(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタをカム軸の軸線方向から見て吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に設けた筒内噴射式エンジンにおいて、
シリンダヘッドにそれぞれ吸気弁を有する１気筒当たり二つの吸気ポートを形成し、
これら二つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートにおける前記吸気弁が貫通する下流側端部を、カム軸の軸線方向から見て下流側に向うにしたがってインジェクタの先端部から次第に離間するように湾曲させ、カム軸の軸線方向から見た状態で吸気ポートの動弁カム室側とシリンダヘッド底面側の断面形状を示す２本の円弧状の曲線を円弧の中心が動弁カム室側に位置するように形成し、
前記二つの吸気ポートをシリンダの軸線方向から見て互いに平行であって、上流端が下流端より他方の吸気ポート側に偏るように傾斜させ、他方の吸気ポートの上流端に接続する吸気通路に、エンジン運転域が高回転域にあるときに開く開閉弁を介装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、前記一方の吸気ポートの上流側におけるインジェクタと対応する部位にポート内側に突出する膨出部を形成し、この膨出部の外側を凹陥部としてこの凹陥部にインジェクタを臨ませ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、燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタを吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に配設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１０−１４１０６６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、シリンダヘッドに吸気弁と排気弁を２本ずつ備え、インジェクタをシリンダの軸線方向から見て吸気弁毎の吸気ポートどうしの間であって、カム軸の軸線方向から見て吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に配設している。
【０００３】
前記吸気ポートにおける吸気弁が貫通する下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で断面形状が円弧状になるように形成している。円弧の中心はインジェクタ側に位置している。また、この吸気ポートの上流側は、シリンダヘッドの側面に形成した上流端の開口から前記下流側端部の湾曲部分までの間を直線状に形成している。この直線状に延びる部分は、吸気弁のバルブスプリングを支承する座と、インジェクタとの間を通っている。
【０００４】
前記インジェクタは、燃料を吸気ポートの二つの開口の間から、燃焼室内にシリンダの軸心を指向するとともにシリンダ軸線に対して角度をもたせて斜めに噴射するように取付けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように構成した筒内噴射式エンジンにおいては、インジェクタの噴霧特性を向上させるためにインジェクタの取付角度を大きく、すなわちシリンダヘッド底面（シリンダブロックとの合わせ面）に対するインジェクタの軸線の傾斜角度が大きくなるように設定すると、カム軸の軸線方向から見た状態で吸気ポートが上流側と下流側端部との間で折曲がるようになってしまい、吸気抵抗が大きくなってエンジン出力が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
吸気ポートが途中で折曲がるようになるのは、吸気ポートの上流側で直線状に延びる部分をバルブスプリングの座とインジェクタとの間でシリンダヘッド底面に対する傾斜角度がインジェクタと同等に大きくなるように形成しなければならないからである。すなわち、シリンダヘッド底面に対する傾斜角度が大きい上流部分に、円弧の中心がインジェクタ側に位置する円弧状に湾曲した下流側端部を接続することになり、この接続部分で吸気ポートが折曲がるようになる。
【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、インジェクタの取付角度を大きくとるとともに吸気抵抗を小さくしてエンジン出力の増大を図ることができる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、燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタをカム軸の軸線方向から見て吸気ポートとシリンダヘッド底面との間に設けた筒内噴射式エンジンにおいて、シリンダヘッドにそれぞれ吸気弁を有する１気筒当たり二つの吸気ポートを形成し、これら二つの吸気ポートのうち一方の吸気ポートにおける前記吸気弁が貫通する下流側端部を、カム軸の軸線方向から見て下流側に向うにしたがってインジェクタの先端部から次第に離間するように湾曲させ、カム軸の軸線方向から見た状態で吸気ポートの動弁カム室側とシリンダヘッド底面側の断面形状を示す２本の円弧状の曲線を円弧の中心が動弁カム室側に位置するように形成し、前記二つの吸気ポートをシリンダの軸線方向から見て互いに平行であって、上流端が下流端より他方の吸気ポート側に偏るように傾斜させ、他方の吸気ポートの上流端に接続する吸気通路に、エンジン運転域が高回転域にあるときに開く開閉弁を介装したものである。
