JP2010518306A

JP2010518306A - オートバイのエンジン用吸気装置

Info

Publication number: JP2010518306A
Application number: JP2009548660A
Authority: JP
Inventors: マルコカッシネッリ; ロベルトタミアッツォ; ステファノリコッチ
Original assignee: カスチリョーニクラウディオ
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2010-05-27
Also published as: AU2008212925A1; EP2115285A1; ITMI20070231A1; US20100050972A1; WO2008095859A1

Abstract

【解決手段】少なくとも１個の燃料噴射器（１５）を有する単気筒又は多気筒を備えるとともに、少なくとも１個の吸気ダクト（８）と、気筒用の吸気管（４）へ空気を送出す少なくとも１個の管（１０）とを備える、単気筒又は多気筒のオートバイエンジン用吸気装置。前記管には、バルブ部材が設けられておらず、その代わりに、少なくとも１個のバルブ部材（２０）が、エアボックス（１）の前記吸気ダクト（８）内に設けられ、前記燃料噴射器（１５）が、対応する気筒の吸気管（４）の上方に設けられ、かつ、エアボックス（１）の前記吸気ダクト（８）の前記バルブ部材（２０）の下流に位置することを特徴とするオートバイエンジン用吸気装置。
【選択図】図５

Description

この発明は、独立請求項の前提事項部に記載した単気筒又は多気筒のオートバイエンジン用吸気装置に関する。

内側に、少なくとも１個の燃料噴射器を設けた吸気管を有する単気筒又は多気筒を備えるエンジンが、知られている。吸気管は、その上流に設けたエアボックスから空気を取り入れるが、エアボックスは、少なくとも１個の吸気ダクトと、空気を少なくとも１個の気筒に送出す管とを備える。

公知のオートバイ用エンジンでは、各吸気管は、噴射器を通常下流に備えたスロットルバルブ又はバタフライバルブを備える。つまり、スロットルバルブが開になっている高速回転数時には、空気への最適燃料供給に利用可能な管長が、短くなっている。このため、高出力のオートバイ用エンジンは、吸気ダクト毎に、スロットルバルブの上流に別個の噴射器を設けて、対応する吸気ダクトへ燃料を供給することにより、高速回転数時において、性能を最大化するのに必要な供給を得るようにしている。したがって、こうしたエンジンでは、低負荷時（スロットルバルブの開度は小さい）には、性能を最適化するために、スロットルバルブの下流にある噴射器を用いる一方で、高負荷時（スロットルバルブの開度は大きい）には、スロットルバルブの上流にある噴射器も用いるか又はスロットルバルブの上流にある噴射器のみを用いる。

さらに、噴射器をスロットルバルブの上流に備えた公知のエンジンでは、炭化水素（ガソリン蒸気）が大気中に直接放出される問題もある。噴射器の設置位置の関係上、噴射器が燃料を霧化すると、燃料の一部が、エアボックス（エンジンの吸気管へ向かう混合気流に対して、噴射器の上流にある）内の方へ上昇し、そこから大気中に放出される。これにより、公知の種々の汚染問題が生ずるので、活性炭濾過装置が、エアボックス内又はその結合部に設けられるため、オートバイ価格を引き上げている。

オートバイの運転中にアクセルを解放すると、後輪ロックが起こって、後輪がジャンプし、これに伴いハンドル操作に問題が生じることも知られている。これは、アクセルを解放すると、吸気管（容量が極めて小さい）内に真空状態が生ずることに関係しており、真空状態が生ずると、エンジンブレーキが掛かった状態になり、この状態が、後輪に伝わって後輪をロックすることになる。

自動車用のエンジンでは、複数個の気筒用吸気管が共用するエア導管を設け、この共用エア導管内にスロットルバルブを設置することが知られている。この種のエンジンでは、複数個の噴射器が、それぞれ対応する気筒の吸気管内に設けられる。

この公知の解決方法は、オートバイの分野では、さほど用いられていない。これは、オートバイの場合、求められる性能が、自動車の場合よりも著しく高いからである。この公知の解決方法では、エンジンの性能自体を制限してしまう傾向がある。

