JP2021085382A

JP2021085382A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2021085382A
Application number: JP2019215591A
Authority: JP
Inventors: 弘志小林; Hiroshi Kobayashi; 哲次宮田; Tetsuji Miyata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-03

Abstract

【課題】内燃機関の稼働状態において、燃料デリバリパイプとインジェクタホルダの熱膨張の違いによってインジェクタホルダに発生する応力を緩和する技術を提供する。【解決手段】インジェクタホルダ３３は、第１端部３３ａと第１インジェクタ貫通孔４３ａの間である第１の領域３３Ｐと、第２端部３３ｂと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第２の領域３３Ｑと、を含む。インジェクタホルダ３３は、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑにおいて燃料デリバリパイプＤと連結されている。第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑは、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第３の領域３３Ｒよりも低剛性である。【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関に関する。

特許文献１に記載の内燃機関においては、シリンダヘッドは、吸気ポートと排気ポートとを備えている。吸気ポート及び排気ポートはシリンダヘッドの側面から下面に貫通しており、それぞれ吸気及び排気の流路となる。シリンダヘッドにおいて吸気ポートと排気ポートとの間の部分には、点火プラグを挿入する点火プラグ挿入孔が区画されている。また、点火プラグ挿入孔と並列して、インジェクタを挿入するインジェクタ挿入孔が区画されている。点火プラグ挿入孔及びインジェクタ挿入孔はシリンダヘッドを上下に貫通している。点火プラグ挿入孔及びインジェクタ挿入孔は、互いに非平行に延びている。

点火プラグ挿入孔及びインジェクタ挿入孔には、それぞれ点火プラグチューブとインジェクタチューブが挿入されている。各チューブは、それぞれの挿入孔の上部から、挿入孔の上方の延長線上に向けて突出して取り付けられている。

シリンダヘッドの上部には、シリンダヘッドを覆うようにヘッドカバーが取り付けられている。ヘッドカバーには点火プラグチューブとインジェクタチューブを嵌め込むためのチューブ取付孔が貫通している。

特開２０００−０１８０９０号公報

特許文献１に記載の内燃機関のヘッドカバーにおいて、シリンダヘッドに各種チューブが取り付けられた後に、シリンダヘッドに組み付けられる場合、ヘッドカバーのチューブ取付孔にチューブを抵抗なく挿入するためには、チューブの中心軸方向に沿ってヘッドカバーをシリンダヘッド側へと移動させつつ組み付けることが好ましい。

しかし、特許文献１に記載の内燃機関では、インジェクタチューブの中心軸と点火プラグチューブの中心軸とが互いに平行になっていない。したがって、各中心軸がなす角度によってはヘッドカバーをシリンダヘッドに組み付ける際、一方のチューブの中心軸方向に沿ってヘッドカバーを移動させて組み付けると、ヘッドカバーの移動方向は、他方のチューブの中心軸方向には沿わなくなる。その結果、ヘッドカバーをシリンダヘッドに組み付ける際に、他方のチューブの破損や組み付けの手間の増加といった間題が生じる場合がある。

本発明の観点によれば、複数のインジェクタがそれぞれ挿入される複数のインジェクタチューブと、複数の点火プラグがそれぞれ挿入される複数の点火プラグチューブと、が設けられたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーと、前記複数のインジェクタに燃料を供給する燃料デリバリパイプと、を備えた内燃機関であって、前記複数のインジェクタチューブの中心軸は互いに平行であり、前記複数の点火プラグチューブの中心軸は互いに平行であり、前記複数のインジェクタチューブの中心軸と、前記複数の点火プラグチューブの中心軸は、互いに非平行であり、前記ヘッドカバーは、インジェクタヘッドカバー及び点火プラグヘッドカバーを含み、前記インジェクタヘッドカバー及び前記点火プラグヘッドカバーは、別部品として構成されており、前記インジェクタヘッドカバーは、前記複数のインジェクタチューブが貫通した状態で前記シリンダヘッドに取り付けられており、前記点火プラグヘッドカバーは、前記インジェクタヘッドカバーを覆うと共に、前記複数の点火プラグチューブが貫通した状態で前記シリンダヘッドに取り付けられており、前記インジェクタヘッドカバーは、前記複数のインジェクタチューブがそれぞれ貫通する複数のインジェクタ貫通孔を有し、前記複数のインジェクタ貫通孔は、第１の方向に間隔を開けて形成されており、前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１の方向における端部としての第１端部と第２端部を有し、前記複数のインジェクタ貫通孔は、前記第１端部に最も近い第１インジェクタ貫通孔と、前記第２端部に最も近い第２インジェクタ貫通孔と、を含み、前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１端部と前記第１インジェクタ貫通孔の間である第１の領域と、前記第２端部と前記第２インジェクタ貫通孔の間の第２の領域と、を含み、前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１の領域及び前記第２の領域において前記燃料デリバリパイプと連結されており、前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記第１インジェクタ貫通孔と前記第２インジェクタ貫通孔の間の第３の領域よりも低剛性である、内燃機関が提供される。

