专利名称：缸内直喷发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及缸内直喷发动机。
背景技术：
现有对向气缸内直接喷射燃料的发动机有各种提案(参照专利文献1)。
专利文献1特开平10-220229号公报但所述以往的缸内直喷发动机由于是在两个进气口之间配置火花塞，所以进气口的开口径(进气阀径)狭窄。
发明内容
本发明是着眼于这种现有问题点而开发的，其目的在于提供一种能实现进气口的开口径(进气阀径)大型化而不降低进气效率的缸内直喷发动机。
本发明通过以下的解决手段来解决上述的课题。为了容易理解而在本发明的实施例上付与了对应的符号，但并不限定于此。
本发明的缸内直喷发动机包括燃料喷射口和点火口，该燃料喷射口和点火口形成在气缸盖的进气口和排气口之间的屋顶中央并沿曲轴方向并列配置；共轨，该共轨与所述曲轴的旋转轴大致平行延伸配置；燃料喷射阀，该燃料喷射阀安装在所述共轨上，从所述燃料喷射口喷射燃料，该燃料喷射阀配置成向排气口侧倾斜；火花塞，该火花塞自所述点火口面临燃烧室。
根据本发明，该燃料喷射口和点火口形成在气缸盖的进气口和排气口之间的屋顶中央并沿曲轴方向并列配置。因此能实现进气口的开口径(进气阀径)大型化而不降低进气效率。
图1A、图1B是表示本发明缸内直喷发动机第一实施例的图；
图2是表示把燃料喷射阀安装在燃料配管上的状态的图；图3A、图3B、图3C是例示一个气缸来说明燃料喷射阀和火花塞的布置的图；图4是燃料喷射阀和火花塞前端周边的放大图；图5A、图5B是表示成层运转情况的图；图6A、图6B、图6C、图7A、图7B、图7C是表示本发明缸内直喷发动机第二实施例的图。
符号说明1发动机 10气缸盖11进气口12排气口 13燃料喷射口14点火口15屋脊棱线 16进气侧屋顶17排气侧屋顶21共轨 22燃料喷射阀23火花塞31进气阀 41排气阀70气缸体80活塞具体实施方式
以下参照附图等更详细地说明本发明的实施例。
(第一实施例)图1A、图1B是表示本发明缸内直喷发动机第一实施例的图，图1A是从上方看气缸盖的图，图1B是图1A的B-B剖视图。
发动机1是多气缸发动机，图1A、图1B表示了其中凸轮驱动机构侧的两气缸。
气缸盖10上安装有共轨21、燃料喷射阀22、火花塞23、进气阀用凸轮32、排气阀用凸轮42。
共轨21沿曲轴方向(气缸配置方向)配置。即共轨中心线配置成与曲轴的旋转轴大致平行。另外，共轨中心线到气缸中心轴线的距离，如图3A所示，比燃料喷射口13的中心到气缸中心轴线的距离远。在共轨21上一体形成有多个彀台21a。该彀台21a上形成有孔，通过贯穿该孔的螺栓而把共轨21固定在气缸盖10上。各彀台21a与气缸盖10接触的面被加工成在同一个平面。这样就提高了组装精度，提高燃料喷射阀22对共轨21的密封性，不产生燃料泄漏。
各燃料喷射阀22配置在彀台21a之间。燃料喷射阀22如后述最初是组装在共轨21上，在该状态下插入到气缸盖10上形成的贯穿孔内。然后通过贯穿彀台21a的螺栓而把共轨21固定在气缸盖10上，并通过共轨21的靠压来固定燃料喷射阀22。由于所有的燃料喷射阀22都是如上述那样配置在彀台21a之间的，所以没有偏在支承的情况。因此，即使燃烧压力作用在燃料喷射阀22上也不会对共轨21作用弯曲力。燃料喷射阀22在如图1B所示那样从与曲轴垂直的方向看时与气缸盖10和共轨21形成直角。即燃料喷射阀轴线与共轨中心线垂直。因此，即使燃料喷射阀22受到燃烧压，也不会产生朝向燃料喷射阀主体的弯曲力。
火花塞23与燃料喷射阀22一起沿曲轴方向并列。火花塞23设置得比燃料喷射阀22远离凸轮驱动机构。火花塞23以屋顶的终端远离燃料喷射阀22的方式倾斜配置。这样，由于主体倾斜大的火花塞23远离凸轮驱动机构配置，所以链轮51和链条52布置容易。
进气阀用凸轮32和排气阀用凸轮42由链轮51和链条52构成的凸轮驱动机构所驱动。链轮51安装在进气阀用凸轮32和排气阀用凸轮42的一端上。曲轴的旋转通过链条52传递给链轮51并驱动进气阀用凸轮32和排气阀用凸轮42。
图2是表示把燃料喷射阀安装在燃料配管上的状态的图。
