WO2015182191A1 - シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子 - Google Patents

シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子 Download PDF

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WO2015182191A1
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intake port
port
intake
cylinder head
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大地 阿部
隆 佐竹
光一 戸倉
信夫 岩室
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愛知機械工業株式会社
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    • F02F1/24Cylinder heads
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    • B22C9/22Moulds for peculiarly-shaped castings
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder head comprising a combustion chamber constituting portion constituting a combustion chamber, an intake port communicating with the combustion chamber constituting portion, and an attachment hole for attaching an injector for injecting fuel, and an internal combustion engine comprising the same
  • the present invention also relates to an intake port molding core that molds the intake port into a cylinder head.
  • the amount of fuel injected from each injector can be controlled according to the flow rate of intake air that passes through each intake port, preventing excessive fuel from being injected into each intake port. can do. As a result, fuel efficiency is improved.
  • the intake port has a circular or elliptical cross-sectional shape perpendicular to the intake flow direction so that a smooth intake flow can be obtained, and the intake port is driven by fuel injected from the injector.
  • the injector In order to inject fuel along the intake air flow so as not to disturb the intake air flow, the injector is inclined and attached to the axis of the intake port.
  • the mounting hole for mounting the injector to the cylinder head needs to be machined with an inclination with respect to the axis of the intake port. Therefore, considering the workability, the boss part for machining the mounting hole (processing welcome) In general, the boss is integrally formed with the intake port molding core.
  • the boss part forms a recess in the intake port, it is desirable that the boss part has a minimum necessary shape, for example, a cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the boss part is circular.
  • a cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the boss part is circular.
  • the boss portion having a circular cross-sectional shape is provided in the core for molding an intake port having a circular cross-sectional shape, a large undercut portion is provided, and the productivity is deteriorated.
  • the boss part may be formed integrally with the intake port molding core so that it does not have an undercut part.
  • the boss part has an unnecessary part (undercut part as a function of the boss part).
  • a large dead volume is formed in the mounting hole in the cylinder head as a product. The large dead volume disturbs the flow of the intake air in the intake port, resulting in poor mixing of fuel and intake air, resulting in a reduction in combustion efficiency and a deterioration in fuel consumption.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a technique capable of further improving fuel consumption.
  • a combustion chamber constituting part constituting the combustion chamber, an intake port communicating with the combustion chamber constituting part, and an attachment hole for attaching an injector for injecting fuel A cylinder head is provided.
  • the intake port has a flat portion that forms a straight line in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the intake port.
  • the mounting hole is configured such that at least a part of the connection portion to the intake port is a flat portion.
  • the size of the dead volume formed in the mounting hole can be suppressed. Therefore, the disturbance of the intake air flowing in the intake port can be suppressed, and the mixing efficiency of the fuel and the intake air can be improved, and the combustion efficiency can be improved. As a result, further improvement in fuel consumption can be achieved.
  • the intake port has a square port region in which a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the intake port is a substantially square shape.
  • the plane portion includes an upper plane portion, a lower plane portion, a left plane portion, and a right plane portion that constitute an upper portion, a lower portion, a left portion, and a right portion of the intake port when the intake port is viewed from the longitudinal direction of the intake port. have.
  • the square port region is configured by an upper plane portion, a lower plane portion, a left plane portion, and a right plane portion.
  • each of the plane portions is configured to provide the intake port with a square port region in which the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the intake port is a substantially square shape.
  • a larger passage cross-sectional area can be ensured.
  • the intake port has the first and second intake ports that communicate with the same combustion chamber component.
  • the plane portion has a first plane portion provided in the first intake port and a second plane portion provided in the second intake port.
  • the attachment hole has a first attachment hole and a second attachment hole. The first mounting hole is configured such that the central axis intersects the first plane portion, and the second mounting hole is configured such that the central axis intersects the second plane portion.
  • each mounting hole when forming each mounting hole using the intake port molding core integrally formed with each mounting hole boss, at least a part of each boss
  • molding since it is a structure provided in each plane part of the core for intake port shaping
  • the first and second intake ports are first and second square ports whose cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the first and second intake ports is a substantially square shape. Has an area.
  • the first and second planar portions are first and second left and right portions of the first and second intake ports when the first and second intake ports are viewed from the longitudinal direction of the first and second intake ports.
  • the first and second rectangular port regions include a first and second upper plane portion, a first and second lower plane portion, a first and second left plane portion, and a first and second right plane.
  • the first right plane portion and the second left plane portion are arranged in parallel so as to be adjacent to each other.
  • each intake port is provided with a square port region so that the first right plane portion constituting the first square port region is adjacent to the second left plane portion constituting the second square intake port region. Since the rectangular port regions are arranged in parallel, the intake ports can be arranged close to each other while ensuring the cross-sectional area of each intake port. Thereby, the charging efficiency of intake air can be increased while suppressing an increase in size of the cylinder head itself.
  • the first mounting hole is configured such that an opening to the first intake port is formed in the first upper plane portion.
  • the second mounting hole is configured such that an opening to the second intake port is formed in the second upper plane portion.
  • the mixing property of fuel and intake air is improved by applying a tumble flow to the mixture.
  • more intake air flows on the upper side than on the lower side of the intake port.
  • the first and second mounting holes are opened in the first and second upper plane portions that are configured above the intake ports through which a large amount of the intake air flows, the fuel in each intake port It is possible to further promote the mixing of air and intake air. Thereby, combustion efficiency can be improved more.
  • the mounting hole is configured such that the entire opening to the intake port is formed in the flat portion.
  • “all the openings to the intake port are formed in the flat portion” means not only the form in which all the openings to the intake port are formed in the flat portion, but also the openings to the intake port. A mode in which almost all of them are formed in the plane portion is suitably included.
  • the intake hole in which the boss portion for mounting hole processing is integrally formed in consideration of workability of the mounting hole.
  • the entire boss portion for processing the mounting hole is provided on the flat surface portion of the intake port forming core.
  • the mounting hole is configured such that an opening to the intake port is formed in the upper plane portion.
  • the mixing property of fuel and intake air is improved by applying a tumble flow to the mixture. In this case, more intake air flows on the upper side than on the lower side of the intake port.
  • the mounting hole is opened in the upper plane portion formed above the intake port through which a large amount of intake air flows, the mixing of fuel and intake air can be further promoted. Thereby, combustion efficiency can be improved more.
  • the bosses for processing the mounting holes are considered in consideration of the workability of the mounting holes.
  • the boss portions are all provided on the flat portions of the intake port molding core.
  • hub part, ie, the part which fills an undercut part can be suppressed smaller. Therefore, the size of the dead volume formed in each mounting hole can be further suppressed.
  • the disturbance of the intake air flowing through each intake port can be further suppressed, and the mixing efficiency of fuel and intake air can be made better, and the combustion efficiency can be further improved. As a result, further improvement in fuel consumption can be achieved.
  • the first upper plane portion and the first left plane portion are connected by the first curved surface portion.
  • the second upper plane part and the second right plane part are connected by the second curved surface part.
  • the first mounting hole is configured such that the opening to the first intake port is formed closer to the first left side plane portion in a range that does not reach the first curved surface portion.
  • the second mounting hole is configured such that the opening to the second intake port is formed closer to the second right plane portion in a range that does not reach the second curved surface portion.
  • each injector when mounting the injector in each mounting hole Interference between each other can be prevented. As a result, it is possible to improve the assembling property while increasing the charging efficiency of the intake air.
  • an internal combustion engine including the cylinder head according to any one of the above-described aspects and an injector attached to an attachment hole of the cylinder head is configured.
  • the internal combustion engine is configured to inject fuel from an injector toward intake air flowing through an intake port of a cylinder head and introduce an air-fuel mixture of the intake air and fuel into a combustion chamber.
  • the cylinder head according to the present invention since the cylinder head according to the present invention of any one of the aspects described above is provided, the same effects as the effects of the cylinder head of the present invention, for example, the disturbance of the intake air flowing in the intake port is suppressed.
  • the mixing efficiency of fuel and intake air can be improved, and the combustion efficiency can be improved.
  • the intake port molding includes: a main body part that molds the intake port in the cylinder head; and a boss part that forms a mounting hole for attaching the injector.
  • a core is formed.
