JP2006052692A

JP2006052692A - 筒内直接噴射式多気筒内燃機関

Info

Publication number: JP2006052692A
Application number: JP2004235417A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Matayoshi; 豊又吉; Hirobumi Tsuchida; 博文土田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトとの間のシリンダヘッド上面に、燃料インジェクタ，点火プラグ，燃料レールをコンパクトに取り付ける。
【解決手段】燃料インジェクタ４，点火プラグ３が燃焼室２の略中央に配設される筒内直接噴射式多気筒内燃機関において、点火プラグ３を気筒列方向に傾斜させてシリンダヘッド１に配設し、点火プラグ取付穴２０の上方に、各気筒の燃料インジェクタ４へ燃料を供給する燃料レール２４を固定するためのボルト穴２９を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒内直接噴射式多気筒内燃機関に関し、詳しくは、シリンダヘッドに対する点火プラグ，燃料レールの取り付け構造に関する。

特許文献１に開示される筒内直接噴射式内燃機関では、シリンダヘッド上面にクランクシャフトの軸線方向に沿って互いに平行に離間する吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトを配設し、これらカムシャフト間のシリンダヘッド上面に燃料インジェクタと点火プラグとが交互に配置される。
また、前記カムシャフト間のシリンダヘッド上面に、燃料インジェクタに燃料を供給する燃料レールが固定され、この燃料レールは、矩形板状のレール本体と、このレール本体内の長手方向に連続形成した燃料通路と、この燃料通路の一部と連通する燃料供給口を内部に設けてレール本体の下面から突出して燃料インジェクタの上部外周を包囲して保持するインジェクタ保持部とを備えている。

また、シリンダヘッド上面のクランクシャフトの軸線方向に沿って互いに離間する吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトを配設し、これらカムシャフト間のシリンダヘッド上面に燃料インジェクタと点火プラグとを交互に配置した面には、ウォータジャケット中子とトップコアとを結ぶコアホールを配設し、中子押さえや中子内の鋳造ガスを抜く役目を果たしている。
特開平１０−３３１６４０号公報

しかしながら、サイズの小さい内燃機関の場合、シリンダヘッド上面にクランクシャフトの軸線方向に沿って互いに離間する吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトを配設し、これらカムシャフト間のシリンダヘッド上面に、燃料インジェクタと点火プラグとを交互に配置すると共に、各燃料インジェクタに燃料を供給する燃料レールを固定しようとすると、点火プラグ取り付け部及び燃料インジェクタ取り付け部のみとなり、燃料レール取り付けボスやウォータジャケット中子とトップコアを結ぶコアホールを配設するスペースを確保できなくなることがあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、サイズの小さい内燃機関であっても、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトとの間のシリンダヘッド上面に、燃料インジェクタ，点火プラグ，燃料レールをコンパクトに取り付けることができる筒内直接噴射式多気筒内燃機関を提供することを目的とする。

このため、本発明では、燃料インジェクタと点火プラグを燃焼室の略中央に配設した筒内直接噴射式多気筒内燃機関において、前記点火プラグを気筒列方向に傾斜させてシリンダヘッドに配設し、前記シリンダヘッドの前記点火プラグを収容する点火プラグ取付穴の上方に、各気筒の前記燃料インジェクタへ燃料を供給する燃料レールを固定するボルト穴を配設する構成とした。

上記構成によると、点火プラグを気筒列方向に傾斜させてシリンダヘッドに配設し、該点火プラグの上方に、燃料レールを固定するためのボルト穴を配設するから、シリンダヘッド上面に点火プラグ，燃料レールを固定するためのボルト穴をスペース効率良く配置でき、サイズの小さい内燃機関であっても、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトとの間のシリンダヘッド上面に、燃料インジェクタ，点火プラグ，燃料レールをコンパクトに取り付けることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明に係る筒内直接噴射式多気筒内燃機関の第１実施形態を示す。
図１は、シリンダ列方向に平行でかつシリンダ軸線を含む平面で断面したシリンダヘッド部の拡大断面図、図２はシリンダヘッドの上面図であり、図１は図２のＡ−Ａ断面図である。更に、図３は、図１のＢ方向矢視図である。

