(57)【要約】【課題】インジェクタクランプを固定するためのクランプボルトが緩まないディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】シリンダブロック１１と、前記シリンダブロック１１に固定されるシリンダヘッド１２と、前記シリンダヘッド１２に対して近接又は離間するように摺動するピストン１３と、前記ピストン１３に形成された燃焼室Ｃに燃料を噴射するインジェクタ４３と、を備えるディーゼルエンジン１００において、前記シリンダブロック１１に前記シリンダヘッド１２を固定するためのヘッドボルトＢｈと、前記シリンダヘッド１２に前記インジェクタ４３を固定するためのインジェクタクランプ４５と、前記シリンダヘッド１２に前記インジェクタクランプ４５を固定するためのクランプボルトＢｃと、を具備し、前記インジェクタクランプ４５は、前記ヘッドボルトＢｈの頭部を台座とした状態で前記クランプボルトＢｃによって固定される、とした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックに固定されるシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに対して近接又は離間するように摺動するピストンと、
前記ピストンに形成された燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、を備えるディーゼルエンジンにおいて、
前記シリンダブロックに前記シリンダヘッドを固定するためのヘッドボルトと、
前記シリンダヘッドに前記インジェクタを固定するためのインジェクタクランプと、
前記シリンダヘッドに前記インジェクタクランプを固定するためのクランプボルトと、を具備し、
前記インジェクタクランプは、前記ヘッドボルトの頭部を台座とした状態で前記クランプボルトによって固定される、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記インジェクタクランプは、前記インジェクタに掛かる掛止部と前記ヘッドボルトの頭部上面に接触する支点部が形成され、前記クランプボルトの締め付けに伴って前記支点部を中心に回動し、前記掛止部が前記インジェクタを押え付ける、ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記インジェクタクランプの台座となる前記ヘッドボルトの座面は、他のヘッドボルトの座面よりも低い位置に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ピストンの上面に設けられた燃焼室へ燃料を噴射し、該燃焼室内で燃料を燃焼させるディーゼルエンジンが知られている。このようなディーゼルエンジンは、自由に噴射パターンを設定できる蓄圧式燃料噴射装置（以降「コモンレールシステム」という）を備えている。コモンレールシステムは、燃料を圧送するサプライポンプと、高圧の燃料を貯えるレールと、燃料を噴射するインジェクタと、で構成される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ピストンは、シリンダヘッドに対して近接又は離間するように摺動運動を行なう。そのため、インジェクタは、ピストンの燃焼室に燃料を噴射できるようにシリンダヘッドのインジェクタ穴に挿入された状態で、インジェクタクランプによって固定される。しかし、シリンダヘッドは、一般的に鋳鉄（例えばＦＣ２５等）で形成されているため、インジェクタクランプと接触する部分が歪んだり磨耗が発生したりする場合があった。従って、インジェクタクランプを固定するためのクランプボルトがシリンダヘッドの歪みや磨耗によって緩んでしまう場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、インジェクタクランプを固定するためのクランプボルトが緩まないディーゼルエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１に係るディーゼルエンジンは、
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックに固定されるシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに対して近接又は離間するように摺動するピストンと、
前記ピストンに形成された燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、を備えるディーゼルエンジンにおいて、
