JP2020033901A - cylinder head - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、インジェクタで燃料が噴射される内燃機関に使用するシリンダヘッドに関するものである。 The present invention relates to a cylinder head used for an internal combustion engine in which fuel is injected by an injector.
自動車用等のガソリンエンジンでは、吸気に燃料を混合して燃焼させており、燃料は、一般に、吸気ポートに向けて開口したインジェクタによって噴射されている。インジェクタは、吸気マニホールドに取り付ける場合とシリンダヘッドに取り付ける場合とがある。 In gasoline engines for automobiles and the like, fuel is mixed with intake air and burned, and the fuel is generally injected by an injector opened toward an intake port. The injector may be attached to the intake manifold or to the cylinder head.
シリンダヘッドに取り付ける場合の構成の一例が、特許文献１に開示されている。すなわち、この特許文献１では、インジェクタは吸気ポートの上方部に傾斜姿勢で配置されており、吸気ポートの上面に形成した上部凹所にインジェクタの先端面を露出させており、インジェクタから噴出した燃料は、上部凹所を経由して吸気ポートに拡散するようになっている。 Patent Document 1 discloses an example of a configuration in the case of attaching to a cylinder head. That is, in Patent Document 1, the injector is disposed in an inclined position above the intake port, the tip end surface of the injector is exposed in an upper recess formed on the upper surface of the intake port, and the fuel injected from the injector is Are diffused into the intake port via the upper recess.
燃料は、インジェクタのノズル穴から所定の角度を持って広がりながら噴出し、吸気ポートにおいて吸気と混合しつつ気筒に流入するが、特許文献１のような構造では、霧化した微細な燃料が吸気ポートの内面やバルブの背面に付着しやすくて、デポジットが発生しやすくなることが懸念される。つまり、霧化して微細燃料がボート内面に付着すると、付着した燃料粒子が互いに結びついて滴に成長していき、吸気ポートに吹き返した燃焼ガスの影響も受けてデボジット化するのであり、デポジットが剥離して燃焼室に入ると、排気ガスの成分を悪化させることになる。 The fuel is ejected from the nozzle hole of the injector while spreading at a predetermined angle, and flows into the cylinder while being mixed with the intake air at the intake port. There is a concern that deposits are likely to occur due to easy attachment to the inner surface of the port and the back surface of the valve. In other words, when fine fuel is atomized and adheres to the inner surface of the boat, the adhered fuel particles are combined with each other and grow into droplets, which are also affected by the combustion gas blown back to the intake port and formed into a devoid, and the deposit is separated. Then, when entering the combustion chamber, the components of the exhaust gas are deteriorated.
また、特許文献１からも容易に推測できるが、従来は、燃料が気筒に向かうように勢いを付けて噴射していることから、ペネトレーションが高くなる傾向をしており、このため、バルブの背面やバルブライナーの露出面に燃料が付着する現象も見られた。このように燃料がバルブやバルブライナーなどに付着することは、別の見方をすると、燃料の霧化が不十分であることを意味しており、結果として、燃費の低下や排気ガスの悪化にもつながりやすい。 In addition, as can be easily inferred from Patent Document 1, conventionally, since the fuel is injected with momentum toward the cylinder, the penetration tends to be high. Also, a phenomenon was observed in which fuel adhered to the exposed surface of the valve liner. In other words, the fact that the fuel adheres to the valve or the valve liner means that the atomization of the fuel is insufficient, and as a result, the fuel consumption decreases and the exhaust gas deteriorates. Is also easy to connect.
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve such a situation.
本願発明は、請求項１のとおり、
「吸気側面と燃焼室とに連通した吸気ポートが、気筒軸線に対して傾斜した姿勢で形成されて、前記吸気ポートの上側に、燃料噴射用インジェクタを挿入するインジェクタ取付け穴が、クランク軸線方向から見て前記吸気ポートの軸心と交差した姿勢で形成されており、
前記インジェクタの先端面は、前記吸気ポートの上側に形成された上部凹所に露出しており、前記インジェクタから噴出した燃料は、前記上部凹所を経由して吸気ポートに拡散するようになっている」
という基本構成において、
「前記上部凹所のうち前記インジェクタの先端面の直下部に、前記吸気ポートと反対側に凹んだ補助凹所を形成している、」
という構成を付加している。
According to the present invention,
`` The intake port communicating with the intake side and the combustion chamber is formed so as to be inclined with respect to the cylinder axis, and an injector mounting hole for inserting a fuel injection injector is provided above the intake port, from the crank axis direction. It is formed in a posture that intersects the axis of the intake port when viewed,
A tip end surface of the injector is exposed to an upper recess formed above the intake port, and fuel ejected from the injector diffuses to the intake port via the upper recess. There is "
In the basic configuration of
"In the upper recess, an auxiliary recess recessed on the opposite side to the intake port is formed immediately below the tip end surface of the injector."
Is added.
この場合、補助凹所は、実施形態のように、上流側ではインジェクタの軸心から広がって、途中でインジェクタの軸心に向かうように、クランク軸線方向から見てく字形に凹ませることができる。 In this case, as in the embodiment, the auxiliary recesses can be recessed in the shape of a rectangle as viewed from the crank axis direction so as to extend from the axis of the injector on the upstream side and toward the axis of the injector on the way.
