JP2000073772A - 筒内噴射式エンジン - Google Patents

筒内噴射式エンジン

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JP2000073772A JP10241595A JP24159598A JP2000073772A JP 2000073772 A JP2000073772 A JP 2000073772A JP 10241595 A JP10241595 A JP 10241595A JP 24159598 A JP24159598 A JP 24159598A JP 2000073772 A JP2000073772 A JP 2000073772A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インジェクタの取付角度を大きくとるととも
に吸気抵抗を小さくしてエンジン出力の増大を図ること
ができる筒内噴射式エンジンを提供する。 【解決手段】 プライマリポート１１の下流側端部をカ
ム軸の軸線方向から見て下流側に向かうにしたがってイ
ンジェクタ６の先端部から次第に離間するように湾曲さ
せる。カム軸の軸線方向から見た状態でプライマリポー
ト１１の断面形状を示す円弧状の曲線１１ａ，１１ｂを
円弧の中心が動弁カム室７側に位置するように形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室に燃料を直
接噴射するインジェクタを吸気ポートとシリンダヘッド
底面との間に配設した筒内噴射式エンジンに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の筒内噴射式エンジンとし
ては、例えば特開平１０−１４１０６６号公報に開示さ
れたものがある。この公報に示された筒内噴射式エンジ
ンは、シリンダヘッドに吸気弁と排気弁を２本ずつ備
え、インジェクタをシリンダの軸線方向から見て吸気弁
毎の吸気ポートどうしの間であって、カム軸の軸線方向
から見て吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に配設
している。
【０００３】前記吸気ポートにおける吸気弁が貫通する
下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で断面形
状が円弧状になるように形成している。円弧の中心はイ
ンジェクタ側に位置している。また、この吸気ポートの
上流側は、シリンダヘッドの側面に形成した上流端の開
口から前記下流側端部の湾曲部分までの間を直線状に形
成している。この直線状に延びる部分は、吸気弁のバル
ブスプリングを支承する座と、インジェクタとの間を通
っている。
【０００４】前記インジェクタは、燃料を吸気ポートの
二つの開口の間から、燃焼室内にシリンダの軸心を指向
するとともにシリンダ軸線に対して角度をもたせて斜め
に噴射するように取付けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように構成し
た筒内噴射式エンジンにおいては、インジェクタの噴霧
特性を向上させるためにインジェクタの取付角度を大き
く、すなわちシリンダヘッド底面（シリンダブロックと
の合わせ面）に対するインジェクタの軸線の傾斜角度が
大きくなるように設定すると、カム軸の軸線方向から見
た状態で吸気ポートが上流側と下流側端部との間で折曲
がるようになってしまい、吸気抵抗が大きくなってエン
ジン出力が低下してしまうという問題があった。
【０００６】吸気ポートが途中で折曲がるようになるの
は、吸気ポートの上流側で直線状に延びる部分をバルブ
スプリングの座とインジェクタとの間でシリンダヘッド
底面に対する傾斜角度がインジェクタと同等に大きくな
るように形成しなければならないからである。すなわ
ち、シリンダヘッド底面に対する傾斜角度が大きい上流
部分に、円弧の中心がインジェクタ側に位置する円弧状
に湾曲した下流側端部を接続することになり、この接続
部分で吸気ポートが折曲がるようになる。
【０００７】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、インジェクタの取付角度を大きくと
るとともに吸気抵抗を小さくしてエンジン出力の増大を
図ることができる筒内噴射式エンジンを提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係る筒内噴射式エンジンは、吸気ポートの下