前記シリンダブロックに前記シリンダヘッドを固定するためのヘッドボルトと、
前記シリンダヘッドに前記インジェクタを固定するためのインジェクタクランプと、
前記シリンダヘッドに前記インジェクタクランプを固定するためのクランプボルトと、を具備し、
前記インジェクタクランプは、前記ヘッドボルトの頭部を台座とした状態で前記クランプボルトによって固定される、とした。
【０００８】
請求項２に係るディーゼルエンジンは、請求項１に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記インジェクタクランプは、前記インジェクタに掛かる掛止部と前記ヘッドボルトの頭部上面に接触する支点部が形成され、前記クランプボルトの締め付けに伴って前記支点部を中心に回動し、前記掛止部が前記インジェクタを押え付ける、とした。
【０００９】
請求項３に係るディーゼルエンジンは、請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンにおいて、
前記インジェクタクランプの台座となる前記ヘッドボルトの座面は、他のヘッドボルトの座面よりも低い位置に設けられる、とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、インジェクタクランプは、ヘッドボルトの頭部を台座とした状態でクランプボルトによって固定される。従って、インジェクタクランプは、シリンダヘッドよりも限界面圧が高いヘッドボルトによって支持されることとなる。これにより、本ディーゼルエンジンは、インジェクタクランプが接触している部分に歪みが発生しないため、クランプボルトが緩まない。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、インジェクタクランプは、インジェクタに掛かる掛止部とヘッドボルトの頭部上面に接触する支点部が形成され、クランプボルトの締め付けに伴って支点部を中心に回動し、掛止部がインジェクタを押え付ける。従って、インジェクタクランプは、シリンダヘッドよりも耐摩耗性が高いヘッドボルトに接触した状態で回動することとなる。これにより、本ディーゼルエンジンは、インジェクタクランプが接触している部分に磨耗が発生しないため、クランプボルトが緩まない。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、インジェクタクランプの台座となるヘッドボルトの座面は、他のヘッドボルトの座面よりも低い位置に設けられる。従って、インジェクタクランプは、従来品と同一又は略同一の形状でありながら、ヘッドボルトによって支持されることとなる。また、インジェクタクランプは、従来品と同一又は略同一の形状でありながら、ヘッドボルトに接触した状態で回動することとなる。これにより、本ディーゼルエンジンは、従来のディーゼルエンジンとほぼ同様の構造でありながら、クランプボルトが緩まない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ディーゼルエンジンの構成を示す正面図。
【図２】ディーゼルエンジンの構成を示す右側面図。
【図３】ディーゼルエンジンの作動態様を示す模式図。
【図４】シリンダヘッドにインジェクタが固定された状態を示す斜視図。
【図５】図４に示す矢印Ｘの方向から見た図。
【図６】図４に示す矢印Ｙの方向から見た図。
【図７】図５に示す領域Ｒの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、ディーゼルエンジン１００について簡単に説明する。
【００１６】
図１は、ディーゼルエンジン１００の構成を示す正面図であり、図２は、その右側面図である。図３は、ディーゼルエンジン１００の作動態様を示す模式図である。なお、図中の矢印Ｆａは、吸入された空気の流れ方向を示し、図中の矢印Ｆｅは、排気の流れ方向を示している。また、図中の矢印Ｓは、ピストン１３の摺動方向を示し、図中の矢印Ｒは、クランクシャフト１４の回転方向を示している。
【００１７】
ディーゼルエンジン１００は、主にエンジン主体部１と、吸気経路２と、排気経路３と、コモンレールシステム４と、で構成される。
【００１８】
エンジン主体部１は、燃料の燃焼による膨張エネルギーを利用して回転動力を発生させる。エンジン主体部１は、主にシリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、ピストン１３と、クランクシャフト１４と、で構成される。
