(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ列がＶ字状に配設され、シリンダヘッドに吸排気弁を具備した頭上弁式Ｖ型内燃機関において、
吸気開口と排気開口とがクランク軸線方向に沿って配列されるとともに、吸気ポートを有する吸気管、排気ポートを有する排気管および動弁系がＶバンク内方に配設され、
前記吸気ポートはシリンダ頂部の燃焼室に開口された吸気開口近傍にて大きく湾曲され、
燃料噴射弁の噴射方向がシリンダ中心線に対して狭い角度をなすとともに吸気ポート内を通過する吸入空気と大きな角度で交叉し、かつ前記吸気開口に指向した燃料噴射弁が、前記吸気ポートの湾曲外側部位に配置され、
該湾曲外側部位に配置された前記燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に平行な点火栓とが、前記Ｖバンク外方に配設されたことを特徴とする頭上弁式内燃機関の燃料噴射弁配置構造。
【請求項２】
吸気ポートの吸気開口と排気ポートの排気開口とは、内燃機関のクランク軸と平行に配置されたことを特徴とする前記請求項1記載の頭上弁式内燃機関の燃料噴射弁配置構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料噴射量の変化に即応して機関出力を増減することができる応答性の良好な頭上弁式内燃機関の燃料噴射弁配置構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
燃料噴射弁を備えた従来の頭上弁式内燃機関では、特開平２−１６１１２４号公報に示されるように、吸気ポートの長手方向と排気ポートの長手方向とは、平面視で略一直線上に配列され、また該両ポートの開口直上に設けられた吸排気弁や動弁装置との干渉を避けるべく、該動弁装置より外側方でかつ前記吸気ポートの比較的上流側に位置して、該吸気ポートの長手方向に対し鋭角をなして燃料噴射方向が指向するように、燃料噴射弁が設けられていた。
【０００３】
【解決しようとする課題】
前記公報記載の内燃機関では、シリンダヘッド回りが複雑になり、大型化や、コストアップを招き易いとともに、燃料噴射方向が吸気ポートの開口に指向せず、吸気ポートの内周面に指向したため、加速時等に、大量の噴射燃料が吸気ポートを流れる吸入空気と十分に霧化混合しないまま燃料噴射粒子が吸気ポートの内周面に付着することもあり、その場合、燃料室内に所要の燃料が供給されず、機関出力が直ちに増大できず、所望の応答性が得られにくくなってしまう場合も生ずる。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用効果】
本発明は、このような難点を克服した頭上弁式内燃機関の改良に係り、シリンダ列がＶ字状に配設され、シリンダヘッドに吸排気弁を具備した頭上弁式Ｖ型内燃機関において、吸気開口と排気開口とがクランク軸線方向に沿って配列されるとともに、吸気ポートを有する吸気管、排気ポートを有する排気管および動弁系がＶバンク内方に配設され、前記吸気ポートはシリンダ頂部の燃焼室に開口された吸気開口近傍にて大きく湾曲され、燃料噴射弁の噴射方向がシリンダ中心線に対して狭い角度をなすとともに吸気ポート内を通過する吸入空気と大きな角度で交叉し、かつ前記吸気開口に指向した燃料噴射弁が、前記吸気ポートの湾曲外側部位に配置され、該湾曲外側部位に配置された前記燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に平行な点火栓とが、前記Ｖバンク外方に配設されたことを特徴とするものである。
【０００５】
本発明は前記したように構成されているので、シリンダヘッドまわりが小型化可能となり、車載時の自由度も増し、またコストも低減でき、さらに前記燃料噴射弁から噴射された燃料は、吸気ポートを流れる吸入空気と充分に接触して均一に混合できるとともに、吸気ポートの内周面に付着することとなく吸気開口を介してシリンダ頂部の燃焼室内に円滑に流入することができ、その結果、燃料噴射量の変化に対応し機関出力を直ちに増減して、応答性を大巾に向上させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、図１ないし図６に図示された本発明の一実施例について説明する。
