JPH11182330A - 直噴火花点火式内燃機関 - Google Patents
直噴火花点火式内燃機関Info
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- JPH11182330A JPH11182330A JP9349073A JP34907397A JPH11182330A JP H11182330 A JPH11182330 A JP H11182330A JP 9349073 A JP9349073 A JP 9349073A JP 34907397 A JP34907397 A JP 34907397A JP H11182330 A JPH11182330 A JP H11182330A
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- fuel injection
- internal combustion
- combustion engine
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
- F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
- F01M13/0416—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil arranged in valve-covers
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
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- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直噴火花点火式内燃機関において、シリンダ
ヘッドの改良により、燃焼性能を向上させ、併せて、燃
料噴射弁に対する冷却性能を向上させる。 【解決手段】 シリンダヘッド１に１気筒に２本の吸気
ポート４，４を備え、これら吸気ポート４、４間でかつ
該吸気ポート４、４より下側に燃焼室２内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁８を備える。ここで、機関を上側か
ら見たときに、クランク軸方向と直交する方向のシリン
ダ中心線ＣＹＬＣＬ（又は燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬ）
に対し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣ
Ｌが該吸気ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート
上流側に向けて離れるような開き角θを有するように配
置する。この開き角θは、０°＜θ≦１５°の範囲とす
る。また、燃料噴射弁８の回りに、冷却水通路を形成す
る。
ヘッドの改良により、燃焼性能を向上させ、併せて、燃
料噴射弁に対する冷却性能を向上させる。 【解決手段】 シリンダヘッド１に１気筒に２本の吸気
ポート４，４を備え、これら吸気ポート４、４間でかつ
該吸気ポート４、４より下側に燃焼室２内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁８を備える。ここで、機関を上側か
ら見たときに、クランク軸方向と直交する方向のシリン
ダ中心線ＣＹＬＣＬ（又は燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬ）
に対し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣ
Ｌが該吸気ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート
上流側に向けて離れるような開き角θを有するように配
置する。この開き角θは、０°＜θ≦１５°の範囲とす
る。また、燃料噴射弁８の回りに、冷却水通路を形成す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
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
関に関し、特にそのシリンダヘッド部分に関する。
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
関に関し、特にそのシリンダヘッド部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、内燃機関において、シリンダ
ヘッドに、１気筒に２本の吸気ポートを設ける場合、上
流側の単一の吸気通路から分岐する関係から、２本の吸
気ポートは平行か、下流側ほど間隔が大きくなるのが一
般的である。また、直噴火花点火式内燃機関において、
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を設ける場
合、燃料噴射弁は２本の吸気ポートの間でかつ該吸気ポ
ートより下側（燃焼室周縁部側）に配置している（特開
平９−１１９３４４号公報参照）。
ヘッドに、１気筒に２本の吸気ポートを設ける場合、上
流側の単一の吸気通路から分岐する関係から、２本の吸
気ポートは平行か、下流側ほど間隔が大きくなるのが一
般的である。また、直噴火花点火式内燃機関において、
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を設ける場
合、燃料噴射弁は２本の吸気ポートの間でかつ該吸気ポ
ートより下側（燃焼室周縁部側）に配置している（特開
平９−１１９３４４号公報参照）。
【０００３】また、特開平９−１１９３４４号公報に
は、シリンダヘッド下面に、燃料噴射弁取付孔の下側に
近接して、燃料噴射弁冷却用の冷却水通路を形成するこ
とが開示されている。また、特開平６−１０１５８８号
公報には、燃料噴射弁（これに供給される燃料）の温度
上昇を防止するため、燃料噴射弁に供給される燃料温度
を検出して、燃料循環系（リターン燃料）を制御するこ
とが開示されている。
は、シリンダヘッド下面に、燃料噴射弁取付孔の下側に
近接して、燃料噴射弁冷却用の冷却水通路を形成するこ
とが開示されている。また、特開平６−１０１５８８号
公報には、燃料噴射弁（これに供給される燃料）の温度
上昇を防止するため、燃料噴射弁に供給される燃料温度
を検出して、燃料循環系（リターン燃料）を制御するこ
とが開示されている。
【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、２本の吸気ポートを平行
