JP3711699B2 - 直噴火花点火式内燃機関 - Google Patents
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴火花点火式内燃機関に関し、特にその吸気ポート形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃機関が注目されており、燃料噴射弁は、１気筒に２本の吸気ポートを備える場合、２本の吸気ポート間で、これらの吸気ポートよりも燃焼室周縁側に配置するのが一般的である。
【０００３】
ところで、従来の吸気ポートの断面形状は、円形であり、例外的には、例えば特開平６−２６２７号公報に示されるように、気筒列方向に長い長円形としたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直噴火花点火式内燃機関において、直噴用の燃料噴射弁を吸気ポート間に配置する場合、吸気ポートの断面形状が円形であると、２本の吸気ポートを接近させるのに限界があり、２本の吸気ポートをできるだけ気筒中心寄り（内寄り）として空気充填効率を改善することができないばかりか、燃料噴射弁の取付位置が著しく制約されるという問題点があった。
【０００５】
また、吸気ポートの断面形状を前記公報に記載のような気筒列方向に長い長円形とすると、気筒中心からのポートオフセット量が更に大きくなってしまうことは言うまでもない、
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、２本の吸気ポートをできる限り気筒中心寄りにして空気充填効率を改善できると共に、燃料噴射弁の取付位置の自由度を向上できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、シリンダヘッドに１気筒につき２本の吸気ポートが形成される直噴火花点火式内燃機関において、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状を吸気ポートの並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁を配置したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明では、吸気ポートの燃焼室側は円形断面にしたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、吸気管の吸気ポート接続側まで長円形断面にしたことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、吸気管の各気筒への分岐部の円形断面を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る発明では、２本の吸気ポートのうち一方の吸気ポートに連なる吸気管の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁を設けたことを特徴とする。
請求項６に係る発明では、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状である長円形を、対をなす長円形と燃焼室中央部側で接近し、燃焼室周縁部側で離れるように、傾斜させたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状を吸気ポートの並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁を配置することで、２本の吸気ポートを気筒中心寄りに接近させることが可能となり、空気充填効率の向上を図ることができると共に、燃料噴射弁の配置も容易となる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、吸気ポートの燃焼室側は円形断面にするので、吸気弁等の変更を招くことがない。
請求項３に係る発明によれば、吸気管の吸気ポート接続側まで長円形断面にするので、接続部で段差等を生じることがない。
請求項４に係る発明によれば、吸気管の円形断面を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させたことで、無理なく連続的に長円形断面を作ることができる。
【００１１】
請求項５に係る発明によれば、吸気管の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁を設けたことで、吸気通路内でのスワール制御弁の弁軸を短くすることができ、全開時のスワール制御弁（弁軸）の投影面積を小さくすることができるので、空気充填効率を更に向上させることができる。
請求項６に係る発明によれば、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状である長円形を、対をなす長円形と燃焼室中央部側で接近し、燃焼室周縁部側で離れるように、傾斜させたことで、２本の吸気ポートを更に気筒中心寄りに配置でき、空気充填効率を更に向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例を示すシリンダヘッド及び吸気管の縦断面図であり、同時に吸気ポート及び吸気管の各部の断面形状を示している。また、図２は図１のＸ方向矢視図である。
【００１３】
シリンダヘッド１には、その下面中央部の凹部により燃焼室２が形成されている。
また、シリンダヘッド１には、燃焼室２に連ねて、２本ずつ吸気ポート３及び排気ポート４が形成され、それぞれの燃焼室開口部に吸気弁及び排気弁が装着されるようになっている。尚、５は吸気弁取付孔、６は排気弁取付孔である。
【００１４】
また、シリンダヘッド１には、燃焼室２の略中心部に位置させて、点火栓取付孔７が形成され、ここに点火栓が装着されるようになっている。
また、シリンダヘッド１には、吸気ポート３，３の近傍に、詳しくは、２本の吸気ポート３，３間で、吸気ポート３，３より燃焼室２周縁部側に、燃料噴射弁取付孔８が形成され、ここに燃料噴射弁が装着されるようになっている。燃料噴射弁は、この燃料噴射弁取付孔８に取付られて、燃焼室２内に直接、斜め下向きに燃料を噴射するようになっている。噴射時期は、均質燃焼の場合は吸気行程、成層燃焼の場合は圧縮行程に設定される。
