JP4013300B2 - Direct-injection engine intake system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の吸気ポートを有するとともに吸気ポートの下方にインジェクタが配置された直噴エンジンの吸気装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、下流端が燃焼室に開口する一対の吸気ポートをシリンダヘッドに形成するとともに、その吸気ポートの下方にインジェクタを配置するようにしたエンジンの吸気装置は知られている。例えば特開平7−286520号公報に示されている筒内噴射式のエンジンでは、吸気ポートの下方に配置したインジェクタの噴射口を燃焼室の周縁部に臨ませ、このインジェクタから燃焼室内に直接燃料を噴射するようにしている。
【0003】
この種のエンジンでは、インジェクタが燃焼室の周縁部から斜め下方(ピストン側)に向けて燃料を噴射するように配置されていて、この上記インジェクタから圧縮行程で燃料が噴射されると、ピストン頂部で反射された燃料が点火プラグ周りに送られることで成層燃焼が行なわれ、また、吸気行程で燃料が噴射されると、混合気が燃焼室全体に拡散されて均一燃焼が行なわれる。
【0004】
そこで、運転状態に応じて燃料噴射形態を変更し、例えば低負荷低回転領域では圧縮行程噴射により成層燃焼状態とする一方、高負荷領域や高回転領域では吸気行程噴射により均一燃焼状態とするというような制御が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種のエンジンでは、上記インジェクタの設置角度(シリンダ軸線と直交する平面に対する下向きの傾斜角度)が小さいと、ピストンの頂部に成層化促進のためのキャビテイに設けておいても、圧縮行程噴射による成層燃焼時には、噴射燃料がキャビテイ外に多く飛散してトラップ性が悪くなるため成層度が低下し、燃費及び燃焼安定性等が悪化する。さらに、吸気行程噴射による均一燃焼時には、シリンダ壁面への燃料付着が増大し、HC端量の増加するとともに潤滑用のオイルの希釈を招くといった問題が生じる。
【0006】
また、インジェクタの設置角度を大きくすれば上記の問題が改善されるが、吸気ポートとの干渉防止等のレイアウト上の制約から、単にインジェクタの設置角度を大きくするだけでは問題は解消できない。
【0007】
一方、吸気流動を利用して上記の問題を改善することが考えられ、例えば燃焼室内にタンブル(縦渦)を生成するように略直線上に形成した吸気ポートを大きな入射角を持って燃焼室に開口すれば、インジェクタからの噴霧がタンブルによって下方に向けられるため、成層燃焼時に上記キャビテイによるトラップ性が改善されるとともに、均一燃焼時にシリンダ壁面への燃料付着が低減されるが、このようなタンブルだけでは、成層燃焼時に、上記キャビテイにトラップされた混合気を点火プラグ方向に向かわせるような輸送作用が充分に得られず、点火プラグ周りの混合気の空燃比にバラツキが生じ易くなる。
【0008】
また、タンブル成分は圧縮行程中に減衰、崩壊し易いので、燃料噴射量が比較的多い中負荷での成層燃焼時に、混合気の適度の拡散を図ることができず、燃費が悪化する。
【0009】
本発明は、上記の事情に鑑み、インジェクタを吸気ポートに近接させてコンパクトにレイアウトすることができるとともに、斜めスワールの強化と、より下向きに燃料を噴射することができるエンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願の第1の発明は、シリンダ列方向の一方側から見て、吸気ポート下方側にインジェクタを、吸気ポート上方側に吸気弁上部を配置させ、シリンダ軸線方向の一方側から見たインジェクタの軸線方向が、シリンダ列方向と直角方向に設定された直噴エンジンの吸気装置において、上記吸気ポートは同一の燃焼室にそれぞれ開口する第1と第2のポートを備え、少なくとも該第1ポートを、シリンダ軸線方向の一方側から見てシリンダボアの接線方向に指向させて、吸気ポートに対するインジェクタの投影面積を上記第1ポート側が多くなるように構成し、かつ第1ポートのバルブガイド部の上流部位においてインジェクタの大径部と隣接する下方側の内壁を該大径部に沿わせ、該上流部位における下方側と上方側の内壁間の距離を該第1ポートのスロート径より小さく設定するとともに、該上流部位におけるポート横断面形状を、ポート軸芯に対して上記吸気弁側および上記第2ポートから離れる側に多くの流通空間が形成される異形断面形状としたものである。
【0011】
本願の第2の発明は、上記第1の発明において、上記バルブガイド部の上流部位における上記第2ポートの横断面形状は略円形断面とされ、上記燃焼室内のスワール成分を強化するために閉じる開閉弁を上記第2ポートにのみ上記上流部位より上流側に設けたものである。
【0012】
本願の第3の発明は、上記第1の発明において、上記上流部位における第1ポート横断面積を上記第2ポートにおける同上流部位におけるポート横断面積より小さく設定したものである。
【0013】
本願の第4の発明は、上記第2の発明において、上記上流部位より上流側の上記第2ポートに上記燃焼室内のスワール成分を強化するために閉じる開閉弁を設け、上記上流部位より上流側の上記第1ポートの上方および下方に、それぞれシリンダ列方向に延びる上記開閉弁の弁軸と、インジェクタへ燃料を供給する燃料分配通路が配置されているものである。
【0014】
