JP4807232B2

JP4807232B2 - 内燃機関の吸気ポート構造

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Publication number: JP4807232B2
Application number: JP2006306652A
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Inventors: 義隆奥島
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Priority date: 2006-11-13
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Description

本発明は、内燃機関の吸気ポート構造、特にシリンダヘッドにスリーブ状のライナ部材を装着して断熱層を有するポート構造とした内燃機関の吸気ポート構造に関する。

内燃機関、特に自動車等の車両用のエンジンにおいては、シリンダヘッドにその側壁の開口から各気筒の吸気口や排気口に続く複数のポート部が形成されているが、近時、熱効率向上や出力増、耐ノック性の向上等を企図して、シリンダヘッドのポート部内にスリーブ状のライナ部材を挿入した断熱ポート構造を採用し、シリンダヘッドの過熱による排気系からの熱エネルギの放散を抑えたり、シリンダヘッドから吸入空気への伝熱量を抑えて吸入効率を高めたりすることが提案されている。

この種の内燃機関のポート構造としては、例えば特許文献１に記載のように、鋳込みにより作製したシリンダヘッドのポートにセラミック製ポートライナを挿入して、鋳込みによる熱の影響を避けた作製方法で、そのセラミック製ポートライナとシリンダブロックの間に、ポートライナを取り巻く空気層を形成したものがある。

また、特許文献２に記載のように、鋳込みにより作製したシリンダヘッドのポートに蛇腹状の可撓性ライナ部材を挿入するとともに、その内方に筒状のポートライナを挿入して、鋳込みによる熱の影響を避けつつ屈曲ポート形状にも対応可能な作製方法で、そのポートライナとシリンダブロックの間に、ポートライナを取り巻く空気層を形成したものがある。

さらに、特許文献３に記載のように、シリンダヘッドのポートにポートライナとそれを取り囲む複数のガイドリングとを挿入して、そのポートライナとシリンダブロックの間に、ポートライナを取り巻く空気層を形成しながらポートライナの支持部分を線接触として熱抵抗を大きくしたものがある。
特開平１１−２２９９５６号公報特開平１１−２２９９５７号公報特開２００５−２５６６７８号公報

しかしながら、上述のような従来の内燃機関のポート構造を吸気ポートに採用すると、シリンダヘッドの吸入ポート部に挿入したライナ部材とシリンダヘッドとの間で空気層を形成する隙間、あるいはライナ部材と吸気マニホルドとの継ぎ目の隙間部分や段差部分に燃料が溜まり易く、その燃料が気筒内に一気に入ってしまうことによりエンジンの空燃比が急激に変化してしまうという問題がある。

すなわち、運転状態に応じた出力性能の確保や燃費等の面から、更に排気ガスの浄化のために用いる触媒装置の性能確保の面からも、エンジンの主要な制御パラメータである空燃比は、エンジンの各運転状態に応じ適正な値に制御される必要があるので、空燃比が急激に変化してしまうと、エンジンの運転状態が急激に悪化してしまい、問題となる。

そこで、本発明は、ライナ部材付近での燃料の霧化を促進させ、ライナ部材付近に溜まった燃料が一気に燃焼室内に入ることにより空燃比が急激に変動するという問題を確実に防止することのできる内燃機関の吸気ポート構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的達成のため、（１）内燃機関のシリンダヘッドの吸気ポート部にスリーブ状のライナ部材を挿入し、該ライナ部材と前記シリンダヘッドとの間に前記ライナ部材の周囲を取り巻く筒状の断熱層を形成した内燃機関の吸気ポート構造において、前記スリーブ状のライナ部材が、前記シリンダヘッドに近接する外周側に、前記スリーブ状のライナ部材の軸方向両端側および軸方向中央側に位置し軸方向に離間する複数の環状の突出部を有し、前記シリンダヘッドとの間に前記断熱層を構成する一対の筒状の空間を形成するとともに、前記一対の筒状の空間のうち前記軸方向中央側の環状の突出部より吸気方向上流側の空間内に配置されて前記ライナ部材の温度を検知する温度センサと、少なくとも前記軸方向中央側の環状の突出部より吸気方向下流側で前記ライナ部材に近接して配置され前記温度センサの検知温度に応じて前記断熱層の内外一方側で前記ライナ部材または該ライナ部材の近傍の吸気ポート部分を加熱する加熱手段とを有し、前記ライナ部材の温度を可変制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする。

