JP5622738B2 - エンジンの過給装置 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願は、2009年10月14日出願の特願2009−236996の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、エンジンに空気を圧縮して強制的に送り込む過給装置に関するものである。
例えば過給機付きのエンジンを搭載した自動二輪車において、エンジン周辺の限られたスペース内に過給機、エアクリーナ、吸気チャンバ等を効率的に配置することが課題になる。そこで、前方に傾いたシリンダの後方に、気化器とエアクリーナとを前後方向に並べて配置するとともに吸気管路で接続し、これら気化器とエアクリーナとの間の空間に過給機を納めたものがある(特許文献1)。
特開平2−24282号公報
特許文献1の構成によれば、気化器とエアクリーナとの間の空間を過給機の設置スペースとして活用しているので、エンジンの回りに無理なく過給機を配置できる。しかしながら、特許文献1では、過給機の吐出側に吸気チャンバ(サージタンク)が設けられ、該吸気チャンバとエアクリーナとがバイパス管を介して連通されており、該バイパス管の途中に過給圧を逃がすリリーフ弁が設けられている。そのためにバイパス管を配置するスペースを確保しなければならず、スペースを効率的に利用しているとはいえない。また、シリンダの後方に気化器、吸気チャンバ、エアクリーナという順に配置されるから、これら吸気系ユニットが車体前後方向に大きくなるという問題もあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、エンジン周辺の限られたスペース内に各部品を効率的に配置できるエンジンの過給装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの過給装置は、エンジンに吸入される空気を加圧する過給機と、外気を浄化するエアクリーナと、前記エアクリーナから前記過給機に清浄空気を供給する清浄空気供給通路と、前記過給機からエンジンの吸気通路へ空気を供給する過給気通路と、前記過給気通路の空気圧力を調整するリリーフ弁とを備え、前記エアクリーナおよび前記清浄空気供給通路の少なくとも一方に、前記リリーフ弁の排出口部が収納されている。
この構成によれば、リリーフ弁の排出口部がエアクリーナおよび清浄空気供給通路の少なくとも一方に収納されているので、リリーフ弁とエアクリーナまたは清浄空気供給通路との間の配管を省略でき、その結果、エンジン周辺のスペースを効率的に利用することができる。
本発明において、エンジンは複数気筒を有し、さらに、前記過給気通路の下流部が前記複数気筒のそれぞれの吸気通路に吸気を供給する吸気チャンバにより形成されており、前記リリーフ弁が前記吸気チャンバの空気圧力を調整しているものとすることができる。
本発明において、エンジンの回転軸がエンジン本体の横方向に延びており、前記エアクリーナのケースおよび吸気チャンバはエンジン本体の上方に配置され、前記過給機が前記エアクリーナのケースおよび吸気チャンバよりも下方に配置され、前記清浄空気供給通路がエンジン本体の一側寄りに配置され、前記過給気通路が前記空気供給通路よりもエンジン本体の横方向中央寄りに配置されていることが好ましい。ここで、エンジン本体とは、クランクケース、シリンダ、シリンダヘッド、シリンダヘッドカバーおよびオイルパンを含む部分をいい、吸気系、排気系およびトランスミッションは含まない。この構成によれば、過給気通路と空気供給通路とが横方向に並んで配置されるので、さらにスペースを有効活用できる。
本発明において、前記吸気通路の入口に向って追加の燃料を供給する追加燃料供給装置が、前記吸気チャンバに装着されていることが好ましい。この構成によれば、燃料の噴射により、吸気チャンバ内の空気の温度を下げることができる。