本願の第5の発明は、上記第4の発明において、上記開閉弁はシリンダヘッドに接続される吸気マニホールドのシリンダヘッド側に配置され、該吸気マニホールドとシリンダヘッドとの合せ面位置における上記第2ポートの横断面形状は略円形断面とされているものである。
【0015】
本願の第6の発明は、上記第4の発明において、上記開閉弁を軸支する支持部を、上記吸気マニホールドのシリンダヘッドとの合せ面を形成する接続フランジ部に隣接して配置させ、かつ吸気マニホールドと一体形成されているものである。
【0016】
本願の第7の発明は、上記第4の発明において、上記燃料分配通路は、上記インジェクタの頭部に接続されるとともに、上記吸気マニホールドのシリンダヘッドとの合せ面を形成する接続フランジ部に隣接して配置されているものである。
【0017】
本願の第8の発明は、上記第7の発明において、上記燃料分配通路が、上記吸気マニホールドと一体形成されているものである。
【0018】
本願の第9の発明は、上記第1の発明において、上記吸気マニホールドとシリンダヘッドとの合せ面位置における上記第1ポートの横断面形状は略円形断面とされ、ポート下流側に向かって徐々に上記異形断面形状に変化しているものである。
【0019】
本願の第10の発明は、シリンダ列方向の一方側から見て、吸気ポート下方側にインジェクタを、吸気ポート上方側に吸気弁上部を配置させ、シリンダ軸線方向の一方側から見たインジェクタの軸線方向が、シリンダ列方向と直角方向に設定された直噴エンジンの吸気装置において、上記吸気ポートは同一の燃焼室にそれぞれ開口する第1と第2のポートを備え、少なくとも該第1ポートを、シリンダ軸線方向の一方側から見てシリンダボアの接線方向に指向させて、吸気ポートに対するインジェクタの投影面積を上記第1ポート側が多くなるように構成し、かつ第1ポートのバルブガイド部の上流部位においてインジェクタの大径部と隣接する下方側の内壁を吸気弁側に寄せ、該上流部位における下方側と上方側の内壁間の距離を該第1ポートのスロート径より小さく設定するとともに、該上流部位におけるポート横断面積を上記第2ポートにおける同上流部位におけるポート横断面積より小さく設定したものである。
【0020】
本願の第11の発明は、上記第10の発明において、上記吸気ポートの途中に上記第1と第2のポートへ分岐させるコモン部を設け、該コモン部より上流側の吸気ポートに上記第1ポートに対応する一側を切り欠いた開閉弁を設けたものである。
【0021】
本願の第12の発明は、上記第11の発明において、上記コモン部より上流側に上記吸気マニホールドとシリンダヘッドとの合せ面を位置させ、該合せ面位置における吸気ポートの横断面形状を、上記第1ポートに対応する一側は第1ポートの横断面形状に近似させて、上記第2ポートに対応する他側より狭い横断面形状としたものである。
【0022】
本願の第13の発明は、上記第11の発明において、シリンダ列方向に延びる上記開閉弁の弁軸の支持部と、インジェクタの頭部に接続され燃料を供給する燃料分配通路とを、上記吸気マニホールドのシリンダヘッドとの合せ面を形成する接続フランジ部に隣接して配置させ、かつ吸気マニホールドと一体形成させたものである。
【0023】
本願の第14の発明は、上記第1または第10の発明において、シリンダ列方向の一方側から見て、上記燃焼室の天井をペントルーフ形状とし、シリンダ軸線に対して、吸気弁、吸気ポート、インジェクタのそれぞれが同一方向に傾斜しているとともに、インジェクタの先端が該ペントルーフ形状の上記燃焼室の天井に開口しているものである。
【0024】
本願の第15の発明は、上記第1または第10の発明において、シリンダ軸線を挟んで吸気弁と排気弁がV字状に配置され、該吸気弁と排気弁の頭上に配置のカム軸が、シリンダ軸線方向において同一高さの位置に配置されているものである。
【0025】
本願の第16の発明は、上記第15の発明において、シリンダ軸線を挟んでV字状に傾斜する上記吸気弁と排気弁のシリンダ軸線に対する傾斜角が同一角度に設定されているものである。
【0026】
これらの構成により、斜めスワール生成の一対の吸気ポート形状とインジェクタとを関係付け、ベントルーフ型燃焼室としながらインジェクタ設置角度をより立てることが可能となり、コンパクトな構成でありながら、点火プラグ周りへの混合気の成層度を充分に高めることができる。また、インジェクタへの分配通路の熱害を抑えつつ、上流側吸気ポートの吸気抵抗を少なくできる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
図1〜図7は第1の実施形態を示す直噴エンジン構造の一例である。これらの図において、1はエンジン本体であって、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3等からなり、複数のシリンダC1、C2…を備えており、その各シリンダC1、C2…にはピストン4が嵌挿され、このピストン4の頂面とシリンダヘッド3の下面との間に燃焼室5が形成されている。上記ピストン4の頂部にはキャビテイ6が設けられている。
【0029】
上記シリンダヘッド3には吸気ポート7が形成されており、燃焼室5にそれぞれ開口する第1ポート7A と第2ポート7B が形成されている。また2つの排気ポート8A 、8B が形成されており、上記両ポート7A 、7B をそれぞれ開閉する2つの吸気弁9と、上記両排気ポート8A 、8B をそれぞれ開閉する2つの排気弁10と、点火プラグ11と、インジェクタ12とが取付けられている。上記インジェクタ12は燃焼室5の周縁部に配置され、この位置から燃焼室5内に直接燃料を噴射するようになっている。
