(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム軸の軸線方向から見て斜めに配置された吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に、インジェクタを吸気ポートに沿ってシリンダ軸線に対して傾斜するようにシリンダヘッドに取付け、シリンダヘッドの燃焼室形成用凹部に、インジェクタの燃料噴射管を挿入する透孔を軸線がこの凹部の内壁面に対して傾斜するように穿設し、前記透孔の燃焼室側の開口がシリンダヘッド底面に近接する筒内噴射式エンジンにおいて、前記透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダの径方向外側の端縁と前記シリンダヘッド底面とを、シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面で接続してなり、この面をシリンダの軸線方向から見てシリンダボアより外側に形成したことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
【請求項２】
請求項１記載の筒内噴射式エンジンにおいて、前記シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面をシリンダの軸線方向から見て真円の一部をなす形状としたことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の筒内噴射式エンジンにおいて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装するガスケットにおけるシリンダボアと対応する開口縁を、前記シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面よりシリンダの径方向の外側に位置するように形成したことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つの筒内噴射式エンジンにおいて、インジェクタの燃料噴射管の先端縁の位置を、燃料噴射管を挿入する透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダ軸心側の端縁と一致する位置としたことを特徴とする筒内噴射式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダヘッドの燃焼室形成用凹部にインジェクタの燃料噴射管を挿通させる透孔を形成した筒内噴射式エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の筒内噴射式エンジンとしては、例えば特開平９−２０９７６１号公報に開示されたものがある。この公報に示された筒内噴射式エンジンは、シリンダヘッドの燃焼室形成用凹部であってシリンダの径方向外側に透孔を穿設し、この透孔にインジェクタの燃料噴射管を挿入している。
【０００３】
前記透孔は、燃焼室側の開口からシリンダの径方向の外側へ延びるにしたがって次第にシリンダヘッド底面（シリンダブロックとの合わせ面）から離間するように傾斜させている。すなわち、この透孔は、軸線が燃焼室形成用凹部の内壁面に対して傾斜するように形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、シリンダヘッドは、燃焼室の四方がヘッドボルトによってシリンダブロックに固定しており、エンジン運転時の熱で膨脹することによってシリンダヘッドの燃焼室形成用凹部にシリンダ軸心を指向する方向に圧縮応力が発生するから、上述したように燃焼室形成用凹部に透孔を穿設すると、シリンダヘッドにおける前記透孔の燃焼室側の開口であって、シリンダの径方向の外側（シリンダ外周側）の端縁に応力が集中するという問題があった。
【０００５】
このように応力が集中するのは、シリンダヘッドにおける前記開口のシリンダ外周側を含む部分の断面形状が鋭角的に尖るような形状であるからである。
【０００６】
前記応力集中部は、エンジン運転・停止に伴ってシリンダヘッドが膨脹・収縮を繰返すことによって著しく疲労するから、前記透孔を形成したシリンダヘッドを備えた筒内噴射式エンジンを長い期間にわたって使用すると、応力集中部を起点としてシリンダヘッドにクラックが発生するおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、シリンダヘッドの燃焼室形成用凹部に穿設した燃料噴射管挿入用透孔の開口部に応力集中が起こるのを阻止し、長い期間にわたって運転してもシリンダヘッドにクラックが発生することがない筒内噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明に係る筒内噴射式エンジンは、カム軸の軸線方向から見て斜めに配置された吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に、インジェクタを吸気ポートに沿ってシリンダ軸線に対して傾斜するようにシリンダヘッドに取付け、シリンダヘッドの燃焼室形成用凹部に、インジェクタの燃料噴射管を挿入する透孔を軸線がこの凹部の内壁面に対して傾斜するように穿設し、前記透孔の燃焼室側の開口がシリンダヘッド底面に近接する筒内噴射式エンジンにおいて、前記透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダの径方向外側の端縁と前記シリンダヘッド底面とを、シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面で接続してなり、この面をシリンダの軸線方向から見てシリンダボアより外側に形成したものである。
