(57)【要約】【課題】インジェクタの円滑な燃料噴射動作を確保しつつ燃費の向上を図る。【解決手段】吸気ポート３０は、その壁面の一部が、シリンダヘッド１６に取着された断熱部材４４で構成されている。断熱部材４４は、噴口４２０８よりも上流側に位置する略円筒状の上流側壁部４４Ａと、噴口４２０８よりも下流側に位置する半円筒状の下流側壁部４４Ｂとを備えている。下流側壁部４４Ｂでインジェクタ４２が配置される側の箇所に、吸気ポート３０の下流端に開放状で、吸気ポート３０を流れる吸気によりインジェクタ４２の噴口４２０８から噴射される燃料が付着する範囲の吸気ポート３０の壁面をシリンダヘッド１６の壁面３００６で形成させる切り欠き５０が設けられている。断熱部材４４に、インジェクタ４２のハウジング４２０２およびノズル部４２０６を収容するインジェクタ収容部５２が一体に形成されている。【選択図】図１
2016114021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに配置されて吸気ポートに燃料を供給するインジェクタと、
前記シリンダヘッドに組み込まれ前記吸気ポートの壁面の一部を形成する断熱部材と、
を備えた内燃機関の吸気ポート断熱構造であって、
前記断熱部材に、前記インジェクタのハウジングおよびノズル部を収容するインジェクタ収容部が一体に形成され、
前記インジェクタが配置される側の前記断熱部材の箇所に、前記吸気ポートの下流端に開放状で、前記吸気ポートを流れる吸気により前記インジェクタの噴口から噴射される燃料が付着する範囲の前記吸気ポートの壁面を前記シリンダヘッドの壁面で形成させる切り欠きが設けられている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気ポート断熱構造。
【請求項２】
前記断熱部材は、前記噴口より前記吸気ポートの上流側の壁面の全周を形成する上流側壁部と、前記噴口より前記吸気ポートの下流側の壁面を形成する下流側壁部とから構成され、
前記切り欠きは前記下流側壁部に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気ポート断熱構造。
【請求項３】
前記下流側壁部は前記噴口に対向する側の前記吸気ポートの壁面を構成し、前記壁面は前記噴口から噴射される燃料が付着されない前記吸気ポートの下流の箇所の壁面まで延設される、
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気ポート断熱構造。
【請求項４】
前記断熱部材は、前記吸気ポートの壁面を構成する内面と、前記シリンダヘッドの凹部に嵌合される外面とを有し、
前記外面は、前記吸気ポートの下流部分に近づくにつれて外径寸法が小さくなる傾斜面を有している、
ことを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の吸気ポート断熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の吸気ポート構造に関し、より詳細にはポート噴射式の内燃機関の吸気ポート断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上の観点から熱効率を高めた高圧縮比の内燃機関が求められている。
高圧縮比の内燃機関は、低圧縮比の機関に比べてノッキングしやすくなり、点火時期をリタード（遅角）する必要がある。
その結果、燃費の向上効果が低減してしまうことから、吸気温度ひいては混合気温度の上昇を抑制することが必要となる。
ところで、吸気は、インテークマニホールドの吸気通路と、シリンダヘッドに設けられる吸気ポートを介して燃焼室に吸引される。
インテークマニホールドおよびシリンダヘッドが燃焼室から伝わる熱によって加熱されているため、吸気は、インテークマニホールドの吸気通路やシリンダヘッドの吸気ポートの壁面から受熱することで温度上昇することが避けられない。
