(57)【要約】【課題】本発明は燃料噴射ノズルの冷却構造に関し、各気筒毎の冷媒流量のバラツキを抑え、且つ十分な冷媒流量を確保して、ノズル部のより確実な冷却を可能とした燃料噴射ノズルの冷却構造を提供することを目的とする。【解決手段】シリンダヘッドの貫通孔に挿着した噴射ノズルの先端のノズル部を冷却する噴射ノズルの冷却構造であって、上記貫通孔の上記ノズル部に対応する位置に冷媒室を設け、シリンダヘッドに、一端側が当該冷媒室に連通し、他端側がシリンダヘッドの外部に開口する冷媒通路を設けると共に、シリンダヘッドの外部に、冷媒供給源に接続された冷媒導入パイプを配置し、当該冷媒導入パイプと上記冷媒通路の開口部を連通パイプで接続したことを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004116387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの貫通孔に挿着した燃料噴射ノズルの先端のノズル部を冷却する燃料噴射ノズルの冷却構造であって、
上記貫通孔の上記ノズル部に対応する位置に冷媒室を設け、
シリンダヘッドに、一端側が当該冷媒室に連通し、他端側がシリンダヘッドの外部に開口する冷媒通路を設けると共に、
シリンダヘッドの外部に、冷媒供給源に接続された冷媒導入パイプを配置し、
当該冷媒導入パイプと上記冷媒通路の開口部を連通パイプで接続したことを特徴とする燃料噴射ノズルの冷却構造。
【請求項２】
貫通孔のノズル部に対応する位置に、燃料噴射ノズルの挿入方向へ順次縮径するテーパ部を設け、
当該テーパ部に、その形状に沿ってテーパ部が成形された伝熱部材を密接させて装着し、当該伝熱部材に形成された挿通孔に燃料噴射ノズルのノズル部を密接させて挿着すると共に、
シリンダヘッドに、上記テーパ部に連通する冷媒室を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ノズルの冷却構造。
【請求項３】
貫通孔に、挿入先端側内外周が貫通孔のテーパ部及び伝熱部材の外形形状に沿ってテーパ状に形成された筒状の伝熱筒体を挿入，密着し、
当該伝熱筒体に、伝熱部材を介して燃料噴射ノズルのノズル部を挿入，密着したことを特徴とする請求項２記載の燃料噴射ノズルの冷却構造。
【請求項４】
冷媒は、冷却水であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射ノズルの冷却構造。
【請求項５】
冷媒は、オイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射ノズルの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッドに装着された燃料噴射ノズル（以下、「噴射ノズル」という）の先端部に位置するノズル部を冷却する噴射ノズルの冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、クリーンエンジンの一つとして、軽油等の液体燃料を噴射ノズルからシリンダ室内に噴射して圧縮着火させ、これを着火源として、吸気管からシリンダ室内に吸入された都市ガス等のガス燃料を燃焼させるデュアルフューエルエンジンが開発されている。
【０００３】
しかし、このデュアルフューエルエンジンは、発生熱量に対し噴射ノズルから噴射される液体燃料の流量が少ないため、液体燃料によって噴射ノズルのノズル部を十分に冷却することが難しく、ノズル部の過熱によってノズルスティックや噴霧不良が発生してしまう虞があった。
そこで、本出願人は先に、斯かる噴射ノズルのノズル部を冷却する冷却構造を開示した（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−２２１１２３号公報（第２頁−第５頁、図１）
図４に示すようにこの冷却構造１は、各気筒毎に設けたシリンダヘッド３の貫通孔５内に、水室７を形成する水室用部材９を装着すると共に、当該水室７に冷却水を導く冷却水通路１１をシリンダヘッド３に設けたもので、水室用部材９は、貫通孔５のノズル孔１３に挿着される小径部１５と、貫通孔５のノズル本体挿着孔１７の挿入先端側に挿着されるフランジ部１９とからなり、その中央に設けられた挿通孔２１に、噴射ノズル２３のノズル部２５が挿着されている。
【０００５】