【０００９】
本発明によれば、前記開口におけるシリンダの径方向外側の端縁に先端が尖るような角をなくすことができるから、エンジン運転時の熱でシリンダヘッドが膨脹することに起因して前記開口のシリンダ外周側に生じる応力を緩和することができる。
また、本発明によれば、インジェクタの位置をシリンダヘッドの底面側であってシリンダの径方向の外側に寄せることができるから、吸気ポートを形成するスペースを広くとることができる。
【００１０】
請求項２に記載した発明に係る筒内噴射式エンジンは、上述した発明に係る筒内噴射式エンジンにおいて、シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面をシリンダの軸線方向から見て真円の一部をなす形状としたものである。
【００１１】
この発明によれば、燃料噴射管挿通用の透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダの径方向外側の端縁に、シリンダの軸線方向から見た状態で先端が尖るような角をなくすことができる。
【００１４】
請求項３に記載した発明に係る筒内噴射式エンジンは、請求項１または請求項２に記載した発明に係る筒内噴射式エンジンにおいて、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介装するガスケットにおけるシリンダボアと対応する開口縁を、前記シリンダヘッドのシリンダ軸線方向に延びるように形成した面よりシリンダの径方向の外側に位置するように形成したものである。
【００１５】
この発明によれば、ガスケットの前記開口縁は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に形成される隙間を介して燃焼室に露出するから、エンジン運転時にガスケットが火炎に晒されるのを阻止することができる。これは、火炎はシリンダ内の狭い隙間には侵入することがないという現象に基づいている。
【００１６】
請求項４に記載した発明に係る筒内噴射式エンジンは、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つの発明に係る筒内噴射式エンジンにおいて、インジェクタの燃料噴射管の先端縁の位置を、燃料噴射管を挿入する透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダ軸心側の端縁と一致する位置としたものである。
【００１７】
この発明によれば、燃料噴射管の先端を燃焼室側に可及的近接させながら、エンジン運転時に火炎に晒され難くすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る筒内噴射式エンジンの一実施の形態を図１ないし図４によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る筒内噴射式エンジンのシリンダヘッドをシリンダブロック側から見た状態を示す底面図、図２は図１におけるシリンダヘッドのII−II線断面図、図３は燃料噴射管挿入用透孔の開口部を拡大して示す底面図、図４は要部を拡大して示す断面図である。
【００１９】
これらの図において、符号１で示すものは、この実施の形態によるシリンダヘッドである。このシリンダヘッド１は、ＤＯＨＣ型４気筒の筒内噴射エンジンに用いるもので、１気筒当たり２本ずつの吸気弁２，３と排気弁４，４を備え、図１中に符号５で示すヘッドボルトによって図２に示すようにシリンダブロック６に固定している。前記ヘッドボルト５は、シリンダヘッド１の燃焼室形成用凹部１ａの周囲の四箇所に配設している。
【００２０】
また、このシリンダヘッド１は、図１に示すように、燃焼室７（図２参照）に燃料を直接噴射するインジェクタ８を、二つの吸気弁２，３の弁体どうしの間に燃料噴射口８ａが位置するように取付けるとともに、シリンダ軸心より排気弁４側に偏る位置に点火プラグ９を取付けている。
【００２１】
前記吸気弁２，３および排気弁４は、シリンダヘッド１に設けた動弁装置（図示せず）が駆動する構造を採っている。この動弁装置は、シリンダヘッド１と図示していないヘッドカバーとの間に形成される動弁カム室に構成部材が収容される従来周知の構造を採っている。
【００２２】
さらに、このシリンダヘッド１は、吸気弁毎に吸気ポート１０，１１を形成し、排気ポート１２を気筒毎に排気通路がシリンダヘッド１で集合するように形成している。