か、下流側ほど間隔が大きくなるように配置すると、燃
焼室内での吸入空気の流れが分散されて、シリンダ中央
でのタンブル流を強化できず、圧縮行程噴射による成層
燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料を確実に点火
栓へ輸送できないばかりか、吸気行程噴射による均質燃
焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料とタンブル流と
の衝突作用による十分な均質化を達成できないという問
題点があった。
花点火式内燃機関において、２本の吸気ポートを平行
か、下流側ほど間隔が大きくなるように配置すると、燃
焼室内での吸入空気の流れが分散されて、シリンダ中央
でのタンブル流を強化できず、圧縮行程噴射による成層
燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料を確実に点火
栓へ輸送できないばかりか、吸気行程噴射による均質燃
焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料とタンブル流と
の衝突作用による十分な均質化を達成できないという問
題点があった。
【０００５】また、燃料噴射弁の耐熱性向上（熱劣化防
止）のため、燃料噴射弁を冷却する必要があるが、前記
特開平９−１１９３４４号公報に記載のように、シリン
ダヘッド下面側に燃料噴射弁冷却用の冷却水通路を設け
るだけでは、未だ不十分であり、なお改善の余地があっ
た。また、前記特開平６−１０１５８８号公報に記載の
ように、燃料循環系を制御して、燃料噴射弁の温度上昇
を防止する方法では、燃温センサが必要となる他、制御
が複雑化するので、シリンダヘッドの形状変更のみで対
応できるようにすることが求められていた。
止）のため、燃料噴射弁を冷却する必要があるが、前記
特開平９−１１９３４４号公報に記載のように、シリン
ダヘッド下面側に燃料噴射弁冷却用の冷却水通路を設け
るだけでは、未だ不十分であり、なお改善の余地があっ
た。また、前記特開平６−１０１５８８号公報に記載の
ように、燃料循環系を制御して、燃料噴射弁の温度上昇
を防止する方法では、燃温センサが必要となる他、制御
が複雑化するので、シリンダヘッドの形状変更のみで対
応できるようにすることが求められていた。
【０００６】本発明は、このような実状に鑑み、直噴火
花点火式内燃機関において、シリンダヘッドの改良によ
り、燃焼性能を向上させ、併せて、燃料噴射弁に対する
冷却性能を向上させ得るようにすることを目的とする。
花点火式内燃機関において、シリンダヘッドの改良によ
り、燃焼性能を向上させ、併せて、燃料噴射弁に対する
冷却性能を向上させ得るようにすることを目的とする。
【０００７】
【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２本の吸気ポー
トを備え、これら吸気ポート間でかつ該吸気ポートより
下側に燃焼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において、機関を上側から見
たときに、クランク軸と直交する方向に対し、各気筒当
たりの一対の各吸気ポートが、該吸気ポート下流の燃焼
室開口部から該吸気ポート上流側に向けて離れるような
開き角θを有するように配置したことを特徴とする。
る発明では、シリンダヘッドに１気筒に２本の吸気ポー
トを備え、これら吸気ポート間でかつ該吸気ポートより
下側に燃焼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において、機関を上側から見
たときに、クランク軸と直交する方向に対し、各気筒当
たりの一対の各吸気ポートが、該吸気ポート下流の燃焼
室開口部から該吸気ポート上流側に向けて離れるような
開き角θを有するように配置したことを特徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明では、シリンダヘッド
に１気筒に２本の吸気ポートを備え、これら吸気ポート
間でかつ該吸気ポートより下側に燃焼室内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃機関に
おいて、機関を上側から見たときに、燃料噴射弁中心線
に対し、各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該吸気
ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側に向
けて離れるような開き角θを有するように配置したこと
を特徴とする。
に１気筒に２本の吸気ポートを備え、これら吸気ポート
間でかつ該吸気ポートより下側に燃焼室内に直接燃料を
噴射する燃料噴射弁を備える直噴火花点火式内燃機関に
おいて、機関を上側から見たときに、燃料噴射弁中心線
に対し、各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該吸気
ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側に向
けて離れるような開き角θを有するように配置したこと
を特徴とする。
【０００９】請求項３に係る発明では、前記開き角θ
を、０°＜θ≦１５°の範囲としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、各気筒当たりの一対の吸気ポ
ートの開き角θを互いに異ならせたことを特徴とする。
請求項５に係る発明では、シリンダヘッド内で２本の吸
気ポートの上側に機関の前後方向に設けられる冷却水通
路の一部を膨出させ、２本の吸気ポート間に位置して、
燃料噴射弁取付孔に近接する燃料噴射弁冷却用の冷却水
通路膨出部を形成したことを特徴とする。
を、０°＜θ≦１５°の範囲としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明では、各気筒当たりの一対の吸気ポ
ートの開き角θを互いに異ならせたことを特徴とする。
請求項５に係る発明では、シリンダヘッド内で２本の吸
気ポートの上側に機関の前後方向に設けられる冷却水通
路の一部を膨出させ、２本の吸気ポート間に位置して、
燃料噴射弁取付孔に近接する燃料噴射弁冷却用の冷却水
通路膨出部を形成したことを特徴とする。
【００１０】請求項６に係る発明では、シリンダヘッド
内に、燃料噴射弁取付孔の下側に近接して、機関前後方
向に延びる燃料噴射弁冷却用の第１下側冷却水通路を形
成したことを特徴とする。請求項７に係る発明では、前
記第１下側冷却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面
