(57)【要約】【課題】極低温時において、シール部材が収縮しても、シリンダヘッド２の取り付け孔３と燃料噴射弁１との間を気密にシールする。【解決手段】シール部材を比較的硬質の第１シール部材１４及び比較的軟質の第２シール部材１９の２つの部材から構成する。そして、燃料噴射弁外周部に形成されたシール部材取り付け溝６に、第１及び第２シール部材１４，１９を燃料噴射弁先端側及び後端側にそれぞれ配置する。シール部材取り付け溝６の第２シール部材１９側の底面を、燃料噴射弁後端側に向かって拡径するテーパ面９とする。第２シール部材１９は、極低温時に、燃焼室の燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押圧され、収縮した分がテーパ面９に沿って後方へ移動しつつ拡径され、シリンダヘッド２の取り付け孔３とテーパ面９との間で気密にシールする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体に形成された取り付け孔と、前記取り付け孔に取り付けられて燃焼室内に臨む燃料噴射弁との間を、燃料噴射弁外周部のシール部材取り付け溝に装着した環状シール部材により気密にシールする燃料噴射弁取り付け部のシール構造において、
前記シール部材を、比較的硬質の第１シール部材と比較的軟質の第２シール部材とに分割して、前記第１及び第２シール部材を前記シール部材取り付け溝の燃料噴射弁先端側及び後端側にそれぞれ配置し、
前記シール部材取り付け溝の前記第２シール部材側の底面を、燃料噴射弁後端側に向かって拡径するテーパ面としたことを特徴とする燃料噴射弁取り付け部のシール構造。
【請求項２】
前記第２シール部材は、その内周部に、前記シール部材取り付け溝のテーパ面の形状に対応するテーパ内周面を有することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁取り付け部のシール構造。
【請求項３】
前記シール部材取り付け溝は、前記テーパ面に続いて、燃料噴射弁後端側に、前記第２シール部材の端面に対面する係止面を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料噴射弁取り付け部のシール構造。
【請求項４】
前記第１及び第２シール部材は、それらの軸方向の合計長さが前記シール部材取り付け溝の軸方向の長さより短いことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁取り付け部のシール構造。
【請求項５】
前記第２シール部材は、環状の一部に軸方向斜めに切れ目が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁取り付け部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁取り付け部のシール構造に関し、特に、エンジン本体に形成された取り付け孔と、この孔に取り付けられて燃焼室内に臨む燃料噴射弁との間を、シール部材により気密にシールする燃料噴射弁取り付け部のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直噴式エンジンでは、エンジン本体（シリンダヘッド等）に形成される燃料噴射弁取り付け孔と、燃料噴射弁との間を、燃料噴射弁外周部のシール部材取り付け溝に装着した１つの環状シール部材により、面圧を確保しながら気密にシールして、燃焼室からのガス漏れを防止する燃料噴射弁取り付け部のシール構造が知られている。
【０００３】
この構造では、シール部材の外径が燃料噴射弁取り付け孔の内径より大きく、シール部材が圧縮された状態で取り付けられるため、この間で十分な面圧が確保されて、気密にシール可能である。そして、シール部材は、燃焼室内の燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押圧されるため、シール部材取り付け溝との間でも十分な面圧を確保して、気密にシール可能である。
【０００４】