第１実施形態の筒内直接噴射式多気筒内燃機関では、シリンダヘッド１の燃焼室２の略中央に、点火プラグ３と燃料インジェクタ４とがシリンダ列方向に傾斜して設置される。
ここで、点火プラグ３は機関後方に傾斜し、燃料インジェクタ４は機関前方に傾斜させてある。
前記点火プラグ３及び燃料インジェクタ４の上端部は、シリンダヘッド１のトップデッキ５のセンタコア６内に突出する。

前記シリンダヘッド１のトップデッキ５上の空間は、図２に示すように、吸気側隔壁１０と排気側隔壁１１とによって、前記センタコア（中央の空間部分）６と、吸気カムシャフトコア１２（吸気側の空間）と、排気カムシャフトコア１３（排気側の空間）とに分離される。
前記吸気カムシャフトコア１２には、吸気弁軸穴１４が開口し、また、吸気カムシャフトジャーナル１５が設けられ、前記排気カムシャフトコア１３には、排気弁軸穴１６が開口し、また、排気カムシャフトジャーナル１７が設けられる。

これにより、シリンダヘッド１上面に、クランクシャフトの軸線方向（シリンダ列方向）に沿って互いに平行に離間する吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトが配設されるようになっている。
前記吸気カムシャフトコア１２及び排気カムシャフトコア１３は、図示省略したロッカカバーが装着されることで遮蔽される一方、前記センタコア６はカバーで覆わないようになっている。

前記シリンダヘッド１の吸気側側面には、吸気ポート１８が開口し、前記吸気弁軸穴１４にステム部分が装着される吸気弁が吸気側カムシャフトの回転に応じて開動作することで、吸気ポート１８を通って燃焼室２内に空気が吸引される。
前記シリンダヘッド１は、シリンダボアが形成されるシリンダブロックに対してヘッドボルト穴１９に挿通されるヘッドボルトによって締め付け固定される。

また、前記トップデッキ５の下方には、点火プラグ取付穴２０及び燃料インジェクタ取付穴２１を取り囲むように、ウォータジャケット２２が形成されており、該ウォータージャケット２２の機関後方側の端部には、冷却水出口２３が開口されている。
前記点火プラグ３の上端部（端子部分）には、ハイテンションケーブル７が接続される。

また、前記燃料インジェクタ４の上端部には燃料の導入口が設けられており、該燃料インジェクタ４の上端部に、燃料レール２４と一体的に設けられるキャップ状の燃料インジェクタ挿入部２５を被せるように接続することで、前記燃料インジェクタ４それぞれに燃料が供給される。
前記燃料レール２４は、各燃料インジェクタ４の上部に延設され、シリンダヘッド１の上面に対して燃料レール固定ボルト２６によって固定される。

前記燃料レール２４には、前記燃料レール固定ボルト２６を挿通させる貫通孔２７ａが形成される取り付けボス２７が一体的に設けられ、シリンダヘッド１のセンタコア６には固定ボス２８が底面から突出形成されている。
前記固定ボス２８には、前記燃料レール固定ボルト２６が締め付けられる雌ねじが形成されるボルト穴２９が開口されており、前記取り付けボス２７の貫通孔２７ａに挿通させた燃料レール固定ボルト２６を前記固定ボス２８の雌ねじに締め付けることで、前記燃料レール２４がシリンダヘッド１の上面に対して固定される。

前記固定ボス２８は、図１に示すように、ボルト穴２８の軸線が前記燃料インジェクタ取付穴２１の軸線と平行になるように、点火プラグ取付穴２０上方の点火プラグ３と燃料インジェクタ４との間に配設される。
前記固定ボス２８を点火プラグ取付穴２０上方に配設することで、シリンダ軸線に平行な方向において前記ボルト穴２８と点火プラグ取付穴２０とが一部重なる。

更に、前記固定ボス２８は、図２に示すように、燃料インジェクタ４の並び方向に対する外形幅Ｗの内側に配置される
そして、前記取り付けボス２７は、前記固定ボス２８に位置合わせして、ボルト穴２８の軸線と貫通孔２７ａが同軸になるように、前記燃料レール２４に対して一体的に設けられる。

