(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間部にスロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より下流側に設けられた第１燃料噴射弁と、スロットル弁より上流側に設けられた第２燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
前記吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置される支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられるプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第２燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第２燃料噴射弁を支持させ、第２燃料噴射弁を、その噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、
前記第２燃料噴射弁の全体を含め、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスでスロットルボディ全体を囲み、かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部が開放されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記第２燃料噴射弁の先端部と前記吸気管の上流側開口端との距離Ｈと、吸気管の前記上流側開口端における直径Ｄとの比、Ｈ／Ｄを０．５以上としたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記第２燃料噴射弁を、閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心より外周側へ偏って配置するとともに、この変位方向をスロットル弁が開くとき下流へ向く側にしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記第１及び第２燃料噴射弁を、それぞれ閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心よりも外周側かつ同一側へ偏って配置したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスロットル弁を挟んで上流側と下流側にそれぞれ燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実開昭５８−１３６６７３号には、吸気通路内に臨む２本の燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置が開示されている。
【０００３】
これらの燃料噴射弁は、スロットル弁の下流側に位置する第１燃料噴射弁及び上流側に位置する第２燃料噴射弁からなり、それぞれ吸気通路内に突出配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、第１及び第２燃料噴射弁がそれぞれ吸気通路内に突出し、これが通気抵抗となってエンジンの出力損失を生じる。特に、全体が吸気通路内に位置する第２燃料噴射弁による影響が大きくなる。
【０００５】
しかしながら、第２燃料噴射弁の配置を単に変更しただけでは、通気抵抗を減じてかつ吸気管の壁面をあまり濡らさずに霧化燃料を効率よく充填することができず、第２燃料噴射弁の最適な配置を定めることが望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明に係る燃料噴射装置は、中間部にスロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より下流側に設けられた第１燃料噴射弁と、スロットル弁より上流側に設けられた第２燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
前記吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置された支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられたプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第２燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第２燃料噴射弁を支持させ、第２燃料噴射弁を、その噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、
前記第２燃料噴射弁の全体を含め、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスでスロットルボディ全体を囲み、かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部が開放されていることを特徴とする。
【０００７】
この場合、第２燃料噴射弁の先端部と吸気管の上流側開口端との距離Ｈと、吸気管の前記上流側開口端における直径Ｄとの比、Ｈ／Ｄを０．５以上とすることができる。
