JP5682498B2

JP5682498B2 - 直噴式内燃機関

Info

Publication number: JP5682498B2
Application number: JP2011172073A
Authority: JP
Inventors: 西田　秀之; 秀之西田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-08-05
Also published as: JP2013036371A

Description

本発明は直噴式内燃機関に係り、特に直噴式内燃機関におけるインジェクタの取付構造に関する。

一般に、ディーゼルエンジンに代表されるような直噴式内燃機関におけるインジェクタ（燃料噴射弁、燃料噴射ノズル等ともいう）の取付構造は次の通りである。すなわち、シリンダヘッド上面に設けられた取付穴にインジェクタの下端部を挿入し、二股ないしフォーク状のクランプ部材をインジェクタの上端部に係合させ、クランプ部材をシリンダヘッドにボルトで固定する。このときにクランプ部材に発生する下向きの力により、インジェクタを取付穴内に押し付けるようにして固定する。

また、特許文献１においては、２本のカムシャフトを共通に回転自在に支持するカムブラケットを、カムシャフト間の位置でスタッドボルトによりシリンダヘッドに固定する。スタッドボルトの上端部には雄ネジが形成され、ここにクランプ部材の穴が差し込まれ、ナットが締結される。

特開平１０−１７６６２９号公報

ところで、一般的なインジェクタの取付構造は、ヘッドカバー内、すなわちカムシャフトや吸排気バルブ等が存在するカム室内でインジェクタの取り付けが完結する構造である。よって例えば点検、修理、交換等のためインジェクタを着脱する際、必ずヘッドカバーを取り外さなければならず、分解組立性および作業性の点で難があった。

そこで本発明は、上記事情に鑑みて創案され、その目的は、インジェクタの着脱時における分解組立性および作業性を向上することが可能な直噴式内燃機関を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
シリンダヘッド上にカムハウジングとヘッドカバーを順次取り付け、前記ヘッドカバーに設けられたカバー穴と、前記シリンダヘッドに設けられたヘッド穴とにインジェクタを挿入し、前記ヘッドカバー上でクランプ部材を用いて前記インジェクタを固定する直噴式内燃機関であって、
前記クランプ部材にボルト挿通穴を設けると共に、前記ヘッドカバーを取り付けるヘッドボルトの頂部に雌ネジ穴を設け、クランプ取付ボルトを、前記ボルト挿通穴を通じた後前記雌ネジ穴に締結し、前記クランプ部材により前記インジェクタを押し下げて固定する
ことを特徴とする直噴式内燃機関が提供される。

好ましくは、前記ヘッドボルトが、前記シリンダヘッドに前記カムハウジングと前記ヘッドカバーを共締めするスルーボルトからなる。

好ましくは、前記カムハウジングが、カムシャフトの下半面を回転自在に支持するカムキャリヤを有し、前記カムキャリヤの上部に、前記カムシャフトの上半面を回転自在に支持するベアリングキャップが取り付けられ、前記カムキャリヤおよび前記ベアリングキャップに前記ヘッドボルトを挿通させるためのヘッドボルト挿通穴が設けられ、前記ベアリングキャップのヘッドボルト挿通穴の上端開口部の周囲において、前記ベアリングキャップが前記ヘッドカバーに当接される。

好ましくは、前記ヘッドカバーのうち、前記ヘッドボルトからの圧力が作用する受圧面を含む所定部位が、該所定部位に隣接する部位よりも厚肉に形成されている。

好ましくは、前記インジェクタがシリンダ中心軸に対し傾いて配置され、前記クランプ部材が、前記インジェクタに下向きの力を与えるためのクランプ係合面を有し、前記クランプ係合面が、前記インジェクタの傾斜ずれを補償するよう、前記クランプ部材の取付状態において前記シリンダ中心軸に直角な方向に対し傾斜されている。

本発明によれば、インジェクタの着脱時における分解組立性および作業性を向上することができるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態に係る直噴式内燃機関の斜視図である。シリンダヘッドの斜視図である。組立状態における要部の断面図である。カムハウジングの概略部分斜視図である。ヘッドカバーの底面図である。他の実施形態を示し、エンジン幅方向で切ったときの断面図である。クランプ部材を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。