以上の構成によれば、前記複数のインジェクタチューブの中心軸に沿って前記インジェクタヘッドカバーを前記シリンダヘッドに取り付けることができる。同様に、前記複数の点火プラグチューブの中心軸に沿って前記点火プラグヘッドカバーを前記シリンダヘッドに取り付けることができる。したがって、前記複数のインジェクタチューブの中心軸と前記複数の点火プラグチューブの中心軸が互いに非平行であっても、前記ヘッドカバーを前記シリンダヘッドに取り付けることができる。また、前記内燃機関の稼働状態において、前記燃料デリバリパイプと前記インジェクタヘッドカバーの熱膨張の違いによって前記インジェクタヘッドカバーの前記第１の領域及び前記第２の領域に発生する応力を緩和できる。

シリンダヘッド及びインジェクタホルダの斜視図である。ヘッドカバー及びインジェクタの斜視図である。インジェクタチューブ及び点火プラグチューブを取り付けたヘッドカバーの端面図である。インジェクタホルダに燃料デリバリパイプを取り付けた状態の斜視図である。インジェクタホルダの平面図である。インジェクタホルダに燃料デリバリパイプを取り付けた状態の正面図であって、熱変形している様子を示している。

以下、内燃機関の一実施形態を説明する。本実施形態の内燃機関は、シリンダヘッドＨと、そのシリンダヘッドＨに取り付けられるヘッドカバーＣとを含んで構成されている。

図１に示すように、シリンダヘッドＨは図示しないシリンダブロックに固定されるシリンダヘッド本体１０と、当該シリンダヘッド本体１０に固定されるカムシャフトハウジング２０とを備えている。なお、以下では、シリンダヘッドＨを基準としてシリンダブロック側を下側、その反対側を上側として説明する。

シリンダヘッド本体１０は、全体として略直方体状になっている。シリンダヘッド本体１０において長手方向に延びる一対の側面のうちの１つにおいては、吸気ポート１１が４つ開口している。各吸気ポート１１は、長手方向に延びる側面からシリンダヘッド本体１０の下面に区画されている燃焼室に向けて延びている。これらの吸気ポート１１を介して燃焼室内に外気が供給される。なお、シリンダヘッド本体１０内には、上記燃焼室からの排気を排出するための排気ポートが区画されている。排気ポートは、燃焼室から延びて、吸気ポート１１が開口している側面とは反対側の側面において開口している。

シリンダヘッド本体１０の吸気ポート１１側には、４つの第１挿入孔１３が区画されている。第１挿入孔１３は平面視円形の孔であり、シリンダヘッド本体１０を上下に貫通している。４つの第１挿入孔１３は、シリンダヘッド本体１０の長手方向に等間隔毎に配置されている。また、４つの第１挿入孔１３は、互いに平行に延びている。

シリンダヘッド本体１０の排気ポート側には、４つの第２挿入孔１４が区画されている。第１挿入孔１３と同様に、第２挿入孔１４は平面視円形の孔であり、シリンダヘッド本体１０を上下方向に貫通している。４つの第２挿入孔１４は、シリンダヘッド本体１０の長手方向に等間隔毎に配置されている。また、図３に示すように、４つの第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２は、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１及び第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２の双方を含む断面視で、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１と非平行になっている。換言すると、第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２と第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１とは、略Ｖ字に延びている。

図１に示すように、第１挿入孔１３には、インジェクタチューブ２３が取り付けられている。インジェクタチューブ２３は円筒形であり、当該インジェクタチューブ２３の外径は、第１挿入孔１３の内径と略同一になっている。インジェクタチューブ２３は、第１挿入孔１３と同軸となるように当該第１挿入孔１３に挿入されている。即ち、インジェクタチューブ２３の中心軸線は、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１に一致している。インジェクタチューブ２３の軸線方向の長さは、第１挿入孔１３の軸線方向の長さよりも長くなっていてインジェクタチューブ２３の一部は、第１挿入孔１３からシリンダヘッド本体１０の上方に向けて突出している。

第２挿入孔１４には、点火プラグチューブ２４が取り付けられている。点火プラグチューブ２４は円筒形であり、当該点火プラグチューブ２４の外径は、第２挿入孔１４の内径と略同一になっている。点火プラグチューブ２４は、第２挿入孔１４と同軸となるように当該第２挿入孔１４に挿入されている。即ち、点火プラグチューブ２４の中心軸線は、第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２に一致している。点火プラグチューブ２４の軸線方向の長さは、第２挿入孔１４の軸線方向の長さよりも長くなっていて点火プラグチューブ２４の一部は、第２挿入孔１４からシリンダヘッド本体１０の上方に向けて突出している。

なお、上述したとおり、図３に示すように第１挿入孔１３及び第２挿入孔１４は、断面視で略Ｖ字状に延びている。したがって、インジェクタチューブ２３及び点火プラグチューブ２４も同様に、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１及び第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２の双方を含む断面視で、略Ｖ字状となるように非平行に延びている。