この構成により、エンジンの運転状態や運転環境に応じ変化するライナ部材の温度を、吸気ポート内の燃料の霧化を促進するよう変化させることが可能になる。

また、ライナ部材の周囲温度が低下すると、温度センサの検知温度に応じて加熱手段によりライナ部材が加熱され、吸気ポート内の燃料の霧化が促進される。しかも、吸気ポート部に断熱層を容易に構成できる。なお、複数の突出部をライナ部材の軸方向両端部において拡径した環状部とすることにより、前記空間をシールすることもできる。

上記（１）の構成を備えた内燃機関の吸気ポート構造においては、（２）前記加熱手段が、前記環状の突出部の間で前記ライナ部材に装着され通電により発熱する電熱部材を含んで構成されているのがよい。この構成では、燃料の霧化が必要なときに確実に加熱手段が作動し得る。

また、この場合、（３）前記電熱部材が、前記ライナ部材の外周部に一体的に装着されているのがより好ましい。組み立て作業性や形状安定性がよいからである。

さらに、（４）前記電熱部材が、前記ライナ部材の外周部に対し螺旋状の巻付け状態で装着された電熱線で構成されていてもよい。

本発明の内燃機関の吸気ポート構造においては、（５）前記内燃機関が排気ポート側からの排気ガスの一部を吸気ポート側に還流させる排気ガス再循環装置を備え、前記加熱手段が、前記排気ガス再循環装置の排気ガス再循環通路から分岐して前記ライナ部材に近接するよう延在するポート加熱用排気導入通路部を含んで構成されているのがよい。この構成により、再循環される排気ガスからの熱を利用して吸気ポート内の霧化を促進させることが可能となる。

また、この場合、（６）前記加熱手段が、前記温度センサの検知温度に応じて前記加熱用排気導入通路を開閉操作する加熱制御弁をさらに備えたものであるのがよい。この構成により、ライナ部材の温度が低下しても温度センサの検知温度に応じて加熱制御弁が開き、加熱用排気導入通路に排気が導入されてライナ部材の近傍が加熱され、吸気ポート内の燃料の霧化が促進される。なお、加熱用排気導入通路は、排気ガス再循環装置の排気ガス再循環通路の一部をバイパスして吸気ポートの下側を通る迂回路として形成することができるが、排気ガス再循環通路から分岐した分岐点より下流側で必ずしも吸気通路側に連通させる必要はなく、排気通路側に再度戻すこともできる。

また、本発明の内燃機関の吸気ポート構造においては、（７）前記ライナ部材が成型された樹脂によって構成されているのがよい。ここにいう樹脂は、ライナ部材を収納するシリンダヘッドの温度変化に十分に耐え得る耐熱性を有するとともに熱伝導率及び線膨張係数が小さいものである。また、吸気マニホルドが樹脂で成型されている場合にはそれと同一の樹脂であってもよい。

本発明によれば、エンジンの運転状態や運転環境に応じ変化するライナ部材の温度を吸気ポート内の燃料の霧化を促進するよう変化させることができ、ライナ部材付近に溜まった燃料が一気に燃焼室内に入ることにより空燃比が急激に変動するという問題を確実に防止することのできる内燃機関の吸気ポート構造を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[第１の実施の形態]
図１から図３は本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示す図である。

