JPH1193810A - 燃料噴射方式のエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みが薄いシリンダヘッドを用いたエンジン
であっても、そのエンジンに燃料噴射ノズルを取り付け
て燃料噴射が行えるうえ、吸気ポートの内壁などにガソ
リンが付着しにくくする。 【解決手段】 吸気マニホールド(７)を湾曲させてシリ
ンダヘッド(３)の吸気ポート(６)へ接続し、その吸気マ
ニホールド(７)の湾曲部(7a)での外周側に、吸気マニホ
ールド(７)内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル(11)を
配置する。その燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)は、吸
気ポート(６)の入口(6a)に対面するとともに、上記燃料
噴射ノズル(11)の噴射軸(Ｆ)は、吸気ポート(６)の入口
(6a)での吸気マニホールド(７)の軸(Ｚ)に沿うようにし
てある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射ノズルに
よって燃料噴射を行うエンジンに関するものである。

【０００２】

【発明の背景】ディーゼル・エンジンとガソリン・エン
ジンとの構造を共通化させておけば、エンジンの製造に
かかるコストを低減できるため、本出願人は、従来のデ
ィーゼル・エンジンの構造をできるだけ変更せずに、ガ
ソリン・エンジンに転用したものを提案しようとしてい
る。

【０００３】

【従来の技術】ところで、上述のディーゼル・エンジン
では圧縮比が高いため、シリンダヘッドは耐圧性の高い
鋳鉄などで形成されているが、その鋳鉄などでは断熱性
も比較的高いためにエンジンの熱効率が高くなる。しか
も、圧縮比が高いためにシリンダヘッド側に形成した燃
焼室が小さくなっている。従って、上記ディーゼル・エ
ンジンでは、シリンダヘッドをあまり冷やさなくても済
み、これによってウォータジャケットが小さくなってシ
リンダヘッドの厚みが薄くなっている。

【０００４】一方、燃料噴射方式のガソリン・エンジン
では、吸気弁の近くで燃料噴射を行うと加速時での応答
性がよくなるため、シリンダヘッドの吸気ポートに燃料
噴射ノズルを取り付け、その燃料噴射ノズルによって吸
気ポート内に燃料を噴射するようにしてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ディーゼル
・エンジンでは、上述のようにシリンダヘッドの厚みが
薄いため、そのディーゼル・エンジンをガソリン・エン
ジンに転用する際に、シリンダヘッドの吸気ポートに燃
料噴射ノズルの取付位置を確保することが困難である。
この場合、ガソリン・エンジン用のシリンダヘッドを別
に製造することが考えられるが、それに合わせて吸排気
弁の駆動系も変更しなければならず、その開発及び製造
にかかるコストが上昇してしまう。しかも、燃料噴射ノ
ズルによって吸気ポート内に燃料を噴射したのでは、吸
気ポートの内壁や吸気弁にガソリンが付着しやすくな
り、ガソリンの迅速な気化が行われにくい。

【０００６】本発明は、厚みが薄いシリンダヘッドを用
いたエンジンであっても、そのエンジンに燃料噴射ノズ
ルを取り付けて燃料噴射が行えるうえ、吸気ポートの内
壁などにガソリンが付着しにくくすることを目的とす
る。また、本発明は、燃料の気化が促進されて燃焼室内
での適正な燃焼が確実に確保され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】

［請求項１］請求項１の発明は、上記の目的を達成する
ために、例えば図１に示すように、次のように構成した
ものである。吸気マニホールド(７)を湾曲させてシリン
ダヘッド(３)の吸気ポート(６)へ接続し、燃料噴射ノズ
ル(11)から吸気マニホールド(７)内へ燃料噴射を行う燃
料噴射方式のエンジンであって、吸気マニホールド(７)
の湾曲部(7a)での外周側に燃料噴射ノズル(11)を配置
し、燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)を吸気ポート(６)
の入口(6a)に対面させた状態で、燃料噴射ノズル(11)の
噴射軸(Ｆ)が吸気ポート(６)の入口(6a)での吸気マニホ
ールド(７)の軸(Ｚ)に沿うように構成したものである。

