JP3791185B2 - 直噴式多気筒ディーゼルエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各気筒に対してそれぞれ燃料噴射ノズルがシリンダ軸線方向上方からシリンダボアに臨むように配設された直噴式多気筒ディーゼルエンジンに関するものであり、特にシリンダヘッドに対して燃料噴射ノズルを固定するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各気筒に対してそれぞれ燃料噴射ノズルがシリンダ軸線方向上方からシリンダボアに臨むように配設された直噴式の多気筒ディーゼルエンジンは一般に知られている。このディーゼルエンジンでは、シリンダボアのシリンダ軸線方向上方に燃料噴射ノズルを所定状態に固定する必要があるが、吸・排気弁の多弁化等によってシリンダボアまわりの吸・排気ポートや動弁系等の構造が複雑になると、これらとの干渉を避けるため燃料噴射ノズル固定用の部材の構造や配置に工夫を要する。
【０００３】
このような点を考慮したものとして、例えば特開平８−３２６５１１号公報には、各気筒に２つの吸気弁と２つの排気弁とが設けられてこれらが１本のカムシャフトによりロッカーアームを介して駆動されるようになっているディーゼルエンジンエンジンにおいて、シリンダボアのシリンダ軸線方向上方に燃料噴射ノズルが配置されるとともに、燃料噴射ノズルに対しカムシャフト側とは反対側で吸気弁軸と排気弁軸との間の位置にノズル押え部材が配置され、このノズル押え部材の先端のフォーク状部分に燃料噴射ノズルの中間部が係止された状態で、ノズル押え部材がボルトでシリンダヘッドに固定されるようにした構造が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示された構造では、吸気弁軸と排気弁軸との間（吸気ポートと排気ポートとの間）のスペースを利用してノズル押え部材を配置しているが、シリンダボアまわりの構造が変更された場合に、ノズル押え部材をこのような配置とすることが困難になることがある。例えば、極冷間時の始動促進のためのグロープラグを備える構造として、吸気ポートと排気ポートとの間にプラグ取付部が設けられる場合があり、このような場合、吸・排気ポート間に上記ノズル押え部材もしくはこれをシリンダヘッドに固定するボルトを配置するスペースが得られなくなることがある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、シリンダボアまわりに配設される吸・排気ポートや各種部材と燃料噴射ノズル固定用の部材との干渉を避け、かつ、構造を比較的簡単にしつつ、シリンダヘッドに対して燃料噴射ノズルを適度の押え付け力で固定することができる直噴式多気筒ディーゼルエンジンを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、各気筒に対してそれぞれ燃料噴射ノズルが、シリンダ軸線方向上方からシリンダボアに臨むように配設された直噴式多気筒ディーゼルエンジンにおいて、隣合う気筒の両燃料噴射ノズルの肩部をそれぞれ係止する係止部を両端部に有するとともに中央に締結部材挿通孔を有して、上記両燃料噴射ノズルに架け渡された架設部材と、この架設部材の締結部材挿通孔に挿通されて上下両端部が上記架設部材とシリンダヘッドとに結合された棒状の締結部材とを備え、この締結部材の下端部とシリンダヘッドとの結合部分あるいは締結部材の上端部と架設部材側の結合用部材との結合部分に、相対応する締着用ネジ部と、着座用の対面部分とが設けられるとともに、上記締結部材の中間部に両端部と比べて断面積が小さい小断面部が形成され、上記の相対応する締着用ネジ部が螺合されて着座用の対面部分が当接する状態まで締着されることにより上記締結部材の小断面部が弾性的に延びて所定の復元力が生じ、この復元力が上記架設部材を介し上記両燃料噴射ノズルに押え付け力として作用するように構成され、一方、各燃料噴射ノズル間のうちで架設部材が存在しない燃料噴射ノズル間に、ヘッドカバー取付け用のボルト孔ボスが設けられているものである。
【０００７】
この構成によると、隣合う気筒の両燃料噴射ノズルの間に上記架設部材が架け渡されるとともに、上記締結部材が隣合う気筒の中間に位置するようになるため、これらの部材とシリンダボア周辺の各種部材等との干渉が避けられつつ、燃料噴射ノズルが固定される。そして、締結部材が締着されるに伴い上記小断面部が弾性変形することによりそれに応じた力で燃料噴射ノズルが固定されるが、この場合に上記着座用の対面部分が当接することで締結部材の弾性変形とそれに応じた力が適度に規制され、燃料噴射ノズルに作用する押え付け力や締結部材とシリンダヘッドとの結合部分からシリンダヘッドに作用する力が過大になることが避けられる。
【０００８】
この発明において、上記締結部材の小断面部の径は締着用ネジ部の径以下とされていることが好ましく、このようにすると、締着用ネジ部の強度が確保されつつ、締着に伴って小断面部が比較的容易に弾性変形する。
【０００９】
上記締結部材は、例えばボルトからなる。この場合、シリンダヘッドの締結部材結合箇所には締着用雌ネジ部を有するボス部が形成され、上記締結部材は、下端部に締着用雄ネジ部と、この締着用雄ネジ部より断面積が拡大して上記ボス部の上端の座面に対面する着座部とを有するとともに、上端部に上記架設部材の上面への当接部を有し、かつ、この当接部と上記着座部との間に小断面部を有するように形成される。そして、シリンダヘッドに燃料噴射ノズルの先端近傍が着座するノズル着座位置から燃料噴射ノズルの肩部に架設部材の係止部が当接するノズル係止位置までの上下方向距離（Ｌ１）と、上記ノズル着座位置から上記ボス部の上端の座面までの上下方向距離（Ｌ２）と、上記締結部材が弾性変形していない状態での上記着座部から上記係止位置までの上下方向距離（Ｌ３）との関係が、［Ｌ１＞Ｌ２＋Ｌ３］となるように設定されていればよい。
