(57)【要約】【課題】燃焼室に吸入される空気の質量流量を増大させる、吸気管の取付構造を提供する。【解決手段】内燃機関１０のシリンダヘッド１２に形成された吸気ポートに接続される樹脂製の吸気管２１と、この吸気管２１の出口に樹脂にて一体に形成され、吸気ポートの内部に挿入される挿入部を備える。これによれば、吸気管２１から燃焼室２０に到達するまでの空気の流通経路のうち、シリンダヘッド１２の吸気ポートによる経路の長さを、樹脂製の挿入部の分だけ短くできる。そのため、吸気管２１から吸気ポートに流入した空気は、温度上昇が低減され、体積膨張が少なくなる。従って、燃焼室２０に吸入される空気の質量流量を増大させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続される樹脂製の吸気管と、
前記吸気管の出口に樹脂にて一体に形成され、前記吸気ポートの入口から前記吸気ポートの内部に挿入される挿入部と、
を備える吸気管の取付構造。
【請求項２】
前記吸気ポートに吸入される空気に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記燃料噴射弁は前記吸気管に取り付けられている請求項１記載の吸気管の取付構造。
【請求項３】
前記吸気管の流路断面形状は、前記燃料噴射弁の前記シリンダヘッド側に隣接する部分と、前記燃料噴射弁の前記シリンダヘッドの反対側に隣接する部分とで略同一である請求項２記載の吸気管の取付構造。
【請求項４】
前記内燃機関が有する１つの燃焼室につき前記燃料噴射弁は複数備えられている請求項２または３記載の吸気管の取付構造。
【請求項５】
前記燃料噴射弁は樹脂製のケーシングを有し、
前記ケーシングは前記吸気管と樹脂にて一体に形成される請求項２から４のいずれか一項記載の吸気管の取付構造。
【請求項６】
前記吸気管は、
内部に吸気通路を有する管体と、
前記吸気通路を第１通路と第２通路とに仕切る隔壁と、
前記第１通路と前記第２通路とを切り替えて開閉する開閉手段と、
を備える請求項１から５のいずれか一項記載の吸気管の取付構造。
【請求項７】
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射方向は、前記隔壁に向かう方向である請求項６記載の吸気管の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドの吸気ポートに接続される吸気管の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室に吸入される空気に燃料を噴射するポート噴射式の燃料噴射弁が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。従来この種の燃料噴射弁は、図５に示す如く、吸気バルブ４０を収容するシリンダヘッド１２に形成される吸気ポート１６の上側に取り付けられている。また、吸気ポート１６の入口１６１には樹脂製の吸気管２１０が取り付けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４４４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、吸気管２１０が樹脂製であるのに対し、一般的にシリンダヘッド１２はアルミニウム等の金属製である。そして、シリンダヘッド１２は燃焼室２０の熱により高温（例えば８０℃〜９０℃）になっているのに対し、吸気管２１０は樹脂製であるため温度上昇が少なく、大気温度とほぼ同等の温度であることが多い。そのため、吸気管２１０を流通する大気温度の空気は、シリンダヘッド１２の吸気ポート１６に流入すると温度が上昇して体積膨張する。その結果、燃焼室２０に吸入される空気の質量流量が少なくなり、内燃機関の出力が低下するという問題が生じる。
そこで、本発明の目的は、燃焼室に吸入される空気の質量流量を増大させる、吸気管の取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１から７のいずれか一項記載の吸気管の取付構造では、吸気管の出口に樹脂にて一体に形成され、吸気ポートの入口からシリンダヘッド内に挿入される挿入部を備える。そのため、吸気管から燃焼室に到達するまでの空気の流通経路のうち、シリンダヘッドの吸気ポートによる経路の長さを、樹脂製の挿入部の分だけ短くできる。よって、吸気管から吸気ポートに流入した空気は、温度上昇が低減され、体積膨張が少なくなる。従って、燃焼室に吸入される空気の質量流量を増大させることができる。
