(57)【要約】【課題】燃料噴射弁３のノズル部３Ｂの熱をシリンダーヘッド１の低温部９に積極的に逃がし、燃料噴射弁３の噴射孔７におけるデポジットの生成を抑制可能な燃料噴射弁３の冷却構造４を提供すること。【解決手段】燃料噴射弁３の高温部（ノズル部３Ｂ）とシリンダーヘッド１の低温部９との間で熱伝導部材８を介して熱伝導を行うことに着目したもので、シリンダーヘッド１の弁取付け孔２にシール部材６を介して取り付けるとともに、燃焼室５に燃料を噴射する燃料噴射弁３の冷却構造４であって、燃料噴射弁３のノズル部３Ｂとシリンダーヘッド１の低温部９との間で熱伝導を行うことができる熱伝導部材８を燃料噴射弁３の外周部に設けたことを特徴とする。【選択図】        図２
2004270529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーヘッドの弁取付け孔にシール部材を介して取り付けるとともに、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁の冷却構造であって、
前記燃料噴射弁のノズル部と前記シリンダーヘッドの低温部との間で熱伝導を行うことができる熱伝導部材を前記燃料噴射弁の外周部に設けたことを特徴とする燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項２】
前記低温部は、前記シリンダーヘッドに設けた冷却水通路であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、低温時には前記燃料噴射弁の前記外周部および前記弁取付け孔の内壁面に非接触であるとともに、高温時にはこれら外周部および内壁面に接触可能であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項４】
燃焼室からの燃焼ガスをシールするためのシール部材を介してシリンダーヘッドに取り付ける燃料噴射弁の冷却構造であって、
前記燃料噴射弁は、円筒状のノズル部を有し、前記シリンダーヘッドに形成した円筒状の弁取付け孔にこのノズル部を挿入した状態でこれを固定し、このノズル部の先端に設けた噴射孔から前記燃焼室に燃料を噴射するように構成し、
前記弁取付け孔の内壁面と前記ノズル部の外周面との間に形成される環状の空間に、この内壁面およびこの外周面の両方に接触する熱伝導部材を配設したことを特徴とする燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、前記シール部材よりも大きな熱伝導率を有することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項６】
前記熱伝導部材は、これを銅材で構成したことを特徴とする請求項５記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項７】
前記熱伝導部材は、その一端側の径がその他端側の径より大きいほぼ円筒状の部材であり、大径部分の外周面が前記弁取付け孔の内壁面に接触し、小径部分の内周面が前記ノズル部の外周面に接触することを特徴とする請求項４から６記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項８】
前記シール部材は、前記弁取付け孔と前記ノズル部との間にこれを設け、
前記熱伝導部材は、前記シール部材よりも前記ノズル部の先端に遠い側にこれを位置させることを特徴とする請求項４から７記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【請求項９】
前記シール部材は、前記弁取付け孔と前記ノズル部との間にこれを設け、
前記熱伝導部材は、前記シール部材よりも前記ノズル部の先端に近い側にこれを位置させることを特徴とする請求項４から７記載の燃料噴射弁の冷却構造。
【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の冷却構造にかかるもので、とくに燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁の冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁は、シリンダーヘッドの弁取付け孔に挿入して取り付けられているとともに、その外周部に設けたシール部材により燃焼室からの燃焼ガスが外部に漏れ出ないようにこれをシールしている。
一方、燃焼室に臨む燃料噴射弁の先端側に位置するノズル部は燃焼室からの熱によって高温となり、ノズル部の先端に位置するその噴射孔にわずかに付着して残る燃料が炭化してカーボンデポジットが生成され、噴射孔付近に堆積する結果、噴射特性および噴射量に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００３】