図３に示すように、インジェクタチューブ２３には、燃焼室内に燃料を噴射ずるための略棒状のインジェクタ５０が挿入されている。インジェクタ５０は、インジェクタチューブ２３によって位置決めされているとともに保護されている。インジェクタ５０の先端は、燃焼室内に臨んでおり、インジェクタ５０の基端側の一部は、インジェクタチューブ２３よりも上側に露出している。また、インジェクタ５０の基端部は、後述する燃焼デリバリパイプが接続されている。点火プラグチューブ２４には、燃焼室内に噴射された燃料を添加するための略棒状の点火プラグ６０が挿入されている。点火プラグ６０は、点火プラグチューブ２４によって位置決めされているとともに保護されている。点火プラグ６０の先端は、燃焼室内に臨んでおり、点火プラグ６０の基端側の一部は、点火プラグチューブ２４よりも上側に露出している。また、点火プラグ６０の基端部は、図示しない電気配線が接続されている。なお、図３ではインジェクタ５０及び点火プラグ６０の内部構造の図示を省略して中実の部材として図示している。

図１に示すように、上記のように構成されたシリンダヘッド本体１０の上面には、カムシャフトハウジング２０が固定されている。カムシャフトハウジング２０は、長方形枠状の外枠部２１を備えている。すなわち、外枠部２１は、当該外枠部２１の長手方向に延びる一対の長側壁２１ａと、一対の長側壁２１ａの端部同士を繋ぐように当該外枠部２１の短手方向に延びる一対の短側壁２１ｂとで構成されている。一対の短側壁２１ｂのうちの一方には、カムシャフト挿入孔２２ａが２つ設けられている。各カムシャフト挿入孔２２ａは、短側壁２１ｂを、外枠部２１の長手方向に貫通している。２つカムシャフト挿入孔２２ａは、外枠部２１の短手方向の中央を挟んで両側に配置されている。

外枠部２１の内部には、４つのカムシャフト支持部２５が設けられている。各カムシャフト支持部２５は、一対の長側壁２１ａを繋ぐように短手方向に延びている。この実施形態では、カムシャフト支持部２５は、外枠部２１の長手方向に略等間隔毎に配置されている。

各カムシャフト支持部２５には、カムシャフト挿入孔２２ｂが２つずつ設けられている。各カムシャフト挿入孔２２ｂは、カムシャフト支持部２５を、外枠部２１の長手方向に貫通している。２つカムシャフト挿入孔２２ｂは、外枠部２１の短手方向の中央を挟んで両側に配置されている。また、カムシャフト支持部２５のカムシャフト挿入孔２２ｂは、上述した短側壁２１ｂのカムシャフト挿入孔２２ａと同軸となるように配置されている。

カムシャフトハウジング２０がシリンダヘッド本体１０の上面に取り付けられた状態では、インジェクタチューブ２３及び点火プラグチューブ２４は、外枠部２１、カムシャフト支持部２５で囲まれる空間を介して、カムシャフトハウジング２０よりもやや上側にまで突出している。

なお、図示は省略するが、カムシャフトハウジング２０には２本のカムシャフトが取り付けられている。カムシャフトは、短側壁２１ｂのカムシャフト挿入孔２２ａ、４つのカムシャフト支持部２５のカムシャフト挿入孔２２ｂに挿入され、これらによって回転可能に支持されている。

上記のカムシャフトハウジング２０及びシリンダヘッド本体１０には、当該カムシャフトハウジング２０を上側から覆うようにヘッドカバーＣが取り付けられている。この実施形態では、ヘッドカバーＣは、図２に示すようにインジェクタヘッドカバーとしてのインジェクタホルダ３３と、点火プラグヘッドカバーとしてのヘッドカバー本体３４とを備えている。

インジェクタホルダ３３は、板状に構成されている。インジェクタホルダ３３の長手方向の長さはカムシャフトハウジング２０の長手方向の長さより短い。その一方で、インジェクタホルダ３３の短辺方向の長さはカムシャフトハウジング２０の短辺よりも短くなっている。

インジェクタホルダ３３においては、円形状の４つの第１取付孔４３が貫通している。各第１取付孔４３は、インジェクタ貫通孔の一具体例である。４つの第１取付孔４３は、インジェクタホルダ３３の長手方向に並んでいる。また、第１取付孔４３の中心軸線間のピッチは、インジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１間のピッチと一致している。各第１取付孔４３には、円環状のシール材４０が嵌め込まれている。

インジェクタホルダ３３は、図示しない複数のボルトを介してシリンダヘッドＨに固定されている。また、図３に示すように、インジェクタホルダ３３がシリンダヘッド本体１０に固定された状態では、インジェクタホルダ３３の第１取付孔４３には、シリンダヘッド本体１０のインジェクタチューブ２３が固定されている。具体的には、インジェクタホルダ３３の第１取付孔４３には、カムシャフトハウジング２０から突出しているインジェクタチューブ２３の上端部が、シール材４０を介して嵌め込まれている。したがって、インジェクタホルダ３３はカムシャフトハウジング２０の上面のうち、インジェクタチューブ２３が突出している箇所の周辺を覆うようにして取り付けられている。

図２に示すように、ヘッドカバー本体３４は、全体として略長方形の板状になっている。ヘッドカバー本体３４の長手方向の長さはカムシャフトハウジング２０の長手方向の長さとほぼ一致している。また、ヘッドカバー本体３４の短手方向の長さはカムシャフトハウジング２０の短手方向の長さとほぼ一致している。したがって、ヘッドカバー本体３４は、カムシャフトハウジング２０全体を覆うカバーとなっている。

