(57)【要約】【課題】吸気抵抗を低減することが可能な内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、吸気ポート３２を構成するシリンダヘッド３０と、シリンダヘッド３０に埋め込まれてインテークマニホールド１０に接続されるスリーブ部材２０とを備える。スリーブ部材２０は筒状であり、インテークマニホールド１０から少なくとも吸気ポートの分岐部分であるエッジ部分２５まで延びる。エッジ部分２５は鋭角をなす。スリーブ部材２０はシリンダヘッド３０よりも小さい熱伝導率を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートを構成するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに埋め込まれてインテークマニホールドに接続され、吸気ポートを構成する断熱部材とを備え、
前記断熱部材は筒状であり、前記インテークマニホールドから少なくとも吸気ポートの分岐部分まで延び、前記分岐部分は鋭角をなし、前記断熱部材は前記シリンダヘッドよりも小さい熱伝導率を有する、内燃機関。
【請求項２】
前記断熱部材と前記シリンダヘッドとの間に空気層が介在している、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダヘッドには内径が一定の孔が設けられており、前記孔に前記断熱部材が挿入される、請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記孔およびそれに連なるシリンダヘッドの吸気ポートは中子を用いて鋳造で製造される、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記吸気ポート内に燃料を噴射する噴射装置を有し、噴射装置から噴射された燃料が直接噴射される前記断熱部材の部分は空気層を介在させず前記シリンダヘッドに当接している、請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記断熱部材は前記シリンダヘッドから前記インテークマニホールドに向かって延在する延在部分を有し、前記延在部分がインテークマニホールドの吸気ポートに嵌り合う、請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関に関し、特に吸気を取入れる吸気ポートを有する内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関は、たとえば特開２００４−２０４７９６号公報（特許文献１）、特開２００３−５６３９９号公報（特許文献２）、特開２００５−２５６６７８号公報（特許文献３）、特開平４−３０３１６４号公報（特許文献４）、特開平６−１８５４０４号公報（特許文献５）に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２０４７９６号公報
【特許文献２】特開２００３−５６３９９号公報
【特許文献３】特開２００５−２５６６７８号公報
【特許文献４】特開平４−３０３１６４号公報
【特許文献５】特開平６−１８５４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、吸気ポートに樹脂製の断熱材を挿入固定する技術が開示されている。
特許文献２では、燃焼室から吸気行程時に吹き返すガスと接触する吸気ポートの領域に吸気ポート壁を介して吸気ポートと冷却液との熱交換を許容する冷却部を構成し、かつ、冷却部の端部と吸気ポートの入口部との間を吸気ポートと冷却液との熱交換を遮断する断熱部で構成した吸気ポートの構造が開示されている。
【０００４】
特許文献３では、吸気ポートにライナーを設置し、ヘッドとライナー間に遮熱空気層を形成する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献４では、吸気ポートの二股部までをセラミックポートライナーで構成する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献５では、排気ポートライナーをエキゾーストマニホールドに固定する技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、吸気抵抗が高いという問題があった。
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、吸気抵抗を減少させることが可能な吸気ポート構造を有す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】
【０００８】
この発明に従って内燃機関は、吸気ポートを構成するシリンダヘッドと、シリンダヘッドに埋め込まれてインテークマニホールドに接続され、吸気ポートを構成する断熱部材とを備える。断熱部材は筒状であり、インテークマニホールドから少なくとも吸気ポートの分岐部分まで延び、分岐部分は鋭角をなし、断熱部材はシリンダヘッドよりも小さい熱伝導率を有する。
【０００９】
このように構成された内燃機関では、分岐部分が鋭角をなすため吸気抵抗を低減することができる。
【００１０】
好ましくは、断熱部材とシリンダヘッドとの間に空気層が介在している。この場合、断熱効果をより高めることができる。
【００１１】
好ましくは、シリンダヘッドには内径が一定の孔が設けられており、孔に断熱部材が挿入される。この場合、断熱部材の組付け性を向上させることができる。
【００１２】
好ましくは、孔およびそれに連なるシリンダヘッドの吸気ポートは中子を用いて鋳造で形成される。この場合、孔および吸気ポートを一度に製造することができる。
【００１３】