での通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲としたこ
とを特徴とする。
内に、燃料噴射弁取付孔の下側に近接して、機関前後方
向に延びる燃料噴射弁冷却用の第１下側冷却水通路を形
成したことを特徴とする。請求項７に係る発明では、前
記第１下側冷却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面
での通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲としたこ
とを特徴とする。
【００１１】請求項８に係る発明では、シリンダブロッ
ク上面に接合されるシリンダヘッド下面に、燃料噴射弁
取付孔の下側に近接して、機関前後方向に延びる燃料噴
射弁冷却用の第２下側冷却水通路を形成したことを特徴
とする。請求項９に係る発明では、前記第２下側冷却水
通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積を、
０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲としたことを特徴とする。
ク上面に接合されるシリンダヘッド下面に、燃料噴射弁
取付孔の下側に近接して、機関前後方向に延びる燃料噴
射弁冷却用の第２下側冷却水通路を形成したことを特徴
とする。請求項９に係る発明では、前記第２下側冷却水
通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積を、
０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲としたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、機関を上
側から見たときに、クランク軸方向と直交する方向に対
し、各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該吸気ポー
ト下流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側に向けて
離れるような開き角θを有するように配置することで、
吸入空気をシリンダ中央へ指向させて、シリンダ中央で
のタンブル流を強化でき、これにより、圧縮行程噴射に
よる成層燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料を確
実に点火栓へ輸送できる一方、吸気行程噴射による均質
燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料とタンブル流
との衝突作用による十分な均質化を達成できるという効
果が得られる。
側から見たときに、クランク軸方向と直交する方向に対
し、各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該吸気ポー
ト下流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側に向けて
離れるような開き角θを有するように配置することで、
吸入空気をシリンダ中央へ指向させて、シリンダ中央で
のタンブル流を強化でき、これにより、圧縮行程噴射に
よる成層燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料を確
実に点火栓へ輸送できる一方、吸気行程噴射による均質
燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料とタンブル流
との衝突作用による十分な均質化を達成できるという効
果が得られる。
【００１３】また、２本の吸気ポートの間隔が開くこと
で、燃料噴射弁の配置の自由度が向上する他、燃料噴射
弁冷却用の冷却水通路の形成も容易となる。請求項２に
係る発明によれば、機関を上側から見たときに、燃料噴
射弁中心線に対し、各気筒当たりの一対の各吸気ポート
が、該吸気ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート
上流側に向けて離れるような開き角θを有するように配
置することで、燃料噴射弁中心線がクランク軸方向と直
交する方向にある場合に、上記の効果が得られるのはも
ちろんであるが、燃料噴射弁がクランク軸方向と直交す
る方向に対し傾けて取付けられる場合に、成層燃焼、均
質燃焼を問わず、混合気生成上より好ましく、また、燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路の形成上より好ましくな
る。
で、燃料噴射弁の配置の自由度が向上する他、燃料噴射
弁冷却用の冷却水通路の形成も容易となる。請求項２に
係る発明によれば、機関を上側から見たときに、燃料噴
射弁中心線に対し、各気筒当たりの一対の各吸気ポート
が、該吸気ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート
上流側に向けて離れるような開き角θを有するように配
置することで、燃料噴射弁中心線がクランク軸方向と直
交する方向にある場合に、上記の効果が得られるのはも
ちろんであるが、燃料噴射弁がクランク軸方向と直交す
る方向に対し傾けて取付けられる場合に、成層燃焼、均
質燃焼を問わず、混合気生成上より好ましく、また、燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路の形成上より好ましくな
る。
【００１４】請求項３に係る発明によれば、前記開き角
θは、大きい方がタンブル強度が向上するが、その反
面、各吸気ポートからの吸入空気の衝突により空気流量
係数（充填効率）が低下するので、０°＜θ≦１５°の
範囲とすることで、最適化できる。請求項４に係る発明
によれば、各気筒当たりの一対の吸気ポートの開き角θ
を互いに異ならせるようにすることで、空気流動の観点
からは一般的には同一であることが望ましいが、スワー
ル弁の性能やキャビティ（燃焼室）のコンセプトにより
ガス流動の要求が異なる場合や、レイアウト上の制約を
受ける場合に、これらの要求に応えることができる。
θは、大きい方がタンブル強度が向上するが、その反
面、各吸気ポートからの吸入空気の衝突により空気流量
係数（充填効率）が低下するので、０°＜θ≦１５°の
範囲とすることで、最適化できる。請求項４に係る発明
によれば、各気筒当たりの一対の吸気ポートの開き角θ
を互いに異ならせるようにすることで、空気流動の観点
からは一般的には同一であることが望ましいが、スワー
ル弁の性能やキャビティ（燃焼室）のコンセプトにより
ガス流動の要求が異なる場合や、レイアウト上の制約を
