(57)【要約】【課題】噴霧燃料が付着する部分の温度を素早く上昇させて、壁流の気化を促進させ、壁流を減少させることができる内燃機関を提供する。【解決手段】本発明は、内燃機関１の燃焼室３０に開口する吸気ポート２１と排気ポート２２とを有する金属製のシリンダヘッド２０と、前記吸気ポート２１の開口２１ａを開閉する吸気バルブ２３と、前記吸気ポート２１の開口２１ａに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２５と、を備え前記燃料噴射弁２５から噴射される噴霧燃料が付着する前記吸気ポート２１の壁面２１ｃ及び吸気バルブ２１の表面２３ａ，２３ｂを、それぞれの母材よりも熱伝導率の高い材料で形成することを特徴とする。【選択図】図１
2008190471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に開口する吸気ポートと排気ポートとを有するシリンダヘッドと、
前記吸気ポートの開口を開閉する吸気バルブと、
前記吸気ポートの開口に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を備え、
前記燃料噴射弁から噴射される噴霧燃料が付着する前記吸気ポートの壁面及び吸気バルブの表面を、それぞれの母材よりも熱伝導率の高い材料で形成する
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記シリンダヘッドの壁面と、シリンダブロックに形成されたシリンダの壁面と、前記シリンダに摺動自在に嵌合するピストンの冠面と、によって区画形成される前記燃焼室の壁面をそれぞれの母材よりも熱伝導率の高い材料で形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記排気ポートの壁面及び前記排気ポートの開口を開閉する排気バルブの表面を、それぞれの母材よりも熱伝導率の高い材料で形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１つの気筒に複数の吸気ポートを備えたエンジンのシリンダヘッド構造として、吸気ポート間に位置する分岐壁に高熱伝導材を鋳込んだものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、吸気マニホールド側の吸気ポートにシリンダヘッドよりも熱伝導性の低い材料で形成されたポートライナを配設したものが知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開昭６２−０１６７４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した従来のシリンダヘッド構造では、分岐壁以外に付着した燃料の気化を促進できず、また、燃焼室側の吸気ポートの壁面には断熱材としてのポートライナが配設されていないため、冷機時には吸気ポートの壁流が増加するという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、噴霧燃料が付着する部分の熱伝導性を高めることによって、壁流の気化を促進させ、壁流を減少させる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、内燃機関（１）の燃焼室（３０）に開口する吸気ポート（２１）と排気ポート（２２）とを有するシリンダヘッド（２０）と、前記吸気ポート（２１）の開口（２１ａ）を開閉する吸気バルブ（２３）と、前記吸気ポート（２１）の開口（２１ａ）に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（２５）と、を備え前記燃料噴射弁（２５）から噴射される噴霧燃料が付着する前記吸気ポート（２１）の壁面（２１ｃ）及び吸気バルブ（２３）の表面（２３ａ，２３ｂ）を、それぞれの母材よりも熱伝導率の高い材料で形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
噴霧燃料が付着する部分の温度を素早く上昇させて、壁流の気化を促進させ、壁流を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエンジン１の断面図である。
【００１１】
エンジン１は、シリンダブロック１０と、その頂部を覆い、アルミニウム合金を鋳造して形成されるシリンダヘッド２０とを備える。シリンダブロック１０には、複数のシリンダ１１が形成される。シリンダ１１には、ピストン１２が摺動自在に嵌合する。これらシリンダブロック１０とピストン１２とシリンダヘッド２０とによって、ペントルーフ形の燃焼室３０が区画形成される。
【００１２】
