JP2005133548A

JP2005133548A - シリンダヘッドの吸気ポート構造

Info

Publication number: JP2005133548A
Application number: JP2003366787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Osawa; 宏大澤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設することができ、噴霧空間の容積を減少させることができ、分岐通路への吸気の流入抵抗を低減させることにある。
【解決手段】この発明は、シリンダヘッドの吸気ポート構造において、シリンダヘッドの外面に開口する共通通路の吸気導入口を上下方向に比べて幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、吸気導入口から噴霧空間にかけて共通通路の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部を形成するとともに、共通通路の上方に形成した噴射弁収容部に吸気ポート側膨出部に対応して吸気ポート側凹溝を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明はシリンダヘッドの吸気ポート構造に係り、特に、燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設することができ、噴霧部の噴霧空間の容積を減少させることができ、共通通路から２つの分岐通路への吸気の流入抵抗を低減させることができるシリンダヘッドの吸気ポート構造に関する。

車両等に搭載される内燃機関においては、シリンダヘッドの燃焼室に吸気を導く吸気ポートを設けている。シリンダヘッドの吸気ポート構造としては、図７・図８に示すものがある。図７において、１０２は内燃機関、１０４はシリンダブロック、１０６はシリンダヘッド、１０８はシリンダヘッドカバー、１１０はシリンダ、１１２はピストン、１１４は窪部、１１６は燃焼室である。内燃機関１０２のシリンダヘッド１０６には、燃焼室１１６に吸気を導く吸気ポート１１８を設け、また、燃焼室１１６から排気を外部に導く排気ポート１２０を設けている。

吸気ポート１１８には、図８に示す如く、シリンダヘッド１０６の幅方向一側の外面に開口する１つの吸気導入口１２２と、燃焼室１１６に開口する２つの吸気弁口１２４と、吸気導入口１２２を始点とする１つの共通通路１２６と、吸気弁口１２４を終点とする２つの分岐通路１２８と、共通通路１２６を２つの分岐通路１２８に分岐する隔壁１３０とを設けている。シリンダヘッド１０６は、吸気弁口１２４を開閉する吸気弁１３２を設けている。また、シリンダヘッド１０６には、排気ポート１１８の排気弁口１３４を開閉する排気弁１３６を設けている。

シリンダヘッド１０６は、吸気ポート１１８の共通通路１２６の上方に噴射弁収容部１３８を形成し、吸気弁口１２４に向って燃料を噴射する燃料噴射弁１４０を配設している。燃料噴射弁１４０は、本体部１４２の先端側にノズル１４４を設け、基端側に接続部１４６を設け、本体部１４２にハーネス用コネクタ１４８を設けている。

燃料噴射弁１４０は、ノズル１４４の先端を共通通路１２６の上部壁１５２の内面側に上向きに窪ませて形成した噴霧空間１５４に臨ませて、共通通路１２６の上部壁１５２に形成した噴霧部１５６に装着している。また、燃料噴射弁１４０は、接続部１４６をデリバリパイプ１５８に接続している。

シリンダヘッド１０６には、幅方向一側の外面の吸気導入口１２２の周囲にポート側取付フランジ１６０を形成し、吸気マニホルド１６２を取付けている。吸気マニホルド１６２は、サージタンク１６４に一端側を連結された分岐管１６６を設け、分岐管１６６の他端側にマニホルド側取付フランジ１６８を設けている。吸気マニホルド１６２は、マニホルド側取付フランジ１６８を前記ポート側取付フランジ１６０に取付け、図示しないマニホルド側吸気通路を共通通路１２６に連通している。