【００１５】
ここで、各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にしてある（図示Ｂ，Ｃ部）。吸気ポート３の燃焼室側は円形断面である（図示Ａ部）。
また、吸気管９の吸気ポート３接続側まで長円形断面にしてある（図示Ｃ部）。詳しくは、吸気管９の各気筒への分岐部の円形断面（図示Ｆ部）を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し（図示Ｅ部）、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させている（図示Ｄ→Ｃ部）。
【００１６】
また、一方の吸気ポート３に連なる吸気管９の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁１０を設けてある。スワール制御弁１０は、所定の運転条件で開閉され、燃焼室２内にスワールガス流動を生成する。
次に作用を説明する。
各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁取付孔８を設けることで、２本の吸気ポート３，３を気筒中心寄りに接近させることが可能となる。すなわち、気筒中心からのポートオフセット量Ｌ（図２）を従来例（図４）に比して小さくすることができる。これにより、空気充填効率の向上を図ることができる。もちろん、燃料噴射弁の配置（取付孔８の配置）も容易となる。
【００１７】
また、吸気管９の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁１０を設けたことで、吸気通路内でのスワール制御弁１０の弁軸を短くすることができ、全開時のスワール制御弁１０の投影面積を小さくすることができるので、空気充填効率を更に向上させることができる。
図３は他の実施例を示している。
【００１８】
この実施例は、各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にすると共に、各長円形を、対をなす長円形と燃焼室２中央部側で接近し、燃焼室２周縁部側で離れるように、傾斜させたことを特徴とする。
これによれば、２つの長円形断面に囲まれる三角形の領域に燃料噴射弁取付孔８を加工して、燃料噴射弁を配置することで、２本の吸気ポート３、３を更に気筒中心寄りに配置でき、空気充填効率を更に向上できる。
【００１９】
すなわち、図４に示すような従来の円形断面（３’）でのポートオフセット量Ｌは極めて「大」であり、図２に示すように長円形断面とすることでポートオフセット量Ｌを「中」にできるが、図３に示すように傾斜させることでポートオフセット量Ｌを「小」にできる。
そして、気筒中心からのポートオフセット量と空気充填効率との関係は、図５に示すようであり、ポートオフセット量を小さくできることで、空気充填効率を更に向上できる。
【００２０】
このように傾斜させた場合、スワール制御弁の弁軸が斜めになるが、スワール制御弁はさほど隙間精度を要求されないので、傾斜角がわずかであれば、ほとんど問題はない。問題があるときは、吸気管の円形断面の部分にスワール制御弁を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示すシリンダヘッド及び吸気管の縦断面図
【図２】 図１のＸ方向矢視図
【図３】 他の実施例を示す図１のＸ方向矢視図に相当する図
【図４】 従来例を示す図１のＸ方向矢視図に相当する図
【図５】 ポートオフセット量と空気充填効率との関係を示す図
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 排気ポート
５ 吸気弁取付孔
６ 排気弁取付孔
７ 点火栓取付孔
８ 燃料噴射弁取付孔
９ 吸気管
10 スワール制御弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、直噴火花点火式内燃機関に関し、特にその吸気ポート形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃機関が注目されており、燃料噴射弁は、１気筒に２本の吸気ポートを備える場合、２本の吸気ポート間で、これらの吸気ポートよりも燃焼室周縁側に配置するのが一般的である。
【０００３】
ところで、従来の吸気ポートの断面形状は、円形であり、例外的には、例えば特開平６−２６２７号公報に示されるように、気筒列方向に長い長円形としたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直噴火花点火式内燃機関において、直噴用の燃料噴射弁を吸気ポート間に配置する場合、吸気ポートの断面形状が円形であると、２本の吸気ポートを接近させるのに限界があり、２本の吸気ポートをできるだけ気筒中心寄り（内寄り）として空気充填効率を改善することができないばかりか、燃料噴射弁の取付位置が著しく制約されるという問題点があった。
【０００５】
また、吸気ポートの断面形状を前記公報に記載のような気筒列方向に長い長円形とすると、気筒中心からのポートオフセット量が更に大きくなってしまうことは言うまでもない、
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、２本の吸気ポートをできる限り気筒中心寄りにして空気充填効率を改善できると共に、燃料噴射弁の取付位置の自由度を向上できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、シリンダヘッドに１気筒につき２本の吸気ポートが形成される直噴火花点火式内燃機関において、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状を吸気ポートの並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁を配置したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明では、吸気ポートの燃焼室側は円形断面にしたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、吸気管の吸気ポート接続側まで長円形断面にしたことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、吸気管の各気筒への分岐部の円形断面を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る発明では、２本の吸気ポートのうち一方の吸気ポートに連なる吸気管の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁を設けたことを特徴とする。