そして、この燃焼室３０の頂壁面３０ａ、３０ｂに開口するように、シリンダヘッド２０には吸気ポート２１と排気ポート２２とが形成される。吸気ポート２１の開口２１ａは吸気バルブ２３によって開閉され、排気ポート２２の開口２２ａは排気バルブ２４によって開閉される。また、吸気ポート２１には、吸気ポート２１の開口２１ａへ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁２５が配設される。
【００１３】
燃料噴射弁２５から噴射された燃料は、吸気と混合されて燃焼室３０に吸入される。燃焼室３０に吸入された燃料は、燃焼室３０の頂壁中心に配設された点火栓２６によって点火される。
【００１４】
ところで、燃焼室３０に吸入される燃料には、気化してガス（気体）となって吸入される燃料（以下「気化燃料」という）と、噴霧のまま吸入される燃料（以下「噴霧燃料」という）とがある。
【００１５】
気化燃料は、吸気ポート２１の内壁面（以下「吸気ポート壁面」という）２１ｂや吸気バルブ２３の傘裏２３ａやステム２３ｂの表面に付着することなく燃焼室３０に吸入される。しかし、噴霧燃料の一部は、燃焼室３０に吸入されるまでに、吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の傘裏２３ａやステム２３ｂの表面に付着して液状の壁流を形成する。
このような気化していない液状の壁流は、シリンダ１１内に流れ込むと不完全燃焼してＨＣを生じさせる。
【００１６】
壁流は、吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の表面の温度が低い冷機時に増加しやすい。したがって、冷機時には、壁流分の燃料を増量する必要があるので燃費が悪化し、またＨＣも増加する。しかも、このような冷機時は、排気通路に備えられる排気浄化触媒が活性化していないので燃焼室３０で生じたＨＣがそのまま外部へ排出されやすくなる。
【００１７】
そこで、本実施形態では、冷機時における壁流の気化を促進させ、壁流を減少させるため、噴霧燃料が付着する部分（図１において斜線で示した部分）にシリンダヘッド２０の母材であるアルミニウムよりも比熱が小さく熱伝導率が大きい銅を溶射する。詳しくは、吸気ポート２１の開口２１ａから燃料噴射弁２５の近傍にわたる吸気ポート壁面２１ｃと、吸気バルブ２３の傘裏２３ａ及びバルブステム２３ｂの表面と、に銅を溶射する。
【００１８】
これにより、銅を溶射した吸気ポート壁面２１ｃ及び吸気バルブ２３の傘裏２３ａ及びステム２３ｂの表面の温度を、溶射しない場合と比較して早く上昇させることができる。そのため、壁流の気化が促進され、壁流を減少させることができる。
【００１９】
図２は、吸気ポート壁面２１ｃと吸気バルブ２３の傘裏２３ａ及びステム２３ｂの表面とに銅を溶射したとき（実線）と、しなかったとき（破線）との吸気バルブ２３の表面温度、燃料増量率及びハイドロカーボン（以下「ＨＣ」という）排出量の変化を示した図である。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、吸気バルブ２３の表面に銅を溶射したことで、バルブ表面の温度の上昇が早くなっている。これにより、壁流の気化が促進され、壁流を減少させることができる。
【００２１】
したがって、図２（Ｂ）に示すように、燃料の増量率を小さくできる。さらに、図２（Ｃ）に示すように、ＨＣの排出量が低減する。
【００２２】
以上説明した本実施形態によれば、噴霧燃料が付着する吸気ポート壁面２１ｃと、吸気バルブ２３の傘裏２３ａ及びステム２３ｂの表面と、にシリンダヘッド２０の母材であるアルミニウムよりも比熱の小さい銅を溶射する。これにより、壁温を素早く上昇させることができるため、壁流の気化を促進でき、壁流を減少させることができる。
【００２３】
また、壁流が減少するため、燃料の増量率を小さくでき、燃費の向上が図れるとともに、ＨＣの排出量が低減する。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図３を参照して説明する。本実施形態は、吸気ポート壁面２１ｃ等に加えて、燃焼室３０の壁面（シリンダ１１、ピストン１２、シリンダヘッド２０等）にも銅を溶射した点で第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００２５】
図３は、本発明の第２実施形態によるエンジン２の断面図である。
【００２６】
上述したように、燃料噴射弁２５から噴射された燃料の一部は、吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の表面に付着して壁流を形成する。このようにして形成された壁流は、吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の表面が高温であれば、蒸発して気化燃料となり、燃焼室３０に吸入される。