従来のシリンダヘッドの吸気ポート構造には、吸気ポートの上部壁に燃料が噴射される凹所を形成し、この凹所に燃料噴射弁のノズルを配置して上部壁のボス部に取付けたものがある。
従来のシリンダヘッドの吸気ポート構造には、吸気ポートの壁面上部に燃料噴霧が通る凹部を形成し、この凹部に燃料噴射弁のノズルを臨ませて配置したものがある。
従来のシリンダヘッドの吸気ポート構造には、１気筒当たり第１・第２吸気バルブを備えたシリンダヘッドの吸気ポート開口部から分岐する第１・第２吸気ポートを有し、第１吸気ポートと吸気ポート開口部との間に隔壁を形成して狭通路と広通路とを設け、広通路にスワールコントロールバルブを配設し、狭通路に燃料噴射弁を配設したものがある。
従来のシリンダヘッドの吸気ポート構造には、２つの円形吸気口を包含する長円開口を空気吸入方向に連続させて一連の吸気ポートを形成し、吸気弁軸より下流の吸気ポート内面を突出させて吸気ポートを２つの円形吸気口に区分する整流壁を形成したものがある。
従来のシリンダヘッドの吸気ポート構造には、シリンダヘッドの外面に開口する１個の吸気導入口から燃焼室に開口する２個の吸気弁口に分岐して連なる吸気ポートを設け、この吸気ポートが分岐部に向かって徐々に長円形断面に変化するようにされるとともに、分岐部において中央の隔壁により２つの半長円形断面の分岐ポートに分離され、分岐ポートが吸気弁口に向かって徐々に円形断面に変化するようにされているものがある。
特開２００１−１４０７１５号公報特開平９−２２２０６３号公報実開平４−１６６８号公報実開平３−９２５２７号公報実開昭６２−６１９５７号公報

ところで、内燃機関の排気を清浄化するためには、燃料噴射弁を極力燃焼室に接近させて配置し、また、噴霧燃料を極力吸気ポートの壁面に付着させないことを望ましい。

ところが、図７・図８に示すシリンダヘッド１０６の吸気ポート１１８の構造においては、噴霧部１５６に装着された燃料噴射弁１４０のハーネス用コネクタ１４８がシリンダヘッドカバー１０８と干渉するため、燃料噴射弁１４０を燃焼室１１６に接近させて配設することができない問題があり、内燃機関１０２の排気の清浄化を十分果たし得ない不都合がある。

また、図７・図８に示すシリンダヘッド１０６の吸気ポート１１８の構造は、噴霧部１５６に装着された燃料噴射弁１４０のノズル１４４の噴霧口（図示せず）と吸気ポート１１８の壁面とが離れているため、燃料が噴射される噴霧空間１５４の容積が大きくなる問題がある。

このため、図７・図８に示すシリンダヘッド１０６の吸気ポート１１８の構造は、吸気ポート１１８と大きな容積の噴霧空間１５４とによって大きな吸気通路が形成されてしまい、吸気通路断面積が急変することから吸入空気の流速が低下して充填効率の低下を招き、出力向上を果たし得ない不都合がある。

この発明は、内燃機関の燃焼室に吸気を導く吸気ポートをシリンダヘッドに設け、前記吸気ポートに前記シリンダヘッドの外面に開口する１つの吸気導入口と、前記燃焼室に開口する２つの吸気弁口と、前記吸気導入口を始点とする１つの共通通路と、前記吸気弁口を終点とする２つの分岐通路と、前記共通通路を前記分岐通路に分岐する隔壁とを設け、前記吸気弁口に向って燃料を噴射する燃料噴射弁を前記共通通路の上方に形成した噴射弁収容部に配設し、前記燃料噴射弁のノズルの先端を前記共通通路の上部壁の内面側に形成した噴霧空間に臨ませたシリンダヘッドの吸気ポート構造において、前記共通通路の吸気導入口を上下方向に比べて幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、前記吸気導入口から前記噴霧空間にかけて前記共通通路の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部を形成するとともに、前記噴射弁収容部に前記吸気ポート側膨出部に対応して吸気ポート側凹溝を形成したことを特徴とする。

この発明のシリンダヘッドの吸気ポート構造は、吸気ポートの共通通路の吸気導入口を上下方向に比べて幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、吸気導入口から噴霧空間にかけて共通通路の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部を形成するとともに、噴射弁収容部に吸気ポート側膨出部に対応して吸気ポート側凹溝を形成したことにより、吸気ポート側凹溝によって燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設して、噴霧空間の容積を減少させることができ、吸気ポート側膨出部によって共通通路内の吸入空気の流れを外側に指向させることができる。
このため、このシリンダヘッドの吸気ポート構造は、燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設することができることから、燃料噴射弁を極力燃焼室に接近させて配置することができ、且つ、噴霧燃料を極力吸気ポートの壁面に付着させることがないため、内燃機関の排気を清浄化することができ、また、噴霧空間の容積を減少させることができることから、吸入空気の流速の低下を防止して充填効率の低下を回避することができるため、出力向上を果たすことができ、さらに、共通通路内の吸入空気の流れを外側に指向させることができることから、共通通路から２つの分岐通路への吸入空気の流入抵抗を低減させることができるため、燃焼室に流入する吸入空気の流速の低下を防止して強いスワールを形成することができる。

