(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴口及び燃料通路を有する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシリンダヘッドの弁取付孔に嵌合支持する内燃機関の燃料噴射弁において、
ノズルスリーブ内に噴射弁チップを間接的に囲む水衣部を形成し、該水衣部をシリンダヘッド内の冷却水ジャケットに連通し、機関冷却水により噴射弁チップを冷却するようにし、
前記ノズルスリーブの内周テーパー面と前記噴射弁チップの外周面の間に、熱伝導性に優れた間座を密着状態で介在させ、
該間座は、縱割り状のスリットを有すると共に、外周面が弁軸芯方向の噴口側が小径となるテーパー状に形成されて前記ノズルスリーブの内周テーパー面にテーパー嵌合し、弁軸芯方向の噴口側へ押え込まれていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
前記間座の弁軸芯方向の噴口側の先端を、燃焼室の略天井面まで延設していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項３】
拡張可能な係合爪を先端部に備えた引抜筒と、引抜筒内に筒芯方向移動可能に挿入されると共に上記係合爪に連動連結した操作桿とを備え、操作桿の操作により係合爪を拡張して前記請求項１または２に記載の間座の端縁に係合させるようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁の分解工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、噴口及び燃料通路を有する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシリンダヘッドの弁取付孔に嵌合支持している内燃機関の燃料噴射弁及びその分解工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の燃料噴射弁９９を示しており、燃料噴射弁９９の先端部を構成する噴射弁チップ１００は、ノズルスリーブ１０１を介してシリンダヘッド１０２の弁取付孔１０３に挿入され、ノズルスリーブ１０１は弁取付孔１０３のめねじ部１０３ａに螺着されている。噴射弁チップ１００の先端部には燃焼室１０５に開口する噴口１０６が形成され、噴射弁チップ１００内には、上記噴口１０６に連通する環状燃料通路１１０及び縱向きの燃料供給通路１１１等が形成されると共に、環状冷却水室１１２及び該環状冷却水室１１２に連通する冷却水供給通路１１４及び戻し通路１１５等が形成されている。
【０００３】
図１１は、燃料噴射弁９９の冷却水循環経路を示す配管図であり、燃料噴射弁９９には冷却水入口１２０と冷却水出口１２１が形成され、冷却水入口１２０は、外部の冷却水供給管１２４を介してクーラ１２５及び清水ポンプ１２６に接続し、冷却水出口１２１は、外部の冷却水戻し管１２７を介して水タンク１２８及び清水ポンプ１２６に接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１２のような燃料噴射弁冷却構造では、機関冷却水の循環経路以外に、図１１のように噴射弁冷却専用のクーラ１２５、清水ポンプ１２６及び水タンク１２８等が必要になると共に、冷却水供給管１２４及び冷却水戻し管１２７等の外部配管が必要となり、部品点数が多くなると共にエンジンの配管構造が複雑化する。
【０００５】
また、図１２のように、噴射弁チップ１００内に直接環状冷却水室１１２及び冷却水通路１１４，１１５を形成する場合には、スペース的に制限される噴射弁チップ１００内に燃料通路１１０等と共に成形加工しなければならず、噴射弁チップ１００内の構造が複雑化し、成形加工に手間がかかると共に、充分な容積の冷却水室１１２を確保することも困難である。
【０００６】