【００１０】
このようにすると、ボルトからなる締結部材がシリンダヘッドのボス部に締着され、その締着に伴い上記小断面部が適度に弾性変形してそれに応じた力が燃料噴射ノズルに作用する。
【００１１】
上記締着用雌ネジ部を有するボス部はシリンダヘッドのデッキから上方に突出し、シリンダヘッドにおける上記デッキの下方にはウォータジャケットが形成されていることが好ましく、このようにすれば、ウォータジャケットの冷却水流通部分が制限されることがなく、かつ、締着に伴って締着用雌ネジ部からシリンダヘッド側に作用する力がボス部である程度吸収されて、上記デッキに加わる力が緩和される。
【００１２】
また、このような構造とする場合に、シリンダヘッドの周辺部に設けられているヘッドカバー衝合面と、締着用雌ネジ部を有するボス部の上面とが同一面上に形成されていると、上記ヘッドカバー衝合面の加工時にこれと同時にボス部の上面を加工することができる。そして、この加工によってボス部上端の座面の寸法精度が高められる。
【００１３】
上記シリンダヘッドがアルミ合金製、架設部材および締結部材はスチール製である場合に、シリンダヘッドのボス部上端の座面と締結部材の着座部との間にワッシャが介設されていることが好ましく、このようにすると、締結部材の締着時に上記ボス部が変形することが抑制される。
【００１４】
また、上記締結部材はスタッドボルトで構成してもよい。この場合、締結部材は、下端がシリンダヘッドに固着され、上端に締着用雄ネジ部を有するとともに上端近傍に断面積が拡大したナット用座面部を有し、かつ、ナット用座面部の下方に小断面部を有するものであり、この締結部材の締着用雄ネジ部が架設部材の締結部材挿通孔より上方に突出した状態で、この締着用雄ネジ部に、結合用部材としてのナット部材が螺合し、このナット部材が架設部材の上面に当接してからさらに所定量締め付けられることで上記締結部材のナット用座面に当接するように設定されていればよい。
【００１５】
このようにすると、スタッドボルトからなる締結部材の上端部にナット部材が締着され、その締着に伴い上記小断面部が適度に弾性変形してそれに応じた力が燃料噴射ノズルに作用する。
【００１６】
シリンダヘッドに燃料噴射ノズルの先端近傍が着座するノズル着座部には、シリンダヘッドより弾性率が低いパッキングを介設しておくことが好ましく、このようにすると、押え付け力によって燃料噴射ノズルが固定されるときに安定性が高められる。
【００１７】
また、本発明は、各気筒毎に２つの吸気弁と２つの排気弁とが設けられ、各吸気弁で開閉される吸気ポートおよび各排気弁で開閉される排気ポートがシリンダヘッドに形成されるとともに、シリンダヘッド上の一側部に１本のカムシャフトが配置され、上記各吸気弁および各排気弁が上記カムシャフトによりロッカーアームを介して駆動されるように構成されるとともに、各シリンダボアに対しカムシャフト側と反対側の側方にグロープラグ取付部が配設され、このグロープラグ取付部は、シリンダブロックに対するシリンダヘッド固定用のヘッドボルト孔ボスに隣接する位置から上記吸気ポートと排気ポートとの間を通ってシリンダボアに達するプラグ取付孔を有し、このプラグ取付孔を形成するプラグ取付孔ボスが吸気ポート壁と排気ポート壁とを連結するように形成されている構造に適用されることが効果的である。
【００１８】
つまり、このような構造によると、吸・排気ポートや動弁系および極冷間時の始動促進のためのグロープラグ等が効果的に配置されるとともに、吸・排気ポート配設部分の剛性が高められるが、シリンダボア周辺のスペース的余裕が少なくて、シリンダボア周辺に燃料噴射ノズルを固定するための部材を配設することが困難になるが、このような場合でも、本発明によると、架設部材および締結部材が容易に配置され、燃料噴射ノズルの固定が有効に行われる。
【００１９】
このような構造に加えてさらに、シリンダボアに対しグロープラグ取付部とは反対側において吸気ポートと排気ポートとの間の部位に、ウォータジャケットに冷却水を導くクロスドリル孔が形成されている場合にも、これと干渉することなく架設部材および締結部材が配置され、燃料噴射ノズルの固定が有効に行われる。
【００２０】
また、カムシャフトを支承するカム軸受部がシリンダボア中央部に対応する軸方向位置でシリンダヘッド上に設けられていると、カム軸受部と上記締結部材等とが干渉することがない。
【００２１】
上記燃料噴射ノズルに対する燃料供給管および燃料リターン用の配管の接続およびレイアウトとしては、架設部材に係止される肩部より下方位置に燃料供給管が接続されるとともに、上記肩部より上方位置に燃料リターン用の配管が接続され、この燃料リターン用の配管は締結部材の上端部を避けて配置されているようにすればよい。また、燃料供給管は吸気ポートと排気ポートとの間のグロープラグ取付部の上方を通るように配置されていればよい。
【００２２】
また、シリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーの側壁部に、燃料噴射ノズルに接続される燃料リターン用の配管と外部の配管とをつなぐための通路が形成されていれば、燃料噴射ノズルに接続される配管と外部配管との接続が簡単な構造で達成される。
【００２３】
シリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーの側壁部に、グロープラグの配置を可能にする凹入部が設けられていることが好ましく、このようにすると外部からのグロープラグの挿脱が容易になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態による直噴式多気筒ディーゼルエンジンの、ヘッドカバーを外した状態（ただし後述の側壁部４ｂは取り付けた状態）の平面図、図２は同正面図、図３および図４はシリンダヘッドの平面図および断面図である。これらの図に示すエンジンは４気筒ディーゼルエンジンであって、その各気筒１Ａ〜１Ｄを構成するシリンダボアが形成されたシリンダブロック２と、このシリンダブロック２上に取付けられるシリンダヘッド３と、このシリンダヘッド３上に取り付けられるヘッドカバー４とを備えている。
【００２７】
上記シリンダヘッド３には、各気筒１Ａ〜１Ｄのシリンダボアに開口する吸気ポート５および排気ポート６が形成され、その吸気ポート５および排気ポート６を開閉する吸気弁７および排気弁８が装備されており、当実施形態ではシリンダボアに対する吸気ポート５の開口部５ａおよび排気ポート６の開口部６ａが２つずつ設けられて、その各吸気ポート開口部５ａおよび各排気ポート開口部６ａをそれぞれ開閉するように、各気筒毎に２つの吸気弁７と２つの排気弁８とが装備されている。
【００２８】
上記両吸気弁７は、エンジン長手方向（気筒配列方向）においてシリンダボアの後側（図１で右側）に位置し、平面視で両吸気弁７の中心を結ぶ直線がシリンダボア中心線（各気筒のシリンダボア中心を結ぶ直線）に対して所定の傾斜角をもつように、斜めに並んで配置されている。一方、上記両排気弁８は、エンジン長手方向においてシリンダボアの前側（図１で左側）に位置し、平面視で両排気弁８の中心を結ぶ直線が上記シリンダボア中心線に対して所定の傾斜角をもつように、斜めに並んで配置されている。こうして、両吸気弁７と両排気弁８とがエンジン長手方向に千鳥配置されている。
【００２９】
上記吸・排気弁７，８を駆動する動弁系は、いわゆるＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカム）タイプであって、気筒配列部分に対してエンジン幅方向の片側に１本のカムシャフト１１が配置されており、このカムシャフト１１の前端部にはタイミングプーリ１２が結合され、図外のクランクシャフトから駆動力がタイミングベルトを介してカムシャフト１１に伝達されるようになっている。
【００３０】
上記カムシャフト１１と吸気弁７および排気弁８との間には、共通のロッカーシャフト１３に支承された吸気弁用および排気弁用のロッカーアーム１４，１５と、ロッカーアーム１４，１５の揺動を両吸気弁７および両排気弁８に伝える押圧部材１６，１７とが設けられ、カムシャフト１１の回転によりロッカーアーム１４，１５および押圧部材１６，１７を介して各吸気弁７および各排気弁８が駆動されるようになっている。
【００３１】
すなわち、図２中に示すように上記排気弁用ロッカーアーム１５は、その一端側にカムローラ１８を有し、カムシャフト１１に設けられた排気弁用カム１１ｂに上記カムローラ１８が当接する一方、他端側が押圧部材１７に当接しており、押圧部材１７はガイド軸１９に案内されて上下往復動可能な状態で、両端が両排気弁８のバルブステム上端に当接している。そして、カムシャフト１１の回転に応じて排気弁用ロッカーアーム１５が揺動し、それに伴って押圧部材１７が上下動することにより両排気弁８が同時に開閉されるようになっている。また、吸気弁用ロッカーアーム１４も、その一端側のカムローラがカムシャフト１１の吸気弁用カム１１ａに当接する一方、他端側が上下往復動可能な押圧部材１６に当接しており、押圧部材１６の両端が両吸気弁７のバルブステム上端に当接し、ロッカーアーム１４の揺動に伴う押圧部材１６の上下動により両吸気弁７が同時に開閉されるようになっている。
【００３２】
上記カムシャフト１１は複数箇所でカム軸受部２０により回転可能に支承され、各カム軸受部２０は、シリンダボア中央部に対応する軸方向位置でシリンダヘッド３上に設けられている。各カム軸受部２０にはカムキャップ２１が具備され、このカムキャップ２１はカムシャフト１１の上半部を囲う状態で一対のキャップボルト２２，２３によりシリンダヘッド３に取り付けられている。この一対のキャップ２２，２３のうちの一方は、ロッカーシャフト支持部の上に設置されたロッカーシャフト１３を上下方向に貫通することにより、ロッカーシャフト１３をカムキャップ２１と共締めでシリンダヘッド３に固定している。
【００３３】
また、上記各気筒１Ａ〜１Ｄに対してそれぞれ燃料噴射ノズル２５が設けられ、この燃料噴射ノズル２５は、シリンダ軸線方向上方からシリンダボアに臨むように配置された状態で、架設部材５０および締結部材６０により固定されている。この架設部材５０および締結部材６０は、後に詳述するように、隣合う気筒の両燃料噴射ノズル２５を同時に固定するようになっており、図示の４気筒エンジンでは第１，第２気筒間と、第３，第４気筒間とに配設されている。なお、各気筒間のうちで架設部材５０および締結部材６０が存在しない第２，第３気筒間には、ヘッドカバー取付け用のボルト孔ボス２６が設けられている。
【００３４】