【００１９】
エンジン主体部１には、シリンダブロック１１に設けられたシリンダ１１ｃと、該シリンダ１１ｃに摺動可能に内設されたピストン１３と、該ピストン１３に対向するように配置されたシリンダヘッド１２と、で作動室Ｗが構成されている。即ち、作動室Ｗとは、ピストン１３の摺動運動によって容積が変化するシリンダ１１ｃの内部空間を意味する。ピストン１３は、コネクティングロッド１５によってクランクシャフト１４のピン部と連結されており、該ピストン１３の摺動によってクランクシャフト１４を回転させる。なお、エンジン主体部１の具体的な作動態様については後述する。
【００２０】
吸気経路２は、外部から吸入された空気をシリンダ１１ｃ内に導く。即ち、吸気経路２は、外部から吸入された空気を作動室Ｗに導く。吸気経路２は、空気が流れる方向に沿って、主にエアクリーナ（図示せず）と、吸気マニホールド２２と、で構成される。
【００２１】
エアクリーナは、濾紙又はスポンジ等によって吸入された空気を濾過する。エアクリーナは、空気を濾過することで埃等の異物が作動室Ｗに混入するのを防止している。
【００２２】
吸気マニホールド２２は、エアクリーナによって濾過された空気を各作動室Ｗに分配する。本ディーゼルエンジン１００は、複数の作動室Ｗが設けられた多気筒エンジンであることから、吸気マニホールド２２は、各作動室Ｗ毎に設けられた吸気ポート１２Ｉｐの入口穴を覆うように形成されている。なお、本ディーゼルエンジン１００では、吸気ポート１２Ｉｐの入口穴がシリンダヘッド１２の上面に設けられているため、吸気マニホールド２２もシリンダヘッド１２の上面に取り付けられている。
【００２３】
排気経路３は、シリンダ１１ｃ内から排出された排気を排気口まで導く。即ち、排気経路３は、各作動室Ｗから排出された排気を排気口まで導く。排気経路３は、排気の流れる方向に沿って、主に排気マニホールド３１と、排気浄化装置３２と、で構成される。
【００２４】
排気マニホールド３１は、各作動室Ｗから排出された排気を集合させる。本ディーゼルエンジン１００は、複数の作動室Ｗが設けられた多気筒エンジンであることから、排気マニホールド３１は、各作動室Ｗ毎に設けられた排気ポート１２Ｅｐの出口穴と連通するように形成されている。なお、本ディーゼルエンジン１００では、排気ポート１２Ｅｐの出口穴がシリンダヘッド１２の側面に設けられているため、排気マニホールド３１もシリンダヘッド１２の側面に取り付けられている。
【００２５】
排気浄化装置３２は、排気に含まれる環境負荷物質を取り除く。排気浄化装置３２には、酸化触媒担体（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｃａｔａｌｙｓｔ：以降「ＤＯＣ」という）が内蔵されている。ＤＯＣは、排気ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を酸化して無害化するとともに、粒子状物質であるＳＯＦ（有機可溶成分）を酸化して除去する。
【００２６】
コモンレールシステム４は、自由に噴射パターンを設定できる燃料噴射装置である。コモンレールシステム４は、主にサプライポンプ４１と、レール４２と、インジェクタ４３と、で構成される。
【００２７】
サプライポンプ４１は、燃料タンクから供給された燃料をレール４２へ圧送する。サプライポンプ４１は、複数のギヤを介して伝達されたクランクシャフト１４の回転動力によって駆動される。詳細に説明すると、サプライポンプ４１は、クランクギヤ１４Ｇやアイドルギヤ１７Ｇ、カムギヤ１８Ｇ、ポンプギヤ４１Ｇを介して伝達されたクランクシャフト１４の回転動力によって駆動される。サプライポンプ４１は、駆動軸４１Ｓの回転によって摺動するプランジャを備え、該プランジャが加圧した燃料をレール４２へ送り出す。
【００２８】
レール４２は、サプライポンプ４１から圧送された燃料を高圧のまま貯える。レール４２は、略円筒形状に形成された金属管である。レール４２は、リミッタバルブを備え、燃料の圧力が所定の値を超えないように設計されている。また、レール４２には、複数のインジェクションパイプ４４が取り付けられ、各インジェクタ４３へ燃料を導くことができる。
【００２９】
インジェクタ４３は、レール４２から供給された燃料を適宜に噴射する。インジェクタ４３は、噴射口を有する先端部が作動室Ｗ内に突出するようにシリンダヘッド１２に取り付けられている。インジェクタ４３は、例えばピエゾ素子やソレノイドで駆動するアーマチャを備え、駆動する時期や期間を調節することによって様々な噴射パターンを実現できる。
【００３０】
