JP2002070686A - 内燃機関の燃料噴射弁及びその分解工具 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射弁及びその分解工具

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JP2002070686A JP2000260824A JP2000260824A JP2002070686A JP 2002070686 A JP2002070686 A JP 2002070686A JP 2000260824 A JP2000260824 A JP 2000260824A JP 2000260824 A JP2000260824 A JP 2000260824A JP 2002070686 A JP2002070686 A JP 2002070686A
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素臣 関
Toshiyuki Sendai
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の燃料噴射弁において、噴射弁チッ
プの冷却構造を簡素化すると共に、燃料噴射弁の分解及
び組付を容易にすることを目的としている。 【解決手段】 噴口25及び燃料通路26を有する噴射
弁チップ15を、ノズルスリーブ7を介してシリンダヘ
ッド1の弁取付孔3に嵌合支持しており、ノズルスリー
ブ7内に噴射弁チップ15を間接的に囲む水衣部31を
形成し、該水衣部31をシリンダヘッド1内の冷却水ジ
ャケット5に連通し、機関冷却水を利用して噴射弁チッ
プ15を冷却する。ノズルスリーブ7の内周面と噴射弁
チップ15の外周面の間に、熱伝導性に優れかつ密着性
の良い銅等の間座35を介在させることにより、上記の
ように間接冷却方式でありながら、熱伝達効率を向上さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、噴口及び燃料通
路を有する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシ
リンダヘッドの弁取付孔に嵌合支持している内燃機関の
燃料噴射弁及びその分解工具に関する。
【0002】
【従来の技術】図12は従来の燃料噴射弁99を示して
おり、燃料噴射弁99の先端部を構成する噴射弁チップ
100は、ノズルスリーブ101を介してシリンダヘッ
ド102の弁取付孔103に挿入され、ノズルスリーブ
101は弁取付孔103のめねじ部103aに螺着され
ている。噴射弁チップ100の先端部には燃焼室105
に開口する噴口106が形成され、噴射弁チップ100
内には、上記噴口106に連通する環状燃料通路110
及び縱向きの燃料供給通路111等が形成されると共
に、環状冷却水室112及び該環状冷却水室112に連
通する冷却水供給通路114及び戻し通路115等が形
成されている。
【0003】図11は、燃料噴射弁99の冷却水循環経
路を示す配管図であり、燃料噴射弁99には冷却水入口
120と冷却水出口121が形成され、冷却水入口12
0は、外部の冷却水供給管124を介してクーラ125
及び清水ポンプ126に接続し、冷却水出口121は、
外部の冷却水戻し管127を介して水タンク128及び
清水ポンプ126に接続している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図12のような燃料噴
射弁冷却構造では、機関冷却水の循環経路以外に、図1
1のように噴射弁冷却専用のクーラ125、清水ポンプ
126及び水タンク128等が必要になると共に、冷却
水供給管124及び冷却水戻し管127等の外部配管が
必要となり、部品点数が多くなると共にエンジンの配管
構造が複雑化する。
【0005】また、図12のように、噴射弁チップ10
0内に直接環状冷却水室112及び冷却水通路114,
115を形成する場合には、スペース的に制限される噴
射弁チップ100内に燃料通路110等と共に成形加工
しなければならず、噴射弁チップ100内の構造が複雑
化し、成形加工に手間がかかると共に、充分な容積の冷
却水室112を確保することも困難である。
【0006】また、図12の環状冷却水室112及び冷
却水通路114,115に、燃料油を供給して冷却に利
用する場合もあるが、上記冷却水の場合と同様、燃料噴
射弁冷却専用のポンプ及びクーラなどが必要になると共
に、燃料油漏出防止のために配管及び継手等のシールを
厳重にしなければならず、配管コストが高くなると共に
メンテナンスにも手間がかかる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願請求項1記載の発明は、噴口及び燃料通路を有
する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシリンダ
ヘッドの弁取付孔に嵌合支持する内燃機関の燃料噴射弁
において、ノズルスリーブ内に噴射弁チップを間接的に
囲む水衣部を形成し、該水衣部をシリンダヘッド内の冷
却水ジャケットに連通し、機関冷却水により噴射弁チッ
プを冷却するようにしていることを特徴としている。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の内
燃機関の燃料噴射弁において、ノズルスリーブ内周面と
噴射弁チップ外周面の間に、熱伝導性に優れた間座を密
着状態で介在させていることを特徴としている。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載の内
燃機関の燃料噴射弁において、間座は、縱割り状のスリ
ットを有すると共に、外周面が弁軸芯方向の噴口側が小
径となるテーパー状に形成されてノズルスリーブの内周
テーパー面にテーパー嵌合し、弁軸芯方向の噴口側へ押
え込まれていることを特徴としている。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1〜3記載
の内燃機関の燃料噴射弁において、水衣部にフィン又は
溝を形成していることを特徴としている。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項2〜4記載
の内燃機関の燃料噴射弁において、間座の弁軸芯方向の
噴口側の先端を、燃焼室の略天井面まで延設しているこ
とを特徴としている。
【0012】請求項6記載の発明は、請求項2〜5記載
の間座を引き抜くための分解工具であって、拡張可能な
係合爪を先端部に備えた引抜筒と、引抜筒内に筒芯方向
移動可能に挿入されると共に上記係合爪に連動連結した
操作桿とを備え、操作桿の操作により係合爪を拡張して
前記請求項2〜5記載の間座の端縁に係合させるように
したことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本願発明を適用した燃料噴
射弁を備えたシリンダヘッドの縦断面図であり、シリン
ダヘッド1には、シリンダヘッド上端面から下端の燃焼
室2に至る弁取付孔3が形成されると共に、冷却水ジャ
ケット5が各所に形成されており、前記弁取付孔3にノ
ズルスリーブ7を介して燃料噴射弁4が取り付けられて
いる。弁取付孔3は冷却水ジャケット5により上下に分
断されており、弁取付孔3の下側部分は段付き形状に形
成されると共にめねじ3aが形成され、該めねじ3aに
ノズルスリーブ7の下端部分が螺着されている。
【0014】ノズルスリーブ7は、燃焼室2に面する下
端から弁取付孔3の下側部分及び冷却水ジャケット5を
経て、弁取付孔3の上側部分まで至っており、下端部内
周面に環状の水衣部形成部7aが溶接により一体に固着
されている。ノズルスリーブ7の上端部はOリング10
を介して弁取付孔3の上側部分の内周面に嵌合してい
る。
【0015】燃料噴射弁4は、弁本体部12と、該弁本
体部12の下端面に袋ナット14により結合された噴射
弁チップ15から構成されており、上方から押え金具1
6により押え付けられている。押え金具16は、シリン
ダヘッド1に螺着された植込みボルト18に挿通され、
該ボルト18に螺挿されたナット19により係止されて
いる。
【0016】弁取付孔3の下側部分とノズルスリーブ7
の間には、環状空間21が確保されており、該環状空間
21は、上方の冷却水ジャケット5に開口すると共に、
複数の冷却水通路22を介して、他の冷却水ジャケット
5にも連通している。
【0017】図2は噴射弁チップ15の拡大図であり、
噴射弁チップ15の下端には燃焼室2に開口する複数の
噴口25が形成され、噴射弁チップ15内には、前記噴
口25に連通する環状燃料通路26が形成され、該環状
燃料通路26は上方に延びる縱向き燃料通路27を介し
て弁本体部12の燃料通路28に連通している。
【0018】ノズルスリーブ7の外周面には環状の段面
7bが形成され、弁取付孔3に形成された環状段面3b
に環状パッキン30を介して圧接している。ノズルスリ
ーブ7の下端部分の内周面には、前述のように水衣部形
成部7aが一体に溶接されることにより、噴射弁チップ
15の下半部分を間接的に取り囲む環状の水衣部31が
形成されている。
【0019】水衣部31の垂直断面形状(弁軸芯O1を
含む断面))は、図2のように上下方向に長くなってお
り、上端部は放射状に配置された複数の連通孔33を介
して前記環状空間21に連通している。連通孔33は水
衣部31から斜め上向き形成されている。水衣部形成部
7aの内周面は下方側(噴口側)が小径となるテーパー
状に形成されており、該テーパー状内周面と噴射弁チッ
プ15の外周面の間には、筒状の間座35が圧入されて
いる。
【0020】間座35は、熱伝導性に優れかつ硬度が低
くてなじみ性のある金属、たとえば銅で形成されてお
り、外周面が上記水衣部形成部7aのテーパ−状内周面
に対応するテーパー面となっている。間座35の上端面
