JPH0988612A - 直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構造 - Google Patents

直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構造

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JPH0988612A
JPH0988612A JP7250831A JP25083195A JPH0988612A JP H0988612 A JPH0988612 A JP H0988612A JP 7250831 A JP7250831 A JP 7250831A JP 25083195 A JP25083195 A JP 25083195A JP H0988612 A JPH0988612 A JP H0988612A
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JP
Japan
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intake
pair
cylinder head
valves
spark ignition
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Application number
JP7250831A
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English (en)
Inventor
Yutaka Matayoshi
豊 又吉
Yasuyuki Iwade
保之 岩出
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】直噴火花点火式機関のシリンダヘッド構造をコ
ンパクト化する。 【解決手段】1つの燃焼室24に一対の吸気ポート22と一
対の排気ポート33とを備えたシリンダヘッド21の中央部
に点火プラグ29を配設し、燃料噴射弁25の噴孔25aを一
対の吸気弁の間に位置させ、燃料噴射弁25のボディ部25
bを吸気カムシャフト23と吸気ポート22との間に位置さ
せて燃料噴射弁25を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に燃料噴
射弁から燃料を噴射し、点火プラグによって火花点火を
行う直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の直噴火花点火式内燃機関
のシリンダヘッド構造としては、特開平6−20754
2号公報に示すようなものがある。図15に基づいて、そ
の概要を説明すると、ピストン11の冠面に凹み11a
を形成し、機関の低負荷運転時には圧縮行程末期に凹み
11a内に向けて燃料噴射弁12から燃料を噴射するこ
とにより、点火プラグ13周りの限られた領域内にのみ
混合気を形成する。
【0003】そして、クランキング開始後機関回転速度
が予め定められた速度まで上昇する間は成層行程と圧縮
行程末期の2回に分けて燃料を噴霧し、機関回転速度が
予め定められた速度を超えた後は、圧縮行程末期に1回
燃料を噴射するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構
造にあっては、燃料噴射弁12は排気ポート14とシリ
ンダヘッド15下面の間に横置きに配置され、燃料噴霧
は、燃料噴射弁12の中心軸より下側に偏向噴霧する構
成となっていたため、燃料噴射弁12が水平側に寝かせ
た状態で取り付けられ、噴霧方向を敢えて偏向させた噴
霧偏向タイプとしているため、他の機関との共用化がで
きない。
【0005】したがって、汎用型の燃料噴射弁として位
置づけることが難しく、製造コストが高くつき、また、
該偏向噴霧タイプはカーボン付着,取付誤差,加工精度
等により信頼性を上げられず、組立方向が指定されるた
め、組立能率が極めて劣るといった問題があった。本発
明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、
点火プラグ、燃料噴射弁の取付け位置を適切に設定し、
更には、吸・排気ポート形状の工夫等によって上記問題
点を解決した直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド
構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、気筒毎に一対の吸気弁と一対の排気弁及び該
吸・排気弁を駆動する吸気カムシャフトと排気カムシャ
フトとを備え、かつ、燃焼室内に燃料噴射弁から燃料を
噴射し、点火プラグによって火花点火を行う直噴火花点
火式内燃機関のシリンダヘッド構造において、前記点火
プラグを一対の吸気弁と一対の排気弁とで囲まれる燃焼
室中央部分にシリンダ中心軸と同軸上に配設し、かつ、
前記燃料噴射弁を、先端の噴孔部が一対の吸気弁の間に
位置し、ボディ部が吸気ポートと吸気カムシャフトとの
間に位置するように配設したことを特徴とする。
【0007】このようにすれば、燃料噴射弁ノシリンダ
ヘッド下面に対する取付け角度を大きく採れるため、噴
霧偏向タイプ等の特殊な機能を有する必要がなく、製造
コストを低減でき、組立の方向性管理が不要となるので