好ましくは、内燃機関は、吸気ポート内に燃料を噴射する噴射装置を有し、噴射装置から噴射された燃料が直接噴射される断熱部材の部分は空気層を介在させずにシリンダヘッドに当接している。この場合、燃料が直接噴射する部分がシリンダヘッドに温められ、燃料の気化を促進することができる。
【００１４】
好ましくは、断熱部材はシリンダヘッドからインテークマニホールドに向かって延在する延在部分を有し、延在部分がインテークマニホールドの吸気ポートに嵌り合う。この場合、インテークマニホールドの位置決めを確実に行なうことができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に従えば、吸気抵抗を低減することが可能な内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った内燃機関の断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った内燃機関としてのエンジンは、シリンダブロック１００と、シリンダブロック１００上に設けられるシリンダヘッド３０とを有する。シリンダブロック１００のボア内にピストン１１０が挿入される。ピストン１１０上部が燃焼室１１１内である。シリンダブロック１００上にシリンダヘッド３０が設置されている。シリンダヘッド３０は吸気ポート３２と排気ポート２２１を有し、吸気ポート３２は混合気または空気を燃焼室１１１へ導入するための経路であり、排気ポート２２１は排気ガスを燃焼室１１１から車外へ放出するための経路である。
【００１８】
内燃機関はガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンであってもよい。また、各々のピストン１１０の配置に関しては、直列型、Ｖ型、水平対向型またはＷ型であってもよい。さらに、レシプロエンジンだけでなく、ロータリーエンジンであってもよい。
【００１９】
シリンダヘッド３０には孔３１が設けられ、この孔３１に断熱部材から構成されるスリーブ部材２０が配置される。スリーブ部材２０はシリンダヘッド３０を構成する材料よりも低い熱伝導率の材料が用いられ、たとえばシリンダヘッド３０をアルミニウムで構成する場合に、スリーブ部材２０はセラミックまたは樹脂により構成される。スリーブ部材２０内に吸気ポート２１が設けられ、吸気ポート２１はエッジ部分２５を境として分岐して２つの吸気ポートを構成し、一方の吸気ポート２２がシリンダヘッド３０の吸気ポート３２と接続されている。スリーブ部材２０の外周に設けられたフランジ部１２１では他の部分に比べて厚みが相対的に厚くなっており、この部分で強度を確保する構成とされている。スリーブ部材２０とシリンダヘッド３０の孔３１との間には空気層４０が介在している。空気層４０が介在することでスリーブ部材２０とシリンダヘッド３０との間の熱の伝達を抑制することができる。
【００２０】
インテークマニホールド１０がシリンダヘッド３０に接続されている。インテークマニホールド１０内の吸気ポート１１がスリーブ部材２０の吸気ポート２１と接続されている。インテークマニホールド１０はスリーブ部材２０と当接している。
【００２１】
図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たスリーブ部材の平面図である。図２を参照して、スリーブ部材２０は、吸気ポート３２，３３に近づくにつれて径が太くなる形状とされている。しかしながら、フランジ部１２１の外径はほぼ一定であり、フランジ部１２１が孔３１内に挿入されている。吸気ポート２１はインテークマニホールド側では１つの筒状部材であるが、エッジ部分２５を境として２つに分岐しており、２つの吸気ポート２２，３２がそれぞれシリンダヘッド側の吸気ポート３２，３３と接続されている。シリンダヘッド３０とスリーブ部材２０との間に介在する空気量はインテークマニホールド側で多く、吸気ポート３２，３３側で少ない。エッジ部分２５はスリーブ部材２０を構成する断熱部材で形成されており、その先端部は鋭角に構成されている。
【００２２】
図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す図である。図３を参照して、吸気ポート２２，２３の側壁の交点がエッジ部分２５であり、鋭角θをなす。エッジ部分２５はたとえば研磨により構成されていてもよい。エッジ部分２５が鋭角をなすことで、分岐部分での吸気の流れに抵抗が発生することを抑制できる。これにより、吸気抵抗を低減できより多くの空気または混合気を燃焼室内に導入することができる。さらに、ポンピングロスの低減を図ることができる。
【００２３】
図４は、図２中の矢印ＩＶで示す方向から見たスリーブ部材の側面図である。図４を参照して、スリーブ部材２０はほぼ一定の外径Ｄを有する。スリーブ部材２０のフランジ部１２１は互いにほぼ等しい間隔を隔てて位置決めされており、各々が直径Ｄを有する。この直径Ｄは孔３１の内径とほぼ等しい。なお、この実施の形態では、スリーブ部材２０がほぼ等しい径を有する例を示しているが、これに限られず、吸気ポート３２に近づくにつれてスリーブ部材２０の径が小さくなってもよく、または大きくなってもよい。また、スリーブ部材２０の径は連続的に変化してもよく、また、スリーブ部材２０が階段状に外径が変化する形状であってもよい。
【００２４】
スリーブ部材２０がねじ状となっており、このねじに噛み合うようなねじ溝が孔３１に設けられてスリーブ部材２０と孔３１とが螺合していてもよい。その場合には、フランジ部１２１は円形状とされる。
【００２５】
図５は、図４中の矢印Ｖで示す方向から見たフランジ部の正面図である。図５を参照して、フランジ部１２１は楕円形状である。なお、フランジ部１２１は楕円形状である必要はなく、円形状などの他の曲線形状であってもよい。さらに、三角形、四角形などの多角形状であってもよい。