しかしながら、上記シール部材は一般的に熱伝導性が低く、かつシール部材が上記弁取付け孔において燃料噴射弁とシリンダーヘッドとの間に所定シール押圧力で取り付けられているために、燃料噴射弁のノズル部の熱が当該シール部材よりシリンダーヘッドの外方に伝導されにくいという問題がある。
すなわち、噴射孔におけるカーボンデポジットの生成を防止するために、燃焼室からの燃焼熱により高温となる燃料噴射弁のノズル部の熱を外部に効率的に排出することが要請されているが、十分な熱排出機能を有する冷却構造がまだ開発されていないのが現状である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３２５８２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３８９２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、燃焼室からの燃焼ガスのシール構造のほかに燃料噴射弁を適正に冷却可能な燃料噴射弁の冷却構造を提供することを課題とする。
【０００６】
また本発明は、燃料噴射弁のノズル部の噴射孔におけるデポジットの生成を抑制可能な燃料噴射弁の冷却構造を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、燃料噴射弁のノズル部の熱をシリンダーヘッドの低温部に積極的に逃がすことが可能な燃料噴射弁の冷却構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、燃料噴射弁の高温部（先端のノズル部）とシリンダーヘッドの低温部との間で熱伝導部材を介して熱伝導を行うことに着目したもので、第一の発明は、シリンダーヘッドの弁取付け孔にシール部材を介して取り付けるとともに、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁の冷却構造であって、上記燃料噴射弁のノズル部と上記シリンダーヘッドの低温部との間で熱伝導を行うことができる熱伝導部材を上記燃料噴射弁の外周部に設けたことを特徴とする燃料噴射弁の冷却構造である。
【０００９】
上記低温部は、上記シリンダーヘッドに設けた冷却水通路であることができる。
【００１０】
上記熱伝導部材は、低温時には上記燃料噴射弁の上記外周部および上記弁取付け孔の内壁面に非接触であるとともに、高温時にはこれら外周部および内壁面に接触可能であることができる。
【００１１】
上記熱伝導部材は、上記シール部材に対して燃料室側にあっても、あるいは燃焼室とは反対側の外方側にあってもよい。
【００１２】
第二の発明は、燃焼室からの燃焼ガスをシールするためのシール部材を介してシリンダーヘッドに取り付ける燃料噴射弁の冷却構造であって、上記燃料噴射弁は、円筒状のノズル部を有し、上記シリンダーヘッドに形成した円筒状の弁取付け孔にこのノズル部を挿入した状態でこれを固定し、このノズル部の先端に設けた噴射孔から上記燃焼室に燃料を噴射するように構成し、上記弁取付け孔の内壁面と上記ノズル部の外周面との間に形成される環状の空間に、この内壁面およびこの外周面の両方に接触する熱伝導部材を配設したことを特徴とする燃料噴射弁の冷却構造である。
【００１３】
上記熱伝導部材は、上記シール部材よりも大きな熱伝導率を有することができる。
【００１４】
上記熱伝導部材は、これを銅材で構成することができる。
【００１５】
上記熱伝導部材は、その一端側の径がその他端側の径より大きいほぼ円筒状の部材であり、大径部分の外周面が上記弁取付け孔の内壁面に接触し、小径部分の内周面が上記ノズル部の外周面に接触することができる。
【００１６】
上記シール部材は、上記弁取付け孔と上記ノズル部との間にこれを設け、上記熱伝導部材は、上記シール部材よりも上記ノズル部の先端に遠い側にこれを位置させることができる。
【００１７】
上記シール部材は、上記弁取付け孔と上記ノズル部との間にこれを設け、上記熱伝導部材は、上記シール部材よりも上記ノズル部の先端に近い側にこれを位置させることができる。
【００１８】
本発明による燃料噴射弁の冷却構造においては、燃料噴射弁の先端部であるノズル部における噴射孔付近の高温部とシリンダーヘッドの低温部との間で熱伝導を行う熱伝導部材を設けたので、燃料噴射弁とシリンダーヘッドの間にシール部材が介在していても、燃料噴射弁のノズル部の高熱をシリンダーヘッドの低温部に積極的に逃がし、ノズル部とくに噴射孔付近の温度を下げてカーボンデポジットを低減することができる。
とくに、この熱伝導部材をシリンダーヘッドの冷却水通路の近傍に設けることにより、さらに冷却効率を上げることができる。
