(57)【要約】【課題】内燃機関の吸気通路内での燃料の偏在を抑制することのできる内燃機関の燃料供給システム及びその吸気官ユニットを提供する。【解決手段】シリンダの燃焼室に連通した吸気通路の開度を調整するように開閉自在に備えられたスロットルバルブと吸気弁との間において、前記吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射装置とを備えた内燃機関の燃料供給システムであって、前記燃料噴射装置３３は、前記スロットルバルブ１９の回動軸心１９Ｓに対して直交しかつ前記吸気通路９の軸心９Ｓを含む第１の仮想平面又は曲面３７Ａと、この第１の仮想平面又は曲面３７Ａに対して面が直交しかつ前記スロットルバルブ１９の回動軸心１９Ｓ及び前記吸気通路９の軸心９Ｓを含む第２の曲面３７Ｂとに交差する方向に指向し、かつ前記吸気通路９の軸心９Ｓ方向に燃料を噴射するように備えられている。【選択図】図２
2006177255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料供給システムであって、当該システムに備えられた燃料噴射装置は、スロットルバルブの回動軸心に対して直交しかつ当該システムの吸気通路の軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動軸心及び前記吸気通路の軸心を含む第２の曲面との間に位置し、前記吸気通路の軸心方向に燃料を噴射するように備えられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置は、前記吸気通路を流れる空気流の下流側へ指向して燃料を噴射する構成であることを特徴とする内燃機関の燃料供給システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置による燃料の噴射方向は、前記スロットルバルブの回動軸心及び前記吸気通路の軸心を含む前記第２の曲面に対して天地方向の上側に位置し、かつ前記第２の曲面に対してほぼ３０°〜６０°傾斜した方向であることを特徴とする内燃機関の燃料供給システム。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置による燃料の噴射方向は、前記吸気通路の軸心に沿う方向に対してほぼ３０°〜６０°傾斜した方向であることを特徴とする内燃機関の燃料供給システム。
【請求項５】
エンジンにおけるシリンダヘッドの接続部を一端側に備えると共に他端側にスロットルバルブ装置の装着部を備えた吸気官ユニットであって、この吸気官ユニットに備えた燃料噴射装置は、前記スロットルバルブ装置に備えたスロットルバルブの回動中心に対して直交しかつ前記吸気官ユニットの軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動中心及び吸気官ユニットの軸心を含む第２の曲面との間に位置し、吸気通路内を流れる空気流の下流側へ指向しかつ前記吸気官ユニットの軸心方向へ指向して燃料を噴射するように備えられていることを特徴とする吸気官ユニット。
【請求項６】
エンジンに備えた吸気通路に接続して装置されるスロットルバルブ装置であって、前記スロットルバルブ装置に備えたスロットルバルブの回動中心に対して直交しかつ吸気通路の軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動中心及び吸気通路の軸心を含む第２の曲面との間に位置し、前記吸気通路内を流れる空気流の下流側へ指向しかつ吸気通路の軸心方向へ指向して燃料を噴射する燃料噴射装置を備えていることを特徴とするスロットルバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動二輪車等のごとき車輌用の内燃機関の燃料供給システム及びこの内燃機関の燃料供給システムに使用する吸気官ユニット並びにスロットルバルブ装置に係り、さらに詳細には、吸気通路内へ噴射した燃料の拡散化の向上を図ることのできる内燃機関の燃料供給システム及び吸気官ユニット並びにスロットルバルブ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクータ型の自動二輪車においては、エンジンをほぼ水平状（傾斜角が小さな状態）に設ける傾向にあり、このようなエンジンへの吸気通路は、例えばＵ字形状などに湾曲されている。そして、前記吸気通路内へ燃料を噴射するための燃料噴射装置は、湾曲した前記吸気通路における湾曲部の外径部に設けられることが多い（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００１−７３８６７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に記載のエンジンは、図３に示すごとき構成である。すなわち、ピストン１を往復動自在に内装したシリンダ３にはシリンダヘッド５が取付けてある。そして、前記シリンダ３は、シリンダヘッド５側が僅かに高くなるように傾斜してある。前記シリンダヘッド５には、前記シリンダ３の燃焼室７に連通した吸気通路９及び排気通路１１が備えられていると共に、前記吸気通路９の開閉を行う吸気弁１３及び前記排気通路１１の開閉を行う排気弁１５が備えられている。