この発明のシリンダヘッドの吸気ポート構造は、吸気ポートの吸気導入口を幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、共通通路の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部を形成し、噴射弁収容部に吸気ポート側膨出部に対応して吸気ポート側凹溝を形成することによって、燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設し、噴霧空間の容積を減少させ、共通通路内の吸入空気の流れを外側に指向させるものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図５・図６において、２は内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバーである。内燃機関２は、図３・図４に示す如く、シリンダブロック４のシリンダ１０とピストン１２とシリンダヘッド６の窪部１４とにより燃焼室１６を形成している。内燃機関２のシリンダヘッド６には、燃焼室１６に吸気を導く吸気ポート１８を設け、また、燃焼室１６から排気を外部に導く排気ポート（図示せず）を設けている。

吸気ポート１８には、図３に示す如く、シリンダヘッド６の幅方向一側の外面に開口する１つの吸気導入口２０と、燃焼室１６に開口する２つの吸気弁口２２と、吸気導入口２０を始点とする１つの共通通路２４と、吸気弁口２２を終点とする２つの分岐通路２６と、共通通路２４を２つの分岐通路２６に分岐する隔壁２８とを設けている。シリンダヘッド６には、吸気弁口２２を開閉する吸気弁３０を設けている。

シリンダヘッド６は、図４に示す如く、共通通路２４の上方に噴射弁収容部３２を形成し、吸気弁口２２に向って燃料を噴射する燃料噴射弁３４を配設している。燃料噴射弁３４は、本体部３６の先端側にノズル３８を設け、基端側に接続部４０を設け、本体部３６の外側（吸気マニホルド６４側）にハーネス用コネクタ４２を設けている。燃料噴射弁３４は、ノズル３８の先端を共通通路２４の上部壁４４の内面側に上向きに窪ませて形成した噴霧空間４６に臨ませて、共通通路２４の上部壁４４に形成した噴霧部４８の装着孔５０にノズル３８を装着している。また、燃料噴射弁３４は、接続部４０をデリバリパイプ５２に接続している。

このシリンダヘッド６の吸気ポート１８の構造は、図１に示す如く、吸気ポート１８の共通通路２４の吸気導入口２０を上下方向に比べて横方向である幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、吸気導入口２０から噴霧空間４６にかけて共通通路２４の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部５４を形成するとともに、噴射弁収容部３２に吸気ポート側膨出部５４に対応して吸気ポート側凹溝５６を形成している。

これにより、この吸気ポート１８の構造は、吸気ポート側凹溝５６によって燃料噴射弁３４の位置を下げることができ、これにより燃料噴射弁３４を吸気ポート１８のポート軸線Ｐ及び吸気弁口２２に近接させて配設することにより、噴霧空間４６の容積を減少させることができ、吸気ポート側膨出部５４によって共通通路２４内の吸入空気の流れを外側に指向させることができる。

このため、この吸気ポート１８の構造は、燃料噴射弁３４を吸気ポート１８に近接させて配設することができることから、燃料噴射弁３４を極力燃焼室１６に接近させて配置することができ、且つ、噴霧燃料を極力吸気ポート１８の壁面に付着させることがないため、内燃機関２の排気を清浄化することができる。

また、この吸気ポート１８の構造は、噴霧空間４６の容積を減少させることができることから、吸気通路断面積が急変することがなく、吸入空気の流速の低下を防止して充填効率の低下を回避することができるため、出力向上を果たすことができる。

さらに、この吸気ポート１８の構造は、共通通路２４内の吸入空気の流れを外側に指向させることができることから、共通通路２４から２つの分岐通路２６への吸気の流入抵抗を低減させることができるため、燃焼室１６に流入する吸入空気の流速の低下を防止して強いスワールを形成することができる。

前記吸気ポート１８は、図２に示す如く、吸気導入口２０から吸気弁口２２に到るまで上面視で略同一幅で形成している。

このため、この吸気ポート１８の構造は、共通通路２４から分岐通路２６まで略同一幅で形成されるため、共通通路２４の吸気導入口２０から分岐通路２６の吸気弁口２２までの吸入吸気の流入抵抗を低減させることができる。