而して、小径部１５の外周には円環状の環状溝２７が形成され、当該環状溝２７とノズル孔１３との間に水室７が区画形成される。そして、フランジ部１９が、ノズル本体挿着孔１７とノズル孔１３の間の段部２９に密着して水室７がシールされ、更にフランジ部１９と噴射ノズル２３との間にガスケット３１が介装されて水密性が確保されている。
【０００６】
そして、シリンダヘッド３に、水室７に冷却水を導く冷却水通路１１が形成されている。
図５に示すようにシリンダヘッド３のロアーデッキには、シリンダブロック（図示せず）に連通する水孔３３が形成されており、この水孔３３を水平方向に貫通して第１のドリル孔３５が形成されている。尚、当該ドリル孔３５の開口部はプラグ３７で封止されている。
【０００７】
そして、上記ドリル孔３５を垂直方向に貫通して第２のドリル孔３９が形成されており、図４の如く当該ドリル孔３９は水室７に連通し、図５の如くドリル孔３９の開口部はプラグ４１で封止されている。そして、ドリル孔３９の先端が、第３のドリル孔４３を介してシリンダヘッド３のウォータージャケット４５に連通しており、この冷却構造１によれば、冷却水通路１１から水室７に導かれた冷却水によって噴射ノズル２３のノズル部２５が冷却されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記冷却構造１は、シリンダヘッド３を貫通する複数のドリル孔３５，３９，４３を加工して冷却水通路１１を各気筒毎に設けているが、ドリル孔３５，３９，４３の加工は困難で手間が掛かるのが実情であった。
而も、シリンダヘッド３にはウォータージャケット４５と、これにシリンダブロック側から冷却水を導く複数の冷却水通路等が設けられた構造上、スペース的に冷却水通路１１の通路径を拡大するのが困難で冷却水流量が不十分となることが多く、また、各気筒毎の冷却水流量が不均一であるといった不具合が指摘されていた。
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、各気筒毎の冷媒流量のバラツキを抑え、且つ十分な冷媒流量を確保して、ノズル部のより確実な冷却を可能とした噴射ノズルの冷却構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、シリンダヘッドの貫通孔に挿着した噴射ノズルの先端のノズル部を冷却する噴射ノズルの冷却構造であって、上記貫通孔の上記ノズル部に対応する位置に冷媒室を設け、シリンダヘッドに、一端側が当該冷媒室に連通し、他端側がシリンダヘッドの外部に開口する冷媒通路を設けると共に、シリンダヘッドの外部に、冷媒供給源に接続された冷媒導入パイプを配置し、当該冷媒導入パイプと上記冷媒通路の開口部を連通パイプで接続したことを特徴とする。
【００１１】
斯かる構成によれば、冷媒供給源から冷媒導入パイプ，連通パイプ，冷却水通路を経て冷媒室に十分な流量の冷媒がスムーズに流入して、噴射ノズルのノズル部を冷却する。
そして、請求項２に係る発明は、請求項１記載の噴射ノズルの冷却構造に於て、貫通孔のノズル部に対応する位置に、噴射ノズルの挿入方向へ順次縮径するテーパ部を設け、当該テーパ部に、その形状に沿ってテーパ部が成形された伝熱部材を密接させて装着し、当該伝熱部材に形成された挿通孔に噴射ノズルのノズル部を密接させて挿着すると共に、シリンダヘッドに、上記テーパ部に連通する冷媒室を設けたことを特徴とする。
【００１２】
而して、斯かる構成によれば、貫通孔のテーパ部に伝熱部材のテーパ部を当接させて当該貫通孔内に伝熱部材を装着した後、伝熱部材の挿通孔に噴射ノズルのノズル部を挿入し乍ら、従来の如く噴射ノズルをシリンダヘッドに締付け，固定すれば、噴射ノズルの締付けに従い、当該噴射ノズルが伝熱部材を下方へ押圧し、各テーパ部のテーパ作用で伝熱部材がノズル部の外周と貫通孔のテーパ部に確実に密接する。
【００１３】
このため、噴射ノズルのノズル部からの熱が伝熱部材に確実に伝達され、そして、伝熱部材は、冷媒室に導入された冷媒で冷却されることとなる。
また、請求項３に係る発明は、請求項２記載の噴射ノズルの冷却構造に於て、貫通孔に、挿入先端側内外周が貫通孔のテーパ部及び伝熱部材の外形形状に沿ってテーパ状に形成された筒状の伝熱筒体を挿入，密着し、当該伝熱筒体に、伝熱部材を介して噴射ノズルのノズル部を挿入，密着したことを特徴とする。
【００１４】