また、前記第２燃料噴射弁を、閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心より外周側へ偏って配置するとともに、この変位方向をスロットル弁が開くとき下流へ向く側としてもよい。さらに、前記第１及び第２燃料噴射弁を、それぞれ閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心よりも外周側かつ同一側へ偏って配置してもよい。
【０００８】
【発明の効果】
吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置された支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられたプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第２燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第２燃料噴射弁を支持させることにより、第２燃料噴射弁をその噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスで前記第２燃料噴射弁の全体を含むスロットルボディ全体を囲み、
かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部を開放させたことにより、吸気管の外部に第２燃料噴射弁を設けたにもかかわらず、第２燃料噴射弁からの燃料噴射に伴う燃料蒸気が周囲へ飛散することを防止でき、大気汚染の防止に貢献できる。そのうえ第２燃料噴射弁による通気抵抗を少なくすることができる。
【０００９】
しかも、第２燃料噴射弁の噴射方向軸線を吸気管の中心軸線と略平行させることにより、先端から噴射される燃料が吸気管の壁面をあまり濡らさずに霧化状態を維持する割合が多くなるので、吸気管内へ霧化燃料が効率よく充填されるようになる。
【００１０】
また、第２燃料噴射弁の先端が吸気管の開口部に対してその上流側外部へ距離Ｈだけ離れており、かつ開口部の直径Ｄに対して、Ｈ／Ｄ≧０．５なる関係にあるため、第２燃料噴射弁をスロットル弁の上流側に設けても、通気抵抗を減少し、エンジンの出力を上昇させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本願発明に係る吸気構造を一つの気筒について示す断面図、図２は本願発明が適用されたレース仕様の自動２輪車における外観要部を示す側面図、図３は本願発明に係るスロットルボデイの側面図、図４は同平面図である。
【００１２】
まず、図２において、左右に対をなして前後方向へ延びる主フレーム１の間に吸気ボックス２が配置されている。
【００１３】
吸気ボックス２内には後述するスロットルボデイ３が収容され、その下部は、内燃機関の一例であるＶ型４気筒エンジン４の、
前気筒５と後気筒６の谷間に位置し、各気筒へダウンドラフトで吸気するようになっている。
【００１４】
吸気ボックス２の上部は主フレーム１の上方へ突出しており、燃料タンク７の底部に形成された凹部内へ収容され、かつ外気取入口が形成されている。
【００１５】
この外気取入口に一端が接続されたエアダクト８が、燃料タンク７を貫通してフェアリング９の前部に形成された開口部へ接続し、ここから吸気ボックス２内へ走行風を導入するようになっている。
【００１６】
燃料タンク７の後端部は主フレーム１の後端部から延出するシートレール１０に取付支持され、燃料タンク７の後方にはシート１１がシートレール１０上に支持されている。
【００１７】
Ｖ型４気筒エンジン４は、左右に対をなして主フレーム１から下方へ延出するエンジンハンガ１２及び主フレーム１の後端部から下方へ延出するピボットプレート１３に支持されている。
【００１８】
ピボットプレート１３には片持式リヤアーム１４の前端がピボット部１５で軸支され、その後端一側に片持支持された後輪１６がチェーン１７を介してＶ型４気筒エンジン４により駆動される。
【００１９】
図３及び図４に明らかなように、スロットルボデイ３は４連式であり、各気筒に一致させて４個のファンネル形状をした吸気管２０が共通の本体部２１へ一体に形成されている。
【００２０】
各吸気管２０のうち、前側の２個は前気筒用、後側の２個は後気筒用であり、前側の吸気管２０及び後側の吸気管２０はそれぞれ左右方向へ対をなして２個づつ設けられている。
【００２１】
各吸気管２０側部の本体部２１にはソケット２２が形成され、ここに公知構造の第１燃料噴射弁２３が嵌合されている。
【００２２】
各第１燃料噴射弁２３は枝燃料通路２４を介して本体部２１の中央部に形成された主燃料通路２５に連通している。
【００２３】
主燃料通路２５はジョイントパイプ２６を介して図示省略の燃料ポンプへ接続され、この燃料ポンプにより燃料タンク７から供給される燃料が主燃料通路２５から各第１燃料噴射弁２３へ分配されている。
【００２４】
ジョイントパイプ２６近傍にはスロットルワイヤ２７により操作されるドラム２８が取付けられ、リンク機構を介して各吸気管２０内に設けられているスロットル弁（後述）を開閉操作するようになっている。
【００２５】
さらに前側及び後側の各吸気管２０上方に上部燃料通路３０を有する通路部材３１が前後に対をなして配設されている。
【００２６】