本発明の目的は、既に知られている対応するオートバイ部品を改良した、単気筒又は多気筒のエンジンを備えたオートバイ用吸気装置を提供することにある。
本発明のより具体的な目的は、環境への影響を低くして、大気中への炭化水素の放出を抑えた状態で高性能を発揮できる、上述したタイプのオートバイのエンジン用吸気装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、アクセルの解放時に、車両制御を改善できる、上述したタイプのオートバイのエンジン用吸気装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、気筒に供給される混合気流を最適に制御することにより、エンジン効率を向上させるとともに、オートバイの運転によりもたらされる環境への影響を制限するのに役立つ、上述したタイプのオートバイのエンジン用吸気装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、吸気管への混合気流を円滑化することにより、空気渦の発生を制限するとともに、気筒への充填を改善する、上述したタイプのオートバイのエンジン用吸気装置を提供することにある。

上述した目的及び当業者には明らかな、その他の目的は、特許請求の範囲に記載した吸気装置により達成される。

本発明は、非限定的な実施形態を示す、添付図面から、さらに明らかとなる。

添付図面では、主として、エンジン３のシリンダヘッド２に取り付けたエアボックス１を示すもので、エアボックス１は、シリンダヘッドの一部を構成する。シリンダヘッド２は、点線で概略的に図２にのみ示してあるが、この実施形態では、複数本の公知の吸気管４を有する複数本の気筒を備え、対応するピストンが、エンジン３のこれらの気筒（図示せず）内で移動する。エアボックス１は、吸気ダクト８を通じて外部に開口する内部空間６を構成する本体部５を備え、内部空間は、エンジン３の気筒の複数本の吸気管４の上方に設けられた、吸気管の方に突出する複数本の分配管１０と接続する。本発明の実施形態の一つにおいて、種々の態様（長さ及び直径の意味で）の吸気装置すなわち吸気システム（それぞれを、符号１１で示す）は、複数本の分配管１０の箇所で、内部空間６内に挿入されて、吸気ダクト８を通じてエアボックス１に入る空気流を複数本の分配管１０に導くことができる。この吸気装置は、公知のタイプのものであるので、これ以上説明しない。

各分配管１０の上方、つまり、各吸気管４の上方には、複数個の噴射器１５が、それぞれの収容部１４内に収容されて、吸気管４内に燃料を噴射する。これらの噴射器１５は、公知のタイプのもので、燃料を噴射器に送り込むように設けた共通導管１６の箇所に好ましくは設けられる。この燃料は、タンク（図示せず）から公知のようにして引き出され、各吸気管４内に公知のようにして噴射される。なお、各気筒は、それぞれ噴射器を備える。

本発明によれば、公知のオートバイ用エンジンとは対照的に、本発明によるエンジン３の各吸気管４には、その開口度を変えるためのスロットルバルブを備えていない。その代わりに、エアボックス１の吸気ダクトに、任意の断面形状を有する少なくとも１個のバルブ部材、特に、楕円状のバルブ部材（楕円状吸気部材）２０が設けられ、このバルブ部材は、シャフト２２を中心として可動自在なバタフライバルブ２１（例えば、図５に示すもの）、図８に示すようなスライドバルブ２４、又は、任意の形状及び開弁動作を持つ開閉弁（例えば、プラグタイプ、ダイヤフラムタイプなど）でよい。いずれの場合でも、エアボックス１の吸気ダクト８に設ける１個以上のバルブ部材は、エンジンの各吸気管４への混合気流を調節する唯一の部材であり、空気は、オートバイの正面部まで通常延びている、公知のタイプの少なくとも１個の導管（添付図面には示していない）からエアボックス１に到達する。

したがって、本発明によれば、添付図面に示すオートバイ用エンジンは、吸気ダクト８を有するエアボックス１を備え、吸気ダクトには、エンジン３の気筒への混合気流を制御するバルブ部材２０を備え、エアボックスは、複数個の噴射器１５を備え、したがって、噴射器は、エンジンへの流量制御のために、エアボックスの吸気ダクト８の下流に位置するとともに、バルブ部材の下流に位置するので、空気が、混合気流の移動方向にエンジン３の内部に入る領域の下流に位置することになる。こうして、これらの噴射器は、下にある気筒に向かう混合気流内で、燃料を吸気ダクト８から逃すことなく、直接、燃料を霧化する。このため、燃料は、空気とスムーズに混合され、なんらの妨げを受けることなく各気筒に導かれる。こうして、エンジン排気量が、毎分回転数毎に最適利用され、環境に対する炭化水素拡散を制限できる。