本願発明は、請求項２の構成も含んでいる。この請求項２の発明は、請求項１において、
「前記補助凹所を構成する隔壁を挟んで前記上部凹所と反対側の部位は、バルブリフタが配置された動弁空間になっており、前記補助凹所を構成する隔壁を略同じ厚さに形成することにより、前記隔壁のうち前記補助凹所と反対側の内面が前記動弁空間に向いた突部になっている」
という構成を付加している。
The present invention also includes the configuration of claim 2. The invention of claim 2 is based on claim 1,
"The portion opposite to the upper recess with respect to the partition forming the auxiliary recess is a valve operating space in which a valve lifter is disposed, and the partition forming the auxiliary recess is formed to have substantially the same thickness. By forming, the inner surface of the partition opposite to the auxiliary recess is a projection facing the valve space. "
Is added.
さて、燃料の霧化促進のためには、インジェクタによる燃料の噴射角を大きくすることが有益である。しかし、単に噴射角を大きくしただけであると、吸気バルブやバルブライナーへの燃料の付着は防止できても、直進性の低下によって吸気ポートの上面への付着が増加するおそれがある。 Now, in order to promote atomization of fuel, it is useful to increase the injection angle of the fuel by the injector. However, if the injection angle is simply increased, even if fuel can be prevented from adhering to the intake valve or the valve liner, there is a possibility that the adherence to the upper surface of the intake port may increase due to a decrease in straightness.
これに対して、本願発明のように上部凹所に補助凹所を設けると、燃料がインジェクタから噴出した直後に上部凹所の内面に付着することを防止できる。その効果は、燃料の噴射角度の大小に関係なく発揮されるが、燃料の噴射角が大きくなると燃料は上部凹所の内面に付着しやすくなるため、本願発明の効果が特に顕著に現れる。 On the other hand, when the auxiliary recess is provided in the upper recess as in the present invention, it is possible to prevent the fuel from adhering to the inner surface of the upper recess immediately after being ejected from the injector. The effect is exhibited irrespective of the magnitude of the fuel injection angle. However, when the fuel injection angle is large, the fuel tends to adhere to the inner surface of the upper concave portion, so that the effect of the present invention is particularly remarkable.
また、補助凹所は下流側に向けて上部凹所の内面に収束するように絞られるため、燃料が補助凹所の箇所を通過するにおいて、燃料を下向きにガイドする機能が発揮される。その結果、燃料が補助凹所よりも下流側において上部凹所又は吸気ポートの内面に付着することも、防止又は大幅に抑制できる。特に、実施形態のように補助凹所を断面く字形に形成すると、絞り効果を強く発揮できて好適である。 Further, since the auxiliary recess is narrowed toward the downstream side so as to converge on the inner surface of the upper recess, a function of guiding the fuel downward when the fuel passes through the location of the auxiliary recess is exerted. As a result, it is also possible to prevent or significantly suppress the fuel from adhering to the upper recess or the inner surface of the intake port on the downstream side of the auxiliary recess. In particular, it is preferable that the auxiliary recess is formed in a V-shaped cross section as in the embodiment, since the drawing effect can be strongly exhibited.
更に、補助凹所が存在しない場合は、負圧効果により、燃料が上部凹所の上面に引かれる傾向を呈するおそれがあるが、本願発明のように補助凹所を設けると、燃料が負圧効果によって引かれることを防止して、燃料を吸気の流れに乗せて気筒に向けて流すことができる。このような面でも、燃料の霧化を促進できる。 Further, when the auxiliary recess does not exist, the fuel may be drawn to the upper surface of the upper recess due to the negative pressure effect. However, when the auxiliary recess is provided as in the present invention, the fuel becomes negative pressure. It is possible to prevent the fuel from being pulled by the effect and flow the fuel toward the cylinder along with the flow of the intake air. In this respect, atomization of fuel can be promoted.
従って、本願発明によると、燃料が吸気ポート等に付着することを防止又は著しく抑制して、燃料の霧化を促進できる。その結果、燃費の向上に貢献と排気ガスの成分悪化防止とに貢献できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent or remarkably suppress the fuel from adhering to the intake port and the like, and to promote the atomization of the fuel. As a result, it is possible to contribute to improvement of fuel efficiency and prevention of deterioration of exhaust gas components.
さて、動弁室の底にはオイルが流れ込んでおり、内燃機関の振動や自動車の揺れなどにより、オイルが揺れ動いて補助凹所を構成する隔壁に当たることが有り得る。そして、請求項２のように、隔壁に突部を形成すると、オイルが突部に当たる機会が増大することにより、オイルから隔壁への熱交換を助長して、隔壁の昇温（熱交換）を促進できる。その結果、燃料が補助凹所に付着したとしても、すぐに蒸発させることができる。従って、燃料の霧化を促進して完全燃焼化を促進し、延いては、燃費の向上と排気ガスの成分悪化防止とに更に貢献できる。 By the way, oil flows into the bottom of the valve operating chamber, and the oil may oscillate and hit the partition wall constituting the auxiliary recess due to the vibration of the internal combustion engine or the sway of the automobile. When the protrusion is formed on the partition wall as in claim 2, the chance of oil hitting the protrusion increases, thereby promoting heat exchange from the oil to the partition wall and increasing the temperature (heat exchange) of the partition wall. Can promote. As a result, even if the fuel adheres to the auxiliary recess, it can be evaporated immediately. Therefore, fuel atomization is promoted to promote complete combustion, and furthermore, it is possible to further contribute to improvement of fuel efficiency and prevention of deterioration of exhaust gas components.