【０００８】［請求項２］また、請求項２の発明は、上
記の目的を達成するために、請求項１の構成に加えて次
のように構成したものである。燃料噴射ノズル(11)の噴
孔(11ａ)を前記吸気マニホールド(７)内に突入させ、吸
気マニホールド(７)の中心部に燃料噴射ノズル(11)から
燃料噴射させるようにしたものである。

【０００９】

【作用】

［請求項１］上記請求項１の発明は、例えば図１に示す
ように、次のように作用する。即ち、吸気マニホールド
(７)へ送られた吸気は、吸気マニホールド(７)の湾曲部
(7a)に沿って曲がりながら吸気ポート(６)へ導かれる。

【００１０】一方、燃料噴射ノズル(11)から吸気マニホ
ールド(７)内へ向けて噴射された燃料は吸気ポート(６)
の入口(6a)に向かうが、その燃料噴射ノズル(11)の噴射
軸(F)が吸気マニホールド(７)の軸(Ｚ)に沿っているこ
とにより、上記噴射燃料は、吸気マニホールド(７)の内
壁には向かいにくくなって、その内壁には付着しにくい
ことになる。また、燃料噴射ノズル(11)が、吸気マニホ
ールド(７)に配置されることによって、吸気ポート(６)
からある程度離れるため、上記噴射燃料は、吸気ポート
(６)の内壁や吸気弁(８)にも付着しにくいことになる。

【００１１】つまり、燃料噴射ノズル(11)を吸気マニホ
ールド(７)に配置したことにより、シリンダヘッド(３)
の厚みが薄いためにシリンダヘッド(３)の吸気ポート
(６)に燃料噴射ノズル(11)の取付位置を確保できなくて
も、燃料噴射を行うことができる。しかも、上述のよう
に燃料噴射ノズル(11)から噴射された燃料が、吸気マニ
ホールド(７)や吸気ポート(６)の内壁及び吸気弁(８)に
付着しにくくなっている分だけ、燃料が迅速、且つ、確
実に気化される。

【００１２】［請求項２］また、上記請求項２の発明
は、上記請求項１の発明の作用に加えて、次のように作
用する。即ち、吸気マニホールド(７)の中心部を流れる
吸気の速度は、吸気マニホールド(７)の内壁に沿って流
れる吸気の速度よりも速くなる。そして、本発明では、
上記吸気マニホールド(７)の中心部に燃料噴射ノズル(1
1)からの燃料噴射が行われることにより、その噴射燃料
は、吸気マニホールド(７)の中心部での速度の速い吸気
と混合され、燃料の気化がより促進される。

【００１３】

【発明の効果】

［請求項１］上記請求項１の発明は、上記のように構成
され作用することから次の効果を奏する。即ち、燃料噴
射ノズルを吸気マニホールドに配置するので、例えばデ
ィーゼル・エンジンをガソリン・エンジンに転用する場
合のような、シリンダヘッドの厚みが薄くて、そのシリ
ンダヘッドに燃料噴射ノズルを配置できない場合であっ
ても、そのエンジンに燃料噴射ノズルを取り付けること
ができる。しかも、燃料噴射ノズルの噴孔を吸気ポート
の入口に対面させた状態で、燃料噴射ノズルの噴射軸が
吸気ポートの入口での吸気マニホールドの軸に沿うよう
にしたことにより、燃料噴射ノズルから噴射された燃料
は、吸気マニホールドや吸気ポートの内壁及び吸気弁に
付着しにくくなるので、噴射燃料が迅速、且つ、確実に
気化され、これによって上記噴射燃料に合致した空燃比
を確実に得ることができる。

