JP2008144740A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関に関し、特に吸気を取入れる吸気ポートを有する内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine having an intake port for taking in intake air.
従来、内燃機関は、たとえば特開2004−204796号公報(特許文献1)、特開2003−56399号公報(特許文献2)、特開2005−256678号公報(特許文献3)、特開平4−303164号公報(特許文献4)、特開平6−185404号公報(特許文献5)に開示されている。
特許文献1では、吸気ポートに樹脂製の断熱材を挿入固定する技術が開示されている。
特許文献2では、燃焼室から吸気行程時に吹き返すガスと接触する吸気ポートの領域に吸気ポート壁を介して吸気ポートと冷却液との熱交換を許容する冷却部を構成し、かつ、冷却部の端部と吸気ポートの入口部との間を吸気ポートと冷却液との熱交換を遮断する断熱部で構成した吸気ポートの構造が開示されている。
Patent Document 1 discloses a technique for inserting and fixing a resin heat insulating material in an intake port.
In Patent Document 2, a cooling unit that allows heat exchange between the intake port and the coolant via the intake port wall is formed in the region of the intake port that comes into contact with the gas blown back from the combustion chamber during the intake stroke, A structure of an intake port is disclosed in which a heat insulating portion that blocks heat exchange between the intake port and the coolant is provided between the end portion and the inlet portion of the intake port.
特許文献3では、吸気ポートにライナーを設置し、ヘッドとライナー間に遮熱空気層を形成する技術が開示されている。 Patent Document 3 discloses a technique in which a liner is installed at an intake port, and a thermal insulation air layer is formed between the head and the liner.
特許文献4では、吸気ポートの二股部までをセラミックポートライナーで構成する技術が開示されている。 Patent Document 4 discloses a technique in which up to the forked portion of the intake port is configured with a ceramic port liner.
特許文献5では、排気ポートライナーをエキゾーストマニホールドに固定する技術が開示されている。 Patent Document 5 discloses a technique for fixing an exhaust port liner to an exhaust manifold.
しかしながら、従来の技術では、吸気抵抗が高いという問題があった。
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、吸気抵抗を減少させることが可能な吸気ポート構造を有する内燃機関を提供することを目的とする。
However, the conventional technique has a problem that the intake resistance is high.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an internal combustion engine having an intake port structure capable of reducing intake resistance.
この発明に従って内燃機関は、吸気ポートを構成するシリンダヘッドと、シリンダヘッドに埋め込まれてインテークマニホールドに接続され、吸気ポートを構成する断熱部材とを備える。断熱部材は筒状であり、インテークマニホールドから少なくとも吸気ポートの分岐部分まで延び、分岐部分は鋭角をなし、断熱部材はシリンダヘッドよりも小さい熱伝導率を有する。 According to the present invention, an internal combustion engine includes a cylinder head that constitutes an intake port, and a heat insulating member that is embedded in the cylinder head and connected to an intake manifold and constitutes the intake port. The heat insulating member has a cylindrical shape, extends from the intake manifold to at least a branch portion of the intake port, the branch portion has an acute angle, and the heat insulating member has a thermal conductivity smaller than that of the cylinder head.
このように構成された内燃機関では、分岐部分が鋭角をなすため吸気抵抗を低減することができる。 In the internal combustion engine configured as described above, the intake resistance can be reduced because the branch portion forms an acute angle.
好ましくは、断熱部材とシリンダヘッドとの間に空気層が介在している。この場合、断熱効果をより高めることができる。 Preferably, an air layer is interposed between the heat insulating member and the cylinder head. In this case, the heat insulation effect can be further enhanced.
好ましくは、シリンダヘッドには内径が一定の孔が設けられており、孔に断熱部材が挿入される。この場合、断熱部材の組付け性を向上させることができる。 Preferably, the cylinder head is provided with a hole having a constant inner diameter, and a heat insulating member is inserted into the hole. In this case, the assembling property of the heat insulating member can be improved.
