JP2018204485A

JP2018204485A - シリンダヘッド及び内燃機関

Info

Publication number: JP2018204485A
Application number: JP2017108999A
Authority: JP
Inventors: 嘉郎大蘆; Yoshiro Ooashi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-12-27
Also published as: PH12019502587A1; CN110651110A; WO2018221712A1

Abstract

【課題】インジェクタの熱がシリンダヘッドに過度に奪われることを抑制し、ひいてはインジェクタが腐食することを抑制することが可能なシリンダヘッドおよび内燃機関を提供する。【解決手段】シリンダヘッドは、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタが挿入される挿入孔が形成される第１部分と、挿入孔内でインジェクタおよび第１部分と熱的に接触し、熱抵抗が第１部分の熱抵抗よりも大きい第２部分と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、インジェクタが挿入されるシリンダヘッド及び内燃機関に関する。

従来、内燃機関における、インジェクタが挿入されるシリンダヘッド内において、インジェクタとシリンダヘッドとの間に、良好な熱伝導性を有するパッキンが設けられる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにすることで、インジェクタの熱をシリンダヘッドに伝達させやすくなり、インジェクタの過熱を抑制することができる。

実開昭５９−１１５８６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、内燃機関を稼働してすぐ停止する動作が行われると、インジェクタからシリンダヘッドに過度に熱が奪われてしまい、インジェクタの表面温度が低下してしまう場合がある。そのため、インジェクタとシリンダヘッドとの間に入り込んだガス中の水分がインジェクタの表面に付着して、結露が生じるおそれがある。インジェクタに結露が生じると、インジェクタが腐食してしまうおそれがある。

本発明の目的は、インジェクタの熱がシリンダヘッドに過度に奪われることを抑制し、ひいてはインジェクタが腐食することを抑制することが可能なシリンダヘッドおよび内燃機関を提供することである。

本発明に係るシリンダヘッドは、
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタが挿入される挿入孔が形成される第１部分と、
前記挿入孔内で前記インジェクタおよび前記第１部分と熱的に接触し、熱抵抗が前記第１部分の熱抵抗よりも大きい第２部分と、
を備える。

本発明に係る内燃機関は、
上記のシリンダヘッドと、
前記挿入孔に挿入されるインジェクタと、
を備える。

本発明によれば、インジェクタの熱がシリンダヘッドに過度に奪われることを抑制し、ひいてはインジェクタが腐食することを抑制することができる。

本実施の形態に係る内燃機関を示す図である。変形例に係るパッキンを示す図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る内燃機関１を示す図である。

図１に示すように、内燃機関１は、車両に搭載される、例えば、ディーゼルエンジンであり、シリンダヘッド１０と、インジェクタ２０とを有する。

シリンダヘッド１０は、インジェクタ２０が挿入される挿入孔１１が形成される第１部分１２と、挿入孔１１内でインジェクタ２０を支持する第２部分１３とを有する。挿入孔１１は、内燃機関１の燃焼室２に開口するように形成されている。

第２部分１３は、第１部分１２とは異なる材料により形成されており、インサートや鋳ぐるみにより第１部分１２と一体に形成されている。つまり、第２部分１３は、第１部分１２と直接接触することで、第１部分１２と熱的に接触する。第１部分１２および第２部分１３の材料については後述する。

インジェクタ２０は、燃焼室２に燃料を噴射するものであり、筒状の本体部２１と、本体部２１の径よりも径が小さい先端部２２とを有する。

シリンダヘッド１０における挿入孔１１は、大径部１１Ａと、小径部１１Ｂとで構成される。大径部１１Ａは、インジェクタ２０の本体部２１が挿入される部分であり、小径部１１Ｂは、インジェクタ２０の先端部２２が挿入される部分である。小径部１１Ｂの内径は、大径部１１Ａの内径よりも小さい。