【００２７】
しかしながら、温度の低い冷機時には壁流は気化されにくく、一部は吸気の流れによって吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の表面からはがされて飛散し、噴霧燃料として燃焼室３０に吸入される。そして、残りは重力によって吸気ポート壁面２１ｂや吸気バルブ２３の表面を流れて、シリンダ１１やピストン冠面１２ａに付着する。
【００２８】
燃焼室３０に吸入された噴霧燃料は、一部は圧縮熱等によって気化して直接燃焼に寄与するが、残りは燃焼室３０の壁面（以下「燃焼室壁面」という）や、排気バルブ２４、排気ポート２２の内壁面（以下「排気ポート壁面」という）２２ｂに付着して未燃のまま排出されやすい。なお、本実施形態では、燃焼室３０の頂壁３０ａ，３０ｂ、ピストン冠面１２ａ、シリンダ１１及び吸排気バルブ２３，２４の燃焼室側の表面２３ｃ，２４ｃを特に燃焼室壁面という。
【００２９】
冷機時には、燃焼室壁面に付着する燃料が増加するため、燃焼室３０では、ＨＣが増加する傾向にある。しかも、このような冷機時は、排気通路に備えられる排気浄化触媒が活性化していないので燃焼室３０で生じたＨＣがそのまま外部へ排出されやすくなる。
【００３０】
そこで本実施形態では、この燃焼室壁面の付着燃料を低減させるため、図３で太い斜線で示したように、燃焼室壁面にもシリンダヘッド２０の母材であるアルミニウムよりも比熱の小さい銅を溶射する。さらに、排気バルブ２４の傘裏２４ａ及びステム２４ｂの表面と、燃焼室３０の近傍の排気ポート壁面２３ｂと、に銅を溶射する。
【００３１】
これにより、冷機時における燃焼室壁面や排気ポート２２内の温度を、銅を溶射しない場合と比較して早く上昇させることができる。そのため、燃焼室壁面や排気ポート２２内に付着した燃料の気化を促進させることができる。
【００３２】
図４は、排気行程中におけるＨＣ排出量を示した図である。実線が燃焼室壁面等に銅を溶射した場合を示し、破線が銅を溶射しなかった場合を示している。
【００３３】
図４によれば、いずれの場合も、ＨＣの排出量は、排気バルブ近傍のＨＣが排出される排気バルブ２４の開弁直後（１ｓｔピーク）と、ピストン上昇にともなってピストン周りのＨＣが排出される排気バルブ２４の閉弁前（２ｎｄピーク）とに大きくなる。しかし、銅を溶射した場合は、燃焼室壁面の付着燃料を低減することができるので、各ピークにおけるＨＣの排出量を低減できることがわかる。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、吸気ポート壁面２１ｃ及び吸気バルブ２３の表面に加えて、燃焼室壁面や排気ポート壁面にも銅を溶射したことで、第１実施形態の効果に加えて、燃焼室壁面等の付着燃料の気化を促進でき、よりＨＣの排出量を減少させることができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００３６】
例えば、本実施形態において、吸気ポート壁面２１ｃ及び吸気バルブ２３の表面等に全て銅を溶射してきたが、それぞれの母材（つまり、吸気ポート壁面であればシリンダヘッド、吸気バルブ２３であればバルブ本体）よりも熱伝導率の高い材料を溶射してもよい。また、溶射に限らずコーティングやメッキ等の加工を施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態によるエンジンの断面図である。
【図２】吸気ポート壁面と吸気バルブ表面とに銅を溶射したときと、しなかったときとの吸気バルブ表面温度、燃料増量率及びＨＣ排出量の変化を示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるエンジンの断面図である。
【図４】排気行程中におけるＨＣ排出量を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    エンジン（内燃機関）
２    エンジン（内燃機関）
１０    シリンダブロック
１１    シリンダ
１２    ピストン
１２ａ  ピストン冠面
２０    シリンダヘッド
２１    吸気ポート
２１ａ  開口
２１ｃ  壁面
２２    排気ポート
２３    吸気バルブ
２３ａ  傘裏（表面）
２３ｂ  ステム（表面）
３０    燃焼室
３０ａ  頂壁面（シリンダヘッドの壁面）
３０ｂ  頂壁面（シリンダヘッドの壁面）
【図１】
2008190471.tif 000003
【図２】
2008190471.tif 000004
【図３】
2008190471.tif 000005
【図４】
2008190471.tif 000006