  • the main body portion has a core flat surface portion.
  • hub part is integrally formed in the main-body part, and it is comprised so that at least one part of the connection part to a main-body part may be formed in a plane part.
  • the entire boss portion is provided in the core for molding the intake port having a circular cross section.
  • the unnecessary part formed in the boss part that is, the part filling the undercut part can be kept small. Therefore, in the cylinder head as a product, the size of the dead volume formed in the mounting hole can be suppressed. Thereby, the disturbance of the intake air flowing in the intake port can be suppressed, and the mixing efficiency of the fuel and the intake air can be improved, and the combustion efficiency can be improved. As a result, further improvement in fuel consumption can be achieved.
  • the boss portion is configured such that the central axis intersects the core plane portion.
  • At least a part of the boss portion can be provided on the core flat portion of the core for molding the intake port.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing an enlarged main part in a BB cross section of FIG. 4.
  • It is an external view which shows the external appearance of the core 60 for intake port shaping
  • It is the side view which looked at the core 60 for intake port shaping
  • It is CC sectional drawing of FIG. FIG.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an internal combustion engine 1 equipped with a cylinder head 20 according to an embodiment of the present invention.
  • an internal combustion engine 1 equipped with a cylinder head 20 according to the present embodiment includes a cylinder head 20 according to the present embodiment, a rocker cover 2 attached to an upper portion of the cylinder head 20, and a cylinder.
  • the intake manifold 4 attached to the side wall of the head 20, the injector 6 attached to the side wall of the cylinder head 20 near the intake manifold 4, the cylinder block 8 attached to the lower part of the cylinder head 20, and the lower part of the cylinder block 8
  • the upper oil pan 10 attached to the lower oil pan 10 and the lower oil pan 12 attached to the lower portion of the upper oil pan 10 are provided.
  • the internal combustion engine 1 is configured as an in-line four-cylinder engine in which four cylinders are arranged in series.
  • the rocker cover 2 side that is, the upper side of the paper surface in FIG. 1 is defined as “upper side” or “upper side”
  • the lower oil pan 12 side that is, the lower side of the paper surface in FIG. Is defined as “downward” or “downward”.
  • a combustion chamber constituting concave portion 22 constituting the combustion chamber CC is formed on the bottom surface of the cylinder head 20. Further, the cylinder head 20 is formed with an intake port 24 having one end opened to the combustion chamber constituting recess 22 and the other end opened to the outside of the cylinder head 20.
  • the intake port 24 includes a collective port 24a formed on the upstream side in the flow direction of the intake air, and two branch ports 24b and 24c branched from the collective port 24a and independently communicating with the combustion chamber constituting recess 22 respectively. Yes.
  • the collecting port 24 a is open to the flange surface 25 a of the intake manifold mounting portion 25 formed in the cylinder head 20.
  • the combustion chamber constituting concave portion 22 corresponds to the “combustion chamber constituting portion” in the present invention, and the branch ports 24b and 24c have an implementation configuration corresponding to the “first intake port” and the “second intake port” in the present invention, respectively. It is an example.
  • the intake port 24 is configured to have a square port region in which a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction (intake flow direction) is substantially a quadrangle. This square port region is formed from the collective port 24a in the intake port 24 to the branch ports 24b and 24c.
  • an upper plane wall portion 122a constituting the upper portion of the port a lower plane wall portion 124a constituting the lower portion of the port, a left plane wall portion 126a constituting the left portion of the port,
  • a square port region is constituted by the right plane wall portion 128a constituting the right port portion.
  • the flat wall portions 126a and 126b, the lower flat wall portions 124a and 124c, and the right flat wall portions 128a and 128c are connected by a curved wall portion 130.
  • the curved wall portion 130 is an example of an implementation configuration corresponding to the “first curved surface portion” and the “second curved surface portion” in the present invention.
  • each branch port 24b and 24c is set as the structure arrange
  • the branch ports 24b and 24c can be arranged close to each other, and the cross section can be provided within the same space.
  • a larger passage cross-sectional area than the circular intake port can be secured. As a result, it is possible to increase intake charging efficiency while suppressing an increase in the size of the cylinder head itself.
  • the intake port 24 gradually changes from a substantially square shape in cross section at the branch ports 24b and 24c, and finally becomes a circular shape and opens into the combustion chamber constituting recess 22.
  • the square port region is an example of an implementation configuration corresponding to “square port region” and “first and second square port regions” in the present invention.
  • the upper plane wall portions 122a, 122b, 122c, the lower plane wall portions 124a, 124b, 124c, the left plane wall portions 126a, 126b, 126c and the right plane wall portions 128a, 128b, 128c Or an example of an implementation configuration corresponding to “upper plane portion”, “lower plane portion”, “left plane portion”, and “right plane portion”, respectively.
  • the cylinder head 20 is formed with an injector mounting hole 26 for mounting the injector 6 so as to penetrate from the upper portion of the intake manifold mounting portion 25 to the intake port 24.
  • One injector mounting hole 26 is formed in each of the branch ports 24b and 24c.
  • the intake manifold 4 is provided with a tumble control valve (not shown) for the purpose of improving the mixability of fuel and intake air, so that the intake port 24 (collection port 24a, branch ports 24b, 24c) is provided.
  • the intake side flows more in the upper side than in the lower side.
  • the injector mounting hole 26 is an example of an implementation configuration corresponding to the “mounting hole”, “first mounting hole”, and “second mounting hole” in the present invention.
  • Each injector mounting hole 26 has center axis lines CL1 and CL2, respectively, as shown in FIGS. Each injector mounting hole 26 is configured to open into each branch port 24b, 24c in such a manner that the center axis lines CL1, CL2 intersect the upper plane wall portions 122b, 122c of each branch port 24b, 24c.
  • the injector mounting hole 26 in the branch port 24b is formed at a position close to the left plane wall 126b, and the injector mounting hole 26 in the branch port 24c is formed at a position close to the right plane wall 128c.
  • the central axis lines CL1 and CL2 are examples of an implementation configuration corresponding to the “central axis line”, “first central axis line”, and “second central axis line” in the present invention.
  • the injector mounting hole 26 is formed in the cylinder head 20 using an intake port molding core 60 as shown in FIGS.
  • the intake port molding core includes a body portion 62 for molding the intake port 24 in the cylinder head 20 and a boss portion 64 for forming the injector mounting hole 26 in the cylinder head 20.
  • the main body 62 includes an aggregate port molding portion 62 a that molds the aggregate port 24 a in the cylinder head 20, and branch port molding portions 62 b and 62 c that mold the branch ports 24 b and 24 c. .
  • the main body 62 has a quadrangular region in which a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 6) is formed in a substantially quadrangular shape from the collective port molding portion 62a to the branch port molding portions 62b and 62c.
  • the collecting port forming portion 62a is formed by forming the upper flat wall portion 122a, the lower flat wall portion 124a, the left flat wall portion 126a, and the right flat wall portion 128a on the collecting port 24a of the intake port 24, respectively. It has a plane part 164a, a left side plane part 166a, and a right side plane part 168a.
  • the branch port molding portions 62b and 62c are provided on the branch ports 24b and 24c of the intake port 24 on the upper plane wall portions 122b and 122c, the lower plane wall portions 124b and 124c, the left plane wall portions 126b and 126c, and the right plane wall portion 128b,
  • the upper flat portions 162b and 162c, the lower flat portions 164b and 164c, the left flat portions 166b and 166c, and the right flat portions 168b and 168c for forming 128c, respectively, are provided.
  • the branch port molding portions 62b and 62c are configured such that the cross-sectional shape gradually changes from a quadrangular shape to become a circular shape as it goes toward the tip side (the side opposite to the collective port molding portion 62a).
  • the main body portion 62 includes the upper plane portions 162a, 162b, and 162c, the left plane portions 166a, 166b, and 166c, and the right plane portions 168a, 168b, and 168c. Connected with. Similarly, each lower plane portion 164a, 164b, 164c, each left plane portion 166a, 166b, 166c and each right plane portion 168a, 168b, 168c are connected by a curved surface portion 170.
  • the boss portion 64 is formed integrally and projecting on the upper plane portions 162b and 162c of the branch port molding portions 62b and 62c.