ヘッドカバー本体３４においては、３つの覗き孔４２が貫通している。３つの覗き孔４２は、ヘッドカバー本体３４の長手方向に並んでいる。長手方向に並んだ覗き孔４２のうち両端の覗き孔４２は、第１取付孔４３の開口部よりも大きい面積で開口している。長手方向に並んだ覗き孔４２のうち中央の覗き孔４２は、２つの第１取付孔４３の開口部を包括する大きさの面積で開口している。ヘッドカバー本体３４にインジェクタホルダ３３を取り付けた状態でこれらを上側から平面視すると、ヘッドカバー本体３４の覗き孔４２の開口部から第１取付孔４３の全域が覗いて見える。ヘッドカバー本体３４は、インジェクタホルダ３３を覆う。ヘッドカバー本体３４は、インジェクタホルダ３３の周囲を覆う。

ヘッドカバー本体３４においては円形状の第２取付孔４４が４つ貰通している。各第２取付孔４４は、点火プラグ貫通孔の一具体例である。各第２取付孔４４は、上述した覗き孔４２に対して、ヘッドカバー本体３４の短手方向一方側に配置されている。また、４つの第２取付孔４４は、ヘッドカバー本体３４の長手方向に並んでいる。第２取付孔４４の中心軸線間のピッチは、点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２間のピッチと一致している。各第２取付孔４４には、円環状のシール材４１が嵌め込まれている。なお、図２では、シール材４１のうちの一部を二点鎖線で図示している。

ヘッドカバー本体３４は、インジェクタホルダ３３よりも上側に配置された状態で、図示しない複数のボルトを介してシリンダヘッドＨに固定されている。また、ヘッドカバー本体３４を固定するためのボルトの一部は、インジェクタホルダ３３にも固定されている。なお、図示は省略するが、インジェクタホルダ３３とヘッドカバー本体３４との間には図示しないガスケットが介在されている。このガスケットによって、インジェクタホルダ３３とヘッドカバー本体３４との間の隙間が埋められて、インジェクタホルダ３３及びヘッドカバー本体３４が、一体となってヘッドカバーＣとしての機能を発揮している。

図３に示すように、ヘッドカバー本体３４がシリンダヘッドＨに固定された状態では、ヘッドカバー本体３４の第２取付孔４４には、シリンダヘッド本体１０の点火プラグチューブ２４が固定されている。具体的には、ヘッドカバー本体３４の第２取付孔４４には、カムシャフトハウジング２０から突出している点火プラグチューブ２４の上端部が、シール材４１を介して嵌め込まれている。

次に、本実施形態の作用について説明する。本実施形態の内燃機関を組み立てる際、シリンダヘッド本体１０にカムシャフトハウジング２０を取り付けてシリンダヘッドＨとした後、インジェクタホルダ３３をシリンダヘッドＨの上部に取り付ける。

インジェクタホルダ３３をシリンダヘッドＨに取り付ける際、シリンダヘッド本体１０から延びるインジェクタチューブ２３の上端部に、インジェクタホルダ３３の第１取付孔４３を、シール材４０を介して嵌合させる。インジェクタチューブ２３に第１取付孔４３を嵌合させる際には、インジェクタホルダ３３を、インジェクタチューブ２３の中心軸方向に沿ってシリンダヘッドＨ側へと移動させつつ組み付ける。

インジェクタホルダ３３をシリンダヘッドＨに取り付けた後、インジェクタホルダ３３及びシリンダヘッドＨの上面にヘッドカバー本体３４を組み付ける。その際、シリンダヘッド本体１０から延びる点火プラグチューブ２４の上端部に、ヘッドカバー本体３４の第２取付孔４４を、シール材４１を介して嵌合させる。点火プラグチューブ２４に第２取付孔４４を嵌合させる際には、ヘッドカバー本体３４を点火プラグチューブ２４の中心軸方向に沿ってシリンダヘッドＨ側へと移動させつつ組み付ける。その後、ヘッドカバー本体３４にボルトを挿通して、シリンダヘッドＨ及びインジェクタホルダ３３に固定する。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）上記実施形態では、インジェクタチューブ２３及び点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ１、Ｊ２が互いに異なる方向を向いている。そして、上記実施形態では、これに対応して、インジェクタホルダ３３及びヘッドカバー本体３４が分割されていて、それぞれ別部品で構成されている。そのため、それぞれのチューブと取付孔との嵌合に際しては、最も適切は方向からインジェクタホルダ３３及びヘッドカバー本体３４を取り付けることができる。したがって、インジェクタホルダ３３及びヘッドカバー本体３４の取り付けの際に、これらがチューブに干渉して当該チューブを破損させることがない。また、インジェクタホルダ３３及びヘッドカバー本体３４に各チューブを同時に取り付けるために、厳密な位置合わせを要するなど、組み付け工程が複雑化することも避けられる。