【０００７】
頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１は図示されない乗用車に車巾方向へクランク軸10が指向した状態で搭載され、該頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１のクランク軸10の一端側に図示されないクラッチを内蔵した変速装置２が一体的に付設され、前記頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１には、シリンダブロック３の２列のシリンダ８群上にそれぞれ着脱自在に２個のシリンダヘッド４が結合され、該シリンダヘッド４にヘッドカバー５が着脱自在に装着され、シリンダブロック３の底部にクランクケース６が着脱自在に装着され、さらに該クランクケース６の下部にオイルパン７が着脱自在に装着されている。
【０００８】
また前記シリンダブロック３には片側に２個のシリンダ８が配列されるとともに、該２列のシリンダ８が相互に90°の角度をなしてＶ字状に配置され、該シリンダ８にピストン９が摺動自在に嵌装されている。
【０００９】
さらにシリンダ８の中心線が交差する位置にクランク軸10が配設され、該クランク軸10はジャーナル軸受12を介してシリンダブロック３とクランク軸ホルダ13とに挟まれて回転自在に枢支され、クランク軸10のクランクピン11とピストン９とはコネクティングロッド14で連結されており、ピストン９の昇降に応じてクランク軸10は図１にて反時計方向に回転駆動されるようになっている。
【００１０】
さらにまた２個のシリンダヘッド４には、シリンダ８の中心線より２列のシリンダ８の間のＶバンク15寄りに位置して（図５参照）吸気開口18、排気開口19の付近にてそれぞれ大きく彎曲した吸気ポート16と排気ポート17とが配設され、１列のシリンダ８の内の隣接するシリンダ８に対応した排気ポート17の排気開口19が相互に接近し、吸気ポート16の吸気開口18は該排気開口19よりもシリンダ列の外方に位置し、これら吸気開口18、排気開口19はシリンダ列と平行となるように配置されている。
【００１１】
しかも図４および図５に図示されるように、各シリンダ列における吸気ポート16の吸入端に吸気管20を介して吸気チャンバー21に接続され、また各シリンダ列における排気ポート17は相互に合流されて各シリンダ列毎に１本に収束され、該排気ポート17の排気端に排気分岐管23が接続され、該排気分岐管23は反対側のシリンダ列の排気分岐管23と合せられて１本の排気管22に収束され、該排気管22、排気分岐管23の外周は断熱管24で包囲され、該排気管22は、変速装置２上に据付けられた排気ガス浄化装置25に接続され、該排気ガス浄化装置25には図示されない三元触媒が内蔵されている。
【００１２】
また吸気チャンバー21の上方には、図示されないエアクリーナに通ずる吸気管26が接続され、該吸気管26に吸入空気量を調整する絞り弁装置27が付設されている。
【００１３】
さらに前記各吸気開口18および排気開口19には、それぞれ吸気弁28および排気弁29が設けられ、該吸気弁28および排気弁29からＶバンク15寄りに動弁装置30が配設されている。
【００１４】
前記動弁装置30では、図１、図３および図６に図示されるように、Ｖバンク15内で、クランク軸10の直上に位置して、該クランク軸10と平行にカムシャフト31が回転自在に枢支され、クランク軸10の一端に形成された駆動スプロケット32と、カムシャフト31の一端に一体に装着された従動スプロケット33とにカムチェーン34が架渡され、該カムチェーン34の緩みを除去するチェンテンショナー35（図１参照）が設けられ、該従動スプロケット33の歯数は駆動スプロケット32の歯数の倍に設定されており、クランク軸10が回転すると、カムシャフト31はその半分の回転速度で回転駆動されるようになっている。
【００１５】