図１に本実施形態の直噴式内燃機関を示す。本実施形態の内燃機関（エンジン）１においては、火花点火式内燃機関すなわちガソリンエンジンの基本的構成部品を利用して、圧縮着火式内燃機関すなわちディーゼルエンジンを構成するようにしている。所謂ガソリンエンジンのディーゼル化である。そしてガソリンエンジンにおける点火プラグ挿入穴を利用して、シリンダ内に燃料を直接噴射するインジェクタ２が取り付けられる。またシリンダヘッド３上にカムハウジング４を介在させてヘッドカバー５が取り付けられる。すなわち、シリンダヘッド３上にカムハウジング４とヘッドカバー５がこの順番で順次取り付けられている。

図２にはシリンダヘッド３を単体で示す。また図３には組立状態における要部の断面図を示す。図４にはカムハウジング４を部分的に示す。本実施形態のエンジン１は多気筒ディーゼルエンジン、例えば直列４気筒ディーゼルエンジンである。

ここでは座標系を次のように定義する。図１及び図２において、図の左右方向がクランク軸方向ないしエンジン長手方向であり、便宜上左側を前、右側を後とする。なお図３は図１及び図２に対し前後が逆になっている。また水平面上においてクランク軸方向ないしエンジン長手方向に垂直な方向をクランク軸垂直方向ないしエンジン幅方向という。この方向は図３の紙面厚さ方向に一致する。エンジン長手方向およびエンジン幅方向のいずれにも垂直な方向が鉛直方向ないしエンジン上下方向である。図３に示すように、シリンダ６の中心軸６Ｃおよびインジェクタ２の中心軸２Ｃは互いに同軸であり、且つエンジン上下方向に平行である。

シリンダヘッド３は概ねバスタブ状に形成されている。図示しないが、シリンダヘッド３には、複数の吸気ポート、排気ポート、バルブ穴、ウォータジャケット等が画成されている。シリンダヘッド３の外周縁部に位置する上面ないし当接面７には、カムハウジング４の下面ないし当接面８が当接される。

周知のように、カムハウジング４は全体として概ね梯子状であり、吸気カムシャフト（図示せず）および排気カムシャフト６０の下半面を回転自在に支持する複数のカムキャリヤ４Ａを一体的に有する。カムキャリヤ４Ａは、エンジン長手方向において、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０の前後端部および気筒間位置に対応した位置に配置されている。これらカムキャリヤ４Ａにはそれぞれ、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０の上半面を回転自在に支持するベアリングキャップ６１がボルト６２により取り付けられる。ボルト６２のためのボルト穴を６３，６４で示す。カムキャリヤ４Ａおよびベアリングキャップ６１はカムハウジング４のほぼ全幅に亘ってエンジン幅方向に延びている。

カムハウジング４の外周縁部に位置する上面ないし当接面９に、ヘッドカバー５の下面ないし当接面１０が当接される。これら当接面９，１０間に図示しないカバーガスケットが介設される。シリンダヘッド３、カムハウジング４およびヘッドカバー５が互いに当接され、組み付けられると、これら３者によって密閉された動弁室ないしカム室１１が画成される。カム室１１には図示しない吸気バルブ、排気バルブ、バルブスプリング、ロッカーアーム等が収容される。本実施形態では１気筒当たりに２つずつの吸気バルブおよび排気バルブを有する４バルブ形式が採用されている。

シリンダヘッド３の内底面部には、インジェクタ２の下端部を挿入するためのヘッド穴１２が設けられている。またヘッドカバー５にも、インジェクタ２の上端部付近を挿入するためのカバー穴１３が設けられている。これら穴１２，１３は、１気筒当たりに一つずつ設けられ、ベースのガソリンエンジンにおける点火プラグ挿入穴に対応する。

図３に示すように、ヘッド穴１２は、インジェクタ２の下端部の形状に倣うよう、下方に至るほど縮径される段付き形状とされる。そしてヘッド穴１２の底部は燃焼室１４に開口するよう貫通されている。この小径の貫通穴１５を通じてインジェクタ２の軸状先端部２Ａが下方に延び、インジェクタ２の燃料出口となる噴孔２Ｂが燃焼室１４内に臨まされる。燃焼室１４の天井面１４Ａはガソリンエンジンと同様にペントルーフ形とされる。そしてシリンダ６内に、円環状キャビティ１６を有するピストン１７が昇降摺動可能に配設されている。