(1).基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車用ガソリンエンジンに適用しており、エンジンは、シリンダブロック１と、その上面に固定されたシリンダヘッド２とを備えている。シリンダヘッド２の上面には、ヘッドカバー３が固定されている。エンジンは、例えば３気筒又は４気筒であり、シリンダブロック１には、３つ又は４つのシリンダボア４がクランク軸線方向に並んで形成されている。
(1) Basic Structure Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is applied to an automobile gasoline engine, and the engine includes a cylinder block 1 and a cylinder head 2 fixed to an upper surface thereof. A head cover 3 is fixed to an upper surface of the cylinder head 2. The engine is, for example, a three-cylinder or four-cylinder engine, and three or four cylinder bores 4 are formed in the cylinder block 1 in the crank axis direction.
シリンダヘッド２には、シリンダボア４に対応した下向き開口の燃焼室５と、燃焼室５と吸気側面２ａとに連通した吸気ポート６の群と、燃焼室５と排気側面（図示せず）とに連通した排気ポート７の群とが形成されている。吸気ポート６は１つの燃焼室５に対応して２つずつ形成されており、各吸気ポート６は、それぞれ吸気バルブ８によって開閉される。 The cylinder head 2 has a combustion chamber 5 having a downward opening corresponding to the cylinder bore 4, a group of intake ports 6 communicating with the combustion chamber 5 and the intake side 2a, a combustion chamber 5 and an exhaust side (not shown). A group of communicating exhaust ports 7 is formed. Two intake ports 6 are formed corresponding to one combustion chamber 5, and each intake port 6 is opened and closed by an intake valve 8.
排気ポート７も１つの燃焼室５に対応して２つずつ形成されており、各排気ポート７は、それぞれ排気バルブ９によって開閉される。シリンダヘッド２には、バルブ８，９を受けるバルブライナー１０，１１を嵌着している。バルブ８，９のバルブ軸８ａ，９ａは、スリーブ１２によって摺動自在に保持されている。 Two exhaust ports 7 are also formed corresponding to one combustion chamber 5, and each exhaust port 7 is opened and closed by an exhaust valve 9. Valve liners 10 and 11 for receiving valves 8 and 9 are fitted to the cylinder head 2. The valve shafts 8a, 9a of the valves 8, 9 are slidably held by a sleeve 12.
吸気バルブ８と排気バルブ９とは、クランク軸線方向から見て、上に向けて互いの間隔が離れるように、気筒軸心１３に対して傾斜している。吸気バルブ８におけるバルブ軸８ａの上端には、ばね１４で上向きに付勢されたバルブリフタ（ヘッド）１５が固定されており、バルブリフタ１５にはカム軸１６が上から当たっている。シリンダヘッド２には、吸気バルブ８のバルブリフタ１５が往復動する動弁空間１７が存在している。排気バルブ９も同様である。符号１８で示すのは、カムキャップである。実施形態のバルブリフタ１５はバルブ軸８ａに設けたヘッドで構成されているが、ロッカーアームであってもよい。 The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are inclined with respect to the cylinder axis 13 so as to be spaced apart upward when viewed from the crank axis direction. A valve lifter (head) 15 urged upward by a spring 14 is fixed to an upper end of a valve shaft 8a of the intake valve 8, and a cam shaft 16 contacts the valve lifter 15 from above. The cylinder head 2 has a valve space 17 in which the valve lifter 15 of the intake valve 8 reciprocates. The same applies to the exhaust valve 9. Reference numeral 18 denotes a cam cap. The valve lifter 15 of the embodiment is constituted by a head provided on the valve shaft 8a, but may be a rocker arm.
吸気ポート６は、クランク軸線方向から見て大きく寝た姿勢になるように、気筒軸心１３に対して傾斜しており、その開口端には、吸気マニホールド１９が接続されている。なお、１つの気筒に対応して一対の吸気ポート６が形成されているが、一対の吸気ポート６は、それぞれ独立して吸気マニホールド１９に連通していてもよいし、吸気マニホールド１９には１つの集合部で連通して、１つの集合部から２つの吸気ポート６が分離していてもよい。 The intake port 6 is inclined with respect to the cylinder axis 13 so that the intake port 6 is in a largely lying posture when viewed from the crank axis direction, and an intake manifold 19 is connected to an open end thereof. Although a pair of intake ports 6 are formed corresponding to one cylinder, the pair of intake ports 6 may communicate with the intake manifold 19 independently of each other. Two intake ports 6 may be separated from one collecting part by communicating with one collecting part.