【０００９】
本発明によれば、吸気ポートの下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で湾曲する方向が従来とは反対になり、上流側に向うにしたがって次第に動弁カム室に近接するように形成される。このため、シリンダヘッド底面に対する傾斜角度が大きくなるように吸気ポートの上流部を形成しても、この上流部を前記下流側端部に直線的に接続することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、エンジン運転域が低・中回転域にあるときには、開閉弁が閉じており、下流側端部の湾曲する方向が従来とは反対になる一方の吸気ポートのみから吸気がシリンダ内に流入する。この吸気は、シリンダの軸線方向から見た状態でシリンダボアの接線に沿うようにシリンダ内に流入するとともに、カム軸の軸線方向から見た状態でシリンダ軸線を挾んだ反対側に向うようにシリンダ内に流入する。
【００１２】
このため、低・中回転時にはシリンダ内に吸気の旋回流がスワールとタンブルとを合成した状態で発生する。
一方、エンジン運転域が高回転域にあるときには、開閉弁が開くことによって他方の吸気ポートからも吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を大量にシリンダ内に供給することができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明に係る筒内噴射式エンジンは、請求項１記載の筒内噴射式エンジンにおいて、一方の吸気ポートの上流側におけるインジェクタと対応する部位にポート内側に突出する膨出部を形成し、この膨出部の外側を凹陥部としてこの凹陥部にインジェクタを臨ませたものである。
【００１４】
この発明によれば、他方の吸気ポートは、インジェクタと対応する部分にインジェクタとの干渉を避けるための膨出部を形成しなくてよいから、内面を凹凸が可及的少なくなるように形成することができる。
【００１５】
【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６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はシリンダヘッドおよび吸気制御弁ユニットの側面図、図３はシリンダヘッドの一部を拡大して示す側面図、図４は図１におけるシリンダヘッドのIV−IV線断面図、図５は図１におけるシリンダヘッドのV−V線断面図、図６は図１におけるシリンダヘッドのVI−VI線断面図である。
【００１６】
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を備えるとともに、燃焼室５（図４〜図６参照）に燃料を直接噴射するインジェクタ６を、図１に示すように二つの吸気弁２，３の弁体どうしの間に燃料噴射口６ａが位置するように取付けている。また、このシリンダヘッド１は、シリンダ軸心より排気弁４側に偏る位置に点火プラグＰを取付けている。
【００１７】
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７（図５，６参照）に構成部材が収容される従来周知の構造を採っている。この動弁装置のバルブスプリングを図５，６中に符号８で示し、カム軸（図示せず）の軸受を符号９で示す。バルブスプリング８は、シリンダヘッド１に形成した座１０に図示していないバルブスプリングシートを介して支承させている。
【００１８】
また、このシリンダヘッド１は、吸気弁毎に吸気ポート１１，１２を形成し、排気ポート１３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。
【００１９】
前記インジェクタ６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４〜図６に示すように、カム軸の軸線方向から見て吸気ポート１１，１２とシリンダヘッド底面と１４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。
【００２０】
このインジェクタ６の軸線がシリンダヘッド底面１４に対して傾斜する角度は、従来より大きくなるように設定している。また、この実施の形態では、インジェクタ６の円柱状のバルブ収容部６ｂの先端に設けた相対的に径が小さい燃料噴射管６ｃを燃焼室５内に臨ませている。
【００２１】