本発明において、前記各気筒への吸気通路の入口が一定方向に並んで前記吸気チャンバに接続されており、前記吸気チャンバに開口した前記過給気通路の出口に対し、この出口から前記吸気通路の入口までの距離が大きいほど、前記吸気チャンバ内における前記吸気通路の入口が臨む部分の通路面積が小さく設定されているのが好ましい。ここで、吸気通路の入口が臨む部分とは、入口につながる空間であって、吸気通路の入口の軸心を通り、前記一定方向と直交する仮想面に含まれる部分のことをいう。この構成によれば、過給気通路の出口から離れるほど空気流量は少なくなるので、空気流量と通路面積とのバランスがよくなり、空気の流れが円滑になる。また、過給気通路の出口から離れた部分では通路面積が狭くなっているので、通路面積を狭くしたことにより空いたスペースに、例えば清浄空気供給通路を配置できる。
さらに、自動二輪車に搭載される本発明のエンジンの過給装置であって、前記エアクリーナおよび清浄空気供給通路の少なくとも一方が前記過給気通路の少なくとも一部分の上方を覆っていることが好ましい。この構成によれば、過給機通路に設けたリリーフ弁の出口を上方のエアクリーナまたは清浄空気供給通路に容易に収納できる。
さらに、エンジン本体の後方に変速機が配置され、エンジン本体の前傾したシリンダの後方に過給機が配置され、前記過給機の上方に前記吸気チャンバが配置され、シリンダヘッドの上方に前記エアクリーナを配置することができる。この構成によれば、前傾したシリンダの後方および上方の空いたスペースに、過給機および吸気チャンバをそれぞれ配置することができる。
過給機がシリンダの後方に配置される場合、前記過給機がチェーンを介してエンジンの回転軸により駆動されることが好ましい。この構成によれば、過給機がエンジンの回転軸に近づくから、チェーンが短くて済む。
吸気チャンバを備える場合、前記エアクリーナが前記吸気チャンバの一部分の上方を覆っており、前記一部分に前記リリーフ弁が配置されていることが好ましい。この構成によれば、エアクリーナと吸気チャンバの両方にリリーフ弁を連結するのが容易である。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
本発明の第1実施形態に係る過給装置付きのエンジンを搭載した自動二輪車の側面図である。 同上エンジンの一部断面で示す側面図である。 同上エンジンの吸気系の平面図である。 同上エンジン吸気系のリリーフ弁近傍を示す断面図である。 同上吸気チャンバを示す断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態に係る過給装置付きのエンジンを搭載した自動二輪車の側面図である。この自動二輪車の車体フレームFRは、前半部を形成するメインフレーム1と、このメインフレーム1の後部に取り付けられて車体フレームFRの後半部を形成するシートレール2および補強レール2aとを有している。メインフレーム1の前端のヘッドブロック4に一体形成されたヘッドパイプ6に、図示しないステアリングシャフトを介してフロントフォーク8が回動自在に軸支されて、このフロントフォーク8に前車輪10が取り付けられている。一方、車体フレームFRの中央下部であるメインフレーム1の後端部にスイングアームブラケット12が設けられており、このスイングアームブラケット12にスイングアーム14が上下揺動自在に軸支され、このスイングアーム14に後車輪16が取り付けられている。車体フレームFRの中央下部でスイングアームブラケット12の前側にエンジンEが取り付けられており、このエンジンEにより図示しないチェーンを介して後車輪16を駆動する。エンジンEは、例えば4気筒4サイクルエンジンである。フロントフォーク8の上端部に操向用の図示しないハンドルが固定されている。
メインフレーム1の上部に燃料タンク20が配置され、シートレール2に操縦者のシート22および同乗車用シート24が装着されている。また、車体前部に、前記フロントフォーク8の上端部の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング26が装着されている。カウリング26には、ヘッドランプユニット28が装着され、このヘッドランプユニット28の上方に位置してエンジンEへの燃焼用空気を取り入れる空気取入口30が形成されている。