と噴射弁チップ15に形成された押え用段面15aの間
には、弾性を有するテフロン(登録商標)等で形成され
た環状の間座押え37が挟圧されており、これにより、
間座押え37を介して間座35を下方へ押え付け、くさ
び作用により、間座35の内外両面を、噴射弁チップ1
5の外周面と水衣部形成部7aのテーパ−状内周面に密
着させている。間座35の上端位置は水衣部31の概ね
上端位置に対応し、間座35の下端35bは水衣部形成
部7aの下端位置、すなわち燃焼室天井面まで至ってい
る。
【0021】図3は図2のIII-III断面図であり、ノズ
ルスリーブ7の連通孔33は、流通断面積を充分に確保
するために、たとえば周方向に等間隔をおいて8本形成
されており、シリンダヘッド1の冷却水通路22は、た
とえば周方向に等間隔をおいて4本形成されている。間
座35は、上下方向の全長に亘るスリット(割れ目)3
5aが形成されると共に、自由状態における内径は噴射
弁チップ15の外径より若干小さく形成されている。
【0022】連通孔33の流通断面積は、たとえば4つ
の連通孔33の流通断面積の合計が、少なくとも水衣部
31の流通断面積(弁軸芯O1を通る切断面による断
面)以上になるように設定されている。
【0023】図4〜図6は、燃料噴射弁分解時に、間座
35を引き抜くために用いる分解工具を示している。図
4において、引抜用分解工具は、細長い引抜管41と、
該引抜管41の下端部に固着された調芯部材42と、該
調芯部材42の下端に拡張可能に固着された係合爪44
と、引抜管41内に挿入された操作桿45と、引抜管4
1の上部外周面に螺合したジャッキナット47と、引抜
管41の上端部内周面に螺合すると共に操作桿45の上
端に当接する開閉操作ボルト48等から構成され、引抜
管41はシリンダヘッド1に固定される固定ベース50
のガイド孔51に上下方向移動可能に挿通され、ジャッ
キナット47を回転操作することにより、引抜管41を
徐々に引き上げるようになっている。
【0024】図5は分解工具の下端部拡大図であり、調
芯部材42はノズルスリーブ7の内周面に嵌合すること
により調芯作用を行なうようになっており、係合爪44
は円筒状に形成されると共に、複数に分割されることに
より径方向の外方に拡張可能となっており、係合爪4の
外周には、拡張時に間座35の下端縁に係合する段面4
4aが形成されている。
【0025】係合爪44の内周には、操作桿45の下端
部に形成された円錐部45aが挿入されると共に、該円
錐部45aに当接するテーパー受け部44bが形成され
ており、操作桿45を押し下げることにより、テーパー
受け部44bを介して各係合爪44を径方向の外方に拡
張するように構成されている。
【0026】図6は図5のVI-VI断面図であり、係合爪
44はたとえば4つに分割されている。
【0027】
【作用】機関に装備された水ポンプ(図示せず)から吐
出される機関冷却水は、シリンダ内の冷却水ジャケット
に供給され、シリンダ内を冷却した後、図1に示すシリ
ンダヘッド1の冷却水ジャケット5に供給され、吸、排
気通路及び吸,排気弁等を冷却すると共に、冷却水通路
22を通って環状空間21に供給され、該環状空間21
から連通孔33の幾つかを通って水衣部31に供給さ
れ、噴射弁チップ15の下半部分を間接的に冷却する。
【0028】図2において、ノズルスリーブ7の水衣部
形成部7aの内周面と噴射弁チップ15の外周面の間に
は、両面に密着した熱伝導性の良い間座35が配置され
ているので、間接冷却構造であっても、噴射弁チップ1
5を効率良く冷却することができる。
【0029】図3のように連通孔33を8つ形成し、そ
の半分(4つ)の合計流通断面積を、水衣部31の流通
断面積以上としていることにより、水衣部31への流入
量及び水衣部31からの流出量を充分に確保することが
でき、これにより水衣部31内の冷却水の入れ替えを速
やかに行い、噴射弁チップ15を効率良く冷却する。
【0030】
【取外方法】図1において、燃料噴射弁4を取り外す場
合には、燃料高圧管55を燃料噴射弁4から外すと共
に、押え金具16のナット19を外し、燃料噴射弁4を
弁取付孔3から上方に引き抜く。この際、ノズルスリー
ブ7の水衣部31に冷却水が残っていても、燃焼室2内
に漏れることはない。
【0031】燃料噴射弁4を引き抜いても、間座35は
ノズルスリーブ7に取り残されているので、図4に示す
引抜き用分解工具を利用して、間座35を上方へ引き抜
く。すなわち、シリンダヘッド1に固定した固定ベース
50のガイド孔51に引抜管41を挿通し、係合爪44
及び調芯部材42をノズルスリーブ7内に挿入し、調芯
部材42で芯出しを行ないながら係合爪44を間座35
から下方へ突出させる。
【0032】次に上端の操作ボルト48を回動して操作
桿45を押し下げることにより、図5の下端円錐部45
aのくさび作用により係合爪44を拡張させ、間座35
の下端に段面44aを係合させる。
【0033】そして、図4のジャッキナット47を固定