このインジェクタ６のシリンダヘッド１への取付けは、図４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１５に前記バルブ収容部６ｂを嵌合させ、図２に示すように、固定用ボルト１６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。
【００２２】
前記二つの吸気ポート１１，１２は、図１に示すように、シリンダの軸線方向から見て互いに平行であって、上流端が下流端よりカム軸の軸線方向の一方（図１において下側）に偏るように傾斜させている。これらの吸気ポート１１，１２のうち図１において上側に位置する一方の吸気ポート１１を以下においてプライマリポートといい、他方の吸気ポート１２を以下においてセカンダリポートという。すなわち、これら両吸気ポート１１，１２は、シリンダの軸線方向から見た状態で上流端が下流端より両吸気ポート１１，１２の並設方向のセカンダリポート１２側に偏るように傾斜させている。
【００２３】
また、これらの吸気ポート１１，１２は、図１および図２中に符号１７で示す吸気制御弁ユニットの吸気通路１８，１９に接続している。この吸気制御弁ユニット１７は、シリンダヘッド１の吸気ポート１１，１２と対応するように吸気通路１８，１９を計八箇所に形成しており、シリンダヘッド１の側部に図２に示すようにガスケット２０を介して接続し、固定用ボルト２１によって固定している。
【００２４】
前記吸気制御ユニット１７における前記セカンダリポート１２に接続する四箇所の吸気通路１９には、バタフライバルブからなる開閉弁２２をそれぞれ介装している。これらの開閉弁２２は、駆動軸２３によって互いに連動するように連結し、図２に示すように吸気制御ユニット１７の側部に設けたサーボモータ２４に前記駆動軸２３を介して接続しており、エンジン運転域が低・中回転域にあるときに閉じ、高回転域にあるときに開く構造を採っている。
【００２５】
なお、吸気制御ユニット１７の上流側は、図示していない吸気マニホールドを介してサージタンクに接続している。このサージタンクにスロットル弁を設けている。このエンジンの吸気系は、前記サージタンクの吸気入口に設けたエアクリーナから吸入した外気をスロットル弁で計量し、サージタンクから吸気マニホールドを介して吸気制御ユニットの各吸気通路に導く構造を採っている。
【００２６】
二つの吸気ポート１１，１２のうちプライマリポート１１は、図５に示すように、シリンダヘッド１の側面に形成した上流端の開口からバルブスプリング支承用の座１０とインジェクタ６との間を通って直線状に延びるように上流側を形成している。この直線状に形成した上流部分は、カム軸の軸線方向から見てインジェクタ６の軸線と略平行になるように形成している。
【００２７】
また、このプライマリポート１１における吸気弁２が貫通する下流側端部は、カム軸の軸線方向から見て下流側に向うにしたがってインジェクタ６の燃料噴射管６ｃから次第に離間するように湾曲させ、このプライマリポート１１の断面形状を示す円弧状の曲線１１ａ，１１ｂを円弧の中心が動弁カム室７側に位置するように形成している。
【００２８】
このため、このプライマリポート１１の下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で湾曲する方向が従来とは反対になり、上流側に向うにしたがって次第に動弁カム室７に近接するように形成される。この結果、シリンダヘッド底面１４に対する取付角度が従来より大きくなるようにシリンダヘッド１に取付けたインジェクタ６との干渉を避けるために、プライマリポート１１の上流部をカム軸の軸線方向から見てインジェクタ６と平行になるように形成しても、この上流部を前記下流側端部に直線的に接続することができる。
【００２９】
したがって、インジェクタのシリンダヘッド底面１４に対する取付角度を従来に較べて大きくとってもプライマリポート１１が途中で折曲がることはないから、インジェクタの噴霧特性を向上させるとともに吸気抵抗を低減することができる。
【００３０】
さらに、このプライマリポート１１は、図１に示すように、シリンダの軸線方向から見て上流側がインジェクタ６と重なっており、インジェクタ６の取付角度を大きくとるためにはプライマリポート１１が妨げになるから、上流側におけるインジェクタ６と対応する部位に、図２および図３に示すように、ポート内側に突出する膨出部２５を形成している。
【００３１】
この膨出部２５の外側を凹陥部２６としてこの凹陥部２６にインジェクタ６の基部（図２において上部）を臨ませている。なお、図２において前記凹陥部２６をシリンダヘッド側壁におけるインジェクタ６の上方まで延びるように上下方向に長く形成しているのは、インジェクタ６を着脱するときにこの部分を通すからである。
プライマリポート１１は、セカンダリポート１２に較べて吸気流量が少ないため、上述したように膨出部２５を形成してもエンジンの運転に及ぼす影響は少ない。
【００３２】
前記セカンダリポート１２は、図６に示すように、シリンダヘッド１の側面に形成した上流端の開口から燃焼室５側の下流端の開口まで略一直線状に形成している。また、前記プライマリポート１１がシリンダの軸線方向から見てインジェクタ６と重なっており、セカンダリポート１２は、インジェクタ６と対応する部分にインジェクタ６との干渉を避けるための膨出部を形成しなくてよいから、内面を凹凸が可及的少なくなるように形成することができる。