斯かる構成によれば、貫通孔のテーパ部に伝熱筒体のテーパ部を当接させて、当該貫通孔内に伝熱筒体を挿入，密着し、そして、伝熱筒体のテーパ部に伝熱部材のテーパ部を当接させて、当該伝熱部材を伝熱筒体内に装着した後、伝熱部材の挿通孔に噴射ノズルのノズル部を挿入し乍ら、従来の如く噴射ノズルをシリンダヘッドに締付け，固定すれば、噴射ノズルの締付けに従い、当該噴射ノズルが伝熱部材を下方へ押圧し、各テーパ部のテーパ作用で伝熱部材がノズル部の外周と伝熱筒体のテーパ部に確実に密接すると共に、伝熱筒体が貫通孔のテーパ部に確実に密接する。
【００１５】
このため、噴射ノズルのノズル部からの熱が、伝熱部材を介して伝熱筒体に確実に伝達され、そして、伝熱筒体は、冷媒室に導入された冷媒で冷却されることとなる。
そして、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の噴射ノズルの冷却構造に於て、冷媒が冷却水であることを特徴とし、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の噴射ノズルの冷却構造に於て、冷媒がオイルであることを特徴とする。
【００１６】
而して、これらの構成によれば、ノズル部から伝熱された伝熱部材や伝熱筒体を冷却水やオイルが冷却する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１乃至図３は請求項１乃至請求項４の一実施形態に係る噴射ノズルの冷却構造を示し、図１に於て、５１はデュアルフューエルエンジンのシリンダヘッドで、図４に示す従来例と同様、当該シリンダヘッド５１には各気筒毎に貫通孔５３が所定の傾斜角で形成され、当該貫通孔５３に噴射ノズル５５が挿着されている。
而して、噴射ノズル５５は、従来と同様、大径なノズル本体５７とその先端の小径なノズル部５９とからなり、ノズル本体５７とノズル部５９との間に段部６１が設けられている。そして、ノズル部５９に図示しないニードル弁が配置されている。
【００１９】
一方、貫通孔５３は、上記ノズル本体５７とノズル部５９の基部に対応する大径なノズル本体挿着孔６３と、ノズル部５９の基部側からその先端に対応するノズル孔６５とからなり、図２に示すように当該ノズル孔６５は、更に噴射ノズル１９の挿入方向へ順次縮径するテーパ部６７と、これに連設された小径な円形のノズル部挿着部６９とで構成され、当該ノズル部挿着部６９にノズル部５９の先端が配置されている。
【００２０】
そして、上述の如き構造からなる貫通孔５３内に、略均一な肉厚で成形された銅製のカッパーチューブ（伝熱筒体）７１が挿入，密着されている。
図１に示すようにカッパーチューブ７１は、その後端側がスリーブ７３を介してシリンダヘッド５１に固定され、そして、貫通孔５３との間のシール性を確保するＯ−リング７５が、カッパーチューブ７１の後端側外周に環装されている。
【００２１】
そして、図２に示すようにカッパーチューブ７１の挿入先端側は、既述したテーパ部６７及び後述するテーパガスケット（伝熱部材）７７の形状に沿ったテーパ部７９と、これに延設された小径な筒状部８１が設けられており、当該テーパ部７９は貫通孔５３のテーパ部６７に密接し、筒状部８１は上記ノズル部挿着部６９に密接している。そして、カッパーチューブ７１の先端側内部に、テーパ部７９とノズル部５９に密接してテーパガスケット７７が装着されている。
【００２２】
テーパガスケット７７は、銅，アルミニウム等の伝熱性の良好な比較的柔らかな金属からなり、その先端側外周は、既述したテーパ部７９に沿ったテーパ部８３が成形され、そして、カッパーチューブ７１の内周に当接可能に成形された後端側の端面は、既述した段部６１に当接している。
また、図示するようにテーパガスケット７７の中央には、円形状の挿通孔８５が形成されており、当該挿通孔８５にノズル部５９が挿入，密着されている。
【００２３】
而して、シリンダヘッド５１に対する噴射ノズル５５の取付けは、カッパーチューブ７１のテーパ部７９をノズル孔６５のテーパ部６７に密接させて、当該カッパーチューブ７１をスリーブ７３を介して貫通孔５３内に挿着した後、図２の如くテーパ部８３を上記テーパ部７９に当接させてカッパーチューブ７１内にテーパガスケット７７を装着し、そして、当該テーパガスケット７７の挿通孔８５にノズル部５９を挿入し乍ら、従来と同様、噴射ノズル５５をシリンダヘッド５１に締付け，固定すればよい。
【００２４】
而して、噴射ノズル５５の締付けに従い、当該噴射ノズル５５が、その段部６１に当接するテーパガスケット７７を下方へ押圧するため、各テーパ部６７，７９，８３のテーパ作用でテーパガスケット７７がノズル部５９の外周とカッパーチューブ７１のテーパ部７９に確実に密接すると共に、カッパーチューブ７１が貫通孔５３のテーパ部６７に確実に密接する。
