JP5752766B2 - 自動二輪車のエンジン - Google Patents

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、空気を圧縮して強制的に送り込む過給機を備えたエンジンに関するものである。

自動二輪車のエンジンにおいて、外気が過給機により加圧されたのち吐出され、過給機から吐出された加圧空気（過給空気）が吸気チャンバに貯留された後、スロットルボディを介してエンジンの吸気ポートに出力されるものがある（特許文献１）。これにより、吸気効率が向上して、エンジン出力が向上する利点がある。

特開平２−２４２８２号公報

しかしながら、過給機は高速で回転するので、過給機から送られる過給空気は高温となる。このような高温の過給空気がエンジンに出力されるのは好ましくない。

本発明は、エンジンに出力される過給空気の温度上昇を抑制できる自動二輪車のエンジン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は、自動二輪車に搭載されるエンジンであって、エンジンに吸入される空気を加圧する過給機と、シリンダヘッドに取り付けられてエンジンの吸気通路が形成されたスロットルボディと、前記過給機の下流側で前記スロットルボディの上流側に配置された吸気チャンバと、吸気チャンバに装着されて、前記吸気通路の入口に向かって前記吸気通路よりも上流側から燃料を供給するトップインジェクタとを備えている。

この構成によれば、高回転の過給機から送られる高温の過給空気が、トップインジェクタからの噴射燃料により冷却される。その結果、エンジンに出力される過給空気の温度上昇を抑制することができる。

本発明において、さらに、前記スロットルボディに装着されて、前記吸気通路に燃料を噴射するインジェクタを備えていることが好ましい。

本発明において、前記過給機の出口が、前記吸気チャンバにおける車幅方向の中央部に位置していることが好ましい。

本発明において、前記過給機の吸込口に、車体の前方に延びるラムダクトユニットが接続されていることが好ましい。この構成によれば、ラムエアでの空気圧により過給機の仕事を助け、一層大きな過給圧を得ることができる。

本発明において、前記吸気チャンバが、前記シリンダヘッドの上方に配置されていることが好ましい。

本発明において、前記過給機は、エンジンのクランク軸の動力によって駆動され、前記クランク軸に、バランサ軸を駆動するバランサギヤが設けられ、前記過給機は、前記バランサギヤを介して駆動されることが好ましい。この場合、好ましくは、前記過給機はチェーンを介して前記バランサ軸により駆動される。

本発明において、シリンダが前傾していることが好ましい。

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。

３４ ラムダクトユニット
３８ 過給機
４０ クランク軸
４１ バランサ
４３ バランサギヤ
４４ シリンダ
４６ シリンダヘッド
４９ スプロケット
５１ チェーン
６０ 吸気通路
６４ 吸気チャンバ
６７ インジェクタ
７０ トップインジェクタ
７２ スロットルボディ
Ｅ エンジン

Claims (8)

1. 自動二輪車に搭載される多気筒エンジンであって、
   エンジンに吸入される空気を加圧する過給機と、
   シリンダヘッドに取り付けられてエンジンの吸気通路が形成されたスロットルボディと、
   前記過給機の下流側で前記スロットルボディの上流側に配置された吸気チャンバと、
   吸気チャンバに装着されて、前記吸気通路の入口に向かって前記吸気通路よりも上流側から燃料を供給するトップインジェクタと、
   前記スロットルボディに装着されて、前記吸気通路に燃料を噴射するインジェクタと、を備え、
   前記トップインジェクタが複数の気筒毎に設けられているエンジン。
2. 請求項１に記載のエンジンにおいて、前記トップインジェクタが前記各気筒の吸気通路の入口に向かって燃料を供給しているエンジン。
3. 請求項１または２に記載のエンジンにおいて、前記過給機の出口が、前記吸気チャンバにおける車幅方向の中央部に位置し、
   前記過給機は、エンジン本体における左右方向中央部に配置され、
   前記過給機に空気を供給する空気供給通路が、前記エンジン本体の左右方向一側寄りに配置され、
   前記過給機の出口の過給気通路が前記空気供給通路よりも、前記エンジン本体の左右方向の中央寄りに配置されているエンジン。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンにおいて、前記過給機の吸込口に、車体の前方に延びるラムダクトユニットが接続されているエンジン。
5. 請求項３に記載のエンジンにおいて、前記吸気チャンバが、前記シリンダヘッドの上方に配置され、
   前記吸気チャンバは、前記過給機の出口の中心から前記吸気通路の入口の軸心までの距離が大きいほど、吸気チャンバ内の通路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形状が変化しているエンジン。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジンにおいて、前記過給機は、前記シリンダヘッドの後方に配置され、エンジンのクランク軸の動力によって駆動され、
   前記クランク軸に、バランサ軸を駆動するバランサギヤが設けられ、
   前記バランサギヤと噛み合う駆動ギヤが設けられ、前記クランク軸に連動して回転するギヤ軸を備え、
   前記過給機は、前記バランサギヤおよび前記ギヤ軸を介して駆動されるエンジン。
7. 請求項６に記載のエンジンにおいて、前記過給機は、エンジン本体における左右方向中央部に配置され、
   前記過給機に空気を供給する空気供給通路が、前記エンジン本体の左右方向の一側寄りに配置され、
   前記過給機の出口の過給気通路が前記空気供給通路よりも、前記エンジン本体の左右方向の中央寄りに配置され、
   前記過給機が、前記エンジン本体の左右方向の他側寄りに配置されたチェーンを介して前記ギヤ軸により駆動されるエンジン。
8. 請求項７に記載のエンジンにおいて、シリンダが前傾しているエンジン。

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