まず、その構成について説明する。

図１において、シリンダヘッド１１は、吸気マニホルド１５を通してエンジンの各気筒への吸気を行うための吸気ポート部１２と、図示しない排気マニホルドを通してエンジンの各気筒からの排気を行うための排気ポート部１３とを有している。このシリンダヘッド１１は、図示していないエンジンのシリンダブロックの上部に締結固定されている。なお、詳細は図示していないが、本実施形態におけるエンジンは、自動車に搭載される多気筒内燃機関で、公知のものと同様に、その各気筒にはピストンで仕切られた燃焼室が形成され、吸気弁と排気弁が所定のタイミングで開弁するよう装備されるとともに、燃焼室内に露出するよう点火プラグが配置されている。また、吸気マニホルド１５により形成される吸気通路１５ａの上流側にはスロットルバルブが設けられ、この吸気通路から各気筒の燃焼室までの間に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）が設けられている。なお、燃料は例えばガソリンであるが、エタノールやガス燃料であってもよい。

シリンダヘッド１１の吸気ポート部１２は吸気マニホルド１５が連結されるシリンダヘッド１１の連結端面１１ａ上に開口するとともに燃焼室側の吸気口１１ｉに連通する通路となっており、シリンダヘッド１１の連結端面１１ａから一定の距離Ｌの範囲内となる吸気ポート部１２の上流側及び中間の部分は、次のような断熱ポート構造となっている。

シリンダヘッド１１には、連結端面１１ａから一定深さ（距離Ｌ）の範囲内に、吸気マニホルド１５の内部の吸気通路１５ａの内径より大径のスリーブ挿入孔１１ｂが形成されており、スリーブ挿入孔１１ｂの内底面はシリンダヘッド１１の段付部１１ｃによって規定されている。これにより、スリーブ挿入孔１１ｂは吸気ポート部１２の下流端部１２ｃに対し段付部１１ｃを挟んで径違いとなっている。

シリンダヘッド１１のスリーブ挿入孔１１ｂには、距離Ｌと同一の長さを有する略円筒スリーブ状のライナ部材２１が挿入されており、そのライナ部材２１は、シリンダヘッド１１に近接する外周側に軸方向に離間する複数の環状の突出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃを有している。これら突出部２１ａ〜２１ｃはスリーブ挿入孔１１ｂの内径と略同一の直径に形成されており、ライナ部材２１がシリンダヘッド１１のスリーブ挿入孔１１ｂ内にゼロ嵌合状態、例えば所定の圧入嵌合状態で挿入されている。これにより、ライナ部材２１の内周面２１ｄが、吸気マニホルド１５の吸気通路１５ａから吸気ポート部１２の下流端部１２ｃまで連続した吸気通路の内壁面となっている。

また、ライナ部材２１とシリンダヘッド１１との間には、ライナ部材２１の周囲を取り巻く一対の筒状の空間２２ａ、２２ｂが形成され、これらの空間２２ａ、２２ｂは吸気ポート部１２の周囲に突出部２１ａ〜２１ｃの高さに対応する厚さで形成された断熱層２２を構成している。

複数の突出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは少なくともライナ部材２１の軸方向両端部において拡径した環状部となっており、ライナ部材２１の両端部がシリンダヘッド１１と嵌合することで空間２２ａ、２２ｂをシールする機能を有している。図１では、各突出部２１ａ〜２１ｃの断面形状は方形としているが、それぞれ挿入方向先端側が小径となるテーパ状であってもよいし、軸方向に延びる挿入ガイドリブを有していてもよく、各突出部２１ａ〜２１ｃの断面形状は円弧状あるいは略三角形等としった任意の断面形状とすることができる。突出部２１ａ〜２１ｃは、前記シール性を考慮の上で、極力その突条幅が狭く、シリンダヘッド１１と線接触に近い状態でシリンダヘッド１１に接触するのがよい。突出部２１ａ〜２１ｃは、また、燃料溜りが生じ得る鉛直方向の下方側では連続する突条となり、上側では離間する複数の突起となっていてもよい。ライナ部材２１の軸方向中央の突出部２１ｂは環状でなく、周方向等間隔に離間する複数の突起で構成されてもよい。

断熱層２２は、運転中高温となるシリンダヘッド１１からライナ部材２１への伝熱量を抑えて、吸入効率を高めるのに寄与し、更に、エンジンのノックを抑えるのにも寄与し得る。