次に、図３を用いてディーゼルエンジン１００の作動態様について簡単に説明する。なお、本ディーゼルエンジン１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランクシャフト１４が二回転する間に完結する４サイクルエンジンである。
【００３１】
吸気工程は、吸気バルブ１２Ｉｖを開弁するとともにピストン１３を下方（シリンダブロック１１から離間する方向）へ摺動させて、作動室Ｗ内に空気を吸い込む行程である。吸気バルブ１２Ｉｖは、カムギヤ１８Ｇと一体となって回転するカムシャフトによって駆動される。
【００３２】
圧縮工程は、吸気バルブ１２Ｉｖを閉弁するとともにピストン１３を上方（シリンダブロック１１に近接する方向）へ摺動させて、作動室Ｗ内の空気を圧縮する行程である。その後、圧縮されて高温高圧となった空気中にインジェクタ４３から燃料が噴射される。すると、燃料は、ピストン１３の上面に設けられた燃焼室Ｃ内で分散して蒸発し、空気と混合して燃焼を開始する。こうして、ディーゼルエンジン１００は、ピストン１３を再び下方へ摺動させる膨張行程に移行するのである。
【００３３】
膨張行程は、燃料が燃焼したことによる膨張エネルギーによってピストン１３を押し下げる（シリンダブロック１１から離間する方向へ摺動させる）行程である。燃焼室Ｃ及び作動室Ｗ内に形成された火炎は、空気を膨張させてピストン１３を押し下げる。なお、膨張行程では、ピストン１３からコネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１４に回転トルクが付与される。このとき、クランクシャフト１４に取り付けられたフライホイル１６によって運動エネルギーが保存されるため、クランクシャフト１４は回転を持続する（図２参照）。こうして、ディーゼルエンジン１００は、排気行程に移行するのである。
【００３４】
排気工程は、排気バルブ１２Ｅｖを開弁するとともにピストン１３を上方（シリンダブロック１１に近接する方向）へ摺動させて、作動室Ｗ内の既燃ガスを排気として押し出す行程である。排気バルブ１２Ｅｖは、カムギヤ１８Ｇと一体となって回転するカムシャフトによって駆動される。
【００３５】
こうして、ディーゼルエンジン１００は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランクシャフト１４が二回転する間に完結する。ディーゼルエンジン１００は、全ての作動室Ｗで上記の各行程を繰り返すことにより、連続して運転できるのである。
【００３６】
以下に、本ディーゼルエンジン１００が採用している構造について詳細に説明し、かかる構造による効果を述べる。
【００３７】
図４は、シリンダヘッド１２にインジェクタ４３が固定された状態を示す斜視図である。図５は、図４に示す矢印Ｘの方向から見た図であり、図６は、図４に示す矢印Ｙの方向から見た図である。また、図７は、図５に示す領域Ｒの断面図である。
【００３８】
インジェクタ４３は、シリンダヘッド１２のインジェクタ穴１２ｈに挿入された状態で、インジェクタクランプ４５によって固定される。インジェクタクランプ４５は、その一端に掛止部４５ｈが形成され、その他端に支点部４５ｆが形成されている。また、掛止部４５ｈと支点部４５ｆの間には、ボルト穴４５ｂが設けられている。
【００３９】
インジェクタ４３は、その中心軸Ｃｉに対して平行に平面加工が施されている。インジェクタクランプ４５は、掛止部４５ｈが平面部４３ｐを挟み込むため、該インジェクタ４３を支持できる。更に、インジェクタ４３には、その中心軸Ｃｉに対して垂直に平面部４３ｖが形成されている。平面部４３ｖは、平面部４３ｐに対しても垂直となっている。インジェクタクランプ４５は、掛止部４５ｈが平面部４３ｖと接触しているため、クランプボルトＢｃの締結力によってインジェクタ４３を押し付ける（図７中の矢印Ｆ１参照）。
【００４０】
シリンダヘッド１２は、複数本のヘッドボルトＢｈによってシリンダブロック１１に固定されている。ヘッドボルトＢｈは、その頭部上面Ｂｈｐに刻印等が入っておらず、頭部上面Ｂｈｐは、凹凸のない平面になっている。インジェクタクランプ４５は、支点部４５ｆが頭部上面Ｂｈｐに接触しているため、クランプボルトＢｃの締結力によってヘッドボルトＢｈの頭部を押し付ける（図７中の矢印Ｆ２参照）。
【００４１】
このように、インジェクタクランプ４５は、支点部４５ｆがヘッドボルトＢｈの頭部上面Ｂｈｐに接触した状態でクランプボルトＢｃによって固定されている。つまり、インジェクタクランプ４５は、ヘッドボルトＢｈの頭部を台座とした状態でクランプボルトＢｃによって固定されている。