  • Each boss portion 64 has center axis lines CL3 and CL4 corresponding to the center axis lines CL1 and CL2 of each injector mounting hole 26. Further, almost all of the connecting portions 68 of the boss portions 64 to the branch port molding portions 62b and 62c are formed in the upper plane portions 162b and 162c, as shown in FIGS.
  • boss part 64 in the branch port molding part 62b is formed at a position where the connection part 68 to the branch port molding part 62b is close to the left plane part 166b side, and the boss part 64 in the branch port molding part 62c is The connecting portion 68 to the branch port forming portion 62c is formed at a position close to the right plane portion 168c side.
  • the intake port molding core 60 thus configured is placed in a cylinder head molding die (not shown) for molding the cylinder head 20 and clamped, and molten metal is poured.
  • a recess 63 that forms part of the intake port 24 and the injector mounting hole 26 is formed in the cylinder head 20.
  • the size of the cross section of the recess 63 perpendicular to the central axes CL1 and CL2 is slightly larger than the outer shape of the injector 6. As described above, the size of the cross section perpendicular to the central axes CL1 and CL2 in the concave portion 63 is formed slightly larger than the outer shape of the injector 6, so that the cutting tool due to the contact of the drill can be obtained even in consideration of processing variations. It is possible to prevent breakage and the like from occurring.
  • the intake port molding core 60 is molded by a core molding die 80 as shown in FIG.
  • the core molding die 80 includes an upper mold 82 in which an upper cavity UC for molding an upper portion of the intake port molding core 60 including the boss portion 64 is formed, and a lower portion of the intake port molding core 60.
  • a cross-sectional shape of the boss portion 64 in the intake port molding core 60 (a cross-sectional shape perpendicular to the central axes CL3 and CL4 of the boss portion 64), as shown by a two-dot thick chain line in FIG. It is preferable that the outer shape (two-dot chain line in FIG. 11) of the tip end portion is concentric and generally circular.
  • FIG. 11 shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the intake port molding core 60, so that the cross section of the boss portion 64 is a vertically long circle.
  • the cross-sectional shape of the boss portion 64 is formed in a circular shape, the boss portion 64 and the main body portion 62 are connected with an undercut portion 90, and only the configuration of the upper die 82 and the lower die 84 is used for forming an intake port.
  • the core 60 cannot be formed, and in order to form the core, it is necessary to provide a separate slide die for the core forming die 80.
  • the core molding die 80 includes the slide die in addition to the upper die 82 and the lower die 84, not only the configuration of the die becomes complicated, but also the molding of the intake port molding core 60 occurs. Also decreases the cost, leading to an increase in cost.
  • the undercut portion 90 is not formed in the boss portion cavity BC. Thereby, as shown in FIGS. 8 and 9, a portion 64 a that is essentially unnecessary as a function of the boss portion 64 is formed in the boss portion 64 of the intake port molding core 60.
  • the unnecessary portion 64 a formed in the boss portion 64 is a portion that is not related to the processing of the injector mounting hole 26 or the mounting of the injector 6 in the intake port 24, particularly the recess 63, so-called dead. Volume 92 is formed. Since the dead volume 92 disturbs the flow of intake air at the intake port 24, particularly the branch ports 24b and 24c, it is better to suppress the size of the dead volume 92.
  • substantially all of the openings of the recess 63 to the branch ports 24b and 24c, in other words, almost all of the openings of the injector mounting holes 26 to the branch ports 24b and 24c are formed on the upper plane wall portion 122b. , 122c, the size of the dead volume 92 can be suppressed.
  • the recess 63A for improving the workability of the injector 6 is formed by the boss portion in the intake port 24A having an elliptical cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction (intake flow direction) as in the prior art, As shown in FIGS. 14 and 15, since the concave portion 63A has a curved opening, the connection distance of the concave portion 63A to the intake port 24A becomes longer, and the size of the dead volume 92A becomes larger. .
  • the disturbance of the intake air flowing in the intake port can be suppressed as compared with the conventional case, and the mixing efficiency of the fuel and the intake air can be improved and the combustion efficiency can be improved. As a result, further improvement in fuel consumption can be achieved.
  • the rectangular port region in which the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction (intake flow direction) is substantially quadrangular is the intake port 24.
  • the entire opening of the injector mounting holes 26 to the branch ports 24b and 24c is formed in the upper plane wall portions 122b and 122c in the rectangular port regions of the branch ports 24b and 24c.
  • the size of the dead volume 92 can be suppressed as compared with the case where the injector mounting hole is formed in the intake port having a circular cross section perpendicular to the intake air flow direction.
  • the intake port 24 is provided with the quadrangular port region, it is possible to secure a larger passage cross-sectional area than the intake port having a circular cross section within the same space.
  • the quadrangular port region is also provided in the branch ports 24b and 24c, the branch ports 24b and 24c can be disposed close to each other. Thereby, the charging efficiency of intake air can be improved while suppressing an increase in size of the cylinder head 20 itself.
  • the intake manifold 4 is provided with a tumble control valve (not shown) and the injector 6 is mounted above the intake port 24 (branch ports 24b and 24c), the intake air in which a large amount of intake air flows. Fuel can be injected above the port 24 (branch ports 24b and 24c), and the mixing of fuel and intake air can be promoted. Thereby, combustion efficiency can be improved more.
  • a so-called twin injector system in which two branch ports 24b and 24c are connected to one combustion chamber CC and the injector 6 is attached to each branch port 24b and 24c is adopted for the cylinder head 20. Since it is a structure, a large amount of fuel can be supplied, without reducing the atomization performance of a fuel, and stabilization of combustion efficiency can be aimed at. Further, since the fuel injection amount from each injector 6 can be controlled in accordance with the intake flow rate passing through each branch port 24b, 24c, it is possible to prevent excessive fuel from being injected into each branch port 24b, 24c. can do. Thereby, the improvement of a fuel consumption can further be aimed at.
  • the opening of the injector mounting hole 26 in the branch port 24b to the branch port 24b is formed at a position close to the left plane wall 126b side, and the injector mounting hole 26 in the branch port 24c. Since the opening to the branch port 24c is formed at a position close to the right plane wall portion 128c, it is possible to prevent interference between the injectors 6 when the injectors 6 are installed in the injector mounting holes 26. it can. As a result, it is possible to improve the assembling property while increasing the charging efficiency of the intake air.
  • the intake port 24 has a rectangular port region.
  • the intake port 24 may not have the square port region.
  • each injector mounting hole 26 more specifically, almost all of the openings of the concave portions 63 to the branch ports 24b and 24c are formed in the upper plane wall portions 122b and 122c. It suffices that at least a part of the opening of each recess 63 to the branch ports 24b and 24c is formed in the upper plane wall portions 122b and 122c, and almost all of the openings are formed in the upper plane wall portions 122b and 122c. It doesn't matter.
  • the central axes CL1 and CL2 of the injector mounting holes 26 intersect the upper plane wall portions 122b and 122c, and at least half or more of the openings are formed in the upper plane wall portions 122b and 122c. Preferably, all of the openings are formed in the upper planar walls 122b and 122c.
  • each injector mounting hole 26 more specifically, each concave portion 63 is configured to be opened to the branch ports 24b and 24c in the upper plane wall portions 122b and 122c, but is not limited thereto.
  • each recess 63 is configured to open to the branch ports 24b and 24c in the lower plane wall portions 124b and 124c, to be configured to open to the branch ports 24b and 24c in the left plane wall portions 126b and 126c, or
  • the right planar wall portions 128b and 128c may be configured to open to the branch ports 24b and 24c.
  • the opening to the branch port 24b of the injector mounting hole 26 is formed at a position close to the left plane wall portion 126b, and the opening to the branch port 24c of the injector mounting hole 26 is formed to the right plane wall portion.
  • the structure which forms each injector attachment hole 26 is not restricted to this.
  • the opening of the injector mounting hole 26 to the branch port 24b is formed at a position close to the left plane wall 126b side, and the opening of the injector mounting hole 26 to the branch port 24c is formed on the left plane wall 126c side.
  • the opening to the branch port 24b of the injector mounting hole 26 is formed at a position close to the right plane wall 128b side, and the branch port of the injector mounting hole 26 is conversely formed.