上部燃料通路３０は、主燃料通路２５と略平行し、前側及び後側の各左右の吸気管２０の開口部上方を横断するように配設され、かつ図示省略の燃料ポンプへ接続されている。
【００２７】
図３に明らかなように、通路部材３１は側方へ突出する取付部３２で各吸気管２０の開口部上方に配置された横断プレート３３上へボルト３４によりカラー３５を介して支持されている。
【００２８】
通路部材３１には、第１燃料噴射弁２３とほぼ同一の噴射特性を有する第２燃料噴射弁３６が上下方向へ配設され、その上端部は通路部材３１に嵌合して第２燃料通路３０へ連通し、下端部は横断プレート３３を貫通した状態で支持されている。
【００２９】
横断プレート３３は、吸気管２０の上面に開口部を挟んで上方へ平行に突出する支柱３７の上端部に形成されたネジ部３８へナット３９で取付けられている。
【００３０】
支柱３７の下部は、ネジ部４０を、吸気管２０の開口部を囲む縁部４１に設けられたネジ穴へねじ込むことにより縁部４１へ取付けられている。
【００３１】
吸気管２０のうち前気筒５へ接続する部分のみを拡大して示す図１に明らかなように、吸気管２０の上流側端部における開口部４２の直径Ｄと前記開口部４２から第２燃料噴射弁３６の先端部であるノズル部３６ａとの距離Ｈとの比、Ｈ／Ｄが０．５以上となるように設定してある。
【００３２】
吸気管２０内の吸気通路４３は、上下方向へほぼストレートに形成され、その中間部にスロットル弁４４が設けられている。
【００３３】
スロットル弁４４の下方部（下流側）における吸気管２０の側壁部には、凹部４５が形成され、ここに第１燃料噴射弁２３の先端部であるノズル部２３ａが突出している。
【００３４】
但し、第１燃料噴射弁２３のノズル部２３ａは吸気通路４３内へ突出することなく、側方へ引き込んでおり、かつその中心軸線である噴射方向軸線Ｃ１は、吸気通路４３の中心軸線Ｃ０に対して交差するように傾斜している。
【００３５】
また、スロットル弁４４の上方（上流側）に第２燃料噴射弁３６が位置し、その中心軸線である噴射方向軸線Ｃ２はほぼ吸気通路４３の中心軸線Ｃ０と平行し、かつ噴射方向軸線Ｃ２に沿って見たときノズル部３６ａが開口部４２内へ位置するようになっている。
【００３６】
吸気管２０の下端部４６は、インシュレータ４７を介して前気筒５の吸気通路４８に接続され、この吸気通路４８の燃焼室に臨む吸気ポート４９は吸気バルブ５０で開閉されるようになっている。なお、後気筒側も同一構造である。
【００３７】
吸気ボックス２は、下端部４６のみを残してスロットルボデイ３全体を覆い、前気筒５及び後気筒６へ取付けた状態では、エアダクト８で外部と連通している点を除き、スロットルボデイ３をほぼ密閉できるようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態の作用を説明する。本例においては、スロットル弁４４を挟んで上流側から第２燃料噴射弁３６により、下流側から第１燃料噴射弁２３によりほぼ同時に吸気通路４３内へ燃料噴射を行う。
【００３９】
図５は、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６の燃料噴射例を示す図である。すなわち、クランク軸が２回転する間に吸気バルブ５０が１回開くとき、まず、上流側の第２燃料噴射弁３６が吸気バルブ５０の開き開始よりも若干早いタイミングで料噴射を開始し、その後、△ｔ1時間後に下流側の第１燃料噴射弁２３が燃料噴射を開始する。
【００４０】
第１燃料噴射弁２３の燃料噴射終了は吸気バルブ５０の閉じるタイミングと略一致し、第２燃料噴射弁３６の燃料噴射終了は、第１燃料噴射弁２３よりもΔｔ2時間早く終了する。
【００４１】
ここで、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６をほぼ同一特性のものとした場合、各噴射時間Ｔ1及びＴ2を同一（△ｔ1＝△ｔ2）にすれば、それぞれの燃料噴射量もほぼ同一となる。
【００４２】
一方、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６の合計燃料噴射量と同じ量を主たる一本の燃料噴射弁で噴射しようとすれば、吸気バルブ５０の開きよりもかなり早いタイミングで燃料噴射を開始し、第１燃料噴射弁２３の終了とほぼ同じタイミングまで噴射を持続しなければならないので、噴射時間がかなり長くなる。
【００４３】
したがって、本例のように、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６で同時に燃料噴射を行えば、主たる一本の燃料噴射弁による場合と比べて噴射時間を約１／２に短縮でき、吸気バルブ５０の開いている時間内において必要量の燃料を噴射してしまうことができる。
【００４４】
しかも、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６の燃料噴射開始に時間差△ｔ1を設定することにより、第２燃料噴射弁３６と第１燃料噴射弁２３の距離を補償することができる。
【００４５】
また、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６の各噴射燃料の流れが相互干渉することにより、燃料の霧化が促進され、エンジンの出力が向上するようになる。
【００４６】
そのうえ、第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６をほぼ同一特性とすることにより、単に燃料噴射開始時間に△ｔ1の差をつけるだけで済むので、燃料噴射制御が極めて簡素になる。