受ける場合に、これらの要求に応えることができる。
【００１５】請求項５に係る発明によれば、吸気ポート
上側の冷却水通路の一部を膨出させ、２本の吸気ポート
間に位置して、燃料噴射弁取付孔に近接する燃料噴射弁
冷却用の冷却水通路膨出部を形成することで、前記開き
角θを利用して、燃料噴射弁に対する冷却性能を向上さ
せ、これにより燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。請
求項６に係る発明によれば、シリンダヘッド内に、燃料
噴射弁取付孔の下側に近接する燃料噴射弁冷却用の第１
下側冷却水通路を形成することで、冷却性能向上によ
り、燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。
上側の冷却水通路の一部を膨出させ、２本の吸気ポート
間に位置して、燃料噴射弁取付孔に近接する燃料噴射弁
冷却用の冷却水通路膨出部を形成することで、前記開き
角θを利用して、燃料噴射弁に対する冷却性能を向上さ
せ、これにより燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。請
求項６に係る発明によれば、シリンダヘッド内に、燃料
噴射弁取付孔の下側に近接する燃料噴射弁冷却用の第１
下側冷却水通路を形成することで、冷却性能向上によ
り、燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。
【００１６】請求項７に係る発明によれば、第１下側冷
却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積
を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲とすることで、通水抵
抗が小さく、実流速が大きな範囲で最適化でき、必要十
分な水流れを確保できる。請求項８に係る発明によれ
ば、シリンダヘッド下面に、燃料噴射弁取付孔の下側に
近接する燃料噴射弁冷却用の第２下側冷却水通路を形成
することで、冷却性能向上により、燃料噴射弁の性能劣
化を防止できる。
却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積
を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲とすることで、通水抵
抗が小さく、実流速が大きな範囲で最適化でき、必要十
分な水流れを確保できる。請求項８に係る発明によれ
ば、シリンダヘッド下面に、燃料噴射弁取付孔の下側に
近接する燃料噴射弁冷却用の第２下側冷却水通路を形成
することで、冷却性能向上により、燃料噴射弁の性能劣
化を防止できる。
【００１７】請求項９に係る発明によれば、第２下側冷
却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積
を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲とすることで、通水抵
抗が小さく、実流速が大きな範囲で最適化でき、必要十
分な水流れを確保できる。
却水通路の燃料噴射弁中心線を含む縦断面での通路面積
を、０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲とすることで、通水抵
抗が小さく、実流速が大きな範囲で最適化でき、必要十
分な水流れを確保できる。
【００１８】
【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は本発明の一実施形態を示す
シリンダヘッドの平面横断面図、図２は図１のＡ−Ａ断
面に相当する正面縦断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面に
相当する正面縦断面図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図であ
る。
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
シリンダヘッドの平面横断面図、図２は図１のＡ−Ａ断
面に相当する正面縦断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面に
相当する正面縦断面図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図であ
る。
【００１９】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の中心部近傍に位置させて、点
火栓取付孔３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、点火栓
取付孔３を囲むように、燃焼室２に連ねて、２本ずつ吸
気ポート４，４及び排気ポート５，５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、６は吸気弁取付孔、７は排気弁取
付孔である。
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の中心部近傍に位置させて、点
火栓取付孔３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、点火栓
取付孔３を囲むように、燃焼室２に連ねて、２本ずつ吸
気ポート４，４及び排気ポート５，５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、６は吸気弁取付孔、７は排気弁取
付孔である。
【００２０】また、シリンダヘッド１には、２本の吸気
ポート４，４間で、かつ該吸気ポート４、４より下側
（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て、燃焼室２内に直
接、燃料を噴射するようになっている。ここで、２本の
吸気ポート４，４は、図１に示されるように、機関を上
側から見たときに、すなわち機関の平面図で、クランク
軸方向と直交する方向のシリンダ中心線ＣＹＬＣＬに対
し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが
上流側ほど離れるような開き角θを有するように配置さ
れている。尚、ここでのシリンダ中心線ＣＹＬＣＬは、
上下方向のピストン中心線を含み、クランク軸方向と直
交する平面内の水平線をいう。また、図１の例では、機
関を上側から見たときに、燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬが
シリンダ中心線ＣＹＬＣＬに一致しているので、燃料噴