一方、吸気ポート部１２には、ライナ部材２１の温度を可変制御する温度制御手段３０が設けられている。

温度制御手段３０は、ライナ部材２１の外周部の温度を検知する温度センサ３１と、温度センサ３１の検知温度に応じてライナ部材２１を加熱する加熱手段３２とを有している。温度センサ３１はライナ部材２１とシリンダヘッド１１との間の空間２２ａ、２２ｂのうちいずれか一方に配置されており、温度センサ３１の検知温度情報はエンジンコントロールコンピュータの一部であるコントローラ４０に取り込まれる。また、加熱手段３２は通電により発熱する電熱部材としての電熱線３３と、電熱線３３に選択的に通電する通電部３５とを含んで構成されており、この電熱線３３はライナ部材２１の外周部に一体的に装着されている。なお、温度センサ３１をライナ部材２１の外周部に一体的に装着することもできる。

より具体的には、電熱線３３は、例えば突出部２１ａ、２１ｂの間と、突出部２１ｂ、２１ｃの間とのうち少なくとも一方側で、図２に示すように、それぞれライナ部材２１の外周部に螺旋状に巻き付けられており、その巻付け状態で一体成形され又は巻き付け後に絶縁層をコーティングされてライナ部材２１に固着されている。勿論、本発明にいう電熱部材は、線状のものでなく、ライナ部材２１の外周面部に固着された板状（面状）のものでもよく、その形状や設置範囲は任意である。ただし、吸気ポート部１２の鉛直方向下方側に及んでいるのが望ましい。また、電熱部材は、ライナ部材２１の複数個所を部分的に加熱する複数の電熱部材であってもよく、これらの電熱部材の一部又は全部を選択的に通電するようにしてもよい。

通電部３５は、変圧器及びスイッチの機能を有し、バッテリ３８を電源としてコントローラ４０により制御されることで、電熱線３３への通電の有無を切り替え、更には通電量を可変制御することができる。なお、通電による駆動方式自体は、通常の電動アクチュエータや電気負荷と同様であり、ここでは詳述しない。

コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース回路を含んで構成されており、エンジンの電子制御と共に後述する所定の処理を実行するためのプログラムや閾値設定データ等を装備している。

一方、ライナ部材２１は成型された樹脂からなる。ここにいう樹脂は、射出成形等により所定の形状精度を確保することができる成型性と、吸気ポート部１２への装着後の温度変化や振動に耐える耐熱性及び強度とを有し、かつ、熱伝導率及び線膨張係数が十分に小さいものであり、例えば主としてポリアミド樹脂を含む材料であるのが好ましく、繊維強化等がされた強化樹脂とすることもできる。また、吸気マニホルド１５が樹脂で成型される場合に、ライナ部材２１と吸気マニホルド１５とを同一の樹脂により一体に成型することもできる。

なお、図１において、シリンダヘッド１１は、それぞれ前記吸気弁及び排気弁のステム部がそれぞれ摺動可能に挿通される孔１１ｆ、１１ｇを有しており、前記吸気弁及び排気弁は図外の動弁機構により弁開閉方向に駆動される。また、シリンダヘッド１１の吸気ポート部１２の下流端部１２ｃ付近には、ウォータージャケット１１ｗが形成されている。また、ライナ部材２１の外端部の内径ｄ１は吸気マニホルド１５の吸気通路１５ａの開口径ｄ０に等しくなり、ライナ部材２１の内端部の内径ｄ２は吸気ポート部１２の下流端部１２ｃの内径ｄ３に等しくなるように、それぞれの内径ｄ１、ｄ２が設定されている。内径ｄ１、ｄ２はほぼ同一径であってもよいが、異なる径であってもよい。ライナ部材２１の外径がライナ部材２１の外端部側よりも内端部側で小さくなり、スリーブ挿入孔１１ｂがテーパ状の孔形状となっていてもよい。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態では、コントローラ４０により、図３に示すような制御ロジックで、エンジンの運転状態や運転環境に応じて変化するライナ部材２１の温度を、吸気ポート部１２内の燃料の霧化を促進するように変化させる処理が実行される。