(2).インジェクタとその周辺の構造
シリンダヘッド２のうち各吸気ポート６の上の部位には、それぞれインジェクタ２１が取付けられている。従って、本実施形態のインジェクタ２１は、１つの吸気ポート６に１つのインジェクタ２１から燃料を噴射するデュアルタイプである。
(2) Injector and its peripheral structure An injector 21 is attached to a portion of the cylinder head 2 above each intake port 6. Therefore, the injector 21 of the present embodiment is a dual type in which fuel is injected from one injector 21 to one intake port 6.
インジェクタ２１は、筒状の本体２２を備えている。本体２２の先端部は段違いになっていて、これが、シリンダヘッド２に形成したインジェクタ取付け穴２３にＯリング２４を介して取付けられている。更に、本体２２の基端は、クランク軸線方向に長いデリバリ管２５に接続されている。また、本体２２のうち基端寄りの部位には、ケーブルによってＥＣＵに接続されたコネクタ２６を設けており、本体２２には電磁式のアクチュエータを内蔵している。 The injector 21 has a cylindrical main body 22. The tip of the main body 22 is stepped, and is attached via an O-ring 24 to an injector attachment hole 23 formed in the cylinder head 2. Further, the base end of the main body 22 is connected to a delivery tube 25 that is long in the crank axis direction. Further, a connector 26 connected to the ECU by a cable is provided at a portion of the main body 22 near the base end, and the main body 22 has a built-in electromagnetic actuator.
インジェクタ２１の先端は、吸気ポート６の上方にずれて配置されている。従って、吸気ポート６の上面に上部凹所２７を形成して、本体２２の先端面２２ａを上部凹所２７に露出させている。従って、燃料は、上部凹所２７を経由して吸気ポート６に噴出する。本体２２の先端面２２ａは、インジェクタ取付け穴２３の開口面（上部凹所２７の基端面）２３ａと同一面を成している。 The distal end of the injector 21 is arranged to be shifted above the intake port 6. Therefore, the upper recess 27 is formed on the upper surface of the intake port 6, and the distal end surface 22 a of the main body 22 is exposed to the upper recess 27. Therefore, the fuel is ejected to the intake port 6 via the upper recess 27. The distal end face 22a of the main body 22 is flush with the opening face (the base end face of the upper recess 27) 23a of the injector mounting hole 23.
インジェクタ２１は、クランク軸線方向から見て、気筒軸心１３及びシリンダヘッド２下面に対して傾斜しているが、気筒軸心１３に対する傾斜角度は、吸気バルブ８の傾斜角度よりは大きくて、吸気ポート６の傾斜角度よりは小さくなっている。従って、クランク軸線方向からみて、インジェクタ２１の軸心２８と吸気ポート６の軸心２９とは交差している。逆に見ると、インジェクタ２１の軸心２８と吸気ポート６の軸心２９とが交差しているため、インジェクタ２１から燃料を吸気ポート６に噴出できる。 The injector 21 is inclined with respect to the cylinder axis 13 and the lower surface of the cylinder head 2 when viewed from the crank axis direction, but the inclination angle with respect to the cylinder axis 13 is larger than the inclination angle of the intake valve 8, and It is smaller than the inclination angle of the port 6. Therefore, the axis 28 of the injector 21 and the axis 29 of the intake port 6 intersect as viewed from the crank axis direction. On the contrary, since the axis 28 of the injector 21 and the axis 29 of the intake port 6 intersect, fuel can be ejected from the injector 21 to the intake port 6.
上部凹所２７は、インジェクタ２１の先端を吸気ポート６から逃がすために必要な空所であり、インジェクタ２１から離れるに従って断面積は小さくなっている。そして、上部凹所２７のうちインジェクタ２１の直下部に、吸気ポート６と反対側（或いは動弁空間１７の側）に凹んだ補助凹所３０を形成している。上部凹所２７は、インジェクタ２１の軸心方向から見ると、インジェクタ２１の軸心を囲うように湾曲している。補助凹所３０も同様である。 The upper recess 27 is a space required to allow the tip of the injector 21 to escape from the intake port 6, and the cross-sectional area decreases as the distance from the injector 21 increases. An auxiliary recess 30 is formed in the upper recess 27 directly below the injector 21 on the side opposite to the intake port 6 (or on the side of the valve operating space 17). The upper recess 27 is curved so as to surround the axis of the injector 21 when viewed from the direction of the axis of the injector 21. The same applies to the auxiliary recess 30.
補助凹所３０のうち、インジェクタ２１に近いある程度の範囲は、インジェクタ２１から遠ざかるに従ってインジェクタ２１の軸心２８から離れる広がり面（拡径テーパ面）３０ａになって、それよりも下流側の部分は、インジェクタ２１から遠ざかるに従ってインジェクタ２１の軸心２８に近づく絞り面（縮径テーパ面）３０ｂになっている。従って、補助凹所３０は、クランク軸線方向から見てく字形の形態を成している。 In the auxiliary recess 30, a certain range near the injector 21 becomes a diverging surface (diameter-enlarging tapered surface) 30 a that is separated from the axis 28 of the injector 21 as the distance from the injector 21 increases, and a portion downstream thereof is The throttle surface (diameter-reduced tapered surface) 30b approaches the axis 28 of the injector 21 as the distance from the injector 21 increases. Therefore, the auxiliary recess 30 has a V-shape when viewed from the crank axis direction.