  • a configuration in which the opening to 24c is formed at a position close to the right plane wall portion 128c, or an opening to the branch port 24b of the injector mounting hole 26 is formed at a position close to the right plane wall portion 128b.
  • each injector Ekuta may be mounting holes 26 as such configuration that forms a close positions to each other.
  • the boss portion 64 of the intake port molding core 60 is provided to mold the concave portion 63 which is a pick-up hole for improving the workability of the injector mounting hole 26.
  • the boss portion 64 may be configured to be provided for molding the entire injector mounting hole 26.
  • twin-injector system in which two branch ports 24b and 24c are connected to one combustion chamber CC and the injector 6 is attached to each branch port 24b and 24c has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to a configuration in which one intake port is connected to one combustion chamber CC and one injector is attached to the intake port.

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Abstract

【課題】更なる燃費向上を図る技術を提供する。 【解決手段】長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状がほぼ四角形となる四角ポート領域を吸気ポート24に設けると共に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部を、分岐ポート24b,24cの四角ポート領域における上側平面壁部122b,122cに形成する。これにより、断面形状が円形の吸気ポートにインジェクタ取付孔を形成する場合に比べて、デッドボリウム92の大きさを抑制することができる。したがって、吸気ポート24、特に、分岐ポート24b,24c内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。

Description

シリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子
 本発明は、燃焼室を構成する燃焼室構成部と、当該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関および当該吸気ポートをシリンダヘッドに成形する吸気ポート成形用中子に関する。
 従来、この種のシリンダヘッドとしては、1つの燃焼室に2つの吸気ポートを備え、各吸気ポートそれぞれにインジェクタを配置できるようにした構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 このシリンダヘッドを搭載したエンジンでは、各吸気ポートを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタからの燃料噴射量を制御することができるため、各吸気ポートに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上を図っている。 
特許第5083565号公報
 ところで、一般的に、吸気ポートは、スムーズな吸気の流れが得られるように、吸気の流れ方向に垂直な断面の形状が円形または楕円形とされており、また、インジェクタから噴射される燃料によって吸気の流れに乱れが生じないように、燃料を吸気流に沿って噴射させるべく、インジェクタを吸気ポートの軸線に対して傾斜させて取り付ける構成としている。ここで、インジェクタをシリンダヘッドに取り付けるための取付孔を、吸気ポートの軸線に対して傾斜して加工する必要があるため、その加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部(加工お迎えボス)を吸気ポート成形用中子に一体形成することが一般的に行われている。当該ボス部は、吸気ポート内に凹部を形成するため、当該ボス部は必要最小限の形状、例えば、ボス部の延在方向に垂直な断面形状が円形に形成されることが望ましい。しかしながら、断面形状が円形に形成されたボス部を、断面形状が円形に形成された吸気ポート成形用中子に設けると、大きなアンダーカット部を有することになり、製造性が悪化する。製造性を考慮して、アンダーカット部を有さないようにボス部を吸気ポート成形用中子に一体形成すれば良いが、ボス部に当該ボス部の機能としては不要な部分(アンダーカット部を埋める部分)が大きく形成されてしまい、当該大きな不要部分によって、製品としてのシリンダヘッドにおける取付孔に大きなデッドボリウムが形成されてしまう。当該大きなデッドボリウムは、吸気ポート内の吸気の流れを乱すため、燃料と吸気の混合不良が生じ、燃焼効率が低下して燃費の悪化を招く。上述したシリンダヘッドでは、かかる点において、なお改良の余地がある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、更なる燃費向上を図ることができる技術を提供することを目的とする。
 本発明のシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関ならびに吸気ポート成形用中子は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
 本発明に係るシリンダヘッドの好ましい形態によれば、燃焼室を構成する燃焼室構成部と、当該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドが構成される。吸気ポートは、吸気ポートの長手方向に垂直な断面において直線を構成する平面部を有している。そして、取付孔は、吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が平面部に構成されている。
 本発明によれば、取付孔の吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が平面部に構成されているため、取付孔の吸気ポート内への開口の少なくとも一部が、吸気ポートの平面部に形成される。即ち、取付孔の加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて取付孔を形成する場合に、取付孔加工用のボス部の少なくとも一部が、吸気ポートの平面部に対応する吸気ポート成形用中子の平面部に設けられる構成であるため、ボス部の全部が断面円形状の吸気ポート成形用中子に設けられる構成に比べて、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、中心軸線が平面部と交差するように構成されている。
 本形態によれば、取付孔の吸気ポートへの接続部の少なくとも一部を平面部に構成することができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、吸気ポートは、吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる四角ポート領域を有している。また、平面部は、吸気ポートを吸気ポートの長手方向から見たときに吸気ポートの上部、下部、左部および右部を構成する上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部を有している。そして、四角ポート領域は、上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部によって構成されている。
 本形態によれば、各平面部によって、吸気ポートの長手方向に垂直な断面が略四角形となる四角ポート領域を吸気ポートに設ける構成であるため、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。これにより、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を向上することができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、吸気ポートは、同一の燃焼室構成部に連通する第1および第2吸気ポートを有している。また、平面部は、第1吸気ポートに設けられた第1平面部と、第2吸気ポートに設けられた第2平面部とを有している。さらに、取付孔は、第1取付孔と、第2取付孔と、を有している。そして、第1取付孔は、中心軸線が第1平面部と交差するよう構成され、第2取付孔は、中心軸線が第2平面部と交差するよう構成されている。