また、図１２の環状冷却水室１１２及び冷却水通路１１４，１１５に、燃料油を供給して冷却に利用する場合もあるが、上記冷却水の場合と同様、燃料噴射弁冷却専用のポンプ及びクーラなどが必要になると共に、燃料油漏出防止のために配管及び継手等のシールを厳重にしなければならず、配管コストが高くなると共にメンテナンスにも手間がかかる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願請求項１記載の発明は、噴口及び燃料通路を有する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシリンダヘッドの弁取付孔に嵌合支持する内燃機関の燃料噴射弁において、
ノズルスリーブ内に噴射弁チップを間接的に囲む水衣部を形成し、該水衣部をシリンダヘッド内の冷却水ジャケットに連通し、機関冷却水により噴射弁チップを冷却するようにしていることを特徴としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願請求項１記載の発明は、噴口及び燃料通路を有する噴射弁チップを、ノズルスリーブを介してシリンダヘッドの弁取付孔に嵌合支持する内燃機関の燃料噴射弁において、ノズルスリーブ内に噴射弁チップを間接的に囲む水衣部を形成し、該水衣部をシリンダヘッド内の冷却水ジャケットに連通し、機関冷却水により噴射弁チップを冷却するようにし、前記ノズルスリーブの内周テーパー面と前記噴射弁チップの外周面の間に、熱伝導性に優れた間座を密着状態で介在させ、該間座は、縱割り状のスリットを有すると共に、外周面が弁軸芯方向の噴口側が小径となるテーパー状に形成されて前記ノズルスリーブの内周テーパー面にテーパー嵌合し、弁軸芯方向の噴口側へ押え込まれていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記間座の弁軸芯方向の噴口側の先端を、燃焼室の略天井面まで延設している。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の間座を引き抜くための分解工具であって、拡張可能な係合爪を先端部に備えた引抜筒と、引抜筒内に筒芯方向移動可能に挿入されると共に上記係合爪に連動連結した操作桿とを備え、操作桿の操作により係合爪を拡張して前記請求項１または２に記載の間座の端縁に係合させるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
ノズルスリーブ７は、燃焼室２に面する下端から弁取付孔３の下側部分及び冷却水ジャケット５を経て、弁取付孔３の上側部分まで至っており、下端部内周面に環状の水衣部形成部７ａが溶接により一体に固着されている。ノズルスリーブ７の上端部はＯリング１０を介して弁取付孔３の上側部分の内周面に嵌合している。
【００１５】
燃料噴射弁４は、弁本体部１２と、該弁本体部１２の下端面に袋ナット１４により結合された噴射弁チップ１５から構成されており、上方から押え金具１６により押え付けられている。押え金具１６は、シリンダヘッド１に螺着された植込みボルト１８に挿通され、該ボルト１８に螺挿されたナット１９により係止されている。
【００１６】
弁取付孔３の下側部分とノズルスリーブ７の間には、環状空間２１が確保されており、該環状空間２１は、上方の冷却水ジャケット５に開口すると共に、複数の冷却水通路２２を介して、他の冷却水ジャケット５にも連通している。
【００１７】
図２は噴射弁チップ１５の拡大図であり、噴射弁チップ１５の下端には燃焼室２に開口する複数の噴口２５が形成され、噴射弁チップ１５内には、前記噴口２５に連通する環状燃料通路２６が形成され、該環状燃料通路２６は上方に延びる縱向き燃料通路２７を介して弁本体部１２の燃料通路２８に連通している。
【００１８】
ノズルスリーブ７の外周面には環状の段面７ｂが形成され、弁取付孔３に形成された環状段面３ｂに環状パッキン３０を介して圧接している。ノズルスリーブ７の下端部分の内周面には、前述のように水衣部形成部７ａが一体に溶接されることにより、噴射弁チップ１５の下半部分を間接的に取り囲む環状の水衣部３１が形成されている。
【００１９】