【０００６】
また、請求項２記載の発明によれば、燃料噴射弁は前記吸気管に取り付けられているので、シリンダヘッドの吸気ポートに吸気管を接続する前に、予め燃料噴射弁を吸気管に取り付けておくことができる。或いは、例えばインサート成形等により燃料噴射弁と吸気管とを一体に形成することができる。そのため、シリンダヘッドへの部品の組み付け作業にあたり、燃料噴射弁と吸気管とのそれぞれを個別にシリンダヘッドに組み付けることを不要にでき、燃料噴射弁が取り付けられた状態の吸気管をシリンダヘッドに組み付けるようにできる。よって、シリンダヘッドに部品を組み付ける作業性を向上できる。
【０００７】
ここで、図５に示す従来構造では、シリンダヘッドのうち燃料噴射弁が取り付けられる部分（符号１２１に示す部分）を、燃料噴射弁の取り付け方向に対して略垂直に延びる形状に形成している。そのため、燃料噴射弁の空気流れ下流側に隣接する部分（符号Ｐ２に示す部分）の吸気ポートの流路断面は、燃料噴射弁の空気流れ上流側に隣接する部分（符号Ｐ１に示す部分）の流路断面に比べて拡大している。よって、流路断面が拡大する部分で空気流れに巻き込み渦が発生するため、スムーズな吸気ができず、燃焼室に吸入される空気の質量流量が減少してしまう。そして、シリンダヘッドのうち燃料噴射弁が取り付けられる部分１２１を、吸気ポート内の空気流れに沿った方向に延びる形状に形成して流路断面の拡大を回避しようとすると、シリンダヘッドは金属製であるため、燃料噴射弁が取り付けられる部分１２１の加工性が悪くなる。
【０００８】
これに対し、樹脂製の吸気管に燃料噴射弁を取り付けている請求項３記載の発明では、吸気管の流路断面形状は、燃料噴射弁の空気流れ上流側に隣接する部分と、燃料噴射弁の空気流れ下流側に隣接する部分とで略同一である。そのため、巻き込み渦の発生を低減してスムーズな吸気を行うことができ、ひいては燃焼室に吸入される空気の質量流量を増大できる。
【０００９】
請求項６記載の発明では、吸気管は、内部に吸気通路を有する管体と、吸気通路を第１通路と第２通路とに仕切る隔壁と、第１通路と第２通路とを切り替えて開閉する開閉手段とを備える。そのため、シリンダヘッドへの部品組み付け作業にあたり、隔壁および開閉手段が設けられた状態の吸気管をシリンダヘッドに組み付けるようにできる。よって、隔壁および開閉手段を吸気管とは別体に構成した場合に比べて、シリンダヘッドに部品を組み付けるその作業性を向上できる。
【００１０】
請求項７記載の発明では、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射方向は隔壁に向かう方向である。そのため、燃料噴射弁から噴射される燃料は隔壁に衝突して微粒化されるので、良好な混合気を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による吸気管の取付構造を適用した内燃機関を図１および図２に示す。内燃機関１０は、例えばガソリンを燃料とするガソリン内燃機関である。なお、燃料は、例えばアルコールなどであってもよい。また、内燃機関１０は、ガソリン内燃機関に限らず、例えばディーゼル内燃機関であってもよい。
【００１２】
内燃機関１０は、シリンダブロック１１とアルミニウム製のシリンダヘッド１２とを備えている。シリンダブロック１１は、筒状のシリンダ１３を形成している。内燃機関１０はシリンダ１３を有し、シリンダ１３は内側にピストン１４を収容している。ピストン１４はコンロッド１５によりシリンダ１３の軸方向へ往復移動する。本実施形態ではピストン１４を複数有しているが、１つであってもよい。
【００１３】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の一方の端部側に配置されている。シリンダヘッド１２は、吸気ポート１６（図２参照）および排気ポート１７を形成している。内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を貫いて吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ４０と、排気ポート１７を開閉する排気バルブ５０とを備えている。