請求項６に係る発明では、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状である長円形を、対をなす長円形と燃焼室中央部側で接近し、燃焼室周縁部側で離れるように、傾斜させたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状を吸気ポートの並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁を配置することで、２本の吸気ポートを気筒中心寄りに接近させることが可能となり、空気充填効率の向上を図ることができると共に、燃料噴射弁の配置も容易となる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、吸気ポートの燃焼室側は円形断面にするので、吸気弁等の変更を招くことがない。
請求項３に係る発明によれば、吸気管の吸気ポート接続側まで長円形断面にするので、接続部で段差等を生じることがない。
請求項４に係る発明によれば、吸気管の円形断面を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させたことで、無理なく連続的に長円形断面を作ることができる。
【００１１】
請求項５に係る発明によれば、吸気管の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁を設けたことで、吸気通路内でのスワール制御弁の弁軸を短くすることができ、全開時のスワール制御弁（弁軸）の投影面積を小さくすることができるので、空気充填効率を更に向上させることができる。
請求項６に係る発明によれば、各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状である長円形を、対をなす長円形と燃焼室中央部側で接近し、燃焼室周縁部側で離れるように、傾斜させたことで、２本の吸気ポートを更に気筒中心寄りに配置でき、空気充填効率を更に向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例を示すシリンダヘッド及び吸気管の縦断面図であり、同時に吸気ポート及び吸気管の各部の断面形状を示している。また、図２は図１のＸ方向矢視図である。
【００１３】
シリンダヘッド１には、その下面中央部の凹部により燃焼室２が形成されている。
また、シリンダヘッド１には、燃焼室２に連ねて、２本ずつ吸気ポート３及び排気ポート４が形成され、それぞれの燃焼室開口部に吸気弁及び排気弁が装着されるようになっている。尚、５は吸気弁取付孔、６は排気弁取付孔である。
【００１４】
また、シリンダヘッド１には、燃焼室２の略中心部に位置させて、点火栓取付孔７が形成され、ここに点火栓が装着されるようになっている。
また、シリンダヘッド１には、吸気ポート３，３の近傍に、詳しくは、２本の吸気ポート３，３間で、吸気ポート３，３より燃焼室２周縁部側に、燃料噴射弁取付孔８が形成され、ここに燃料噴射弁が装着されるようになっている。燃料噴射弁は、この燃料噴射弁取付孔８に取付られて、燃焼室２内に直接、斜め下向きに燃料を噴射するようになっている。噴射時期は、均質燃焼の場合は吸気行程、成層燃焼の場合は圧縮行程に設定される。
【００１５】
ここで、各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にしてある（図示Ｂ，Ｃ部）。吸気ポート３の燃焼室側は円形断面である（図示Ａ部）。
また、吸気管９の吸気ポート３接続側まで長円形断面にしてある（図示Ｃ部）。詳しくは、吸気管９の各気筒への分岐部の円形断面（図示Ｆ部）を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し（図示Ｅ部）、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させている（図示Ｄ→Ｃ部）。
【００１６】
また、一方の吸気ポート３に連なる吸気管９の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁１０を設けてある。スワール制御弁１０は、所定の運転条件で開閉され、燃焼室２内にスワールガス流動を生成する。
次に作用を説明する。
各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁取付孔８を設けることで、２本の吸気ポート３，３を気筒中心寄りに接近させることが可能となる。すなわち、気筒中心からのポートオフセット量Ｌ（図２）を従来例（図４）に比して小さくすることができる。これにより、空気充填効率の向上を図ることができる。もちろん、燃料噴射弁の配置（取付孔８の配置）も容易となる。
【００１７】
また、吸気管９の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁１０を設けたことで、吸気通路内でのスワール制御弁１０の弁軸を短くすることができ、全開時のスワール制御弁１０の投影面積を小さくすることができるので、空気充填効率を更に向上させることができる。
図３は他の実施例を示している。
【００１８】
この実施例は、各吸気ポート３の吸気管９取付側の断面形状を吸気ポート３，３の並設方向に短径を有する長円形にすると共に、各長円形を、対をなす長円形と燃焼室２中央部側で接近し、燃焼室２周縁部側で離れるように、傾斜させたことを特徴とする。