水衣部３１の垂直断面形状（弁軸芯Ｏ１を含む断面））は、図２のように上下方向に長くなっており、上端部は放射状に配置された複数の連通孔３３を介して前記環状空間２１に連通している。連通孔３３は水衣部３１から斜め上向き形成されている。水衣部形成部７ａの内周面は下方側（噴口側）が小径となるテーパー状に形成されており、該テーパー状内周面と噴射弁チップ１５の外周面の間には、筒状の間座３５が圧入されている。
【００２０】
間座３５は、熱伝導性に優れかつ硬度が低くてなじみ性のある金属、たとえば銅で形成されており、外周面が上記水衣部形成部７ａのテーパ−状内周面に対応するテーパー面となっている。間座３５の上端面と噴射弁チップ１５に形成された押え用段面１５ａの間には、弾性を有するテフロン等で形成された環状の間座押え３７が挟圧されており、これにより、間座押え３７を介して間座３５を下方へ押え付け、くさび作用により、間座３５の内外両面を、噴射弁チップ１５の外周面と水衣部形成部７ａのテーパ−状内周面に密着させている。間座３５の上端位置は水衣部３１の概ね上端位置に対応し、間座３５の下端３５ｂは水衣部形成部７ａの下端位置、すなわち燃焼室天井面まで至っている。
【００２１】
図３は図２のIII-III断面図であり、ノズルスリーブ７の連通孔３３は、流通断面積を充分に確保するために、たとえば周方向に等間隔をおいて８本形成されており、シリンダヘッド１の冷却水通路２２は、たとえば周方向に等間隔をおいて４本形成されている。間座３５は、上下方向の全長に亘るスリット（割れ目）３５ａが形成されると共に、自由状態における内径は噴射弁チップ１５の外径より若干小さく形成されている。
【００２２】
連通孔３３の流通断面積は、たとえば４つの連通孔３３の流通断面積の合計が、少なくとも水衣部３１の流通断面積（弁軸芯Ｏ１を通る切断面による断面）以上になるように設定されている。
【００２３】
図４〜図６は、燃料噴射弁分解時に、間座３５を引き抜くために用いる分解工具を示している。図４において、引抜用分解工具は、細長い引抜管４１と、該引抜管４１の下端部に固着された調芯部材４２と、該調芯部材４２の下端に拡張可能に固着された係合爪４４と、引抜管４１内に挿入された操作桿４５と、引抜管４１の上部外周面に螺合したジャッキナット４７と、引抜管４１の上端部内周面に螺合すると共に操作桿４５の上端に当接する開閉操作ボルト４８等から構成され、引抜管４１はシリンダヘッド１に固定される固定ベース５０のガイド孔５１に上下方向移動可能に挿通され、ジャッキナット４７を回転操作することにより、引抜管４１を徐々に引き上げるようになっている。
【００２４】
図５は分解工具の下端部拡大図であり、調芯部材４２はノズルスリーブ７の内周面に嵌合することにより調芯作用を行なうようになっており、係合爪４４は円筒状に形成されると共に、複数に分割されることにより径方向の外方に拡張可能となっており、係合爪４の外周には、拡張時に間座３５の下端縁に係合する段面４４ａが形成されている。
【００２５】
係合爪４４の内周には、操作桿４５の下端部に形成された円錐部４５ａが挿入されると共に、該円錐部４５ａに当接するテーパー受け部４４ｂが形成されており、操作桿４５を押し下げることにより、テーパー受け部４４ｂを介して各係合爪４４を径方向の外方に拡張するように構成されている。
【００２６】
図６は図５のVI-VI断面図であり、係合爪４４はたとえば４つに分割されている。
【００２７】
【作用】
機関に装備された水ポンプ（図示せず）から吐出される機関冷却水は、シリンダ内の冷却水ジャケットに供給され、シリンダ内を冷却した後、図１に示すシリンダヘッド１の冷却水ジャケット５に供給され、吸、排気通路及び吸，排気弁等を冷却すると共に、冷却水通路２２を通って環状空間２１に供給され、該環状空間２１から連通孔３３の幾つかを通って水衣部３１に供給され、噴射弁チップ１５の下半部分を間接的に冷却する。
【００２８】
図２において、ノズルスリーブ７の水衣部形成部７ａの内周面と噴射弁チップ１５の外周面の間には、両面に密着した熱伝導性の良い間座３５が配置されているので、間接冷却構造であっても、噴射弁チップ１５を効率良く冷却することができる。
【００２９】