【００４２】
なお、ヘッドボルトＢｈの材質は、クロムモリブデン鋼鋼材（例えばＳＣＭ４４０等）である。クロムモリブデン鋼鋼材は、シリンダヘッド１２の材質である鋳鉄（例えばＦＣ２５等）と比較して、限界面圧が高いとされる。限界面圧とは、クリープ現象による陥没変形（塑性変形）が発生しない最大圧力をいう。従って、インジェクタクランプ４５は、シリンダヘッド１２よりも限界面圧が高いヘッドボルトＢｈによって支持されることとなる。
【００４３】
このような構造により、本ディーゼルエンジン１００は、インジェクタクランプ４５が接触している部分（本ディーゼルエンジン１００ではヘッドボルトＢｈの頭部）に歪みが発生しないため、クランプボルトＢｃが緩まない。ひいては、インジェクタ４３がガタついたり、上述した圧縮行程や膨張行程で作動室Ｗ内の空気（既燃ガス）が漏れたりしないという効果を奏する。
【００４４】
また、上述したように、インジェクタクランプ４５は、クランプボルトＢｃの締結力によってインジェクタ４３を押え付ける。これは、インジェクタクランプ４５の支点部４５ｆがヘッドボルトＢｈの頭部上面Ｂｈｐに接触していることから、該支点部４５ｆを支点、クランプボルトＢｃの座面を力点、掛止部４５ｈを作用点とした「てこの原理」によるものである。
【００４５】
このように、インジェクタクランプ４５は、クランプボルトＢｃの締め付けに伴って支点部４５ｆを中心に回動し、掛止部４５ｈがインジェクタ４３を押え付ける。インジェクタ４３を押え付ける荷重は、クランプボルトＢｃの締付トルクによって調節されることとなる。
【００４６】
なお、ヘッドボルトＢｈの材質は、クロムモリブデン鋼鋼材（例えばＳＣＭ４４０等）である。クロムモリブデン鋼鋼材は、シリンダヘッド１２の材質である鋳鉄（例えばＦＣ２５等）と比較して、耐磨耗性が高いとされる。耐磨耗性とは、擦れることによって表面が損傷する現象に耐える性質をいう。従って、インジェクタクランプ４５は、シリンダヘッド１２よりも耐摩耗性が高いヘッドボルトＢｈに接触した状態で回動することとなる。
【００４７】
このような構造により、本ディーゼルエンジン１００は、インジェクタクランプ４５が接触している部分（本ディーゼルエンジン１００ではヘッドボルトＢｈの頭部）に磨耗が発生しないため、クランプボルトＢｃが緩まない。ひいては、インジェクタ４３がガタついたり、上述した圧縮行程や膨張行程で作動室Ｗ内の空気（既燃ガス）が漏れたりしないという効果を奏する。
【００４８】
次に、本ディーゼルエンジン１００の他の特徴点について説明する。
【００４９】
本ディーゼルエンジン１００においては、上記の構造を採用するため、インジェクタクランプ４５の台座となるヘッドボルトＢｈの座面Ｂｈｓ１が低い位置に設けられている。つまり、インジェクタクランプ４５の台座となるヘッドボルトＢｈの座面Ｂｈｓ１は、他のヘッドボルトＢｈの座面Ｂｈｓ２よりも低い位置に設けられる。従って、インジェクタクランプ４５は、従来品と同一又は略同一の形状でありながら、ヘッドボルトＢｈによって支持されることとなる。また、インジェクタクランプ４５は、従来品と同一又は略同一の形状でありながら、ヘッドボルトＢｈに接触した状態で回動することとなる。
【００５０】
このような構造により、本ディーゼルエンジン１００は、従来のディーゼルエンジンとほぼ同様の構造でありながら、クランプボルトＢｃが緩まない。ひいては、インジェクタ４３がガタついたり、上述した圧縮行程や膨張行程で作動室Ｗ内の空気（既燃ガス）が漏れたりしないという効果を奏する。
【符号の説明】
【００５１】
１００    ディーゼルエンジン
１        エンジン主体部
１１      シリンダブロック
１２      シリンダヘッド
１３      ピストン
１４      クランクシャフト
２        吸気経路
３        排気経路
４        コモンレールシステム
４１      サプライポンプ
４２      レール
４３      インジェクタ
４４      インジェクションパイプ
４５      インジェクタクランプ
４５ｈ    掛止部
４５ｆ    支点部
Ｂｃ      クランプボルト
Ｂｈ      ヘッドボルト
Ｂｈｐ    頭部上面
Ｂｈｓ１  座面
Ｂｈｓ２  座面
Ｃ        燃焼室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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