さらに、各シリンダボアに対しカムシャフト１１側とは反対側の側方にグロープラグ取付部２７が配設されている。このグロープラグ取付部２７は、プラグ取付孔ボス２９に形成されたプラグ取付孔２８を有し、シリンダヘッド３の側辺部においてヘッドボルト孔ボス３１に隣接する位置に上端が開口し、この位置から吸気ポート５と排気ポート６との間を通ってシリンダボアに達するように形成されている。上記ヘッドボルト孔ボス３１には、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド３を固定するためのヘッドボルトを挿通するヘッドボルト孔３２が形成されている。なお、ヘッドボルト孔ボス３１はロッカーシャフト１３の下方に相当する位置でカム軸受部２０の間の部位にも配設されている。
【００３５】
吸・排気ポート５，６とグロープラグ取付部２７の位置関係を図４によって具体的に説明する。２つの吸気ポート５は気筒の一側方（カムシャフト１１とは反対側の側方）より気筒の後側に回りこんで、その各端部がシリンダボアに開口するように形成され、一方、排気ポート６は気筒の他側方（カムシャフト側の側方）より気筒の前側に回りこみ、かつ分岐して、その各分岐端部がシリンダボアに開口するように形成されている。このようなポート配置に対し、一側方からシリンダボアに向けて形成されたプラグ取付孔２８が吸気ポート５と排気ポート６との間を通っている。そして、プラグ取付孔２８を形成するプラグ取付孔ボス２９が吸気ポート壁と排気ポート壁とを連結するように形成されている。このようにすれば、プラグ取付孔ボス２９によって吸・排気ポート間が効果的に補強される。
【００３６】
また、シリンダボアに対しグロープラグ取付部２７とは反対側において吸気ポート５と排気ポート６との間の部位には、ウォータジャケット３３に冷却水を導くクロスドリル孔３４が形成されている。このようにすると、吸・排気ポート付近にも冷却水が良好に流通されるとともに、クロスドリル孔３４を形成するボス部によって吸・排気ポート間が補強される。なお、シリンダヘッド３の周辺にはヘッドカバー４との衝合面３６が形成され、この衝合面３６にはヘッドカバー取付用のボルト孔３７が形成されている。
【００３７】
燃料噴射ノズル２５を固定する構造を、図５および図６を参照しつつ具体的に説明する。上記シリンダヘッド３には、各気筒のシリンダボア中央部の上方にノズル取付孔４１が設けられ、ノズル取付孔４１は後述のような燃料噴射ノズル２５の下方部の形状に対応するように下端側所定範囲が小径、上部が大径とされ、その間にノズル着座用の段部４２が形成されている。また、隣合う気筒の中間部の上方に、締結部材６０を取り付けるためのネジ穴（締着用雌ネジ部）４４を有するボス部４３が設けられている。このボス部４３は、シリンダヘッド３のミドルデッキ３ａから上方に突出している。このボス部４３の上端は締結部材の下部を着座させるための座面４５とされ、この座面４５は、シリンダヘッド３の周辺部に設けられたヘッドカバー衝合面３６と同一面上に形成されている。
【００３８】
燃料噴射ノズル２５は、その大部分を占める胴部２５ａが概略円筒状に形成されるとともに、上端近傍部に両側面が平坦な偏平部分２５ｂが形成されることにより、この偏平部分２５ｂと胴部２５ａとの間に段状の肩部２５ｃが形成されている。上記胴部２５ａの上部（肩部２５ｃより下方位置）には燃料供給管４６（図１参照）の接続部２５ｅが設けられ、燃料噴射ノズル上端部（肩部２５ｃより上方位置）には燃料リターン用の配管４７の接続部２５ｆが設けられている。
【００３９】
上記燃料噴射ノズル２５の下端部には胴部２５ａより径が小さい小径部分２５ｄが設けられ、その先端に噴射口が形成されている。そして、燃料噴射ノズル２５の下部が上記ノズル取付孔４１に挿入され、胴部２５ａの下端が上記ノズル取付孔４１内の段部４２にパッキング４８を介して着座されるようになっている。上記パッキング４８はシリンダヘッド３と比べて弾性率が低い材料、例えば銅からなっている。なお、シリンダヘッド３は鋳鉄あるいはアルミ合金からなっている。
【００４０】
上記架設部材５０は、スチール等の高強度の素材により、隣合う気筒の燃料噴射ノズル２５に架け渡されるように所定の長さの板状に形成され、その両端部に燃料噴射ノズル２５の肩部２５ｃを係止する係止部５１を有している。この係止部５１には、燃料噴射ノズル２５の肩部２５ｃ上の偏平部分２５ｂに嵌合する切り込み５２が形成されている。また、この架設部材２５の中央部には、円形の締結部材挿通孔５３が形成されている。
【００４１】
上記締結部材６０は、スチール等の高強度の素材によりネジ付の棒状に形成されたものであり、当実施形態では下端部にシリンダヘッド３のネジ穴４４に対応する締着用雄ネジ部６１を有するとともに上端部に六角状等の頭部６２を有するボルトからなっている。この締結部材６０の下部における締着用雄ネジ部６１の上側には、シリンダヘッド３の座面４５に対面する着座部６３が設けられ、この着座部６３は締着用雄ネジ部４４よりも断面積が拡大し、つまり径が大きくなっている。また、締結部材６０の上部における頭部５３の下側には、架設部材５０の上面への当接部として大径の鍔部６４が設けられている。
【００４２】
上記架設部材５０の締結部材挿通孔５３は組付けの際に締結部材６０の着座部６３を通し得るようにこの着座部６３より若干大径に形成されており、また、締結部材６０における上記鍔部６４の下側の部分６５は、図示の組付状態において上記締結部材挿通孔５３内でがたつかないようにこれより若干小径、つまり上記着座部６３と略同径に形成されている。
【００４３】
締結部材６０の中間部には小断面部６６が設けられている。この小断面部６６は、着座部６３および上側の部分６５と比べて断面積が小さく、好ましくは上記締着用雄ネジ部６１の径以下の径の円柱状に形成されている。
【００４４】
組付状態で上記小断面部６６を弾性的に伸長させて復元力を持たせるようにするため、次のような寸法設定がなされている。なお、下記のノズル着座位置とはシリンダヘッド３のノズル取付孔４１内の段部４２に燃料噴射ノズル２５の胴部下端が着座される位置であり、下記のノズル係止位置とは噴射ノズル２５の肩部２５ｃに架設部材５０の係止部５１が当接する位置である。