（２）ところで、内燃機関においては、上記実施形態のようなインジェクタチューブ２３や点火プラグチューブ２４を用いずに、インジェクタ５０や点火プラグ６０を位置決めしたり保護したりする例もある。例えば、チューブではなく円筒型のパイプがシリンダヘッドＨと一体成型されているものが挙げられる。その場合、円筒型のパイプはシリンダヘッドＨと同じ金属で成形されるため、シリンダヘッドＨの軽量化が難しい。その点、上記実施形態の内燃機関では、シリンダヘッドとは別体のチューブを利用することによりシリンダヘッドＨの重量が増すことを抑制できる。

本実施形態では、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

上記実施形態では、吸気ポート１１及び排気ポートの数が４つ、すなわち４気筒の内燃機関を前提としていたが、その他の気筒数の内燃機関に対して上記実施形態の内燃機関を適用してもよい。すなわち、インジェクタチューブ２３、点火プラグチューブ２４、第１挿入孔１３、第２挿入孔１４、第１取付孔４３、第２取付孔４４の数は、内燃機関の気筒の数に合わせればよい。

上記実施形態では、インジェクタ５０と点火プラグ６０とが互いに非平行でインジェクタチューブ２３と点火プラグチューブ２４とに沿ってシリンダヘッド本体１０に取り付けられていた。このような構造に限らず、１つの燃焼室に対して非平行に２つのチューブが取り付けられている構造であれば、上記実施形態の内燃機関を適用できる。例えば、ツインプラグ方式を採用した内燃機関において、各プラグを挿入するためのチューブが非平行に配置されている構造に、上記実施形態を適用してもよい。

上記実施形態では、インジェクタチューブ２３と点火プラグチューブ２４とが互いに非平行でシリンダヘッド本体１０に取り付けられていた。しかし、インジェクタチューブ２３および点火プラグチューブ２４以外に、第３のチューブやそれ以上のチューブが互いに非平行で配置される内燃機関において上記の実施形態を適用してもよい。その場合、増加したチューブに従ってインジェクタホルダ３３と同様の役割を果たすホルダが追加される。

上記実施形態においてヘッドカバーＣを平面視した際に、ヘッドカバー本体３４の覗き孔４２から、ヘッドカバー本体３４の下部に存在するインジェクタホルダ３３の第１取付孔４３の開口全域を確認できるのであれば、覗き孔４２の個数や間口形状は変更してよい。

上記実施形態では、インジェクタホルダ３３の上からヘッドカバー本体３４を覆うようにして取り付け、ボルトでシリンダヘッドＨに固定していた。一方で、インジェクタホルダ３３とヘッドカバー本体３４とを共通のボルトで固定する構造でなくてもよい。例えば、ヘッドカバー本体３４の覗き孔４２がインジェクタホルダ３３の外形と一致するように開口しており、その覗き孔４２にインジェクタホルダ３３が隙間なく嵌合するような内燃機関であってもよい。

上記実施形態では、シリンダヘッドＨはシリンダヘッド本体１０及びカムシャフトハウジング２０を備えている。一方で、カムシャフトハウジング２０のようなカムシャフト固定機能を有した別体部品に限らず、シリンダヘッド本体１０自身がカムシャフト固定機能を備えていてもよい。つまり、シリンダヘッド本体１０がカムシャフト固定機能を備えているならば、カムシャフトハウジング２０はなくてもよい。

上記実施形態では、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１及び第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２の双方を含む断面が存在する。しかし、第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１と第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２とが同一平面状に存在しないように第１挿入孔１３と第２挿入孔１４とが配置されていてもよい。ただし、どの場合においても、すべての第１挿入孔１３の中心軸線Ｊ１は互いに平行に配置される。どの場合においても、すべての第２挿入孔１４の中心軸線Ｊ２は互いに平行に配置される。

上記実施形態では、吸気ポート１１側に配置されたインジェクタチューブ２３がインジェクタホルダ３３の第１取付孔４３に取り付けられ、排気ポート側に配置された点火プラグチューブ２４がヘッドカバー本体３４の第２取付孔４４に取り付けられていた。一方で、吸気ポート１１側及び排気ポート側に配置されるチューブ及びヘッドカバーの組み合わせは限定されない。例えば、吸気ポート側に点火プラグチューブ２４が配置され、点火プラグチューブ２４がヘッドカバー本体３４の第２取付孔４４に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、内燃機関を組み立てる際、シリンダヘッドＨに対し、先にインジェクタホルダ３３を取り付け、その上からヘッドカバー本体３４を組み付けていた。一方で、シリンダヘッドＨに対し、先にシリンダヘッド本体１０を取り付け、その後にインジェクタホルダ３３を組み付けてもよい。

次に、図４から図６を参照して、インジェクタホルダ３３を更に詳細に説明する。

内燃機関は、シリンダヘッドＨと、ヘッドカバーＣと、燃料デリバリパイプＤを備えて構成されている。

図１に示すように、シリンダヘッドＨには、複数のインジェクタ５０がそれぞれ挿入される複数のインジェクタチューブ２３が設けられている。

図１に示すように、シリンダヘッドＨには、複数の点火プラグ６０がそれぞれ挿入される複数の点火プラグチューブ２４が設けられている。

ヘッドカバーＣは、シリンダヘッドＨに取り付けられる。

燃料デリバリパイプＤは、複数のインジェクタ５０に燃料を供給する。

複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１は互いに平行である。複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２は互いに平行である。そして、図３に示すように、複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１と、複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２は、互いに非平行である。