ヘッド穴１２にはまずインジェクタチューブ１９が圧入等により挿入され、次いでリング状の金属製ガスケット１８がヘッド穴１２の底部に挿入される。そしてインジェクタチューブ１９にインジェクタ２が上方から挿入され、インジェクタ２の軸状先端部２Ａがシリンダヘッド３の貫通穴１５とガスケット１８を通過する。後述するクランプ部材２１によりインジェクタ２が押し下げられると、インジェクタ２、ガスケット１８およびシリンダヘッド３が強固に且つ流体洩れ無きよう密着する。

インジェクタチューブ１９は、ガソリンエンジンにおけるプラグチューブに対応するものであり、カム室１１内に露出している。インジェクタチューブ１９は、カム室１１とインジェクタ２を隔離し、カム室１１のオイルがインジェクタ２に飛散および付着するのを防止する。

カバー穴１３にはゴム等の弾性体からなる円筒状パッキン６１Ａが取り付けられ、このパッキン６１Ａにインジェクタチューブ１９が挿入される。インジェクタチューブ１９はその取付状態においてヘッドカバー５およびパッキン６１Ａよりも上方に突出している。パッキン６１Ａはカム室１１のオイルが漏れ出るのを防止する。

図１に示すようにシリンダヘッド３にカムハウジング４とヘッドカバー５が取り付けられる。シリンダヘッド３のヘッド穴１２にはインジェクタチューブ１９が予め取り付けられ、ヘッドカバー５のカバー穴１３にはパッキン６１Ａ（図１では略示）が予め取り付けられている。ヘッドカバー５の取り付けと同時に、パッキン６１Ａにインジェクタチューブ１９が下方から挿入される。その後、インジェクタ２の軸状先端部２Ａにガスケット１８を嵌合保持した状態で、あるいはガスケット１８を予めヘッド穴１２の内底部に配置した状態で、インジェクタ２がインジェクタチューブ１９に上方から挿入される。

こうしたインジェクタ２の挿入配置状態において、図３に示すように、インジェクタ２の上端部はヘッドカバー５よりも上方に突出し、外部に露出している。そこでこの突出部分ないしは露出部分を利用してインジェクタ２の固定が行われる。この固定にはクランプ部材２１が用いられる。すなわち、ヘッドカバー５上でクランプ部材２１を用いてインジェクタ２が固定される。

クランプ部材２１は概ねフォーク状の形状とされ、その先端部には、インジェクタ２の上端部に形成されたインジェクタ係合部２２に接触ないし係合する二股状のクランプ係合部２３が形成される。クランプ係合部２３は、インジェクタ係合部２２を横から挟み込む形でインジェクタ係合部２２に係合する。クランプ係合部２３の下面にはクランプ係合面２３Ａが形成され、インジェクタ係合部２２には、クランプ係合面２３Ａに接触してクランプ係合部２３からの下向きの力を受ける上向きのインジェクタ係合面２４が形成される。インジェクタ係合面２４はインジェクタ中心軸２Ｃに対し直角である。

クランプ部材２１の中央部にはボルト挿通穴２５が設けられる。またクランプ部材２１の基端部下面には球面部２６が突出形成される。後に理解されるが、クランプ部材２１は、球面部２６を支点、ボルト挿通穴２５の部分を力点、クランプ係合部２３を作用点として、梃子の原理に基づき、インジェクタ２を下方に押圧する。

ヘッドカバー５の上面５Ａには、クランプ部材２１の球面部２６を受けるピボットベース２７が取り付けられる。ピボットベース２７はその上端面に球面部２８を有し、この球面部２８がクランプ部材２１の球面部２６を受けてこれを回転自在に支持する。ピボットベース２７はその下端部に雄ネジ６５を有し、この雄ネジ６５が、ヘッドカバー５の上面５Ａに設けられたネジ穴２９に螺合締結される。なおピボットベース２７の取付方法は任意であり、他にも締まり嵌めや隙間嵌め等が可能である。

ヘッドカバー５の取り付けにはヘッドボルト２９が用いられる。特に、本実施形態におけるヘッドボルト２９は比較的長いスルーボルト（通しボルト）からなり、シリンダヘッド３にカムハウジング４とヘッドカバー５を共締めする。