射弁中心線ＦＩＣＬに対し、各吸気ポート４，４の中心
線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが上流側ほど離れるような開き角
θを有するように配置されているということもできる。
ポート４，４間で、かつ該吸気ポート４、４より下側
（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て、燃焼室２内に直
接、燃料を噴射するようになっている。ここで、２本の
吸気ポート４，４は、図１に示されるように、機関を上
側から見たときに、すなわち機関の平面図で、クランク
軸方向と直交する方向のシリンダ中心線ＣＹＬＣＬに対
し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが
上流側ほど離れるような開き角θを有するように配置さ
れている。尚、ここでのシリンダ中心線ＣＹＬＣＬは、
上下方向のピストン中心線を含み、クランク軸方向と直
交する平面内の水平線をいう。また、図１の例では、機
関を上側から見たときに、燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬが
シリンダ中心線ＣＹＬＣＬに一致しているので、燃料噴
射弁中心線ＦＩＣＬに対し、各吸気ポート４，４の中心
線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが上流側ほど離れるような開き角
θを有するように配置されているということもできる。
【００２１】このように、開き角θを有するように配置
することで、吸入空気をシリンダ中央へ指向させて、シ
リンダ中央でのタンブル流を強化でき、これにより、圧
縮行程噴射による成層燃焼時に、燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料を確実に点火栓へ輸送できる一方、吸気行程噴
射による均質燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料
とタンブル流との衝突作用による十分な均質化を達成で
きる。
することで、吸入空気をシリンダ中央へ指向させて、シ
リンダ中央でのタンブル流を強化でき、これにより、圧
縮行程噴射による成層燃焼時に、燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料を確実に点火栓へ輸送できる一方、吸気行程噴
射による均質燃焼時に、燃料噴射弁から噴射される燃料
とタンブル流との衝突作用による十分な均質化を達成で
きる。
【００２２】また、２本の吸気ポート４，４の間隔が開
くことで、燃料噴射弁の配置の自由度が向上する他、燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路の形成も容易となる。そし
て、この開き角θは、０°＜θ≦１５°（望ましくは５
°≦θ≦１０°）の範囲に設定する。図５は、横軸を開
き角θとして、縦軸に空気流量係数Ｃｖ（実線示）及び
タンブル強度ＴＲ（点線示）をとったグラフであり、０
°＜θ≦１５°（望ましくは５°≦θ≦１０°）の範囲
で、空気流量係数（充填効率）とタンブル強度とを両立
できることを示している。
くことで、燃料噴射弁の配置の自由度が向上する他、燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路の形成も容易となる。そし
て、この開き角θは、０°＜θ≦１５°（望ましくは５
°≦θ≦１０°）の範囲に設定する。図５は、横軸を開
き角θとして、縦軸に空気流量係数Ｃｖ（実線示）及び
タンブル強度ＴＲ（点線示）をとったグラフであり、０
°＜θ≦１５°（望ましくは５°≦θ≦１０°）の範囲
で、空気流量係数（充填効率）とタンブル強度とを両立
できることを示している。
【００２３】すなわち、開き角θを大きくすれば、タン
ブル強度を向上させることができるが、大きくし過ぎる
と、空気流量係数が低下するので、これらを両立させる
範囲とするのである。尚、２本の吸気ポート４，４のう
ち、一方の吸気ポートの開き角θと、他方の吸気ポート
の開き角θとは、空気流動の観点からは一般的には同一
であることが望ましいが、スワール弁の性能やキャビテ
ィ（燃焼室）のコンセプトによりガス流動の要求が異な
る場合や、レイアウト上の制約を受ける場合に、０°＜
θ≦１５°の範囲内で、これらを互いに異ならせて、各
種要求に応えるようにしてもよい。
ブル強度を向上させることができるが、大きくし過ぎる
と、空気流量係数が低下するので、これらを両立させる
範囲とするのである。尚、２本の吸気ポート４，４のう
ち、一方の吸気ポートの開き角θと、他方の吸気ポート
の開き角θとは、空気流動の観点からは一般的には同一
であることが望ましいが、スワール弁の性能やキャビテ
ィ（燃焼室）のコンセプトによりガス流動の要求が異な
る場合や、レイアウト上の制約を受ける場合に、０°＜
θ≦１５°の範囲内で、これらを互いに異ならせて、各
種要求に応えるようにしてもよい。
【００２４】一方、開き角θをとったことで、吸気ポー
ト４，４の間隔が開くので、シリンダヘッド１内で２本
の吸気ポート４，４の上側に機関の前後方向に設けられ
る冷却水通路９の一部を膨出させ、２本の吸気ポート
４，４間に位置して、燃料噴射弁取付孔８に近接する燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路膨出部１０を形成してある
（図４参照）。これにより、燃料噴射弁に対する冷却性
能を向上させて、燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。
尚、この冷却水通路膨出部１０は砂中子により形成す
る。
ト４，４の間隔が開くので、シリンダヘッド１内で２本
の吸気ポート４，４の上側に機関の前後方向に設けられ
る冷却水通路９の一部を膨出させ、２本の吸気ポート
４，４間に位置して、燃料噴射弁取付孔８に近接する燃
料噴射弁冷却用の冷却水通路膨出部１０を形成してある
（図４参照）。これにより、燃料噴射弁に対する冷却性
能を向上させて、燃料噴射弁の性能劣化を防止できる。
尚、この冷却水通路膨出部１０は砂中子により形成す
る。
【００２５】また、燃料噴射弁の下側についても、冷却
して、燃料噴射弁の温度を更に低減できるように、第１
下側冷却水通路１１及び第２下側冷却水通路１２を形成
してある。すなわち、シリンダヘッド１内に、燃料噴射
弁取付孔８の下側に近接して、機関前後方向に延びる燃
料噴射弁冷却用の第１下側冷却水通路１１を形成してあ
る。これは砂中子により形成する。
して、燃料噴射弁の温度を更に低減できるように、第１