【０００４】
さらに、前記エンジンには、前記吸気通路９の開度を調整するように開閉自在なスロットルバルブ（図示省略）が備えられていると共に、このスロットルバルブと前記吸気弁１３との間において前記吸気通路９内へ燃料を噴射する燃料噴射装置１７が備えられている。上記燃料噴射装置１７は、Ｕ字形状に湾曲した前記吸気通路９における湾曲部の外径側に備えられ、かつ前記吸気通路９の軸心に対して傾斜した方向（前記吸気弁１３の方向）へ燃料を噴射するように備えられている。
【０００５】
前記構成においては、図４に概略的に示すように、吸気通路９における湾曲部の外の外側部分において、前記燃料噴射装置１７によって吸気通路９内へ噴射されるものであるから、吸気通路９の湾曲部において噴射された燃料Ｆは、スロットルバルブ１９の閉鎖時の状態（点線で示す状態）に比較して、上流側に位置するスロットルバルブ１９によって上下に二分された流速の大きな上側の空気流によって内面に沿うように流される傾向にあり、かつ吸気通路９の湾曲部内の空気流の遠心力に起因して空気流の外側に偏在する傾向にあり、吸気通路９の内面に付着する傾向にある。したがって、エンジンの燃焼室７への燃料Ｆの輸送遅れが大きくなり易く、また混合不良を生じ易いという問題がある。前記特許文献２に記載の発明においても同様である。なお、図４における符号２１はスロットルバルブ１９の回動軸である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述のごとき問題に鑑みてなされたもので、内燃機関の燃料供給システムであって、当該システムに備えられた燃料噴射装置は、スロットルバルブの回動軸心に対して直交しかつ当該システムの吸気通路の軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動軸心及び前記吸気通路の軸心を含む第２の曲面との間に位置し、前記吸気通路の軸心方向に燃料を噴射するように備えられていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置は、前記吸気通路を流れる空気流の下流側へ指向して燃料を噴射する構成であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置による燃料の噴射方向は、前記スロットルバルブの回動軸心及び前記吸気通路の軸心を含む前記第２の曲面に対して天地方向の上側に位置し、かつ前記第２の曲面に対してほぼ３０°〜６０°傾斜した方向であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記内燃機関の燃料供給システムにおいて、前記燃料噴射装置による燃料の噴射方向は、前記吸気通路の軸心に沿う方向に対してほぼ３０°〜６０°傾斜した方向であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、エンジンにおけるシリンダヘッドの接続部を一端側に備えると共に他端側にスロットルバルブ装置の装着部を備えた吸気官ユニットであって、この吸気官ユニットに備えた燃料噴射装置は、前記スロットルバルブ装置に備えたスロットルバルブの回動中心に対して直交しかつ前記吸気官ユニットの軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動中心及び吸気官ユニットの軸心を含む第２の曲面との間に位置し、吸気通路内を流れる空気流の下流側へ指向しかつ前記吸気官ユニットの軸心方向へ指向して燃料を噴射するように備えられていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、エンジンに備えた吸気通路に接続して装置されるスロットルバルブ装置であって、前記スロットルバルブ装置に備えたスロットルバルブの回動中心に対して直交しかつ吸気通路の軸心を含む第１の仮想平面又は曲面と、この第１の仮想平面又は曲面に対して面が直交しかつ前記スロットルバルブの回動中心及び吸気通路の軸心を含む第２の曲面との間に位置し、前記吸気通路内を流れる空気流の下流側へ指向しかつ吸気通路の軸心方向へ指向して燃料を噴射する燃料噴射装置を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料噴射装置から吸気通路内へ噴射された燃料が吸気通路の内面に付着する傾向は弱く、燃焼室への燃料の輸送遅れを抑制することができると共に拡散化されて空気と良好に混合されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る内燃機関の燃料供給システムについて詳細に説明するに、前述した従来のエンジンにおける構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００１４】