【００２３】
前記インジェクタ８は、図１に示すように、シリンダの軸線方向から見た状態でカム軸の軸線方向（図１の上下方向）と直交する方向を軸線方向として先端がシリンダの軸心を指向するとともに、図２に示すように、カム軸の軸線方向から見て吸気ポート１０，１１とシリンダヘッド底面１３の間で、同図中に一点鎖線Ｃで示すシリンダ軸線に対して傾斜するようにシリンダヘッド１に取付けている。また、このインジェクタ８は、円柱状のバルブ収容部８ｂの先端に設けた相対的に径が小さい燃料噴射管８ｃを燃焼室７内に突出させている。
【００２４】
このインジェクタ８のシリンダヘッド１への取付けは、図２に示すように、シリンダヘッド側部に形成したインジェクタ取付用の穴１４に前記バルブ収容部８ｂを嵌合させ、図示していない固定用ボルトでシリンダヘッド１に固定することによって行っている。前記穴１４が本発明に係る透孔を構成している。
【００２５】
インジェクタ８を取付ける前記穴１４は、インジェクタ８のバルブ収容部８ｂを嵌合させる大径部１４ａと、燃料噴射管８ｃを挿通させる小径部１４ｂとから構成し、この小径部１４ｂの先端をシリンダヘッド１の燃焼室形成用凹部１ａに開口させている。すなわち、この穴１４は、シリンダヘッド１の燃焼室形成用凹部１ａに軸線が前記凹部１ａの内壁面に対して傾斜するように穿設している。なお、図４に示すように、前記大径部１４ａと小径部１４ｂとの間に形成された端面１４ｃと、インジェクタ８のバルブ収容部８ｂとの間には、シール部材１５を介装している。また、この実施の形態では、シリンダヘッド１における前記穴１４とシリンダブロック６との間に冷却水通路１６を形成し、冷却水によってインジェクタ８を冷却できる構造を採っている。
【００２６】
前記小径部１４ｂの燃焼室側の開口は、図３に示すように、シリンダの軸線方向から見てシリンダの径方向外側の端縁を真円の一部をなすように形成し、シリンダ軸心側の端縁を燃焼室形成用凹部１ａの内壁面に接続している。この開口の前記真円の一部をなす端縁を図３および図４中に符号Ａで示し、シリンダ軸心側の端縁を図３および図４中に符号Ｂで示す。
インジェクタ８は、図４に示すように、燃料噴射管８ｃの先端縁の位置が前記端縁Ｂと一致するようにシリンダヘッド１に取付けている。このようにインジェクタ８を取付けることによって、燃料噴射管８ｃの先端部の一部がシリンダヘッド底面１３よりシリンダブロック６側に突出する。この実施の形態では、前記突出部とピストン１７との干渉を避けるために、ピストン１７の頂部に断面半円形の凹溝１７ａを形成している。この凹溝１７ａは、ピストン１７の頂面における燃料噴射管８ｃと対向する位置に径方向に延びるように形成している。
【００２７】
また、前記開口の端縁Ａは、図４に示すように、シリンダヘッド１の燃焼室形成用凹部１ａにシリンダの軸線方向に延びるように形成した端面１ｂに接続している。この端面１ｂはドリルによって形成している。端面１ｂを形成している状態のドリルを図４中に符号１８で示す。このドリル１８による端面１ｂの形成作業は、ドリル１８を軸線方向がシリンダの軸線方向と平行になる状態でシリンダブロック６側から燃焼室形成用凹部１ａに押付けることによって行う。すなわち、上述したようにドリル１８で端面１ｂを形成することによって、前記開口の端縁Ａがシリンダの軸線方向から見て真円の一部をなす形状になる。
【００２８】
この実施の形態では、前記端面１ｂを図４に示すように、シリンダの内周壁１９より径方向の外側に形成している。言い換えれば、図３に示すように、同図中に二点鎖線で示すシリンダボア２０より外側に形成している。また、図４に示すように、シリンダヘッド１とシリンダブロック６との間に介装するガスケット２１も、シリンダボア２０と対応する開口縁２１ａが前記端面１ｂよりシリンダの径方向の外側に位置するように形成している。
【００２９】
上述したように端面１ｂをシリンダヘッド１に形成することによって、シリンダヘッド１における前記端縁Ａと対応する部位に先端が尖るような角をなくすことができる。このため、エンジン運転時の熱でシリンダヘッド１が膨脹することに起因して前記開口のシリンダ外周側に発生する応力を緩和することができる。
【００３０】
したがって、前記開口のシリンダ外周側に応力が集中するのを阻止することができるから、シリンダヘッド１は、エンジン運転・停止に伴って膨脹・収縮を繰返しても前記開口のシリンダ外周側が疲労することはない。このため、このシリンダヘッド１を装備した筒内噴射式エンジンを長い期間にわたって使用しても前記開口のシリンダ外周側にクラックが発生することはない。
【００３１】
また、前記端面１ｂをシリンダの軸線方向から見て真円の一部をなす形状に形成しているから、前記端縁Ａにシリンダの軸線方向から見た状態でも先端が尖るような角をなくすことができる。このため、より一層応力集中が発生し難くすることができる。
【００３２】