【００１４】［請求項２］また、上記請求項２の発明
は、上記のように構成され作用することから上記請求項
１の発明の効果に加えて、次の効果を奏する。即ち、吸
気の速度が速い吸気マニホールドの中心部に燃料噴射さ
れることで、燃料の気化が促進されるので、燃焼室内で
の適正な燃焼が確実に確保され、未燃焼分が排気中に含
まれることが抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる燃料噴射方
式のエンジンの実施の一形態について図１を用いて説明
する。図１は上記燃料噴射方式のエンジンの要部を示す
縦断面図である。

【００１６】エンジン本体(１)は、シリンダブロック
(２)と、そのシリンダブロック(２)の上側に固定したシ
リンダヘッド(３)とを有し、上記シリンダブロック(２)
のシリンダ(４)内にはピストン(５)が往復運動可能に配
置される。上記シリンダヘッド(３)には吸気ポート(６)
と排気ポート(図示せず)とがそれぞれ形成される。その
吸気ポート(６)の入口(6a)には吸気マニホールド(７)の
出口が接続され、また、吸気ポート(６)の出口には吸気
弁(８)が配置される。

【００１７】上記吸気マニホールド(７)の入口側には、
中空のサージタンク(９)を接続してあり、上記吸気マニ
ホールド(７)は、そのサージタンク(９)を介してエアク
リーナや排気ターボ過給機などからなる給気装置(図示
せず)に接続される。また、上記吸気マニホールド(７)
は、その通路抵抗を小さくして渦流の発生を低減させる
ため、上記サージタンク(９)から上記吸気ポート(６)の
入口(6a)側へ向けて滑らかに湾曲させてある。

【００１８】その吸気マニホールド(７)の湾曲部(7a)の
外周側には、燃料噴射ノズル(11)が取付金具(12)によっ
て取り付けられてある。その取付金具(12)は、上記吸気
マニホールド(７)の湾曲部(7a)に固定されるとともに、
その取付金具(12)の先端部を吸気マニホールド(７)内に
突入させて、燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)が吸気マ
ニホールド(７)内の中心部寄りに位置するようにしてあ
る。また、燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)を上記吸気
ポート(６)の入口(6a)に対面させた状態で、燃料噴射ノ
ズル(11)の噴射軸(Ｆ)が吸気ポート(６)の入口(6a)での
吸気マニホールド(７)の軸(Ｚ)にほぼ沿うようにしてあ
る。

【００１９】これにより、燃料噴射ノズル(11)から噴射
された燃料が、吸気マニホールド(７)や吸気ポート(６)
の内壁及び吸気弁(８)に当たりにくくなって、上記噴射
燃料が吸気マニホールド(７)や吸気ポート(６)の内壁及
び吸気弁(８)に付着して、燃料噴射ノズル(11)からの噴
射燃料に合った適正空燃比からずれてしまうことが防止
される。また、上記噴射燃料は、吸気の流速が速い吸気
マニホールド(７)の中心部に噴射されるために、上記燃
料の気化がより促進される。

【００２０】一方、上記エンジンは、ピストン(５)を交
換することで、ガソリン、ＬＰＧ(液化石油ガス)、天然
ガスなどの各種の燃料に対応できるようにしてある。即
ち、上記燃料は、その種類によって高い熱効率が得られ
る最適な圧縮比が異なる。例えば、使用する燃料が上述
のガソリン、ＬＰＧ、天然ガスの場合には、ガソリン、
ＬＰＧ、天然ガスの順に最適圧縮比が高くなる。このた
め、エンジンの燃焼室の容積を同じにしてあると、燃料
の種類によっては、圧縮比が高くなり過ぎてノッキング
を発生したり、あるいは圧縮比が低くなり過ぎて出力不
足を生じたりする。