 本形態によれば、各吸気ポート毎にインジェクタを配置する構成であるため、各吸気ポートを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタからの燃料噴射量を制御することができる。これにより、各吸気ポートに過剰な燃料が噴射されることを防止することができ、燃費の向上を図ることができる。しかも、各取付孔の中心軸線がそれぞれ各平面部と交差する構成であるため、各取付孔の各吸気ポート内への開口の少なくとも一部が、各吸気ポートの各平面部に形成される。即ち、各取付孔の加工性を考慮して、各取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて各取付孔を形成する場合に、各ボス部の少なくとも一部が、吸気ポート成形用中子の各平面部に設けられる構成であるため、各ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、各取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、各吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第1および第2吸気ポートは、第1および第2吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる第1および第2四角ポート領域を有している。また、第1および第2平面部は、第1および第2吸気ポートを第1および第2吸気ポートの長手方向から見たときに、第1および第2吸気ポートの上下左右部を構成する第1および第2上側平面部と、第1および第2下側平面部と、第1および第2左側平面部と、第1および第2右側平面部と、を有している。そして、第1および第2四角ポート領域は、第1および第2上側平面部と、第1および第2下側平面部と、第1および第2左側平面部と、第1および第2右側平面部とによって構成され、第1右側平面部と第2左側平面部とが隣接するよう並列配置されている。
 本形態によれば、各吸気ポートに四角ポート領域を設け、第1四角ポート領域を構成する第1右側平面部と、第2四角吸気ポート領域を構成する第2左側平面部とが隣接するよう各四角ポート領域を並列配置する構成であるため、各吸気ポートの断面積を確保しながら吸気ポート同士を近接して配置することができる。これにより、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を高めることができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第1取付孔は、第1吸気ポートへの開口が第1上側平面部に形成されるよう構成されている。また、第2取付孔は、第2吸気ポートへの開口が第2上側平面部に形成されるよう構成されている。
 一般に、ガソリンエンジンのように混合気燃焼方式の内燃機関では、混合気にタンブル流を付与することで燃料と吸気との混合性を向上させる。この場合、吸気ポートの下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れることになる。本形態によれば、当該吸気が多く流れる各吸気ポートの上方側に構成される第1および第2上側平面部に第1および第2取付孔を開口する構成であるため、各吸気ポートにおいて燃料と吸気との混合性をより促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成されるよう構成されている。なお、この形態における「吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成される」とは、文字通り吸気ポートへの開口の全てが平面部に形成される態様のみならず、吸気ポートへの開口の概ね全てが平面部に形成される態様を好適に包含する。
 本形態によれば、取付孔の吸気ポートへの開口の全部が平面部に形成される構成であるため、取付孔の加工性を考慮して、取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて取付孔を形成する場合に、取付孔加工用のボス部の全部が吸気ポート成形用中子の平面部に設けられる構成となる。このため、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分をより小さく抑えることができる。したがって、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさをより抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性をより良好なものとして燃焼効率をより向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、取付孔は、吸気ポートへの開口が上側平面部に形成されるよう構成されている。一般に、ガソリンエンジンのように混合気燃焼方式の内燃機関では、混合気にタンブル流を付与することで燃料と吸気との混合性を向上させる。この場合、吸気ポートの下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れることになる。
 本形態によれば、当該吸気が多く流れる吸気ポートの上方側に構成される上側平面部に取付孔を開口する構成であるため、燃料と吸気との混合性をより促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第1および第2取付孔は、第1および第2吸気ポートへの開口の全部が、第1および第2平面部に形成されるよう構成されている。なお、この形態における「第1および第2吸気ポートへの開口の全部が、第1および第2平面部に形成される」とは、文字通り第1および第2吸気ポートへの開口の全てが第1および第2平面部に形成される態様のみならず、第1および第2吸気ポートへの開口の概ね全てが第1および第2平面部に形成される態様を好適に包含する。
 本形態によれば、各取付孔の各吸気ポートへの開口の全部が各平面部に形成される構成であるため、各取付孔の加工性を考慮して、各取付孔加工用のボス部を一体形成した吸気ポート成形用中子を用いて各取付孔を形成する場合に、各ボス部の全部が吸気ポート成形用中子の各平面部に設けられる構成となる。このため、各ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分をより小さく抑えることができる。したがって、各取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさをより抑制することができる。これにより、各吸気ポート内を流れる吸気の乱れをより抑制することができ、燃料と吸気との混合性をより良好なものとして燃焼効率をより向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 本発明に係るシリンダヘッドの更なる形態によれば、第1上側平面部と第1左側平面部とは第1曲面部により接続されている。また、第2上側平面部と第2右側平面部とは第2曲面部により接続されている。そして、第1取付孔は、第1吸気ポートへの開口が、第1曲面部にかからない範囲で第1左側平面部寄りに形成されるよう構成されている。また、第2取付孔は、第2吸気ポートへの開口が、第2曲面部にかからない範囲で第2右側平面部寄り形成されるよう構成されている。
 本形態によれば、各取付孔の各吸気ポートへの開口が、曲面部にかからない範囲で、互いに離れた位置関係で形成される構成であるため、各取付孔にインジェクタを取り付ける際の各インジェクタ同士の干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。
 本発明に係る内燃機関の好ましい形態によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドと、当該シリンダヘッドの取付孔に取り付けられたインジェクタと、を備える内燃機関が構成される。当該内燃機関は、シリンダヘッドの吸気ポートを流れる吸気に向かってインジェクタから燃料を噴射して、当該吸気と燃料との混合気を燃焼室に導入するよう構成されている。
 本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るシリンダヘッドを備えるため、本発明のシリンダヘッドが奏する効果と同様の効果、例えば、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる効果などを奏することができる。
 本発明に係る吸気ポート成形用中子の好ましい形態によれば、シリンダヘッド内に吸気ポートを成形する本体部と、インジェクタを取り付けるための取付孔を形成するボス部と、を備える吸気ポート成形用中子が構成される。当該吸気ポート成形用中子では、本体部は、中子平面部を有している。そして、ボス部は、本体部に一体形成されており、本体部への接続部の少なくとも一部が平面部に形成されるよう構成されている。
 本発明によれば、ボス部の少なくとも一部が、吸気ポート成形用中子の中子平面部に設けられる構成であるため、ボス部の全部が断面円形状の吸気ポート成形用中子に設けられる構成に比べて、ボス部に形成される不要部分、即ち、アンダーカット部を埋める部分を小さく抑えることができる。したがって、製品としてのシリンダヘッドにおいて、取付孔に形成されるデッドボリウムの大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 本発明に係る吸気ポート成形用中子の更なる形態によれば、ボス部は、中心軸線が中子平面部と交差するように構成されている。
 本形態によれば、ボス部の少なくとも一部を吸気ポート成形用中子の中子平面部に設けることができる。
 本発明によれば、更なる燃費の向上を図る技術を提供することができる。
本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド20を搭載した内燃機関1の構成の概略を示す構成図である。 シリンダヘッド20を側面から見た側面図である。 シリンダヘッド20を上方から見た平面模式図である。 図2のA-A断面図である。 図4のB-B断面における要部を拡大して示す要部拡大断面図である。 吸気ポート成形用中子60の外観を示す外観図である。 吸気ポート成形用中子60を側面から見た側面図である。 図6のC‐C断面図である。 図6のD-D断面図である。 吸気ポート成形用中子60を用いて吸気ポート24を成形した様子を示す説明図である。 中子成形型の断面を示す断面図である。 図10のE-E断面図である。 図10のF-F断面図である。 断面形状が楕円形の吸気ポートに形成されるデッドボリウムの様子を示す説明図である。 断面形状が楕円形の吸気ポートに形成されるデッドボリウムの様子を示す説明図である。
 次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