またカムシャフト31からシリンダ８寄りに位置してシリンダブロック３にスイングアーム36（図３参照）が上下に揺動自在に枢支され、該スイングアーム36のカムフォロワー37はカムシャフト31に接触し、吸気弁28、排気弁29の頂端からＶバンク15寄りに位置してロッカシャフト39が軸架され、該ロッカシャフト39に揺動自在に嵌合されたロッカアーム40とスイングアーム36とにプッシュロッド38が介装されており、カムシャフト31が回転駆動されると、カムシャフト31にカムフォロワー37が接触しているスイングアーム36が上下に揺動され、このスイングアーム36の揺動運動は、プッシュロッド38を介してロッカアーム40に伝達され、ロッカアーム40の揺動運動でもって吸気弁28、排気弁29は間欠的に開放されるようになっている。
【００１６】
さらに各吸気ポート16には、該吸気ポート16が大きく彎曲した外側部位にて、吸気開口18へ指向した燃料噴射弁41が付設されるとともに、吸気ポート16の吸気開口18と排気ポート17の排気開口19との中間に位置して、該燃料噴射弁41と平行に点火栓42が設けられており、該点火栓42で発生された火花により燃焼室43内の混合気が点火されるようになっている。
【００１７】
さらにまた図１および図６に図示されるように、シリンダブロック３およびクランクケース６の前端部（車体に対しては一側端部）には、縁部44が形成され、該縁部44にカバー部材45が着脱自在に装着され、しかも図３に図示されるようにシリンダブロック３における左右のシリンダ列の内側壁部46の頂端と、図６に図示の前後端壁部47の頂端とに頂板48がボルト49でもって一体に装着されており、オイルパン７、カバー部材45および頂板48でもってクランク室50が密閉されている。
【００１８】
そして図３および図６に図示されるように頂板48の下面に仕切板51が一体に装着され、該頂板48および仕切板51で密閉されたブリーザ室52は開口53を介してクランク室50に連通されるとともに、接続管54およびこれに嵌合される図示されない接続管を介して吸気チャンバー21または図示されない吸着剤を内蔵したキャニスタに連通されている。
【００１９】
また図６に図示されるように従動スプロケット33に隣接してカムシャフト31にパルサーロータ55が一体に装着され、該パルサーロータ55の外周に隣接してカバー部材45にピックアップコイル56が一体に取付けられている。
【００２０】
さらに図２に図示されるように、カバー部材45と、該カバー部材45の内側面にネジ57でもって一体に装着された裏板58とで潤滑用オイルポンプ59のケーシングが構成され、該ケーシング内のロータ60がクランク軸10の前端部に一体に嵌着されている。
【００２１】
さらにまた潤滑用オイルポンプ59の吸入ポート61はパイプ63を介してストレーナ64に接続されるとともに、潤滑用オイルポンプ59の吐出ポート62はフィルター65の外側空間66に接続されており、クランク軸10が回転して潤滑用オイルポンプ59が回転駆動されると、オイルパン７内に溜ったオイルは、ストレーナ64よりパイプ63を介して潤滑用オイルポンプ59に吸入され、該潤滑用オイルポンプ59にて加圧されたオイルは、吐出ポート62よりフィルター65の外側空間66に吐出され、エレメント67にて濾過された後、内側空間68から頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１の各潤滑部分に供給されるようになっている。
【００２２】
また図２に図示されるように、クランク軸10の前端にボルト69でもってドライブプーリ70が一体に嵌着され、該ドライブプーリ70の第１プーリ部71と、クランク軸10の右側（図１では左側、車体に関しては前方）に配設されたエアコン用コンプレッサー74のドリブンプーリ75と、クランク軸10およびエアコン用コンプレッサー74の中間上方に配設されたウォータポンプ76のドリブンプーリ77とに、第１無端ベルト82が架渡され、該ウォータポンプ76の吸入ポート78にサーモスタット79が介装され、該ウォータポンプ76の吐出ポート80はシリンダブロック３における左右のシリンダ８の近くの冷却水吸入開口81に連通されている。
【００２３】