すなわち、同図において、まず、温度センサ３１の出力がコントローラ４０に取り込まれて（ステップＳ１１）、その検知温度が吸気ポート部１２内の付着燃料の霧化に必要な最低温度である所定の閾値温度以上であるか否かが判別され（ステップＳ１２）、温度センサ３１の検知温度がその閾値に達していない場合には（ステップＳ１２でＮＯの場合）、コントローラ４０によって通電部３５に通電が指示され、電気抵抗の大きい電熱線３３が通電により発熱する（ステップＳ１３）。温度センサ３１の検知温度がその閾値以上である場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、コントローラ４０には通電部３５に通電を停止させる（ステップＳ１４）。なお、コントローラ４０から通電部３５に指示電流値が出力され、その指示電流に応じて電熱線３３の通電電流値を制御することができるのはいうまでもない。また、複数のうち通電すべき一部の電熱線３３を指定する出力がなされ、ライナ部材２１の加熱範囲が通電される電熱線３３の数によって加減されるようになっていてもよい。

上述のような制御下においては、例えば寒冷時で、ライナ部材２１と吸気ポート部１２の下流端部１２ｃとの継ぎ目部(ライナ部材２１とシリンダヘッド１１の段付部１１ｃとが対向する継ぎ目部分)近傍に燃料が付着し易い状態にあったとしても、ライナ部材２１の温度が低下すると、コントローラ４０によって通電部３５に通電が指示されて電熱線３３が発熱し、吸気ポート部１２内及び段付部１１ｃ付近の燃料の霧化が促進される。したがって、ライナ部材２１付近に燃料が溜まり、それが一気に燃焼室内に入ることでエンジンの空燃比が急激に変動する、という問題が確実に解消される。

このように、本実施形態では、ライナ部材２１の周囲温度が低下すると、温度センサ３１の検知温度に応じて加熱手段３２によりライナ部材２１が加熱され、燃料の霧化が必要なときに確実に加熱手段３２が作動して、吸気ポート部１２内の燃料の霧化が促進される。

また、本実施形態では、ライナ部材２１に電熱線３３が一体的に装着されているので、電熱線付ライナ部材２１の組み立て作業性やその電熱線３３の形状安定性が良好である。

また、ライナ部材２１が複数の環状の突出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃを軸方向所定間隔に有し、これらをシリンダヘッド１１のスリーブ挿入孔１１ｂ内にゼロ嵌合状態で嵌合させながら、シリンダヘッド１１に装着されているので、環状の突出部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの部分では熱伝導率が低いのみならずほぼ線接触に近くなり、かつ、ライナ部材２１の周囲を取り巻く一対の筒状の空間２２ａ、２２ｂが形成されるので、吸気ポート部１２内に燃料が溜まり難く、ライナ部材２１付近の吸気ポート部１２の温度制御も可能な断熱層２２を構成することができる。

[第２の実施の形態]
図４から図６は本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示す図である。なお、上述した第１の実施形態と同一又はそれに相当する構成については、図１及び図２中のそれらと同一の符号を用いて説明する。

図４及び図５に示すように、本実施形態においては、エンジン１が排気ポート部１３に接続する排気マニホルド１６側からの排気ガスの一部を吸気マニホルド１５内の吸気通路１５ａ側に還流させる公知の排気ガス再循環装置５０（詳細は図示していない）を備えている。この排気ガス再循環装置５０の基本構成自体は公知のものと同様であり、詳述しないが、その排気ガス再循環通路５１上に排気ガス再循環量を制御するＥＧＲ制御弁５２を有している。なお、図５において、エンジン１は４つの気筒１ａを有しており、各気筒１ａからの排気を集合させる排気マニホルド１６の下流側には排気ガスを浄化するための公知の触媒装置１７が設けられている。また、排気ガス再循環通路５１はこの触媒装置１７より上流側の排気通路から吸気マニホルド１５内にまで延在している。

吸気ポート部１２内のライナ部材２１の温度を可変制御する温度制御手段３０は、本実施形態では、温度センサ３１と、排気ガス再循環装置５０の排気ガス再循環通路５１から分岐してライナ部材２１に近接するよう延在するポート加熱用排気導入通路部５３と、温度センサ３１の検知温度に応じてポート加熱用排気導入通路部５３を開閉操作する加熱制御弁５５とを含んで構成されている。