【００４５】
ノズル着座位置から架設部材５０によるノズル係止位置までの上下方向距離（Ｌ１）と、上記ノズル着座位置からボス部４３の上端の座面４５までの上下方向距離（Ｌ２）と締結部材６０および架設部材５０が弾性変形していない状態（締結部材６０の鍔部６４が架設部材５０の上面に接しているが締着力が加わっていない状態）での上記着座部６３の位置（図５中の二点鎖線の位置）から上記ノズル係止位置までの距離（Ｌ３）との関係が、［Ｌ１＞Ｌ２＋Ｌ３］となるように設定されている。つまり、締着力が加わっていない状態では、締結部材６０の着座部６３とシリンダヘッド３のボス部上端の座面４５との間に所定の間隙Ｃ（＝Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３）が生じるように設定されている。
【００４６】
なお、燃料噴射ノズル２５の上端部に接続された燃料リターン用の配管４７は、両噴射ノズル２５間において締結部材６０の上端の頭部６２を避けて配置されている（図６参照）。また、燃料噴射ノズル２５の胴部２５ａに接続される燃料供給管４６はグロープラグ取付部２７の上方を通るように配置されている。そして、上記燃料供給管４６及び燃料リターン用の配管４７は、図１および図７及び図８に示すように、シリンダヘッド３上に取り付けられたヘッドカバー４の一部をなす側壁部４ｂに設けられた接続部分を介し、外部の配管７３，７７と接続されるようになっている。
【００４７】
すなわち、ヘッドカバー４は予めヘッドカバー本体４ａと一側壁を構成する側壁部４ｂとに分割され、シリンダヘッド３上にヘッドカバー本体４ａおよび側壁部４ｂがそれぞれボルトで取付けられるとともに、ヘッドカバー本体４ａと側壁部４ｂとがボルトで相互に結合されるようになっている。そして上記側壁部４ｂには、各燃料噴射ノズル２５に対応する位置に継手嵌挿孔７１が形成され、この継手嵌挿孔７１に嵌挿される継手７２により、上記燃料供給管４６が燃料供給用外部配管７３に接続されるようになっている。
【００４８】
また、上記側壁部４ｂの長手方向中央部の上端には燃料リターン用のコネクタ７４が取り付けられ、このコネクタ７４に通じる縦方向の通路７５及びこの通路７５に通じる横方向の通路７６が側壁部４ｂに形成されており、通路７６は側壁部４ｂの外面に開口している。そして、各噴射ノズル２５に接続されたリターン用の配管４７が上記コネクタ７４に接続される一方、通路７６に燃料リターン用外部配管７７が接続されるようになっている。
【００４９】
上記側壁部４ｂの外側面側の下部には、グロープラグの配置を可能にする凹入部７８が設けられており、上記側壁部４ｂの外側においてグロープラグの挿脱が可能となっている。
【００５０】
このような構造によると、燃料噴射ノズル２５を固定するための部材とシリンダボア周辺に配設されている吸・排気ポート５，６や各種部材等との干渉が避けられつつ、燃料噴射ノズル２５が確実に固定される。
【００５１】
すなわち、当実施形態では、各気筒に吸気弁７および排気弁８がともに２個ずつ配設され、これらの弁７，８と気筒配列部分の一側方に位置するカムシャフト１１との間にロッカーアーム１４，１５等が等が配設されるととも、シリンダボアに対しカムシャフト１１とは反対側の側方にグロープラグ取付部２７が配設され、さらにクロスドリル孔３４等もシリンダボア周辺に配設されていることから、シリンダボア周辺にスペース的余裕が少ない。とくに、グロープラグ取付部２７は吸気ポート５と排気ポート６との間を通るように形成されていて、プラグ取付孔ボス２９が吸気ポート壁と排気ポート壁とを連結しており、また、クロスドリル孔３４はシリンダボアに対しグロープラグ取付部２７とは反対側で吸気ポート５と排気ポート６との間に配設されているため、燃料噴射ノズル２５を固定するための部材を吸・排気ポート間等に配置することができない。
【００５２】
これに対して当実施形態では、吸・排気ポート５，６やロッカーアーム１４，１５等より上方の位置で、隣合う気筒の両燃料噴射ノズル２５間に架設部材５０が懸け渡されるとともに、両気筒の中間の位置で架設部材５０に挿通された締結部材６０がシリンダヘッド３に対して締着されるようになっているため、吸・排気ポート５，６、ロッカーアーム１４，１５、グロープラグ取付部２７等と干渉しない位置に架設部材５０及び締結部材６０を配設することができる。しかも、１組の部材で両側の気筒の燃料噴射ノズル２５が同時に固定されるため、構造が比較的簡単になる。
【００５３】
組付け時には、シリンダヘッド３のノズル取付孔４１内に燃料噴射ノズル２５の下部が挿入された状態で、架設部材５０の両端の係止部５１が隣合う気筒の両燃料噴射ノズル２５の各肩部２５ｃ上に係合されるとともに、架設部材５０の中央の締結部材挿通孔５３に締結部材６０が挿通され、この締結部材６０の下端の締着用雄ネジ部６１がシリンダヘッド３のボス部４３のネジ穴４４に螺合される。そして、ボルトからなる上記締結部材６０が工具で回動操作されてボス部４３に締着される。
【００５４】
この締着に伴い、締結部材６０の伸び方向の弾性変形および架設部材５０の撓み方向の弾性変形が生じ、それに応じた復元力が両側の燃料噴射ノズルに押え付け力として作用し、燃料噴射ノズルがシリンダヘッドに固定される。
【００５５】