【0030】
また、上記点火プラグ11は燃焼室5の中央部に配置されており、上記吸気弁9と、上記排気弁10の頭上には同一の高さ位置に、吸気側カム軸31と排気側カム軸32が配置されている。
【0031】
上記第1ポート7A と第2ポート7B は、吸気マニホールド15に形成された上流側第1ポート17A と上流側第2ポート17B が接続されており、上流側第2ポート17B には吸気の流量を制御する開閉弁18が設けられている。
【0032】
これらの構造を具体的に説明すると、図2および図3に示すように、上記シリンダヘッド3の下面により構成される燃焼室5の天井部分はペントルーフ型となっており、上記ピストン4の頂部も上記天井部分に対応して中央部が隆起したペントルーフ形状とされている。
【0033】
また上記キャビテイ6は、ピストン4の頂部を部分的に凹陥させてなるもので、インジェクタ12側にオフセットした位置に設けられている。つまり、ピストン4の頂部においてインジェクタ12側の周縁付近から中央部付近にわたる範囲内でキャビテイ6が形成され、このキャビテイ6の周縁部のうちのピストン中央部側の部分と点火プラグ11とが対応するような位置関係になっている。
【0034】
上記第1ポート7A と第2ポート7B は互いに独立に形成されており、シリンダ軸線CLの一方側から見た平面視の形状としては図1に示すように、両吸気ポート7A 、7B ともにシリンダC 1、C 2…の接線方向に延びており、特に第1ポート7A は、下流端側がさらにシリンダC 1、C 2…の接線方向に曲がって燃焼室5に開口している。
【0035】
一方、インジェクタ12は平面視において、両ポート7A 、7B の燃焼室5の開口部間にその先端部が臨設され、点火プラグ11に向かって配置されており、シリンダ列方向(シリンダ中心O を通るシリンダ列方向中心線CY)に対して直角方向のシリンダ中心O を通る中心線CX上に配置されている。
【0036】
シリンダ列方向(シリンダ列方向中心線CY)の一方側から見た正面視形状としては、図1の第1ポート7A の軸線方向の断面図である図2と、図1の第2ポート7B の軸線方向の断面図である図3に示すようになっている。
【0037】
図1において、両ポート7A 、7B は、中心線CXに対して共に斜め方向に配置され、両ポート7A 、7B に対するインジェクタの投影面積は、第1ポート7A 側が多くなっており、第1ポート7A の下方に、コイルが内蔵されたインジェクタ12の大径部12A が位置している。
【0038】
図2において、第1ポート7A は、吸気弁9のバルブガイド13より上方において、インジェクタ12の大径部12A が接近しており、その分、ポートの縦断面方向の幅が狭くなって、第1ポート7A の燃焼室5の開口部の径dより小さく設定されている。
【0039】
なお、図1に示すようにインジェクタ12と第1ポート7A との軸線方向が相違するものの、第1ポート7A の軸線方向断面図を示す図2においては、インジェクタ12も軸線方向断面図として示している。
【0040】
上記両ポート7A 、7B をバルブガイド13の上方にて横断面図示した形状を図4、図5に示す。これら図4、図5により、第1ポート7A の内壁はインジェクタ12の大径部12A に沿って形成され、第1ポート7A のみ縦断面方向の幅が狭くなっており、この部分において、第2ポート7B の断面積S 2より第1ポート7A の断面積S 1が小さく設定されている。また第1ポート7A の横断面は反第2ポート7B 側に広くなっており、吸気主流がこの反第2ポート7B 側に偏位してスワール成分が強化されるようになっている。
【0041】
なお、両ポート7A 、7B ともに吸気弁9側のポート横断面積を多く設定するために吸気弁9側の内壁の一部を直線状としており、タンブル流が強くなるよう設定されている。
【0042】
両ポート7A 、7B の上流はともに円形断面とされ、吸気マニホールド15に形成された上流側第1ポート17A と上流側第2ポート17B は、図2、図3に示すように高さ方向が相違しており、上流側第1ポート17A における上方には上流側第2ポート17Bに配置される開閉弁18の弁軸19の支持部20が形成され、下方には、各インジェクタ12の頭部へ燃料を分配供給する分配通路30が形成され、これら気筒列方向に延びる支持部20と分配通路30が吸気抵抗とならない位置にレイアウトされている。
【0043】
また、これら支持部20と分配通路30は、吸気マニホールド15のシリンダヘッド3との接合部であるフランジ部15aに接続される形で設けられており、吸気マニホールド15の軽量化と支持部20、分配通路30の高剛性化が図られている。
【0044】
この構成によると図2に示すように吸気弁9の弁軸の傾き角θv1は排気弁10の弁軸の傾き角θv2と同様に傾き、吸気弁9が第1ポート7Aに寄っているにもかかわらずインジェクタ12は、第1ポート7A側に寄せられて、インジェクタ12の設置角度、すなわちシリンダ軸線CLと直交する平面のシリンダヘッド下面3aに対する下向きの傾斜角度θinjが大きく設定されており、燃焼室5の周縁部から、より下向きに燃料が噴射される。
【0045】
その一方で開閉弁18が閉じられると、第1ポート7Aのインジェクタ12の大径部12aの異形形状によって吸気主流が吸気弁9側と反第2ポート7B側の合成方向に偏位し、タンブル成分とともにスワール成分が強化され、斜めスワールが燃焼室5に生成される。また、第1ポート7Aの異形形状部分が絞られているため吸気流速が高められ、一層の斜めスワールが強化される。
