JP2016061204A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】先端にキャップを嵌め込んでいるインジェクタを備えた内燃機関において、インジェクタを抜き外すときにキャップが内向き環状突起の先端面に当たって外れてしまうことを防止する。
【解決手段】インジェクタ１８の挿入位置を規制する内向き環状突起２８の内端部３３を、外端部３２のピーク３２ａよりもシリンダヘッド２の側に突出させ、その先端部に内側傾斜面３１ｃを形成している。内側傾斜面３３ｃのガイド作用により、キャップ２５の外れを防止できる。内向き環状突起２８の内端部３３が従来よりも長く延びていることにより、吸気の直進性が高まるため、吸気がキャップ２５の端面２５ａに当たって渦流ができることを防止できる。そのため、吸気の流れをスムース化できる。
【選択図】図２

Description

本願発明は、インジェクタの配置部の構造に特徴を有する内燃機関に関するものであり、特に，車両用の内燃機関を好適な対象にしている。

内燃機関において、吸気はシリンダヘッドに設けた吸気ポートから気筒（燃焼室）に供給されており、ガソリン機関では、燃料はインジェクタによって吸気ポートに噴射していることが多い。インジェクタはシリンダヘッドに取り付けることもあるが、一般には、吸気マニホールドに取り付けることが多く、その例が特許文献１に開示されている。

すなわち、特許文献１では、吸気マニホールドのフランジにインジェクタ挿入穴を設けて、このインジェクタ挿入穴にインジェクタを挿入している。インジェクタの先端部はインジェクタ挿入穴を貫通して吸気ポートの側に露出しているが、吸気ポートに露出している部分をインジェクタ挿入穴に嵌まっている中間部よりも小径に設定すると共に、インジェクタ挿入穴の先端部に、インジェクタの中間部の外径よりも小径の内向き環状突起を設けることで、インジェクタの挿入限度を規制している（すなわち、インジェクタが差し込まれ過ぎないように規制している。）。

特開２０１２−４１８８５号公報

さて、内燃機関の組立においては、インジェクタを予め吸気マニホールドに取付けて、インジェクタが取付けられた吸気マニホールドをヘッドに取付けているが、吸気マニホールドの取付けに際してインジェクタの先端部（ノズル部）がシリンダヘッドに当たることがあり、そこで、インジェクタの先端に円筒状のキャップを取り付けることが行われている。

特に、１気筒２吸気バルブ方式の内燃機関において、２つの吸気バルブに対応した２つの吸気ポートに別々のインジェクタで燃料を噴射するデュアルインジェクタタイプでは、インジェクタが吸気ポートに深く入り込む傾向を呈するため、組み付け時にインジェクタの先端部がシリンダヘッドに当たり易くなっており、このため、キャップの必要性も高まっている。

また、内燃機関では、機関停止後にインジェクタから燃料が僅かながら漏れ出ることがあり、これが吸気ポートに垂れ落ちると、次の始動時に燃料がリッチ化する問題があるが、インジェクタの先端部にキャップを設けると、漏れ出た燃料がキャップで受け止められることにより、次の始動時に燃料がリッチ化することを防止できる利点もある。

このように、インジェクタの先端部にキャップを設けることは意義があるが、キャップは軸方向にスライドさせて嵌め込んでいるに過ぎないため、インジェクタの交換やメンテンスのためにインジェクタを抜き外すときに、キャップの端面がインジェクタ挿入穴の内向き環状突起に当たって、キャップが外れてしまうことがある。

そして、外れたキャップを取り出すのには多大の手間がかかる。特に、吸気バルブが開いていることでキャップが気筒の内部に転がり落ちてしまうと、機関全体を分解しないとキャップを除去できないため、膨大な手間がかかってしまう。