また、燃料噴射弁外周に装着された１つの環状シール部材を、燃料噴射弁及びシリンダヘッドに形成された段部により軸方向に圧縮し、このシール部材が径方向に広がることを利用して、燃料噴射弁とシリンダヘッドとの間を気密にシールするものもある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８１５４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、シール部材の材料としては、４弗化エチレン（登録商標：テフロン）が用いられている。一方、シリンダヘッドの材料としてはアルミ系金属が用いられており、燃料噴射弁の材料としてはステンレス系金属が用いられている。これらの熱膨張率を比較すると、シール部材の熱膨張率は、シリンダヘッド及び燃料噴射弁の熱膨張率より大きい。従って、これらの部品が常温から極低温になった場合には、各部品の収縮量が異なり、熱膨張率の大きいシール部材については収縮量が大きく、熱膨張率の小さいシリンダヘッド及び燃料噴射弁については収縮量が小さくなる。このため、シリンダヘッドの取り付け孔と、シール部材外周との間に隙間が生じ、気密性が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
また、シール部材が極低温時において収縮しても十分に気密性が確保されるように厚く形成されると、燃料噴射弁をシリンダヘッドの取り付け孔に挿入するときに挿入負荷が過大となってしまう。さらに、燃料噴射弁の挿入時には、過大な力がかかり、シール部材がクリープ（永久歪み）を起こしてしまい、極低温時における気密性が低下するという問題が生じていた。
【０００８】
ここで、シール部材を軟質に形成すると、挿入負荷を軽減できるが、高温の燃焼ガスに長時間晒されると、へたってしまい、シール機能が弱まり、気密性が低下してしまうという問題が生じていた。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑み、極低温時においても、シール部材がエンジン本体の取り付け孔と燃料噴射弁との間を気密にシールすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明では、シール部材を、比較的硬質の第１シール部材と比較的軟質の第２シール部材とに分割し、第１シール部材及び第２シール部材を、シール部材取り付け溝の燃料噴射弁先端側及び後端側にそれぞれ配置する。そして、シール部材取り付け溝の第２シール部材側の底面を、燃料噴射弁後端側に向かって拡径するテーパ面とする。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、硬質の第１シール部材と軟質の第２シール部材とに分割して、機能を分担することで、シール機能を向上させることができる。すなわち、燃焼室側の第１シール部材は硬質に形成することで、燃焼ガスに晒されることによりシール部材がへたることを防止でき、シール機能の低下を防止できる。また、第２シール部材は軟質に形成されており、極低温時において、収縮しても、第２シール部材が燃焼室からの燃焼ガスにより押圧されると、収縮した分、シール部材取り付け溝のテーパ面に沿って後方へ移動しつつ拡径され、エンジン本体の取り付け孔と、燃料噴射弁との間を気密にシールすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、燃料噴射弁１がエンジン本体をなすシリンダヘッド２に取り付けられた状態を示す図である。
【００１３】
燃料噴射弁１は、シリンダヘッド２に形成された取り付け孔３に挿入され、先端が高圧の燃焼ガスが存在する燃焼室内に臨んで取り付けられる。
燃料噴射弁１の先端部４は、円柱形状をしており、その外周部にシール部材取り付け溝６が形成される。そして、この溝６に、２つの４弗化エチレン（登録商標：テフロン）製の環状シール部材である第１及び第２シール部材１４，１９を、それぞれ燃料噴射弁先端側及び後端側に位置させて装着する。
【００１４】
図２は、燃料噴射弁１の先端部４の拡大図である。
シール部材取り付け溝６は、その底面が燃料噴射弁先端側のストレート面８及びこれに続いて燃料噴射弁後端側に向かって拡径して形成されるテーパ面９から画成される。シール部材取り付け溝６には、テーパ面９に続いて、燃料噴射弁後端側に、第２シール部材１９の上端面に対面する係止面１０を形成する。そして、シール部材取り付け溝６のストレート面８に続いて、燃料噴射弁先端側に、第１シール部材１４の下端面に対面する鍔面１１が形成される。
【００１５】
図３は、シール部材取り付け溝６に装着するシール部材の断面図であり、（イ）は第２シール部材１９、（ロ）は第１シール部材１４を示している。
第１シール部材１４は、第２シール部材１９より比較的硬質に形成される。そして、環状に形成されており、その内周部に、シール部材取り付け溝６のストレート面８の形状に対応する内周面１５が形成される。外周部１６の径は、シリンダヘッド２の取り付け孔３の径より若干大きく形成される。