ヘッドカバー５にはヘッドボルト穴３０が貫通形成される。そしてシリンダヘッド３の内底面には上方に向かって突出するポスト３１が一体的に形成されている。ポスト３１の内周部には雌ネジ３２が設けられている。ヘッドボルト２９の下端部には雄ネジ３３が設けられ、ヘッドボルト２９の頂部には六角状の工具係合部３４と拡径座部３５とが一体的に設けられている。拡径座部３５とヘッドカバー上面５Ａとの間にシールのための金属製（例えば銅製）ワッシャ３６が介在される。

カムハウジング４のカムキャリヤ４Ａとベアリングキャップ６１には、ヘッドボルト２９が挿通されるヘッドボルト挿通穴６６，６７が設けられている。これらヘッドボルト挿通穴６６，６７は、エンジン幅方向における吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０の間のほぼ中間位置に位置されている。特に図３に示すように、ベアリングキャップ６１のヘッドボルト挿通穴６７の上端開口部の周囲において、ベアリングキャップ６１はヘッドカバー５の裏面部に当接される。また、カムキャリヤ４Ａのヘッドボルト挿通穴６６の下端開口部の周囲において、カムキャリヤ４Ａはシリンダヘッド３のポスト３１に当接される。

シリンダヘッド３上にカムハウジング４とヘッドカバー５が載置された後、ワッシャ３６が取り付けられたヘッドボルト２９がヘッドボルト穴３０とヘッドボルト挿通穴６６，６７とを順次挿通され、次いでポスト３１の雌ネジ３２にねじ込まれる。ヘッドボルト２９の工具係合部３４にボックスレンチ等の工具を係合させ、ヘッドボルト２９を締め付けることにより、カムハウジング４とヘッドカバー５がシリンダヘッド３に共締めされる。

このとき、ヘッドカバー５がベアリングキャップ６１に当接しているので、ヘッドカバー５に対する下向き荷重がベアリングキャップ６１とカムキャリヤ４Ａ、ひいてはシリンダヘッド３により受け止められ、ヘッドカバー５の変形や凹みが防止される。

ヘッドボルト２９ないし工具係合部３４の頂部、特にその頂面部には、雌ネジ穴３７が設けられている。そしてこの雌ネジ穴３７を利用してクランプ部材２１がクランプ取付ボルト３８により取り付けられる。

クランプ取付ボルト３８の下端部には雄ネジ３９が設けられ、クランプ取付ボルト３８の頂部には六角状の工具係合部４０と拡径座部４１とが一体的に設けられている。拡径座部４１とクランプ部材２１との間には、下面が球面とされた球ワッシャ４２が介在される。クランプ部材２１のボルト挿通穴２５の上端周縁部には、球ワッシャ４２の球面を面接触させて受けるべく、球面状にアール加工された球面座７３が形成されている。

ピボットベース２７とインジェクタ係合部２２にクランプ部材２１を載せた状態で、球ワッシャ４２が取り付けられたクランプ取付ボルト３８が、クランプ部材２１のボルト挿通穴２５を挿通され、次いでヘッドボルト２９の雌ネジ穴３７にねじ込まれる。クランプ取付ボルト３８の工具係合部４０にボックスレンチ等の工具を係合させ、クランプ取付ボルト３８を締め付けることにより、クランプ部材２１のボルト挿通穴２５周辺にクランプ取付ボルト３８からの下向きの力ないし圧力が付与される。するとクランプ部材２１は球面部２６を支点として下方に回転ないし傾動するようになり、クランプ係合部２３によりインジェクタ２を押し下げる。これによりインジェクタ２がヘッド穴１２の底部に向かって押し付けられ、固定される。

このとき、製造誤差や組立誤差に起因する各部材間の若干の傾き誤差が、クランプ部材２１の基端部の球面支持構造、およびクランプ取付ボルト３８の球面取付構造により吸収される。

例えば、図３に示すようにクランプ部材２１は水平状態でインジェクタ２を固定することを予定されているが、たとえクランプ部材２１が水平状態から若干傾いてインジェクタ２を固定することとなっても、クランプ部材２１の球面部２６がピボットベース２７の球面部２８に対し回転し、傾き誤差を吸収する。

また例えば、図３に示すようにクランプ取付ボルト３８はクランプ部材２１をこれに対し直角な方向から押し下げることを予定されているが、たとえクランプ取付ボルト３８とクランプ部材２１との間の角度が直角から若干すれてしまっても、球ワッシャ４２がクランプ部材２１の球面座７３に対し回転し、傾き誤差を吸収する。そして直角方向から押し下げたときと同じように、クランプ取付ボルト３８の下向き荷重をクランプ部材２１に効率よく伝達することができる。