【0046】
以上の点により、成層燃焼状態とされるときには、開閉弁18が閉じられ、燃焼室5に強い斜めスワールが生成され、圧縮行程後期でサイドから斜め下方に噴射された燃料噴霧がさらに下向きに偏向され、キャビテイ6内に燃料噴霧がトラップされ、キャビテイ6から点火プラグ11周りへ成層化された混合気が輸送され、成層燃焼が行なわれる。
【0047】
均一燃焼状態とされるときは、開閉弁18が開き、横断面積が大きい第2ポート7Bからも充分な吸気が燃焼室5に導入され、タンブル比が強い斜めスワールによって均一燃焼が促進される。
【0048】
さらに、インジェクタ12へ供給される燃料の分配通路30を、インジェクタ12の頭部に位置させているため、インジェクタ12の中間部に分配通路を配置するタイプに対してシリンダヘッド3外の分配通路30のレイアウトゆえ、分配通路30へのシリンダヘッド3側からの熱影響が少なく、高圧燃料でありながらべーパー発生が抑えられる。
【0049】
特に吸気マニホールド15とシリンダヘッド3の合せ面にはガスケット14が介在されており、この構成により、分配通路30へのシリンダヘッド3側からの熱影響が少なくなっている。
【0050】
また、吸気マニホールド15の上流側第1ポート17Aは、この分配通路30を避け、弁軸19の支持部20も避けて形成されており、上流側第1ポート17Aでの横断面積を充分に確保しつつ、第1ポート7Aの異形形状部で絞っているため、絞り効果による吸気流速アップが充分に図れる。
【0051】
図8〜図13は第2の実施形態を示す直噴エンジン構造であって、第1の実施形態との相違点は、吸気ポートが途中から分岐したコモン部を有する吸気系を備えた点である。以下、第1実施形態との相違点のみ説明する。
【0052】
シリンダヘッド23にはコモン部24によりそれぞれ独立した第1ポート27Aと第2ポート27Bが形成され、図8に示すように平面視において両ポート27A、27Bが斜めに指向しており、インジェクタ12は第1ポート27A側に寄っている。
【0053】
図9、図10に示すバルブガイド13の上方における両ポート27A、27Bの横断面形状は図11、図12に示すように第1ポート27Aがインジェクタ12の大径部12Aに沿って異形形状とされ、横断面積も小さく設定されている。
【0054】
さらに、コモン部24の上流側の吸気ポート横断面は図13に示すように第1ポート27Aと第2ポート27Bの形状をそのままとして、コモン部24を無くした形状としており、この横断面形状に第1ポート27A側を切欠いた開閉弁28が配置されている。なおインジェクタ12への分配通路40は吸気マニホールド25のフランジ部25Aに近接配置されている。
【0055】
この第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果がもたらされる。すなわち、第1の実施形態の独立吸気ポートに対して、コモン部24を有するコモンポートは、一般的にはスワール生成が弱くなるものの、コモン部24の下流の第1ポート27Aと、コモン部24の上流の吸気ポート27を異形形状として、開閉弁28を閉じる構成としたことで、第1の実施形態に近い斜めスワール強度が得られるとともに、この種のコモンポートは、共通通路が長いため、その分、吸気抵抗が低くできる。
【0056】
【発明の効果】
以上のように本発明は、斜めスワール生成の一対の吸気ポート形状とインジェクタとを関係付け、ベントルーフ型燃焼室としながらインジェクタ設置角度をより立てることが可能となり、コンパクトな構成でありながら、点火プラグ周りへの混合気の成層度を充分に高めることができる。
【0057】
また、インジェクタへの分配通路の熱害を抑えつつ、上流側吸気ポートの吸気抵抗を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態による直噴エンジンの概略平面図である。
【図2】上記エンジンの吸気ポートおよびその付近の概略正面図を示す図1における断面II−II図である。
【図3】上記エンジンの吸気ポートおよびその付近の概略正面図を示す図1における断面III −III 図である。
【図4】上記エンジンの吸気ポートの横断面図を示す図2における断面IV−IV図である。
【図5】上記エンジンの吸気ポートの横断面図を示す図2における断面V−V図である。
【図6】上記エンジンのインジェクタまわりの縦断面図を示す図2における断面VI−VI図である。
【図7】上記エンジンの吸気ポート上流側の開閉弁位置の横断面図を示す図3における断面VII −VII 図である。
【図8】本発明の第二の実施形態による直噴エンジンの概略平面図である。
【図9】上記エンジンの吸気ポートおよびその付近の概略正面図を示す図8における断面IX−IX図である。
【図10】上記エンジンの吸気ポートおよびその付近の概略正面図を示す図8における断面X−X図である。
【図11】上記エンジンの吸気ポートの横断面図を示す図9における断面XI−XI図である。
【図12】上記エンジンの吸気ポートの横断面図を示す図9における断面XII −XII 図である。
【図13】上記エンジンの吸気ポート上流側の開閉弁位置の横断面図を示す図10における断面XIII−XIII図である。
【符号の説明】
3 シリンダヘッド
4 ピストン
5 燃焼室
6 キャビティ
7A,17A 第1ポート
7B,17B 第2ポート
9 吸気弁
11 点火プラグ
12 インジェクタ
18,28 開閉弁