【００２５】
また、図１に於て、８７は上記テーパ部６７に連通してシリンダヘッド５１に形成された水室で、当該水室８７はウォータージャケット８９に開口している。そして、既述したように貫通孔５３内にカッパーチューブ７１を挿着すると、テーパガスケット７７が装着されるカッパーチューブ７１の挿入先端側外周を囲んで水室８７が配置されるようになっている。
【００２６】
そして、図１及び図３に示すようにシリンダヘッド５１に、一端側が上記水室８７に連通し、他端側がシリンダヘッド５１の側部に開口する冷却水通路９１が水平方向に設けられている。そして、シリンダヘッド５１の外部に開口する当該冷却水通路９１の開口部に従来周知のアイコネクタ９３が取り付き、当該アイコネクタ９３のパイプ接続部９５に、連通パイプ９７を介して冷却水導入パイプ９９が接続されている。
【００２７】
冷却水導入パイプ９９は、図５の第１のドリル孔３５に比し大径な通路径を有した金属製のパイプで、図示するように当該冷却水導入パイプ９９は、シリンダヘッド５１の長手方向に沿って当該シリンダヘッド５１の斜め下方に所定の間隔を開けて配置されている。
そして、その一端側１０１は、図示しないチューブを介してラジエータ（冷媒供給源）のロアタンクに接続されて冷却水が導入されるように構成され、図示しないその他端側はプラグで閉塞されており、この構造によれば、図５の冷却水通路１１の如く互いに直交する水孔３３，第１のドリル孔３５，第２のドリル孔３９からなる複雑な流路の冷却水通路１１に比し冷却水が各気筒毎の水室８７にスムーズに流れ、且つ冷却水導入パイプ９９が図５の第１のドリル孔３５に比し大径であることもあって、十分な流量の冷却水が各気筒毎の水室８７に流れるようになっている。
【００２８】
本実施形態に係る冷却構造１０３はこのように構成されているから、既述したようにスリーブ７３を介してカッパーチューブ７１を貫通孔５３に挿入，密着させた後、カッパーチューブ７１内にテーパガスケット７７を装着し、そして、テーパガスケット７７の挿通孔８５にノズル部５９を挿入し乍ら、噴射ノズル５５をシリンダヘッド５１に締付け，固定すれば、噴射ノズル５５の締付けに従い、当該噴射ノズル５５が、その段部６１に当接するテーパガスケット７７を下方へ押圧するため、各テーパ部６７，７９，８３のテーパ作用でテーパガスケット７７がノズル部５９の外周とカッパーチューブ７１のテーパ部７９に確実に密接すると共に、カッパーチューブ７１が貫通孔５３のテーパ部６７に確実に密接する。
【００２９】
また、ラジエータのロアタンクから、冷却水導入パイプ９９，連通パイプ９７，冷却水通路９１を経て各気筒毎の水室８７に大量の冷却水がスムーズに流入する。
このため、噴射ノズル５５のノズル部５９からの熱が、テーパガスケット７７を介してカッパーチューブ７１に確実に伝達され、カッパーチューブ７１は水室８７に導入された大量の冷却水で冷却される。そして、熱交換を終えた冷却水は、ウォータージャケット８９を経てラジエータに流出し、カッパーチューブ７１の後端側外周に環装したＯ−リング７５が、貫通孔５３とカッパーチューブ７１との間をシールして冷却水洩れを防止する。
【００３０】
このように本実施形態は、シリンダヘッド５１への噴射ノズル５５の締付力と、貫通孔５３，カッパーチューブ７１，テーパガスケット７７の各テーパ部６７，７９，８３のテーパ作用で、テーパガスケット７７とノズル部５９，シリンダヘッド５１及びカッパーチューブ７１の確実な密接を図って、噴射ノズル５５のノズル部５９を水室８７に流入した冷却水で積極的に冷却させると共に、水室８７に冷却水を流入させるに当たり、従来に比し通路径の大きい冷却水導入パイプ９９を用いて、水室８７に十分な流量の冷却水がスムーズに流入するように構成したので、図４に示す冷却構造１に比しノズル部５９のより確実な冷却効果が得られ、この結果、ノズルスティックや噴霧不良をより確実に防止することができることとなった。
【００３１】
また、本実施形態によれば、冷却水導入パイプ９９をシリンダヘッド５１の外部に配置して、当該冷却水導入パイプ９９から連通パイプ９７，冷却水通路９１を介して水室８７に冷却水を導入するように構成した結果、図５の如く複数のドリル孔３５，３９，４３や水孔３３を設ける必要がなくなって、製造が極めて容易になると共に、冷却水導入パイプ９９の径や配置を適宜変更することで、様々なエンジン仕様に応じた噴射ノズルの冷却構造を提供することができる利点を有する。