これによれば、２つの長円形断面に囲まれる三角形の領域に燃料噴射弁取付孔８を加工して、燃料噴射弁を配置することで、２本の吸気ポート３、３を更に気筒中心寄りに配置でき、空気充填効率を更に向上できる。
【００１９】
すなわち、図４に示すような従来の円形断面（３’）でのポートオフセット量Ｌは極めて「大」であり、図２に示すように長円形断面とすることでポートオフセット量Ｌを「中」にできるが、図３に示すように傾斜させることでポートオフセット量Ｌを「小」にできる。
そして、気筒中心からのポートオフセット量と空気充填効率との関係は、図５に示すようであり、ポートオフセット量を小さくできることで、空気充填効率を更に向上できる。
【００２０】
このように傾斜させた場合、スワール制御弁の弁軸が斜めになるが、スワール制御弁はさほど隙間精度を要求されないので、傾斜角がわずかであれば、ほとんど問題はない。問題があるときは、吸気管の円形断面の部分にスワール制御弁を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示すシリンダヘッド及び吸気管の縦断面図
【図２】 図１のＸ方向矢視図
【図３】 他の実施例を示す図１のＸ方向矢視図に相当する図
【図４】 従来例を示す図１のＸ方向矢視図に相当する図
【図５】 ポートオフセット量と空気充填効率との関係を示す図
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 排気ポート
５ 吸気弁取付孔
６ 排気弁取付孔
７ 点火栓取付孔
８ 燃料噴射弁取付孔
９ 吸気管
10 スワール制御弁
Claims (6)
- シリンダヘッドに１気筒につき２本の吸気ポートが形成される直噴火花点火式内燃機関において、
各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状を吸気ポートの並設方向に短径を有する長円形にして、これらの間に燃料噴射弁を配置したことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関。 - 吸気ポートの燃焼室側は円形断面にしたことを特徴とする請求項１記載の直噴火花点火式内燃機関。
- 吸気管の吸気ポート接続側まで長円形断面にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の直噴火花点火式内燃機関。
- 吸気管の各気筒への分岐部の円形断面を途中から２つ割りにして、半円形断面の２通路に分岐し、各半円形断面を各吸気ポート側に向かって徐々に長円形断面に変化させたことを特徴とする請求項３記載の直噴火花点火式内燃機関。
- ２本の吸気ポートのうち一方の吸気ポートに連なる吸気管の長円形断面の部分に、短径方向に弁軸を配置して、スワール制御弁を設けたことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の直噴火花点火式内燃機関。
- 各吸気ポートの少なくとも吸気管取付側の断面形状である長円形を、対をなす長円形と燃焼室中央部側で接近し、燃焼室周縁部側で離れるように、傾斜させたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13710297A JP3711699B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13710297A JP3711699B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325326A JPH10325326A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3711699B2 true JP3711699B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=15190913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13710297A Expired - Lifetime JP3711699B2 (ja) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3711699B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3244050A4 (en) * | 2015-01-06 | 2018-08-22 | Aichi Machine Industry Co., Ltd. | Cylinder head, internal combustion engine equipped with same, and cylinder head manufacturing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2931207A1 (fr) * | 2008-05-14 | 2009-11-20 | Renault Sas | Dispositif de transfert de gaz d'admission ou d'echappement |
-
1997
- 1997-05-27 JP JP13710297A patent/JP3711699B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3244050A4 (en) * | 2015-01-06 | 2018-08-22 | Aichi Machine Industry Co., Ltd. | Cylinder head, internal combustion engine equipped with same, and cylinder head manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10325326A (ja) | 1998-12-08 |
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