JP3784920B2 - 筒内噴射ガソリンエンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内噴射ガソリンンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料インジェクターから燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射ガソリンエンジンは、従来のキャブレター方式や吸気ポート噴射方式のガソリンエンジンと比較して希薄な燃料混合比の運転が可能となり、しかも、大幅な燃費向上を出力の犠牲なしに実現することができる。
【０００３】
この筒内噴射ガソリンエンジンは、通常、ＤＯＨＣ４バルブ方式のエンジンをベースとして開発されており、シリンダヘッドの上部に配置した排気用カムシャフトと吸気用カムシャフトとの間の各気筒中央部に点火プラグを配設し、各気筒の２個の吸気バルブの中間の下側に、シリンダヘッド側面から突出して、燃焼室に燃料を直接噴射する燃料インジェクターを配設している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸気バルブの下側に燃料インジェクターを配設すると、燃料インジェクターに燃料を供給する燃料レール等の燃料供給部を、シリンダヘッドの一方の側面側に突出して配置しなければならない。このように燃料供給部をシリンダヘッド側面に配置すると吸気バルブ側の寸法が増大し且つ複雑なエンジンとなってしまい、コンパクトなスペース利用が図られず、またエンジン搭載時のレイアウト自由度が低下する。また、各燃料インジェクターに燃料を供給する燃料供給部は外部配管が複雑に入り組んだ形状となるおそれがあり、組み立て性、コスト高の面で問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、燃料インジェクターに燃料を供給する燃料供給部をシリンダヘッドの側面に配置せず、コンパクト化を図ってエンジン搭載時のレイアウト自由度を向上させるとともに、簡便な燃料供給部として組み立て性、コストの面で良好な筒内噴射ガソリンエンジンを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明においては、シリンダヘッドの上面に、クランクシャフトの軸線方向に沿って互いに平行に離間する吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフトを配設し、それら吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフト間のシリンダヘッドの上面に、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料インジェクターと、燃焼室内で着火動作を行う点火プラグとをクランクシャフトの軸線方向に沿って交互に配置した筒内噴射ガソリンエンジンにおいて、各燃料インジェクターに燃料を供給する燃料レールを、前記吸気用カムシャフトと排気用カムシャフトとの間の前記シリンダヘッドの上面に固定した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
好ましい実地の形態においては、燃料レールは、矩形板状のレール本体と、このレール本体から突出して各インジェクターを保持するインジェクター保持部とからなり、前記レール本体内部の長手方向に燃料通路を連続して形成し、この燃料通路から分岐し各インジェクターに連通する燃料分岐通路を前記インジェクター保持部に形成している。
【０００８】
別の好ましい実施の形態においては、前記燃料レールに、前記レール本体の板厚方向に貫通して前記点火プラグを挿通させるプラグ挿通孔を形成した。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の１実施例として、直列４気筒ＤＯＨＣ４バルブ形式の筒内噴射ガソリンエンジンについて図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、アルミ鋳造により形成したシリンダヘッド２のシリンダヘッド上面２ａを示し、図２はこのシリンダヘッドの横断面（以下に説明する幅方向の断面）を示し、図３は図１の長手方向の中央断面を示すものである。
【００１１】
図１に示すように、略矩形状の外観を有するシリンダヘッド上面２ａのクランク軸と直交する方向（以下幅方向という）の一方側には、クランクシャフトの軸線Ｓ方向に沿って８個の吸気バルブのバルブリフタ挿入孔４が形成されているとともに、各バルブリフタ挿入孔４から幅方向他方側に離間したシリンダ上面２ａにも、クランクシャフトの軸線Ｓ方向に沿って８個の排気バルブのバルブリフタ挿入孔６が形成されている。これらバルブリフタ挿入孔４及び６にはそれぞれ吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の上端に連結されたバルブリフタが摺動可能に挿入され、スプリングにより上方のカム側に付勢される。各吸気バルブ１４および排気バルブ１６は、、図２に示すように、シリンダヘッド２の燃焼室８の上壁の吸気及び排気孔をカム動作に応じて開閉する（図はスプリングによりリフタが押上げられバルブが閉じた状態を示す）。