上記構成によると、前記燃料レール２４が、燃料インジェクタ４の軸線と平行な燃料レール固定ボルト２６によってシリンダヘッド１の上面に固定され、かつ、燃料インジェクタ４の並び方向に対する外形幅の内側で燃料レール固定ボルト２６による固定が行なわれるので、燃料レール２４を燃料インジェクタ４に対する接続状態を保持する安定状態でシリンダヘッド１に固定することができる。

更に、シリンダ軸に対してシリンダ軸方向に傾けて配置される点火プラグ取付穴２０の上方に、燃料レール２４の固定ボス２８を配置するから、シリンダヘッド１の上面に対して固定ボス２８専用の設置スペースを確保する必要がなく、点火プラグ取付穴２０及び燃料インジェクタ取付穴２１に対して固定ボス２８をスペース効率良く配設できる。
従って、サイズの小さい内燃機関であっても、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトとの間のシリンダヘッド１上面に、燃料インジェクタ４，点火プラグ３，燃料レール２４をコンパクトに取り付けることができる。

図４は、本発明に係る筒内直接噴射式多気筒内燃機関の第２実施形態を示す。
図４に示す第２実施形態では、前記固定ボス２８の基端部に、換言すれば、前記点火プラグ取付穴２０と前記ボルト穴２９との間に、シリンダ列に直交する方向に延びて吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とを連通させる連結通路３１を形成してある。

かかる構成によると、第１実施形態の効果に加えて、ブローバイガスやオイルの循環性を向上させることができる。
図５，図６は、本発明に係る筒内直接噴射式多気筒内燃機関の第３実施形態を示す。
図５，図６に示す第３実施形態では、前記第２実施形態と同様に、連結通路３１を形成すると共に、点火プラグ３と隣の気筒の燃料インジェクタ４との間に、ウォータジャケット中子とトップコア中子を支えると共に鋳造時のガス抜きを兼ねる、ウォータジャケット２２とセンタコア６とを連通させるトップコアホール３２を形成してある。

前記トップコアホール３２は、鋳造後にプラグ３３が装着されて塞がれる。
尚、図５，図６で右端の気筒の点火プラグ３とシリンダヘッド１の一方端との間に、前記トップコアホール３２を形成し、左端の気筒の燃料インジェクタ４とシリンダヘッド１の他方端との間に、トップデッキ５上で吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とを連通させる連結通路３４を形成してある。

かかる構成によると、第１，第２実施形態の効果に加えて、トップコアホール３２を形成したことでシリンダヘッド１の鋳造性が向上する。
図７は、本発明に係る筒内直接噴射式多気筒内燃機関の第４実施形態を示す。
図７に示す第４実施形態では、トップデッキ５上で吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とを連通させる連結通路３４，３５を、シリンダヘッド１の両端側にそれぞれ形成する一方、吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とを連通させる連結通路３１が形成される固定ボス２８が設けられる気筒と、ウォータジャケット２２とセンタコア６とを連通させるトップコアホール３２が設けられる気筒とを、シリンダ列方向に対して交互に設定してある。

かかる構成によると、小型のシリンダヘッド１において、比較的大きな連結通路３１，トップコアホール３２を設けることができ、ブローバイガスやオイルの循環性、及び、シリンダヘッド１の鋳造性を向上させることができる。
図８は、本発明に係る筒内直接噴射式多気筒内燃機関の第５実施形態を示す。
図８は、シリンダヘッド１及びシリンダブロック４１を、気筒列方向に直交する面で断面した図であり、吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とのいずれか一方に、複数のブローバイガス通路４２をコア底面よりも高い位置に開口させ、該ブローバイガス通路４２によって、吸気カムシャフトコア１２と排気カムシャフトコア１３とのいずれか一方を、シリンダブロック４１を介してクランクケース４３内と連通させている。

また、前記ブローバイガス通路４２が設けられない吸気カムシャフトコア１２又は排気カムシャフトコア１３には、コア底面に開口する複数のオイル戻し通路４４を設けてある。
即ち、クランクケース４３内と吸気カムシャフトコア１２，排気カムシャフトコア１３とをそれぞれに連結する第１通路，第２通路を設け、これらのうち一方の開口位置をコア底面よりも高くすることでブローバイガス通路として機能させ、他方の開口位置をコア底面とすることでオイル戻し通路として機能させるものである。