他方、インジェクタのうちインジェクタ挿入穴から露出した先端側小径部は吸気マニホールド及びシリンダヘッドに形成された凹所に配置されているが、吸気がこの凹所に入り込んでからキャップの端面に当たることにより、凹所に吸気の渦流が発生して、吸気のスムースな流れが阻害されることも懸念される。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明の内燃機関は、シリンダヘッドに固定された吸気マニホールドに、前記シリンダヘッドの吸気ポートに連通した枝通路と、前記枝通路の外周外側に位置して前記枝通路に対して斜め姿勢で交叉したインジェクタ挿入穴とが形成されて、前記インジェクタ挿入穴にインジェクタが貫通しており、
前記インジェクタは、前記インジェクタ挿入穴に嵌まった中間部と、前記中間部よりも小径で前記吸気ポートの側に向けて突出した先端側小径部とを有する形態であり、
前記吸気マニホールドのうちインジェクタ挿入穴の先端の箇所に、前記インジェクタの中間部の外径よりも小径の内向き環状突起を有するストッパー部が形成されており、前記内向き環状突起によって前記インジェクタの挿入位置を規制している、という基本構成である。

そして、上記の基本構成において、前記インジェクタにおける先端側小径部の先端にキャップが嵌め込まれている一方、
前記ストッパー部のうち前記枝通路に近い内端部がシリンダヘッドの側に向けて突出した幅寸法を、前記インジェクタの挿入位置規制に必要な幅寸法よりも大きい寸法に設定しており、かつ、前記ストッパー部のうち前記枝通路に近い内端部の先端部に、その先端面から内周面に連なる内側傾斜面を形成している。

本願発明では、インジェクタの先端側小径部が嵌まっている凹溝のうち、インジェクタの軸心を挟んで枝通路と反対側の外端部の内面を、内向き環状突起から遠ざかるに従ってインジェクタの軸心から遠ざかる外側傾斜面と成すことが可能である。また、内向傾斜面と外側傾斜面とを連続させて、内向き環状突起よりも先端側にテーパ面を形成することはより好ましい。

本願発明では、ストッパー部の内端部に内側傾斜面が形成されているため、インジェクタを抜き外すに際してキャップの端面がストッパー部の内端部に当たっても、キャップが外れることはなく、インジェクタの後退動がガイドされる。すなわち、キャップがストッパー部の内端部に当たっても、キャップが内側傾斜面に沿ってスライドすることで、キャップに大きな抜き外し力がかかることを防止できる。

このため、吸気ポートに転がる落ちたキャップを回収するための手間を無くすことができる。既述のように、キャップが気筒まで落ち込むと内燃機関全体を分解せねばならないため膨大な手間がかかるが、本願発明では、ごく簡単な構成により、膨大な手間の発生を防止できるのである。

また、ストッパー部の内端部は、インジェクタの挿入位置規制のために必要な幅寸法を超えた長さで吸気ポートに向けて突出しているため、吸気マニホールドを流れてきた吸気の直進性を高めて、吸気がインジェクタにおける先端側小径部の側に入り込むことを抑制できるため、吸気がキャップの端面に当たることも抑制できるのであり、これにより、渦流の発生を防止又は抑制して吸気の流れのスムース化を促進でき、延いては、燃料と吸気との混合性を高めて安定した燃焼や燃費の向上に貢献できる。

また、インジェクタを抜き外す場合、最初は慎重に動かして、ある程度抜け出たらスピービを上げることが多いが、本願発明では、ストッパー部の内端部がインジェクタの先端の側に突出していることにより、仮にキャップがストッパー部の内端部に当たっても、スピードが遅い状態で当たることが多いと云える。このため、キャップの抜け防止機能が一層高くなる利点がある。

上記したように、外側傾斜面を形成すると、キャップが吸気ポートと反対側に当たっても、キャップの抜けを的確に阻止できる利点がある。また、外側傾斜面を形成することで吸気マニホールドの体積を低減できるため、重量低減にも貢献できる。

実施形態の要部の縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 作用を示す図である。 吸気マニホールドの成形方法を示す図である。