 図1は、本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド20を搭載した内燃機関1の構成の概略を示す構成図である。本実施の形態に係るシリンダヘッド20を搭載した内燃機関1は、図1に示すように、本実施の形態に係るシリンダヘッド20と、シリンダヘッド20の上部に取り付けられたロッカーカバー2と、シリンダヘッド20の側壁に取り付けられた吸気マニホールド4と、吸気マニホールド4近傍のシリンダヘッド20の側壁に取り付けられたインジェクタ6と、シリンダヘッド20の下部に取り付けられたシリンダブロック8と、シリンダブロック8の下部に取り付けられたアッパーオイルパン10と、アッパーオイルパン10の下部に取り付けられたロアオイルパン12と、を備える。内燃機関1は、実施例では、4つの気筒が直列に配置された直列4気筒エンジンとして構成されている。なお、本実施の形態では、便宜上、ロッカーカバー2側、即ち、図1中の紙面上方を、「上側」ないし「上方側」として規定し、ロアオイルパン12側、即ち、図1中紙面下方を、「下方」ないし「下方側」として規定する。
 シリンダヘッド20の底面には、図2ないし図4に示すように、燃焼室CCを構成する燃焼室構成凹部22が形成されている。また、シリンダヘッド20には、一端が燃焼室構成凹部22に開口すると共に、他端がシリンダヘッド20の外部に開口する吸気ポート24が形成されている。吸気ポート24は、吸気の流れ方向上流側に形成された集合ポート24aと、集合ポート24aから分岐して燃焼室構成凹部22にそれぞれ独立に連通する2つの分岐ポート24b,24cとから構成されている。集合ポート24aは、シリンダヘッド20に形成された吸気マニホールド取付部25のフランジ面25aに開口している。燃焼室構成凹部22は、本発明における「燃焼室構成部」に対応し、分岐ポート24b,24cは、それぞれ本発明における「第1吸気ポート」および「第2吸気ポート」に対応する実施構成の一例である。
 吸気ポート24は、図2,図3および図5に示すように、長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状がほぼ四角形となる四角ポート領域を有するように構成されている。この四角ポート領域は、吸気ポート24における集合ポート24aから分岐ポート24b,24cに形成されている。
 集合ポート24aでは、図5に示すように、ポート上部を構成する上側平面壁部122aと、ポート下部を構成する下側平面壁部124aと、ポート左部を構成する左側平面壁部126aと、ポート右部を構成する右側平面壁部128aと、によって四角ポート領域が構成されている。
 また、分岐ポート24b,24cそれぞれでは、図5に示すように、ポート上部を構成する上側平面壁部122b,122cと、ポート下部を構成する下側平面壁部124b,124cと、ポート左部を構成する左側平面壁部126b,126cと、ポート右部を構成する右側平面壁部128b,128cと、によって四角ポート領域が構成されている。
 なお、各上側平面壁部122a,122bと各左側平面壁部126a,126b、各上側平面壁部122a,122cと各右側平面壁部128a,128c、各下側平面壁部124a,124bと各左側平面壁部126a,126b、および、各下側平面壁部124a,124cと各右側平面壁部128a,128cとは、曲面壁部130で接続されている。曲面壁部130は、本発明における「第1曲面部」および「第2曲面部」に対応する実施構成の一例である。
 ここで、右側平面壁部128bと左側平面壁部126cとは、各分岐ポート24b,24cを分岐させる共通の壁部の左右壁面部として隣接配置されている。これにより、各分岐ポート24b,24cは、それぞれ並列に配置される構成とされている。このように、集合ポート24aおよび分岐ポート24b,24cに四角ポート領域を設ける構成とすることで、各分岐ポート24b,24c同士を近接配設することができると共に、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。この結果、シリンダヘッド自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を高めることができる。
 なお、吸気ポート24は、分岐ポート24b,24cにおいて断面形状がほぼ四角形から徐々に変化して、最終的には円形となって燃焼室構成凹部22に開口する。四角ポート領域は、本発明における「四角ポート領域」、「第1および第2四角ポート領域」に対応する実施構成の一例である。また、上側平面壁部122a,122b,122c、下側平面壁部124a,124b,124c、左側平面壁部126a,126b,126cおよび右側平面壁部128a,128b,128cは、本発明における「平面部」あるいは、それぞれ「上側平面部」、「下側平面部」、「左側平面部」および「右側平面部」に対応する実施構成の一例である。さらに、上側平面壁部122b,122c、下側平面壁部124b,124c、左側平面壁部126b,126c、右側平面壁部128b,128cは、本発明における「第1および第2平面部」あるいは、それぞれ「第1および第2上側平面部」、「第1および第2下側平面部」、「第1および第2左側平面部」および「第1および第2右側平面部」に対応する実施構成の一例である。
 また、シリンダヘッド20には、図2ないし図4に示すように、インジェクタ6を取り付けるためのインジェクタ取付孔26が、吸気マニホールド取付部25の上部から吸気ポート24まで貫通して形成されている。インジェクタ取付孔26は、各分岐ポート24b,24cそれぞれに各1つ形成されている。
 即ち、シリンダヘッド20は、各インジェクタ6から各分岐ポート24b,24cを介して燃料噴射を行うことができる所謂ツインインジェクタ方式に構成されている。ツインインジェクタ方式を採用することにより、本実施の形態では、燃料の霧化性能を低下することなく大量の燃料を供給することができ、燃焼効率の安定化を図ることができる。
 また、各分岐ポート24b,24cを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタ6からの燃料噴射量を制御することができるため、各分岐ポート24b,24cに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上を図ることができる。さらに、本実施の形態では、燃料と吸気との混合性を向上させる目的で、吸気マニホールド4に図示しないタンブルコントロールバルブを設ける構成であるため、吸気ポート24(集合ポート24a,分岐ポート24b,24c)の下方側よりも上方側の方が、吸気が多く流れる構成となっている。
 本実施の形態では、こうした吸気が多く流れる吸気ポート24(分岐ポート24b,24c)の上方にインジェクタ6を取り付ける構成であるため、燃料と吸気との混合性を促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。インジェクタ取付孔26は、本発明における「取付孔」、「第1取付孔」および「第2取付孔」に対応する実施構成の一例である。
 各インジェクタ取付孔26は、図4および図5に示すように、それぞれ中心軸線CL1,CL2を有している。各インジェクタ取付孔26は、各中心軸線CL1,CL2が各分岐ポート24b,24cの上側平面壁部122b,122cと交差する態様で、各分岐ポート24b,24c内に開口するよう構成されている。
 即ち、各インジェクタ取付孔26における各分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部が、上側平面壁部122b,122cに形成されている。また、分岐ポート24bにおけるインジェクタ取付孔26は、左側平面壁部126b側に寄った位置に形成されており、分岐ポート24cにおけるインジェクタ取付孔26は、右側平面壁部128c側に寄った位置に形成されている。
 このように構成することにより、各インジェクタ取付孔26にインジェクタ6を取り付ける際の各インジェクタ6同士の距離が確保でき、干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。なお、中心軸線CL1,CL2は、本発明における「中心軸線」、「第1中心軸線」および「第2中心軸線」に対応する実施構成の一例である。
 次に、シリンダヘッド20にインジェクタ取付孔26を形成する方法について説明する。インジェクタ取付孔26のシリンダヘッド20への形成は、図6および図7に示すような吸気ポート成形用中子60を用いる。吸気ポート成形用中子は、シリンダヘッド20に吸気ポート24を成形するための本体部62と、シリンダヘッド20にインジェクタ取付孔26を形成するためのボス部64と、から構成されている。
 本体部62は、図6に示すように、シリンダヘッド20に集合ポート24aを成形する集合ポート成形部62aと、分岐ポート24b,24cを成形する分岐ポート成形部62b,62cと、を備えている。本体部62は、集合ポート成形部62aから分岐ポート成形部62b,62cにかけて長手方向(図6における左右方向)に垂直な断面形状がほぼ四角形に形成された四角形状領域を有している。
 集合ポート成形部62aは、吸気ポート24の集合ポート24aに上側平面壁部122a、下側平面壁部124a、左側平面壁部126aおよび右側平面壁部128aをそれぞれ成形する上側平面部162a、下側平面部164a、左側平面部166aおよび右側平面部168aを有している。
 分岐ポート成形部62b,62cは、吸気ポート24の分岐ポート24b,24cに上側平面壁部122b,122c、下側平面壁部124b,124c、左側平面壁部126b,126cおよび右側平面壁部128b,128cをそれぞれ成形する上側平面部162b,162c、下側平面部164b,164c、左側平面部166b,166cおよび右側平面部168b,168cを有している。分岐ポート成形部62b,62cは、先端側(集合ポート成形部62aとは反対側)に向かうに伴い断面形状がほぼ四角形から徐々に変化して円形となるように構成されている。
 また、本体部62は、図6に示すように、各上側平面部162a,162b,162cと、各左側平面部166a,166b,166cおよび各右側平面部168a,168b,168cとが、曲面部170で接続されている。同様に、各下側平面部164a,164b,164cと、各左側平面部166a,166b,166cおよび各右側平面部168a,168b,168cとが、曲面部170で接続されている。
 曲面部170によって、シリンダヘッド20の吸気ポート24(集合ポート24a,分岐ポート24b,24c)に、曲面壁部130が成形される。上側平面部162a,162b,162c、下側平面部164a,164b,164c、左側平面部166a,166b,166cおよび右側平面部168a,168b,168cは、本発明における「平面部」に対応する実施構成の一例である。
