JP2982754B2 - 筒内噴射型火花点火式内燃エンジン - Google Patents

筒内噴射型火花点火式内燃エンジン

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に搭載される
筒内噴射型火花点火式内燃エンジンに係り、詳しくはＳ
ＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、車両に搭載される火花点火
式内燃エンジンにおいて、有害排ガス成分の低減や燃費
の向上等を図るため、旧来の吸気管噴射型に代えて燃焼
室に直接燃料を噴射する方式の筒内噴射型のガソリンエ
ンジンが種々提案されており、その構成例が、例えば特
開平５−２４００４４号公報等に開示されている。
【０００３】上述の公報に開示された筒内噴射ガソリン
エンジンでは、吸気ポートを直立に延びるポートとして
形成しており、これにより吸気効率の高い吸気を行うと
ともに燃焼室内に縦方向の旋回渦（逆タンブル流）を生
起させることを可能としている。また、ピストン頂部に
はキャビティが設けられ、このキャビティ内に例えば圧
縮行程において燃料噴射弁から燃料を噴射することで、
少量の燃料であってもキャビティ上を流れる旋回流によ
り点火時点において点火プラグ（点火栓）の周囲に理論
空燃比に近い空燃比の混合気を生成させることを可能と
している。
【０００４】従って、当該筒内噴射ガソリンエンジンで
は、全体に希薄な空燃比であっても着火が可能であり且
つ燃焼効率が高いものとされており、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）や炭化水素（ＨＣ）等の有害排ガス成分の排出量を
減少させ、主としてアイドル運転時や低負荷走行時にお
いて燃費を向上させることが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示された筒内噴射ガソリンエンジンは、ＤＯＨＣ（ダ
ブルオーバヘッドカムシャフト）型のガソリンエンジン
を筒内噴射可能にして構成されている。ところが、この
ようなＤＯＨＣ型のガソリンエンジンは、カムシャフト
を２本備えているために製造コストが高いという問題が
ある。また、カムシャフトを２本備えるということは、
シリンダヘッドの幅方向の寸法を広げることになり、エ
ンジン本体を大型化させる要因ともなっている。このよ
うにエンジン本体が大型化すると、例えば、筒内噴射ガ
ソリンエンジンが排気量の比較的小さなものであって
も、エンジン全体の大きさを小さくできないことにな
り、エンジンの車両への搭載性が悪化する虞がある。
【０００６】そこで、比較的製造コストが低く小型化可
能なＳＯＨＣ（シングルオーバヘッドカムシャフト）型
のガソリンエンジンに筒内噴射可能な燃料噴射弁を備え
て筒内噴射ガソリンエンジンを構成することが考えられ
る。この場合、ＳＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジン
では、カムシャフトが１本であることに対するポートや
点火プラグ等の位置の適正化を図り、上記ＤＯＨＣ型の
筒内噴射ガソリンエンジンと同様の燃焼効率の高い筒内
噴射ガソリンエンジンを実現する必要がある。
【０００７】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、ＳＯＨＣ型にした場
合の各構成部品の配置の適正化を図り、吸気効率、燃焼
効率が高く且つ小型化可能な筒内噴射型火花点火式内燃
エンジンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、１本のカムシャフトを有した
ＳＯＨＣ型の４弁式内燃エンジンにおいて、燃焼室内に
燃料を直接噴射する噴射弁が設けられて筒内噴射可能と
されているため、ＳＯＨＣ型の内燃エンジンであって
も、圧縮行程で点火栓（点火プラグ）に向け燃料噴射を
行うようにして燃料噴霧を点火栓近傍に集約させ良好に
層状燃焼を行うことができ、極めて希薄な空燃比での運
転が可能とされて燃焼効率と燃費の向上が図られる。
【０００９】また、吸気ポートは、その一端が燃焼室に
開口する２個の開口部と連通するとともに、シリンダ軸
線方向から視て少なくとも一部が吸気弁及び排気弁のい
ずれか一方の２個の弁部材の各軸部の先端とカムシャフ
トとをそれぞれ最短距離で結ぶ線間の領域を通るようシ
リンダヘッドの上面に向け延びて形成されているため、
つまり、吸気ポートが吸気弁及び排気弁のいずれか一方
とカムシャフトとの間を通って設けられているため、シ
リンダヘッド内の空間の有効利用が図られ、内燃エンジ
ンの幅方向の寸法が小さく抑えられて内燃エンジンの小
型化が図られる。さらには、吸入空気がシリンダに対し
縦方向で吸気効率よく燃焼室内に導入されることにな
り、燃焼室内において縦方向に旋回する渦（逆タンブル
流）が良好に生起され、燃焼効率がより一層向上する。
つまり、ＳＯＨＣ型の４弁式内燃エンジンにおいて、従
来のＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンの場合と同
様の効果が得られる。
【００１０】なお、吸気ポートはシリンダ軸線に略沿っ
て延びる直立ポートであることが好ましく、この場合、
内燃エンジンの幅方向の寸法をさらに小さく抑えて内燃
エンジンのさらなる小型化を図ることが可能とされると
ともに、吸入吸気がシリンダに対し縦方向でさらに吸気