さらに、前記端面１ｂをシリンダの軸線方向から見てシリンダボア２０より外側に位置付けているから、インジェクタ８の位置をシリンダヘッド底面１３側であってシリンダの径方向の外側に寄せることができるから、吸気ポート１０，１１を形成するスペースを広くとることができる。このため、吸気ポート１０，１１の形状を設計する上での自由度が高くなる。
【００３３】
さらにまた、シリンダヘッド１とシリンダブロック６との間に介装するガスケット２１におけるシリンダボア２０と対応する開口縁２１ａを、前記端面１ｂよりシリンダの径方向の外側に位置するように形成しているから、ガスケット２１の前記開口縁２１ａは、シリンダヘッド１とシリンダブロック６との間に形成される隙間を介して燃焼室７に露出するから、エンジン運転時にガスケット２１が火炎に晒されるのを阻止することができる。これは、火炎はシリンダ内の狭い隙間には侵入することがないという現象に基づいている。
【００３４】
加えて、インジェクタ８の燃料噴射管８ｃの先端縁の位置を、燃料噴射管挿入用の穴１４の小径部１４ｂの端縁Ｂと一致させているから、燃料噴射管８ｃの先端を燃焼室７側に可及的近接させながら、エンジン運転時に火炎に晒され難くすることができる。また、この構成を採ることにより、燃料噴射管８ｃの先端部が図４に示すように微小な隙間Ｄを介してシリンダブロック６に対向し、前記端面１ｂが前記隙間Ｄを介して燃焼室７に露出するようになる。すなわち、前記端面１ｂや穴１４の端縁Ａがエンジン運転時にシリンダ内の火炎に晒されることはない。
【００３５】
このため、前記端縁Ａが火炎によって直接加熱されてその表面が加熱されて損傷を受けるのを阻止することができるから、クラックの起点になるような微小凹部が存在しない状態を維持することができる。
【００３６】
なお、この実施の形態では、シリンダヘッド１の端面１ｂを、シリンダの軸線方向に直線的に延びるように形成した例を示したが、この端面１ｂは、シリンダの内方に向けて凸になるような円弧面とすることもできる。端面１ｂを円弧面とすることにより、より一層クラックが生じ難くなる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料噴射管挿通用の透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダの径方向外側の端縁に先端が尖るような角をなくすことができるから、エンジン運転時の熱でシリンダヘッドが膨脹することに起因して前記開口のシリンダ外周側に生じる応力を緩和することができる。
【００３８】
このため、前記開口のシリンダ外周側に応力が集中するのを阻止することができ、長い期間にわたって使用してもシリンダヘッドにクラックが発生することがない筒内噴射式エンジンを提供することができる。
また、本発明によれば、インジェクタの位置をシリンダヘッドの底面側であってシリンダの径方向の外側に寄せることができるから、吸気ポートを形成するスペースを広くとることができる。
このため、吸気ポートの形状を設計する上での自由度が高くなり、吸気ポートを理想的な形状に形成することができるから、エンジンの出力向上を図ることができる。
【００３９】
請求項２記載の発明によれば、燃料噴射管挿通用の透孔の燃焼室側の開口におけるシリンダの径方向外側の端縁に、シリンダの軸線方向から見た状態で先端が尖るような角をなくすことができる。
このため、応力集中が起こるのをより一層確実に阻止することができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、ガスケットにおけるシリンダボアと対応する開口縁は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に形成される隙間を介して燃焼室に露出するから、エンジン運転時にガスケットが火炎に晒されるのを阻止することができる。
このため、ガスケットが損傷を受けるのを確実に阻止することができる。
【００４２】
請求項４記載の発明によれば、インジェクタの燃料噴射管の先端を燃焼室側に可及的近接させながら、エンジン運転時に火炎に晒され難くすることができる。
このため、燃料が燃料噴射管から燃焼室内に効率よく噴射される構造を採りながら、エンジン運転時に燃料噴射管が損傷されるのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る筒内噴射式エンジンのシリンダヘッドをシリンダブロック側から見た状態を示す底面図である。
【図２】  図１におけるシリンダヘッドのII−II線断面図である。
【図３】  燃料噴射管挿入用透孔の開口部を拡大して示す底面図である。
【図４】  要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、１ａ…燃焼室形成用凹部、１ｂ…端縁、７…燃焼室、８…インジェクタ、８ｃ…燃料噴射管、１４…穴、１４ｂ…小径部、１７…シリンダボア、Ａ，Ｂ…端縁。
【図１】
0003974268.tif 000002
【図２】
0003974268.tif 000003
【図３】
0003974268.tif 000004
【図４】
0003974268.tif 000005