30,40 分配通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake device for a direct injection engine having a pair of intake ports and having an injector disposed below the intake ports.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an intake device for an engine in which a pair of intake ports whose downstream ends are open to a combustion chamber is formed in a cylinder head and an injector is disposed below the intake port is known. For example, in an in-cylinder injection engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-286520, an injection port of an injector disposed below an intake port faces a peripheral portion of a combustion chamber, and fuel is directly fed from the injector into the combustion chamber. Is to be injected.
[0003]
In this type of engine, the injector is arranged so as to inject fuel obliquely downward (on the piston side) from the peripheral edge of the combustion chamber, and when the fuel is injected from the injector in the compression stroke, the top of the piston The fuel reflected in step S1 is sent around the spark plug to perform stratified combustion. When fuel is injected in the intake stroke, the air-fuel mixture is diffused throughout the combustion chamber and uniform combustion is performed.
[0004]
Therefore, the fuel injection mode is changed according to the operation state, for example, in the low load low rotation region, the stratified combustion state is set by the compression stroke injection, while in the high load region and the high rotation range, the uniform combustion state is set by the intake stroke injection. Such control is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of conventional engine, if the installation angle of the injector (downward tilt angle with respect to a plane perpendicular to the cylinder axis) is small, the compression stroke can be achieved even if it is provided in the cavity for promoting stratification at the top of the piston. At the time of stratified combustion by injection, a lot of injected fuel scatters out of the cavity and the trapping property is deteriorated, so that the stratification degree is lowered and the fuel consumption and combustion stability are deteriorated. Further, during uniform combustion by intake stroke injection, fuel adhesion to the cylinder wall surface increases, resulting in a problem that the amount of HC end increases and dilution of lubricating oil occurs.