 ボス部64は、図6および図7に示すように、分岐ポート成形部62b,62cの上側平面部162b,162cに一体的かつ突出状に形成されている。各ボス部64は、各インジェクタ取付孔26の中心軸線CL1,CL2に相当する中心軸線CL3,CL4を有している。また、各ボス部64の分岐ポート成形部62b,62cへの接続部68の概ね全部が、図8および図9に示すように、上側平面部162b,162cに形成されている。
 また、分岐ポート成形部62bにおけるボス部64は、分岐ポート成形部62bへの接続部68が、左側平面部166b側に寄った位置に形成されており、分岐ポート成形部62cにおけるボス部64は、分岐ポート成形部62cへの接続部68が、右側平面部168c側に寄った位置に形成されている。
 こうして構成された吸気ポート成形用中子60を、シリンダヘッド20を成形するための図示しないシリンダヘッド成形用金型に設置して型締めし、溶湯を流し込むことによって、図10に示すように、シリンダヘッド20に吸気ポート24およびインジェクタ取付孔26の一部を構成する凹部63が成形される。
 インジェクタ取付孔26は、図示しないドリルを吸気マニホールド取付部25の上部から凹部63まで貫通させることにより形成される(図10の二点鎖線)。凹部63は、分岐ポート24b,24cに対して傾斜加工される各インジェクタ取付孔26の加工性を向上するために、お迎え用の孔として予めシリンダヘッド20に成形されるものである。
 凹部63における中心軸線CL1,CL2に垂直な断面の大きさは、インジェクタ6の外形よりも若干大きめに形成される。このように、凹部63における中心軸線CL1,CL2に垂直な断面の大きさを、インジェクタ6の外形よりも若干大きめに形成しておくことで、加工ばらつきを考慮してもドリルの片当たりによる刃具折れ等が生じることを防止できる。
 続いて、吸気ポート成形用中子60の成形方法について説明する。吸気ポート成形用中子60は、図11に示すように、中子成形型80により成形される。中子成形型80は、ボス部64を含む吸気ポート成形用中子60の上方部分を成形するための上部キャビティUCが形成された上型82と、吸気ポート成形用中子60の下方部分を成形するための下部キャビティLCが形成された下型84と、を備え、型割方向が上下方向、即ち、ボス部64を成形するためのボス部キャビティBCが突出する方向(図10における上下方向)となるように構成されている。
 ここで、吸気ポート成形用中子60におけるボス部64の断面形状(ボス部64の中心軸線CL3,CL4に垂直な断面形状)としては、図11の二点太鎖線で示すように、インジェクタ6の先端部の外形(図11の二点細鎖線)に同心状の概ね円形となるように構成することが好ましい。
 なお、図11は、吸気ポート成形用中子60の長手方向に垂直な断面を示している関係上、ボス部64の断面が縦長円形となっている。しかしながら、ボス部64の断面形状を円形に形成すると、ボス部64と本体部62とがアンダーカット部90をもって接続される構成となり、上型82と下型84との構成のみでは吸気ポート成形用中子60を成形することができなくなり、成形するためには中子成形型80に別途スライド型を設ける必要がある。
 このように、中子成形型80が、上型82と下型84とに加えてスライド型を備える構成とすると、型の構成が複雑となるばかりでなく、吸気ポート成形用中子60の成形性も低下してしまい、コスト増加につながる。
 当該不都合を回避するために、本実施の形態では、ボス部キャビティBCにアンダーカット部90が形成されない構成としている。これにより、吸気ポート成形用中子60におけるボス部64には、図8および図9に示すように、本来、ボス部64の機能としては不要な部分64aが形成される。
 ボス部64に形成された不要な部分64aは、図12および図13に示すように、吸気ポート24、特に、凹部63にインジェクタ取付孔26の加工やインジェクタ6の取り付けに関係しない部分、所謂デッドボリウム92を形成する。当該デッドボリウム92は、吸気ポート24、特に分岐ポート24b,24cにおいて吸気の流れを乱すため、デッドボリウム92の大きさを抑制する方が良い。
 本実施の形態では、凹部63の各分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部、言い換えると、各インジェクタ取付孔26における各分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部が、上側平面壁部122b,122cに形成される構成であるため、デッドボリウム92の大きさを抑制することができる。
 即ち、従来のように、長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状が楕円形の吸気ポート24Aに、インジェクタ6の加工性向上のための凹部63Aをボス部によって成形する場合には、図14および図15に示すように、凹部63Aが曲面に開口される構成であるため、凹部63Aの吸気ポート24Aまでの接続距離が長くなってしまい、デッドボリウム92Aの大きさが大きくなってしまう。
 これに対して、本実施の形態では、図12および図13に示すように、凹部63が平面または平面に近い部分に開口される構成であるため、凹部63の吸気ポート24までの接続距離を、従来の構成(断面形状が円形の吸気ポート)に比べて小さく抑えることができ、結果的にデッドボリウム92の大きさを抑えることができるのである。
 これにより、従来に比べて、吸気ポート内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 以上説明した本発明の実施の形態に係るシリンダヘッド20を搭載した内燃機関1によれば、長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状がほぼ四角形となる四角ポート領域を吸気ポート24に設けると共に、各インジェクタ取付孔26の分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部を、分岐ポート24b,24cの四角ポート領域における上側平面壁部122b,122cに形成する構成であるため、長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状が円形の吸気ポートにインジェクタ取付孔を形成する場合に比べて、デッドボリウム92の大きさを抑制することができる。これにより、吸気ポート24、特に、分岐ポート24b,24c内を流れる吸気の乱れを抑制することができ、燃料と吸気との混合性を良好なものとして燃焼効率を向上することができる。この結果、更なる燃費向上を図ることができる。
 また、本実施の形態によれば、吸気ポート24に四角ポート領域を設ける構成であるため、同じスペース内であれば断面が円形の吸気ポートよりも大きな通路断面積を確保することができる。しかも、分岐ポート24b,24cにも四角ポート領域を設ける構成であるため、各分岐ポート24b,24c同士を近接配設することができる。これにより、シリンダヘッド20自体の大型化を抑制しながら、吸気の充填効率を向上することができる。
 また、本実施の形態によれば、吸気マニホールド4に図示しないタンブルコントロールバルブを設けると共に、吸気ポート24(分岐ポート24b,24c)の上方にインジェクタ6を取り付ける構成であるため、吸気が多く流れる吸気ポート24(分岐ポート24b,24c)の上方において燃料を噴射することができ、燃料と吸気との混合性を促進することができる。これにより、燃焼効率をより向上することができる。
 また、本実施の形態によれば、1つの燃焼室CCに2つの分岐ポート24b,24cが接続され、各分岐ポート24b,24cにインジェクタ6を取り付ける、所謂ツインインジェクタ方式をシリンダヘッド20に採用する構成であるため、燃料の霧化性能を低下することなく大量の燃料を供給することができ、燃焼効率の安定化を図ることができる。また、各分岐ポート24b,24cを通過する吸気流量に応じて、各インジェクタ6からの燃料噴射量を制御することができるため、各分岐ポート24b,24cに過剰な燃料が噴射されることを防止することができる。これにより、燃費の向上をさらに図ることができる。
 また、本実施の形態によれば、分岐ポート24bにおけるインジェクタ取付孔26の分岐ポート24bへの開口を、左側平面壁部126b側に寄せた位置に形成すると共に、分岐ポート24cにおけるインジェクタ取付孔26の分岐ポート24cへの開口を、右側平面壁部128c側に寄せた位置に形成する構成であるため、各インジェクタ取付孔26にインジェクタ6を取り付ける際の各インジェクタ6同士の干渉を防止することができる。これにより、吸気の充填効率を高めながら、組み付け性の向上を図ることができる。
 本実施形態では、吸気ポート24が四角ポート領域を有する構成としたが、吸気ポート24が長手方向(吸気の流れ方向)に垂直な断面形状においてインジェクタ6の取付側に直線を構成する平面壁部を有していれば良く、吸気ポート24が四角ポート領域を有していなくても構わない。
 本実施形態では、各インジェクタ取付孔26、より具体的には、各凹部63の分岐ポート24b,24cへの開口の概ね全部が、上側平面壁部122b,122cに形成される構成としたが、各凹部63の分岐ポート24b,24cへの開口の少なくとも一部が、上側平面壁部122b,122cに形成されていれば良く、開口の概ね全部が、上側平面壁部122b,122cに形成されていなくても構わない。
 ただし、デッドボリウム92を少なくするためには、各インジェクタ取付孔26の中心軸線CL1,CL2が上側平面壁部122b,122cと交差し、開口の少なくとも半分以上が上側平面壁部122b,122cに形成されていることが好ましく、開口の全部が上側平面壁部122b,122cに形成されているのが最良である。
 本実施形態では、各インジェクタ取付孔26、より具体的には、各凹部63が、上側平面壁部122b,122cにおいての分岐ポート24b,24cに開口される構成としたが、これに限定されない。例えば、各凹部63が、下側平面壁部124b,124cにおいての分岐ポート24b,24cに開口される構成や、左側平面壁部126b,126cにおいての分岐ポート24b,24cに開口される構成、あるいは、右側平面壁部128b,128cにおいての分岐ポート24b,24cに開口される構成としても構わない。