効率よく燃焼室内に導入されることになり、より一層燃
焼効率が向上する。
【００１１】請求項２の発明では、点火栓が燃焼室の略
中央に臨むようにシリンダヘッドに設けられ、この点火
栓の挿入孔が上記吸気ポートと異なる側、即ち吸気弁及
び排気弁のいずれか他方とカムシャフトとの間を通るよ
う設けられているため、吸気効率の向上が図られるのみ
ならず、点火栓を最適な位置に配置しながら点火栓の挿
入孔を吸気ポートと同様に良好に配設可能とされ、小型
化可能にして極めて燃焼効率のよい筒内噴射型内燃エン
ジンが実現される。
【００１２】請求項３の発明では、吸気ポートが上記２
個の開口部と各々連通する独立した２本のポート部から
なる場合において、ロッカシャフトに揺動可能に支持さ
れて上記２個の弁部材を開閉駆動するロッカアームは、
１本で構成されるとともに上記２本のポート部間を延び
て設けられているため、ロッカアームの小型軽量化が図
られるとともに、吸気ポートがロッカアームとの干渉な
く吸気弁とカムシャフトとの間に良好に配設される。
【００１３】また、このように吸気ポートが２本の独立
のポート部からなると、各ポート部の配設の自由度及び
通路面積の設定の自由度が高いものとされ好ましい。つ
まり、２本の独立のポート部を用いるようにすれば、最
適な吸気効率が得られるよう吸気ポートを配設し通路面
積を設定することが容易とされる。請求項４の発明で
は、吸気ポートが上流部で１本のポート部をなすととも
に下流部で２本のポート部に分岐して２個の開口部に連
通するような分岐管式の吸気ポートである場合におい
て、ロッカシャフトに揺動可能に支持されて上記２個の
弁部材を開閉駆動するロッカアームは、上記１本のポー
ト部を挟むように設けられているため、吸気ポートがや
はりロッカアームと干渉することなく吸気弁とカムシャ
フトとの間に良好に配設される。
【００１４】また、このように吸気ポートが１本のポー
ト部から２本のポート部に分岐されるような分岐管式の
吸気ポートで構成されると、１本のポート部の通路面積
を比較的大きくすることで吸入空気量を多くすることが
可能とされる。故に、このような吸気ポートを用いるよ
うにすれば、吸入空気を多く必要とする希薄空燃比での
運転時における空燃比の希薄化が容易となる。
【００１５】請求項５の発明では、１本のカムシャフト
を有したＳＯＨＣ型の２弁式内燃エンジンにおいて、吸
気ポートは、その一端が燃焼室に開口する吸気開口部と
連通するとともに、上流側の通路断面がシリンダ軸線方
向から視て吸気弁及び排気弁のいずれか一方の軸部の先
端とカムシャフトとを最短距離で結ぶ線に対し直交する
ようシリンダヘッドの上面に向け延びて形成されている
ため、つまり、吸気ポートが吸気弁及び排気弁のいずれ
か一方とカムシャフトとの間を通って設けられているた
め、シリンダヘッド内の空間の有効利用が図られて内燃
エンジンの小型化が図られ、さらには、吸入空気がシリ
ンダに対し縦方向で吸気効率よく燃焼室内に導入されて
縦方向に旋回する渦（逆タンブル流）が良好に生起さ
れ、燃焼効率がより一層向上する。つまり、内燃エンジ
ンがＳＯＨＣ型の２弁式内燃エンジンであっても、従来
のＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンの場合と同様
の効果が得られる。
【００１６】なお、請求項１の場合と同様、吸気ポート
はシリンダ軸線に略沿って延びる直立ポートであること
が好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１を参照すると、車両に搭載され
た本発明に係るＳＯＨＣ（シングルオーバヘッドカムシ
ャフト）型の筒内噴射ガソリンエンジンの縦断面図が示
されており、図２を参照すると、ロッカカバーを外した
状態での筒内噴射ガソリンエンジンの上視図が示されて
おり、以下、図１及び図２を参照して本発明に係るＳＯ
ＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジンの構成について詳細に
説明する。なお、当該ＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエン
ジンは、例えば４弁式４気筒ガソリンエンジンであり、
４気筒の全てについて吸気行程のみならず圧縮行程での
燃料噴射が可能とされているが、ここでは、４気筒のう
ちの１気筒を代表に説明する。
【００１８】図１に示すように、ＳＯＨＣ型筒内噴射ガ
ソリンエンジン（以下、単にエンジンと記す）１は、通
常のガソリンエンジンと同様に、シリンダブロック２上
に、シリンダヘッド４、サブシリンダヘッド６及びロッ
カカバー８がそれぞれ順に載置され各々ボルト等で固定
されて構成されている。同図に示すように、シリンダブ
ロック２の円筒状のシリンダ１０には、ピストン１２が
嵌挿されている。このピストン１２は、コネクティング
ロッド１４を介してクランクシャフト（図示せず）に連
結されており、クランクシャフトの回転に応じてシリン
ダ１０内を摺動して往復動する。そして、ピストン１２
の頂面には、従来のＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカム
シャフト）型の筒内噴射ガソリンエンジンと同様に、半
球状のキャビティ１６が形成されている。なお、その形
状については従来のＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエン
ジンのものと同様であり、ここではその形状の詳細につ
いては説明を省略する。
【００１９】一方、シリンダヘッド４には、シリンダヘ
ッド４の下面とピストン１２の頂面とによって区分され
形成される燃焼室２０に向けて燃料を直接噴射可能にし
て燃料噴射弁（インジェクタ）２２が設けられている。
より詳しくは、燃料噴射弁２２は、シリンダ１０の外周
壁近傍に対応する位置に、シリンダ１０の中心軸、即ち
シリンダ軸線Ｘに対して斜めに燃料を噴射可能なよう所
定の角度を有してシリンダヘッド４にボルト２３で取り
付けられており、その所定の角度は、上記ピストン１２
が上死点近傍にあるとき、上記キャビティ１６の半球状
の底面に沿うようにして燃料を噴射可能な角度とされて
いる。なお、この燃料噴射弁２２は、吸気行程のみなら
ず燃焼室２０内が高圧となる圧縮行程時においても良好
に燃料をシリンダ１０内に供給可能なよう、その許容燃
料噴射圧は高圧（例えば、５０kgf/cm2以上）に設定さ
れている。
【００２０】また、シリンダヘッド４には、各気筒の中
心軸を結ぶエンジン１の中心線Ｙに沿い（図２参照）、
カムシャフト３０が回転自在に軸支されている。詳しく
は、カムシャフト３０は、各気筒間及びシリンダヘッド
４の両端部に形成された複数の軸支持部３２上に支持さ
れており、さらにこれら支持部３２に対応して設けられ
たカムキャップ３４によって挟持されてシリンダヘッド
４に回転可能に軸支されている。なお、カムキャップ３
４はそれぞれ一対のボルト３８，３８で支持部３２に固
定されている。
【００２１】また、シリンダヘッド４には、上記シリン
ダ軸線Ｘと中心線Ｙを含む基面を挟むようにして、詳し
くは後述するように該基面（平面）の一側に一対の吸気
ポート（２本のポート部）４４，４４が形成されてお
り、他側に一対の排気ポート４６，４６が形成されてい
る。吸気ポート４４，４４は上記基面の一側に設けられ
た一対の吸気口（吸気開口部，２個の開口部）４０，４
０において燃焼室２０に臨んで開口しており、排気ポー
ト４６，４６は上記基面の他側に設けられた一対の排気
口（排気開口部，２個の開口部）４２，４２において燃
焼室２０に臨んで開口している。そして、吸気口４０，
４０には、吸気ポート４４，４４と燃焼室２０との連通
と遮断とを行う一対の吸気弁（２個の弁部材）５０，５
０が設けられており、一方、排気口４２，４２には、排
気ポート４６，４６と燃焼室２０との連通と遮断とを行
う一対の排気弁５２，５２が設けられている。
【００２２】同図に示すように、吸気弁５０，５０と排
気弁５２，５２とは、上記吸気ポート４４，４４と排気
ポート４６，４６との位置関係から、やはりシリンダ軸
線Ｘと中心線Ｙを含む上記基面を挟むようにしてシリン
ダヘッド４に設けられている。詳しくは、これら吸気弁
５０，５０と排気弁５２，５２は、該基面に対してそれ
ぞれ所定の角度を有しており、つまり吸気弁５０，５０
と排気弁５２，５２とは、同図に示すように、弁本体５
０ａ，５０ａ及び弁本体５２ａ，５２ａと一体に形成さ
れた軸部５０ｂ，５０ｂ及び軸部５２ｂ，５２ｂがシリ
ンダヘッド４内を互いに離反するようにしてシリンダヘ
ッド４の上面に向けて延びている。
【００２３】ところで、これら吸気弁５０，５０と排気
弁５２，５２は特殊なものではなく、通常に内燃エンジ
ンで使用されるものと同様のものである。従って、吸気
弁５０，５０及び排気弁５２，５２の各頭部、即ち軸部
５０ｂ，５０ｂ及び軸部５２ｂ，５２ｂの各先端にはそ
れぞれスプリングシート５４，５４及びスプリングシー
ト５６，５６が設けられており、これらスプリングシー
ト５４，５４及びスプリングシート５６，５６とシリン
ダヘッド４の部材間にはそれぞれ吸気弁５０，５０と排
気弁５２，５２を外嵌するようにしてコイルスプリング
６０，６０及びコイルスプリング６２，６２が縮設され
ている。故に、通常、吸気弁５０，５０と排気弁５２，
５２とは、これらコイルスプリング６０，６０及びコイ
ルスプリング６２，６２に付勢されて吸気口４０，４０
及び排気口４２，４２を閉じた状態に保持されている。
なお、図中符号６４及び符号６６はそれぞれ吸気弁５
０、排気弁５２の弁ガイドであり、これにより吸気弁５
０，５０、排気弁５２，５２が弁ガイド６４，６６に沿
い確実に上記所定の角度でもって滑らかに摺動可能とさ
れ、良好に開閉弁可能とされている。
【００２４】また、上記カムシャフト３０には、それぞ
れ吸気弁５０，５０及び排気弁５２，５２に対応するよ
うにして一対のカム部３０ａ，３０ａ及びカム部３０ｂ
が形成されている。そして、これらカム部３０ａ，３０
ａと吸気弁５０，５０との間にはロッカアーム７０が、
カム部３０ｂと排気弁５２，５２との間にはロッカアー
ム７２が設けられている。
【００２５】詳しくは、同図に示すように、上記カムキ
ャップ３４にはカムシャフト３０と平行にしてロッカシ
ャフト７４及びロッカシャフト７６が軸支されており、
ロッカアーム７０とロッカアーム７２は、これらロッカ
シャフト７４及びロッカシャフト７６にそれぞれ揺動自
在に支持されている。ロッカアーム７０に関していえ
ば、該ロッカアーム７０の一端側に設けられた一対のロ
ーラ８０，８０がカム部３０ａ，３０ａと当接し、一方
他端側に設けられた一対のバルブアジャスタ８４，８４
の各先端が吸気弁５０，５０の頭部にそれぞれ当接する
ように配設されている。また、ロッカアーム７２に関し
ていえば、ロッカアーム７２の一端側に設けられたロー
ラ８２がカム部３０ｂと当接し、一方他端側に設けられ