前記ヘッドブロック4は、前端が開口した吸入ダクト部32と前記ヘッドパイプ6とが鋳物で一体形成されてなる。吸入ダクト部32の前端部に、ラムダクトユニット34が接続されており、ラムダクトユニット34は、これの前端開口をカウリング26の空気取入口30に臨ませた配置でヘッドブロック4に連結されている。ヘッドブロック4の後端部にはエアクリーナ36が接続されている。走行風Aは、空気取入口30からラムダクトユニット34および吸入ダクト部32を通り、エアクリーナ36で清浄化されて清浄空気CAとなって、後述する過給機38により加圧されてエンジンEへ導入される。なお、ラムダクトユニット34は省略してもよい。
エンジンの側面図である図2に示すように、エンジンEの回転軸であるクランク軸40がエンジン本体EBの横方向、すなわち車幅方向に延びている。エンジン本体EBは、クランク軸40を支持するクランクケース42と、クランクケース42の上部に連結されて前傾したシリンダ44と、シリンダ44の上部に連結されたシリンダヘッド46と、シリンダヘッド46を覆うシリンダヘッドカバー48と、クランクケースの42の下部に連結されたオイルパン50とを含む部分をいう。エンジン本体EBの後方には変速機52が配置されている。
クランク軸40には、クランク軸40と平行な軸心を持つバランサ41を駆動するバランサギヤ43が設けられ、クランク軸40に対して、バランサ41と反対側にアイドル軸の1種であるギヤ軸45が配置され、このギヤ軸45は、これに一体回転するように設けられた駆動ギヤ47がバランサギヤ43に噛合することにより、クランク軸40に連動して回転している。ギヤ軸45には、スプロケット49が設けられており、チェーン51を介して過給機38の駆動ギヤ軸53にクランク軸40の回転力を伝達している。ただし、過給機38の駆動方法はこれに限定されない。
シリンダヘッド46の4つの排気ポート46aに4本の排気管54が接続され、排気管54はエンジン本体EBの前方を通ってエンジン本体EBの下方で集合され、車体後方に設けられる図示しないマフラに接続されている。これら排気管54およびマフラが排気系を形成している。
エンジン本体EBのシリンダヘッドカバー48の上方に前記エアクリーナ36のケース36aが配置され、ねじ体55によりヘッドブロック4に取り付けられている。エアクリーナ36の下方、具体的には、エアクリーナ36とエンジン本体EBおよび減速機52との間で、且つ前傾したシリンダ44の後方に過給機38が配置されている。したがって、過給機38がクランク軸40に近づくから、クランク軸40に連動するスプロケット49と過給機38の駆動ギヤ軸53との間にかけ渡されたチェーン51が短くなる。エアクリーナ36と過給機38とは清浄空気供給通路56により接続され、エアクリーナ36のフィルタエレメント37を通過した清浄空気CAが、二次側のクリーンサイドである清浄空気室39から清浄空気供給通路56を通って過給機38に供給されている。清浄空気供給通路56は空気パイプ57により形成されており、この空気パイプ57に、清浄空気供給通路56を通って過給機38に供給される清浄空気CAの量を調整する空気制御弁58が装着されている。
過給機38の吐口側には、過給機38で過給された過給空気SAを、単一の吸気チャンバ64を介して、4気筒エンジンEの4つの吸気通路60に供給する過給気通路62が接続されている。過給気通路62は過給パイプ63により形成されている。吸気チャンバ64はエンジン本体EBの上方、より具体的には、エアクリーナ36の下方で且つシリンダヘッド46および過給機38の上方に配置され、過給気通路62の下流端部に接続されている。吸気チャンバ64は吸気通路60に過給空気SAを供給する。
各吸気通路60は、シリンダヘッド46に取り付けられたスロットルボディ72に形成されており、このスロットルボディ72に、吸気量を調整するスロットル弁66、吸気通路60を開閉するチョーク弁65および燃料F1を噴射するインジェクタ67が装着されている。スロットルボディ72の上流端部に、吸気チャンバ64を形成するチャンバケース74がねじ体76により取り付けられている。スロットル弁66およびインジェクタ67は空気制御弁58とともに、電子制御ユニットECUにより制御される。