また、吸気ポート１８は、図４に示す如く、側面視でポート軸線Ｐが上向きに突出して湾曲するように形成している。

このため、この吸気ポート１８の構造は、吸気ポート１８と燃料噴射弁３４とを更に近接させて配設することができ、更に噴霧空間４６の容積を減少させることができることに加えて、吸気弁のバルブ軸線Ｂと吸気ポート１８のポート軸線Ｐとの挟み角θを小さくすることができ、吸気弁口２２への吸入空気の流入抵抗を低減させることができる。

さらに、吸気ポート１８は、噴霧空間４６近傍でポート軸線Ｐの曲率が最大となるように形成している。

このため、この吸気ポート１８の構造は、噴霧空間４６近傍でポート軸線Ｐの曲率を最大とするので、吸気ポート１８と燃料噴射弁３４のノズル３８とを近接させることができ、更に噴霧空間４６の容積を減少させることができる。

前記燃料噴射弁３４は、シリンダヘッド６に装着した本体部３６の下側側面にハーネス用コネクタ４２を配設し、このハーネス用コネクタ４２のコネクタ差込口５８をシリンダヘッド６の幅方向一側の外面から離間する外側に向けて開口させている。

このため、この吸気ポート１８の構造は、燃料噴射弁３４の取付時にハーネス用コネクタ４２とシリンダヘッドカバー８とが干渉することがないため、燃料噴射弁３４をシリンダヘッド６の燃焼室１６に最大限近づけることができ、噴霧空間４６の容積を減少させることができる。なお、燃料噴射弁３４は、図５に示す如く、デリバリパイプ５２に取付けられた回転おさえ具６０によりハーネス用コネクタ４２の両側を挟まれ、回転を防止される。

シリンダヘッド６の幅方向一側の外面の吸気導入口２０の周囲には、ポート側取付フランジ６２を形成している。吸気ポート１８に吸気を導入する吸気マニホルド６４は、図５・図６に示す如く、サージタンク６６に一端側を連結された分岐管６８を設け、分岐管６８の他端側にマニホルド側取付フランジ７０を設けている。サージタンク６６には、スロットルボディ７２を接続している。分岐管６８には、マニホルド側吸気通路７４を設けている。マニホルド側取付フランジ７０から延びる外側の２つの分岐管６８が直線的に下方に延出した後中央側に湾曲してサージタンク６６に連絡し、中央側の２つの分岐管６８が外側に向かって延出して外側の分岐管６８に沿って下方に延出した後中央側に湾曲してサージタンク６６に連絡する。分岐管６８で囲まれた部位にサージタンク６６とスロットルボディ７２が配設され、スロットルボディ７２の接続口７２ａは上方に向けて開口されている。

図３・図４に示す如く、吸気ポート１８のポート側取付フランジ６２と吸気マニホルド６４のマニホルド側取付フランジ７０との間には、タンブルコントロールバルブボディ７６を配設して取付けている。タンブルコントロールバルブボディ７６には、マニホルド通路７４と共通通路２４とを連絡するボディ側吸気通路７８を設け、タンブルコントロール用のバタフライバルブ８０をバルブ軸８２により回動可能に軸支している。このタンブルコントロールバルブボディ７６とマニホルド側取付フランジ７０とには、吸気ポート側凹溝５６に連続するボディ側凹溝８４とマニホルド側凹溝８６とを設けている。

このため、この吸気ポート１８の構造は、タンブルコントロールバルブボディ７６とマニホルド側取付フランジ７０とが邪魔になることなく、ハーネス用コネクタ４２とハーネスのカプラ（図示せず）とを容易に脱着させることができるので、燃料噴射弁３４のハーネス用コネクタ４２の組付け性を向上させることできる。

前記タンブルコントロールバルブボディ７６には、図１に示す如く、共通通路２４と連続する前記ボディ側吸気通路７８を設け、このボディ側吸気通路７８を上下方向に比べて横方向である幅方向を大とする１つの楕円形状に形成するとともに、ボディ側吸気通路７８の中央天井面に下向きのボディ側膨出部８８を形成し、ボディ側吸気通路７８内に上側を切り欠いた前記バタフライバルブ８０を配設している。