【００１２】
また、図１及び図２に示すように、シリンダヘッド上面２ａの幅方向の一方側及び他方側には軸受け面（ジャーナル）２ｂが形成されており、幅方向の一方側の軸受け面２ｂに吸気用カムシャフト１８が載置され、幅方向の他方側の軸受け面２ｂに排気用カムシャフト２０が載置されている。そして、各軸受け面２ｂの上部に配設したカムキャップ２２により吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０を回転自在に支持している。そして、これら吸気用及び排気用カムシャフト１８、２０には、クランクシャフトの回転がタイミングベルト等の伝達手段（図示せず）を介して伝達される。吸入行程において吸気用カムシャフト１８のカムがバルブリフタを介して吸気バルブ１４を下側に押し下げて吸気ポート１０端部の燃焼室８に臨む吸気孔を開く。排気行程において排気用カムシャフト２０のカムがバルブリフタを介して排気バルブ１６を下側に押し下げて排気ポート１２端部の燃焼室８に臨む排気孔を開く。
【００１３】
ここで、本実施形態の筒内噴射エンジンは、図２及び図３に示すように、吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０間のシリダヘッド上面２ａに、４本のソレノイド型燃料インジェクター２２と４本の点火プラグ２４とがクランク軸方向に沿って交互に配置されているとともに、各燃料インジェクター２２に燃料を供給する燃料レール２６が配置されている。
【００１４】
すなわち、シリンダヘッド上面２ａには、幅方向中央部においてクランクシャフトの軸線Ｓ方向に矩形状に凹むヘッド凹部２ｃが形成されている。そして、このヘッド凹部２ｃの底面から燃焼室８の頂部まで連通するインジェクター嵌入用孔２ｄ（図３）が、所定間隔をあけて４箇所形成されているとともに、各インジェクター嵌入孔２ｄと近接する位置に、ヘッド凹部２ｃの底面から燃焼室８の頂部まで連通するプラグ嵌入用孔２ｅ（図３）が４箇所形成されている。そして、各インジェクター嵌入孔２ｄに燃料インジェクター２２が嵌入されており、下方を向いた噴射口から燃焼室８内及びシリンダブロック２８のシリンダボア２８ａ内に直接燃料が噴射されるようなっている。また、各プラグ嵌入用孔２ｅに点火プラグ２４が嵌入されており、点火時期に燃焼室８内の混合気に着火動作が行われるようになっている。点火プラグ２４の上部には電気配線用のソケット２４ａが装着されている。
【００１５】
なお、図４は、燃焼室８内を向く燃料インジェクター２２及び点火プラグ２４の下端部の詳細を示すものであるが、本実施例では図４の斜線Ａで示す領域にシリンダヘッド２の肉厚を設けず、点火プラグ２４の下端部を燃焼室８内に突出させることによって燃料インジェクター２２及び点火プラグ２４の下端部間の距離Ｂを小さな寸法に設定している。このように、距離Ｂを小さな寸法に設定すると、吸気バルブ１４及び排気バルブ１６の取り付け角度や配置の自由度を向上させることができる。
【００１６】
一方、燃料レール２６はアルミ鋳造により形成した部材であり、ヘッド凹部２ｃ内に配置される矩形板状のレール本体３０と、このレール本体３０の下部に一体形成されて各燃料インジェクター２２の上部外周を保持するインジェクター保持部３２とを備えている。
【００１７】
前記レール本体３０は、図１及び図３に示すように、板厚方向に貫通して形成された４箇所のプラグ挿通孔３０ａと、符号３０ｂ（図１）で示す燃料取入れ口から各インジェクター保持部３２の燃料供給口３２ａまで連通する燃料通路３０ｃと、板厚方向に貫通して形成されたレール固定用ボルト挿通孔３０ｄ（図３）とが形成されている。ここで、燃料通路３０ｃは、プラグ挿通用孔３０ａの周囲を迂回するように分岐する。また、図２に示すように、燃料レール２６の側部にリード線３３が固着されており、図示しない制御装置からリード線３３を介して各燃料インジェクター２２のソレノイド弁に弁開閉動作信号が入力するようになっている。
【００１８】
ヘッド凹部２ｃの底面から上方に延在している４本の点火プラグ２４のソケット２４ａを燃料レール２６のプラグ挿通孔３０ａに挿通し、各インジェクター保持部３２内に燃料インジェクター２２の上部を差し込むとともに、レール固定用ボルト挿通孔３０ｄに上方から挿通した固定用ボルト３６を、ヘッド凹部２ｃの底面に形成したねじ穴２ｆに螺合することにより、ヘッド凹部２ｃ内に燃料レール２６が固定されている。そして、燃料取入れ口３０ｂには燃料ポンプ（図示せず）が接続しており、この燃料ポンプから燃料通路３０ｃ、燃料供給口３２ａを介して燃料インジェクター２２に燃料が供給されるようになっている。
【００１９】
上記実施例の筒内噴射ガソリンエンジンによると、吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０間に形成したヘッド凹部２ｃに、カムシャフトの軸線Ｓ方向に延在するように複数の燃料インジェクター２２及び点火プラグ２４を交互に配置し、各燃料インジェクター２２に燃料を供給する燃料レール２６を、ヘッド凹部２ｃ内に配置したので、幅方向の寸法が増大しないコンパクトなエンジンを提供することができる。したがって、エンジン搭載時のレイアウト自由度が大幅に向上する。