下側冷却水通路１１及び第２下側冷却水通路１２を形成
してある。すなわち、シリンダヘッド１内に、燃料噴射
弁取付孔８の下側に近接して、機関前後方向に延びる燃
料噴射弁冷却用の第１下側冷却水通路１１を形成してあ
る。これは砂中子により形成する。
【００２６】また、シリンダブロック上面に接合される
シリンダヘッド１下面に、燃料噴射弁取付孔８の下側に
近接して、機関前後方向に延びる燃料噴射弁冷却用の第
２下側冷却水通路１２を形成してある。これは鋳抜きに
より形成する。ここで、第１下側冷却水通路１１及び第
２下側冷却水通路１２については、燃料噴射弁中心線Ｆ
ＩＣＬを含む縦断面（図２の断面）での通路面積、すな
わち、通路の最小通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2 の
範囲とする。
シリンダヘッド１下面に、燃料噴射弁取付孔８の下側に
近接して、機関前後方向に延びる燃料噴射弁冷却用の第
２下側冷却水通路１２を形成してある。これは鋳抜きに
より形成する。ここで、第１下側冷却水通路１１及び第
２下側冷却水通路１２については、燃料噴射弁中心線Ｆ
ＩＣＬを含む縦断面（図２の断面）での通路面積、すな
わち、通路の最小通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2 の
範囲とする。
【００２７】図６は、横軸を通路面積として、縦軸に通
水抵抗Ｒ（実線示）及び実流速Ｖ（点線示）をとったグ
ラフであり、通路面積＝０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲
で、通水抵抗を小さく、実流速を大きくして、必要十分
な水流れを確保できることを示している。但し、第１下
側冷却水通路１１については、レイアウト上、比較的大
きくすることが可能であるので、より望ましい範囲とし
て、０．５〜２．５ｃｍ2 の範囲とするのがよい。第２
下側冷却水通路１２については、レイアウト上、小さく
せざるを得ないので、０．１〜１．０ｃｍ2 の範囲が実
質的な限界である。
水抵抗Ｒ（実線示）及び実流速Ｖ（点線示）をとったグ
ラフであり、通路面積＝０．１〜２．５ｃｍ2 の範囲
で、通水抵抗を小さく、実流速を大きくして、必要十分
な水流れを確保できることを示している。但し、第１下
側冷却水通路１１については、レイアウト上、比較的大
きくすることが可能であるので、より望ましい範囲とし
て、０．５〜２．５ｃｍ2 の範囲とするのがよい。第２
下側冷却水通路１２については、レイアウト上、小さく
せざるを得ないので、０．１〜１．０ｃｍ2 の範囲が実
質的な限界である。
【００２８】図７は本発明の他の実施形態を示すシリン
ダヘッドの概略平面図である。この例では、燃料噴射弁
（８）がクランク軸方向と直交する方向のシリンダ中心
線ＣＹＬＣＬに対し傾けて取付けられる場合に、機関を
上側から見たときに、燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬに対
し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが
上流側ほど離れるような開き角θを有するように配置さ
れている。
ダヘッドの概略平面図である。この例では、燃料噴射弁
（８）がクランク軸方向と直交する方向のシリンダ中心
線ＣＹＬＣＬに対し傾けて取付けられる場合に、機関を
上側から見たときに、燃料噴射弁中心線ＦＩＣＬに対
し、各吸気ポート４，４の中心線ＩＰＣＬ，ＩＰＣＬが
上流側ほど離れるような開き角θを有するように配置さ
れている。
【００２９】このような場合は、燃料噴射弁中心線ＦＩ
ＣＬを基準にして開き角θをとる方が、成層燃焼、均質
燃焼を問わず、混合気生成上好ましく、また、燃料噴射
弁冷却用の冷却水通路の形成上より好ましいからであ
る。尚、図７の場合の２本の吸気ポート４，４のうち、
一方の吸気ポートの開き角θと、他方の吸気ポートの開
き角θとは、同一であることが望ましいが、０°＜θ≦
１５°の範囲内で、これらを若干異ならせてもよい。
ＣＬを基準にして開き角θをとる方が、成層燃焼、均質
燃焼を問わず、混合気生成上好ましく、また、燃料噴射
弁冷却用の冷却水通路の形成上より好ましいからであ
る。尚、図７の場合の２本の吸気ポート４，４のうち、
一方の吸気ポートの開き角θと、他方の吸気ポートの開
き角θとは、同一であることが望ましいが、０°＜θ≦
１５°の範囲内で、これらを若干異ならせてもよい。
【図１】 本発明の一実施形態を示すシリンダヘッドの
平面横断面図
平面横断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ断面に相当する正面縦断面図
【図３】 図１のＢ−Ｂ断面に相当する正面縦断面図
【図４】 図２のＣ−Ｃ断面図
【図５】 開き角θの最適範囲を示す図
【図６】 第１及び第２下側冷却水通路の通路面積の最
適範囲を示す図
適範囲を示す図
【図７】 本発明の他の実施形態を示すシリンダヘッド
の概略平面図
の概略平面図
１ シリンダヘッド ２ 燃焼室 ３ 点火栓取付孔 ４ 吸気ポート ５ 排気ポート ６ 吸気弁取付孔 ７ 排気弁取付孔 ８ 燃料噴射弁取付孔 ９ 冷却水通路 １０ 冷却水通路膨出部 １１ 第１下側冷却水通路 １２ 第２下側冷却水通路 ＣＹＬＣＬ クランク軸方向と直交する方向のシリンダ
中心線 ＦＩＣＬ 燃料噴射弁中心線 ＩＰＣＬ 吸気ポート中心線
中心線 ＦＩＣＬ 燃料噴射弁中心線 ＩＰＣＬ 吸気ポート中心線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ａ
Claims (9)
- 【請求項１】シリンダヘッドに１気筒に２本の吸気ポー
トを備え、これら吸気ポート間でかつ該吸気ポートより
下側に燃焼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において、 機関を上側から見たときに、クランク軸方向と直交する
方向に対し、各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該
吸気ポート下流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側
に向けて離れるような開き角θを有するように配置した
ことを特徴とする直噴火花点火式内燃機関。 - 【請求項２】シリンダヘッドに１気筒に２本の吸気ポー
トを備え、これら吸気ポート間でかつ該吸気ポートより
下側に燃焼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において、 機関を上側から見たときに、燃料噴射弁中心線に対し、
各気筒当たりの一対の各吸気ポートが、該吸気ポート下