【００１４】
吸気バルブ４０の上端部は、タペット４４を挟んで吸気カム４５に接している。シリンダヘッド１２とタペット４４との間には、弾性部材としてのスプリング４７が設置されている。スプリング４７は、タペット４４をシリンダヘッド１２から離れる方向へ押し付けている。タペット４４は、吸気バルブ４０と一体に移動する。そのため、スプリング４７は、閉弁する方向へ吸気バルブ４０を押し付けている。
【００１５】
排気バルブ５０の上端部は、タペット５４を挟んで排気カム５５に接している。シリンダヘッド１２とタペット５４との間には、弾性部材としてのスプリング５７が設置されている。スプリング５７は、タペット５４をシリンダヘッド１２から離れる方向へ押し付けている。タペット５４は、排気バルブ５０と一体に移動する。そのため、スプリング５７は、閉弁する方向へ排気バルブ５０を押し付けている。
【００１６】
シリンダ１３を形成しているシリンダブロック１１の内壁面１１１と、シリンダヘッド１２のシリンダブロック１１側の面と、ピストン１４のシリンダヘッド１２側の端面と、吸気バルブ４０のピストン１４側の端面と、排気バルブ５０のピストン１４側の端面とが形成する空間は、燃焼室２０である。燃焼室２０は、吸気ポート１６および排気ポート１７に連通可能である。燃焼室２０と吸気ポート１６との連通は、吸気バルブ４０によって開閉される。燃焼室２０と排気ポート１７との連通は、排気バルブ５０によって開閉される。
【００１７】
シリンダヘッド１２のうち燃焼室２０のほぼ中央の部分には、点火装置６０が設置される。点火装置６０は、図示しない点火コイルと点火プラグとが一体に構成されている。点火装置６０は、点火プラグ側の端部が燃焼室２０に露出している。
【００１８】
吸気ポート１６の入口１６１（図２参照）には、樹脂製の吸気管２１が接続されており、吸気管２１が形成する吸気通路２２は吸気ポート１６と連通する。吸気管２１は、複数のシリンダ１３毎に設けられており、複数の吸気管２１は、互いに樹脂にて一体に形成されたインテークマニホールドを構成する。吸気管２１は、燃焼室２０とは反対側の端部が図示しない吸気導入部に接続されている。吸気導入部から導入された空気は、例えば図示しないエアクリーナ、スロットル２１１およびサージタンク２１２を経由して、吸気管２１が形成する吸気通路２２から吸気ポート１６へ供給される。
【００１９】
吸気管２１の出口２３の上方部分には、吸気ポート１６に吸入される空気に燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ７０が取り付けられている。吸気管２１は上下に分割して樹脂成形されており、インジェクタ７０および燃料レール７２は、吸気管２１の上側分割体２１３および下側分割体２１４のうち上側分割体２１３に取り付けられている。上側分割体２１３と下側分割体２１４とは溶着により結合されている。なお、溶着に換えて、図示しないクリップ等の締結手段または接着剤により結合してもよい。
【００２０】
インジェクタ７０は、軸方向の一方の端部７１が吸気管２１の吸気通路２２に露出し、他方の端部が燃料レール７２に接続されている。インジェクタ７０は、燃料レール７２とは反対側の端部に図示しない噴孔を有している。インジェクタ７０は、インサート成形により樹脂製の吸気管２１と一体に形成されている。また、燃料レール７２は樹脂製であり、吸気管２１と一体に形成されている。
ここで、インジェクタ７０の構成を説明すると、インジェクタ７０は、噴孔を開閉する弁部材（図示せず）と、弁部材とともに往復移動する可動コア（図示せず）と、可動コアの噴孔と反対側に可動コアと向き合って設置されている固定コア（図示せず）と、往復移動方向の一方に向けて弁部材に荷重を加えるスプリング（図示せず）と、通電することによりスプリングの荷重に抗して固定コアに可動コアを吸引する磁力を発生するコイル（図示せず）と、弁部材、可動コア、固定コア、スプリングおよびコイルのうち少なくとも一つを内部に収容するケーシングと、を備える。  
【００２１】
燃料レール７２には、図示しない燃料タンクから燃料が供給される。インジェクタ７０は、燃料レール７２へ供給された燃料を、吸気管２１の吸気通路２２を流れる空気へ噴孔から噴射する。インジェクタ７０は、図示しないＥＣＵから出力される電気信号によって燃料の噴射を断続する。すなわち、インジェクタ７０は、電気的に燃料の噴射を断続する電磁弁である。