流側端部をカム軸の軸線方向から見て下流側に向うにし
たがってインジェクタの先端部から次第に離間するよう
に湾曲させ、カム軸の軸線方向から見た状態で吸気ポー
トの断面形状を示す円弧状の曲線を円弧の中心が動弁カ
ム室側に位置するように形成したものである。
【０００９】本発明によれば、吸気ポートの下流側端部
は、カム軸の軸線方向から見た状態で湾曲する方向が従
来とは反対になり、上流側に向うにしたがって次第に動
弁カム室に近接するように形成される。このため、シリ
ンダヘッド底面に対する傾斜角度が大きくなるように吸
気ポートの上流部を形成しても、この上流部を前記下流
側端部に直線的に接続することができる。
【００１０】請求項２に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンは、上述した発明に係る筒内噴射式エンジンの
吸気ポートを、シリンダヘッドに吸気弁毎に形成した二
つの吸気ポートの一方とし、これらの二つの吸気ポート
をシリンダの軸線方向から見て互いに平行であって、上
流端が下流端より他方の吸気ポート側に偏るように傾斜
させ、他方の吸気ポートの上流端に接続する吸気通路
に、エンジン運転域が高回転域にあるときに開く開閉弁
を介装したものである。
【００１１】この発明によれば、エンジン運転域が低・
中回転域にあるときには、開閉弁が閉じており、下流側
端部の湾曲する方向が従来とは反対になる一方の吸気ポ
ートのみから吸気がシリンダ内に流入する。この吸気
は、シリンダの軸線方向から見た状態でシリンダボアの
接線に沿うようにシリンダ内に流入するとともに、カム
軸の軸線方向から見た状態でシリンダ軸線を挾んだ反対
側に向うようにシリンダ内に流入する。
【００１２】このため、低・中回転時にはシリンダ内に
吸気の旋回流がスワールとタンブルとを合成した状態で
発生する。一方、エンジン運転域が高回転域にあるとき
には、開閉弁が開くことによって他方の吸気ポートから
も吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を大量にシリ
ンダ内に供給することができる。
【００１３】請求項３に記載した発明に係る筒内噴射式
エンジンは、請求項２記載の筒内噴射式エンジンにおい
て、一方の吸気ポートの上流側におけるインジェクタと
対応する部位にポート内側に突出する膨出部を形成し、
この膨出部の外側を凹陥部としてこの凹陥部にインジェ
クタを臨ませたものである。
【００１４】この発明によれば、他方の吸気ポートは、
インジェクタと対応する部分にインジェクタとの干渉を
避けるための膨出部を形成しなくてよいから、内面を凹
凸が可及的少なくなるように形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る筒内噴射式エ
ンジンの一実施の形態を図１ないし図６によって詳細に
説明する。図１は本発明に係る筒内噴射式エンジンのシ
リンダヘッドをシリンダブロック側から見た状態を示す
底面図、図２はシリンダヘッドおよび吸気制御弁ユニッ
トの側面図、図３はシリンダヘッドの一部を拡大して示
す側面図、図４は図１におけるシリンダヘッドのIV−IV
線断面図、図５は図１におけるシリンダヘッドのV−V線
断面図、図６は図１におけるシリンダヘッドのVI−VI線
断面図である。
【００１６】これらの図において、符号１で示すもの
は、この実施の形態によるシリンダヘッドである。この
シリンダヘッド１は、ＤＯＨＣ型４気筒の筒内噴射エン
ジンに用いるもので、１気筒当たり２本ずつの吸気弁
２，３と排気弁４，４を備えるとともに、燃焼室５（図
４〜図６参照）に燃料を直接噴射するインジェクタ６
を、図１に示すように二つの吸気弁２，３の弁体どうし
の間に燃料噴射口６ａが位置するように取付けている。
また、このシリンダヘッド１は、シリンダ軸心より排気
弁４側に偏る位置に点火プラグＰを取付けている。
【００１７】前記吸気弁２，３および排気弁４は、シリ
ンダヘッド１に設けた動弁装置（図示せず）が駆動する
構造を採っている。この動弁装置は、シリンダヘッド１
と図示していないヘッドカバーとの間に形成される動弁
カム室７（図５，６参照）に構成部材が収容される従来
周知の構造を採っている。この動弁装置のバルブスプリ
ングを図５，６中に符号８で示し、カム軸（図示せず）
の軸受を符号９で示す。バルブスプリング８は、シリン
ダヘッド１に形成した座１０に図示していないバルブス
プリングシートを介して支承させている。
【００１８】また、このシリンダヘッド１は、吸気弁毎