上記のインジェクタ取付構造は気筒毎に同様に設けられる。前述したようにインジェクタ２は、その中心軸２Ｃがシリンダ中心軸６Ｃに平行となるように配置および固定される。またヘッドボルト２９も、その中心軸がシリンダ中心軸６Ｃに平行となるように取り付けられ、ヘッドボルト２９に設けられた雌ネジ穴３７の中心軸もシリンダ中心軸６Ｃに平行である。従って雌ネジ穴３７に取り付けられたクランプ取付ボルト３８の中心軸もシリンダ中心軸６Ｃに平行である。

インジェクタ２は、４バルブ間のシリンダ中心軸６Ｃ付近に直立して配置され、エンジン幅方向のほぼ中間位置に位置される。クランプ部材２１はエンジン長手方向に沿って配置される。ヘッドボルト２９は、エンジン幅方向における吸気カムシャフトと排気カムシャフト６０の間の位置で、且つエンジン長手方向におけるカムキャリヤ４Ａおよびベアリングキャップ６１の位置に配置される。

ここで図５に示すように、ヘッドカバー５のうち、ヘッドボルト２９からの圧力が作用する受圧面を含む所定部位が、この所定部位に隣接する部位よりも厚肉に形成されている。

具体的には、エンジン長手方向に沿って一直線上に整列するカバー穴１３、ヘッドボルト穴３０およびネジ穴２９を含む長形部位４５がヘッドカバー５に設けられ、この長形部位４５が、これに隣接する部位よりも厚肉に形成されている。長形部位４５はここではエンジン長手方向に延びる長方形とされており、ヘッドカバー５の内面ないし裏面を突出させることにより形成される。ヘッドボルト２９からの圧力が作用する受圧面は当然に長形部位４５に含まれる。長形部位４５は全気筒分のカバー穴１３、ヘッドボルト穴３０およびネジ穴２９を含む。

このように長形部位４５を厚肉化することで、ヘッドカバー５の剛性を向上し、ヘッドボルト２９から下向き締結荷重が加わった際のヘッドカバー５の変形を抑制できる。また、長形部位４５は、ピボットベース２７からの下向き荷重に対してもヘッドカバー５の変形を抑制する。

カムハウジング４の当接面９に当接するヘッドカバー５の当接面１０付近の部位も、厚肉化され、ヘッドカバー５の剛性が向上されている。これら厚肉部位以外は概して薄肉とされ、ヘッドカバー５が軽量化されている。

本実施形態におけるインジェクタ取付方法の概要を以下に説明する。まず動弁系部品が組み込まれたシリンダヘッド３上にカムハウジング４を載置し、両者の外周縁部において、カムハウジング４をシリンダヘッド３に複数のボルト（図示せず）で固定する。このときカムハウジング４のボルト挿通穴６８（図１参照）にボルトを挿通し、シリンダヘッド３の雌ネジ穴６９（図２参照）にボルトを締め込む。

次いでカムハウジング４のカムキャリヤ４Ａ上に吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０を載置し、ベアリングキャップ６１をカムキャリヤ４Ａ上にボルト６２で取り付ける。このとき、ボルト６２を取り付ける前に、カムキャリヤ４Ａとベアリングキャップ６１のヘッドボルト挿通穴６６，６７を利用して、仮止めボルト７０（図１参照）によりベアリングキャップ６１を仮止めしてもよい。

吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０はバルブスプリングからの反力で浮き上がる傾向にあり、バルブスプリングを圧縮しながらベアリングキャップ６１を取り付ける必要がある。このため、ボルト６２によりベアリングキャップ６１を本締めする前に、仮止めボルト７０によりベアリングキャップ６１を仮締めするのが便利である。これにより、ベアリングキャップ６１を本締めする際に吸気カムシャフトおよび排気カムシャフト６０の位置、およびボルト締付トルクを精密に管理でき、組立精度を向上できる。

