術よりも大きくなり、高温になるノズルチップ周辺からの熱を該保護チューブを通して効率良くシリンダヘッド冷却水内に放出することが可能となる。
これにより、シリンダヘッド内のきわめて狭いスペースに装着されている燃料噴射弁を覆う保護チューブを大形化することなく、ノズルチップ周辺の高温部の冷却効果を向上できてノズルチップ周辺の温度上昇を抑制可能となる。
従って本発明によれば、燃料噴射弁の冷却不足による針弁の焼付きや該針弁とノズルチップとの間のシート不良等の不具合の発生を防止でき、該ノズルチップ周辺の温度が高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁を提供できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施例に係るディーゼル機関用保護チューブ付き燃料噴射弁の弁軸心に沿う断面図、図２は前記実施例における冷却フィンの形態の３つの例を示す部分断面図である。

図１において、１００はシリンダヘッド１０１の内部に形成された燃料噴射弁取付穴１０１ａ内に締付け固定された燃料噴射弁で、次のように構成されている。
１は弁本体、２はノズルチップ、９は該弁本体１の下面とノズルチップ２の上面との間に介装されたスペーサ、４は該ノズルチップ２の中心部に形成された針弁穴２ａに往復摺動自在に嵌合された針弁である。前記ノズルチップ２の先端部には複数個の噴孔７が穿孔されるとともに、該噴孔７に連通される油溜め８ｂが形成されている。
１０は前記針弁４の上端部に係合されたバネ受、５は前記弁本体１内に形成されたバネ室１ａに収納され、該バネ受１０と弁本体１との間に介装された針弁バネである。

６はノズルナットで、前記弁本体１の下部とネジ結合され（１ｃはネジ部）、前記ノズルチップ２を前記スペーサ９を介して前記弁本体１の下部に流体密に締め付けている。
１１は前記スペーサ９と弁本体１との間の位置決め用のピン、１２は前記スペーサ９とノズルチップ２との間の位置決め用のピンである。
１０４は前記弁本体１の上側部にねじ込まれた燃料入口コネクタ、１０４ａは該燃料入口コネクタ１０４内に穿孔された燃料入口通路である。該燃料入口通路１０４ａは、前記前記弁本体１内に形成された燃料通路８、スペーサ９内に形成された燃料通路８ｃ、及びノズルチップ２に形成された燃料通路８ａを介して前記油溜め８ｂに連通されている。

かかる実施例において、図示しない燃料噴射装置により圧送された高圧燃料が前記燃料入口通路１０４ａ、前記弁本体１内に形成された燃料通路８、スペーサ９内に形成された燃料通路８ｃ、及びノズルチップ２に形成された燃料通路８ａを通して油溜め８ｂに導入されて前記針弁４のシート部４ａに作用し、該針弁４が針弁バネ５のバネ力に打ち勝って開弁すると、前記高圧燃料が油溜め８ｂを通って、複数の噴孔７から燃焼室１０３内に噴射される。

図１において、３は円筒状に形成された保護チューブで、ステンレス鋼材、あるいは銅材からなる。該保護チューブ３は、これの内側に配置された前記ノズルナット６、弁本体１、スペーサ９、ノズルチップ２等の本体部分を覆う形態で設置され、前記シリンダヘッド１０１の燃料噴射弁取付穴１０１ａにねじ込み固定されている（１０１ｂはネジ部）。
前記保護チューブ３は、詳細を後述する冷却フィン２０が形成され、外周面２０ｂが前記シリンダヘッド１０１の内部の冷却室１０２に臨む放熱部３ｃと、前記シリンダヘッド１０１に流体密に接着されるシート部３ｂと、前記ノズルチップ２の燃焼室側外周を覆う先端被覆部３ａとにより構成される。
そして、該保護チューブ３は、前記燃料噴射弁１００を前記シリンダヘッド１０１の燃料噴射弁取付穴１０１ａ内に締付け固定する際に、下部に形成された前記シート部３ｂを、ガスケット２４を介して該シリンダヘッド１０１のシート面１０１ｂに締付け固定することにより、燃焼室１０３からのガスシールを行なうようになっている。

前記保護チューブ３の、前記シリンダヘッド１０１の冷却室１０２に臨む放熱部３ｃの外周面２０ｂには、該保護チューブ３の軸方向に沿って複数個の冷却フィン２０が連設されている。該冷却フィン２０は、前記外周面２０ｂに複数の溝２０ａを保護チューブ３の軸方向に沿って所定のピッチで刻設して形成される。
前記溝２０ａの断面形状は、図２（Ａ）のような円形状、図２（Ｂ）のような矩形状、鋸歯状等の断面形状とする。

また、前記保護チューブ３の冷却フィン２０は、次の２つの形態で構成するのが好ましい。
即ち、第１の形態は、前記冷却フィン２０を保護チューブ３の軸方向に沿って所定のピッチで複数個連設する。このように構成すれば、保護チューブ３の軸方向長さ当たりの伝熱面積を大きく採れる。
第２の形態は、前記冷却フィン２０を保護チューブ３の軸方向に沿って螺旋状に形成する。このように構成すれば、前記冷却フィン２０を機械加工によって形成する場合、１工程で螺旋状の冷却フィン２０を削り出すことができるので、該冷却フィン２０の加工工数が少なくて済む。

