JP3295163B2 - ディーゼルエンジンのホットプラグ保持構造 - Google Patents

ディーゼルエンジンのホットプラグ保持構造

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンに
関し、詳細にはシリンダヘッドに形成された燃焼凹部内
にホットプラグを合面側から挿入するようにした場合の
保持構造の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両等に搭載されるディーゼルエンジン
には、主燃焼室と副燃焼室とを備え、この副燃焼室に燃
料を噴射するようにしたタイプのものがある。上記主燃
焼室はシリンダヘッド，シリンダボア，及びピストンで
構成され、また上記副燃焼室はシリンダヘッドに形成さ
れた燃焼凹部によって構成されている。そしてこの副燃
焼室の出口部分には上記主燃焼室に連通する連絡孔を有
するホットプラグが嵌合装着されている。
【０００３】この種のディーゼルエンジンでは上記ホッ
トプラグが主燃焼室側に脱落するのを防止する必要があ
り、そのための第１従来例構造として、例えば上記燃焼
凹部をシリンダヘッドに外方に貫通するように形成し、
該貫通穴の合面側開口にホットプラグを外部から嵌合挿
入するとともに、外側開口にキャップを装着したものが
ある（例えば特開昭６１−２３２３３１号公報参照）。
【０００４】しかしこの従来構造は燃焼凹部が外方に貫
通していることから、ホットプラグ，及びキャップとシ
リンダヘッドとの間を高耐圧でもってシールする必要が
あり、そのシール構造が困難であるという問題がある。
【０００５】この問題を解消できる第２従来例として、
例えば特開平３−１２１２４２号公報に開示されたもの
があり、これは図７に示す構造を有している。図７にお
いて、４１はシリンダブロック、４２は非ブロック側ヘ
ッド部４３とブロック側ヘッド部４４とに二分割された
シリンダヘッドである。また副燃焼室は非ブロック側ヘ
ッド部４３の燃焼凹部４３ａと上記ブロック側ヘッド部
４４の燃焼穴４４ａに嵌合装着されたホットプラグ４５
とで構成されている。そしてこのホットプラグ４５の段
部４５ａは上記燃焼穴４４ａの段部４４ｂに係止してい
る。
【０００６】このようにして本第２従来例では、ホット
プラグ４５はブロック側ヘッド部４４に主燃焼室側（図
示下方）に脱落することのないように保持されている。
また燃焼凹部４３ａ，燃焼穴４４ａが外方に開口してい
ないので、ホットプラグとシリンダヘッドとの間に高耐
圧のシールが必要となることはない。
【０００７】なお、上記第２従来例のようなシリンダヘ
ッドの二分割を要することなく、ホットプラグの脱落を
防止でき、かつ高耐圧のシールを必要としない構造とし
て、ホットプラグの径を主燃焼室径より大きくし、これ
によりホットプラグをシリンダヘッドとシリンダブロッ
クとの合面同士で挟持し、脱落を防止する構造も考えら
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記第２の
従来構造では、シリンダヘッド４２とホットプラグ４５
との間のシールの問題はないものの、非ブロック側ヘッ
ド部４３とブロック側ヘッド部４４との間をシールする
必要があるからこの点でシール面が増加することとな
る。またシリンダヘッドを二分割する構造であるからそ
れだけ部品点数や加工工数が増加する問題もある。
【０００９】一方、上記ホットプラグの径を大径にする
構造では、燃焼室内の高温，高圧によってホットプラグ
が熱膨張により湾曲変形する問題が懸念される。
【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、ホットプラグとシリンダヘッドとの間に高
耐圧シールを必要とすることなく、また部品点数や加工
工数が増加したり、ホットプラグが熱変形したりするこ
となく、簡単な構造でホットプラグの脱落を防止できる
ディーゼルエンジンのホットプラグ保持構造を提供する
ことを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、副燃焼室を構
成する燃焼凹部をシリンダヘッドの合面側部分に、かつ
シリンダボア内に開口するよう形成し、該燃焼凹部の開
口部内に上記合面側からホットプラグを嵌合挿入し、該