【００２１】このため、上記エンジンでは、シリンダヘ
ッド(３)側の燃焼室(14)の容積を、最適圧縮比が最も高
い燃料を使用した場合に必要な容積に形成しておく。そ
して、上記最適圧縮比が最も高い燃料よりも最適圧縮比
が低い燃料を使用するものでは、ピストン(５)のピスト
ンヘッドに凹み(15)を凹入形成して、その燃料の最適圧
縮比に合った燃焼室となるようにしてある。

【００２２】即ち、使用する燃料が、上述のガソリン、
ＬＰＧ、天然ガスの場合を例にすると、シリンダヘッド
(３)側の燃焼室(14)の容積は、天然ガスでの最適圧縮比
に必要な容積に形成してある。そして、使用する燃料が
上記天然ガスの場合には、ピストン(５)は、図３(Ａ)に
示すように、ピストンヘッドに凹み(15)を凹入形成して
いないものが使用される。

【００２３】一方、使用する燃料がガソリン及びＬＰＧ
の場合には、ピストン(５)は、図２及び図３(Ａ)に示す
ように、ピストンヘッドに凹み(15)を凹入形成したもの
を配置する。この場合、上述のようにＬＰＧの最適圧縮
比がガソリンの最適圧縮比よりも高いため、ガソリンを
使用するエンジンでのピストン(５)の凹み(15)の深さ(L
1)[図２]が、ＬＰＧを使用するエンジンでのピストン
(５)の凹み(15)の深さ(L2)[図３(Ｂ)]よりも深くなる。

【００２４】このように、使用する燃料の種類に合わせ
てピストン(５)を選択するだけで、各燃料に合った最適
圧縮比を得ることができる。従って、使用する燃料の種
類が異なっても、ピストン(５)以外のシリンダヘッド
(３)などの構造は共通化でき、使用する燃料ごとに、エ
ンジン全体を設計し直したり、全く構造の異なるエンジ
ンを製造したりする必要がなくなり、エンジン開発及び
製造にかかる手間及びコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる燃料噴射方式のエンジンの実施
の一形態を示すものであり、そのエンジンの要部を示す
縦断面図である。

【図２】上記エンジンの燃焼室を説明するための拡大縦
断面図である。

【図３】使用する燃料の種類に合わせて構成された上記
エンジンの燃焼室を説明するための拡大縦断面図であ
り、図３(Ａ)は使用する燃料が天然ガスの場合を説明す
るための拡大縦断面図、図３(Ｂ)は使用する燃料がＬＰ
Ｇの場合を説明するための拡大縦断面図である。

【符号の説明】

３…シリンダヘッド、６…吸気ポート、6a…吸気ポート
の入口、７…吸気マニホールド、7a…吸気マニホールド
の湾曲部、11…燃料噴射ノズル、11ａ…燃料噴射ノズル
の噴孔、Ｆ…燃料噴射ノズルの噴射軸、Ｚ…吸気マニホ
ールドの軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気マニホールド(７)を湾曲させてシリ
   ンダヘッド(３)の吸気ポート(６)へ接続し、燃料噴射ノ
   ズル(11)から上記吸気マニホールド(７)内へ燃料噴射を
   行う燃料噴射方式のエンジンであって、 上記吸気マニホールド(７)の湾曲部(7a)での外周側に上
   記燃料噴射ノズル(11)を配置し、 その燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)を上記吸気ポート
   (６)の入口(6a)に対面させた状態で、上記燃料噴射ノズ
   ル(11)の噴射軸(Ｆ)が上記吸気ポート(６)の入口(6a)で
   の上記吸気マニホールド(７)の軸(Ｚ)に沿うように構成
   したことを特徴とする燃料噴射方式のエンジン。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の燃料噴射方式のエンジ
   ンにおいて、 前記燃料噴射ノズル(11)の噴孔(11ａ)を前記吸気マニホ
   ールド(７)内に突入させ、上記吸気マニホールド(７)の
   中心部に上記燃料噴射ノズル(11)から燃料噴射させるよ
   うにしたことを特徴とする燃料噴射方式のエンジン。