(1).構造の説明
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１を参照して概要を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用しており、内燃機関は、機関本体の主要構成要素として、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを有している。シリンダブロック１には複数の気筒（シリンダボア）３が形成されており、各気筒にピストン４が摺動自在に嵌まっている。シリンダヘッド２には、気筒３に向けて開口した台錘状の凹所５が形成されている。

シリンダヘッド２のうちクランク軸線を挟んで両側の部位に、各気筒３に対応して吸気ポート６と排気ポート７とが振り分けて形成されている。吸気ポート６は、シリンダヘッド２の一側面（吸気側面）８に開口した集合ポート９と、集合ポート９から分岐した２つの個別ポート１０とで構成されており、２つの個別ポート１０はクランク軸線方向に並んでいる。

従って、隣り合った一対の個別ポート１０は隔壁１１によって区分されている（図１において、紙面と直交した方向に２つの個別ポート１０が並んでおり、奥側の個別ポート１０は隔壁１１で隠れて表示されない。）。集合ポート９は、吸気の流れ方向から見てクランク軸線方向に長い形態（小判形）になっている。個別ポート１０の出口は、シリンダヘッド２の凹所５を介して気筒３に開口している。

各個別ポート１０の出口（終端）は、吸気バルブ１２で開閉される。吸気バルブ１２は、ばね１４によって閉じ方向に付勢されている。なお、凹所５には弁座を嵌着している。

シリンダヘッド２の一側面８には、吸気マニホールド１５が固定されている。吸気マニホールド１５の枝通路１６が、吸気ポート６の集合ポート９に連通している。従って、枝通路１６の終端（出口）と集合ポート９の入口とは、基本的には同じ形態になっている。

吸気マニホールド１５には上向きのフランジ１７を設けており、このフランジ１７に、個別ポート１０に対応したインジェクタ１８が装着されている。すなわち、吸気マニホールド１５のフランジ１７に、シリンダヘッド２の個別ポート１０に対応したインジェクタ挿入穴１９を設け、このインジェクタ挿入穴１９にインジェクタ１８を挿入している。従って、インジェクタ挿入穴１９は枝通路１６及び吸気ポート６の上方に位置しており、また、枝通路１６に対して傾斜姿勢で交叉している。

図示は省略しているが、各インジェクタ１８は、クランク軸線方向に長い分配管（デリバリ管）に接続されており、分配管にはその端部等から燃料が供給され。３気筒の場合は、６本のインジェクタ１８を備えることになる。排気ポート７は１つの気筒３に対して２つの排気口を備えており、各排気口が排気弁２０で開閉されている。

(2).インジェクタとその取付け部
次に、インジェクタ１８の詳細と取付け構造を、主として図２に基づいて説明する。なお、図１では、シリンダヘッド２の一側面８を鉛直線に対して傾斜しているが、図２〜４では、シリンダヘッド２の一側面８を鉛直線と平行に表示している。

インジェクタ１８は、既述の分配管に接続される本体部２２を備えており、本体部２２の先端に、当該本体部２２より少し小径の中間部２３を一体に設け、更に、中間部２３の先端には、当該中間部２３よりも小径の先端側小径部２４を一体に設けている。先端側小径部２４は中間部２３よりも長い長さであり、その先端には、これを外周側から覆うキャップ２５を嵌め込んでいる。中間部２３のうち先端側の部位に環状溝２６を形成し、この環状溝２６にＯリング２７を嵌め込んでいる。

吸気マニホールド１５のインジェクタ挿入穴１９は、吸気マニホールド１５の端面１５ａよりも手前側（シリンダヘッド２と反対側）に位置しており、インジェクタ挿入穴１９にインジェクタ１８の中間部２３が嵌まっており、先端側小径部２４は、インジェクタ挿入穴１９を貫通して吸気ポート６に向けて延びている。そして、吸気マニホールド１５のうちインジェクタ挿入穴１９の先端の部位には、インジェクタ１８における中間部２３よりも小径の内向き環状突起２８を有するストッパー部２９が形成されており、内向き環状突起２８により、インジェクタ１８の挿入限度位置が規制されている。