【００２６】
すなわち、内燃機関は、吸気ポート３２，３３を構成するシリンダヘッド３０と、シリンダヘッド３０に埋め込まれてインテークマニホールド１０に接続され、吸気ポート２１，２２，２３を構成する断熱部材としてのスリーブ部材２０とを備える。スリーブ部材２０は筒状であり、インテークマニホールド１０からエッジ部分２５まで延びる。エッジ部分２５は鋭角θをなす。スリーブ部材２０は、シリンダヘッド３０よりも小さい熱伝導率を有する。すなわち、少なくともエッジ部分２５までスリーブ部材２０は断熱部材で構成されていればよく、その先はたとえばアルミニウムなどの金属で構成されていてもよい。
【００２７】
また、スリーブ部材２０とシリンダヘッド３０との間には空気層４０が介在している。シリンダヘッド３０には内径が一定の孔３１が設けられており、孔３１にスリーブ部材２０が挿入されている。
【００２８】
このように構成されたスリーブ部材２０では、吸気ポート２１の分岐部であるエッジ部分２５を断熱材で形成している。そのため、鋭角で、かつ尖ったエッジ部分２５を提供することができる。なお、通常アルミニウムで分岐を構成した場合、燃焼圧や冷熱による応力集中が分岐部に発生するために、Ｒを付ける必要がある。これに対して、本発明では分岐部分が鋭角に構成されるため、分岐部分であるエッジ部分２５の通気抵抗を低減することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２に従った吸気ポートの製造方法を説明するための断面図である。図６で示す製造方法では、中子２２０と金型２１０を用いて鋳造で孔３１を形成する。孔３１と同時に吸気ポート３２も形成される。また、シリンダヘッド３０の他の部分も鋳造で構成される。
【００３０】
このように構成された実施の形態２に従った内燃機関では、加工工程を追加することなく、孔３１を構成し、この孔３１内にスリーブ部材２０を挿入することが可能である。また、吸気ポート３２と孔３１とを一体で構成することにより、吸気ポート３２と孔３１との間の段差のばらつきを小さくすることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３に従った内燃機関の断面図である。図７を参照して、この発明の実施の形態３に従った内燃機関では、噴射装置としてのインジェクタ８０がインテークマニホールド１０に設けられ、インジェクタ８０から噴射された燃料８１の噴霧が噴射される噴射領域１２３はシリンダヘッド３０の孔３１に直接搭載している。すなわち、燃料が付着する部分での空気層４０を廃止している。これにより、インジェクタ８０から噴射された燃料８１が直接噴射されるスリーブ部材２０の部分は空気層４０を介在させずにシリンダヘッド３０に当接している。これにより、燃料の気化を向上させ、エミッション性能を向上させることができる。なお、壁温が低いと付着した燃料の気化が悪化し、エミッション性能が低下する。また、燃料が付着する部位に熱伝達率のよい他の材料をインサート成形することなどを組合せて同様の効果を得ることも可能である。
【００３２】
（実施の形態４）
図８は、この発明の実施の形態４に従った内燃機関の断面図である。図８を参照して、この発明の実施の形態４に従った内燃機関では、スリーブ部材２０はインテークマニホールド１０に向かって延びる延在部分１２４を有し、延在部分１２４がインテークマニホールド１０に嵌り合っている。インテークマニホールド１０にはシール部材１２ガも受けられてインテークマニホールド１０とシリンダヘッド３０との間の気密性を保っている。すなわち、この実施の形態では、スリーブ部材２０は、シリンダヘッド３０からインテークマニホールド１０に向かって延在する延在部分１２４を有し、延在部分１２４にインテークマニホールド１０の吸気ポート１１が嵌り合う。
【００３３】
このように構成されたこの実施の形態では、スリーブ部材２０のインテークマニホールド１０側が、インテークマニホールド１０によって保持されて、シリンダヘッド３０に接触しない。これにより断熱効果をさらに向上させることができる。
【００３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１に従った内燃機関の断面図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たスリーブ部材の平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す図である。
【図４】図２中の矢印ＩＶで示す方向から見たスリーブ部材の側面図である。
【図５】図４中の矢印Ｖで示す方向から見たフランジ部の正面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従った吸気ポートの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に従った内燃機関の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４に従った内燃機関の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  インテークマニホールド、１１，２１，２２，２３，３２，３３  吸気ポート、２０  スリーブ部材、２５  エッジ部分、３０  シリンダヘッド、３１  孔、１００  シリンダブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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