ホットプラグを保持手段により上記開口部に固定したデ
ィーゼルエンジンのホットプラグ保持構造において、上
記保持手段が、上記ホットプラグを上記燃焼凹部内にプ
レスして該ホットプラグの雄テーパ部でシリンダヘッド
の雌テーパ部を押圧しながら該ホットプラグとシリンダ
ヘッドとの間に通電することにより、該ホットプラグと
シリンダヘッドとが溶接されるとともに軟化したシリン
ダヘッドの一部（流入部）がホットプラグの外周に凹接
された保持溝内に流入固化されることで構成されている
ことを特徴としている。
【００１２】
【作用】本発明に係るホットプラグ保持構造によれば、
シリンダヘッドの合面側に形成された燃焼凹部の開口部
内にホットプラグを該合面側から嵌合挿入するようにし
たので、燃焼凹部が外方に開口している場合のような高
耐圧のシールは勿論のことシールそのものが不要であ
る。
【００１３】また、シリンダヘッドの合面側からホット
プラグを開口部内に嵌合挿入し、該ホットプラグの雄テ
ーパ部でシリンダヘッド側の雌テーパ部を押圧しつつ通
電し、もって両者を溶接するとともにシリンダヘッドの
一部をホットプラグの保持溝に塑性流動させるようにし
た保持手段によりホットプラグを固定するようにしたの
で、シリンダヘッドを分割することなくホットプラグの
脱落を防止できる。さらにまたホットプラグの径を大き
くする構造ではないので、ホットプラグの熱変形を回避
できる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１ないし図５は本発明の第１実施例による
ディーゼルエンジンのホットプラグ保持構造を説明する
ための図であり、図１は該エンジンの断面側面図、図
２，図３は図１のII-II 線断面図,III-III線断面図、図
４は要部拡大図、図５は組立手順を示す工程図である。
【００１５】図において、１は並列３気筒の２サイクル
ディーゼルエンジンであり、該エンジン１のシリンダブ
ロック８の下端面にはクランクケース２が取り付けら
れ、両者でクランク室３を形成している。このクランク
室３に連通する吸気通路４にはリードバルブ５が設けら
れており、またこの吸気通路４には吸気管６が接続され
ている。ピストン７の上昇によってクランク室３内が負
圧になると、上記リードバルブ５が自動的に開いて空気
をクランク室３に導入し、下降によって正圧になるとリ
ードバルブ５が閉じて空気の吹き返しを防止する。
【００１６】上記シリンダブロック８の上端面にはシリ
ンダヘッド９が取り付けられており、該シリンダヘッド
９の合面９ａ，後述するホットプラグ１８の底面１８
ａ，シリンダブロック８のシリンダボア８ａ，及び該ボ
ア内に挿入された上記ピストン７で主燃焼室１６が構成
されている。なお、上記ピストン７はピストンピン１
０，コンロッド１１，クランクピン１２を介してクラン
ク軸１３に連結されている。
【００１７】上記シリンダブロック８には各気筒毎に１
つの排気通路１４が形成されており、該各排気通路１４
の主燃焼室１６に開口する掃気口１４ａはピストン７の
作動によって開閉され、排気行程で排気通路１４から排
気ガスが排出される。
【００１８】また上記シリンダブロック８には上記排気
口１４ａの両側に開口する２つの主掃気通路１５ａ，１
５ａと、上記排気口１４ａに対向するように開口する対
向掃気通路１５ｂとが形成されており、これらの掃気通
路１５ａ，１５ｂによってクランク室３と主燃焼室１６
とが連通されている。この各掃気通路１５ａ，１５ｂの
各開口は上記排気口１４ａと同様にピストン７の作動に
よって開閉され、掃気行程でクランク室３の空気が主燃
焼室１６へ供給される。
【００１９】上記シリンダヘッド９の合面９ａ側部分に
は、燃焼凹部１７が形成されている。この燃焼凹部１７
は、排気口１４ａ側寄りに位置し、かつその開口部１７
ａが完全に主燃焼室１６内に位置するよう形成されてい
る。そして該開口部１７ａ内に、ホットプラグ１８が上
記合面９ａ側から嵌合挿入されており、該ホットプラグ
１８は保持手段により上記開口部１７ａに固定されてい
る。この保持手段は、ホットプラグ１８の下端外周面に
凹設された保持溝１８ｂと、該保持溝１８ｂ内にシリン
ダヘッド９の一部を塑性流入させた流入部１７ｂとを後
述の方法で結合することによって構成されている。