[0006]
Further, although the above problem can be improved by increasing the installation angle of the injector, the problem cannot be solved by simply increasing the installation angle of the injector because of layout restrictions such as prevention of interference with the intake port.
[0007]
On the other hand, it is conceivable to improve the above problem by using intake air flow. For example, an intake port formed on a substantially straight line so as to generate a tumble (vertical vortex) in the combustion chamber has a large incident angle. Since the spray from the injector is directed downward by tumble, trapping by the cavities is improved during stratified combustion and fuel adhesion to the cylinder wall surface is reduced during uniform combustion. With tumble alone, during stratified combustion, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture around the spark plug is likely to vary, because the air-fuel ratio of the air-fuel mixture around the spark plug cannot be sufficiently obtained by transporting the air-fuel mixture trapped in the cavity.
[0008]
Further, since the tumble component is easily attenuated and collapsed during the compression stroke, it is not possible to achieve proper diffusion of the air-fuel mixture during stratified combustion at a medium load with a relatively large amount of fuel injection, resulting in a deterioration in fuel consumption.
[0009]
In view of the above circumstances, the present invention provides an intake device for an engine that can be laid out compactly with an injector close to an intake port, and that can strengthen an oblique swirl and inject fuel downward. For the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, when viewed from one side in the cylinder row direction, an injector is disposed on the lower side of the intake port, an upper portion of the intake valve is disposed on the upper side of the intake port, and the axis of the injector viewed from one side in the cylinder axial direction In an intake device for a direct injection engine, the direction of which is set in a direction perpendicular to the cylinder row direction, the intake port includes first and second ports that open to the same combustion chamber, and at least the first port is In the upstream portion of the valve guide portion of the first port, the projected area of the injector with respect to the intake port is increased on the first port side so as to be directed in the tangential direction of the cylinder bore when viewed from one side in the cylinder axial direction. The lower inner wall adjacent to the larger diameter portion of the injector is placed along the larger diameter portion, and the distance between the lower and upper inner walls in the upstream portion is set to the first position. The cross-sectional shape of the port at the upstream portion is set to be smaller than the throat diameter of the port, and a deformed cross-sectional shape in which a large amount of circulation space is formed on the side away from the intake valve side and the second port with respect to the port axis It is what.
[0011]
According to a second invention of the present application, in the first invention, the cross-sectional shape of the second port in the upstream portion of the valve guide portion is a substantially circular cross-section, which is closed to strengthen the swirl component in the combustion chamber. An on-off valve is provided upstream of the upstream portion only at the second port.
[0012]
According to a third invention of the present application, in the first invention, the first port cross-sectional area at the upstream portion is set smaller than the port cross-sectional area at the upstream portion of the second port.
[0013]
According to a fourth invention of the present application, in the second invention, an on-off valve that is closed to reinforce a swirl component in the combustion chamber is provided at the second port upstream from the upstream site, and upstream from the upstream site. A valve shaft of the on-off valve extending in the cylinder row direction and a fuel distribution passage for supplying fuel to the injector are disposed above and below the first port, respectively.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the on-off valve is disposed on a cylinder head side of an intake manifold connected to the cylinder head, and the second position at a mating surface position between the intake manifold and the cylinder head. The port has a substantially circular cross-sectional shape.
[0015]
According to a sixth invention of the present application, in the fourth invention, the support portion that pivotally supports the on-off valve is disposed adjacent to a connection flange portion that forms a mating surface with the cylinder head of the intake manifold, and It is formed integrally with the intake manifold.
[0016]
According to a seventh invention of the present application, in the fourth invention, the fuel distribution passage is connected to a head portion of the injector and adjacent to a connection flange portion forming a mating surface with a cylinder head of the intake manifold. Are arranged.
[0017]
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the fuel distribution passage is integrally formed with the intake manifold.
[0018]
According to a ninth invention of the present application, in the first invention, the cross-sectional shape of the first port at the mating surface position of the intake manifold and the cylinder head is a substantially circular cross-section, and gradually decreases toward the downstream side of the port. It has changed to the above-mentioned irregular cross-sectional shape.