このとき、上記締結部材６０の締着に伴い、ボス部４３が設けられているシリンダヘッド３のミドルデッキ３ａには上向きの力が作用し、この力が過大になるとミドルデッキ３ａにクラックが生じてシリンダヘッド３の耐久性を低下させるので、燃料噴射ノズル２５を確実に固定するために要求される押え付け力を確保しつつ、シリンダヘッド３のミドルデッキ３ａに過大な力が作用しないように、架設部材５０および締結部材６０から燃料噴射ノズル２５やミドルデッキ３ａに作用する力を適正に調整することが要求される。この要求に対し、当実施形態の構造では、締結部材６０に小断面部６６が設けられるとともに、ボス部４３の座面４５に対する着座部６３が設けられていることにより、燃料噴射ノズル２５やミドルデッキ３ａに作用する力の調整が容易に可能となる。
【００５６】
すなわち、上記架設部材５０は両燃料噴射ノズル２５からの反力に耐えるようにかなり剛性を高くする必要があるので、架設部材５０の撓みによる復元力だけで押え付け力を適正に調整することは難しいが、上記締結部材６０には引っ張り力が作用するだけなので小断面部６６を設けても強度的に問題はなく、この小断面部６６が引っ張り力に応じて伸び方向に弾性変形し、これと架設部材５０の撓み方向の弾性変形とにより、両燃料噴射ノズル２５に適度の押え付け力を付与することができる。
【００５７】
また、締結部材６０がある程度締め付けられると上記着座部６３がボス部４３の座面４５に当接し、それ以上に締め付け力が加えられてもボス部４３のねじ穴４４周辺が圧縮されるだけでミドルデッキ３ａに加わる力は増大しないため、ミドルデッキ３ａに過大な力が加わることが避けられ、クラックの発生が防止される。
【００５８】
そして、設計段階で、締着力が加わる前の状態での着座部６３、座面４５間の間隙Ｃを管理し、つまりこの間隙Ｃに関係する上記Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各寸法を管理することにより、締結部材６０の軸力（延びに応じた復元力）を適正に調整することができる。この場合、図１０のように上記軸力は締着力が加わる前の上記間隙Ｃの大きさに比例し、かつ、締結部材６０の剛性を低くした場合（直線Ａ）は剛性が高い場合（直線Ｂ）よりも間隙Ｃの変化に対応した軸力の変化が緩やかになるので、軸力を一定の適正範囲内に調整するための上記間隙Ｃの許容範囲は剛性を低くした場合の方が広くなり、上記Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の寸法の製作上の誤差があっても上記間隙Ｃを許容範囲内とするように管理することが容易に可能となり、上記軸力を適正に調整することができる。
【００５９】
また、上記締結部材６０を締着するためのボス部がミドルデッキ３ａから上方に突設されていると、ミドルデッキ３ａ下方に形成されているウォータジャケット３３内の冷却水流通空間が制限されることがなく、かつ、締結部材６０の締着に伴う力がある程度ボス部４３で吸収され、ミドルデッキ３ａに加わる力を緩和する作用が得られる。
【００６０】
さらに、ボス部４３の上端の座面４５がヘッドカバー衝合面３６と同一面上に形成されていることにより、ヘッドカバー衝合面３６の仕上げ加工の際にボス部上面も同時加工され、工数の増大が避けられつつ上記座面４５の位置の寸法精度が高められる。
【００６１】
また、ノズル取付孔４１内の段部４２と燃料噴射ノズル２５の胴部２５ａ下端との間にはパッキング４８が介装されているので、燃料噴射ノズル２５が安定良く固定される。
【００６２】
なお、燃料噴射ノズル２５を固定するための架設部材２５および締結部材６０の具体的構造は上記実施形態に限定されず、種々変更可能である。
【００６３】
例えば、図１１に示すように、シリンダヘッド３が軽量化等のためにアルミ合金で形成されている場合、ボルトからなる締結部材６０の着座部６３とシリンダヘッド３のボス部上端の座面４５との間にワッシャー６８を介装させるようにすることも効果的である。なお、架設部材５０、締結部材６０およびワッシャー６８はスチール製である。
【００６４】
このようにすると、コンパクト化を図りつつ、締着時のボス部４３の変形を抑制するのに有効である。つまり、アルミ合金製のシリンダヘッド３は鋳鉄製のものと比べて剛性が低いため、コンパクト化および軽量化のためボス部４３および締結部材６０を比較的小径にしておくと、締結部材６０の着座部６３が座面４５に当接してからさらに強く締結部材６０が締め付けられた場合に着座部６３がボス部４３に埋まり込むようにボス部４３が変形する懸念があるが、スチール製のワッシャー６８が介装されることでこのような事態が防止される。
【００６５】
また、上記実施形態では締結部材６０がボルトからなっているが、図１２に示すように、下端部８１がシリンダヘッド３のボス部４３に予め固着されるとともに上端部に締着用雄ネジ部８２を有するスタッドボルトにより締結部材８０が構成され、その雄ネジ部８２に、架設部材側の結合用部材としてのナット部材８５が螺合されるようにしてもよい。
【００６６】
この場合、スタッドボルトからなる締結部材８０の上端近傍（雄ネジ部８２の下側）に断面積が拡大したナット用座面部８３が形成され、かつ、ナット用座面部８３の下方に小断面部６６が形成される。そして、締結部材８０の締着用雄ネジ部８２が架設部材５０の締結部材挿通孔５３より上方に突出した状態で、この締着用雄ネジ部８２に、ナット部材８５が螺合し、このナット部材８５が架設部材５０の上面に当接してからさらに所定量締め付けられることで上記締結部材８０のナット用座面８３に当接するようになっている。
【００６７】
この構造によっても、ナット部材８５が架設部材５０の上面に当接してからナット用座面８３に当接するまでの距離が図５中のＣの寸法に相当するようにしておくことにより、前記実施形態と同様の作用が得られる。