ベース50に当接させた状態で回転することにより、引
抜管41を徐々に引き上げ、ノズルスリーブ7から間座
35を引き抜く。したがって、シリンダヘッド1を分解
することなく、間座35を引抜くことができる。
【0034】
【取付方法】図2において、燃料噴射弁4を取り付ける
際には、噴射弁チップ15の外周に新しい間座押え37
及び新しい間座35を順次嵌め、間座35の締り嵌め作
用により、間座35及び間座押え37を脱落不能に保持
しておく。
【0035】図1において、上記のように間座押え37
及び間座35を装着した燃料噴射弁4を弁取付孔3に挿
入し、押え金具16により上方から押え付ける。この
時、間座押え37はその弾性力により上下方向に圧縮さ
れると共に、間座35を下方へ押え込み、間座35の内
外両面を噴射弁チップ15の外周面とノズルスリーブ7
の水衣部形成部7aの内周面に密着させる。
【0036】
【その他の発明の実施の形態】(1)図7は水衣部31
の伝熱面積を拡張するために、水衣部31にフィン60
を形成した例であり、図8は水衣部31に溝61を形成
した例である。上記フィン60又は溝61を螺旋状に形
成すると、冷却水の流れを螺旋状に整流できると共に流
速を上げることができ、熱交換率を向上させることがで
きる。
【0037】(2)図9は、連通孔33を1つ置きに、
水衣部31の接線方向に向くように傾斜させ、これによ
り水衣部31内に旋回流を発生させ、冷却効率を向上さ
せる構造である。
【0038】(3)図10は、間座の変形例であり、互
いに上下反対向きに配置された内外1対の間座65,6
6を、ノズルスリーブ7の水衣部形成部7aと噴射弁チ
ップ15の間に介在させた例である。内側の間座65
は、外周面が下方に行くに従い小径となるテーパーに形
成されており、外側の間座66は、内周面が下方に行く
に従い小径となるテーパーに形成されており、両間座6
5,66のテーパー面同士が接触している。このように
互いにテーパー嵌合する1対の間座65,66を使用す
ることにより、噴射弁チップ15の外周面及びノズルス
リーブ7の内周面をいずれもストレートにすることがで
きる。
【0039】(4)前記実施の形態では間座35として
銅を使用しているが、熱伝導性が良くて、なじみ性(密
着性)が良いその他の金属あるは樹脂を使用することも
可能である。
【0040】(5)図2では間座35の外周面とノズル
スリーブ7の水衣部形成部7aの内周面をテーパー嵌合
しているが、これに加えて間座35の内周面と噴射弁チ
ップ15の外周面を、下方に行くに従い小径となるテー
パー嵌合とすることもできる。
【0041】(6)間座35に工具係合孔を形成して、
該係合孔に分解工具の爪を係合して抜くようにすること
もできる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 (1)噴口25及び燃料通路26を有する噴射弁チップ
15を、ノズルスリーブ7を介してシリンダヘッド1の
取付孔3に嵌合支持している内燃機関の燃料噴射弁にお
いて、ノズルスリーブ7内に噴射弁チップ15を間接的
に冷却する水衣部31を形成し、水衣部31をシリンダ
ヘッド1内の冷却水ジャケット5に連通し、機関冷却水
を利用して噴射弁チップ15を冷却するようにしている
ので、図11の従来例のように、機関冷却水の循環経路
とは別に、噴射弁チップ専用の冷却配管、クーラ及びポ
ンプ等の機器を備えることが不要となり、エンジンの部
品点数が削減できると共に、部品コストも低減できる。
【0043】(2)噴射弁チップ冷却専用の配管及び継
手等が必要なくなるため、噴射弁周りの構造がシンプル
となり、燃料噴射弁の分解及び組付が容易になる。
【0044】(3)図12のように噴射弁チップ内に冷
却水室及び冷却水通路を形成する必要がなくなるので、
噴射弁チップ自体の構造も簡素化することができる。
【0045】(4)ノズルスリーブ7の内周面と噴射弁
チップ15の外周面の間に、熱伝導性に優れかつ密着性
の良い間座35を介在させていると、間接冷却構造であ
りながら、水衣部31と噴射弁チップ15との間の熱伝
達効率を高めることができ、冷却性能高めることができ
る。
【0046】(5)間座35に縱割り状のスリット35
aを形成し、間座35とノズルスリーブ7の内周面と
を、弁軸芯方向の噴口側が小径となるテーパー嵌合と
し、間座押え37により、弁軸芯O1方向の噴口側へ押
え込むようにすると、組付け時、間座35のくさび作用
により、簡単にノズルスリーブ7と噴射弁チップ15と
の間の密着性を高め、熱伝達効率を高めることができ
る。
【0047】(6)水衣部31にフィン60又は溝61
を形成することにより、熱伝達効率を一層向上させるこ
とができる。
【0048】(7)間座35の弁軸芯方向の噴口側の先
端を、燃焼室2の略天井面まで延設することにより、温
度上昇が大きい噴口付近まで充分に冷却することができ
る。
【0049】(8)請求項6に記載された分解工具によ