さらにクランク軸10を挟みエアコン用コンプレッサー74と反対側の左側（図１では右側）に交流発電機83が配設され、該交流発電機83のドリブンプーリ84とドライブプーリ70の第２プーリ部72とに第２無端ベルト85が架渡され、またカムシャフト31の従動スプロケット33より上方に位置してパワーステアリング用オイルポンプ86が配設され、該パワーステアリング用オイルポンプ86のドリブンプーリ87とドライブプーリ70の第３プーリ部73とに第３無端ベルト88が架渡されており、クランク軸10が回転すると、交流発電機83およびパワーステアリング用オイルポンプ86が回転駆動されるようになっている。
【００２４】
さらにまた図２に図示されるように、クランク軸10の後端（図２では右端）にフライホイール89が一体に装着され、該フライホイール89の変速装置２の入力軸（図示されず）に一体に連結され、変速装置２の出力軸90（図１、図３参照）はクランク軸10と平行に位置しており、該出力軸90は図示されない伝動機構を介して自動車の前輪（図示されず）に接続されており、クランク軸10が回転すると、変速装置２にて所要の変速比に変速されてから前輪に動力が伝達されるようになっている。
【００２５】
しかも燃料噴射弁41に隣接し、クランク軸10と平行に架設された燃料パイプ91は、燃料噴射弁41の上端に接続されており、図示されない燃料タンクから吸上げられて、燃料ポンプ（図示されず）により燃料パイプ91内を循環する燃料が燃料噴射弁41に供給されるようになっている。
【００２６】
なお92はオイルレベルゲージである。
【００２７】
図１ないし図６に図示の実施例は前記したように構成されているので、頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１がクランキングされた状態では、図示されないエアクリーナにて濾過された濾過空気は、絞り弁装置27により所要の吸入空気量に調整されて、吸気チャンバー21に吸入され、該吸気チャンバー21より吸気管20を介して吸気ポート16に流入し、動弁装置30により所要のタイミングで、開弁された吸気弁28を介して燃焼室43に供給されるが、これとタイミングを合せて燃料噴射弁41より吸気ポート16を介して燃焼室43に燃料が供給され、吸気弁28の閉弁後、混合気は所要のタイミングで点火栓42から発生された火花によって、着火される。
【００２８】
そしてこの着火燃焼された燃焼ガスによりピストン９が押下げられ、クランク軸10が回転を始め、変速装置２を介して乗用車の車輪にその動力が伝達され、乗用車は走行することができる。
【００２９】
また燃焼室43内で燃焼された排気燃焼ガスは、排気ポート17から排気分岐管23および排気管22を介して排気ガス浄化装置25に流入し、該排気ガス浄化装置25内の触媒により、ＮＯX 、ＣＯ等の有害ガスが除去されて大気中に放出され、排気管22および排気分岐管23はその中を流れる高温の排気燃焼ガスによって高温に加熱されるが、該排気管22および排気分岐管23の外周は断熱管24によって密閉されているため、吸気管20、吸気チャンバー21および絞り弁装置27が排気管22および排気分岐管23の上方に位置していても、これら吸気系は前記排気管22および排気分岐管23内を流れる排気燃焼ガスの影響を受けて加熱されることがなく、充填効率は高水準に維持されうる。
【００３０】
さらに排気管22および排気分岐管23は著しく冷却されることなく、断熱管24により高温に保持されるため、排気管22から排気ガス浄化装置25内に流入した排気燃焼ガスは、該排気ガス浄化装置25内の触媒と充分な酸化・還元反応を起し、有害ガスの排出量が頗る少ない。
【００３１】
さらにまた排気ガス浄化装置25は１個で足るため、コストダウンが可能である。
【００３２】
また吸気弁28および排気弁29は各シリンダ８の中心からＶバンク15寄りに位置し、シリンダ８の配列方向すなわちクランク軸10の長手方向に沿って略一直線状に配列され、動弁装置30は１本のカムシャフト31でもって駆動されるため、動弁装置30の構造が著しく簡略化され、大巾な軽量化およびコストダウンを図ることができる。
【００３３】
さらにシリンダヘッド４を小型化できて、車載時に頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関１を自由に設置することができるとともにコストダウンを図ることができる。
【００３４】