 本実施形態では、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24bへの開口を、左側平面壁部126b側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24cへの開口を、右側平面壁部128c側に寄せた位置に形成する構成、即ち、各インジェクタ取付孔26を互いに出来るだけ離れた位置に形成する構成としたが、これに限らない。
 例えば、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24bへの開口を、左側平面壁部126b側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24cへの開口を、左側平面壁部126c側に寄せた位置に形成する構成や、これとは逆に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24bへの開口を、右側平面壁部128b側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24cへの開口を、右側平面壁部128c側に寄せた位置に形成する構成、あるいは、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24bへの開口を、右側平面壁部128b側に寄せた位置に形成すると共に、インジェクタ取付孔26の分岐ポート24cへの開口を、左側平面壁部126c側に寄せた位置に形成する構成、即ち、各インジェクタ取付孔26を互いに近接した位置に形成する構成などとしても構わない。
 本実施の形態では、吸気ポート成形用中子60のボス部64は、インジェクタ取付孔26の加工性を向上するためのお迎え用の孔である凹部63を成形するために設ける構成としたが、ボス部64は、インジェクタ取付孔26の全部を成形するために設ける構成としても構わない。
 本実施の形態では、1つの燃焼室CCに2つの分岐ポート24b,24cが接続され、各分岐ポート24b,24cにインジェクタ6を取り付ける、所謂ツインインジェクタ方式について説明したが、これに限らない。例えば、1つの燃焼室CCに1つの吸気ポートが接続され、当該吸気ポートに1つのインジェクタを取り付ける構成にも適用可能である。
(実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係)
本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
 1    内燃機関(内燃機関)
 2    ロッカーカバー
 4    吸気マニホールド
 6    インジェクタ(インジェクタ)
 8    シリンダブロック
 10   アッパーオイルパン
 12   ロアオイルパン
 20   シリンダヘッド(シリンダヘッド)
 22   燃焼室構成凹部(燃焼室構成部)
 24   吸気ポート(吸気ポート)
 24A  吸気ポート(吸気ポート)
 24a  集合ポート
 24b  分岐ポート(第1吸気ポート)
 24c  分岐ポート(第2吸気ポート)
 25   吸気マニホールド取付部
 25a  フランジ面
 26   インジェクタ取付孔(取付孔、第1取付孔、第2取付孔)
 60   吸気ポート成形用中子(吸気ポート成形用中子)
 62   本体部(本体部)
 62a  集合ポート成形部
 62b  分岐ポート成形部
 62c  分岐ポート成形部
 63   凹部
 63A  凹部
 64   ボス部(ボス部)
 64a  不要な部分
 68   接続部(接続部)
 80   中子成形型
 82   上型
 84   下型
 90   アンダーカット部
 92   デッドボリウム
 92A  デッドボリウム
 122a 上側平面壁部(平面部、上側平面部)
 124a 下側平面壁部(平面部、下型平面部)
 126a 左側平面壁部(平面部、左側平面部)
 128a 右側平面壁部(平面部、右側平面部)
 122b 上側平面壁部(平面部、上側平面部、第1平面部、第1上側平面部)
 124b 下側平面壁部(平面部、下型平面部、第1平面部、第1下側平面部)
 126b 左側平面壁部(平面部、下型平面部、第1平面部、第1左側平面部)
 128b 右側平面壁部(平面部、下型平面部、第1平面部、第1右側平面部)
 122c 上側平面壁部(平面部、上側平面部、第2平面部、第2上側平面部)
 124c 下側平面壁部(平面部、下型平面部、第2平面部、第2下側平面部)
 126c 左側平面壁部(平面部、下型平面部、第2平面部、第2左側平面部)
 128c 右側平面壁部(平面部、下型平面部、第2平面部、第2右側平面部)
 130  曲面壁部(第1曲面部、第2曲面部)
 162a 上側平面部(中子平面部)
 164a 下側平面部(中子平面部)
 166a 左側平面部(中子平面部)
 168a 右側平面部(中子平面部)
 162b 上側平面部(中子平面部)
 164b 下側平面部(中子平面部)
 166b 左側平面部(中子平面部)
 168b 右側平面部(中子平面部)
 162c 上側平面部(中子平面部)
 164c 下側平面部(中子平面部)
 166c 左側平面部(中子平面部)
 168c 右側平面部(中子平面部)
 170  曲面部
 CC   燃焼室(燃焼室)
 CL1  中心軸線(中心軸線)
 CL2  中心軸線(中心軸線)
 CL3  中心軸線
 CL4  中心軸線
 UC   上部キャビティ
 LC   下部キャビティ
 BC   ボス部キャビティ

Claims (13)

  1.  燃焼室を構成する燃焼室構成部と、該燃焼室構成部に連通する吸気ポートと、燃料を噴射するインジェクタを取り付けるための取付孔と、を備えるシリンダヘッドであって、
     前記吸気ポートは、該吸気ポートの長手方向に垂直な断面において直線を構成する平面部を有しており、
     前記取付孔は、前記吸気ポートへの接続部の少なくとも一部が前記平面部に構成されている
     シリンダヘッド。
  2.  前記取付孔は、中心軸線が前記平面部と交差するよう構成されている
     請求項1に記載のシリンダヘッド。
  3.  前記吸気ポートは、該吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる四角ポート領域を有しており、
     前記平面部は、前記吸気ポートを該吸気ポートの長手方向から見たときに前記吸気ポートの上部、下部、左部および右部を構成する上側平面部、下側平面部、左側平面部および右側平面部を有し、
     前記四角ポート領域は、前記上側平面部、前記下側平面部、前記左側平面部および前記右側平面部によって構成されている
     請求項1または2に記載のシリンダヘッド。
  4.  前記吸気ポートは、同一の前記燃焼室構成部に連通する第1および第2吸気ポートを有し、
     前記平面部は、前記第1吸気ポートに設けられた第1平面部と、前記第2吸気ポートに設けられた第2平面部とを有し、
     前記取付孔は、第1取付孔と、第2取付孔と、を有し、
     前記第1取付孔は、中心軸線が前記第1平面部と交差するよう構成され、
     前記第2取付孔は、中心軸線が前記第2平面部と交差するよう構成されている
     請求項1または2に記載のシリンダヘッド。
  5.  前記第1および第2吸気ポートは、該第1および第2吸気ポートの長手方向に垂直な断面形状が略四角形となる第1および第2四角ポート領域を有しており、
     前記第1および第2平面部は、前記第1および第2吸気ポートを該第1および第2吸気ポートの長手方向から見たとき前記第1および第2吸気ポートの上下左右部を構成する第1および第2上側平面部と、第1および第2下側平面部と、第1および第2左側平面部と、第1および第2右側平面部と、を有し、
     前記第1および第2四角ポート領域は、前記第1および第2上側平面部と、前記第1および第2下側平面部と、前記第1および第2左側平面部と、前記第1および第2右側平面部とによって構成され、前記第1右側平面部と前記第2左側平面部とが隣接するよう並列配置されている
     請求項4に記載のシリンダヘッド。
  6.  前記第1取付孔は、前記第1吸気ポートへの開口が前記第1上側平面部に形成されるよう構成されており、
     前記第2取付孔は、前記第2吸気ポートへの開口が前記第2上側平面部に形成されるよう構成されている
     請求項5に記載のシリンダヘッド。
  7.  前記取付孔は、前記吸気ポートへの開口の全部が、前記平面部に形成されるよう構成されている請求項1または2に記載のシリンダヘッド。
  8.  前記取付孔は、前記吸気ポートへの開口の全部が前記上側平面部に形成されるよう構成されている請求項3に記載のシリンダヘッド。
  9.  前記第1および第2取付孔は、前記第1および第2吸気ポートへの開口の全部が、前記第1および第2平面部に形成されるよう構成されている請求項4に記載のシリンダヘッド。
  10.  前記第1上側平面部と前記第1左側平面部とは第1曲面部により接続されており、
     前記第2上側平面部と前記第2右側平面部とは第2曲面部により接続されており、
     前記第1取付孔は、前記第1吸気ポートへの開口が、前記第1曲面部にかからない範囲で前記第1左側平面部寄りに形成されるよう構成されており、
     前記第2取付孔は、前記第2吸気ポートへの開口が、前記第2曲面部にかからない範囲で前記第2右側平面部寄り形成されるよう構成されている
     請求項6に記載のシリンダヘッド。
  11.  請求項1から10のいずれか1項に記載のシリンダヘッドと、
     前記シリンダヘッドの取付孔に取り付けられたインジェクタと、
     を備え、
     前記シリンダヘッドの吸気ポートを流れる吸気に向かって前記インジェクタから燃料を噴射して、前記吸気と前記燃料との混合気を燃焼室に導入するよう構成されている内燃機関。
  12.  シリンダヘッド内に吸気ポートを成形する本体部と、インジェクタを取り付けるための取付孔を形成するボス部と、を備える吸気ポート成形用中子であって、
     前記本体部は、中子平面部を有し、
     前記ボス部は、前記本体部に一体形成されており、前記本体部への接続部の少なくとも一部が前記平面部に形成されるよう構成されている
     吸気ポート成形用中子。
  13.  前記ボス部は、中心軸線が前記中子平面部と交差するよう構成されている
     請求項12に記載の吸気ポート成形用中子。
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