かかる実施例によれば、保護チューブ３の外周面２０ｂ（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）に、断面形状が円形状（図２（Ａ））あるいは矩形状（図２（Ｂ））あるいは鋸歯状のいずれかの形状の溝２０ａを刻設して形成された冷却フィン２０を該保護チューブ３の軸方向に複数個連設したので、
高温になるノズルチップ２周辺からの熱は、該保護チューブ３の前記先端被覆部３ａに
入熱し、該先端被覆部３ａからシート部３ｂを通って放熱部３ｃの冷却フィン２０からシリンダヘッド冷却室１０２内の冷却水に放出される。
また、前記保護チューブ３で覆われている前記ノズルナット６、弁本体１、スペーサ９、ノズルチップ２の上部等の比較的低温の本体部分からの熱も、前記冷却フィン２０形成部を含む保護チューブ３の外周面２０ｂから前記冷却室１０２内の冷却水に放出される。

従ってかかる実施例によれば、前記冷却フィン２０の形成によって保護チューブ３の軸方向長さ当たりの伝熱面積が、図３に示される従来技術よりも増加することとなって、該保護チューブ３に覆われているノズルチップ２を含む本体部分から該冷却フィン２０を通してシリンダヘッド冷却室１０２内の冷却水内に放出される熱量が増加し、殊に高温になるノズルチップ２周辺からの熱を該保護チューブ３を通して効率良く前記冷却水内に放出することができる。
また、前記のようにノズルチップ２の燃焼室１０３側外周を保護チューブ３の先端被覆部３ａによって覆っているので、該ノズルチップ２の燃焼室１０３側部分の熱が該先端被覆部３ａに入熱し、該先端被覆部３ａからシート部３ｂを通って放熱部３ｃの冷却フィン２０からシリンダヘッド冷却室１０２内の冷却水に放出されることとなって、高温になるノズルチップ２の燃焼室１０３側部分の熱を前記先端被覆部３ａを通して効率良くシリンダヘッド冷却室１０２内の冷却水に放出することができ、ノズルチップ２の冷却効果がさらに向上する。

以上により、かかる実施例によれば、シリンダヘッド１０１内のきわめて狭いスペースに装着されている燃料噴射弁１００を覆う保護チューブ３を大形化することなく、ノズルチップ２周辺の高温部の冷却効果を向上でき、前記ノズルチップ２周辺の温度上昇を抑制可能となって、燃料噴射弁１００の冷却不足による針弁４の焼付きや該針弁４とノズルチップ２との間のシート不良等の不具合の発生を防止でき、該ノズルチップ２周辺の温度が高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁１００を提供できる。

本発明によれば、燃料噴射弁及びこれを覆う保護チューブの大形化することなく該保護チューブの伝熱面積を増加することにより、ノズルチップ周辺の温度上昇を抑制し、ノズルチップ周辺の温度が高くなる高過給エンジンに対しても十分な耐久性、信頼性をそなえた燃料噴射弁を提供できる。

本発明の実施例に係るディーゼル機関用保護チューブ付き燃料噴射弁の弁軸心に沿う断面図である。 前記実施例における冷却フィンの形態の３つの例を示す部分断面図（図１のＺ部拡大図）である。 従来技術に係る燃料噴射弁を示す図１対応図である。

符号の説明

１ 弁本体
２ ノズルチップ
３ 保護チューブ
３ａ 先端被覆部
３ｂ シート部
３ｃ 放熱部
４ 針弁
５ 針弁バネ
６ ノズルナット
７ 噴孔
８、８ａ、８ｃ 燃料通路
８ｂ 油溜め
９ スペーサ
２０ 冷却フィン
２０ａ 溝
２０ｂ 外周面
２４ ガスケット
１００ 燃料噴射弁
１０１ シリンダヘッド
１０２ 冷却室
１０３ 燃焼室
１０４ａ 燃料入口通路

Claims (5)

1. ノズルチップを含む本体部分の外周を、筒状に形成されて外周面がシリンダヘッド内の冷却室に臨む保護チューブで覆って構成された燃料噴射弁において、前記保護チューブの外周面に冷却フィンを該保護チューブの軸方向に複数個連設したことを特徴とする保護チューブをそなえた燃料噴射弁。
2. 前記保護チューブの冷却フィンは、前記外周面に断面形状が円形状あるいは矩形状あるいは鋸歯状のいずれかの形状の溝を刻設して形成されたことを特徴とする請求項１記載の保護チューブをそなえた燃料噴射弁。
3. 前記保護チューブは、前記冷却フィンが形成された放熱部と、前記シリンダヘッドに流体密に接着されるシート部と、前記ノズルチップの燃焼室側外周を覆う先端被覆部とにより構成されたことを特徴とする請求項１記載の保護チューブをそなえた燃料噴射弁。
4. 前記保護チューブは、前記冷却フィンを該保護チューブの軸方向に沿って所定のピッチで複数個連設してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の保護チューブをそなえた燃料噴射弁。
5. 前記保護チューブは、前記冷却フィンを該保護チューブの軸方向に沿って螺旋状に形成してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の保護チューブをそなえた燃料噴射弁。
   

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