【００３２】
尚、上記実施形態では、ノズル部５９の冷媒として冷却水を用いたが、既述した冷却水導入パイプ９９をオイル導入パイプとして使用すると共に、水室８７をオイル室として使用し、そして、当該オイル室とシリンダヘッド５１の頂面に形成されたオイルギャラリとを連通させて、ノズル部５９をオイルで冷却させてもよい。
【００３３】
而して、図示しないこの請求項１乃至請求項３，及び請求項５の一実施形態に係る冷却構造によっても、上記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
また、図４及び図５の冷却水通路１１に代え、図４のシリンダヘッド３に既述した冷却水通路９１を設け、その開口部にアイコネクタ９３，連通パイプ９７を介して冷却水導入パイプ９９を接続してもよく、斯かる実施形態によっても、十分且つ均一な冷却水流量を確保することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１乃至請求項３に係る発明によれば、冷媒導入パイプをシリンダヘッドの外部に配置して、当該冷媒導入パイプから連通パイプ，冷媒通路を介して冷媒室に冷媒を導入するように構成した結果、従来の如く複数のドリル孔や水孔をシリンダヘッドに加工して冷媒通路を設ける必要がなくなるため、製造が極めて容易になると共に、冷媒導入パイプの径や配置を適宜変更することで、様々なエンジン仕様に応じた噴射ノズルの冷却構造を提供することができる利点を有する。
【００３５】
また、斯様に冷媒導入パイプをシリンダヘッドの外部に配置して、当該冷媒導入パイプから連通パイプ，冷媒通路を介して冷媒室に冷媒を導入するように構成した結果、従来に比し冷媒室に十分な流量の冷媒をスムーズに流入させることができ、この結果、ノズル部のより確実な冷却効果が得られ、ノズルスティックや噴霧不良をより確実に防止することができることとなった。
【００３６】
更に請求項２に係る発明によれば、シリンダヘッドへの噴射ノズルの締付力と、貫通孔，伝熱部材の各テーパ部のテーパ作用とを利用して、伝熱部材とシリンダヘッド，噴射ノズルのノズル部間の確実な密接を図ると共に、当該伝熱部材を介してノズル部を積極的に冷媒で冷却するように構成したので、従来に比しノズル部の確実な冷却効果が得られ、この結果、噴射ノズルのノズルスティックや噴霧不良を確実に防止することができることとなった。
【００３７】
更にまた、請求項３に係る発明によれば、シリンダヘッドへの噴射ノズルの締付力と、貫通孔，伝熱部材及び伝熱筒体の各テーパ部のテーパ作用とを利用して、伝熱部材とシリンダヘッド，伝熱筒体，噴射ノズルのノズル部間の確実な密接を図ると共に、当該伝熱筒体と伝熱部材を介してノズル部を積極的に冷媒で冷却するように構成したので、従来に比しノズル部の確実な冷却効果が得られ、噴射ノズルのノズルスティックや噴霧不良を確実に防止することができる利点を有する。
【００３８】
同様に、請求項４及び請求項５に係る発明によっても、伝熱筒体や伝熱部材を介して噴射ノズルのノズル部を積極的に冷却水やオイルで冷却するため、従来に比しノズル部の確実な冷却効果が得られ、噴射ノズルのノズルスティックや噴霧不良を確実に防止することができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１乃至請求項４の一実施形態に係る冷却構造の断面図である。
【図２】図１に示す冷却構造の要部拡大断面図である。
【図３】シリンダヘッドの底面図である。
【図４】従来の冷却構造の断面図である。
【図５】従来のシリンダヘッドの底面図である。
【符号の説明】
５１　シリンダヘッド
５３　貫通孔
５５　噴射ノズル
５７　ノズル本体
５９　ノズル部
６３　ノズル本体挿着孔
６５　ノズル孔
６７，７９，８３　テーパ部
７１　カッパーチューブ
７７　テーパガスケット
８７　水室
８９　ウォータージャケット
９１　冷却水通路
９３　アイコネクタ
９７　連通パイプ
９９　冷却水導入パイプ
１０３　冷却構造
【図１】
2004116387.tif 000003
【図２】
2004116387.tif 000004
【図３】
2004116387.tif 000005
【図４】
2004116387.tif 000006
【図５】
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