好ましくは、孔およびそれに連なるシリンダヘッドの吸気ポートは中子を用いて鋳造で形成される。この場合、孔および吸気ポートを一度に製造することができる。 Preferably, the hole and the intake port of the cylinder head connected to the hole are formed by casting using a core. In this case, the hole and the intake port can be manufactured at a time.
好ましくは、内燃機関は、吸気ポート内に燃料を噴射する噴射装置を有し、噴射装置から噴射された燃料が直接噴射される断熱部材の部分は空気層を介在させずにシリンダヘッドに当接している。この場合、燃料が直接噴射する部分がシリンダヘッドに温められ、燃料の気化を促進することができる。 Preferably, the internal combustion engine has an injection device for injecting fuel into the intake port, and a portion of the heat insulating member to which the fuel injected from the injection device is directly injected contacts the cylinder head without interposing an air layer. ing. In this case, the portion where the fuel is directly injected is warmed by the cylinder head, and fuel vaporization can be promoted.
好ましくは、断熱部材はシリンダヘッドからインテークマニホールドに向かって延在する延在部分を有し、延在部分がインテークマニホールドの吸気ポートに嵌り合う。この場合、インテークマニホールドの位置決めを確実に行なうことができる。 Preferably, the heat insulating member has an extending portion extending from the cylinder head toward the intake manifold, and the extending portion fits into the intake port of the intake manifold. In this case, the intake manifold can be reliably positioned.
この発明に従えば、吸気抵抗を低減することが可能な内燃機関を提供することができる。 According to the present invention, an internal combustion engine capable of reducing intake resistance can be provided.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In addition, the embodiments can be combined.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った内燃機関の断面図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従った内燃機関としてのエンジンは、シリンダブロック100と、シリンダブロック100上に設けられるシリンダヘッド30とを有する。シリンダブロック100のボア内にピストン110が挿入される。ピストン110上部が燃焼室111内である。シリンダブロック100上にシリンダヘッド30が設置されている。シリンダヘッド30は吸気ポート32と排気ポート221を有し、吸気ポート32は混合気または空気を燃焼室111へ導入するための経路であり、排気ポート221は排気ガスを燃焼室111から車外へ放出するための経路である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, an engine as an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention has a
内燃機関はガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンであってもよい。また、各々のピストン110の配置に関しては、直列型、V型、水平対向型またはW型であってもよい。さらに、レシプロエンジンだけでなく、ロータリーエンジンであってもよい。
The internal combustion engine may be a diesel engine as well as a gasoline engine. Further, the arrangement of each
シリンダヘッド30には孔31が設けられ、この孔31に断熱部材から構成されるスリーブ部材20が配置される。スリーブ部材20はシリンダヘッド30を構成する材料よりも低い熱伝導率の材料が用いられ、たとえばシリンダヘッド30をアルミニウムで構成する場合に、スリーブ部材20はセラミックまたは樹脂により構成される。スリーブ部材20内に吸気ポート21が設けられ、吸気ポート21はエッジ部分25を境として分岐して2つの吸気ポートを構成し、一方の吸気ポート22がシリンダヘッド30の吸気ポート32と接続されている。スリーブ部材20の外周に設けられたフランジ部121では他の部分に比べて厚みが相対的に厚くなっており、この部分で強度を確保する構成とされている。スリーブ部材20とシリンダヘッド30の孔31との間には空気層40が介在している。空気層40が介在することでスリーブ部材20とシリンダヘッド30との間の熱の伝達を抑制することができる。
A