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, when viewed from one side in the cylinder row direction, an injector is disposed on the lower side of the intake port, an upper portion of the intake valve is disposed on the upper side of the intake port, and the axis of the injector viewed from one side in the cylinder axial direction In an intake device for a direct injection engine, the direction of which is set in a direction perpendicular to the cylinder row direction, the intake port includes first and second ports that open to the same combustion chamber, and at least the first port is In the upstream portion of the valve guide portion of the first port, the projected area of the injector with respect to the intake port is increased on the first port side so as to be directed in the tangential direction of the cylinder bore when viewed from one side in the cylinder axial direction. The lower inner wall adjacent to the large-diameter portion of the injector is brought closer to the intake valve side, and the distance between the lower and upper inner walls in the upstream portion is set to the first position. As well as smaller than the throat diameter of the bets, in which the port cross-sectional area at the upstream site was set to be smaller than the port cross-sectional area in the upstream portion in the second port.
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, a common portion that branches to the first and second ports is provided in the middle of the intake port, and the first intake port is located upstream of the common portion. An open / close valve is provided by cutting out one side corresponding to the port.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the mating surface of the intake manifold and the cylinder head is positioned upstream from the common portion, and the cross-sectional shape of the intake port at the mating surface position is One side corresponding to the first port is approximated to the cross-sectional shape of the first port, and has a narrower cross-sectional shape than the other side corresponding to the second port.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the intake shaft includes a support portion for the valve shaft of the on-off valve that extends in the cylinder row direction, and a fuel distribution passage that is connected to the head of the injector and supplies fuel. The manifold is disposed adjacent to a connection flange portion that forms a mating surface with the cylinder head, and is integrally formed with the intake manifold.
[0023]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the first or tenth aspect of the present invention, when viewed from one side in the cylinder row direction, the ceiling of the combustion chamber has a pent roof shape, and an intake valve, an intake port, Each of the injectors is inclined in the same direction, and the tip of the injector opens to the ceiling of the combustion chamber having the pent roof shape.
[0024]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the first or tenth aspect of the present invention, the intake valve and the exhaust valve are disposed in a V shape across the cylinder axis, and a camshaft disposed above the intake valve and the exhaust valve is provided. These are arranged at the same height in the cylinder axial direction.
[0025]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, the inclination angle of the intake valve and the exhaust valve that are inclined in a V shape with the cylinder axis interposed therebetween is set to the same angle.
[0026]
With these configurations, it is possible to associate the shape of a pair of intake ports that generate slanted swirls with the injector, and to increase the injector installation angle while using a vent roof type combustion chamber. The degree of stratification of the air-fuel mixture can be sufficiently increased. Further, it is possible to reduce the intake resistance of the upstream intake port while suppressing the heat damage of the distribution passage to the injector.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIGS. 1-7 is an example of the direct-injection engine structure which shows 1st Embodiment. In these drawings, reference numeral 1 denotes an engine body, which includes a cylinder block 2, a
[0029]
An
[0030]
The spark plug 11 is disposed at the center of the
[0031]
The
[0032]
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the ceiling portion of the
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
On the other hand, in the plan view, the
[0036]
As viewed from one side of the cylinder row direction (cylinder row direction center line CY), the front view shape is as shown in FIG. 2 which is a sectional view in the axial direction of the
[0037]
In FIG. 1, both
[0038]
In FIG. 2, the
[0039]
In addition, although the axial direction of the
[0040]
FIGS. 4 and 5 show a shape in which the
[0041]
In order to set a large port crossing area on the intake valve 9 side in both
[0042]
The upstream of both
[0043]
Further, the
[0044]
According to this configuration, as shown in FIG. 2, the inclination angle θv1 of the valve shaft of the intake valve 9 is inclined similarly to the inclination angle θv2 of the valve shaft of the
[0045]
On the other hand, when the on-off
[0046]
Due to the above points, when the stratified combustion state is established, the on-off
[0047]
In the uniform combustion state, the on-off
[0048]
Further, since the
[0049]
In particular, a gasket 14 is interposed between the mating surfaces of the
[0050]
Further, the upstream
[0051]
FIGS. 8 to 13 show a direct injection engine structure showing the second embodiment. The difference from the first embodiment is that an intake system having an intake port having a common portion branched from the middle is provided. is there. Hereinafter, only differences from the first embodiment will be described.
[0052]
The
[0053]
The cross sectional shape of both
[0054]
Further, the intake port cross section on the upstream side of the
[0055]
In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is brought about. That is, the common port having the
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates a pair of intake port shapes for generating slanted swirls to an injector and makes it possible to increase the injector installation angle while using a vent roof type combustion chamber. The stratification degree of the air-fuel mixture around the plug can be sufficiently increased.