そこで、インテークマニホールドを断熱性の樹脂材料で構成し、インテークマニホールドの樹脂製の挿入部を吸気ポートに挿入した吸気管の取付構造が提案されている（特許文献１参照）。
この構造では、樹脂製の挿入部をシリンダヘッド内部の吸気ポートに接する部分まで挿入し樹脂製の挿入部の一部を吸気ポート内部に配置することで、吸気ポートの壁面のうちシリンダヘッドの壁面で構成される部分の面積を減らして、吸気の温度上昇の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、燃費の抑制を図る観点から、インジェクタから吸気ポート内に噴射される燃料を効率よく燃焼室に導入することが必要であり、そのため、インジェクタの噴口を燃焼室に近接させるようにインジェクタを配置することが望ましい。
しかしながら、インジェクタを燃焼室に近接させると、インジェクタが燃焼室からの熱にさらされやすくなり、インジェクタのニードル弁を駆動するアクチュエータのコイル温度が上昇することからインジェクタの動作が影響を受けることが懸念される。
本発明は、上記事情に鑑み断熱部材の断熱効果に着目してなされたものであり、インジェクタの円滑な燃料噴射動作を確保しつつ燃費の向上を図る上で有利な内燃機関の吸気ポート断熱構造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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリンダヘッドに配置されて吸気ポートに燃料を供給するインジェクタと、前記シリンダヘッドに組み込まれ前記吸気ポートの壁面の一部を形成する断熱部材と、を備えた内燃機関の吸気ポート断熱構造であって、前記断熱部材に、前記インジェクタのハウジングおよびノズル部を収容するインジェクタ収容部が一体に形成され、前記インジェクタが配置される側の前記断熱部材の箇所に、前記吸気ポートの下流端に開放状で、前記吸気ポートを流れる吸気により前記インジェクタの噴口から噴射される燃料が付着する範囲の前記吸気ポートの壁面を前記シリンダヘッドの壁面で形成させる切り欠きが設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記断熱部材は、前記噴口より前記吸気ポートの上流側の壁面の全周を形成する上流側壁部と、前記噴口より前記吸気ポートの下流側の壁面を形成する下流側壁部とから構成され、前記切り欠きは前記下流側壁部に設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記下流側壁部は前記噴口に対向する側の前記吸気ポートの壁面を構成し、前記壁面は前記噴口から噴射される燃料が付着されない前記吸気ポートの下流の箇所の壁面まで延設されることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記断熱部材は、前記吸気ポートの壁面を構成する内面と、前記シリンダヘッドの凹部に嵌合される外面とを有し、前記外面は、前記吸気ポートの下流部分に近づくにつれて外径寸法が小さくなる傾斜面を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、インジェクタのハウジングおよびノズル部が断熱部材によって覆われることでハウジングおよびノズル部が燃焼室からの熱に対して断熱される。そのため、インジェクタの噴口を燃焼室に近接させて配置してもインジェクタが燃焼室からの熱にさらされ難くなり、インジェクタの円滑な燃料噴射動作を確保しつつ燃費の向上を図る上で有利となる。
また、インジェクタの噴口から噴射される燃料が吸気ポートを流れる吸気により付着する範囲の吸気ポートの壁面がシリンダヘッドの壁面で形成されているので、内燃機関の高速回転域において、吸気ポートの壁面に付着した燃料の気化が高温なシリンダヘッドの壁面で効率よくなされ、燃料の燃焼効率の向上を図る上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、上記の効果を簡単な構成で達成することができる。