【００６８】
当実施形態のように締結部材８０をスタッドボルトとする場合と前記実施形態のように締結部材６０をボルトとする場合とを比較すると、スタッドボルトではボス部４３に埋め込む予備作業を要するとともに、ナット部材８５が必要となるので、部品点数および工数の削減のためにばボルトが有利である。一方、スタッドボルトによる場合は、ボルトの場合のように締着時にボス部の圧縮による変形等が問題となることはなく、強度確保のためにボス部を大径化する必要がないことなどから、コンパクト化等に有利となる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、直噴式多気筒ディーゼルエンジンにおいて、隣合う気筒の両燃料噴射ノズルの間に架設部材が架け渡されて架設部材の両端の係止部で両燃料噴射ノズルの肩部が係止された状態で、この架設部材の中央部に形成された締結部材挿通孔に締結部材か挿通されて、その上下両端部が架設部材とシリンダヘッドとに結合されるようにしているため、シリンダボア周辺に配設される吸・排気ポートや動弁系等の各種部材と上記架設部材および締結部材との干渉を避けつつ、比較的簡単な構造で燃料噴射ノズルを固定することができる。
【００７０】
しかも、上記締結部材の下端部とシリンダヘッドとの結合部分あるいは締結部材の上端部と架設部材側の結合用部材との結合部分に、相対応する締着用ネジ部と、着座用の対面部分とが設けられるとともに、上記締結部材の中間部に両端部と比べて断面積が小さい小断面部が形成され、上記の相対応する締着用ネジ部が螺合されて着座用の対面部分が当接する状態まで締着されることにより上記締結部材の小断面部が弾性的に延びて所定の復元力が生じ、この復元力が上記架設部材を介し上記両燃料噴射ノズルに押え付け力として作用するように構成しているため、燃料噴射プラグの固定を良好に行うことができるとともに、締着時にシリンダヘッドに過大な力が加わることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直噴式ディーゼルエンジンの、ヘッドカバーを取り除いた状態における平面図である。
【図２】同要部断面図である。
【図３】シリンダヘッドの平面図である。
【図４】シリンダヘッドの水平断面図である。
【図５】燃料噴射ノズル固定部分の拡大断面図である。
【図６】同部分の拡大平面図である。
【図７】ヘッドカバーの側壁部の側面図である。
【図８】ヘッドカバーの側壁部における燃料リターン用配管接続部分の断面図である。
【図９】ヘッドカバーの側壁部を前端側から見た図である。
【図１０】締結部材に締着力が加わる前の状態での着座部、座面間の間隙と締結部材の軸力との関係を示す図である。
【図１１】燃料噴射ノズル固定部分の別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１２】燃料噴射ノズル固定部分のさらに別の実施形態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ 気筒
３ シリンダヘッド
４ ヘッドカバー
４ｂ 側壁部
５ 吸気ポート
６ 排気ポート
７ 吸気弁
８ 排気弁
１１ カムシャフト
１４，１５ ロッカーアーム
２０ カム軸受部
２５ 燃料噴射ノズル
２５ｃ 肩部
２７ グロープラグ取付部
３３ ウォータジャケット
３４ クロスドリル孔
４１ ノズル取付孔
４３ ボス部
４４ ネジ穴
４５ 座面
４６ 燃料供給管
４７ 燃料リターン用配管
４８ パッキング
５０ 架設部材
５１ 係止部
５３ 締結部材挿通孔
６０ 締結部材
６１ 締着用雄ネジ部
６２ 頭部
６３ 着座部
６４ 当接部
６６ 小断面部
６８ ワッシャー
７４ コネクタ
７５，７６ 通路
８０ 締結部材
８２ 締着用雄ネジ部
８５ ナット部材

Claims (15)

1. 各気筒に対してそれぞれ燃料噴射ノズルが、シリンダ軸線方向上方からシリンダボアに臨むように配設された直噴式多気筒ディーゼルエンジンにおいて、隣合う気筒の両燃料噴射ノズルの肩部をそれぞれ係止する係止部を両端部に有するとともに中央に締結部材挿通孔を有して、上記両燃料噴射ノズルに架け渡された架設部材と、この架設部材の締結部材挿通孔に挿通されて上下両端部が上記架設部材とシリンダヘッドとに結合された棒状の締結部材とを備え、この締結部材の下端部とシリンダヘッドとの結合部分あるいは締結部材の上端部と架設部材側の結合用部材との結合部分に、相対応する締着用ネジ部と、着座用の対面部分とが設けられるとともに、上記締結部材の中間部に両端部と比べて断面積が小さい小断面部が形成され、上記の相対応する締着用ネジ部が螺合されて着座用の対面部分が当接する状態まで締着されることにより上記締結部材の小断面部が弾性的に延びて所定の復元力が生じ、この復元力が上記架設部材を介し上記両燃料噴射ノズルに押え付け力として作用するように構成され、一方、各燃料噴射ノズル間のうちで架設部材が存在しない燃料噴射ノズル間に、ヘッドカバー取付け用のボルト孔ボスが設けられていることを特徴とする直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
2. 上記締結部材の小断面部の径は締着用ネジ部の径以下とされていることを特徴とする請求項１記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