【００１６】
第２シール部材１９は、比較的軟質に形成される。そして、環状に形成されており、その内周部に、シール部材取り付け溝６のテーパ面９の形状に対応するテーパ内周面２０が形成される。外周部２１の径は、シリンダヘッド２の取り付け孔３の径より若干大きく形成される。
【００１７】
ここで、第１及び第２シール部材１４，１９は、それらの軸方向の合計長さがシール部材取り付け溝６の軸方向長さ、すなわち係止面１０から鍔面１１までの長さより短く形成される。
【００１８】
次に、第１シール部材１４及び第２シール部材１９を燃料噴射弁外周部のシール部材取り付け溝６に装着し、シリンダヘッド２の取り付け孔３に取り付けた状態について説明する。
【００１９】
図４は、常温時（低温〜高温時）における燃料噴射弁取り付け部のガスシール構造を示す図である。
第２シール部材１９は、シール部材取り付け溝６のテーパ面９の外周に装着されて配置される。この時、第２シール部材１９は、圧縮した状態でシール部材取り付け溝６に装着されているため、シール部材１９の外周部２１がシリンダヘッド２の取り付け孔３の内周部と当接し、且つシール部材１９のテーパ内周面２０がシール部材取り付け溝６のテーパ面９と当接して、これらの間で十分な面圧を確保して気密にシールする。
【００２０】
第１シール部材１４は、シール部材取り付け溝６のストレート部８の外周に装着される。この時、第１シール部材１４は、圧縮した状態でシール部材取り付け溝６に装着されているため、シール部材１４の外周部１６がシリンダヘッド２の取り付け孔３の内周部と当接して、この間で十分な面圧を確保して気密にシールする。
【００２１】
さらに、第１シール部材１４が燃焼室からの燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押圧され、第２シール部材１９の下端面と当接する。このため、第１シール部材１４の上端面と第２シール部材１９の下端面との間でも気密にシールされる。ここで、燃焼室側の第１シール部材１４は、硬質に形成されており、燃焼ガスに晒されることによるシール部材のへたりを防止してシール機能を確保する。
【００２２】
図５は、極低温時における燃料噴射弁取り付け部のガスシール構造を示す図である。
ここで前述の通り、シール部材１４，１９の熱膨張率は、燃料噴射弁１及びシリンダヘッド２の熱膨張率より大きいので、極低温時においては、第１及び第２シール部材１４，１９の外周部１６，２１の径は、常温時における径より小さくなり、第１シール部材１４の外周部１６と取り付け孔３との間に隙間が生じる。
【００２３】
燃焼室からの燃焼ガスは、この隙間から流れて、第２シール部材１９の下端面を燃料噴射弁後端側に押圧する。この時、第２シール部材１９が収縮した分、テーパ面９に沿って後方へ移動する。ここで前述の通り、第２シール部材１９は、比較的軟質に形成されているため、シール部材取り付け溝６のテーパ面９により、径が拡張する。このため、第２シール部材１９は、取り付け孔３、テーパ面９の間で十分な面圧を確保して、これらの間を気密にシールする。
【００２４】
なおこの時、第１シール部材１４も燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押圧されるが、シール部材取り付け溝６のテーパ面９により移動が規制される。さらに、図示のように、第２シール部材１９が押圧された際、シール部材取り付け溝６の係止面１０と当接して、第２シール部材１９が過剰に拡径されるのを防止するようにしてもよい。
【００２５】
本実施形態によれば、シール部材を、比較的硬質の第１シール部材１４と比較的軟質の第２シール部材１９とに分割して、第１シール部材１４及び第２シール部材１９をシール部材取り付け溝６の燃料噴射弁１先端部側及び後端部側にそれぞれ配置し、シール部材取り付け溝６の第２シール部材１９側の底面を、燃料噴射弁後端側に向かって拡径するテーパ面９とする。このため、極低温において、シール部材１４，１９が収縮しても、第２シール部材１９が燃焼室内の燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押圧され、収縮した分がテーパ面９に沿って後方へ移動しつつ拡径されることで、燃料噴射弁１とシリンダヘッド２の取り付け孔３との間の面圧を確保でき、これらの間を気密にシールできる。そして、第１シール部材１４は硬質に形成することができ、燃焼ガスに晒されることによりシール部材がへたることを防止でき、シール機能の低下を防止することができる。さらに、シール部材を第１及び第２シール部材１４，１９の２つに分割することで、シール部材の厚みを減少させることができ、シール部材１４，１９を装着した燃料噴射弁１をシリンダヘッド２の取り付け孔３に挿入する際に、挿入負荷を減少させることができる。