【００４７】
さらに、低流量時の燃料噴射を安定させることができ、特に、自動２輪車のように、回転数範囲が極めて広範囲に及ぶ場合でも、回転数全域において高効率を維持することが容易になり、レース仕様車ではさらに有効である。
【００４８】
図７は、本例装置を適用したエンジンにおけるエンジン回転数に対する出力カーブを示し、実線は第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６を併用した場合における出力カーブである。
【００４９】
また、破線は下流側である第１燃料噴射弁２３の単独噴射時における出力カーブ及び一点鎖線は上流側である第２燃料噴射弁３６の単独噴射時における出力カーブであり、いずれに対しても実線の併用時における場合の方がより良好な出力特性を得られることが明らかである。
【００５０】
なお、必ずしも第１燃料噴射弁２３と第２燃料噴射弁３６の燃料噴射量特性を同一にしなくてもよい。図５中に仮想線で示すものはこの例である。
【００５１】
すなわち、上流側の第２燃料噴射弁３６の燃料噴射開始を下流側の第１燃料噴射弁２３と一致させる。但し、第２燃料噴射弁３６の燃料噴射量を第１燃料噴射弁２３よりも多くし、第１燃料噴射弁２３の総燃料噴射量と同量を時間差△ｔ2だけ早く噴射終了するようにする。
【００５２】
このようにしても、同様の効果が得られるとともに、第２燃料噴射弁３６からの噴射燃料は噴射量の多い特性であっても、スロットル弁４４近傍で一度絞られるため、霧化が促進されるので、噴射時間の短縮が可能になる。
【００５３】
なお、上記時間差△ｔ1又は△ｔ2をスロットル開度やエンジン回転数等のエンジン運転状態量に相関させて可変にすれば、いずれの場合も、より効果的に出力向上を図ることができる。
【００５４】
さらに、この燃料噴射において、第２燃料噴射弁３６はノズル部３６ａが開口部４２の外部であるその上方へ距離Ｈだけ離れており、かつ第１燃料噴射弁２３のノズル部２３ａは凹部４５内へ引き込んでいるので、吸気通路４３内へ突出せず、通気抵抗が少なくなる。
【００５５】
特に、第２燃料噴射弁３６をＨ／Ｄ≧０．５の関係にすることは重要であり、図６は、Ｈ／Ｄとエンジンの出力（ＰＳ）との関係を示すグラフである。
【００５６】
この図に明らかなようにＨ／Ｄが０．５近傍で急激にエンジンの出力が上昇し、その後は高原状態に飽和するので、Ｈ／Ｄが０．５以上になると通気抵抗を可及的に減少させることを意味する。
【００５７】
本例では第２燃料噴射弁３６をこの範囲に設定してあり、しかも変曲点である０．５近傍に設定することにより、噴射燃料の吸気管外への飛散を最小にできるので充填燃料を多く確保でき、第２燃料噴射弁３６をスロットル弁４４の上流側に設けても、最も効率的に通気抵抗を減少しかつエンジンの出力を上昇させることができる。
【００５８】
しかも、第２燃料噴射弁３６の噴射方向軸線Ｃ２を吸気管２０の中心軸線Ｃ０と略平行させることにより、ノズル部３６ａから噴射される燃料が吸気管２０の壁面をあまり濡らさずに霧化状態を維持する割合が多くなるので、吸気管２０内へ霧化燃料が効率よく充填されるようになる。
【００５９】
そのうえ、スロットルボデイ３全体を吸気ボックス２で囲んであるので、吸気管２０の外部に第２燃料噴射弁３６を設けたにもかかわらず、吸気ボックス２により第２燃料噴射弁３６からの燃料噴射に伴う燃料蒸気が周囲へ飛散することを防止でき、大気汚染の防止に貢献できる。
【００６０】
図８は、直列４気筒式の自動車用エンジンに本願発明を適用した場合の原理図であり、このエンジン６０の吸気管６１内にスロットル弁６２を設け、その下流側に第１燃料噴射弁６３を設け、かつスロットル弁６２の上流側で吸気管６１の上方に第２燃料噴射弁６４を設けてある。
【００６１】
これら吸気管６１、第１燃料噴射弁６３及び第２燃料噴射弁６４は吸気ボックス６５で囲まれ、この吸気ボックス６５はエアクリーナ６６へ接続されている。
【００６２】
このようにしても、前記の各効果が奏されることは当然であり、エンジン（内燃機関）の形式並びに気筒数に関係なく本願発明を適用可能であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係る吸気構造を一つの気筒について例示する断面図
【図２】  本願発明が適用された自動２輪車の外観要部を示す側面図
【図３】  本願発明に係るスロットルボデイの側面図
【図４】  同平面図
【図５】  燃料噴射パターンを示すグラフ
【図６】  吸気通路の開口部径と燃料噴射弁との距離の関係を示すグラフ
【図７】  本願発明に係るエンジンの出力カーブを示すグラフ
【図８】  本願発明を自動車用エンジンに適用した場合の原理図
【符号の説明】
２：吸気ボックス、３：スロットルボデイ、２０：吸気管、２３：第１燃料噴射弁、３６：第２燃料噴射弁、４２：開口部、４４：スロットル弁
【図１】
0003724674.tif 000002
【図２】
0003724674.tif 000003
【図３】
0003724674.tif 000004
【図４】
0003724674.tif 000005
【図５】
0003724674.tif 000006
【図６】
0003724674.tif 000007
【図７】
0003724674.tif 000008
【図８】
0003724674.tif 000009