図３のように連通孔３３を８つ形成し、その半分（４つ）の合計流通断面積を、水衣部３１の流通断面積以上としていることにより、水衣部３１への流入量及び水衣部３１からの流出量を充分に確保することができ、これにより水衣部３１内の冷却水の入れ替えを速やかに行い、噴射弁チップ１５を効率良く冷却する。
【００３０】
【取外方法】
図１において、燃料噴射弁４を取り外す場合には、燃料高圧管５５を燃料噴射弁４から外すと共に、押え金具１６のナット１９を外し、燃料噴射弁４を弁取付孔３から上方に引き抜く。この際、ノズルスリーブ７の水衣部３１に冷却水が残っていても、燃焼室２内に漏れることはない。
【００３１】
燃料噴射弁４を引き抜いても、間座３５はノズルスリーブ７に取り残されているので、図４に示す引抜き用分解工具を利用して、間座３５を上方へ引き抜く。すなわち、シリンダヘッド１に固定した固定ベース５０のガイド孔５１に引抜管４１を挿通し、係合爪４４及び調芯部材４２をノズルスリーブ７内に挿入し、調芯部材４２で芯出しを行ないながら係合爪４４を間座３５から下方へ突出させる。
【００３２】
次に上端の操作ボルト４８を回動して操作桿４５を押し下げることにより、図５の下端円錐部４５ａのくさび作用により係合爪４４を拡張させ、間座３５の下端に段面４４ａを係合させる。
【００３３】
そして、図４のジャッキナット４７を固定ベース５０に当接させた状態で回転することにより、引抜管４１を徐々に引き上げ、ノズルスリーブ７から間座３５を引き抜く。したがって、シリンダヘッド１を分解することなく、間座３５を引抜くことができる。
【００３４】
【取付方法】
図２において、燃料噴射弁４を取り付ける際には、噴射弁チップ１５の外周に新しい間座押え３７及び新しい間座３５を順次嵌め、間座３５の締り嵌め作用により、間座３５及び間座押え３７を脱落不能に保持しておく。
【００３５】
図１において、上記のように間座押え３７及び間座３５を装着した燃料噴射弁４を弁取付孔３に挿入し、押え金具１６により上方から押え付ける。この時、間座押え３７はその弾性力により上下方向に圧縮されると共に、間座３５を下方へ押え込み、間座３５の内外両面を噴射弁チップ１５の外周面とノズルスリーブ７の水衣部形成部７ａの内周面に密着させる。
【００３６】
【その他の発明の実施の形態】
（１）図７は水衣部３１の伝熱面積を拡張するために、水衣部３１にフィン６０を形成した例であり、図８は水衣部３１に溝６１を形成した例である。上記フィン６０又は溝６１を螺旋状に形成すると、冷却水の流れを螺旋状に整流できると共に流速を上げることができ、熱交換率を向上させることができる。
【００３７】
（２）図９は、連通孔３３を１つ置きに、水衣部３１の接線方向に向くように傾斜させ、これにより水衣部３１内に旋回流を発生させ、冷却効率を向上させる構造である。
【００３８】
（３）図１０は、間座の変形例であり、互いに上下反対向きに配置された内外１対の間座６５，６６を、ノズルスリーブ７の水衣部形成部７ａと噴射弁チップ１５の間に介在させた例である。内側の間座６５は、外周面が下方に行くに従い小径となるテーパーに形成されており、外側の間座６６は、内周面が下方に行くに従い小径となるテーパーに形成されており、両間座６５，６６のテーパー面同士が接触している。このように互いにテーパー嵌合する１対の間座６５，６６を使用することにより、噴射弁チップ１５の外周面及びノズルスリーブ７の内周面をいずれもストレートにすることができる。
【００３９】
（４）前記実施の形態では間座３５として銅を使用しているが、熱伝導性が良くて、なじみ性（密着性）が良いその他の金属あるは樹脂を使用することも可能である。
【００４０】
（５）図２では間座３５の外周面とノズルスリーブ７の水衣部形成部７ａの内周面をテーパー嵌合しているが、これに加えて間座３５の内周面と噴射弁チップ１５の外周面を、下方に行くに従い小径となるテーパー嵌合とすることもできる。
【００４１】
（６）間座３５に工具係合孔を形成して、該係合孔に分解工具の爪を係合して抜くようにすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