このため、この吸気ポート１８の構造は、上側を切り欠いたバタフライバルブ８０とボディ側膨出部８８とにより共通通路２４内上部の吸入空気の流れを２つに分けることができ、吸入吸気をスムーズに２つの分岐通路２６に流入させることができる。更に、この吸気ポート１８の構造は、バタフライバルブ８０の上側を切り欠くため、タンブル流を発生することができ、半楕円形状のバタフライバルブ８０の下側周面の形状と共通通路２４の下側内壁の形状とを簡易に一致させることができ、簡易な構成とすることができる。

これにより、このシリンダヘッド６の吸気ポート１８の構造は、排ガス清浄化性能、エンジン出力性能、部品組付け性向上及び燃費向上を両立させることができる。

この発明のシリンダヘッドの吸気ポート構造は、燃料噴射弁を吸気ポートに近接させて配設し、噴霧空間の容積を減少させ、共通通路内の吸入空気の流れを外側に指向させるものであり、内燃機関の吸気系に適用することができる。

この発明の実施例を示す吸気ポートの斜視図である。吸気ポートの上面図である。シリンダヘッドの吸気弁のバルブ軸線における断面図である。シリンダヘッドの吸気ポートのポート軸線における断面図である。内燃機関の斜視図である。内燃機関の上面図である。従来例を示す内燃機関の断面図である。シリンダヘッドの断面図である。

符号の説明

２内燃機関
４シリンダブロック
６シリンダヘッド
８シリンダヘッドカバー
１６燃焼室
１８吸気ポート
２０吸気導入口
２２吸気弁口
２４共通通路
２６分岐通路
２８隔壁
３０吸気弁
３２噴射弁収容部
３４燃料噴射弁
３６本体部
３８ノズル
４２ハーネス用コネクタ
４４上部壁
４６噴霧空間
４８噴霧部
５４吸気ポート側膨出部
５６吸気ポート側凹溝
６２ポート側取付フランジ
６４吸気マニホルド
７０マニホルド側取付フランジ
７６タンブルコントロールバルブボディ
８０バタフライバルブ
８４ボディ側凹溝
８６マニホルド側凹溝
８８ボディ側膨出部

Claims

内燃機関の燃焼室に吸気を導く吸気ポートをシリンダヘッドに設け、前記吸気ポートに前記シリンダヘッドの外面に開口する１つの吸気導入口と、前記燃焼室に開口する２つの吸気弁口と、前記吸気導入口を始点とする１つの共通通路と、前記吸気弁口を終点とする２つの分岐通路と、前記共通通路を前記分岐通路に分岐する隔壁とを設け、前記吸気弁口に向って燃料を噴射する燃料噴射弁を前記共通通路の上方に形成した噴射弁収容部に配設し、前記燃料噴射弁のノズルの先端を前記共通通路の上部壁の内面側に形成した噴霧空間に臨ませたシリンダヘッドの吸気ポート構造において、前記共通通路の吸気導入口を上下方向に比べて幅方向を大とする１つの楕円形状に形成し、前記吸気導入口から前記噴霧空間にかけて前記共通通路の中央天井面に下向きの吸気ポート側膨出部を形成するとともに、前記噴射弁収容部に前記吸気ポート側膨出部に対応して吸気ポート側凹溝を形成したことを特徴とするシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記吸気ポートは、吸気導入口から吸気弁口に到るまで上面視で略同一幅で形成したことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記吸気ポートは、側面視でポート軸線が上向きに湾曲するように形成したことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記吸気ポートは、噴霧空間近傍で前記ポート軸線の曲率が最大となるように形成したことを特徴とする請求項３に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記燃料噴射弁は、本体部の下側側面にハーネス用コネクタを配設し、このハーネス用コネクタのコネクタ差込口を外側に向けて開口させたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記吸気ポートのポート側取付フランジと吸気マニホルドのマニホルド側取付フランジとの間にはタンブルコントロールバルブボディを配設し、このタンブルコントロールバルブボディと前記マニホルド側取付フランジとに前記吸気ポート側凹溝に連続するボディ側凹溝とマニホルド側凹溝とを設けたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。
前記タンブルコントロールバルブボディに前記共通通路と連続するボディ側吸気通路を設け、このボディ側吸気通路を上下方向に比べて幅方向を大とする１つの楕円形状に形成するとともに、前記ボディ側吸気通路の中央天井面に下向きのボディ側膨出部を形成し、前記ボディ側吸気通路内に上側を切り欠いたバタフライバルブを配設したことを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの吸気ポート構造。