上部凹所２７のうち補助凹所３０よりも下流側の部分の上部は、インジェクタ２１における燃料噴射の噴射角度θで広がる仮想円錐の一部と重なっている。すなわち、燃料噴射エリアの外延を構成する仮想円錐面の上部を成すように、基準円錐面２７ａが形成されている。 The upper part of the upper concave part 27 on the downstream side of the auxiliary concave part 30 overlaps with a part of a virtual cone that spreads at the injection angle θ of the fuel injection in the injector 21. That is, the reference conical surface 27a is formed so as to form an upper portion of the virtual conical surface that forms the extension of the fuel injection area.
他方、補助凹所３０の絞り面３０ｂは、インジェクタ２１の軸心２８と同心の円柱の一部を成すように形成されている。すなわち、補助凹所３０の絞り面３０ｂは、インジェクタ２１と同心の円弧面が連続したストレート状の凹面になっている。 On the other hand, the throttle surface 30 b of the auxiliary recess 30 is formed so as to form a part of a column concentric with the axis 28 of the injector 21. That is, the throttle surface 30b of the auxiliary recess 30 is a straight concave surface in which an arc surface concentric with the injector 21 is continuous.
補助凹所３０の広がり面３０ａは、大まかには、基準円錐面２７ａと同様に、燃料噴射角度θと同じ角度で拡径する円錐面の一部と重なっている。従って、広がり面３０ａと仮想円錐面との間には、どの部位においても等しい間隔なっている。但し、広がり面３０ａは、図１，２の縦断側面視において、直線状でなく下向きに凹んだ曲面となすことが可能である。この場合は、仮想円錐面の一部を成すとは云えず、仮想円錐面の外側に膨れた形態になる。 The expanding surface 30a of the auxiliary recess 30 roughly overlaps with a part of the conical surface whose diameter increases at the same angle as the fuel injection angle θ, similarly to the reference conical surface 27a. Therefore, there is an equal interval between the spread surface 30a and the virtual conical surface at any position. However, the spread surface 30a can be formed as a curved surface that is not linear but concave downward in a vertical side view in FIGS. In this case, it does not form a part of the virtual conical surface, but has a form bulging outside the virtual conical surface.
また、補助凹所３０では、広がり面３０ａよりも絞り面３０ｂの範囲（軸方向の長さ）が大きくなっている。具体的には、絞り面３０ｂは、広がり面３０ａの２倍程度の長さになっている。従って、インジェクタ２１の軸心２８と成す角度は、広がり面３０ａの方が絞り面３０ｂよりも大きくなっている。補助凹所３０は湾曲した断面形状であってもよいが、この場合、湾曲の程度は、インジェクタ２１に近い側が急で、インジェクタ２１から遠い部位が緩くなるように、頂点をインジェクタ２１に近い側に寄せるのが好ましい。 In the auxiliary recess 30, the range (the length in the axial direction) of the aperture surface 30b is larger than that of the expanding surface 30a. Specifically, the stop surface 30b is about twice as long as the spread surface 30a. Therefore, the angle formed by the axis 28 of the injector 21 is larger on the expanding surface 30a than on the throttle surface 30b. The auxiliary recess 30 may have a curved cross-sectional shape. In this case, the degree of the curvature is steep on the side near the injector 21 and the vertex is on the side close to the injector 21 so that the portion far from the injector 21 is loosened. Is preferred.
補助凹所３０は、隔壁３１によって動弁空間１７と仕切られており、隔壁３１は、全体に亙ってほぼ等しい厚さになっている。このため、隔壁３１により、動弁空間１７に向けて突出した突部３２が形成されている。この突部３２も、クランク軸線方向から見てく字形になっている。なお、動弁空間１７には、隔壁３１と対向するようにガイド片３３が配置されている。従って、動弁空間１７のうち、隔壁３１とガイド片３３とで囲われた部位は、下方に開口したポケット部１７ａになっている。 The auxiliary recess 30 is separated from the valve space 17 by a partition 31, and the partition 31 has substantially the same thickness throughout. For this reason, the partition wall 31 forms a protrusion 32 protruding toward the valve operating space 17. The protruding portion 32 also has a rectangular shape as viewed from the crank axis direction. Note that a guide piece 33 is disposed in the valve space 17 so as to face the partition 31. Therefore, a portion of the valve operating space 17 that is surrounded by the partition wall 31 and the guide piece 33 is a pocket portion 17a that opens downward.