長さが可変な装置１１があることにより、混合気は、エンジンの気筒の吸気管４へ最適化されて導かれる。バルブ部材２０は、例えば、バタフライバルブ２１のシャフト２２に設けた歯車機構により、又は、可動スライドバルブに設けた機械式駆動機構により、公知のように駆動してよい。本発明によれば、こうした駆動は、好ましくは、電子制御方式にして、バルブ部材２２の開弁制御を改良するとともに、エンジン出力の伝達を改善することにより、環境への悪影響を制限する。

バルブ部材２０が、スライドバルブ２４の形式であると、スライドバルブは、エアボックス１の吸気ダクト８を横断するように移動する。好ましい実施形態では、この場合の吸気ダクトは、エアボックス１の本体部５の内部に設けた１個以上の楕円形の長形スロットで構成される（図８参照）。こうした好ましい実施形態では、エンジン排気量が、フルに利用されても、すなわち、回転数が高くても、吸気ダクトは、まったく妨げを受けない。この場合、スライドバルブ２４は、吸気ダクト８の側壁にすっかり移動されて、吸気ダクトは、全く減少しない。こうして、エアボックス１内で、ひいては、エンジンの気筒の吸気管４内で、最大流量の混合気流とバタフライバルブのシャフトとの間で起こる圧力降下が生ずることなく、自由な混合気流が、得られる。

こうした特徴は、図５に示すような、開弁位置が最大でも、バルブが、吸気ダクト８を絶えず妨げる、公知のバタフライバルブ２１を設けたのでは、例え、妨げ度合いがわずかであっても、バタフライバルブが存在するために、得られない。バタフライバルブを、気筒の吸気管に入れた、現今使用されているオートバイ用エンジンですら、本発明によれば可能となるような、自由な混合気流を気筒の吸気管で得ることはできない。

本発明の変形形態では、エアボックス１内に、気筒に入る空気の流れを制御する装置を設ける。この装置は、吸気ダクト８と分配管１０との間に設けられた部材３０を備え、この部材３０は、好ましくは、開放気泡型の気泡構造又はメッシュ状構造をしている。この部材３０の目的は、エアボックス１内の空気渦の形成を制限することにより、エアボックス１での混合気流を調節して静穏にして、より均一な吸気が気筒の吸気管４になされるようにすることにある。

好ましくは、この部材３０は、開放気泡型のポリウレタン等の高分子材料で形成され、バルブ部材と噴射器１５との間に設けられる。この部材は、メッシュ状部材そのものでもよい。

こうした流れ制御装置があることにより、エアボックス１は、オートバイへの搭載時に、オートバイに加えられる実際の外観、及び／又はエアボックスの大きさに基づいた形状及び寸法に形成できる。これは、この部材３０が、この部材が存在しない場合に生じて、適切で、規則正しく、かつ最適なエンジン動作に影響するであろう、エアボックス内での渦の発生を補償するためである。

気筒の各吸気管４は、これらよりも容量がかなり大である、エアボックス１の本体部５内の内部空間６と直接接触するので、本発明は、後輪ロックの発生を限定的にし、アクセル解放時に発生を防止できる。これは、内部空間６が、オートバイの運転者によるアクセルの解放に続いて起こる、各吸気管４内に生ずる真空状態を分散させて、真空状態に起因する後輪ロックの発生を相当に減少させ、又は防止するためである。吸気管４の容量のような小さい容量であっても、エンジンに制動効果をもたらして、後輪ロックを引き起こす。こうした事態は、公知のオートバイエンジンでは、よく起こることであり、特殊な後輪ジャンプ防止装置（ａｎｔｉ−ｊｕｍｐｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）により解消される必要がある事態である。本発明によれば、こうしたジャンプ防止装置は、不要となり、すくなくとも、構造及び動作の点で、簡易化できる。

本発明について、いくつかの実施形態を説明したが、上述した説明に基づいて、気筒の数及び配置、エアボックス１の本体部５に入れる装置類の複雑性の点で異なる、他の実施形態も案出可能である。特に、こうした変形形態は、図１０乃至１７のエンジン構成が、可能である。