3. シリンダヘッドの締結部材結合箇所には締着用雌ネジ部を有するボス部が形成され、上記締結部材は、下端部に締着用雄ネジ部と、この締着用雄ネジ部より断面積が拡大して上記ボス部の上端の座面に対面する着座部とを有するとともに、上端部に上記架設部材の上面への当接部を有し、かつ、この当接部と上記着座部との間に小断面部を有するボルトからなるものであり、シリンダヘッドに燃料噴射ノズルの先端近傍が着座するノズル着座位置から燃料噴射ノズルの肩部に架設部材の係止部が当接するノズル係止位置までの上下方向距離（Ｌ１）と、上記ノズル着座位置から上記ボス部の上端の座面までの上下方向距離（Ｌ２）と、上記締結部材が弾性変形していない状態での上記着座部から上記係止位置までの上下方向距離（Ｌ３）との関係が、［Ｌ１＞Ｌ２＋Ｌ３］となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
4. 締着用雌ネジ部を有するボス部はシリンダヘッドのデッキから上方に突出し、シリンダヘッドにおける上記デッキの下方にはウォータジャケットが形成されていることを特徴とする請求項３記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
5. シリンダヘッドの周辺部にヘッドカバー衝合面が設けられ、このヘッドカバー衝合面と、締着用雌ネジ部を有するボス部の上面とが同一面上に形成されていることを特徴とする請求項３または４記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
6. シリンダヘッドはアルミ合金製、架設部材および締結部材はスチール製であり、シリンダヘッドのボス部上端の座面と締結部材の着座部との間にワッシャが介設されていることを特徴とする請求項３乃至４のいずれかに記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
7. 締結部材は、下端がシリンダヘッドに固着され、上端に締着用雄ネジ部を有するとともに上端近傍に断面積が拡大したナット用座面部を有し、かつ、ナット用座面部の下方に小断面部を有するスタッドボルトからなるものであり、この締結部材の締着用雄ネジ部が架設部材の締結部材挿通孔より上方に突出した状態で、この締着用雄ネジ部に、結合用部材としてのナット部材が螺合し、このナット部材が架設部材の上面に当接してからさらに所定量締め付けられることで上記締結部材のナット用座面に当接するように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
8. シリンダヘッドに燃料噴射ノズルの先端近傍が着座するノズル着座部に、シリンダヘッドより弾性率が低いパッキングを介設したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
9. 各気筒毎に２つの吸気弁と２つの排気弁とが設けられ、各吸気弁で開閉される吸気ポートおよび各排気弁で開閉される排気ポートがシリンダヘッドに形成されるとともに、シリンダヘッド上の一側部に１本のカムシャフトが配置され、上記各吸気弁および各排気弁が上記カムシャフトによりロッカーアームを介して駆動されるように構成されるとともに、各シリンダボアに対しカムシャフト側と反対側の側方にグロープラグ取付部が配設され、このグロープラグ取付部は、シリンダブロックに対するシリンダヘッド固定用のヘッドボルト孔ボスに隣接する位置から上記吸気ポートと排気ポートとの間を通ってシリンダボアに達するプラグ取付孔を有し、このプラグ取付孔を形成するプラグ取付孔ボスが吸気ポート壁と排気ポート壁とを連結するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
10. シリンダボアに対しグロープラグ取付部とは反対側において吸気ポートと排気ポートとの間の部位には、ウォータジャケットに冷却水を導くクロスドリル孔が形成されていることを特徴とする請求項９記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
11. カムシャフトを支承するカム軸受部がシリンダボア中央部に対応する軸方向位置でシリンダヘッド上に設けられていることを特徴とする請求項９または１０記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
12. 燃料噴射ノズルの、架設部材に係止される肩部より下方位置に燃料供給管が接続されるとともに、上記肩部より上方位置に燃料リターン用の配管が接続され、この燃料リターン用の配管は締結部材の上端部を避けて配置されていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
13. 燃料供給管は吸気ポートと排気ポートとの間のグロープラグ取付部の上方を通るように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
14. シリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーの側壁部に、燃料噴射ノズルに接続される燃料リターン用の配管と外部の配管とをつなぐための通路が形成されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。
15. シリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーの側壁部に、グロープラグの配置を可能にする凹入部が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の直噴式多気筒ディーゼルエンジン。

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