に吸気ポート１１，１２を形成し、排気ポート１３を気
筒毎に排気通路がシリンダヘッド１で集合するように形
成している。
【００１９】前記インジェクタ６は、図１に示すよう
に、シリンダの軸線方向から見た状態でカム軸の軸線方
向（図１の上下方向）と直交する方向を軸線方向として
先端がシリンダの軸心を指向するとともに、図４〜図６
に示すように、カム軸の軸線方向から見て吸気ポート１
１，１２とシリンダヘッド底面と１４の間で、同図中に
一点鎖線Ｃで示すシリンダ軸線に対して傾斜するように
シリンダヘッド１に取付けている。
【００２０】このインジェクタ６の軸線がシリンダヘッ
ド底面１４に対して傾斜する角度は、従来より大きくな
るように設定している。また、この実施の形態では、イ
ンジェクタ６の円柱状のバルブ収容部６ｂの先端に設け
た相対的に径が小さい燃料噴射管６ｃを燃焼室５内に臨
ませている。
【００２１】このインジェクタ６のシリンダヘッド１へ
の取付けは、図４に示すように、シリンダヘッド側部に
形成したインジェクタ取付用の穴１５に前記バルブ収容
部６ｂを嵌合させ、図２に示すように、固定用ボルト１
６でシリンダヘッド１に固定することによって行ってい
る。
【００２２】前記二つの吸気ポート１１，１２は、図１
に示すように、シリンダの軸線方向から見て互いに平行
であって、上流端が下流端よりカム軸の軸線方向の一方
（図１において下側）に偏るように傾斜させている。こ
れらの吸気ポート１１，１２のうち図１において上側に
位置する一方の吸気ポート１１を以下においてプライマ
リポートといい、他方の吸気ポート１２を以下において
セカンダリポートという。すなわち、これら両吸気ポー
ト１１，１２は、シリンダの軸線方向から見た状態で上
流端が下流端より両吸気ポート１１，１２の並設方向の
セカンダリポート１２側に偏るように傾斜させている。
【００２３】また、これらの吸気ポート１１，１２は、
図１および図２中に符号１７で示す吸気制御弁ユニット
の吸気通路１８，１９に接続している。この吸気制御弁
ユニット１７は、シリンダヘッド１の吸気ポート１１，
１２と対応するように吸気通路１８，１９を計八箇所に
形成しており、シリンダヘッド１の側部に図２に示すよ
うにガスケット２０を介して接続し、固定用ボルト２１
によって固定している。
【００２４】前記吸気制御ユニット１７における前記セ
カンダリポート１２に接続する四箇所の吸気通路１９に
は、バタフライバルブからなる開閉弁２２をそれぞれ介
装している。これらの開閉弁２２は、駆動軸２３によっ
て互いに連動するように連結し、図２に示すように吸気
制御ユニット１７の側部に設けたサーボモータ２４に前
記駆動軸２３を介して接続しており、エンジン運転域が
低・中回転域にあるときに閉じ、高回転域にあるときに
開く構造を採っている。
【００２５】なお、吸気制御ユニット１７の上流側は、
図示していない吸気マニホールドを介してサージタンク
に接続している。このサージタンクにスロットル弁を設
けている。このエンジンの吸気系は、前記サージタンク
の吸気入口に設けたエアクリーナから吸入した外気をス
ロットル弁で計量し、サージタンクから吸気マニホール
ドを介して吸気制御ユニットの各吸気通路に導く構造を
採っている。
【００２６】二つの吸気ポート１１，１２のうちプライ
マリポート１１は、図５に示すように、シリンダヘッド
１の側面に形成した上流端の開口からバルブスプリング
支承用の座１０とインジェクタ６との間を通って直線状
に延びるように上流側を形成している。この直線状に形
成した上流部分は、カム軸の軸線方向から見てインジェ
クタ６の軸線と略平行になるように形成している。
【００２７】また、このプライマリポート１１における
吸気弁２が貫通する下流側端部は、カム軸の軸線方向か
ら見て下流側に向うにしたがってインジェクタ６の燃料
噴射管６ｃから次第に離間するように湾曲させ、このプ
ライマリポート１１の断面形状を示す円弧状の曲線１１
ａ，１１ｂを円弧の中心が動弁カム室７側に位置するよ
うに形成している。
【００２８】このため、このプライマリポート１１の下
流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で湾曲する
方向が従来とは反対になり、上流側に向うにしたがって
次第に動弁カム室７に近接するように形成される。この
結果、シリンダヘッド底面１４に対する取付角度が従来
より大きくなるようにシリンダヘッド１に取付けたイン
ジェクタ６との干渉を避けるために、プライマリポート
１１の上流部をカム軸の軸線方向から見てインジェクタ