た一対のバルブアジャスタ８６，８６の各先端が排気弁
５２，５２の頭部にそれぞれ当接するように配設されて
いる。
【００２６】従って、カムシャフト３０が回転すると、
カム部３０ａ及びカム部３０ｂの形状に応じてロッカア
ーム７０，７２がロッカシャフト７４，７６回りに揺動
することになり、故に吸気弁５０，５０及び排気弁５
２，５２がコイルスプリング６０，６０、コイルスプリ
ング６２，６２の付勢力に抗して開閉作動することにな
る。
【００２７】ここで、改めて吸気ポート４４，４４につ
いて述べると、図１に示すように、上記吸気ポート４
４，４４は、上記排気ポート４６，４６がシリンダヘッ
ド４の側面で水平方向に開口している一方で、吸気口４
０，４０からシリンダ軸線Ｘに略沿うようにしてシリン
ダヘッド４の上面に向けて延びている。つまり、吸気ポ
ート４４，４４はシリンダヘッド４の下面に対し直立す
るように設けられている。詳しくは、吸気ポート４４，
４４は、その吸気口４０，４０から離間した上流部が吸
気弁５０，５０とカムシャフト３０及びロッカシャフト
７４の間を縫って僅かにＳ字状のカーブを描くように設
けられており、それらの各上端はロッカカバー８の上面
で開口している。また、図２から明らかなように、吸気
ポート４４，４４は、シリンダ軸線Ｘ方向から視て、少
なくとも一部が吸気弁５０，５０の各軸部５０ｂ，５０
ｂの先端とカムシャフト３０とを最短距離で結ぶ線、つ
まり各軸部先端からカムシャフト３０に対して延ばした
垂線間の領域を通るようにして吸気弁５０，５０とカム
シャフト３０との間を延びている。
【００２８】このように吸気ポート４４，４４が直立す
るように設けられると、通常であれば吸気ポート４４，
４４と上記ロッカアーム７０との干渉が問題となる。し
かしながら、当該エンジン１においては、図２に示すよ
うに、上記ロッカアーム７０はＴ字型に成形されてい
る。従って、当該エンジン１では、吸気ポート４４，４
４はそのＴ字型をしたロッカアーム７０の胴部７１の両
側に配設され、これにより、吸気ポート４４，４４とロ
ッカアーム７０との干渉が良好に回避されている。
【００２９】また、シリンダヘッド４には、燃焼室２０
の略中央、即ち燃焼室２０内の混合気を最も有効に燃焼
させることの可能な着火位置に火花発生部を突出させて
点火プラグ（点火栓）９０が取り付けられている。詳し
くは、点火プラグ９０は、図１に示すように、シリンダ
軸線Ｘに対して所定の角度を有して取り付けられてお
り、その所定の角度は、点火プラグ９０を排気弁５２，
５２とカムシャフト３０及びロッカシャフト７６の間を
通って挿入、取り付け可能な角度に設定されている。つ
まり、図１を参照すると、点火プラグ９０の挿入ガイド
として機能し且つシリンダヘッド４内を飛散する潤滑油
が点火プラグ９０に付着することを防止するための直
管、即ちガイドチューブ（挿入孔）９４が設けられてお
り、このガイドチューブ９４が、排気弁５２，５２とカ
ムシャフト３０及びロッカシャフト７６の間に上記所定
の角度でもって挿入されシリンダヘッド４の部材に固定
されている。詳しくは、ガイドチューブ９４は、図２か
ら明らかなように、シリンダ軸線Ｘ方向から視て、排気
弁５２，５２の各軸部５２ｂ，５２ｂの先端とカムシャ
フト３０とを最短距離で結ぶ線、つまり各軸部からカム
シャフト３０に対して延ばした垂線間の領域を通るよう
にして吸気弁５２，５２とカムシャフト３０との間に配
設されている。
【００３０】ところで、この場合にも、上記吸気ポート
４４，４４の場合と同様、ガイドチューブ９４がシリン
ダヘッド４の下面に対し直立するように設けられている
ことになるため、ガイドチューブ９４と上記ロッカアー
ム７２との干渉が問題となる。しかしながら、図２に示
すように、ロッカアーム７２はＹ字型に成形されてい
る。従って、当該エンジン１では、ガイドチューブ９４
はそのＹ字型をしたロッカアーム７２の一対の腕部７
３，７３の間に干渉なく配設され、これにより、ガイド
チューブ９４とロッカアーム７２との干渉についても良
好に回避されている。なお、同図に示すように、ガイド
チューブ９４の上端はオイルシール９６を介してロッカ
カバー８と着脱自在に嵌合している。
【００３１】以下、上記のように直立の吸気ポート４
４，４４を有して構成されたＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリ
ンエンジンの作用及び効果について図３を参照して説明
する。ここでは、燃料が圧縮行程で噴射される場合を例
に説明する。吸気ポート４４，４４がシリンダ軸線Ｘに
略沿い直立にされていると、吸気行程において、ピスト
ン１２の下降に伴い吸気ポート４４，４４を経て吸気が
行われる際、吸入空気はシリンダ１０の壁面に沿うよう
にして燃焼室２０内に進入する。このとき、吸気ポート
４４，４４は僅かにカーブしているのみで略真っ直ぐに
延びているため、吸入空気は吸気効率よく極めてスムー
スに燃焼室２０内に導入される。
【００３２】その後、圧縮行程に移行し、ピストン１２
が上昇すると、その上昇に伴い、ピストン１２の頂面に
設けられたキャビティ１６の半球状の底面に沿うように
して吸入空気が巻き上げられる。このとき、吸入空気
は、図３中に矢印で示すように、シリンダ壁面からシリ
ンダ中央に向けてシリンダ１０内を縦方向に旋回する流
れ、即ち渦状の逆タンブル流１００となってキャビティ
１６内で旋回する。そして、ピストン１２が上死点近傍