ポート加熱用排気導入通路部５３のうち排気ガス再循環通路５１から分岐する分岐点より下流側の部分は、吸気通路側（例えばサージタンク）に連通していてもよいが、ＥＧＲ制御の容易化のため排気通路側に再度戻す経路とすることもできる。排気ガス再循環通路５１の一部をバイパスして吸気ポート部１２の鉛直方向下側を通る迂回路として加熱用排気導入通路部５３を形成する場合、加熱用排気導入通路部５３も排気ガス再循環装置５０の排気ガス再循環通路の一部となるが、ライナ部材２１付近の吸気ポート部分１２の温度が上昇したときにポート加熱用排気導入通路部５３を加熱制御弁５５により閉じることができるようにしておくのが望ましい。

加熱制御弁５５は、ポート加熱用排気導入通路部５３の入口を開閉操作する機能を有し、バッテリ３８を電源としてコントローラ４０により制御されることで、ポート加熱用排気導入通路部５３内への排気導入の有無を切り替え、更にはその流量を可変制御するよう弁開度調節可能である。なお、制御弁による排気再循環量の制御自体は、通常のＥＧＲ制御の場合と同様であり、ここでは詳述しない。

コントローラ４０は、上述のようにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェース回路を含んで構成されており、エンジン１の電子制御と共に後述する所定の加熱用排気導入処理を実行するためのプログラムや閾値又はテーブル化されたマップデータ等を装備している。

このコントローラ４０は、所定のＥＧＲ制御と共に、ポート加熱用排気導入通路部５３を通る排気ガスによる吸気ポート部１２の加熱量を加熱制御弁５５によって制御する。

具体的には、コントローラ４０は、例えば図６に示すよう制御ロジックで、エンジンの運転状態や運転環境に応じて変化するライナ部材２１の温度を、吸気ポート部１２内の燃料の霧化を促進するように変化させる加熱用排気導入処理を実行する。

すなわち、同図において、まず、温度センサ３１の出力がコントローラ４０に取り込まれて（ステップＳ２１）、その検知温度に対して加熱制御弁５５の開度が吸気ポート部１２内の付着燃料の霧化に最適な開度になっているか否か、すなわち検知温度と弁開度の関係がマップに適合するか否かが図７に示すようなマップデータに基づいて判別される（ステップＳ２２）。図７に示す加熱制御用のマップでは、温度センサ３１の検知温度が所定温度に達すると、その以上の温度では加熱用排気導入量を減じるよう弁開度を小さくするようになっている。

ここで、検知温度と弁開度の関係がマップに適合しない場合（ステップＳ２２でＮＯの場合）、図７に示すマップに対応するコントローラ４０内のテーブルデータに基づいて、温度センサ３１の検知温度に応じた最適な加熱用排気導入量となるように、加熱制御弁５５の弁開度が加減操作され、排気によるライナ部材２１付近への加熱量が制御される（ステップＳ２３）。

一方、検知温度と弁開度の関係がマップに適合する場合（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）加熱制御弁５５の弁開度が維持され、排気によるライナ部材２１付近への加熱量が維持される（ステップＳ２４）。

このような制御下においては、例えば寒冷時で、ライナ部材２１と吸気ポート部１２の下流端部１２ｃとの継ぎ目部近傍に燃料が付着し易い状態にあったとしても、ライナ部材２１の温度が低下すると、コントローラ４０によって加熱制御弁５５の開度が増加され、吸気ポート部１２の下側を通る高温の排気ガスの流量が増加され、ライナ部材２１付近への加熱量が増加することで、吸気ポート部１２内の燃料の霧化がより促進される。したがって、ライナ部材２１付近に溜まった燃料が一気に燃焼室内に入ってエンジンの空燃比が急激に変動するという問題が確実に解消される。