【００２０】上記ホットプラグ１８は、耐熱鋼（例えば
ＳＵＨ３）製の有底円筒状のもので、その底面１８ａは
シリンダヘッド９の合面９ａと面一になっており、該底
面１８ａは上記主燃焼室１６の一部を形成している。
【００２１】また、上記燃焼凹部１７と上記ホットプラ
グ１８の凹部１８ｄとで副燃焼室１９が形成されてお
り、この副燃焼室１９は上記ホットプラグ１８に形成さ
れた連絡孔２０で主燃焼室１６と連通している。この連
絡孔２０は上記副燃焼室１９の略中央部から主燃焼室１
６の略中央部に向かうように傾斜している。つまり該連
絡孔２０は図３に示すように対向掃気通路１５ｂ側に指
向しており、これにより副燃焼室１９で生じた燃焼が主
燃焼室１６に円滑に伝播されるようになっている。
【００２２】またシリンダヘッド９には上記副燃焼室１
９に臨むように、インジェクタ２１とグロープラグ２２
とが配設されている。上記インジェクタ２１から所定の
噴射タイミングで燃料が副燃焼室１９に噴射され、この
燃料噴射により自己着火して燃焼が開始する。なお、上
記グロープラグ２２は、副燃焼室１９内にその加熱部２
２ａを位置させており、これにより副燃焼室１９の空気
を予熱して始動性を向上させる。
【００２３】なお、２３はシリンダヘッド９内に形成さ
れたウォータジャケットであり、このウォータジャケッ
ト２３は通路２４を介してシリンダブロック８のウォー
タジャケット２５に連通している。
【００２４】ここで上記ホットプラグ１８を保持手段に
よってシリンダヘッド９に固着する場合の手順を図４，
図５を参照しながら説明する。なお上述のように、ホッ
トプラグ１８はＳＵＨ３等の耐熱鋼製であり、またシリ
ンダヘッド９はアルミ合金製である。またホットプラグ
１８については、溶接性改善のために、アルミナイズ処
理や銅メッキ処理を施したもので、かつ図示下端付近の
外周に保持溝１８ｂを凹設したものを、シリンダヘッド
９については燃焼凹部１７を形成したものをそれぞれ用
意する。
【００２５】まずホットプラグ１８を燃焼凹部１７の開
口部１７ａ内に図示下方から挿入する。そして、ホット
プラグ１８を図示上方にプレスしてホットプラグ１８の
雄テーパ部１８ｃでシリンダヘッド９の雌テーパ部９ｂ
を押圧しながら、該ホットプラグ１８とシリンダヘッド
９との間を所定電圧で通電する。するとこの通電により
ホットプラグ１８とシリンダヘッド９は溶接されると同
時に、軟化したアルミ合金がプレスにより塑性変形を起
こし、その一部が上記保持溝１８ｂ内に流入する。そし
てそのまま固化されることにより、該流入部１７ｂと上
記保持溝１８ｂとが緊結し、ホットプラグ１８がシリン
ダヘッド９に固定されることとなる。
【００２６】次に本実施例における作用効果を説明す
る。上記エンジン１において、吸気管６より吸入された
空気はピストン７の下降に伴ってクランク室３から各掃
気通路１５ａ，１５ｂを介して主燃焼１６に流入し、ピ
ストン７の上昇によって圧縮される。そして副燃焼室１
９内に燃料が噴射されると自己着火し、この燃焼が連絡
孔２０を通って主燃焼室１６に伝播され、主燃焼室１６
で燃焼が行われる。そしてピストン７の下降により燃焼
ガスが排気通路１４を通って排出される。
【００２７】このように本実施例エンジンでは、シリン
ダヘッド９に燃焼凹部１７を形成し、これの開口部１７
ｂにホットプラグ１８を主燃焼室側から挿入配置したの
で、燃焼凹部が外方に開口している場合のようなホット
プラグとシリンダヘッド間の高耐圧シールは勿論のこ
と、シールそのものが不要となる。
【００２８】また本実施例では、ホットプラグ１８をシ
リンダヘッド９に加圧しながら通電することにより固定
したので、ホットプラグ１８とシリンダヘッド９の膨張
係数に差があってもホットプラグ１８が主燃焼室１６内
に脱落することはなく、確実に保持できる。さらに、ア
ルミナイズ処理もしくは銅メッキ等を施した後、溶接を
行うようにしたので、このアルミナイズ処理等が膨張係
数の差を吸収する中間層として機能し、溶接部での破断
が生じにくく、脱落防止にさらに効果的である。
【００２９】また本実施例はシリンダヘッドを二分割す
る場合のような部品点数や製造工数が増す問題も回避で
き、さらに分割されたヘッド同士のシール不良により冷
却水内に燃焼ガスが流入したり、逆にエンジン内に冷却
水が漏れる問題も回避できる。