流の燃焼室開口部から該吸気ポート上流側に向けて離れ
るような開き角θを有するように配置したことを特徴と
する直噴火花点火式内燃機関。 - 【請求項３】前記開き角θを、０°＜θ≦１５°の範囲
と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。 - 【請求項４】各気筒当たりの一対の吸気ポートの開き角
θを互いに異ならせたことを特徴とする請求項１〜請求
項３のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関。 - 【請求項５】シリンダヘッド内で２本の吸気ポートの上
側に機関の前後方向に設けられる冷却水通路の一部を膨
出させ、２本の吸気ポート間に位置して、燃料噴射弁取
付孔に近接する燃料噴射弁冷却用の冷却水通路膨出部を
形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の直噴火花点火式内燃機関。 - 【請求項６】シリンダヘッド内に、燃料噴射弁取付孔の
下側に近接して、機関前後方向に延びる燃料噴射弁冷却
用の第１下側冷却水通路を形成し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。 - 【請求項７】前記第１下側冷却水通路の燃料噴射弁中心
線を含む縦断面での通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2
の範囲としたことを特徴とする請求項６記載の直噴火花
点火式内燃機関。 - 【請求項８】シリンダブロック上面に接合されるシリン
ダヘッド下面に、燃料噴射弁取付孔の下側に近接して、
機関前後方向に延びる燃料噴射弁冷却用の第２下側冷却
水通路を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項７
のいずれか１つに記載の直噴火花点火式内燃機関。 - 【請求項９】前記第２下側冷却水通路の燃料噴射弁中心
線を含む縦断面での通路面積を、０．１〜２．５ｃｍ2
の範囲としたことを特徴とする請求項８記載の直噴火花
点火式内燃機関。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9349073A JPH11182330A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 直噴火花点火式内燃機関 |
| EP98123458A EP0924422A3 (en) | 1997-12-18 | 1998-12-11 | Fuel direct injection spark ignition type internal combustion engine |
| DE69838352T DE69838352T2 (de) | 1997-12-18 | 1998-12-11 | Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung und Funkenzündung |
| EP04016010A EP1464820B1 (en) | 1997-12-18 | 1998-12-11 | Fuel direct injection spark ignition type internal combustion engine |
| US09/215,249 US6196185B1 (en) | 1997-12-18 | 1998-12-18 | Fuel direct injection spark ignition type internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9349073A JPH11182330A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006280486A Division JP2007002854A (ja) | 2006-10-13 | 2006-10-13 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11182330A true JPH11182330A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18401315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9349073A Pending JPH11182330A (ja) | 1997-12-18 | 1997-12-18 | 直噴火花点火式内燃機関 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6196185B1 (ja) |
| EP (2) | EP0924422A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11182330A (ja) |
| DE (1) | DE69838352T2 (ja) |
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| US6260518B1 (en) | 1998-12-18 | 2001-07-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct injection spark-ignited internal combustion engine |
| JP2016084734A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関 |
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|---|---|---|---|---|
| DE10318647B4 (de) * | 2003-04-24 | 2005-04-28 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen einer Einspritzeitdauer von Kraftstoff durch ein Einspritzventil |
| KR20050006743A (ko) * | 2003-07-10 | 2005-01-17 | 현대자동차주식회사 | 린번 엔진의 흡기포트 및 그 코어 |
| JP2006052666A (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直接噴射式内燃機関 |