に達したとき、図３中に示すように、燃料噴射弁２２か
ら燃料がキャビティ１６の半球状の底面に沿うように、
つまり逆タンブル流１００と同一方向となるよう噴射さ
れる。これにより、燃料はキャビティ１６内で吸入空気
と良好に混合されて燃料噴霧１０２となり好適な状態で
点火プラグ９０に達することになる。
【００３３】ところで、このように燃料が逆タンブル流
１００とともにキャビティ１６内に略閉じこめられたよ
うな状態、つまり層状化された状態で点火プラグ９０に
達することになると、燃料噴射量が少なくても、つまり
全体として空燃比が希薄（リーン）であっても点火プラ
グ９０近傍では比較的空燃比が濃い（理論空燃比または
リッチ）状態とされる。従って、その後ピストン１２が
さらに上死点近傍とされたときには、点火プラグ９０に
よって点火が行われることになるのであるが、点火プラ
グ９０周りでは着火性がよく、故に失火（リーン失火）
等の発生もなく極めて良好且つ効率のよい燃焼、即ち層
状燃焼が実現されることとなる。なお、層状燃焼の作用
と効果についての詳細については、従来のＤＯＨＣ型の
筒内噴射ガソリンエンジンで明らかにされており、ここ
ではその詳細な説明は省略する。
【００３４】これにより、ＳＯＨＣ型の筒内噴射ガソリ
ンエンジンにおいて、通常の吸気管噴射式のＳＯＨＣ型
ガソリンエンジンと同程度の出力を確保しながら、従来
のＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンの場合と同様
に、燃焼効率を向上させて炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭
素（ＣＯ）等の有害な排ガス成分を低減できることにな
り、且つ、燃料消費量を極めて少なく抑えて燃費を向上
させることができる。
【００３５】なお、ここでは、燃料が圧縮行程で噴射さ
れる場合を例に説明したが、直立の吸気ポート４４，４
４を用いることは燃料が吸気行程で噴射されるような場
合においても有効である。つまり、直立の吸気ポート４
４，４４を用いて吸気効率よく吸気を行い逆タンブル流
１００を生起させることは、混合気を均一化するという
意味では高い効果があり、例えば吸気行程で燃料を少量
だけ噴射し希薄空燃比での運転を行った場合であって
も、燃焼に好適な混合気を良好に生成することができ、
やはり燃焼効率と燃費を向上させることができることと
なる。
【００３６】ここで、図４を参照すると、本発明に係る
ＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジンの他の実施形態が
概略的に示されており、以下当該他の実施形態について
も説明しておく。他の実施形態では、図４に示すよう
に、上記図１に示した実施形態に対し、吸気ポートの位
置と点火プラグのガイドチューブの位置が入れ代わった
ものとされている。つまり、吸気ポート４４’，４４’
が、排気弁５２，５２とカムシャフト３０及びロッカシ
ャフト７６の間を僅かにＳ字状のカーブを描くように設
けられており、一方、ガイドチューブ９４’が、吸気弁
５０，５０とカムシャフト３０及びロッカシャフト７４
の間を通るようにしてシリンダヘッド４の部材に固定さ
れている。
【００３７】そして、これに伴い、ロッカアーム７０’
が、上記図２中のロッカアーム７２と同様にＹ字型に成
形されており、また、ロッカアーム７２’が上記図２中
のロッカアーム７０と同様にＴ字型に成形されている。
これにより、吸気ポート４４’，４４’やガイドチュー
ブ９４’が、それぞれロッカアーム７０’及びロッカア
ーム７２’と干渉することなく良好にシリンダヘッド４
４内に配設され、吸気ポート４４’，４４’が良好にし
て直立に設けられることになり、やはり上記同様の作用
及び効果が得られることとなる。
【００３８】さらに、図５乃至図７を参照すると、上記
図２中のロッカアーム７０及びロッカアーム７２の変形
例がそれぞれ示されており、以下図５乃至図７に基づい
てこれらロッカアーム７０、ロッカアーム７２（或いは
ロッカアーム７０’、ロッカアーム７２’）の変形例に
ついても説明する。図５に示す変形例では、吸気弁５
０，５０を作動させるロッカアーム１７０は上記図２の
場合と同様にＴ字型に成形されている一方、排気弁５
２，５２を作動させるロッカアームはそれぞれロッカア
ーム１７２，１７３と２本に分離されている。
【００３９】これにより、吸気ポート４４，４４につい
ては、上記同様にＴ字型をしたロッカアーム１７０の胴
部１７１の両側に干渉なく良好に配設され、また、ガイ
ドチューブ９４についても、ロッカアーム１７２，１７
３の間に干渉なく良好に配設される。ところで、吸気ポ
ートとしては、吸気ポート４４，４４に代えて、図８に
示すような分岐管式の吸気ポート２４４を適用すること
も可能である。この吸気ポート２４４は、カムシャフト
３０よりもシリンダブロック２寄りの下流側位置におい
て２本に分岐するようにされた分岐管であり、２本に分
岐した部分、つまり一対の分岐部（２本のポート部）２
４４ａ，２４４ａの先端がそれぞれ吸気口４０，４０と
連通される。即ち、当該吸気ポート２４４は、上流側の
ロッカアーム近傍において１本（１本のポート部）に纏
められるようにして上記吸気ポート４４，４４と同様に
シリンダ軸線Ｘに沿って配設される。
【００４０】このように分岐管式の吸気ポート２４４を
用いるようにすると、吸気ポート４４，４４のように吸
気ポートを２本独立に設けた場合にあっては各吸気ポー