吸気系の平面図である図3に示すように、清浄空気供給通路56はエンジン本体EBの一側寄りである右側に配置され、過給気通路62は清浄空気供給通路56よりもエンジン本体EBの左右方向中央寄りに配置され、過給機38はエンジン本体EBにおける左右方向中央部に配置されている。エアクリーナ36が過給気通路62の下流部を形成する吸気チャンバ64の一部分の上方を覆っている。本実施形態では、エアクリーナ36が吸気チャンバ64のほぼ半分を覆っているが、エアクリーナ36と清浄空気供給通路56の少なくとも一方が、吸気チャンバ64の少なくとも一部分を覆うようにしてもよい。
図2に示す吸気チャンバ64には、吸気チャンバ64の空気圧力を調整するリリーフ弁68が設けられている。リリーフ弁68は、吸気チャンバ64におけるエアクリーナ36により覆われた前記一部分に配置されている。したがって、リリーフ弁68を吸気チャンバ64とエアクリーナ36の両方に連結するのが容易である。リリーフ弁68は、図4に示すようにチャンバケース74に締結部材(図示せず)によって着脱自在に取り付けられ、感圧部68aが吸気チャンバ64内に臨んでいる。リリーフ弁68の排出口部68bはエアクリーナ36に収納されており、吸気チャンバ64の圧力が所定値に達すると開弁して、チャンバ64内の空気をエアクリーナ36に逃がすようになっている。排出口部68bと、クリーナケース36aにおける排出口部68bが挿通される挿通孔78との間は、Oリングからなるシール部材80によりシールされている。リリーフ弁68は環状の弁座82に弁体84がばね体86のばね力によって押圧されており、吸気チャンバ64内の圧力が所定値以上となったとき、ばね力に抗して弁体84が弁座82から離間し、吸気チャンバ64をエアクリーナ36の清浄空気室39に連通させて、高圧を逃がす。
この実施形態では、リリーフ弁68を吸気チャンバ64の圧力で作動するように設けているが、リリーフ弁68の感圧部68aを過給気通路62内に臨ませて、過給気通路62の圧力で作動するようしてもよい。また、リリーフ弁68の排出口部68bは、エアクリーナ36ではなく、清浄空気通路56に収納されてもよい。さらに、吸気チャンバ64に、各吸気通路60の入口に向かって、吸気通路60よりも上流側から追加の燃料F2を供給する追加燃料供給装置であるトップインジェクタ70が装着されている。これらエアクリーナ36、清浄空気供給通路56、過給機38、過給気通路62、吸気チャンバ64およびスロットルボディ72が吸気系を形成している。
図5に示すように、各気筒への吸気通路60は、その入口60aが車幅方向Wに並んで、吸気チャンバ64に接続されている。吸気チャンバ64における車幅方向Wの中央部に、過給気通路62の出口62aが開口している。この過給気通路62の出口62aに対し、この出口62aの中心から吸気通路60の入口60aの軸心Xまでの距離Lが大きいほど、吸気チャンバ64内の通路面積S、つまり、吸気チャンバ64内の過給空気SAの流れ方向に直交した面積が小さくなるように、中央部から両側部にかけて滑らかに変化している。したがって、中央寄りの2つの吸気通路60の入口60aが臨む部分の通路面積S1が、両外側の2つの吸気通路60の入口60aが臨む部分の通路面積S2よりも大きくなっている。ここで、吸気通路60の入口60aが臨む部分とは、入口60aにつながる空間であって、吸気通路60の入口60aの軸心Xを通り、入口60aが並んでいる方向である車幅方向Wと直交する仮想面Vに含まれる部分のことをいう。
吸気チャンバ64の車幅方向Wの中央部付近は、過給気通路62の出口62aから左右それぞれの2本の吸気通路60に対して供給される過給空気SAが流れるが、車幅方向Wの両外側部付近は、1本の吸気通路60に供給される過給空気SAが流れるのみである。したがって、中央寄りの通路面積S1が両側の通路面積S2よりも大きいことで、過給空気SAの流量と、中央寄りの通路面積S1および両側の通路面積S2とがバランスする。吸気チャンバ64の上方における、通路面積S2を狭くして空いたスペースに、清浄空気供給通路56が配置されている。