| AT505591B8 (de) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Avl List Gmbh | Brennkraftmaschine mit einem zylinderkopf |
| EP2172635B1 (de) * | 2008-10-02 | 2018-12-12 | Ford Global Technologies, LLC | Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zwei integrierten Abgaskrümmern und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem derartigen Zylinderkopf |
| WO2013191529A1 (en) * | 2012-06-18 | 2013-12-27 | Perusahaan Otomobil Nasional Sdn Bhd | Method and apparatus for cooling a cylinder head |
| JP2023073137A (ja) * | 2021-11-15 | 2023-05-25 | ヤマハ発動機株式会社 | 船舶推進機、船舶及び船舶用エンジン |
| AT526350B1 (de) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | Avl List Gmbh | Brennkraftmaschine mit einem Top-Down-Kühlkonzept |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3431494A1 (de) * | 1984-08-28 | 1986-03-13 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | Zylinderkopf einer fluessigkeitsgekuehlten diesel-brennkraftmaschine |
| AT404388B (de) * | 1986-02-20 | 1998-11-25 | Weichsler Hermann | Brennkraftmaschine |
| US4958604A (en) * | 1988-02-10 | 1990-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine |
| EP0554235A1 (de) * | 1992-01-29 | 1993-08-04 | AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH.Prof.Dr.Dr.h.c. Hans List | Zweitakt-Brennkraftmaschine mit zumindest einem Ein- und Auslassventil je Zylinder |
| JPH06101588A (ja) | 1992-09-24 | 1994-04-12 | Fuji Heavy Ind Ltd | 高圧噴射式エンジンの燃料循環系制御方法 |
| JP3155993B2 (ja) * | 1992-12-11 | 2001-04-16 | ヤマハ発動機株式会社 | 多弁式エンジンのシリンダヘッド冷却構造 |
| JP3498446B2 (ja) | 1995-10-26 | 2004-02-16 | 日産自動車株式会社 | 火花点火機関用シリンダヘッド |
| JP3738478B2 (ja) * | 1996-02-08 | 2006-01-25 | 日産自動車株式会社 | 直噴火花点火式内燃機関 |
| DE19713030C2 (de) * | 1996-04-01 | 2000-02-24 | Avl List Gmbh | Viertakt-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung |
| US5894826A (en) * | 1997-11-26 | 1999-04-20 | Chrysler Corporation | Combustion chamber for direct injection of fuel into exhaust recirculation rich mixture |
-
1997
- 1997-12-18 JP JP9349073A patent/JPH11182330A/ja active Pending
-
1998
- 1998-12-11 DE DE69838352T patent/DE69838352T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-11 EP EP98123458A patent/EP0924422A3/en not_active Withdrawn
- 1998-12-11 EP EP04016010A patent/EP1464820B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-18 US US09/215,249 patent/US6196185B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6260518B1 (en) | 1998-12-18 | 2001-07-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct injection spark-ignited internal combustion engine |
| JP2016084734A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69838352T2 (de) | 2008-01-03 |
| EP1464820A2 (en) | 2004-10-06 |
| DE69838352D1 (de) | 2007-10-11 |
| US6196185B1 (en) | 2001-03-06 |
| EP1464820A3 (en) | 2004-11-03 |
| EP0924422A2 (en) | 1999-06-23 |
| EP1464820B1 (en) | 2007-08-29 |
| EP0924422A3 (en) | 2000-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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