吸気マニホールド１５とシリンダヘッド２とには、インジェクタ１８の先端側小径部２４が配置される下向き開口の凹溝３０，３１が、互いに連続した状態に形成されている。インジェクタ１８の先端は吸気ポート６に殆ど又は全く入り込んでいないが、多少は入り込ませてもよい。

内向き環状突起２８のうち、インジェクタ１８の先端側小径部２４を挟んで枝通路１６と反対側の外端部（上部）３２は下向き凸に湾曲した断面形状であり、従って、外端部３２の最も小径の部分は、インジェクタ１８の軸方向の幅を持たない内向きピーク３２ａになっている。

吸気マニホールド１５における枝通路１６に設けた第１凹溝３０の上端部は、枝通路１６と平行なプロフィールになっている。従って、第１凹溝３０は、内向き環状突起２８の外端部３２から離れるに従って先端側小径部２４から離れる外側傾斜面になっている。他方、シリンダヘッド２に形成した第２凹溝３１の上端部は、インジェクタ１８の軸心と平行なプロフィールになっている。

他方、ストッパー部２９のうち、インジェクタ１８の先端側小径部２４を挟んで枝通路１６の側に位置した内端部（下端部）３３は、インジェクタ１８の軸心と平行な内周面３３ａを有しており、外端部３２の内向きピーク３２ａと同じ位置（インジェクタ１８の軸方向の同じ位置）から、寸法Ｅ１だけシリンダヘッド２の側に突出している。

このため、ストッパー部２９における内端部３３の幅寸法Ｅ２は、インジェクタ１８の挿入位置を規制するストッパー機能を発揮するための幅寸法Ｅ３よりも長くなっている。インジェクタ１８に対するストッパー機能を発揮するための幅寸法Ｅ３とは、インジェクタ１８の動きを停止させるだけの強度を保持できる寸法であり、経験的に把握できるが、外端部３２のピーク３２ａを形成できる程度の寸法であればよい。

ストッパー部２９における内端部３３の内周面３３ａは内向き環状突起２８の内端部と同義であるが、この内端部３３の内周面３３ａは、先端側がごく僅かだけ大径になっている。従って、内周面３３ａは、先端側の大径部３３ａ′と基端側の小径部３３ａ″との段違いになっている。但し、両者の寸法差はごく僅かであり、視認し難い程の僅差である。従って、実質的には、内周面３３ａは同一径でインジェクタ１８の軸方向に広がっていると言ってもよい。

ストッパー部２９における内端部３３の先端部には、その先端面３３ｂと内周面３３ａとに連続した面取り状の内側傾斜面３３ｃが形成されている。内側傾斜面３３ｃは、略４５°の角度で先端面３３ｂと内周面３３ａとに連接している。また、ストッパー部２９の内側傾斜面３３ｃと第１凹溝３０の内面とは滑らかに連続している。従って、内向き環状突起２８よりも先端側の部位はテーパ状になっている。

以上の構成において、インジェクタ１８を抜き取るに際して、図３（Ａ）のように、キャップ２５が吸気マニホールド１５における第１凹溝３０の上内面に当たると、第１凹溝３０がインジェクタ１８の軸心に対して傾斜しているため、キャップ２５の端面２５ａへの引っ掛かり作用は殆どなくて、キャップ２５の外れを招来することなく、インジェクタ１８を抜き外すことができる。

第１凹溝３０はインジェクタ１８の軸心と平行に形成することも可能であるが、実施形態のように第１凹溝３０をテーパ状に形成すると、インジェクタ１８を吸気マニホールド１５にセットするに際して、キャップ２５が第１凹溝３０に当たることを防止できると共に、吸気マニホールド１５の軽量化にも貢献できる。