次に吸気系の作用について説明する。図2のエンジンEのクランク軸40の回転により、これに連動した過給機38が駆動される。過給機38の上流側のエアクリーナ36のケース36aには、車体の前方に延びるラムダクトユニット34(図1)が接続されているので、ラムエアAでの空気圧により過給機38の仕事を助け、一層大きな過給圧が得られるようになっている。清浄空気供給通路56に設けられた空気制御弁58が電子制御ユニットECUにより制御され、過給機38に供給される空気量、すなわち過給圧が調整される。
過給機38で加圧された過給空気SAは、過給気通路62を介して吸気チャンバ64に送られる。吸気チャンバ64に送られた過給空気SAは吸気通路60を通過する際にインジェクタ67から供給される燃料F1と混合されてシリンダ44に送られる。このとき、ハンドルのスロットルグリップからの指令に基づき、電子制御ユニットECUにより、吸気通路60の吸気スロットル弁66または空気制御弁58の開度およびインジェクタ67による燃料噴射量が制御される。
高負荷・高回転領域にあるとき、インジェクタ67とは別に、図5の吸気チャンバ64に設けられたトップインジェクタ70からも燃料F2が吸気通路60に供給される。その際、高回転の過給機38から送られる高温の過給空気SAがトップインジェクタ70からの噴射燃料F2により冷却される利点がある。
さらに、吸気チャンバ64内の過給圧が設定値以上となったとき、図4に示す吸気チャンバ64に設けられたリリーフ弁68が作動して、エアクリーナ36のフィルタエレメント37の二次側、すなわちクリーンサイドである清浄空気室39に逃がして、過給圧の過大化を防止している。
上記構成において、吸気チャンバ64に設けたリリーフ弁68の排出口部68bが、エアクリーナ36に収納されているので、リリーフ弁68とエアクリーナ36との間の配管が省略され、図2のエンジンE周辺のスペースを効率的に利用することができる。
エアクリーナ36が吸気チャンバ64に近接して、その一部分の上方を覆っているので、吸気チャンバ64内の圧力を調整するリリーフ弁68の排出口部68bを上方のエアクリーナ36に容易に収納できる。
また、図3に示す清浄空気供給通路56がエンジン本体EBの一側寄りである右側寄りに配置され、過給気通路62が清浄空気供給通路56よりもエンジン本体EBの左右方向中央寄りに配置されているから、過給気通路62と清浄空気供給通路56とが横方向に並んで配置されるので、さらにスペースを有効活用できる。
さらに、図5に示す吸気通路60の入口60aに向かって追加の燃料F2を供給するトップインジェクタ70が、吸気チャンバ64に装着されているので、燃料F2の噴射により、吸気チャンバ64内の空気の温度上昇が抑制され、吸気通路60、吸気スロットル弁66の樹脂部分、ゴム部品等の高温による劣化が抑制される。
また、吸気チャンバ64の通路面積Sは、吸気チャンバ64における車幅方向中央部の吸気通路60の入口60aが臨む部分の面積S1が大きく、車幅方向両側部の吸気通路60の入口60aが臨む部分の面積S2が小さく設定されているので、過給空気SAの流量と両通路面積S1、S2とのバランスがよくなり、過給空気SAの流れが円滑になって吸気抵抗が減少する。また、吸気チャンバ64の両側部の高さが小さくなり、空いたスペースに清浄空気供給通路56を配置しているので、エンジンE周辺のスペースを一層効率的に利用することができる。
さらに、エンジン本体EBの後方に変速機52が配置され、エンジン本体EBの前傾したシリンダ44の後方に過給機38が配置され、過給機38の上方に吸気チャンバ64が配置され、シリンダヘッドカバー48の上方にエアクリーナ36が配置されているので、前傾したシリンダ44の後方および上方の空いたスペースに、エアクリーナ36、過給機38および吸気チャンバ64がそれぞれ配置されることになり、エンジンE周辺のスペースを有効に利用できる。