【００２２】
吸気管２１により形成される吸気通路２２の断面形状は、インジェクタ７０の空気流れ上流側に隣接する部分（符号Ｐ１に示す部分）と、インジェクタ７０の空気流れ下流側に隣接する部分（符号Ｐ２に示す部分）とで略同一である。また、吸気管２１の出口２３の部分には、挿入部２４（図２参照）が樹脂にて一体に形成されている。この挿入部２４は環状に延びる形状である。そして、挿入部２４は、吸気ポート１６の入口１６１から吸気ポート１６の内部に挿入される。
【００２３】
吸気管２１の外周面には、径方向外側に突出する係止部２５（図２参照）が樹脂にて一体に形成されている。この係止部２５は、インジェクタ７０が取り付けられる部分を除き吸気管２１の周方向に沿って延びる形状である。そして、挿入部２４を吸気ポート１６の内部に挿入すると、係止部２５がシリンダヘッド１２の外面に接触し、挿入部２４の挿入量は制限される。
【００２４】
上述の如く第１実施形態によれば、インジェクタ７０を、シリンダヘッド１２に接続される吸気管２１に取り付けている。そのため、吸気管２１の下流側端部が、インジェクタ７０の取り付け位置よりも下流側に位置することとなる。よって、吸気管２１から燃焼室２０に到達するまでの空気の流通経路のうち、樹脂製の吸気管２１により形成される経路の長さを長くでき、その分、シリンダヘッド１２の吸気ポート１６による経路の長さを短くできる。そのため、吸気管２１から吸気ポート１６に流入した空気は、温度上昇が低減され、体積膨張が少なくなる。従って、燃焼室２０に吸入される空気の質量流量を増大させることができる。
【００２５】
また、第１実施形態によれば、インジェクタ７０および燃料レール７２を吸気管２１と一体に形成している。そのため、シリンダヘッド１２に各種部品を組み付ける作業を行うにあたり、インジェクタ７０、燃料レール７２および吸気管２１のそれぞれを個別にシリンダヘッド１２に組み付けることを不要にできる。すなわち、インジェクタ７０および燃料レール７２が取り付けられた状態の吸気管２１をシリンダヘッド１２に組み付けるようにできる。よって、シリンダヘッド１２に部品を組み付けるその作業性を向上できる。
【００２６】
ここで、内燃機関１０の開発段階において、インジェクタ７０の噴霧状態を決定する各種要素と吸気ポート１６の形状との間で最適な調整をするにあたり、従来の如くインジェクタ７０と吸気管２１とが別体であると、その調整作業の作業性が悪い。それに対し第１実施形態によれば、インジェクタ７０を吸気管２１と一体に形成しているため、上記調整作業の作業性を向上できる。
【００２７】
また、第１実施形態によれば、吸気管２１の出口２３に、シリンダヘッド１２内に挿入される挿入部２４を備える。そのため、吸気管２１から燃焼室２０に到達するまでの空気の流通経路のうち、シリンダヘッド１２の吸気ポート１６による経路の長さを、樹脂製の挿入部２４の分だけ短くできる。よって、吸気管２１から吸気ポート１６に流入した空気は、温度上昇が低減され、体積膨張が少なくなる。従って、燃焼室２０に吸入される空気の質量流量を増大させることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。なお、第１実施形態と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態の場合、吸気管２１は、吸気通路２２を内部に有する管体２６１と、吸気通路２２を上下に分割する隔壁２６と、上下の流通路を切り替えて開閉する開閉手段としての板ドア２７と、板ドア２７に設けられた回転軸２８とを有する。これらの管体２６１、隔壁２６、板ドア２７および回転軸２８は樹脂製であり、隔壁２６は管体２６１と一体に成形されている。
【００２９】
そして、板ドア２７が図２の実線位置に回転すると下側の流通路が閉塞され、一点鎖線位置に回転すると上側の流通路と下側の流通路の両方が開口し、実線位置の上側に回転すると上側の流通路が閉塞される。このように板ドア２７の回転を制御することで、燃焼室２０に流入する空気の流れを、車両の走行状態に応じて変化させている。
【００３０】