組立能率も高められる。また、燃料噴射弁を吸気ポート
側に配置するため、排気熱の影響を受けることもない。
【0008】さらに、車両に機関を組付けた状態で、容
易に燃料噴射弁の交換が可能となり、組立整備時間の短
縮が図れる。また、請求項2に係る発明は、同一燃焼室
内の一対の吸気弁相互の間隔と一対の排気弁相互の間隔
とを異なる寸法としたことを特徴とする。
【0009】このようにすれば、同一のシリンダボア径
に対して吸・排気弁の径を大きくすることができる。特
に請求項3に係る発明のように、前記一対の吸気弁相互
の間隔を一対の排気弁相互の間隔より大きく設定した場
合には、吸気弁の径を大きくすることができる。
【0010】また、請求項4に係る発明は、前記一対の
吸気弁に対応する吸気ポートを上流側に向かって両吸気
ポート相互の間隔が拡がった後、上流端のシリンダヘッ
ド端面近傍で1本の吸気ポートに集合する形状としたこ
とを特徴とする。このようにすれば、点火プラグの取付
用ボスが、排気ポート内に割り込みやすく、一対の吸気
弁相互の間隔を拡げることなく燃料噴射弁の噴孔部を配
置できると共に、吸気ポート断面積を確保しつつ燃料噴
射弁のボディ部を装着でき、シリンダヘッド全体をコン
パクトに配設できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図1〜図5は、本発明の一実施形
態に係る直噴式火花点火機関のシリンダヘッド構造を示
す。構成から説明すると、シリンダヘッド21に形成され
た一対の吸気ポート22と該吸気ポート22を開閉する一対
の吸気弁31を駆動するための吸気カムシャフト23との間
に、燃焼室24内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁25を配
設する。
【0012】前記燃料噴射弁25の先端の噴孔部25aを一
対の吸気弁31が着座する一対の吸気弁シート26の間に位
置するように、燃料噴射弁25のボディ部25bを吸気ポー
ト22と吸気カムシャフト23との間から組み込み、該燃料
噴射弁25の上端部に吸気マニホールド27上方の燃料配管
28が着脱自由に取り付けられている。点火プラグ29は、
一対の吸気弁31と一対の排気弁32とで囲まれた燃焼室24
中心部に位置し、シリンダ中心軸と同軸上に配設され
る。
【0013】前記一対の排気弁32は、一対の排気弁シー
ト30に着座され、排気ポート33を開閉する。図3に示す
ように、吸気弁31にはバルブリフタ34が組み込まれ、吸
気カムシャフト23により開閉制御される。同様に、排気
弁32にもバルブリフタ35が組み込まれ、排気カムシャフ
ト36により開閉制御される。
【0014】図4に示すように、シリンダヘッド21に
は、燃料噴射弁取付用のボス37、図示しないバルブスプ
リングの取付座38、点火プラグ取付用のボス39等が形成
されている。次に、作用を説明する。吸入空気は、吸気
マニホールド27からシリンダヘッド21内の吸気ポート22
を介して吸気弁シート26からより燃焼室24内に吸い込ま
れる。
【0015】また、燃料は、燃料配管28より燃料噴射弁
25を通過して、図示しないコントロールユニットからの
制御信号により、燃料噴射弁25の噴孔部25aから超微粒
化した燃料が直接燃焼室24に噴霧される。そして、図示
しないピストンの圧縮と共に、点火プラグ29の点火によ
り着火燃焼する。
【0016】ここで、燃料噴射弁25の噴孔部25aが一対
の吸気弁シート26相互の間に位置し、燃料噴射弁25のボ
ディ部25bを吸気ポート22と吸気カムシャフト23との間
に配設しているため、燃料噴射弁25のシリンダヘッド21
下面に対する取付角度αが大きく採れ、その結果、噴霧
偏向タイプ等の特殊な機能を有する必要がなく、低コス
トで製造でき、組立の方向性を管理する必要がないので
組立能率も高められる。
【0017】また、燃料噴射弁25を吸気ポート22側に配
置するため、排気ポート側に配置したときのような熱の
影響を受けることもない。さらに、車両に機関を組付け
た状態で、容易に燃料噴射弁25の交換が可能となり、組
立整備時間の短縮が図れる。図6は、本発明の別の実施
形態を示す。
【0018】このものは、前記実施形態と同様の構成に
おいて、同一の燃焼室における一対の吸気弁シート41相
互つまり図示しない吸気弁相互の間隔l1 と一対の排気
弁シート42相互つまり図示しない排気弁相互の間隔l2
とをl1 ≠l2 となるように吸気弁シート41及び排気弁
シート42を配置したもので、このようにすることによ
り、l1 =l2 としたものに比較して同一シリンダボア
径の場合、吸・排気弁の径を大きく確保することができ
る。
【0019】特に図7に示した第3の実施形態は、前記
1 >l2 となるように吸気弁シート51及び排気弁シー
ト52を配置したもので、このようにすることにより、l
1 =l2 としたものに比較して同一シリンダボア径の場
合、吸気弁の径を大きく確保することができる。図8は
更に別の実施形態を示す。
【0020】構成を説明すると、同一の燃焼室61におけ
る一対の吸気ポート62を、それらの下流端開口部から上
流端のシリンダヘッド端面に向けて略線対称軸となるセ
ンターラインCLを設定したとき、前記一対の各吸気ポ
ート62が下流端部では上流側に向かって夫々センターラ
インCLに対して角度θ (例えば10°) ずつ外側に拡げ