【００３０】さらにまた、ホットプラグ１８の径を大き
くする必要もないので、熱膨張によりホットプラグ１８
が変形する問題も回避できる。
【００３１】なお、上記第１実施例では、保持溝１８ｂ
をホットプラグ１８の図示下端部に設けたが、この保持
溝の位置に限定はなく、例えば図６に示すように、ホッ
トプラグ１８の図示上端に設けても良い。この場合に
も、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明に係るホットプラグ
保持構造によれば、シリンダヘッドの合面側部分に燃焼
凹部を設け、これの開口部にホットプラグを合面側から
嵌合挿入し、ホットプラグの雄テーパ部をシリンダヘッ
ドの雌テーパ部に押圧しつつ通電する保持手段で、上記
ホットプラグを固定するようにしたので、ホットプラグ
とシリンダヘッドとの間をシールする必要がないととも
に、シリンダヘッドを二分割する場合に比べて部品点数
や加工工数を減少しながらホットプラグの脱落を防止で
きる効果がある。さらに、ホットプラグの径を大きくす
る必要がないため、ホットプラグの熱変形を回避できる
効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるホットプラグ保持手
段が適用されたディーゼルエンジンの断面側面図であ
る。
【図２】図１のII-II 線断面図である。
【図３】図１のIII-III 線断面図である。
【図４】上記第１実施例の要部断面側面図である。
【図５】上記第１実施例のホットプラグ取付工程を示す
工程図である。
【図６】ホットプラグ保持手段の変形例を示す要部断面
側面図である。
【図７】第２従来例装置のシリンダヘッド部分の断面側
面図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−7726（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232331（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−121242（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−74088（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−130102（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−45810（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−85802（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−174322（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−58304（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 19/00 - 19/16 F02F 1/24 B23K 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 副燃焼室を構成する燃焼凹部をシリンダ
    ヘッドの合面側部分に、かつシリンダボア内に開口する
    よう形成し、該燃焼凹部の開口部内に上記合面側からホ
    ットプラグを嵌合挿入し、該ホットプラグを保持手段に
    より上記開口部に固定したディーゼルエンジンのホット
    プラグ保持構造において、上記保持手段が、上記ホット
    プラグを上記燃焼凹部内にプレスして該ホットプラグの
    雄テーパ部でシリンダヘッドの雌テーパ部を押圧しなが
    ら該ホットプラグとシリンダヘッドとの間に通電するこ
    とにより、該ホットプラグとシリンダヘッドとが溶接さ
    れるとともに軟化したシリンダヘッドの一部（流入部）
    がホットプラグの外周に凹接された保持溝内に流入固化
    されることで構成されていることを特徴とするディーゼ
    ルエンジンのホットプラグ保持構造。
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