このように、本実施形態では、温度センサ３１の検知温度に応じ、ポート加熱用排気導入通路部５３及び加熱制御弁５５からなる加熱手段３２によってライナ部材２１が加熱され、燃料の霧化が必要なときに確実に加熱手段３２が作動して、再循環される排気ガスからの熱を利用して吸気ポート部１２内の燃料の霧化が促進される。

また、本実施形態では、ライナ部材２１の周囲温度が低下すると、温度センサ３１の検知温度に応じて加熱制御弁５５が開き、再循環される排気ガスからの熱によってライナ部材２１が加熱されるので、電熱線を用いる場合に比べてバッテリからの電力消費が低減可能となる。

以上説明したように、本発明は、エンジンの運転状態や運転環境に応じ変化するライナ部材の温度を吸気ポート内の燃料の霧化を促進するよう変化させることができ、ライナ部材付近に溜まった燃料が一気に燃焼室内に入ることにより空燃比が急激に変動するという問題を確実に防止することのできる内燃機関の吸気ポート構造を提供することができるものであり、シリンダヘッドにスリーブ状のライナ部材を装着して断熱層構造とした内燃機関の吸気ポート構造全般に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示すその要部断面図を含むブロック構成図である。本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造における電熱部材のライナ部材への装着状態を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造における電熱部材の通電制御手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示すその要部断面図を含むブロック構成図である。本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示すその要部概略平面図である。本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造における加熱手段の加熱制御手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造における加熱手段の加熱制御に用いるマップの説明図である。

符号の説明

１１シリンダヘッド
１１ａ連結端面
１１ｂスリーブ挿入孔
１１ｃ段付部
１２吸気ポート部
１２ｃ下流端部
１３排気ポート部
１５吸気マニホルド
１５ａ吸気通路
２１ライナ部材
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ突出部
２２断熱層
２２ａ、２２ｂ空間
３０温度制御手段
３１温度センサ
３２加熱手段
３３電熱線（電熱部材）
３５通電部
３８バッテリ
４０コントローラ
５０排気ガス再循環装置
５１排気ガス再循環通路
５２ＥＧＲ制御弁
５３ポート加熱用排気導入通路部
５５加熱制御弁

Claims

内燃機関のシリンダヘッドの吸気ポート部にスリーブ状のライナ部材を挿入し、該ライナ部材と前記シリンダヘッドとの間に前記ライナ部材の周囲を取り巻く筒状の断熱層を形成した内燃機関の吸気ポート構造において、
前記スリーブ状のライナ部材が、前記シリンダヘッドに近接する外周側に、前記スリーブ状のライナ部材の軸方向両端側および軸方向中央側に位置し軸方向に離間する複数の環状の突出部を有し、前記シリンダヘッドとの間に前記断熱層を構成する一対の筒状の空間を形成するとともに、
前記一対の筒状の空間のうち前記軸方向中央側の環状の突出部より吸気方向上流側の空間内に配置されて前記ライナ部材の温度を検知する温度センサと、少なくとも前記軸方向中央側の環状の突出部より吸気方向下流側で前記ライナ部材に近接して配置され前記温度センサの検知温度に応じて前記断熱層の内外一方側で前記ライナ部材または該ライナ部材の近傍の吸気ポート部分を加熱する加熱手段とを有し、前記ライナ部材の温度を可変制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気ポート構造。
前記加熱手段が、前記環状の突出部の間で前記ライナ部材に装着され通電により発熱する電熱部材を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記電熱部材が、前記ライナ部材の外周部に一体的に装着されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記電熱部材が、前記ライナ部材の外周部に対し螺旋状の巻付け状態で装着された電熱線で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記内燃機関が排気ポート側からの排気ガスの一部を吸気ポート側に還流させる排気ガス再循環装置を備え、
前記加熱手段が、前記排気ガス再循環装置の排気ガス再循環通路から分岐して前記ライナ部材に近接するよう延在するポート加熱用排気導入通路部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記加熱手段が、前記温度センサの検知温度に応じて前記加熱用排気導入通路を開閉操作する加熱制御弁をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気ポート構造。
前記ライナ部材が成型された樹脂によって構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の吸気ポート構造。