６と平行になるように形成しても、この上流部を前記下
流側端部に直線的に接続することができる。
【００２９】したがって、インジェクタのシリンダヘッ
ド底面１４に対する取付角度を従来に較べて大きくとっ
てもプライマリポート１１が途中で折曲がることはない
から、インジェクタの噴霧特性を向上させるとともに吸
気抵抗を低減することができる。
【００３０】さらに、このプライマリポート１１は、図
１に示すように、シリンダの軸線方向から見て上流側が
インジェクタ６と重なっており、インジェクタ６の取付
角度を大きくとるためにはプライマリポート１１が妨げ
になるから、上流側におけるインジェクタ６と対応する
部位に、図２および図３に示すように、ポート内側に突
出する膨出部２５を形成している。
【００３１】この膨出部２５の外側を凹陥部２６として
この凹陥部２６にインジェクタ６の基部（図２において
上部）を臨ませている。なお、図２において前記凹陥部
２６をシリンダヘッド側壁におけるインジェクタ６の上
方まで延びるように上下方向に長く形成しているのは、
インジェクタ６を着脱するときにこの部分を通すからで
ある。プライマリポート１１は、セカンダリポート１２
に較べて吸気流量が少ないため、上述したように膨出部
２５を形成してもエンジンの運転に及ぼす影響は少な
い。
【００３２】前記セカンダリポート１２は、図６に示す
ように、シリンダヘッド１の側面に形成した上流端の開
口から燃焼室５側の下流端の開口まで略一直線状に形成
している。また、前記プライマリポート１１がシリンダ
の軸線方向から見てインジェクタ６と重なっており、セ
カンダリポート１２は、インジェクタ６と対応する部分
にインジェクタ６との干渉を避けるための膨出部を形成
しなくてよいから、内面を凹凸が可及的少なくなるよう
に形成することができる。このため、吸気抵抗が小さく
なるようにセカンダリポート１２を形成することができ
る。
【００３３】上述したように構成したシリンダヘッド１
を装着した筒内噴射式エンジンは、エンジン運転域が低
・中回転域にあるときには、開閉弁２２が閉じており、
プライマリポート１１のみから吸気がシリンダ内に流入
する。この吸気は、図１中に矢印で示すように、シリン
ダの軸線方向から見た状態でシリンダボアの接線に沿う
ようにシリンダ内に流入する。このように吸気が流れる
のは、プライマリポート１１の上流端が下流端よりセカ
ンダリポート側に偏るように傾斜しているからである。
【００３４】また、このときに吸気は、図５中に矢印で
示すように、カム軸の軸線方向から見た状態でシリンダ
軸線を挾んだ反対側に向うようにシリンダ内に流入す
る。このように吸気が流れるのは、プライマリポート１
１の下流側端部の湾曲する方向が従来とは反対になって
いるからである。
【００３５】このため、低・中回転時には、シリンダ内
に吸気の旋回流がスワールとタンブルとを合成した状態
で発生する。また、プライマリポート１１を途中で折曲
がることなく上流端から下流端まで略直線状に形成して
いるから、吸気抵抗を低減できる。これに加えて、イン
ジェクタ６のシリンダヘッド底面１４に対する取付角度
を大きく設定しているから、噴霧特性を向上させること
ができる。この結果、空燃比を超リーンになるように設
定しても燃焼が安定し、低・中回転時の出力増大を図る
ことができる。
【００３６】一方、エンジン運転域が高回転域にあると
きには、開閉弁２２が開くことによってセカンダリポー
ト１２からも吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を
大量にシリンダ内に供給することができる。この結果、
高回転時に出力増大を図ることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
気ポートの下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状
態で湾曲する方向が従来とは反対になり、上流側に向う
にしたがって次第に動弁カム室に近接するように形成さ
れる。このため、シリンダヘッド底面に対する傾斜角度
が大きくなるように吸気ポートの上流部を形成しても、
この上流部を前記下流側端部に直線的に接続することが
できる。
【００３８】したがって、インジェクタの取付角度を従
来に較べて大きくとっても吸気ポートが途中で折曲がる
ことはないから、インジェクタの噴霧特性を向上させる
とともに吸気抵抗を低減することができ、エンジン出力
の増大を図ることができる。
【００３９】請求項２記載の発明によれば、エンジン運