請求項３によれば、内燃機関の低速回転域において、インジェクタの噴口から噴射された燃料が付着されない壁面の箇所である吸気ポートの壁面は、断熱部材の下流側壁部で構成されているので、シリンダヘッドの熱の吸気への伝達が抑制され、吸気の温度上昇を抑制する上で有利となる。したがって、内燃機関の燃費の向上を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、シリンダヘッドの凹部に断熱部材を嵌合させたときに、断熱部材のガタツキを防止する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る内燃機関の吸気ポート構造を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡＡ線断面図、（Ｂ）は図１のＢＢ線断面図、（Ｃ）は図１のＣＣ線断面図を示す。
【図３】インジェクタがインジェクタ収容部に収容された状態を示す断熱部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、内燃機関の全体構成について説明する。
図１に示すように、内燃機関（以下エンジンという）１０は、シリンダ１２が形成されたシリンダブロック１４と、シリンダブロック１４の上部に配置されたシリンダヘッド１６と、シリンダ１２に配設されたピストン１８とを含んで構成されている。
シリンダヘッド１６の両側には吸気管２０（インテークマニホールド）と排気管２２（エキゾーストマニホールド）が連結されている。
燃焼室２４は、シリンダ１２の内面とシリンダヘッド１６の下面とピストン１８の頂面とによって構成され、シリンダヘッド１６には燃焼室２４に位置するように点火プラグ２６が設けられている。
ピストン１８はコネクティングロッド２８を介して不図示のクランクシャフトに連結され、図中符号１８０２、１８０４は圧力リング、符号１８０６はオイルリングを示している。
【０００９】
シリンダヘッド１６には、燃焼室２４に吸気を供給する吸気ポート３０と、燃焼室２４内の排気を排出する排気ポート３２とが設けられている。
吸気ポート３０には、吸気管２０が接続され、排気ポート３２には、排気管２２が接続されている。
そして、吸気通路２００２は、吸気管２０、吸気ポート３０を含んで構成され、排気通路２２０２は、排気ポート３２、排気管２２を含んで構成されている。
また、吸気ポート３０に吸気バルブ３４が設けられ、排気ポート３２に排気バルブ３６が設けられ、それら吸気バルブ３４、排気バルブ３６はバルブスプリング３８、４０により閉止方向に付勢されている。吸気バルブ３４、排気バルブ３６は不図示の吸排気カムにより駆動され、吸気ポート３０、排気ポート３２を開閉する。
なお、図中符号３７はバルブシートを示す。
【００１０】
本実施の形態では、エンジン１０は、インジェクタ４２から吸気ポート３０内に燃料を噴射（噴霧）するポート噴射式エンジンである。
ポート噴射式エンジンでは、吸気管２０の吸気通路２００２から吸気ポート３０内に吸入された吸入空気とインジェクタ４２の噴口４２０８から噴射された燃料とが吸気ポート３０内で混合されて混合気となり、燃焼室２４に供給される。
そして、クランクシャフトが回転することにより、吸気カム、排気カムを介して吸気バルブ３４、排気バルブ３６が開閉され、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が実行され、主として、排気・吸気行程中に、噴口４２０８から燃料が吸気ポート３０内に噴射される。
インジェクタ４２は、後述するように断熱部材４４に収容保持されている。
インジェクタ４２は、不図示のポンプからフュエルレール４８を介して供給された燃料を噴射するものである。
インジェクタ４２は、ハウジング４２０２と、ポート部４２０４と、ノズル部４２０６と、ノズル部４２０６に組み込まれた不図示のニードル弁および不図示のアクチュエータとを含んで構成されている。
ポート部４２０４は、ハウジング４２０２の基部に設けられフュエルレール４８と接続される箇所である。