（１）噴口２５及び燃料通路２６を有する噴射弁チップ１５を、ノズルスリーブ７を介してシリンダヘッド１の取付孔３に嵌合支持している内燃機関の燃料噴射弁において、ノズルスリーブ７内に噴射弁チップ１５を間接的に冷却する水衣部３１を形成し、水衣部３１をシリンダヘッド１内の冷却水ジャケット５に連通し、機関冷却水を利用して噴射弁チップ１５を冷却するようにしているので、図１１の従来例のように、機関冷却水の循環経路とは別に、噴射弁チップ専用の冷却配管、クーラ及びポンプ等の機器を備えることが不要となり、エンジンの部品点数が削減できると共に、部品コストも低減できる。
【００４３】
（２）噴射弁チップ冷却専用の配管及び継手等が必要なくなるため、噴射弁周りの構造がシンプルとなり、燃料噴射弁の分解及び組付が容易になる。
【００４４】
（３）図１２のように噴射弁チップ内に冷却水室及び冷却水通路を形成する必要がなくなるので、噴射弁チップ自体の構造も簡素化することができる。
【００４５】
（４）ノズルスリーブ７の内周面と噴射弁チップ１５の外周面の間に、熱伝導性に優れかつ密着性の良い間座３５を介在させていると、間接冷却構造でありながら、水衣部３１と噴射弁チップ１５との間の熱伝達効率を高めることができ、冷却性能高めることができる。
【００４６】
（５）間座３５に縱割り状のスリット３５ａを形成し、間座３５とノズルスリーブ７の内周面とを、弁軸芯方向の噴口側が小径となるテーパー嵌合とし、間座押え３７により、弁軸芯Ｏ１方向の噴口側へ押え込むようにすると、組付け時、間座３５のくさび作用により、簡単にノズルスリーブ７と噴射弁チップ１５との間の密着性を高め、熱伝達効率を高めることができる。
【００４７】
（６）水衣部３１にフィン６０又は溝６１を形成することにより、熱伝達効率を一層向上させることができる。
【００４８】
（７）間座３５の弁軸芯方向の噴口側の先端を、燃焼室２の略天井面まで延設することにより、温度上昇が大きい噴口付近まで充分に冷却することができる。
【００４９】
（８）請求項３に記載された分解工具によると、操作桿４５の操作により、下端の係合爪４４を開き、間座３５の下端に係合させるようにしているので、燃料噴射弁分解時、シリンダヘッド１を分解することなく、間座３５を上方に引抜くことができ、分解作業の能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明を適用した内燃機関の燃料噴射弁の縱断面図である。
【図２】  図１の下端部分の拡大図である。
【図３】  図２のIII-III断面図である。
【図４】  間座引抜作業時の状態を示す引抜用分解工具の縱断面図である。
【図５】  図４の下端部分の拡大図である。
【図６】  図５のVI-VI断面図である。
【図７】  水衣部の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図８】  水衣部の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図９】  水衣部の連通孔の変形例を示す図３と同様の水平断面図である。
【図１０】  間座の変形例を示す縱断面拡大図である。
【図１１】  従来例の配管略図である。
【図１２】  従来の燃料噴射弁の縱断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  燃焼室
３  弁取付孔
４  燃料噴射弁
５  冷却水ジャケット
７  ノズルスリーブ
７ａ  水衣部形成部
１５  噴射弁チップ
２１  環状空間
２２  冷却水通路
２５  噴口
２６  環状燃料通路
３１  水衣部
３３  連通孔
３５  間座
３５ａ  スリット
３７  間座押え
４１  引抜管
４２  調芯部材
４４  係合爪
４５  操作桿
４７  ジャッキナット
４８  操作ボルト
【図１】
0004215380.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004215380.tif 000013