ると、操作桿45の操作により、下端の係合爪44を開
き、間座35の下端に係合させるようにしているので、
燃料噴射弁分解時、シリンダヘッド1を分解することな
く、間座35を上方に引抜くことができ、分解作業の能
率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明を適用した内燃機関の燃料噴射弁の
縱断面図である。
【図2】 図1の下端部分の拡大図である。
【図3】 図2のIII-III断面図である。
【図4】 間座引抜作業時の状態を示す引抜用分解工具
の縱断面図である。
【図5】 図4の下端部分の拡大図である。
【図6】 図5のVI-VI断面図である。
【図7】 水衣部の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図8】 水衣部の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図9】 水衣部の連通孔の変形例を示す図3と同様の
水平断面図である。
【図10】 間座の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図11】 従来例の配管略図である。
【図12】 従来の燃料噴射弁の縱断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 燃焼室 3 弁取付孔 4 燃料噴射弁 5 冷却水ジャケット 7 ノズルスリーブ 7a 水衣部形成部 15 噴射弁チップ 21 環状空間 22 冷却水通路 25 噴口 26 環状燃料通路 31 水衣部 33 連通孔 35 間座 35a スリット 37 間座押え 41 引抜管 42 調芯部材 44 係合爪 45 操作桿 47 ジャッキナット 48 操作ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 61/16 F02M 61/16 V (72)発明者 濱岡 俊次 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 岡田 周輔 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 関 素臣 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 (72)発明者 千代 敏之 大阪府大阪市北区茶屋町1番32号 ヤンマ ーディーゼル株式会社内 Fターム(参考) 3G024 AA04 CA05 CA09 CA27 DA02 3G066 AA07 AB02 AD12 BA53 CC05T CD10 CD15 CD23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 噴口及び燃料通路を有する噴射弁チップ
    を、ノズルスリーブを介してシリンダヘッドの弁取付孔
    に嵌合支持する内燃機関の燃料噴射弁において、 ノズルスリーブ内に噴射弁チップを間接的に囲む水衣部
    を形成し、該水衣部をシリンダヘッド内の冷却水ジャケ
    ットに連通し、機関冷却水により噴射弁チップを冷却す
    るようにしていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射
    弁。
  2. 【請求項2】 ノズルスリーブ内周面と噴射弁チップ外
    周面の間に、熱伝導性に優れた間座を密着状態で介在さ
    せていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃
    料噴射弁。
  3. 【請求項3】 間座は、縱割り状のスリットを有すると
    共に、外周面が弁軸芯方向の噴口側が小径となるテーパ
    ー状に形成されてノズルスリーブの内周テーパー面にテ
    ーパー嵌合し、弁軸芯方向の噴口側へ押え込まれている
    ことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃料噴射
    弁。
  4. 【請求項4】 水衣部にフィン又は溝を形成しているこ
    とを特徴とする請求項1〜3記載の内燃機関の燃料噴射
    弁。
  5. 【請求項5】 間座の弁軸芯方向の噴口側の先端を、燃
    焼室の略天井面まで延設していることを特徴とする請求
    項2〜4記載の内燃機関の燃料噴射弁。
  6. 【請求項6】 拡張可能な係合爪を先端部に備えた引抜
    筒と、引抜筒内に筒芯方向移動可能に挿入されると共に
    上記係合爪に連動連結した操作桿とを備え、操作桿の操
    作により係合爪を拡張して前記請求項2〜5記載の間座
    の端縁に係合させるようにしたことを特徴とする内燃機
    関の燃料噴射弁の分解工具。
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