ノズル部４２０６は、ハウジング４２０２のポート部４２０４と反対側に接続され吸気ポート３０内に噴口４２０８を向けている。
前記ニードル弁は、噴口４２０８を開閉するものである。
前記アクチュエータは、コイルを有しコイルに流れる駆動電流によってニードル弁を駆動して噴口４２０８を開閉させるものである。
【００１１】
図１から図３に示すように、吸気ポート３０は、その壁面の一部が、シリンダヘッド１６に取着された断熱部材４４で構成されている。
すなわち、吸気ポート３０の上流端が位置するシリンダヘッド１６の端面に開口する凹部４６が設けられている。
断熱部材４４は凹部４６に嵌め込まれ、吸気管２０の取り付けフランジ２０１０がシリンダヘッド１６に取着されることで、取り付けフランジ２０１０により凹部４６に押圧されてシリンダヘッド１６に組み込まれている。
断熱部材４４は、凹部４６の壁面４６０２に接触する外面４４０２と、吸気ポート３０の壁面の一部を形成する内面４４０４とを有している。
図３に示すように、外面４４０２は、吸気ポート３０の下流部分に近づくにつれて外径寸法が小さくなる傾斜面４４０２Ａを含んで形成され、吸気ポート３０の凹部４６に断熱部材４４を嵌合させたときに、断熱部材４４をガタツキなく嵌合する上で有利となっている。
【００１２】
図１、図２に示すように、断熱部材４４は、噴口４２０８よりも上流側に位置する略円筒状の上流側壁部４４Ａと、噴口４２０８よりも下流側に位置し上流側壁部４４Ａの端部から吸気が流れる方向に延在する半円筒状の下流側壁部４４Ｂとを備えている。
下流側壁部４４Ｂでインジェクタ４２が配置される側の箇所に、吸気ポート３０の下流端に開放状で、吸気ポート３０を流れる吸気によりインジェクタ４２の噴口４２０８から噴射される燃料が付着する範囲の吸気ポート３０の壁面をシリンダヘッド１６の壁面３００６で形成させる切り欠き５０が設けられている。
また、下流側壁部４４Ｂは噴口４２０８に対向する側の吸気ポート３０の壁面３００４を構成し、この壁面３００４は、噴口４２０８から噴射される燃料が付着されない吸気ポート３０の下流の箇所まで延設されている。したがって、噴口４２０８に対向する側の吸気ポート３０の壁面の箇所で噴口４２０８から噴射された燃料が付着される範囲の壁面３００８はシリンダヘッド１６で構成されることになる。
【００１３】
また、断熱部材４４に、インジェクタ４２のハウジング４２０２およびノズル部４２０６を収容するインジェクタ収容部５２が一体に形成されている。
インジェクタ収容部５２は、第１の孔部５２０２と第２の孔部５２０４とを備えている。
第１の孔部５２０２は、ハウジング４２０２を収容する箇所であり、第２の孔部５２０４は、ノズル部４２０６を収容する箇所である。
第２の孔部５２０４は、第１の孔部５２０２と同軸上で第１の孔部５２０２よりも内径が小さい寸法で形成されている。
インジェクタ４２は、ハウジング４２０２が第１の孔部５２０２に収容され、ノズル部４２０６がシール部材であるＯリング４２１０を介して第２の孔部５２０４に収容され、噴口４２０８を吸気ポート３０に露出させた状態で配設されている。
インジェクタ４２は、ポート部４２０４がフュエルレール４８に接続されており、フュエルレール４８は、該フュエルレール４８から突出された突出片４８０２が、シリンダヘッド１６から突設された取り付け部１６０２にねじ５４を介して取着されている。
これにより、インジェクタ４２は、フュエルレール４８をシリンダヘッド１６に取り付けるねじ５４の軸力によってインジェクタ収容部５２に押し付けられ、インジェクタ収容部５２に収容された状態が保持されている。
なお、突出片４８０２の取り付け箇所はシリンダヘッド１６に限定されず、例えば、吸気管２０や断熱部材４４であってもよい。
【００１４】
なお、断熱部材４４は、中空あるいは中実の合成樹脂材料で構成してもよい。
あるいは、断熱部材４４を、中空の部材と、中空の部材の内部に挿入された断熱材料とで構成してもよく、この場合は、最適な断熱性能を確保する上で有利となる。