インテークマニホールド10がシリンダヘッド30に接続されている。インテークマニホールド10内の吸気ポート11がスリーブ部材20の吸気ポート21と接続されている。インテークマニホールド10はスリーブ部材20と当接している。
図2は、図1中の矢印IIで示す方向から見たスリーブ部材の平面図である。図2を参照して、スリーブ部材20は、吸気ポート32,33に近づくにつれて径が太くなる形状とされている。しかしながら、フランジ部121の外径はほぼ一定であり、フランジ部121が孔31内に挿入されている。吸気ポート21はインテークマニホールド側では1つの筒状部材であるが、エッジ部分25を境として2つに分岐しており、2つの吸気ポート22,32がそれぞれシリンダヘッド側の吸気ポート32,33と接続されている。シリンダヘッド30とスリーブ部材20との間に介在する空気量はインテークマニホールド側で多く、吸気ポート32,33側で少ない。エッジ部分25はスリーブ部材20を構成する断熱部材で形成されており、その先端部は鋭角に構成されている。
FIG. 2 is a plan view of the sleeve member viewed from the direction indicated by the arrow II in FIG. Referring to FIG. 2, the
図3は、図2中のIIIで囲んだ部分を拡大して示す図である。図3を参照して、吸気ポート22,23の側壁の交点がエッジ部分25であり、鋭角θをなす。エッジ部分25はたとえば研磨により構成されていてもよい。エッジ部分25が鋭角をなすことで、分岐部分での吸気の流れに抵抗が発生することを抑制できる。これにより、吸気抵抗を低減できより多くの空気または混合気を燃焼室内に導入することができる。さらに、ポンピングロスの低減を図ることができる。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion surrounded by III in FIG. Referring to FIG. 3, the intersection of the side walls of
図4は、図2中の矢印IVで示す方向から見たスリーブ部材の側面図である。図4を参照して、スリーブ部材20はほぼ一定の外径Dを有する。スリーブ部材20のフランジ部121は互いにほぼ等しい間隔を隔てて位置決めされており、各々が直径Dを有する。この直径Dは孔31の内径とほぼ等しい。なお、この実施の形態では、スリーブ部材20がほぼ等しい径を有する例を示しているが、これに限られず、吸気ポート32に近づくにつれてスリーブ部材20の径が小さくなってもよく、または大きくなってもよい。また、スリーブ部材20の径は連続的に変化してもよく、また、スリーブ部材20が階段状に外径が変化する形状であってもよい。
FIG. 4 is a side view of the sleeve member viewed from the direction indicated by the arrow IV in FIG. Referring to FIG. 4, the
スリーブ部材20がねじ状となっており、このねじに噛み合うようなねじ溝が孔31に設けられてスリーブ部材20と孔31とが螺合していてもよい。その場合には、フランジ部121は円形状とされる。
The
図5は、図4中の矢印Vで示す方向から見たフランジ部の正面図である。図5を参照して、フランジ部121は楕円形状である。なお、フランジ部121は楕円形状である必要はなく、円形状などの他の曲線形状であってもよい。さらに、三角形、四角形などの多角形状であってもよい。
FIG. 5 is a front view of the flange portion viewed from the direction indicated by the arrow V in FIG. Referring to FIG. 5,
すなわち、内燃機関は、吸気ポート32,33を構成するシリンダヘッド30と、シリンダヘッド30に埋め込まれてインテークマニホールド10に接続され、吸気ポート21,22,23を構成する断熱部材としてのスリーブ部材20とを備える。スリーブ部材20は筒状であり、インテークマニホールド10からエッジ部分25まで延びる。エッジ部分25は鋭角θをなす。スリーブ部材20は、シリンダヘッド30よりも小さい熱伝導率を有する。すなわち、少なくともエッジ部分25までスリーブ部材20は断熱部材で構成されていればよく、その先はたとえばアルミニウムなどの金属で構成されていてもよい。
That is, the internal combustion engine includes a
また、スリーブ部材20とシリンダヘッド30との間には空気層40が介在している。シリンダヘッド30には内径が一定の孔31が設けられており、孔31にスリーブ部材20が挿入されている。
An
このように構成されたスリーブ部材20では、吸気ポート21の分岐部であるエッジ部分25を断熱材で形成している。そのため、鋭角で、かつ尖ったエッジ部分25を提供することができる。なお、通常アルミニウムで分岐を構成した場合、燃焼圧や冷熱による応力集中が分岐部に発生するために、Rを付ける必要がある。これに対して、本発明では分岐部分が鋭角に構成されるため、分岐部分であるエッジ部分25の通気抵抗を低減することができる。
In the
(実施の形態2)
図6は、この発明の実施の形態2に従った吸気ポートの製造方法を説明するための断面図である。図6で示す製造方法では、中子220と金型210を用いて鋳造で孔31を形成する。孔31と同時に吸気ポート32も形成される。また、シリンダヘッド30の他の部分も鋳造で構成される。
(Embodiment 2)
6 is a cross-sectional view for illustrating a method of manufacturing an intake port according to the second embodiment of the present invention. In the manufacturing method shown in FIG. 6, the