また、熱伝導部材を形状記憶合金や熱膨張率の高い材料などから構成することにより、この熱伝導部材が、低温時には燃料噴射弁および弁取付け孔の内壁面に接触しないとともに、高温時にはこれら外周部および内壁面に接触可能であるようにすることにより、熱伝導部材による熱移送機能を保証するとともに、その取付け時あるいは取外し時の作業性ないし簡便性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、熱伝導部材を、シール部材よりも大きな熱伝導率を有する材料たとえば銅材などから構成して、より効率的な熱伝導性能を確保することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の第１の実施の形態による燃料噴射弁の冷却構造を図１および図２にもとづき説明する。
図１は、シリンダーヘッド１の弁取付け孔２に取り付けた燃料噴射弁３部分の断面図であり、燃料噴射弁３は、本体部３Ａと、本体部３Ａの先端部であって本体部３Ａより小径とした円筒状のノズル部３Ｂと、を有する。
このノズル部３Ｂの部分に、本発明による燃料噴射弁３の冷却構造４を設けている。
【００２１】
図２は、燃料噴射弁３のノズル部３Ｂ部分の一部切欠き拡大断面図であって、燃料噴射弁３の冷却構造４を示している。
弁取付け孔２と燃料噴射弁３のノズル部３Ｂとの間の燃焼室５側には、任意の構造の燃焼ガスシール６（シール部材）を設けている。
燃料噴射弁３は、そのノズル部３Ｂの先端３Ｃにおける噴射孔７から燃焼室５に燃料を噴射する。
【００２２】
冷却構造４は、環状の銅リング８（熱伝導部材）と、冷却水通路９および冷却水通路９内の冷却水１０と、を有する。
銅リング８は、円筒状の弁取付け孔２内において、燃焼ガスシール６より燃焼室５とは反対側の外側に位置しており、燃料噴射弁３（ノズル部３Ｂ）の外周面および弁取付け孔２の内壁面にともに接触している。
すなわち、銅リング８は、ノズル部３Ｂの先端３Ｃから遠いその一端側（大径部分８Ａ）の径がノズル部３Ｂの先端３Ｃに近いその他端側（小径部分８Ｂ）の径より大きいほぼ円筒状の部材であり、弁取付け孔２の内壁面とノズル部３Ｂの外周面との間に形成される環状の空間１１において、大径部分８Ａの外周面が弁取付け孔２の内壁面に接触し、小径部分８Ｂの内周面がノズル部３Ｂの外周面に接触している。
【００２３】
こうした構成の冷却構造４において、燃焼ガスシール６が燃焼室５からの燃焼ガスをシールし、銅リング８が燃料噴射弁３のノズル部３Ｂの噴射孔７付近からの高温をシリンダーヘッド１および冷却水通路９内の冷却水１０に伝導する。
銅リング８と冷却水通路９とがシリンダーヘッド１の壁面を介して互いに近傍に位置しているので、燃焼ガスシール６が間に位置しているにもかかわらず、噴射孔７付近からの熱を効率よく燃料噴射弁３からシリンダーヘッド１に積極的に伝導して排出し、とくに噴射孔７近傍を冷却してカーボンデポジットの生成を抑制することができる。
【００２４】
とくに、弁取付け孔２の内壁面とノズル部３Ｂの外周面との間に形成される環状の空間１１に銅リング８の小径部分８Ｂをノズル部３Ｂの先端３Ｃに向けて配設した構成であるため、ノズル部３Ｂからシリンダーヘッド１への熱伝導経路をノズル部３Ｂの先端３Ｃの近傍に形成することができ、燃料噴射弁３に伝わる熱を効率よくシリンダーヘッド１へ逃がすことが可能となる。
【００２５】
また燃焼ガスシール６も、弁取付け孔２の内壁面およびノズル部３Ｂの外周面の両方に接触する部材であり、燃焼ガスシール６を介した熱伝導も存在はするが、燃焼ガスシール６の構造および材料は高いシール性を確保することができるように決定されるべきものであり、この燃焼ガスシール６に高い熱伝導性をもたせることは困難である。一方、銅リング８は、その材料を比較的自由に選定することが可能であり、燃焼ガスシール６を構成する材料よりも高い熱伝導率を有する材料（たとえば銅材）によってこれを構成し、より効率的な熱伝導性能を確保することができる。
【００２６】
本発明における熱伝導部材としては、銅リング８以外にも任意の構成を取ることができる。
たとえば、図３は、環状の金属スプリング１２（熱伝導部材）を示し、図３（１）は、その斜視図、図３（２）は、その断面図である。
金属スプリング１２は、その弾性により燃料噴射弁３および弁取付け孔２（シリンダーヘッド１）にともに所定の押圧力で熱接触可能であるとともに、その脱着操作も容易である。
【００２７】
図４は、感温リング１３（熱伝導部材）を示し、図４（１）は、その通常時（低温時）の断面図、図４（２）は、その高温時の断面図である。
感温リング１３は、バイメタルや形状記憶合金などからこれを構成するもので、図４（１）に示すように、燃料噴射弁３および感温リング１３の弁取付け孔２への組付け時あるいは取外し時などには燃料噴射弁３（ノズル部３Ｂ）および弁取付け孔２に非接触状態で、これらの間の環状の空間１１に感温リング１３を容易に取り付け、あるいは取り外すことができる。