さらにまたクランク軸10の軸端に潤滑用オイルポンプ59が設けられ、その上方にパルサーロータ55およびパワーステアリング用オイルポンプ86が配列され、潤滑用オイルポンプ59の左右両側にエアコン用コンプレッサー74および交流発電機83が配置され、パルサーロータ55とエアコン用コンプレッサー74とを結ぶ略中間にウォータポンプ76が配置されているため、これらの補機はコンパクトにまとまっている。
【００３５】
しかも吸気ポート16と排気ポート17とは、Ｖバンク15寄りに配置されているため、該吸気ポート16と排気ポート17とにそれぞれ設けられている動弁装置30もＶバンク15寄りに位置し、該動弁装置30と干渉されずに燃料噴射弁41をＶバンク15と反対側に配設することができる。
【００３６】
この結果、燃料噴射弁41を吸気開口18に向けるとともにシリンダ８の中心線に近い方向に指向させて吸気ポート16内を通過する吸入空気と大きな角度で交叉させて噴射燃料を吸入空気と均一に混合させることができるとともに、吸気ポート16の内周面に噴射燃料を付着させずに燃焼室43内に供給することができ、燃料噴射量に即応し機関出力を確実に増減して応答性を向上させることができる。
【００３７】
また図７に図示するように片側４気筒、全体で８気筒の頭上弁式Ｖ型８気筒内燃機関93にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関の吸排気構造の一実施例を図示した正面図である。
【図２】図１のII−II線に沿って截断した縦断側面図である。
【図３】図４のIII −III 線に沿って截断した一部縦断面図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿って截断した縦断側面図である。
【図７】本発明の他の実施例の平面図である。
【符号の説明】
１…頭上弁式Ｖ型４気筒内燃機関、２…変速装置、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…ヘッドカバー、６…クランクケース、７…オイルパン、８…シリンダ、９…ピストン、10…クランク軸、11…クランクピン、12…ジャーナル軸受、13…クランク軸ホルダ、14…コネクティングロット、15…Ｖバンク、16…吸気ポート、17…排気ポート、18…吸気開口、19…排気開口、20…吸気管、21…吸気チャンバー、22…排気管、23…排気分岐管、24…断熱管、25…排気ガス浄化装置、26…吸気管、27…絞り弁装置、28…吸気弁、29…排気弁、30…動弁装置、31…カムシャフト、32…駆動スプロケット、33…従動スプロケット、34…カムチェーン、35…チェンテンショナー、36…スイングアーム、37…カムフォロワー、38…プッシュロッド、39…ロッカシャフト、40…ロッカアーム、41…燃料噴射弁、42…点火栓、43…燃焼室、44…縁部、45…カバー部材、46…内側壁部、47…前後端壁部、48…頂板、49…ボルト、50…クランク室、51…仕切板、52…ブリーザ室、53…開口、54…接続管、55…パルサーロータ、56…ピックアップコイル、57…ネジ、58…裏板、59…潤滑用オイルポンプ、60…ロータ、61…吸入ポート、62…吐出ポート、63…パイプ、64…ストレーナ、65…フィルター、66…外側空間、67…エレメント、68…内側空間、69…ボルト、70…ドライブプーリ、71…第１プーリ部、72…第２プーリ部、73…第３プーリ部、74…エアコン用コンプレッサー、75…ドリブンプーリ、76…ウォータポンプ、77…ドリブンプーリ、78…吸入ポート、79…サーモスタット、80…吐出ポート、81…冷却水吸入開口、82…第１無端ベルト、83…交流発電機、84…ドリブンプーリ、85…第２無端ベルト、86…パワーステアリング用オイルポンプ、87…ドリブンプーリ、88…第３無端ベルト、89…フライホイール、90…出力軸、91…燃料パイプ、92…オイルレベルゲージ、93…頭上弁式Ｖ型８気筒内燃機関。
【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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