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、過給機38にて温度上昇した過給空気SAをインタークーラーにより冷却したり、過給機38をチェーン51ではなくギヤを介して駆動したりしてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
38 過給機
36 エアクリーナ
36a ケース
44 シリンダ
52 減速機
56 清浄空気供給通路
60 吸気通路
60a 入口部
62 過給気通路
62a 出口
64 吸気チャンバ
68 リリーフ弁
68b 排出口部
70 トップインジェクタ(追加燃料供給装置)
E エンジン
EB エンジン本体
S 通路面積

Claims (9)

  1. エンジンに吸入される空気を加圧する過給機と、
    外気を浄化するエアクリーナと、
    前記エアクリーナから前記過給機に清浄空気を供給する清浄空気供給通路と、
    前記過給機からエンジンの吸気通路へ空気を供給する過給気通路と、
    前記過給気通路の空気圧力を調整するリリーフ弁とを備え、
    前記エアクリーナおよび清浄空気供給通路の少なくとも一方が前記過給気通路の少なくとも一部分を覆っており、
    前記リリーフ弁は、前記過給気通路の前記一部分に配置され、前記エアクリーナおよび前記清浄空気供給通路の少なくとも一方に、前記リリーフ弁の排出口部が接続されているエンジンの過給装置。
  2. 請求項1において、エンジンは複数気筒を有し、
    さらに、前記過給気通路の下流部が前記複数気筒のそれぞれの吸気通路に吸気を供給する吸気チャンバにより形成されており、
    前記リリーフ弁が前記吸気チャンバの空気圧力を調整しており、
    前記エアクリーナに、走行風を導入するラムダクトユニットが接続されているエンジンの過給装置。
  3. 請求項2において、エンジンの回転軸がエンジン本体の横方向に延びており、前記エアクリーナのケースおよび吸気チャンバはエンジン本体の上方に配置され、前記過給機が前記エアクリーナのケースおよび吸気チャンバよりも下方に配置され、前記清浄空気供給通路がエンジン本体の一側寄りに配置され、前記過給気通路が前記清浄空気供給通路よりもエンジン本体の横方向中央寄りに配置されているエンジンの過給装置。
  4. 請求項2または3において、前記吸気通路の入口に向って追加の燃料を供給する追加燃料供給装置が、前記吸気チャンバの上面に装着され、
    前記リリーフ弁が、上方から前記吸気チャンバ内に臨んでいるエンジンの過給装置。
  5. 請求項2,3または4において、前記各気筒への吸気通路の入口が一定方向に並んで前記吸気チャンバに接続されており、
    前記吸気チャンバに開口した前記過給気通路の出口に対し、この出口から前記吸気通路の入口までの距離が大きいほど、前記吸気チャンバ内における前記吸気通路の入口が臨む部分の通路面積が小さく設定されているエンジンの過給装置。
  6. 請求項1において、前記吸気通路の入口に向って追加の燃料を供給する追加燃料供給装置が設けられ、
    前記エアクリーナに、走行風を導入するラムダクトユニットが接続されているエンジンの過給装置。
  7. 自動二輪車に搭載される請求項1から6のいずれか一項に記載のエンジンの過給装置において、エンジン本体の後方に変速機が配置され、エンジン本体の前傾したシリンダの後方に過給機が配置され、
    前記過給機の上方に前記吸気チャンバが配置され、シリンダヘッドの上方に前記エアクリーナが配置されている自動二輪車に搭載されるエンジンの過給装置。
  8. 請求項7において、前記過給機がチェーンを介してエンジンの回転軸により駆動されるエンジンの過給装置。
  9. 請求項2から5のいずれか一項において、前記エアクリーナが前記吸気チャンバの一部分の上方を覆っており、前記一部分に前記リリーフ弁が配置されているエンジンの過給装置。
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