さて、燃料は、インジェクタ２１からテーパ状の広がりを持って噴出し拡散していく。そして、従来は、一般に、インジェクタ２１の軸心２８が吸気ポート６の入り口の中心（吸気バルブ８の中心）を通るように設定しているが、本実施形態では、インジェクタ２１の軸心２８が、吸気バルブ８の外周のうち、気筒軸心１３から遠い下端（或いはその近傍）を通るように設定している。従って、従来に比べると、インジェクタ２１は、気筒軸心１３の側に起きた姿勢で配置されている。 The fuel is ejected from the injector 21 with a tapered spread and diffuses. In the related art, the axis 28 of the injector 21 is generally set so as to pass through the center of the inlet of the intake port 6 (the center of the intake valve 8), but in the present embodiment, the axis 28 of the injector 21 is The outer circumference of the intake valve 8 is set so as to pass through a lower end (or a vicinity thereof) far from the cylinder axis 13. Therefore, as compared with the conventional case, the injector 21 is arranged in a posture raised toward the cylinder axis 13.
更に、燃料はテーパ状に広がって拡散するが、従来は、概ねテーパで吸気バルブ８を内接するような態様になっていたのに対して、本実施形態では、吸気バルブ８は、テーパの半分の角度内に収まっている。従って、本実施形態における燃料の噴射角度（広がり角度）θは、従来に比べて２倍程度になっている。 Further, although the fuel spreads and diffuses in a tapered shape, conventionally, the intake valve 8 is inscribed in a substantially tapered manner. Within the angle. Therefore, the fuel injection angle (spread angle) θ in the present embodiment is about twice as large as that in the related art.
(3).補助凹所３０に関連したまとめ
本実施形態では、インジェクタ２１は従来よりも気筒軸心１３の側に起きた姿勢になっているため、インジェクタ２１は気筒軸心１３の側に寄せられる。従って、インジェクタ２１を配置するための肉部が吸気ポート６の内部に進入することを防止又は著しく抑制できる。従って、吸気ポート６の断面積をできるだけ均等化して、吸気のスムースな流れを確保できる。
(3). Conclusion Related to Auxiliary Recess 30 In the present embodiment, since the injector 21 is in a posture raised to the side of the cylinder axis 13 more than before, the injector 21 is shifted to the side of the cylinder axis 13. Can be Therefore, it is possible to prevent or remarkably prevent the meat portion for disposing the injector 21 from entering the inside of the intake port 6. Therefore, the cross-sectional area of the intake port 6 is made as uniform as possible, and a smooth flow of the intake air can be secured.
また、図２では、補助凹所３０が存在しない状態を一点鎖線で表示しており、この状態では、上部凹所２７のうちインジェクタ２１の直下部に燃料が付着しやすくなるが、本実施形態のようにインジェクタ２１の直下部に補助凹所３０を形成すると、燃料の付着を防止又は大幅に抑制できる。更に述べると、補助凹所３０の箇所がバッファ空間となって空気の緩衝層が形成されることにより、補助凹所３０に向かった燃料は空気の緩衝層によって押し戻される傾向を呈して、燃料の付着が防止されると云える。 In FIG. 2, the state in which the auxiliary recess 30 is not present is indicated by a dashed line. In this state, fuel easily adheres to the upper recess 27 directly below the injector 21. When the auxiliary recess 30 is formed directly below the injector 21 as described above, the adhesion of fuel can be prevented or greatly suppressed. More specifically, since the location of the auxiliary recess 30 serves as a buffer space to form an air buffer layer, the fuel directed to the auxiliary recess 30 tends to be pushed back by the air buffer layer, and It can be said that adhesion is prevented.
特に、本実施形態のように、補助凹所３０のうちインジェクタ２１に近い部分を広がり面３０ａに形成すると、広がり面３０ａが基準円錐面２７ａの外側に広がった状態になるため、燃料の付着防止効果を特に向上できる。 In particular, when the portion of the auxiliary recess 30 close to the injector 21 is formed on the diverging surface 30a as in the present embodiment, the diverging surface 30a is spread outside the reference conical surface 27a, so that fuel adhesion is prevented. The effect can be particularly improved.
また、補助凹所３０は、絞り面３０ｂによって下流側に向けて絞られており、やがて基準円錐面２７ａの上部凹所２７に収束しているため、補助凹所３０に近い部位に位置した燃料は流速を増す。すなわち、燃料の流れによって空気が引かれるが、引かれた空気が絞り面３０ｂで挟まれて燃料が下方に押される現象が生じることから、燃料の速度が高くなる。従って、燃料は補助凹所３０から速やかに離脱して吸気ポート６に流れ込み、吸気に乗って気筒に送られる。 Further, the auxiliary recess 30 is narrowed toward the downstream side by the throttle surface 30b, and converges on the upper recess 27 of the reference conical surface 27a. Increases the flow rate. That is, although the air is drawn by the flow of the fuel, a phenomenon occurs in which the drawn air is sandwiched by the throttle surface 30b and the fuel is pushed downward, so that the speed of the fuel is increased. Therefore, the fuel quickly separates from the auxiliary recess 30, flows into the intake port 6, and is sent to the cylinder on the intake air.
更に、燃料は吸気に引かれるにおいて、補助凹所３０が存在しないと、インジェクタ２１の直下部が負圧になって燃料の逃げが悪くなるおそれがあるが、本実施形態のように補助凹所３０があると、補助凹所３０の箇所が負圧になることを防止して、吸気による燃料の引き作用を確実化できる。この面でも、燃料の付着を防止できる。 Further, when the auxiliary recess 30 does not exist when the fuel is drawn into the intake air, the pressure immediately below the injector 21 may become negative and the escape of the fuel may be deteriorated. The presence of 30 prevents the auxiliary recess 30 from becoming negative pressure, thereby ensuring the effect of the intake air to pull the fuel. Also in this aspect, the adhesion of the fuel can be prevented.