られ、中央部分から上流に向かうにつれて相互に内側に
接近し、上流端部のシリンダヘッド端面63部分で集合し
て1つの吸気ポートとなるように形成されている。
【0021】このようにすれば、燃料噴射弁の取付用ボ
ス64が、前記吸気ポート62内に割り込みやすい形状とな
り、一対の吸気弁相互の間隔を拡げることなく、燃料噴
射弁の噴孔部を配置できると共に、吸気ポート62の断面
積を確保しつつ、燃料噴射弁のボディ部を装着できるた
め、シリンダヘッド全体をコンパクトに配設できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明してきたように請求項1に係る
発明によれば、燃料噴射弁のシリンダヘッド下面に対す
る取付角度を大きく採れるため、噴霧偏向タイプ等の特
殊な機能を有する必要がなく、製造コストを低減でき、
組立の方向性管理が不要となるので組立能率も高められ
る。また、燃料噴射弁を吸気ポート側に配置するため、
排気熱の影響を受けることもなく、さらに、車両に機関
を組付けた状態で、容易に燃料噴射弁の交換が可能とな
り、組立整備時間の短縮が図れる。
【0023】また、請求項2に係る発明によれば、同一
燃焼室内の一対の吸気弁相互の間隔と一対の排気弁相互
の間隔とを異なる寸法としたことにより、同一のシリン
ダボア径に対して吸・排気弁の径を大きくすることがで
きる。また、請求項3に係る発明によれば、前記一対の
吸気弁相互の間隔を一対の吸気弁相互の間隔より大きく
設定したことにより、吸気弁の径を大きくすることがで
きる。
【0024】また、請求項4に係る発明によれば、燃料
噴射弁の取付用ボスが、吸気ポート内に割り込みやす
く、一対の吸気弁相互の間隔を拡げることなく燃料噴射
弁の噴孔部を配置できると共に、吸気ポート断面積を確
保しつつ燃料噴射弁のボディ部を装着でき、シリンダヘ
ッド全体をコンパクトに配設できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の構成を示す縦断面
図。
【図2】図1のA矢視図。
【図3】図2のB−B断面図。
【図4】図1のC−C断面図。
【図5】図1のD矢視図。
【図6】本発明の第2の実施形態の構成を示す底面図。
【図7】本発明の第3の実施形態の構成を示す底面図。
【図8】本発明の第4の実施形態の構成を示し、 (A)
は縦断面図、 (B)は横断面図、 (C) は (A) のX矢
視図。
【図9】図8のE断面図。
【図10】図8のF断面図。
【図11】図8のG断面図。
【図12】図8のH断面図。
【図13】従来例を示す断面図。
【符号の説明】
21 シリンダヘッド 22 吸気ポート 23 吸気カムシャフト 24 燃焼室 25 燃料噴射弁 25a 噴孔部 25b ボディ部 26 吸気弁シート 29 点火プラグ 30 排気弁シート 31 吸気弁 32 排気弁 33 排気ポート 37 燃料噴射弁の取付用ボス 41 吸気弁シート 42 排気弁シート 51 吸気弁シート 52 排気弁シート 61 燃焼室 62 吸気ポート 63 シリンダヘッド端面 64 燃料噴射弁の取付用ボス CL センターライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 69/04 F02M 69/04 P Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒毎に一対の吸気弁と一対の排気弁及び
    該吸・排気弁を駆動する吸気カムシャフトと排気カムシ
    ャフトとを備え、かつ、燃焼室内に燃料噴射弁から燃料
    を噴射し、点火プラグによって火花点火を行う直噴火花
    点火式内燃機関のシリンダヘッド構造において、 前記点火プラグを一対の吸気弁と一対の排気弁とで囲ま
    れる燃焼室中央部分にシリンダ中心軸と同軸上に配設
    し、 かつ、前記燃料噴射弁を、先端の噴孔部が一対の吸気弁
    の間に位置し、ボディ部が吸気ポートと吸気カムシャフ
    トとの間に位置するように配設したことを特徴とする直
    噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構造。
  2. 【請求項2】同一燃焼室内の一対の吸気弁相互の間隔と
    一対の排気弁相互の間隔とを異なる寸法としたことを特
    徴とする請求項1に記載の直噴火花点火式内燃機関のシ
    リンダヘッド構造。
  3. 【請求項3】前記一対の吸気弁相互の間隔を一対の排気
    弁相互の間隔より大きく設定したことを特徴とする請求
    項2に記載の直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド
    構造。
  4. 【請求項4】前記一対の吸気弁に対応する吸気ポートを
    上流側に向かって両吸気ポート相互の間隔が拡がった
    後、上流端のシリンダヘッド端面近傍で1本の吸気ポー
    トに集合する形状としたことを特徴とする請求項1〜請
    求項3のいずれか1つに記載の直噴火花点火式内燃機関
    のシリンダヘッド構造。
JP7250831A 1995-09-28 1995-09-28 直噴火花点火式内燃機関のシリンダヘッド構造 Pending JPH0988612A (ja)

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