なお、仮締めの際、仮止めボルト７０はシリンダヘッド３の雌ネジ３２に締め込まれる。本締めが終了したら仮止めボルト７０は取り外される。

次いで、シリンダヘッド３のヘッド穴１２にインジェクタチューブ１９を挿入配置する。そしてカムハウジング４上に、予めパッキン６１Ａが取り付けられたヘッドカバー５を載置する。この際、パッキン６１Ａにインジェクタチューブ１９が下方から挿入される。
カムハウジング４とヘッドカバー５の外周縁部において、ヘッドカバー５をカムハウジング４に複数のボルト（図示せず）で固定する。このときヘッドカバー５のボルト挿通穴７１（図１参照）にボルトを挿通し、カムハウジング４の雌ネジ穴７２（図１参照）にボルトを締め込む。

こうしてヘッドカバー５が中間段階まで取り付けられると、図３に示すように、ヘッドカバー５の裏面がベアリングキャップ６１に当接する。

この後、ワッシャ３６が取り付けられたヘッドボルト２９がヘッドボルト穴３０とヘッドボルト挿通穴６６，６７とを順次挿通され、シリンダヘッド３の雌ネジ３２に締め付けられる。これによりヘッドカバー５の取り付けが完了する。

次いで、ガスケット１８およびインジェクタ２がインジェクタチューブ１９に上方から挿入される。これによりインジェクタ２が定位置に配置される。

次いで、ヘッドカバー５上に突出したインジェクタ２の部分を利用して、インジェクタ２の固定が行われる。すなわち、ヘッドカバー５上にピボットベース２７が取り付けられる。なおこれは予め取り付けられていてもよい。そしてピボットベース２７とインジェクタ係合部２２にクランプ部材２１が載せられる。球ワッシャ４２が取り付けられたクランプ取付ボルト３８が、クランプ部材２１のボルト挿通穴２５を挿通され、次いでヘッドボルト２９の雌ネジ穴３７に締め付けられる。これによりインジェクタ２が押し下げられ、固定される。

以上述べたように、本実施形態のインジェクタ取付構造によれば、ヘッドカバー５上すなわちヘッドカバー５の外部で、クランプ部材２１を用いてインジェクタ２を固定する。すなわちクランプ部材２１と、これをヘッドボルト２９に締結するクランプ取付ボルト３８とは、ヘッドカバー５上すなわちヘッドカバー５の外部にある。カム室１１内ではなく、カム室１１外でインジェクタ２の取り付けが完結する構造である。よって例えば点検、修理、交換等のためインジェクタ２を着脱する際、ヘッドカバー５を取り外す必要が無く、分解組立性および作業性を向上することが可能である。そしてヘッドカバー５上の比較的広い空間でインジェクタ着脱作業を行えるので、分解組立性および作業性の向上に非常に有利である。

勿論、新品エンジンの組み立て時においても、ヘッドカバー５をある程度固定した後に外部からインジェクタ２を組み付けることができるので、組み立て作業が容易である。そして組立の困難性に起因した組み付け誤差の拡大、ひいてはこれに伴う品質不具合を未然に抑止できる。

また、ヘッドボルト２９の頂部に雌ネジ穴３７を設け、この雌ネジ穴３７にクランプ取付ボルト３８を締結してクランプ部材２１を取り付けるので、上記のようなヘッドカバー５上での取り付け作業を一層容易にすることが可能である。仮に特許文献１のように、ヘッドボルト２９の頂部に雌ネジ穴３７ではなく雄ネジを設け、ナットでクランプ部材２１を取り付けるとする。すると、インジェクタ２にクランプ部材２１を係合させた状態を保持しつつ、インジェクタ２をカバー穴１３およびヘッド穴１２に挿入するのと同時に、ヘッドボルト２９の雄ネジをクランプ部材２１のボルト挿通穴２５に挿入しなければならない。通常、クランプ部材２１はインジェクタ２に横からしか差し込むことができないからである。つまり２部品の相対位置を保ったまま２箇所の挿入を同時に行わなければならない。この作業は繁雑である。

これに対し、本実施形態の場合だと、２部品を別々に組み付け、且つ２箇所の挿入を別々に行うことができる。すなわち、まずインジェクタ２をインジェクタチューブ１９に挿入し、その後インジェクタ２にクランプ部材２１を係合させる。次いで、クランプ取付ボルト３８をクランプ部材２１のボルト挿通穴２５に挿通させ、ヘッドボルト２９の雌ネジ穴３７に締め付ける。このように上記仮想例に比べ作業を格段に容易にすることができる。