【００２６】
また本実施形態によれば、第２シール部材は１９、その内周部に、シール部材取り付け溝６のテーパ面９の形状に対応するテーパ内周面２０を有する。このため、燃焼室の燃焼ガスにより押圧された第２シール部材１９をスムーズに拡径することができ、シール部材１９がシリンダヘッド２の取り付け孔３及びシール部材取り付け溝６のテーパ面９との間で十分な面圧を確保でき、シール性を向上できる。さらに、シール部材取り付け溝６のテーパ面９と、第２シール部材のテーパ内周面２０との間の接触面積を大きくでき、よりシール性を向上できる。
【００２７】
また本実施形態によれば、シール部材取り付け溝６は、テーパ面９に続いて、燃料噴射弁後端側に、第２シール部材１９の端面に対面する係止面１０を有する。このため、燃焼ガスにより第２シール部材１９が燃料噴射弁後端側に押圧された際、テーパ面９により径が過剰に拡大されることを防止できる。
【００２８】
また本実施形態によれば、第１及び第２シール部材１４，１９は、それらの軸方向の合計長さがシール部材取り付け溝６の軸方向の長さより短い。このため、シール部材１４，１９を装着した燃料噴射弁１をシリンダヘッド２の取り付け孔３に挿入する際に、挿入負荷を減少させることができる。
【００２９】
次に、第２の実施形態として、環状の第２シール部材１９の一部に軸方向斜めに切れ目２３を入れた場合について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る第２シール部材１９を示す図であり、（イ）は常温時の状態、（ロ）は極低温時において燃焼ガスの圧力を受けた状態を示す。
【００３０】
第２シール部材１９は、環状に形成され、その一部に軸方向斜めに切れ目２３を新たに１つ形成する。
この切れ目２３を形成した第２シール部材１９及び第１シール部材１４を燃料噴射弁１のシール部材取り付け溝６に取り付けた場合、常温時においては図４で説明したように、第２シール部材１９がシール部材取り付け溝６のテーパ面９、シリンダヘッド２の取り付け孔３、及び第１シール部材１４との間を十分な面圧を確保して、気密にシールする。
【００３１】
また、極低温時においては、図５で説明したように、第１シール部材１４の外周部１６の径が縮小し、シリンダヘッド２の取り付け孔３との間に隙間が生じ、燃焼ガスが第２シール部材１９の下端面を燃料噴射弁後端側に押圧する。この時、第２シール部材１９は、切れ目２３が形成されているので、拡径が容易に行われ、シール部材取り付け溝６のテーパ面９と、シリンダヘッド２の取り付け孔３との間を気密にシールする。そして、第２シール部材１９の切れ目２３により形成された合い口の一方（下側）の面２３ａの端部２４が燃焼ガスにより折り曲げられ、これが切れ目２３の他方（上側）の面２３ｂと当接して、これらの間を気密にシールする。
【００３２】
本実施形態によれば、第２シール部材１９は、環状の一部に軸方向斜めに切れ目２３が形成される。このため、第１シール部材１９の下端面が燃焼室の燃焼ガスにより燃料噴射弁後端側に押し上げられた際に、シール部材取り付け溝６のテーパ面９により径方向外側に拡張され易くすることができる。そして、第２シール部材１９を硬質化でき、熱によるシール機能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射弁がシリンダヘッドに取り付けられた状態を示す図
【図２】燃料噴射弁の先端部を示す図
【図３】第１シール部材及び第２シール部材を示す図
【図４】常温時における燃料噴射弁取り付け部のガスシール構造を示す図
【図５】極低温時における燃料噴射弁取り付け部のガスシール構造を示す図
【図６】第２の実施形態に係る第２シール部材を示す図
【符号の説明】
１  燃料噴射弁
２  シリンダヘッド
３  取り付け孔
４  先端部
６  シール部材取り付け溝
８  ストレート部
９  テーパ面
１０  係止面
１１  鍔面
１４  第１シール部材
１５  内周面
１６  外周部
１９  第２シール部材
２０  テーパ内周面
２１  外周部
２３  切れ目
【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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