他方、インジェクタ１８が、分配管を持ち上げ気味にして引き抜かれると、インジェクタ１８のキャップ２５がストッパー部２９における内端部３３の先端に当たることが有り得る。そして、この場合は、図３（Ｂ）に示すように、キャップ２５の端面２５ａがストッパー部２９の内側傾斜面３３ｃに当たることにより、キャップ２５の外れを招来することなく、インジェクタ１８をスムースに抜き外すことができる。

また、ストッパー部２９は従来よりもシリンダヘッド２の側に突出しているため、吸気が凹溝３０，３１に入り込んでからキャップ２５の端面２５ａに当たることによって渦流が発生する現象を、防止又は著しく抑制できる。このため、図２に矢印で示すように、吸気は渦流を発生させることなくスムースに流れる。その結果、吸気と燃料との混合性を高めて、燃焼の安定化や燃費の向上に貢献できる。

図２に一点鎖線で示すように、ストッパー部２９の内端部３３の先端を、シリンダヘッド２の近くまで長く延ばすことも可能である。この場合は、吸気を直進させるガイド機能が一層高くなると共に、キャップ２５が当った場合のガイド機能も一層向上できる。

インジェクタ挿入穴１９やストッパー部２９、第１凹溝３０は、図４に示すように、同軸上に配置した一対のスライドコア３５，３６を備えた金型装置３７で成形できる。スライドコア３５，３６の合わせ面３８は、ストッパー部２９における内端部３３の内周面３３ａ′，３３ａ″の段差面の箇所に位置している。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は更に様々に具体化できる。例えば、本実施形態は、デュアルタイプのインジェクタに適用したが、２つの個別ポートを隔てる隔壁に向けて燃料を噴射させるシングルタイプにも適用できる。

本願発明は、車両用等の内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。

２ シリンダヘッド
３ 気筒
６ 吸気ポート
１０ 吸気ポートの個別ポート
１２ 吸気バルブ
１５ 吸気マニホールド
１６ 枝通路
１７ フランジ
１８ インジェクタ
１９ インジェクタ挿入穴
２３ インジェクタの中間部
２４ 先端側小径部
２５ キャップ
２８ 内向き環状突起
２９ ストッパー部
３０ 吸気マニホールドに設けた凹溝（外側傾斜面）
３２ 内向き環状突起の外端部
３２ａ 外端部の内向きピーク
３３ ストッパー部の内端部
３３ａ ストッパー部（及び内向き環状突起）における内端部の内周面
３３ｂ 先端面
３３ｃ 内側傾斜面

Claims (1)

1. シリンダヘッドに固定された吸気マニホールドに、前記シリンダヘッドの吸気ポートに連通した枝通路と、前記枝通路の外周外側に位置して前記枝通路に対して斜め姿勢で交叉したインジェクタ挿入穴とが形成されて、前記インジェクタ挿入穴にインジェクタが貫通しており、
   前記インジェクタは、前記インジェクタ挿入穴に嵌まった中間部と、前記中間部よりも小径で前記吸気ポートの側に向けて突出した先端側小径部とを有する形態であり、
   前記吸気マニホールドのうちインジェクタ挿入穴の先端の箇所に、前記インジェクタの中間部の外径よりも小径の内向き環状突起を有するストッパー部が形成されており、前記内向き環状突起によって前記インジェクタの挿入位置を規制している構成であって、
   前記インジェクタにおける先端側小径部の先端にキャップが嵌め込まれている一方、
   前記ストッパー部のうち前記枝通路に近い内端部がシリンダヘッドの側に向けて突出した幅寸法を、前記インジェクタの挿入位置規制に必要な幅寸法よりも大きい寸法に設定しており、かつ、前記ストッパー部のうち前記枝通路に近い内端部の先端部に、その先端面から内周面に連なる内側傾斜面を形成している、
   内燃機関。

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