第２部分１３は、大径部１１Ａと小径部１１Ｂとの境界部分である大径部１１Ａの下端部分に設けられており、インジェクタ２０の先端部２２が嵌め込み可能な環状に形成されている。

第２部分１３は、インジェクタ２０および第１部分１２と熱的に接触する。具体的には、第２部分１３の上面には、シール部材の一例としてのパッキン３０を介して、インジェクタ２０の本体部２１の下端部分、つまり、本体部２１における先端部２２よりも外側の部分が配置される。これにより、第２部分１３は、パッキン３０を介してインジェクタ２０と熱的に接触する。

パッキン３０は、インジェクタ２０と第２部分１３との間に挟持されることにより、シリンダヘッド１０とインジェクタ２０との間を塞ぐように配置される。これにより、シリンダヘッド１０とインジェクタ２０との間からガス等が漏れることが防止される。

パッキン３０は、例えば銅等で構成され、熱抵抗が比較的低くなっている。これにより、内燃機関１の稼働に伴い、インジェクタ２０が過熱した場合、インジェクタ２０の熱が、パッキン３０を介して第２部分１３に伝達されやすくなる。

第２部分１３は、第１部分１２と熱的に接触するため、インジェクタ２０の熱は、パッキン３０及び第２部分１３を介して第１部分１２に伝達される。すなわち、インジェクタ２０の熱が第１部分１２側に逃がされるようになっている。

ところで、内燃機関１を稼働した際、インジェクタ２０からシリンダヘッド１０に過度に熱が奪われる現象が発生する場合がある。この現象は、例えば、車両が長期間放置されるようなときにバッテリーを充電するために、内燃機関１を比較的少ない時間稼働した後、停止するようなことが行われた場合に発生する。

このような場合、インジェクタ２０が冷却される、つまり、インジェクタ２０の表面温度が低下してしまうので、例えば、シリンダヘッド１０とインジェクタ２０との隙間に入り込んだガス中の水分に起因して結露が発生してしまうおそれがある。このような結露が発生した状態で、車両が長期間放置されると、インジェクタ２０における結露が発生した部分が腐食してしまうおそれがある。

そこで、本実施の形態では、第２部分１３の熱抵抗が、シリンダヘッド１０における第２部分１３以外の部分である第１部分１２の熱抵抗およびパッキン３０の熱抵抗よりも大きい。

これにより、インジェクタ２０から第１部分１２へ熱が伝達されにくくなるので、インジェクタ２０の過冷却に起因する結露の発生を抑制することができ、ひいてはインジェクタ２０において腐食が発生することを抑制することができる。

第１部分１２を構成する材料は、例えば、アルミニウムであり、第２部分１３を構成する材料は、例えば、ＳＵＳである。

アルミニウムは、比較的軽量であるので、例えば、トラックのような荷物を積む車両において、シリンダヘッド１０の第１部分１２として用いる場合、より多くの荷物を車両に積むことが可能となる。

また、第１部分１２をアルミニウムで構成する場合、アルミニウムは一般的に熱抵抗が小さいので、良好な熱伝導性を有する。そのため、インジェクタ２０からパッキン３０等を介した伝熱性能を向上させる。しかし、伝熱性能が良好であるため、内燃機関１を比較的少ない時間稼働した後、停止するようなことをした場合のようなとき、逆にインジェクタ２０を過冷却しやすくしてしまう。

そのため、第２部分１３を比較的熱抵抗が高い材料であるＳＵＳで構成することにより、第１部分１２と第２部分１３とを合算した熱抵抗を、比較的熱抵抗の高い部材を第１部分１２として用いたものと同様の熱抵抗とすることが可能となる。

ここで、第１部分１２をアルミニウム、第２部分１３をＳＵＳで構成したものの熱抵抗と、第１部分１２を比較的、熱抵抗が高いとされる鋳鉄で構成したものの熱抵抗とを比較する。表１は、鋳鉄とアルミニウムの熱抵抗を示し、表２は、厚さ０．３ｍｍ、０．７ｍｍとしたときのＳＵＳの熱抵抗を示す。表３は、第１部分１２（アルミニウム）と第２部分１３（ＳＵＳ）とを合算した熱抵抗と、当該熱抵抗と鋳鉄の熱抵抗との比とを示す。