図２に示すように、ヘッドカバーＣは、インジェクタヘッドカバーとしてのインジェクタホルダ３３と、点火プラグヘッドカバーとしてのヘッドカバー本体３４と、を含む。

インジェクタホルダ３３とヘッドカバー本体３４は、別部品として構成されている。

図３に示すように、インジェクタホルダ３３は、複数のインジェクタチューブ２３が貫通した状態でシリンダヘッドＨに取り付けられている。

図３に示すように、ヘッドカバー本体３４は、インジェクタホルダ３３を覆うと共に、複数の点火プラグチューブ２４が貫通した状態でシリンダヘッドＨに取り付けられている。

図１に示すように、インジェクタホルダ３３は、複数のインジェクタチューブ２３がそれぞれ貫通する複数のインジェクタ貫通孔としての第１取付孔４３を有する。

複数の第１取付孔４３は、シリンダヘッドＨの長手方向に間隔を開けて形成されている。シリンダヘッドＨの長手方向は、第１の方向の一具体例である。

図５に示すように、インジェクタホルダ３３は、シリンダヘッドＨの長手方向における端部としての第１端部３３ａと第２端部３３ｂを有する。

複数の第１取付孔４３は、第１端部３３ａに最も近い第１インジェクタ貫通孔４３ａと、第２端部３３ｂに最も近い第２インジェクタ貫通孔４３ｄと、を含む。その他、複数の第１取付孔４３は、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間に、第３インジェクタ貫通孔４３ｂ及び第４インジェクタ貫通孔４３ｃを含む。第１インジェクタ貫通孔４３ａ、第３インジェクタ貫通孔４３ｂ、第４インジェクタ貫通孔４３ｃ、第２インジェクタ貫通孔４３ｄは、シリンダヘッドＨの長手方向においてこの記載順に並んで形成されている。

インジェクタホルダ３３は、第１端部３３ａと第１インジェクタ貫通孔４３ａの間である第１の領域３３Ｐと、第２端部３３ｂと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第２の領域３３Ｑと、を含む。インジェクタホルダ３３は、更に、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第３の領域３３Ｒを含む。

第１の領域３３Ｐは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第１端部３３ａと、第１インジェクタ貫通孔４３ａの第１端部３３ａ側の端部と、の間の領域である。

第２の領域３３Ｑは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第２端部３３ｂと、第２インジェクタ貫通孔４３ｄの第２端部３３ｂ側の端部と、の間の領域である。

第３の領域３３Ｒは、第１インジェクタ貫通孔４３ａの第１端部３３ａ側の端部と、第２インジェクタ貫通孔４３ｄの第２端部３３ｂ側の端部と、の間の領域である。

インジェクタホルダ３３は、少なくとも、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑにおいて燃料デリバリパイプＤと連結されている。本実施形態では、インジェクタホルダ３３は、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑ、第３の領域３３Ｒにおいて燃料デリバリパイプＤと連結されている。

第１の領域３３Ｐには、燃料デリバリパイプＤとネジ締結により連結されるパイプ締結部Ｐが形成されている。パイプ締結部Ｐは、典型的には、雌ねじである。インジェクタホルダ３３は、パイプ締結部Ｐを介して燃料デリバリパイプＤとネジ締結されている。パイプ締結部Ｐは、第１の領域３３Ｐから燃料デリバリパイプＤに向かって突出した突部に形成してもよいし、第１の領域３３Ｐ自体に形成してもよい。

第２の領域３３Ｑには、燃料デリバリパイプＤとネジ締結により連結されるパイプ締結部Ｑが形成されている。パイプ締結部Ｑは、典型的には、雌ねじである。インジェクタホルダ３３は、パイプ締結部Ｑを介して燃料デリバリパイプＤとネジ締結されている。パイプ締結部Ｑは、第２の領域３３Ｑから燃料デリバリパイプＤに向かって突出した突部に形成してもよいし、第２の領域３３Ｑ自体に形成してもよい。

第３の領域３３Ｒには、燃料デリバリパイプＤとネジ締結により連結されるパイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３が形成されている。パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３は、第１の領域３３Ｐから第２の領域３３Ｑに向かって順にこの記載順で並んでいる。パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３は、典型的には、雌ねじである。インジェクタホルダ３３は、パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３を介して燃料デリバリパイプＤとネジ締結されている。
パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３は、第３の領域３３Ｒから燃料デリバリパイプＤに向かって突出した３つの突部にそれぞれ形成してもよいし、第３の領域３３Ｒ自体に形成してもよい。

即ち、インジェクタホルダ３３は、パイプ締結部Ｐ、パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３、パイプ締結部Ｑを介して燃料デリバリパイプＤとネジ締結により連結している。インジェクタホルダ３３は、５箇所において、燃料デリバリパイプＤと連結している。パイプ締結部Ｐ、パイプ締結部Ｒ１、パイプ締結部Ｒ２、パイプ締結部Ｒ３、パイプ締結部Ｑは、シリンダヘッドＨの長手方向においてこの記載順に形成されている。

第１の領域３３Ｐは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第１インジェクタ貫通孔４３ａよりも第１端部３３ａ側に形成されている。第１の領域３３Ｐは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第１端部３３ａの間に形成されている。