このように構成された実施の形態2に従った内燃機関では、加工工程を追加することなく、孔31を構成し、この孔31内にスリーブ部材20を挿入することが可能である。また、吸気ポート32と孔31とを一体で構成することにより、吸気ポート32と孔31との間の段差のばらつきを小さくすることができる。
In the internal combustion engine according to the second embodiment configured as described above, it is possible to configure the
(実施の形態3)
図7は、この発明の実施の形態3に従った内燃機関の断面図である。図7を参照して、この発明の実施の形態3に従った内燃機関では、噴射装置としてのインジェクタ80がインテークマニホールド10に設けられ、インジェクタ80から噴射された燃料81の噴霧が噴射される噴射領域123はシリンダヘッド30の孔31に直接搭載している。すなわち、燃料が付着する部分での空気層40を廃止している。これにより、インジェクタ80から噴射された燃料81が直接噴射されるスリーブ部材20の部分は空気層40を介在させずにシリンダヘッド30に当接している。これにより、燃料の気化を向上させ、エミッション性能を向上させることができる。なお、壁温が低いと付着した燃料の気化が悪化し、エミッション性能が低下する。また、燃料が付着する部位に熱伝達率のよい他の材料をインサート成形することなどを組合せて同様の効果を得ることも可能である。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view of an internal combustion engine according to Embodiment 3 of the present invention. Referring to FIG. 7, in the internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention, an
(実施の形態4)
図8は、この発明の実施の形態4に従った内燃機関の断面図である。図8を参照して、この発明の実施の形態4に従った内燃機関では、スリーブ部材20はインテークマニホールド10に向かって延びる延在部分124を有し、延在部分124がインテークマニホールド10に嵌り合っている。インテークマニホールド10にはシール部材12ガも受けられてインテークマニホールド10とシリンダヘッド30との間の気密性を保っている。すなわち、この実施の形態では、スリーブ部材20は、シリンダヘッド30からインテークマニホールド10に向かって延在する延在部分124を有し、延在部分124にインテークマニホールド10の吸気ポート11が嵌り合う。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a cross-sectional view of an internal combustion engine according to Embodiment 4 of the present invention. Referring to FIG. 8, in the internal combustion engine according to the fourth embodiment of the present invention,
このように構成されたこの実施の形態では、スリーブ部材20のインテークマニホールド10側が、インテークマニホールド10によって保持されて、シリンダヘッド30に接触しない。これにより断熱効果をさらに向上させることができる。
In this embodiment configured as described above, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 インテークマニホールド、11,21,22,23,32,33 吸気ポート、20 スリーブ部材、25 エッジ部分、30 シリンダヘッド、31 孔、100 シリンダブロック。 10 Intake manifold, 11, 21, 22, 23, 32, 33 Intake port, 20 sleeve member, 25 edge portion, 30 cylinder head, 31 holes, 100 cylinder block.
Claims (6)
前記シリンダヘッドに埋め込まれてインテークマニホールドに接続され、吸気ポートを構成する断熱部材とを備え、
前記断熱部材は筒状であり、前記インテークマニホールドから少なくとも吸気ポートの分岐部分まで延び、前記分岐部分は鋭角をなし、前記断熱部材は前記シリンダヘッドよりも小さい熱伝導率を有する、内燃機関。 A cylinder head constituting an intake port;
A heat insulating member that is embedded in the cylinder head and connected to the intake manifold, and constitutes an intake port;
An internal combustion engine, wherein the heat insulating member is cylindrical, extends from the intake manifold to at least a branch portion of the intake port, the branch portion has an acute angle, and the heat insulating member has a thermal conductivity smaller than that of the cylinder head.
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JP4655033B2 (en) | 2011-03-23 |
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