かかる構成によると、サイズの小さい内燃機関であっても、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトとの間のシリンダヘッド１上面に、燃料インジェクタ４，点火プラグ３，燃料レール２４をコンパクトに取り付けることができると共に、ブローバイガス通路４２及びオイル戻し通路４４を簡便な構造で設けることができる。

第１実施形態におけるシリンダヘッドの部分拡大断面図である。第１実施形態におけるシリンダヘッドの上面図である。第１実施形態における燃焼室の天井壁を示す下面図である。第２実施形態におけるシリンダヘッドの部分拡大断面図である。第３実施形態におけるシリンダヘッドの上面図である。第３実施形態におけるシリンダヘッドの断面図である。第４実施形態におけるシリンダヘッドの断面図である。第５実施形態におけるシリンダヘッド及びシリンダブロックの断面図である。

符号の説明

１…シリンダヘッド、２…燃焼室、３…点火プラグ、４…燃料インジェクタ、５…トップデッキ、６…センタコア、７…ハイテンションケーブル、１０…吸気側隔壁、１１…排気側隔壁、１２…吸気カムシャフトコア、１３…排気カムシャフトコア、１４…吸気弁軸穴、１５…吸気カムシャフトジャーナル、１６…排気弁軸穴、１７…排気カムシャフトジャーナル、１８…吸気ポート、１９…ヘッドボルト穴、２０…点火プラグ取付穴、２１…燃料インジェクタ取付穴、２２…ウォータジャケット、２３…冷却水出口、２４…燃料レール、２５…燃料インジェクタ挿入部、２６…燃料レール固定ボルト、２７…取り付けボス、２７ａ…貫通孔、２８…固定ボス、２９…ボルト穴、３１…連結通路、３２…トップコアホール、３４…連結通路、４１…シリンダブロック、４２…ブローバイガス通路、４３…クランクケース、４４…オイル戻し通路４４

Claims

燃料インジェクタと点火プラグを燃焼室の略中央に配設した筒内直接噴射式多気筒内燃機関において、
前記点火プラグを気筒列方向に傾斜させてシリンダヘッドに配設し、
前記シリンダヘッドの前記点火プラグを収容する点火プラグ取付穴の上方に、各気筒の前記燃料インジェクタへ燃料を供給する燃料レールを固定するボルト穴を配設したことを特徴とする筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記点火プラグと共に、前記燃料インジェクタを気筒列方向に傾斜させて配設したことを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記燃料インジェクタを、前記点火プラグとは逆方向に傾斜させて配設したことを特徴とする請求項２記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記燃料レールと一体に、前記燃料インジェクタの燃料導入口を備える上端部が挿入される挿入部を形成し、
前記燃料インジェクタ及び前記挿入部の中心軸線と前記ボルト穴の中心軸線とを平行にしたことを特徴とする請求項２又は３記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記燃料インジェクタの並び方向に対する外形幅の内側に、前記ボルト穴を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記シリンダヘッドのトップデッキ上の空間を吸気側の空間と中央の空間と排気側の空間とに分離する吸気側隔壁と排気側隔壁とを設け、前記中央の空間部分に前記点火プラグと前記燃料インジェクタを配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記トップデッキ下のウォータジャケットと前記中央の空間とを連結するトップコアホールを、隣り合う気筒の前記点火プラグと前記燃料インジェクタとの間に配設したことを特徴とする請求項６記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記点火プラグ取付穴と前記ボルト穴との間に、気筒列に直交する方向に延びて前記吸気側の空間と前記排気側の空間とを連結する連結通路を配設したことを特徴とする請求項６又は７記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記トップコアホールが配設される気筒と、前記点火プラグ取付穴と前記ボルト穴との間に、気筒列に直交する方向に延びて前記吸気側の空間と前記排気側の空間とを連結する連結通路が配設される気筒とを、気筒列方向に沿って交互に配設したことを特徴とする請求項７記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。
前記吸気側の空間とシリンダブロックのクランクケース内の空間とを連結する第１通路と、前記排気側の空間と前記クランクケース内の空間とを連結する第２通路とを設け、これら第１，第２通路のいずれか一方が主にオイル戻し通路として機能すると共に他方が主にブローバイガス通路として機能するよう前記第１，第２通路の開口位置を設定したことを特徴とする請求項８又は９記載の筒内直接噴射式多気筒内燃機関。