パイプ締結部Ｒ１は、シリンダヘッドＨの長手方向において、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第３インジェクタ貫通孔４３ｂの間に形成されている。

パイプ締結部Ｒ２は、シリンダヘッドＨの長手方向において、第３インジェクタ貫通孔４３ｂと第４インジェクタ貫通孔４３ｃの間に形成されている。

パイプ締結部Ｒ３は、シリンダヘッドＨの長手方向において、第４インジェクタ貫通孔４３ｃと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間に形成されている。

第２の領域３３Ｑは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第２インジェクタ貫通孔４３ｄよりも第２端部３３ｂ側に形成されている。第２の領域３３Ｑは、シリンダヘッドＨの長手方向において、第２インジェクタ貫通孔４３ｄと第２端部３３ｂの間に形成されている。

そして、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑは、第３の領域３３Ｒよりも低剛性である。ここで、「低剛性である」とは、インジェクタホルダ３３の板厚方向において曲げ易いことを意味している。詳しくは、「低剛性である」とは、第１端部３３ａと第２端部３３ｂが互いに近づくようにインジェクタホルダ３３がその板厚方向で曲げ易いことを意味している。

インジェクタホルダ３３の板厚方向において曲げ易いか否かは、インジェクタホルダ３３の板厚、インジェクタホルダ３３に設けられたリブの配置、リブの数、平面視でリブの延びる方向、リブの肉厚、その他のパラメータを総合的に評価して判断され得る。一例として、第１の領域３３Ｐの板厚が第３の領域３３Ｒの板厚よりも薄い場合、第１の領域３３Ｐは、第３の領域３３Ｒと比較して低剛性であると言える。また、他の例として、第１の領域３３Ｐには剛性向上のためのリブが形成されておらず、第３の領域３３Ｒには剛性向上のためのリブが形成されている場合、第１の領域３３Ｐは、第３の領域３３Ｒと比較して低剛性であると言える。

次に、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑを、第３の領域３３Ｒよりも低剛性としたことで得られる技術的意義を説明する。

本実施形態において、燃料デリバリパイプＤの材質は典型的には鉄であり、その線膨張係数は１２．２^−６／Ｋである。また、内燃機関の稼働状態において、燃料デリバリパイプＤの温度は約５５℃とされている。

これに対し、インジェクタホルダ３３の材質は典型的にはアルミニウムであり、その線膨張係数は２３．３^−６／Ｋである。内燃機関の稼働状態において、インジェクタホルダ３３の温度は約１００℃とされている。

従って、燃料デリバリパイプＤとインジェクタホルダ３３の間には、線膨張係数及び温度の相違によって、熱膨張量差が発生する。この熱膨張量差により、特に、インジェクタホルダ３３のパイプ締結部Ｐ及びパイプ締結部Ｑの周辺において局所的に過大な応力が発生し得る。この過大な応力により、インジェクタホルダ３３の長寿命化が阻害されている。

そこで、図６に示すように、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑを第３の領域３３Ｒと比較して低剛性とすることで、内燃機関の稼働状態において第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑが燃料デリバリパイプＤに近づく方向に積極的に湾曲変形することができるので、上記の熱膨張量差が吸収され、インジェクタホルダ３３のパイプ締結部Ｐ及びパイプ締結部Ｑの周辺において局所的に発生する応力が緩和され、もって、インジェクタホルダ３３の長寿命化が図られることになる。図６の例では、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑの板厚を第３の領域３３Ｒの板厚よりも薄くすることで、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑを第３の領域３３Ｒと比較して低剛性としている。

なお、上記低剛性に関して定義した曲げの方向における剛性としては、シリンダヘッドＨが最も高く、ついで燃料デリバリパイプＤが高く、インジェクタホルダ３３が最も低い。従って、上記の応力集中に関する問題は、燃料デリバリパイプＤの剛性を低下させただけでは、前述の線膨張差及び温度差に起因する熱膨張量差を吸収できず、上記応力集中は回避できないと考えられる。

以上に、本実施形態を説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。

内燃機関は、複数のインジェクタ５０がそれぞれ挿入される複数のインジェクタチューブ２３と、複数の点火プラグ６０がそれぞれ挿入される複数の点火プラグチューブ２４と、が設けられたシリンダヘッドＨと、シリンダヘッドＨに取り付けられるヘッドカバーＣと、複数のインジェクタ５０に燃料を供給する燃料デリバリパイプＤと、を備える。

複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１は互いに平行である。複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２は互いに平行である。複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１と、複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２は、互いに非平行である。

ヘッドカバーＣは、インジェクタホルダ３３（インジェクタヘッドカバー）及びヘッドカバー本体３４（点火プラグヘッドカバー）を含む。インジェクタホルダ３３とヘッドカバー本体３４は、別部品として構成されている。

インジェクタホルダ３３は、複数のインジェクタチューブ２３が貫通した状態でシリンダヘッドＨに取り付けられている。ヘッドカバー本体３４は、インジェクタホルダ３３を覆うと共に、複数の点火プラグチューブ２４が貫通した状態でシリンダヘッドＨに取り付けられている。