トの設定自由度が大きいという利点がある一方、吸気ポ
ート２４４の１本に纏められた部分の通路面積を比較的
大きく設定でき、吸入空気量を多く確保することができ
るという利点がある。吸入空気量を多くできることは、
通常よりも空気を多く必要とする希薄空燃比での運転時
に有効である。
【００４１】このような分岐管式の吸気ポート２４４を
適用した場合には、図６及び図７に示す変形例が採用さ
れる。先ず図６に示す変形例では、吸気弁５０，５０を
作動させるロッカアームは、それぞれロッカアーム２７
０，２７１と２本に分離されており、一方、排気弁５
２，５２を作動させるロッカアームは上記図２の場合と
同様にＹ字型に成形されている。
【００４２】これにより、吸気ポート２４４はロッカア
ーム２７０，２７１の間に干渉なく良好に配設され、ま
た、ガイドチューブ９４については、上記図２の場合と
同様であることから、ロッカアーム２７２の一対の腕部
２７３，２７３の間に干渉なく良好に配設される。図７
に示す変形例では、吸気弁５０，５０を作動させるロッ
カアーム３７０はＹ字型に成形されており、一方、排気
弁５２，５２を作動させるロッカアームは、ロッカアー
ム３７２，３７３と２本に分離されている。
【００４３】これにより、吸気ポート２４４について
は、ロッカアーム３７０の一対の腕部３７１の間に干渉
なく良好に配設され、また、ガイドチューブ９４につい
ては、ロッカアーム３７２，３７３の間に干渉なく良好
に配設される。以上、他の実施形態及び変形例を含めて
説明したように、本発明に係るＳＯＨＣ型筒内噴射ガソ
リンエンジンでは、燃料噴射弁２２や点火プラグ９０を
好適に配設しながら、吸気口４０，４０からロッカカバ
ー８に向けてシリンダ軸線Ｘに沿い直立に延びる吸気ポ
ート４４，４４または吸気ポート２４４をロッカアーム
との干渉もなく良好に実現するようにしている。
【００４４】従って、ＳＯＨＣ型内燃エンジンでありな
がら、吸気行程において直立の吸気ポート４４，４４或
いは吸気ポート２４４を介してシリンダ１０の壁面に沿
って吸気効率よくスムースに吸気を行い、圧縮行程にお
けるピストン１２の上昇時にピストン１２の頂面に形成
されたキャビティ１６内で逆タンブル流１００を良好に
生起させることが可能となっている。故に、特に圧縮行
程で燃料噴射を行った場合にあっては、燃料噴霧１０２
をキャビティ１６内に良好に保持しながら空燃比の濃い
状態で点火プラグ９０周りに好適に集約させるようにで
き、失火等もなく極めて良好に層状燃焼を実現すること
ができる。これにより、燃料消費量を少なく抑えながら
も燃焼効率の極めて高いＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエ
ンジンを実現することができ、ＳＯＨＣ型内燃エンジン
において有害な排ガス成分の発生を少なく抑えるととも
に燃費の向上を図ることができる。
【００４５】また、直立の吸気ポート４４，４４或いは
吸気ポート２４４を吸気弁５０，５０とカムシャフト３
０及びロッカシャフト７４の間の空間を有効に活用して
配設したことにより、シリンダヘッド４の幅方向の寸法
を小さく抑えることができ、エンジン１の小型化を図る
ことが可能である。つまり、本発明に係るＳＯＨＣ型筒
内噴射ガソリンエンジンを用いるようにすれば、従来の
ＤＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジンと同様に低公害
化、低燃費化を実現しながら、ＳＯＨＣ構造とすること
でより一層製造コストを低く廉価に抑え且つ小型化を図
ることが可能となる。
【００４６】なお、上記実施形態では、４弁式のＳＯＨ
Ｃ型筒内噴射ガソリンエンジンについて説明したが、こ
れに限られず、図６及び図７に変形例として示すような
ロッカアームをさらに変形して用いるようにすれば、吸
気ポート及び排気ポートがそれぞれ１本からなる２弁式
のＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジンであっても本発
明を良好に適用可能である。この場合、シリンダ軸線Ｘ
方向から視て、少なくとも吸気ポート上流側の通路断面
が吸気弁または排気弁の頭部（吸気弁及び排気弁のいず
れか一方の軸部の先端）とカムシャフトとを最短距離で
結ぶ線に対し直交して延びるよう吸気ポートを配設すれ
ば、コンパクトで極めて吸気効率の高いＳＯＨＣ型筒内
噴射ガソリンエンジンを実現可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る請求項１の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンによ
れば、ＳＯＨＣ型の４弁式内燃エンジンにおいて、従来
のＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンの場合と同様
の効果を確保しながら、幅方向の寸法を小さく抑えて筒
内噴射型内燃エンジンの小型化を図ることができる。
【００４８】また、請求項２の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、点火栓の挿入孔を良好に確保して
点火栓を最適な位置に配設できることになり、極めて燃
焼効率のよい筒内噴射型内燃エンジンを実現することが
できる。また、請求項３の筒内噴射型火花点火式内燃エ
ンジンによれば、ロッカアームの小型軽量化を図ること