各燃料喷射阀22经由密封圈22a而被安装成相对于共轨21的延伸方向不倾斜而是垂直的。另外，多个燃料喷射阀22直接连结在一根共轨21上而不使用中继管。所以零件个数少且零件成本便宜。由于是这种结构，所以在发动机制造时能最先把燃料喷射阀22组装在共轨21上，然后对各共轨21固定气缸盖10，组装工时少。
图3A、图3B、图3C是例示一个气缸来说明燃料喷射阀和火花塞的布置的图，图3A表示的是图1B的IIIA-IIIA剖面，图3B是与图1B对应的图，图3C是从燃烧室侧向上看气缸盖的图。
发动机1具有气缸盖10、气缸体70和活塞80。活塞80上形成有从上方看是圆形的型腔81。型腔81的中心配置在燃料喷射阀22前端的喷射点的气缸轴方向的正下方。
气缸盖10上隔着屋脊棱线15形成进气侧屋顶16和排气侧屋顶17。进气口11在进气侧屋顶16上开口。排气口12在排气侧屋顶17上开口。进气口11通过由进气阀用凸轮32驱动的进气阀31而开闭。排气口12通过由排气阀用凸轮42驱动的排气阀41而开闭。且燃料喷射阀22和火花塞23被安装在气缸盖10上。
燃料喷射阀22喷射从高压共轨21供给的燃料。燃料喷射阀22从气缸盖10上形成的燃料喷射口13来喷射燃料。燃料喷射阀22从上方被共轨21靠压。
火花塞23从燃料喷射口13近旁形成的点火口14而面临燃烧室。火花塞23配置在前端的点火部在燃料喷射阀22的前端近旁能把从燃料喷射阀22喷出的雾状燃料直接点火的位置上或是配置在能把在喷雾状燃料周围形成的混合气体点火的位置上。
如图3C所示，燃料喷射口13和点火口14是在从曲轴方向的中心线稍微向排气口12侧偏置的位置处沿曲轴方向并列形成的。即燃料喷射口13和点火口14其中心形成在排气侧屋顶17上。燃料喷射口13形成得比燃烧室中央更靠近凸轮驱动机构侧。点火口14形成得比燃烧室中央更位于凸轮驱动机构的相反侧。由于是如此样形成，所以能使进气口11的开口面积比排气口12的开口面积形成得大，而提高进气效率，即提高发动机的输出。
由于把燃料喷射阀22配置在凸轮驱动机构侧、把火花塞23配置在凸轮驱动机构的相反侧，所以能把燃料喷射阀22和火花塞23势均均衡良好地配置在两个进气口11和两个排气口12之间形成的空间内。因此，能保持各阀、口、阀密封圈等合适的距离，能确保气缸盖10各部分的壁厚，确保发动机的耐久性。
图4是燃料喷射阀22和火花塞23前端周边的放大图。
通过火花塞23的倾斜而确保燃料喷射阀22与火花塞23之间的空间，能得到确保水通路18的空间。提高燃料喷射阀22和火花塞23的冷却性，能避免喷射阀的堵缝和爆震。若使用前端部分比较长的燃料喷射阀22，则能加大水通路18的面积，更能提高冷却效果。
下面说明本实施例的效果。
如前所述，本发明中燃料喷射阀22在从曲轴方向看时是仅向排气阀41侧倾斜(图3A)，在从与曲轴垂直的方向看时是被安装成与气缸盖10和共轨21形成直角(图3B)。因此，燃烧压力是作用在与共轨垂直的方向上，不会使燃料喷射阀对共轨作用弯曲的力。因此，就确保了燃料喷射阀与共轨的密封性。
假设燃料喷射阀22在从曲轴方向看时也不倾斜时，则燃料喷射阀22与火花塞23的距离就过近。在这种情况下作为实现燃料喷射阀22和火花塞23的一个方法，就是考虑使火花塞23例如向进气阀31侧有大的倾斜而与燃料喷射阀22离开。但这样一来就有可能减少进气口11的流路断面面积。且进气阀31和排气阀41的布置变困难，阀夹角(进气阀与排气阀的开角)有可能变大。在这种状态下燃烧室的深度增加，燃烧室的表面积增加，有可能冷却损失增加且燃料费用恶化。
作为实现燃料喷射阀22和火花塞23的布置的另一个方法，也考虑不把燃料喷射阀22直接连结在一根共轨21上，而是使用中继管等的方法。但这样一来零件个数增加，零件成本上升，且制造工时数也增加。
而如本发明这样，燃料喷射阀22是仅向排气阀41侧倾斜(图3A)，在从与曲轴垂直的方向看时是被安装成与气缸盖10和共轨21形成直角(图3B)，就能解决进气口11的流路断面面积减小的课题。
燃料喷射口和点火口形成在气缸盖的进气口和排气口开口之间的屋顶的中央附近、气缸盖的排气侧屋顶上，并沿曲轴方向并列配置。因此能实现进气口的开口径(进气阀径)的大型化，不降低进气效率。且进气冲程中在喷射燃料的均质运转时，燃料难于附着在气缸的侧壁上，能防止由窜漏气体的增加以及机油中汽油稀释而引起的润滑性恶化。
图5A、图5B是表示成层运转情况的图。