インジェクタ７０から噴射される燃料の噴射方向（図３中の矢印Ｌ１に示す方向）が隔壁２６に向かう方向となるように、インジェクタ７０および隔壁２６は配置されている。換言すれば、インジェクタ７０の軸線方向Ｌ１は隔壁２６と交わる。そのため、インジェクタ７０から噴射される燃料は隔壁２６に衝突して微粒化されるので、良好な混合気を得ることができる。
【００３１】
また、回転軸２８は、吸気管２１の上側分割体２１３および下側分割体２１４の間に回転自在に支持されている。具体的には、上側分割体２１３および下側分割体２１４の分割面に形成された図示しない凹部に回転軸２８は格納されている。そのため、回転軸２８が吸気通路２２を流通する空気の抵抗になることを回避できる。
【００３２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図４に示す。なお、第１実施形態および第２実施形態と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、インジェクタ７０から噴射される燃料の噴射方向Ｌ１が隔壁２６に向かう方向であるのに対し、第３実施形態では、インジェクタ７０から噴射される燃料の噴射方向（図４中の矢印Ｌ２に示す方向）が隔壁２６からずれた方向となるように、インジェクタ７０および隔壁２６は配置されている。換言すれば、インジェクタ７０の軸線方向Ｌ２は吸気管２１の出口２３と交わり、隔壁２６は、インジェクタ７０の軸線方向Ｌ２よりも空気流れ上流側に配置される。そのため、強い気流で燃焼室２０に空気を流入させることができる。
【００３３】
（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、インジェクタ７０を、インサート成形により樹脂製の吸気管２１と一体に形成しているが、インジェクタ７０を吸気管２１とは別に樹脂成形し、吸気管２１に設けた貫通孔にインジェクタ７０を挿入することでインジェクタ７０を吸気管２１に取り付けるようにしてもよい。
上述の第１実施形態では、燃料レール７２は樹脂製であるが、金属製であってもよく、その場合には、インサート成形により樹脂製の吸気管２１と一体に形成することが望ましい。
上述の第１実施形態では、インジェクタ７０とともに燃料レール７２を吸気管２１と一体に形成しているが、燃料レール７２を、吸気管２１と接触しない位置に配置して別体としてもよい。
【００３４】
上述の第１実施形態では、インジェクタ７０の全体が吸気管２１の肉厚内部に配置されているが、インジェクタ７０の一部（例えば上部）を吸気管２１の肉厚外部に露出させてもよい。
【００３５】
上述の第１実施形態における係止部２５は、インジェクタ７０が取り付けられる部分を除き吸気管２１の周方向に沿って延びる形状であるが、インジェクタ７０が取り付けられる部分をも含め、係止部２５は環状に延びる形状であってもよい。
【００３６】
上述の第１実施形態によるシリンダヘッド１２は、１つの燃焼室２０に対して１つの吸気ポート１６を有しているが、１つの燃焼室２０に対して複数（例えば２つ）の吸気ポート１６を有する内燃機関１０に本発明を適用してもよい。その場合、複数の吸気ポート１６のそれぞれにインジェクタ７０を設けてもよいし、１つのインジェクタ７０から噴射される燃料を複数の吸気ポート１６に分配するようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態による内燃機関の概略を示す断面図。
【図２】図１の吸気管の取付構造を模式的に示す断面図。
【図３】本発明の第２実施形態による吸気管の取付構造を模式的に示す断面図。
【図４】本発明の第３実施形態による吸気管の取付構造を模式的に示す断面図。
【図５】従来の内燃機関の概略を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０：内燃機関（内燃機関）、１２：シリンダヘッド、１６：吸気ポート、２０：燃焼室、２１：吸気管、２２：吸気通路、２３：吸気管の出口、２４：挿入部、７０：インジェクタ（燃料噴射弁）。
【図１】
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【図２】
2007285171.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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