また図４（２）に示すように、燃料噴射弁３の温度低減が必要な高温時にのみ、感温リング１３が変形することにより熱伝導ないし熱排出が可能である。
なお、とくに図４（２）に示すように、感温リング１３が高温時に変形する際に、弁取付け孔２および燃料噴射弁３との間の接触点ないし接触面を多くするように変形すれば、熱伝導効率をさらに上げることができる。
【００２８】
図５は、膨張リング１４（熱伝導部材）を示し、図５（１）は、その通常時（低温時）の断面図、図５（２）は、その高温時の断面図である。
膨張リング１４は、媒体の膨張および収縮を利用するもので、熱膨張率の高い材料を用いる。
図５（１）に示すように、燃料噴射弁３および膨張リング１４の弁取付け孔２への組付け時あるいは取外し時などには膨張リング１４は収縮し、燃料噴射弁３および弁取付け孔２に非接触状態で、これらの間の環状の空間１１に感温リング１３を容易に取り付け、あるいは取り外すことができる。
図５（２）に示すように、高温時には、膨張リング１４は膨張し、弁取付け孔２および燃料噴射弁３に接触することにより熱移送を行う。
【００２９】
なお、本発明において、図１および図２に示した第１の実施の形態では、燃焼ガスシール６を弁取付け孔２とノズル部３Ｂとの間に設け、銅リング８を、燃焼ガスシール６よりもノズル部３Ｂの先端３Ｃ（噴射孔７）に遠い側に位置させているが、銅リング８を、燃焼ガスシール６よりもノズル部３Ｂの先端３Ｃに近い側にこれを位置させることもできる。
すなわち、図６は、本発明の第２の実施の形態による冷却構造２０の一部切欠き拡大断面図であって、冷却構造２０においては、第１の実施の形態による冷却構造４（図１、図２）とは逆に、銅リング８および冷却水通路９を燃焼ガスシール６より燃焼室５側に位置させてある。
【００３０】
こうした構成の冷却構造２０においても、図１および図２の冷却構造４と同様に、燃料噴射弁３のノズル部３Ｂ（噴射孔７）の熱を効率的にシリンダーヘッド１の冷却水通路９内の冷却水１０に伝え、噴射孔７付近のカーボンデポジットの生成を抑制することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シリンダーヘッドの弁取付け孔と燃料噴射弁のノズル部との間に熱伝導部材を設けて積極的に熱をシリンダーヘッド側に排出することにより、燃料噴射弁のノズル部を効率的に冷却可能とし、噴射孔付近のカーボンデポジットの生成を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による冷却構造４を備えるとともに、シリンダーヘッド１の弁取付け孔２に取り付けた燃料噴射弁３部分の断面図である。
【図２】同、ノズル部３Ｂ部分における冷却構造４を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図３】同、環状の金属スプリング１２（熱伝導部材）を示し、図３（１）は、その斜視図、図３（２）は、その断面図である。
【図４】同、感温リング１３（熱伝導部材）を示し、図４（１）は、その通常時（低温時）の断面図、図４（２）は、その高温時の断面図である。
【図５】同、膨張リング１４（熱伝導部材）を示し、図５（１）は、その通常時（低温時）の断面図、図５（２）は、その高温時の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による燃料噴射弁の冷却構造２０の一部切欠き拡大断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダーヘッド
２  弁取付け孔
３  燃料噴射弁（図１）
３Ａ  燃料噴射弁の本体部
３Ｂ  燃料噴射弁３のノズル部（高温部）
３Ｃ  ノズル部３Ｂの先端
４  燃料噴射弁３の冷却構造（第１の実施の形態、図１、図２）
５  燃焼室
６  燃焼ガスシール（シール部材）
７  燃料噴射弁３の噴射孔
８  銅リング（熱伝導部材）
８Ａ  銅リング８の大径部分
８Ｂ  銅リング８の小径部分
９  シリンダーヘッド１内の冷却水通路（低温部）
１０  冷却水
１１  弁取付け孔２の内壁面と燃料噴射弁３（ノズル部３Ｂ）の外周面との間に形成される環状の空間
１２  環状の金属スプリング（熱伝導部材、図３）
１３  感温リング（熱伝導部材、図４）
１４  膨張リング（熱伝導部材、図５）
２０  燃料噴射弁３の冷却構造（第２の実施の形態、図６）
【図１】
2004270529.tif 000003
【図２】
2004270529.tif 000004
【図３】
2004270529.tif 000005
【図４】
2004270529.tif 000006
【図５】
2004270529.tif 000007
【図６】
2004270529.tif 000008