作为燃料喷射阀22，不管主体是不是倾斜而只要使用把燃料向气缸轴线的方向即向燃烧室下方喷射燃料的类型就能得到以下的效果。另外，只要使用多孔喷射阀就能不管主体的倾斜如何而把燃料向气缸轴线方向喷射。且喷油时期在压缩冲程后半部分是上死点近旁(例如20deg BTDC)。
只要这样，从燃料喷射阀22喷射的燃料在碰撞到型腔81后就向型腔的上空扩散。这样被反冲的喷雾在型腔内形成具有各向同性的没有浓淡的混合气团。这样能避免未燃烧HC的产生、烟的产生、火花塞的熏烟等。
(第二实施例)图6A～图6C、图7A～图7C是表示本发明缸内直喷发动机第二实施例的图。图6A～图6C是从发动机前方看的图而与图3A对应，图7A～图7C是从发动机进气侧看的图而与图3B对应。图6A、图7A表示喷射燃料时，图6B、图7B表示活塞下降中的情况，图6C、图7C表示活塞位于下死点时的情况。
以下在与上述实施例具有同样功能的部分上付与相同的符号而适当省略重复的说明。
本实施例各零件的安装布置与第一实施例相同。本实施例使用的燃料喷射阀22把燃料向喷射阀的中心轴线方向喷射。且在进气冲程中进行喷射燃料的均质运转。
根据本实施例，燃料喷射阀22如图6A所示那样把主体向排气阀41侧倾斜。因此燃料喷射阀22抵抗进气而喷射燃料。假设使燃料喷射阀22向进气阀31侧倾斜，则燃料喷射阀22是把燃料向进气方向喷射。这样燃料则趁着进气而容易附着在排气口侧的气缸侧壁上，有窜漏气体增加的可能性。
本实施例由于是把燃料喷射阀22的主体向排气阀41侧倾斜，所以如图6B所示那样燃料难于附着在气缸的侧壁上，能防止由窜漏气体的增加和机油的汽油稀释而引起的润滑性恶化。且与进气的混合被促进，能减少排气污染物，且输出上升。
由于把燃料向喷射阀的中心轴线方向喷射，所以是抵抗进气地喷射燃料，能把燃料向宽广的范围喷射，能防止气缸内混合气体的浓度不均匀(图6C、图7C)。
并不限定于以上说明的实施例，在本技术思想的范围内可以有各种变形和变更，很清楚这些与本发明也是均等的。
权利要求
1.一种缸内直喷发动机，其特征在于，该缸内直喷发动机包括燃料喷射口和点火口，该燃料喷射口和点火口形成在气缸盖的进气口和排气口之间的屋顶中央并沿曲轴方向并列配置；共轨，该共轨配置成基本上平行于所述曲轴的旋转轴延伸；燃料喷射阀，该燃料喷射阀安装在所述共轨上并从所述燃料喷射口喷射燃料，该燃料喷射阀配置成向排气口侧倾斜；火花塞，该火花塞自所述点火口面临燃烧室。
2.如权利要求1所述的缸内直喷发动机，其特征在于，所述燃料喷射阀与所述共轨的延伸配置方向相垂直地安装在所述共轨上。
3.如权利要求1或2所述的缸内直喷发动机，其特征在于，所述燃料喷射口和点火口形成在所述气缸盖的排气侧屋顶上。
4.如权利要求1～3任一项所述的缸内直喷发动机，其特征在于，该缸内直喷发动机具有由所述曲轴驱动、以开闭进气阀和排气阀的凸轮驱动机构，所述点火口比所述燃料喷射口离所述凸轮驱动机构远。
5.如权利要求1～3任一项所述的缸内直喷发动机，其特征在于，所述火花塞的顶端当从与所述曲轴的旋转轴和气缸中心轴垂直的方向看时远离所述凸轮驱动机构。
6.如权利要求1～3任一项所述的缸内直喷发动机，其特征在于，所述共轨具有彀台部，并通过贯穿该彀台部的螺栓而拧紧在所述气缸盖上，所述燃料喷射阀被所述共轨压固。
7.如权利要求6所述的缸内直喷发动机，其特征在于，设有多个所述燃料喷射阀，所述彀台部沿所述共轨与各燃料喷射阀交替设置。
全文摘要
一种缸内直喷发动机，其能实现进气口的开口径(进气阀径)大型化而不降低进气效率，其具备形成在气缸盖(10)的进气口(11)和排气口(12)的开口间的屋顶中央且沿曲轴方向并列配置的燃料喷射口(13)和点火口(14)；与曲轴的旋转轴大致平行延伸的共轨(21)；安装在共轨(21)上而从燃料喷射口(13)喷射燃料的燃料喷射阀(22)。燃料喷射阀(22)配置成向排气口侧倾斜，火花塞(23)从点火口(14)面临燃烧室的。
文档编号F02B23/00GK1952360SQ20061013626
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月19日 优先权日2005年10月19日
发明者平谷康治, 福住雅洋, 河野十史弥, 土田博文 申请人:日产自动车株式会社