インジェクタホルダ３３は、複数のインジェクタチューブ２３がそれぞれ貫通する複数の第１取付孔４３（インジェクタ貫通孔）を有する。複数の第１取付孔４３は、シリンダヘッドＨの長手方向（第１の方向）に間隔を開けて形成されている。

インジェクタホルダ３３は、シリンダヘッドＨの長手方向における端部としての第１端部３３ａと第２端部３３ｂを有する。

複数の第１取付孔４３は、第１端部３３ａに最も近い第１インジェクタ貫通孔４３ａと、第２端部３３ｂに最も近い第２インジェクタ貫通孔４３ｄと、を含む。

インジェクタホルダ３３は、第１端部３３ａと第１インジェクタ貫通孔４３ａの間である第１の領域３３Ｐと、第２端部３３ｂと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第２の領域３３Ｑと、を含む。

インジェクタホルダ３３は、第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑにおいて燃料デリバリパイプＤと連結されている。

第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑは、第１インジェクタ貫通孔４３ａと第２インジェクタ貫通孔４３ｄの間の第３の領域３３Ｒよりも低剛性である。

以上の構成によれば、複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１に沿ってインジェクタホルダ３３をシリンダヘッドＨに取り付けることができる。同様に、複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２に沿ってヘッドカバー本体３４をシリンダヘッドＨに取り付けることができる。したがって、複数のインジェクタチューブ２３の中心軸線Ｊ１と複数の点火プラグチューブ２４の中心軸線Ｊ２が互いに非平行であっても、ヘッドカバーＣをシリンダヘッドＨに取り付けることができる。また、内燃機関の稼働状態において、燃料デリバリパイプＤとインジェクタホルダ３３の熱膨張の違いによってインジェクタホルダ３３の第１の領域３３Ｐ及び第２の領域３３Ｑに発生する応力を緩和できる。

１０シリンダヘッド本体
１１吸気ポート
１３第１挿入孔
１４第２挿入孔
２０カムシャフトハウジング
２１外枠部
２１ａ長側壁
２１ｂ短側壁
２２ａカムシャフト挿入孔
２２ｂカムシャフト挿入孔
２３インジェクタチューブ
２４点火プラグチューブ
２５カムシャフト支持部
３３インジェクタホルダ
３３ａ第１端部
３３ｂ第２端部
３３Ｐ第１の領域
３３Ｑ第２の領域
３３Ｒ第３の領域
３４ヘッドカバー本体
４０シール材
４１シール材
４２覗き孔
４３第１取付孔
４３ａ第１インジェクタ貫通孔
４３ｂ第３インジェクタ貫通孔
４３ｃ第４インジェクタ貫通孔
４３ｄ第２インジェクタ貫通孔
４４第２取付孔
５０インジェクタ
６０点火プラグ
Ｈシリンダヘッド
Ｃヘッドカバー
Ｊ２中心軸線
Ｊ１中心軸線
Ｄ燃料デリバリパイプ
Ｐパイプ締結部
Ｑパイプ締結部
Ｒ１パイプ締結部
Ｒ２パイプ締結部
Ｒ３パイプ締結部

Claims

複数のインジェクタがそれぞれ挿入される複数のインジェクタチューブと、複数の点火プラグがそれぞれ挿入される複数の点火プラグチューブと、が設けられたシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに取り付けられるヘッドカバーと、
前記複数のインジェクタに燃料を供給する燃料デリバリパイプと、
を備えた内燃機関であって、
前記複数のインジェクタチューブの中心軸は互いに平行であり、
前記複数の点火プラグチューブの中心軸は互いに平行であり、
前記複数のインジェクタチューブの中心軸と、前記複数の点火プラグチューブの中心軸は、互いに非平行であり、
前記ヘッドカバーは、インジェクタヘッドカバー及び点火プラグヘッドカバーを含み、
前記インジェクタヘッドカバー及び前記点火プラグヘッドカバーは、別部品として構成されており、
前記インジェクタヘッドカバーは、前記複数のインジェクタチューブが貫通した状態で前記シリンダヘッドに取り付けられており、
前記点火プラグヘッドカバーは、前記インジェクタヘッドカバーを覆うと共に、前記複数の点火プラグチューブが貫通した状態で前記シリンダヘッドに取り付けられており、
前記インジェクタヘッドカバーは、前記複数のインジェクタチューブがそれぞれ貫通する複数のインジェクタ貫通孔を有し、
前記複数のインジェクタ貫通孔は、第１の方向に間隔を開けて形成されており、
前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１の方向における端部としての第１端部と第２端部を有し、
前記複数のインジェクタ貫通孔は、前記第１端部に最も近い第１インジェクタ貫通孔と、前記第２端部に最も近い第２インジェクタ貫通孔と、を含み、
前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１端部と前記第１インジェクタ貫通孔の間である第１の領域と、前記第２端部と前記第２インジェクタ貫通孔の間の第２の領域と、を含み、
前記インジェクタヘッドカバーは、前記第１の領域及び前記第２の領域において前記燃料デリバリパイプと連結されており、
前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記第１インジェクタ貫通孔と前記第２インジェクタ貫通孔の間の第３の領域よりも低剛性である、
内燃機関。