加えて、本実施形態では、ヘッドカバー５とカムハウジング４を共締めするスルーボルトからなるヘッドボルト２９を用いたので、ヘッドボルト２９の位置でカムハウジング４を単独でシリンダヘッド３にボルト止めする場合に比べ、部品点数を削減し、信頼性を向上できる。

但し、雌ネジ穴３７を設けるヘッドボルト２９は必ずしもスルーボルトである必要はない。ヘッドカバー５上で外部に露出したヘッドボルトであればこれを利用可能である。

次に、他の実施形態を説明する。なお上記実施形態（基本実施形態という）と同一の部分については説明を省略し、以下相違点を中心に述べる。

図６に他の実施形態におけるインジェクタ２の配置を示す。図示するように、ガソリンエンジンをディーゼル化する場合、燃焼室１４の天井面１４Ａはペントルーフ形とされ、貫通穴１５の開口位置（すなわちペントルーフの頂点）から吸気側（図の右側）および排気側（図の左側）に向かって天井面１４Ａは下方に傾斜されている。そして吸気弁が排気弁より大径のため、貫通穴１５の開口位置がシリンダ中心軸６Ｃに対し排気側にオフセットされ、且つ図示の如く、インジェクタ中心軸２Ｃがシリンダ中心軸６Ｃに対し傾斜されることがある。すなわち、インジェクタ２がシリンダ中心方向に対し傾いて配置されることがある。シリンダ中心軸６Ｃに対するインジェクタ中心軸２Ｃの傾斜角をαとする。この例ではインジェクタ中心軸２Ｃがシリンダ中心軸６Ｃに対し排気側に傾斜されている。

他方、取付状態にあるヘッドボルト２９と、その雌ネジ穴３７と、クランプ取付ボルト３８との中心軸は、基本実施形態と同様、シリンダ中心軸６Ｃに平行である。

こうしたインジェクタ傾斜配置の場合において、クランプ部材２１によりインジェクタ２を押圧固定すべく、クランプ取付ボルト３８を雌ネジ穴３７に締め付けると、クランプ取付ボルト３８がクランプ部材２１を押し下げる方向（シリンダ中心軸６Ｃに平行である）と、インジェクタ２を押し下げるべき方向（シリンダ中心軸６Ｃに対しαだけ傾いた方向である）とが一致せず、インジェクタ２への押し付け荷重が不足して取付不良に至る可能性がある。またクランプ部材２１がインジェクタ２に片当たりする可能性もある。

そこで本実施形態においては、シリンダ中心軸６Ｃに対するインジェクタ２の傾斜ずれを補償ないし吸収するよう、図７に示すように、クランプ部材２１のクランプ係合部２３の下面に形成されたクランプ係合面２３Ａを傾斜させている。すなわち、取付状態にあるクランプ部材２１のクランプ係合面２３Ａが、シリンダ中心軸６Ｃに直角な方向に対し傾斜角αだけ傾斜するように形成されている。ここでヘッドボルト２９およびクランプ部材２１の取付状態において、雌ネジ穴３７とボルト挿通穴２５は同軸であり、これらの中心軸はシリンダ中心軸６Ｃに平行であることから、クランプ係合面２３Ａは、ボルト挿通穴２５の中心軸に直角な方向に対し傾斜されていると言い換えることもできる。

図７において、（Ａ）はクランプ部材２１の平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ断面図、（Ｄ）はクランプ部材２１の斜視図、（Ｅ）は（Ｂ）の側面図である。Ｚはボルト挿通穴２５の中心軸であり、これはクランプ部材２１の取付状態においてシリンダ中心軸６Ｃに平行である。Ｙは当該中心軸Ｚに直角な方向（以下、直角方向という）である。

図示するように、クランプ係合面２３Ａは直角方向Ｙに対し傾斜角αだけ傾斜されている。そしてこの傾斜方向は、インジェクタ２の傾斜配置に倣い、排気側に向かうほど下方に下がるよう傾斜されている。これに対応して、クランプ係合部２３の内側面２３Ｂも、ボルト挿通穴２５の中心軸Ｚの方向に対し傾斜角αだけ傾斜されている。クランプ係合面２３Ａと内側面２３Ｂは互いに直角である。クランプ係合部２３の上面２３Ｃは直角方向Ｙに平行である。