このため、吸気抵抗が小さくなるようにセカンダリポート１２を形成することができる。
【００３３】
上述したように構成したシリンダヘッド１を装着した筒内噴射式エンジンは、エンジン運転域が低・中回転域にあるときには、開閉弁２２が閉じており、プライマリポート１１のみから吸気がシリンダ内に流入する。この吸気は、図１中に矢印で示すように、シリンダの軸線方向から見た状態でシリンダボアの接線に沿うようにシリンダ内に流入する。このように吸気が流れるのは、プライマリポート１１の上流端が下流端よりセカンダリポート側に偏るように傾斜しているからである。
【００３４】
また、このときに吸気は、図５中に矢印で示すように、カム軸の軸線方向から見た状態でシリンダ軸線を挾んだ反対側に向うようにシリンダ内に流入する。このように吸気が流れるのは、プライマリポート１１の下流側端部の湾曲する方向が従来とは反対になっているからである。
【００３５】
このため、低・中回転時には、シリンダ内に吸気の旋回流がスワールとタンブルとを合成した状態で発生する。また、プライマリポート１１を途中で折曲がることなく上流端から下流端まで略直線状に形成しているから、吸気抵抗を低減できる。これに加えて、インジェクタ６のシリンダヘッド底面１４に対する取付角度を大きく設定しているから、噴霧特性を向上させることができる。
この結果、空燃比を超リーンになるように設定しても燃焼が安定し、低・中回転時の出力増大を図ることができる。
【００３６】
一方、エンジン運転域が高回転域にあるときには、開閉弁２２が開くことによってセカンダリポート１２からも吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を大量にシリンダ内に供給することができる。この結果、高回転時に出力増大を図ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸気ポートの下流側端部は、カム軸の軸線方向から見た状態で湾曲する方向が従来とは反対になり、上流側に向うにしたがって次第に動弁カム室に近接するように形成される。このため、シリンダヘッド底面に対する傾斜角度が大きくなるように吸気ポートの上流部を形成しても、この上流部を前記下流側端部に直線的に接続することができる。
【００３８】
したがって、インジェクタの取付角度を従来に較べて大きくとっても吸気ポートが途中で折曲がることはないから、インジェクタの噴霧特性を向上させるとともに吸気抵抗を低減することができ、エンジン出力の増大を図ることができる。
【００３９】
また、本発明によれば、エンジン運転域が低・中回転域にあるときには、開閉弁が閉じており、下流側端部の湾曲する方向が従来とは反対になる一方の吸気ポートのみから吸気がシリンダ内に流入する。この吸気は、シリンダの軸線方向から見た状態でシリンダボアの接線に沿うようにシリンダ内に流入するとともに、カム軸の軸線方向から見た状態でシリンダ軸線を挾んだ反対側に向うようにシリンダ内に流入する。
このため、低・中回転時にはシリンダ内に吸気の旋回流がスワールとタンブルとを合成した状態で発生する。
【００４０】
一方、エンジン運転域が高回転域にあるときには、開閉弁が開くことによって他方の吸気ポートからも吸気がシリンダ内に流入するから、吸気を大量にシリンダ内に供給することができる。
【００４１】
したがって、低・中回転時に空燃比を超リーンになるように設定しても燃焼が安定するとともに、高回転時に出力増大を図ることができるから、燃費の低減と出力の増大とを両立させることができる。
【００４２】
請求項２記載の発明によれば、他方の吸気ポートは、インジェクタと対応する部分にインジェクタとの干渉を避けるための膨出部を形成しなくてよいから、内面を凹凸が可及的少なくなるように形成することができる。
このため、他方の吸気ポートの吸気抵抗を低減することができるから、高回転時により一層エンジン出力を増大させることができる。
【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】  シリンダヘッドおよび吸気制御弁ユニットの側面図である。
【図３】  シリンダヘッドの一部を拡大して示す側面図である。
【図４】  図１におけるシリンダヘッドのIV−IV線断面図である。
【図５】  図１におけるシリンダヘッドのV−V線断面図である。
【図６】  図１におけるシリンダヘッドのVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダヘッド、２，３…吸気弁、５…燃焼室、６…インジェクタ、６ｃ…燃料噴射管、７…動弁カム室、１１…プライマリポート、１２…セカンダリポート、２２…開閉弁、２５…膨出部、２６…凹陥部。
【図１】
0003939864.tif 000002
【図２】
0003939864.tif 000003
【図３】
0003939864.tif 000004
【図４】
0003939864.tif 000005
【図５】
0003939864.tif 000006
【図６】
0003939864.tif 000007