転域が低・中回転域にあるときには、開閉弁が閉じてお
り、下流側端部の湾曲する方向が従来とは反対になる一
方の吸気ポートのみから吸気がシリンダ内に流入する。
この吸気は、シリンダの軸線方向から見た状態でシリン
ダボアの接線に沿うようにシリンダ内に流入するととも
に、カム軸の軸線方向から見た状態でシリンダ軸線を挾
んだ反対側に向うようにシリンダ内に流入する。このた
め、低・中回転時にはシリンダ内に吸気の旋回流がスワ
ールとタンブルとを合成した状態で発生する。
【００４０】一方、エンジン運転域が高回転域にあると
きには、開閉弁が開くことによって他方の吸気ポートか
らも吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を大量にシ
リンダ内に供給することができる。
【００４１】したがって、低・中回転時に空燃比を超リ
ーンになるように設定しても燃焼が安定するとともに、
高回転時に出力増大を図ることができるから、燃費の低
減と出力の増大とを両立させることができる。
【００４２】請求項３記載の発明によれば、他方の吸気
ポートは、インジェクタと対応する部分にインジェクタ
との干渉を避けるための膨出部を形成しなくてよいか
ら、内面を凹凸が可及的少なくなるように形成すること
ができる。このため、他方の吸気ポートの吸気抵抗を低
減することができるから、高回転時により一層エンジン
出力を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る筒内噴射式エンジンのシリンダ
ヘッドをシリンダブロック側から見た状態を示す底面図
である。
【図２】 シリンダヘッドおよび吸気制御弁ユニットの
側面図である。
【図３】 シリンダヘッドの一部を拡大して示す側面図
である。
【図４】 図１におけるシリンダヘッドのIV−IV線断面
図である。
【図５】 図１におけるシリンダヘッドのV−V線断面図
である。
【図６】 図１におけるシリンダヘッドのVI−VI線断面
図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、２，３…吸気弁、５…燃焼室、６
…インジェクタ、６ｃ…燃料噴射管、７…動弁カム室、
１１…プライマリポート、１２…セカンダリポート、２
２…開閉弁、２５…膨出部、２６…凹陥部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA18 AB03 AC05 AD03 AD07 AD12 AF01 AG02 3G024 AA04 AA09 DA01 DA06 DA10 DA18 FA00 3G066 AA02 AA03 AA04 AB02 AD12 BA16 BA17 BA65 CD04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室に燃料を直接噴射するインジェク
    タをカム軸の軸線方向から見て吸気ポートとシリンダヘ
    ッド底面との間に設けた筒内噴射式エンジンにおいて、
    前記吸気ポートの下流側端部をカム軸の軸線方向から見
    て下流側に向うにしたがってインジェクタの先端部から
    次第に離間するように湾曲させ、カム軸の軸線方向から
    見た状態で吸気ポートの断面形状を示す円弧状の曲線を
    円弧の中心が動弁カム室側に位置するように形成したこ
    とを特徴とする筒内噴射式エンジン。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の筒内噴射式エンジンの吸
    気ポートを、シリンダヘッドに吸気弁毎に形成した二つ
    の吸気ポートの一方とし、これらの二つの吸気ポートを
    シリンダの軸線方向から見て互いに平行であって、上流
    端が下流端より他方の吸気ポート側に偏るように傾斜さ
    せ、他方の吸気ポートの上流端に接続する吸気通路に、
    エンジン運転域が高回転域にあるときに開く開閉弁を介
    装したことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の筒内噴射式エンジンにお
    いて、一方の吸気ポートの上流側におけるインジェクタ
    と対応する部位にポート内側に突出する膨出部を形成
    し、この膨出部の外側を凹陥部としてこの凹陥部にイン
    ジェクタを臨ませたことを特徴とする筒内噴射式エンジ
    ン。
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