本実施形態の場合、クランプ係合面２３Ａには円弧面５０が突出形成されている。円弧面５０は、クランプ部材２１が支点（球面部２６）回りに予定されていた位置より若干傾いて取り付けられたとしても、下向きの押圧力を確実にインジェクタ係合面２４に伝達することを可能にする。かかる円弧面５０は基本実施形態において設けることも可能であるし、省略することも可能である。円弧面５０はインジェクタ係合面２４に線接触する。

このクランプ部材２１を用いて傾斜配置されたインジェクタ２を固定する場合、クランプ取付ボルト３８の締め付けに伴って発生するシリンダ中心軸方向の押し下げ力Ｆ１を、これに対しαだけ傾いた押し下げ力Ｆ２に変換し、この押し下げ力Ｆ２をインジェクタ係合面２４に直角に作用させ、インジェクタ２をその中心軸２Ｃの方向に沿って押し下げることができる。従って、インジェクタ２に十分な押し付け荷重を付与し、インジェクタ２の取付不良を未然に防止することができる。またクランプ部材２１の片当たりも防止することができる。

なお、クランプ部材２１の上面全体をクランプ係合面２３Ａと平行になるよう傾斜して形成することも可能である。この場合、クランプ取付ボルト３８からの押し下げ力の方向がクランプ部材２１の上面に対し直角にならないが、それでも、球ワッシャ４２を用いたことにより、当該押し下げ力をクランプ部材２１にほぼ均等に付加でき、押し下げ荷重の偏りを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。本発明は、ガソリンエンジンをベースとしない一般的なディーゼルエンジンにも適用可能である。また本発明は、吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトを有するＤＯＨＣエンジンに限らず、１本のカムシャフトしか有しないＳＯＨＣエンジンにも適用可能である。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１内燃機関
２インジェクタ
３シリンダヘッド
４カムハウジング
４Ａカムキャリヤ
５ヘッドカバー
６シリンダ
６Ｃシリンダ中心軸
１２ヘッド穴
１３カバー穴
２１クランプ部材
２３Ａクランプ係合面
２５ボルト挿通穴
２９ヘッドボルト
３７雌ネジ穴
３８クランプ取付ボルト
４５長形部位
６０排気カムシャフト
６１ベアリングキャップ
６６，６７ヘッドボルト挿通穴

Claims

シリンダヘッド上にカムハウジングとヘッドカバーを順次取り付け、前記ヘッドカバーに設けられたカバー穴と、前記シリンダヘッドに設けられたヘッド穴とにインジェクタを挿入し、前記ヘッドカバー上でクランプ部材を用いて前記インジェクタを固定する直噴式内燃機関であって、
前記クランプ部材にボルト挿通穴を設けると共に、前記ヘッドカバーを取り付けるヘッドボルトの頂部に雌ネジ穴を設け、クランプ取付ボルトを、前記ボルト挿通穴を通じた後前記雌ネジ穴に締結し、前記クランプ部材により前記インジェクタを押し下げて固定し、
前記ヘッドボルトが、前記シリンダヘッドに前記カムハウジングと前記ヘッドカバーを共締めするスルーボルトからなり、
前記カムハウジングが、カムシャフトの下半面を回転自在に支持するカムキャリヤを有し、前記カムキャリヤの上部に、前記カムシャフトの上半面を回転自在に支持するベアリングキャップが重ねて取り付けられ、前記カムキャリヤおよび前記ベアリングキャップに前記ヘッドボルトを挿通させるためのヘッドボルト挿通穴が設けられ、前記ベアリングキャップのヘッドボルト挿通穴の上端開口部の周囲において、前記ベアリングキャップが前記ヘッドカバーに当接され、前記カムキャリヤのヘッドボルト挿通穴の下端開口部の周囲において、前記カムキャリヤが前記シリンダヘッドに当接される
ことを特徴とする直噴式内燃機関。
前記ヘッドカバーのうち、前記ヘッドボルトからの圧力が作用する受圧面を含む所定部位が、該所定部位に隣接する部位よりも厚肉に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の直噴式内燃機関。
前記インジェクタがシリンダ中心軸に対し傾いて配置され、前記クランプ部材が、前記インジェクタに下向きの力を与えるためのクランプ係合面を有し、前記クランプ係合面が、前記インジェクタの傾斜ずれを補償するよう、前記クランプ部材の取付状態において前記シリンダ中心軸に直角な方向に対し傾斜されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の直噴式内燃機関。