[0057]
Further, it is possible to reduce the intake resistance of the upstream intake port while suppressing the heat damage of the distribution passage to the injector.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a direct injection engine according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 showing a schematic front view of the intake port of the engine and the vicinity thereof.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1 showing a schematic front view of the intake port of the engine and the vicinity thereof.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2 showing a cross-sectional view of the intake port of the engine. FIG.
5 is a cross-sectional VV diagram in FIG. 2 showing a cross-sectional view of the intake port of the engine. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 2 showing a vertical cross-sectional view around the injector of the engine.
7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 3 showing a cross-sectional view of the opening / closing valve position on the upstream side of the intake port of the engine.
FIG. 8 is a schematic plan view of a direct injection engine according to a second embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. 8 showing a schematic front view of the intake port of the engine and the vicinity thereof.
10 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 8 showing a schematic front view of the intake port of the engine and the vicinity thereof.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 9 showing a cross-sectional view of the intake port of the engine.
12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII in FIG. 9 showing a cross-sectional view of the intake port of the engine.
13 is a cross-sectional view along line XIII-XIII in FIG. 10 showing a cross-sectional view of the opening / closing valve position on the upstream side of the intake port of the engine.
[Explanation of symbols]
3 Cylinder head 4
Claims (16)
上記吸気ポートは同一の燃焼室にそれぞれ開口する第1と第2のポートを備え、少なくとも該第1ポートを、シリンダ軸線方向の一方側から見てシリンダボアの接線方向に指向させて、吸気ポートに対するインジェクタの投影面積を上記第1ポート側が多くなるように構成し、かつ第1ポートのバルブガイド部の上流部位においてインジェクタの大径部と隣接する下方側の内壁を該大径部に沿わせ、該上流部位における下方側と上方側の内壁間の距離を該第1ポートのスロート径より小さく設定するとともに、該上流部位におけるポート横断面形状を、ポート軸芯に対して上記吸気弁側および上記第2ポートから離れる側に多くの流通空間が形成される異形断面形状としたことを特徴とする直噴エンジンの吸気装置。When viewed from one side in the cylinder row direction, the injector is located below the intake port and the upper portion of the intake valve is located above the intake port. The axial direction of the injector seen from one side in the cylinder axis direction is perpendicular to the cylinder row direction. In the direct-injection engine intake device set in the direction,
The intake port includes first and second ports that open to the same combustion chamber, and at least the first port is directed in the tangential direction of the cylinder bore when viewed from one side in the cylinder axial direction, with respect to the intake port. The projected area of the injector is configured to be increased on the first port side, and the lower inner wall adjacent to the large diameter portion of the injector at the upstream portion of the valve guide portion of the first port is along the large diameter portion. The distance between the lower and upper inner walls at the upstream portion is set to be smaller than the throat diameter of the first port, and the port cross-sectional shape at the upstream portion is set to the intake valve side and the port shaft core. An intake device for a direct injection engine, characterized in that it has an irregular cross-sectional shape in which a large number of circulation spaces are formed on the side away from the second port.
上記吸気ポートは同一の燃焼室にそれぞれ開口する第1と第2のポートを備え、少なくとも該第1ポートを、シリンダ軸線方向の一方側から見てシリンダボアの接線方向に指向させて、吸気ポートに対するインジェクタの投影面積を上記第1ポート側が多くなるように構成し、かつ第1ポートのバルブガイド部の上流部位においてインジェクタの大径部と隣接する下方側の内壁を吸気弁側に寄せ、該上流部位における下方側と上方側の内壁間の距離を該第1ポートのスロート径より小さく設定するとともに、該上流部位におけるポート横断面積を上記第2ポートにおける同上流部位におけるポート横断面積より小さく設定したことを特徴とする直噴エンジンの吸気装置。When viewed from one side in the cylinder row direction, the injector is located below the intake port and the upper portion of the intake valve is located above the intake port. The axial direction of the injector seen from one side in the cylinder axis direction is perpendicular to the cylinder row direction. In the direct-injection engine intake device set in the direction,
The intake port includes first and second ports that open to the same combustion chamber, and at least the first port is directed in the tangential direction of the cylinder bore when viewed from one side in the cylinder axial direction, with respect to the intake port. The projected area of the injector is configured to increase on the first port side, and the lower inner wall adjacent to the large diameter portion of the injector at the upstream portion of the valve guide portion of the first port is moved toward the intake valve side, The distance between the lower and upper inner walls of the part is set smaller than the throat diameter of the first port, and the port cross-sectional area at the upstream part is set smaller than the port cross-sectional area at the upstream part of the second port. An air intake device for a direct injection engine.
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