また、断熱部材４４の上流側部分４４Ａと下流側部分４４Ｂとを別体で構成してもよい。この場合、上流側部分４４Ａと下流側部分４４Ｂとに用いる断熱材料の種類を変えることで、断熱性能を変えることができる。
例えば、上流側部分４４Ａが配置されたシリンダヘッド１６部分に冷却水通路（高温）が配置され、下流側部分４４Ｂが配置されたシリンダヘッド１６部分がそれより低温である場合は、下流側部分４４Ｂよりも上流側部分４４Ａの断熱性能を高めるように、断熱部材４４を構成する断熱材料を選択し、あるいは、断熱材料の密度を設定できる。
そのため、シリンダヘッド１６の温度分布に対応させて最適な断熱性能を確保する上で有利となる。
【００１５】
本実施の形態によれば、インジェクタ４２が、断熱部材４４に設けられたインジェクタ収容部５２に収容されて配設されるため、ハウジング４２０２およびノズル部４２０６が断熱部材４４によって覆われることでハウジング４２０２およびノズル部４２０６が燃焼室２４からの熱に対して断熱される。
そのため、インジェクタ４２の噴口４２０８を燃焼室２４に近接させて配置してもインジェクタ４２が燃焼室２４からの熱にさらされ難くなり、インジェクタ４２のアクチュエータのコイル温度が上昇してインジェクタ４２の動作が影響を受けることを抑制できる。
したがって、インジェクタ４２の円滑な燃料噴射動作を確保しつつ燃費の向上を図る上で有利となる。
【００１６】
また、下流側壁部４４Ｂに切り欠き５０が設けられているため、エンジン１０の高速回転域において吸気ポート３０を流れる吸気速度が速くなると、噴口４２０８から噴射された燃料の大半は、噴口４２０８が位置する側で吸気ポート３０の延在方向に沿って延在するシリンダヘッド１６の壁面３００６の箇所に付着する。
そのため、エンジン１０の高速回転域において、吸気ポート３０の壁面３００６に付着した燃料の気化が高温なシリンダヘッド１６の壁面３００６で効率よくなされ、燃料の燃焼効率の向上を図る上で有利となる。
また、上流側壁部４４Ａによりシリンダヘッド１６の熱の吸気への伝達が抑制され、吸気の温度上昇を抑制する上で有利となり、エンジン１０の燃費の向上を図る上で有利となる。
したがって、吸気の温度上昇を抑制しつつ燃焼効率を向上できるので、エンジン１０の燃費の向上を図る上で有利となる。
【００１７】
また、本実施の形態では、下流側壁部４４Ｂは噴口４２０８に対向する側の吸気ポート３０の壁面３００４を構成し、この壁面３００４は噴口４２０８から噴射される燃料が付着されない吸気ポート３０の下流箇所まで延設され、燃料が付着される壁面３００８の範囲はシリンダヘッド１６で構成されている。
したがって、エンジン１０の低速回転域では、噴口４２０８から噴射された燃料は、その大半が噴口４２０８に対向する側で燃焼室２４寄りの吸気ポート３０のシリンダヘッド１６の壁面３００８および吸気バルブ３４に付着する。
そのため、エンジン１０の低速回転域において、吸気ポート３０の壁面３００８に付着した燃料の気化が効率よくなされ、燃料の燃焼効率の向上を図る上で有利となる。
また、下流側壁部４４Ｂによりシリンダヘッド１６の熱の吸気への伝達が抑制され、吸気の温度上昇を抑制する上でより有利となる。
したがって、エンジン１０の低速回転域において、吸気の温度上昇をより抑制しつつ燃焼効率をより向上できるので、エンジン１０の燃費の向上を図る上でより一層有利となる。
【符号の説明】
【００１８】
１０  エンジン（内燃機関）
１６  シリンダヘッド
２０  吸気管
３０  吸気ポート
３００２  ポート壁面上部
３００４  ポート壁面下部
３００６  壁面
３００８  壁面
４２  インジェクタ
４２０２  ハウジング
４２０６  ノズル部
４２０８  噴口
４４  断熱部材
４４０２  外面
４４０２Ａ  傾斜面
４４０４  内面
４４Ａ  上流側壁部
４４Ｂ  下流側壁部
４６  凹部
５０  切欠
５２  インジェクタ収容部
【図１】
2016114021.tif 000003
【図２】
2016114021.tif 000004
【図３】
2016114021.tif 000005