こうしたエンジン形態自体は、すでに知られているが、下記の特徴を有する。
ａ．１個以上の、複数個の流体（空気）バルブ部材（図１２参照）を備える。
ｂ．図２、５、９及び１０に示すように、吸気管の形状寸法（特に、長さ）を変更する装置を有してもよいし、有しなくてもよい。
ｃ．１個以上のバイパス１００を有してもよいし、有しなくてもよい（図１１）。
ｄ．内部空間６の容量を変更する装置（図１４におけるＶＩＳ）、すなわち可変吸気装置を有する。
ｅ．エアボックス１の本体部５を分割した複数個の容量部間に共鳴管を備えた内部空間６の容量を変更する装置（図１６における、ＶＩＳｄｕｃｔ）を有する。

例えば、４気筒直列エンジンの場合、表１及び図１０乃至１７に示すように、種々の配置形態が、上述の種々の装置を組み合わせることによって得られる。

これらの配列パターンも、特許請求の範囲に記載した本発明の概念に入るものである。

本発明に係る、多気筒エンジン用吸気装置の一部を示す、上面図である。図１の線２−２における断面図である。図１に示した部分を噴射器を省略して示す、上面図である。図３に示した部分の正面図である。図４の線５−５における断面図である。図５においてＢで示す箇所の詳細を示す拡大図である。図１に示した部分の側面図である。図１に示した部分の下面図である。図１に示した本発明の変形例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。本発明に係る吸気装置を用いることにより得られる、多気筒エンジン構成の一例の概略図である。

Claims

少なくとも１個の燃料噴射器（１５）を有する単気筒又は多気筒を備えるとともに、少なくとも１個の吸気ダクト（８）と、気筒用の吸気管（４）へ空気を送出す少なくとも１個の管（１０）とを備える、単気筒又は多気筒のオートバイエンジン用吸気装置において、前記管には、バルブ部材が設けられておらず、その代わりに、少なくとも１個のバルブ部材（２０）が、エアボックス（１）の前記吸気ダクト（８）内に設けられ、前記燃料噴射器（１５）が、対応する気筒の吸気管（４）の上方に設けられ、かつ、エアボックス（１）の前記吸気ダクト（８）の前記バルブ部材（２０）の下流に位置することを特徴とするオートバイエンジン用吸気装置。
前記バルブ部材（２０）は、前記エアボックス（１）の吸気ダクト（８）内に設けられた、シャフト（２２）を有するバタフライバルブ（２１）であることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記バルブ部材（２０）は、プラグバルブであることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記バルブ部材（２０）は、スライドバルブ（２４）であることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記スライドバルブ（２４）は、前記エアボックスの吸気ダクト（８）が完全には閉とならない作動状態を有することを特徴とする、請求項４に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記燃料噴射器（１５）は、前記エアボックス（１）に支持されることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記エアボックス（１）は、前記エンジンの気筒の吸気管（４）が、設けられる、通常のエンジンヘッド（２）に取り付けた中空である（符号６で示す箇所）本体部（５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記エアボックスは、前記各気筒の吸気管（４）の方へ突出する複数本の送出管（１０）を備えることを特徴とする、請求項７に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記エアボックス（１）の本体部（５）の中空部（６）は、複数個の開閉バルブを介して接続された又は接続可能な複数個の容量室に分割され、これら開閉バルブは、公知のものであることを特徴とする、請求項７に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記本体部（５）の中空部（６）を分割した複数個の容量室は、外部導管を介して前記本体部（５）に接続され又は接続可能にされ、これら外部導管は、開閉バルブにより制限可能で、開閉バルブは、公知のものであることを特徴とする、請求項９に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記中空部（６）は、前記吸気管の形状を変更する装置を備えることを特徴とする、請求項９又は１０に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記バルブ部材（２０）は、電子制御方式の接続により駆動されることを特徴とする、請求項１に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記エアボックス（１）内に、前記吸気ダクト（８）と、前記エアボックスの各送出管（１０）との間に設けられて、前記吸気ダクトと送出管との間を通過する混合気流を円滑化する部材（３０）を備えることを特徴とする、請求項１又は７に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記部材（３０）は、開放気泡型の気泡構造を有することを特徴とする、請求項１３に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記部材（３０）は、開放気泡型の高分子材料で形成されることを特徴とする、請求項１３に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記部材（３０）は、メッシュ状構造を有することを特徴とする、請求項１３に記載のオートバイエンジン用吸気装置。
前記部材（３０）は、前記バルブ部材（２０）と前記噴射器（１５）との間に設けられることを特徴とする、請求項１３に記載のオートバイエンジン用吸気装置。