また、上部凹所２７の基準円錐面２７ａは燃料噴射エリアを成す円錐面と一致しているため、燃料は上部凹所２７の基準円錐面２７ａを掠めるようにして飛散していく。従って、霧化した燃料が上部凹所２７の基準円錐面２７ａに付着することを防止又は著しく抑制できるし、補助凹所３０に入り込んだ燃料の吸引作用も確実化できると云える。 Further, since the reference conical surface 27a of the upper recess 27 coincides with the conical surface forming the fuel injection area, the fuel is scattered so as to grab the reference conical surface 27a of the upper recess 27. Therefore, it can be said that the atomized fuel can be prevented or markedly prevented from adhering to the reference conical surface 27a of the upper recess 27, and the suction action of the fuel that has entered the auxiliary recess 30 can be ensured.
さて、動弁空間１７には油滴が飛散しており、底面にはかなりのオイルが溜まっている。従って、動弁空間１７の下面に溜まったオイルは、自動車の揺れやエンジンの振動等により、図２に模式的に矢印３５で示すように、前後左右に流れ移動して、隔壁３１の内面に触れる機会も多い。そして、オイルは昇温しているため、オイルから隔壁３１に熱交換されて、補助凹所３０に燃料が付着したときに、燃料を蒸発させる作用を発揮し得る。 Now, oil droplets are scattered in the valve operating space 17, and considerable oil is accumulated on the bottom surface. Accordingly, the oil accumulated on the lower surface of the valve operating space 17 flows and moves back and forth and right and left as shown by arrows 35 in FIG. There are many opportunities to touch. Then, since the temperature of the oil is raised, heat is exchanged from the oil to the partition wall 31, and when the fuel adheres to the auxiliary recess 30, the fuel can evaporate.
しかるに、補助凹所３０が存在しない場合や、存在しても隔壁３１の内面がフラットに形成されている場合は、オイルが隔壁３１に触れてもすぐに逃げ移動するため、オイルから隔壁３１の熱交換の程度が低いが、本実施形態のように、隔壁３１の内面を突部３２に形成すると、オイルが当たり易くなると共に、オイルが当たると流速が低下して隔壁３１との接触時間が長くなるため、オイルから隔壁３１への熱交換の効率を向上できる。その結果、仮に燃料が補助凹所３０に付着しても速やかに蒸発させて、デポジット化することを防止できる。 However, if the auxiliary recess 30 does not exist, or if the inner surface of the partition wall 31 is formed flat even if it exists, the oil escapes immediately even if it touches the partition wall 31, so that the oil moves from the oil to the partition wall 31. Although the degree of heat exchange is low, when the inner surface of the partition wall 31 is formed on the protrusion 32 as in the present embodiment, the oil is easily hit, and when the oil hits, the flow velocity is reduced and the contact time with the partition wall 31 is reduced. Since the length is longer, the efficiency of heat exchange from the oil to the partition wall 31 can be improved. As a result, even if the fuel adheres to the auxiliary recess 30, it is possible to prevent the fuel from evaporating quickly and to form a deposit.
特に、実施形態のように、突部３２をポケット部１７ａに臨ませると、オイルがポケット部１７ａの内部を移動して突部３２に当たる機会が増えるため、熱交換を増進して燃料の蒸発をより確実化できる。 In particular, when the projection 32 faces the pocket 17a as in the embodiment, the oil moves inside the pocket 17a and hits the projection 32 more frequently, so that the heat exchange is enhanced and the fuel is evaporated. More reliable.
オイルの接触性を高めるために、突部３２を補助凹所３０よりも大きく突出させることも可能であるが、この場合、隔壁３１は、突部３２の頂点の箇所が最も厚くなるように不等厚になり、すると、熱が補助凹所３０に伝達されにくくなるおそれがある。これに対して本実施形態のように、隔壁３１を略等厚に形成すると、補助凹所３０への伝熱性をできるだけ高くしつつ、オイルから隔壁３１の熱交換を促進できる。また、隔壁３１をできるだけ等厚に形成することは、熱ひずみの発生防止の点でも好ましい。 In order to enhance the oil contact property, it is possible to project the projection 32 larger than the auxiliary recess 30. In this case, however, the partition wall 31 is not so thick that the top of the projection 32 is thickest. If the thicknesses are equal, heat may not be easily transmitted to the auxiliary recess 30. On the other hand, when the partition walls 31 are formed to have substantially the same thickness as in the present embodiment, heat exchange between the oil and the partition walls 31 can be promoted while heat transfer to the auxiliary recesses 30 is made as high as possible. It is preferable to form the partition walls 31 as thick as possible from the viewpoint of preventing the occurrence of thermal strain.