【００２０】
また、ヘッド凹部２ｃの底面から上方に突出している点火プラグ２４のソケット２４ａは、燃料レール２６のプラグ挿通孔３０ａ内に入り込んで直接は接触しないので、燃料レール２６と点火プラグ２４間の相互の振動伝達を防止することができる。また、各インジェクター保持部３２は燃料インジェクター２２の上部外周を保持しているので、燃料インジェクター２２をヘッド凹部２ｃ内に確実に固定することができる。
【００２１】
さらに、インジェクター保持部３２の上部に設けた燃料供給口３２ａと、レール本体３０内に形成した燃料通路３０ｃとが内部で連通する形状となっており、従来装置のように外部配管を設けていない簡便な燃料供給部を形成しているので、組み付けが簡単であり、製作コストの低減化も図ることができる。
【００２２】
なお、本実施例では直列４気筒ＤＯＨＣ４バルブ形式の筒内噴射ガソリンエンジンについて説明したが、吸気用カムシャフト１８及び排気用カムシャフト２０間に燃料レール２６を配置することができるエンジンであれば、他の形式の筒内噴射ガソリンエンジンに適用しても同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
また、本実施例ではヘッド凹部２ｃ内に燃料レール２６を配置したが、ヘッド凹部２ｃを形成していないヘッド上面２ａに燃料レール２６を固定しても、上記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の筒内噴射ガソリンエンジンによると、各燃料インジェクターに燃料を供給する燃料レールを、吸気用カムシャフトと排気用カムシャフトとの間のシリンダヘッドの上面に固定したことにより、燃料レールがエンジン側面に突出せず幅方向の寸法が増大しないコンパクトなエンジンとなる。これにより、エンジン搭載時のレイアウト自由度が大幅に向上する。
【００２５】
また、燃料レールは、矩形板状のレール本体と、レール本体の内部の長手方向に連続して形成した燃料通路と、この燃料通路の一部と連通する燃料供給口を内部に設けてレール本体の下面から突出するインジェクター保持部とを備えている構成とすれば、外部配管を設けていない簡便な燃料供給部となり、組み付けが簡単であり、製作コストの低減化も図ることができる。また、インジェクター保持部は、燃料インジェクターの上部外周を包囲して保持しているので、燃料インジェクターをシリンダヘッドの上面に確実に固定することができる。
【００２６】
さらに、燃料レールには、レール本体の板厚方向に貫通して点火プラグの一部を挿通するプラグ挿通孔が形成される構成とすれば、点火プラグの振動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るシリンダヘッドの上面を示す図。
【図２】 図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視の断面を示す図。
【図３】 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視の断面を示す図。
【図４】 燃焼室を向く燃料インジェクター及び点火プラグの下端部を示す図。
【符号の説明】
２：シリンダヘッド、２ａ：シリンダヘッド上面、８：燃焼室、
１８：吸気用カムシャフト、２０：排気用カムシャフト、
２２：燃料インジェクター、２４：点火プラグ、２６：燃料レール、
３０：レール本体、３０ａ：プラグ挿通孔、３０ｃ：燃料通路、
３２：インジェクター保持部、３２ａ：燃料供給口、
Ｓ：クランクシャフトの軸線。

Claims (1)

1. 複数気筒を有するシリンダヘッドの上面に、クランクシャフトの軸線方向に沿って互いに平行に離間する吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフトを配設し、それら吸気用カムシャフト及び排気用カムシャフト間のシリンダヘッドの上面に、各気筒の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料インジェクターと、燃焼室内で着火動作を行う点火プラグとをクランクシャフトの軸線方向に沿って気筒ごとに交互に配置した筒内噴射ガソリンエンジンにおいて、各燃料インジェクターに燃料を供給する燃料レールを、前記吸気用カムシャフトと排気用カムシャフトとの間の前記シリンダヘッドの上面に固定し、
   前記燃料レールは、矩形板状のレール本体と、このレール本体から突出して各インジェクターを保持するインジェクター保持部とからなり、前記レール本体内部の長手方向に燃料通路を連続して形成し、この燃料通路から分岐し各インジェクターに連通する燃料分岐通路を前記インジェクター保持部に形成し、
   前記燃料レールに、前記レール本体の板厚方向に貫通して前記点火プラグを挿通させるプラグ挿通孔を形成したことを特徴とする筒内噴射ガソリンエンジン。

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