表１〜３における熱抵抗の単位は、ｍ^２・℃／Ｗである。また、表３における「鋳鉄との比」は、第１部分１２（アルミニウム）と第２部分１３（ＳＵＳ）とを合算した熱抵抗と鋳鉄の熱抵抗との比を示す。なお、表３に示す各数値は、表１および表２に示す数値に基づいて算出されている。

表２に示すように、ＳＵＳの厚さを大きくしていくにつれ、熱抵抗が大きくなるため、表３に示すように、第１部分１２と第２部分１３とを合算した熱抵抗が、鋳鉄を第１部分１２として用いた構成の熱抵抗に近づいていくことが確認できる。

すなわち、本実施の形態では、第１部分１２を比較的熱抵抗の小さいアルミニウムで構成したとしても、鋳鉄並の熱抵抗を有するものと同等の伝熱性能とすることができる。

また、表２に示すように、第２部分１３の厚さを変えると、第２部分１３の熱抵抗が変わるので、シリンダヘッド１０とインジェクタ２０との間の熱抵抗を所望の値に調整することが可能となる。

また、第２部分１３の厚さとパッキン３０との厚さとの比を調整することにより、シリンダヘッド１０とインジェクタ２０との間の熱抵抗の値を調整しても良い。

なお、上記実施の形態では、パッキン３０の断面形状が矩形のものを例示したが、例えば、図２に示すように、上面および下面に凸部３１を有する断面形状のものであっても良い。また、第２部分１３は、パッキン３０の形状に合わせた形状としても良い。

また、上記実施の形態では、第２部分１３が大径部１１Ａと小径部１１Ｂとの境界部分に位置していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第２部分１３が大径部１１Ａまたは小径部１１Ｂを形成する壁に位置する構成であっても良い。この場合、当該壁と熱的に接触する第２部分１３により、インジェクタ２０の外周面を挟持するような構成とすれば良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示のシリンダヘッド及び内燃機関は、インジェクタの熱がシリンダヘッドに過度に奪われることを抑制し、ひいてはインジェクタが腐食することを抑制することが可能なシリンダヘッドおよび内燃機関として有用である。

１内燃機関
２燃焼室
１０シリンダヘッド
１１挿入孔
１１Ａ大径部
１１Ｂ小径部
１２第１部分
１３第２部分
２０インジェクタ
２１本体部
２２先端部
３０パッキン

Claims

内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタが挿入される挿入孔が形成される第１部分と、
前記挿入孔内で前記インジェクタおよび前記第１部分と熱的に接触し、熱抵抗が前記第１部分の熱抵抗よりも大きい第２部分と、
を備えるシリンダヘッド。
前記第２部分は、前記挿入孔内で前記インジェクタを支持する部分である、
請求項１に記載のシリンダヘッド。
前記挿入孔は、大径部と、前記大径部の内径よりも内径が小さい小径部とを有し、
前記第２部分は、前記大径部と前記小径部の境界部分における前記大径部の端部に設けられている、
請求項２に記載のシリンダヘッド。
前記第２部分は、前記第１部分と一体に形成されている、
請求項１に記載のシリンダヘッド。
請求項１に記載のシリンダヘッドと、
前記挿入孔に挿入されるインジェクタと、
を備える内燃機関。
前記第１部分と前記インジェクタとの間からガスが漏れることを抑制するシール部材を備え、
前記第２部分は、前記シール部材を介して前記インジェクタと熱的に接触する、
請求項５に記載の内燃機関。
前記第２部分の熱抵抗は、前記シール部材の熱抵抗よりも大きい、
請求項６に記載の内燃機関。