ができ、吸気ポートをロッカアームと干渉することなく
吸気弁とカムシャフトとの間に良好に配設できる。ま
た、各ポート部の配設の自由度及び通路面積の設定の自
由度を高いものにでき、容易にして最適な吸気効率が得
られるよう吸気ポートを配設でき通路面積を設定するこ
とができる。
【００４９】また、請求項４の筒内噴射型火花点火式内
燃エンジンによれば、吸気ポートをやはりロッカアーム
と干渉することなく吸気弁とカムシャフトとの間に良好
に配設できる。また、１本のポート部の通路面積を比較
的大きくして吸入空気量を多くすることができ、空燃比
の希薄化を容易に実現することができる。また、請求項
５の筒内噴射型火花点火式内燃エンジンによれば、例え
ばＳＯＨＣ型の２弁式内燃エンジンであっても、従来の
ＤＯＨＣ型の筒内噴射ガソリンエンジンの場合と同様の
効果を確保しながら、幅方向の寸法を小さく抑えて筒内
噴射型内燃エンジンの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエン
ジンの縦断面図である。
【図２】図１に示すＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジ
ンのロッカカバーを外した状態での上視図である。
【図３】本発明に係るＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエン
ジンの作用及び効果を説明する図である。
【図４】本発明に係るＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエン
ジンの他の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係るＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエン
ジンに使用されるロッカアームの変形例を示す図であ
る。
【図６】ロッカアームの変形例を示す図であって、分岐
管式の吸気ポートを適用した場合に使用されるロッカア
ームを示す図である。
【図７】分岐管式の吸気ポートを適用した場合に使用さ
れるロッカアームの他の変形例を示す図である。
【図８】分岐管式の吸気ポートを示す概略図である。
【符号の説明】
１ エンジン（ＳＯＨＣ型筒内噴射ガソリンエンジ
ン） ２ シリンダブロック ４ シリンダヘッド ８ ロッカカバー １０ シリンダ １２ ピストン １６ キャビティ ２０ 燃焼室 ２２ 燃料噴射弁 ３０ カムシャフト ３０ａ カム部 ３０ｂ カム部 ４０ 吸気口（吸気開口部） ４２ 排気口（排気開口部） ４４、４４’吸気ポート（独立した２本のポート部） ４６ 排気ポート ５０ 吸気弁 ５０ａ 弁本体 ５０ｂ 軸部 ５２ 排気弁 ５２ａ 弁本体 ５２ｂ 軸部 ７０、７０’ ロッカアーム ７２、７２’ ロッカアーム ７４ ロッカシャフト ７６ ロッカシャフト ９０ 点火プラグ（点火栓） ９４、９４’ ガイドチューブ（挿入孔） １７０、２７０、２７１、３７０、３７１ ロッカアー
ム １７２、１７３、２７２、２７３、３７２、３７３ ロ
ッカアーム ２４４ 吸気ポート ２４４ａ 分岐部（２本のポート部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｂ Ｆ (72)発明者 片岡 徹夫 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 村田 真一 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 一本 和宏 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 岡田 公二郎 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 宮本 彰仁 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−240047（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−81651（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312354（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240044（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−146886（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01L 1/00 - 1/42 F02B 17/00 - 23/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッドの下面とシリンダ内に嵌
    挿されたピストンの頂面との間に形成され、前記シリン
    ダヘッドの下面にシリンダ軸線を含む平面を挟んで一側
    に位置する吸気開口部と他側に位置する排気開口部とを
    有する燃焼室と、 前記燃焼室内に燃料を直接噴射する噴射弁と、 前記燃焼室に臨むよう前記シリンダヘッドに設けられた
    点火栓と、 一端が前記吸気開口部と連通するとともに、前記シリン
    ダヘッド内を該シリンダヘッドの上面に向かって延びる
    吸気ポートと、 一端が前記排気開口部と連通するとともに、前記シリン