(4).燃料噴射の態様に関連したまとめ
さて、本実施形態では、燃料の噴射角度θは従来に比べて大きくて、インジェクタ２１の軸心２８が吸気バルブ８の下縁のあたりを通っているため、燃料の相当量が吸気ポート６の下面６ａに向かう傾向を呈する。しかし、燃料の噴射角度θは大きいことに起因して霧化が促進されて直進性が低下しているため、燃料が吸気ポート６の下面６ａに向かっても、吸気に乗って気筒に送られる。従って、燃料が吸気ポート６の下面６ａに付着することは、現実には生じない。この作用を、図２において矢印３６で模式的に示している。
(4). Summary Related to the Mode of Fuel Injection In the present embodiment, the fuel injection angle θ is larger than before, and the axis 28 of the injector 21 passes around the lower edge of the intake valve 8. Therefore, a considerable amount of fuel tends to move toward the lower surface 6a of the intake port 6. However, since the fuel injection angle θ is large, atomization is promoted and the straightness is reduced due to the large fuel injection angle θ, so that the fuel is also sent to the cylinder via the intake air toward the lower surface 6 a of the intake port 6. . Therefore, the fuel does not actually adhere to the lower surface 6a of the intake port 6. This operation is schematically shown by an arrow 36 in FIG.
また、吸気ポート６の下面はシリンダブロック１に近くて昇温しているため、燃料が下面６ａに付着しても即座に蒸発して、吸気に乗って気筒に送られる。この面においても、インジェクタ２１の軸心２８の通過位置を下側にずらしても、吸気ポート６の下面に６ａに燃料が付着することはない。 Further, since the lower surface of the intake port 6 is heated near the cylinder block 1, even if the fuel adheres to the lower surface 6a, it evaporates immediately and is sent to the cylinder via the intake air. Even on this surface, even if the passage position of the shaft center 28 of the injector 21 is shifted downward, the fuel does not adhere to the lower surface of the intake port 6 on the lower surface 6a.
また、燃料の噴射角度θを大きくすると、既述のとおり燃料の霧化は促進されるため、燃料粒子の運動エネルギは大きく低下する。従って、吸気ポート６の上面近傍に噴射された燃料であっても、吸気ポート６の上面に付着することなく、吸気に乗って気筒に送られる。この面においても、燃料の付着を防止できる共に、燃料と吸気との混合性を向上できる。 When the fuel injection angle θ is increased, atomization of the fuel is promoted as described above, so that the kinetic energy of the fuel particles is greatly reduced. Therefore, even the fuel injected near the upper surface of the intake port 6 is sent to the cylinder on the intake air without adhering to the upper surface of the intake port 6. Also in this aspect, the adhesion of fuel can be prevented, and the mixing property between fuel and intake air can be improved.
(5).その他
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、インジェクタは、必ずしも１つの吸気ポートに対応して１本が配置されるデュアルタイプである必要はなく、２つの吸気ポートに１本のインジェクタを配置したシングルタイプにも適用できる。
(5). Others While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be variously embodied. For example, the injector does not necessarily have to be a dual type in which one is arranged corresponding to one intake port, and can be applied to a single type in which one injector is arranged in two intake ports.
本願発明は、内燃機関のシリンダヘッドに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a cylinder head of an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
２ シリンダヘッド
２ａ 吸気側面
５ 燃焼室
６ 吸気ポート
８ 吸気バルブ
１３ 気筒軸心
１５ バルブリフタ
１７ 動弁空間
２１ インジェクタ
２２ インジェクタ取付け穴
２７ 上部凹所
２８ インジェクタの軸心
３０ 補助凹所
３１ 隔壁
３２ 突部
2 Cylinder head 2a Intake side surface 5 Combustion chamber 6 Intake port 8 Intake valve 13 Cylinder shaft center 15 Valve lifter 17 Valve operating space 21 Injector 22 Injector mounting hole 27 Upper recess 28 Injector shaft 30 Auxiliary recess 31 Partition 32 Projection
Claims (2)
前記インジェクタの先端面は、前記吸気ポートの上側に形成された上部凹所に露出しており、前記インジェクタから噴出した燃料は、前記上部凹所を経由して吸気ポートに拡散するようになっている構成であって、
前記上部凹所のうち前記インジェクタの先端面の直下部に、前記吸気ポートと反対側に凹んだ補助凹所を形成している、
シリンダヘッド。 An intake port communicating with the intake side and the combustion chamber is formed so as to be inclined with respect to the cylinder axis, and an injector mounting hole for inserting a fuel injection injector is formed above the intake port when viewed from the crank axis direction. Is formed in a posture intersecting with the axis of the intake port,
A tip end surface of the injector is exposed to an upper recess formed above the intake port, and fuel ejected from the injector diffuses to the intake port via the upper recess. Configuration
Immediately below the tip surface of the injector in the upper recess, an auxiliary recess recessed on the opposite side to the intake port is formed.
cylinder head.
請求項１に記載したシリンダヘッド。 The portion opposite to the upper recess with respect to the partition forming the auxiliary recess is a valve operating space in which a valve lifter is arranged, and the partition forming the auxiliary recess is formed to have substantially the same thickness. By doing so, the inner surface of the partition wall opposite to the auxiliary recess is a projection facing the valve operating space,
The cylinder head according to claim 1.
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