    ダヘッド内を該シリンダヘッドの側面に向かって延びる
    排気ポートと、 前記吸気開口部を開閉する弁本体及び該弁本体と一体に
    設けられた軸部を有し、前記吸気ポートから前記燃焼室
    内への吸気の連通と遮断とを行う吸気弁と、 前記排気開口部を開閉する弁本体及び該弁本体と一体に
    設けられた軸部を有し、前記平面を挟んで前記吸気弁と
    略対称に位置して前記燃焼室内から前記排気ポートへの
    排気の連通と遮断とを行う排気弁と、 前記吸気弁及び前記排気弁をそれぞれ開閉駆動させるカ
    ム部を有し、前記平面に略平行に延びて前記シリンダヘ
    ッドに軸支された１本のカムシャフトとを備え、 前記吸気開口部及び前記排気開口部は、前記平面に沿い
    それぞれ２個の開口部を有するとともに、前記吸気弁及
    び前記排気弁は、前記２個の開口部に対応して前記軸部
    が互いに略平行になるよう設けられた２個の弁部材から
    なっており、 前記吸気ポートは、前記シリンダ軸線方向から視て少な
    くとも一部が前記吸気弁及び排気弁のいずれか一方の２
    個の弁部材の各軸部の先端と前記カムシャフトとをそれ
    ぞれ最短距離で結ぶ線間の領域を通って延びていること
    を特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジン。
  2. 【請求項２】 前記点火栓は前記燃焼室の略中央に臨む
    よう設けられており、 該点火栓の挿入孔が、前記シリンダヘッド内を該シリン
    ダヘッドの上面に向けて延び、且つ、前記シリンダ軸線
    方向から視て前記吸気弁及び排気弁のいずれか他方の２
    個の弁部材の各軸部の先端と前記カムシャフトとをそれ
    ぞれ最短距離で結ぶ線間の領域を通るよう設けられてい
    ることを特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点
    火式内燃エンジン。
  3. 【請求項３】 前記吸気弁及び前記排気弁のいずれか一
    方の２個の弁部材は、前記カムシャフトと略平行に延び
    るロッカシャフトに揺動可能に支持され且つ一端が前記
    ２個の弁部材の各軸部の先端と当接する一方他端が前記
    カム部と当接する１本のロッカアームを介して開閉駆動
    されるものであって、さらに、前記吸気ポートは、前記
    ２個の吸気開口部と各々連通する独立した２本のポート
    部から構成されており、 前記１本のロッカアームは、前記シリンダ軸線方向から
    視て前記２本のポート部間を延びて設けられていること
    を特徴とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内
    燃エンジン。
  4. 【請求項４】 前記吸気弁及び前記排気弁のいずれか一
    方の２個の弁部材は、前記カムシャフトと略平行に延び
    るロッカシャフトに揺動可能に支持され且つ一端が前記
    ２個の弁部材の各軸部の先端と当接する一方他端が前記
    カム部と当接するロッカアームを介して開閉駆動される
    ものであって、さらに、前記吸気ポートは、上流部が１
    本のポート部からなる一方、前記２個の開口部に向かう
    下流部が２本のポート部に分岐して構成されており、 前記ロッカアームは、前記シリンダ軸線方向から視て前
    記１本のポート部を挟むよう設けられていることを特徴
    とする、請求項１記載の筒内噴射型火花点火式内燃エン
    ジン。
  5. 【請求項５】 シリンダヘッドの下面とシリンダ内に嵌
    挿されたピストンの頂面との間に形成され、前記シリン
    ダヘッドの下面にシリンダ軸線を含む平面を挟んで一側
    に位置して吸気開口部を有し他側に位置して排気開口部
    を有する燃焼室と、 前記燃焼室内に燃料を直接噴射する噴射弁と、 前記燃焼室に臨むよう前記シリンダヘッドに設けられた
    点火栓と、 一端が前記吸気開口部と連通するとともに、前記シリン
    ダヘッド内を該シリンダヘッドの上面に向かって延びる
    吸気ポートと、 一端が前記排気開口部と連通するとともに、前記シリン
    ダヘッド内を該シリンダヘッドの側面に向かって延びる
    排気ポートと、 前記吸気開口部を開閉する弁本体及び該弁本体と一体に
    設けられた軸部を有し、前記吸気ポートから前記燃焼室
    内への吸気の連通と遮断とを行う１個の吸気弁と、 前記排気開口部を開閉する弁本体及び該弁本体と一体に
    設けられた軸部を有し、前記平面を挟んで前記吸気弁と
    略対称に位置して前記燃焼室内から前記排気ポートへの
    排気の連通と遮断とを行う１個の排気弁と、 前記吸気弁及び前記排気弁をそれぞれ開閉駆動させるカ
    ム部を有し、前記平面に略平行に延びて前記シリンダヘ
    ッドに軸支された１本のカムシャフトとを備え、 前記吸気ポートは、該吸気ポートの上流側の通路断面が
    前記シリンダ軸線方向から視て前記吸気弁及び前記排気
    弁のいずれか一方の軸部の先端と前記カムシャフトとを
    最短距離で結ぶ線に対し直交するよう延びていることを
    特徴とする筒内噴射型火花点火式内燃エンジン。
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