本発明の実施形態に係るエンジン（内燃機関）のほとんどの構成は、前述した従来のエンジンの構成と同一であり、その相違する構成はシリンダヘッドに備えた吸気ポートとスロットルバルブを備えたスロットルバルブ装置とを連通するための吸気官ユニットの部分であるから、吸気官ユニットに関して詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照するに、本発明の実施形態に係るエンジンＥ（図１にはエンジンの全体的構成は図示省略）は、前述した従来のエンジンと同様に、ピストン（図１に図示省略）を往復動自在に内装したシリンダと、このシリンダに装着したシリンダヘッド５と、上記シリンダヘッド５に備えられ前記シリンダの燃焼室に連通した吸気通路及び排気通路と、前記吸気通路の開閉を行う吸気弁及び前記排気通路の開閉を行う排気弁と、前記吸気通路の開度を調整するように開閉自在に備えられたスロットルバルブと、前記吸気弁とスロットルバルブとの間において、前記吸気通路内へ燃料を噴射する燃料噴射装置とを備えた構成である。なお、このような構成は、前述した従来の構成と同様の構成であるから詳細な説明は省略する。
【００１６】
さて、本発明の実施形態に係るエンジンＥに装着して使用される吸気官ユニット２３は適宜形状に湾曲し、かつ内部に吸気通路９（図２参照）を形成したパイプ状のユニット本体２５を備えており、このユニット本体２５の一端側には、エンジンＥにおけるシリンダヘッド５への接続を行うための接続部の一例として接続フランジ２７を備えている。そして、上記ユニット本体２５の他端側には、前記スロットルバルブ１９（図１には図示省略）を備えたスロットルバルブ装置２９を装着する装着部３１を備えている。そして、ユニット本体２５の前記接続フランジ２７付近には、ユニット本体２５の内部へ燃料を噴射する燃料噴射装置３３の装着部３５が備えられている。
【００１７】
図２に概略的，概念的に示すように、前記スロットルバルブ装置２９に備えられたスロットルバルブ１９は水平な回動軸心１９Ｓを中心として回動自在に設けられており、この回動軸心１９Ｓの長手方向の中心位置は、前記吸気通路９の軸心９Ｓと一致してある。なお、上記軸心９Ｓは、図２（Ａ）には直線にて示してあるが、前記吸気通路９が上下左右に湾曲してあれば、その湾曲に沿って上下左右方向に湾曲するものである。
【００１８】
前記燃料噴射装置３３は、前記スロットルバルブ１９の回動軸心１９Ｓに対して直交しかつ前記吸気通路９の軸心９Ｓを含む第１の仮想平面又は曲面３７Ａ（図２（Ａ）において、吸気通路９が左右方向に湾曲している場合に曲面になる。なお、平面視した場合（図２（Ａ）に表わす場合）、第１の仮想平面又は曲面３７Ａは軸心９Ｓと一致した線で表わされるものである。）と、この第１の仮想平面又は曲面３７Ａに対して面が直交しかつ前記スロットルバルブ１９の回動軸心１９Ｓ及び前記吸気通路９の軸心９Ｓを含む第２の曲面３７Ｂ（吸気通路９はＵ字形状に湾曲してあるので曲面となる。なお、吸気通路９の軸心９Ｓに対して直交する方向に切断した端面図で表わすと、図２（Ｂ）に示すように、曲面３７Ｂは、吸気通路９の軸心９Ｓを通る水平線で表わされる）とによって区画された領域で、前記曲面３７Ｂに対して天地方向の上側の領域に配置されている（図２（Ｂ）参照）。すなわち、燃料噴射装置３３は、吸気通路９の頂部（前記第１の仮想平面又は曲面３７Ａと吸気通路９の内面とが交差する位置で高い方の位置）よりも低い位置に備えられているものである。
【００１９】
そして、前記燃料噴射装置３３による燃料噴射方向（図２に示す矢印Ａ方向）は、前記第１の平面又は曲面３７Ａ及び前記曲面３７Ｂに対して交差する方向であって、前記軸心９Ｓ方向を指向してある。さらに、前記燃料噴射方向は、前記吸気通路９内を流れる空気流方向（矢印Ｂ）にみて下流側へ指向してある。
【００２０】
換言すれば、前記燃料噴射装置３３は、前記スロットルバルブ１９が適宜に開いた状態にあるとき、このスロットルバルブによって上下に二分された流速の大きい上下の空気流３９Ｕ，３９Ｌの間の空間領域で空気流の遅い領域へ指向して、横方向（斜め上方向）から燃料を噴射するように備えられている。
【００２１】
以上のごとき構成において、スロットルバルブ１９を適宜に開いた状態にあるとき、燃料噴射装置３３から吸気通路９内へ燃料Ｆを噴射すると、燃料はスロットルバルブ１９によって上下に二分された速い流れの空気流３９Ｕ，３９Ｌの間の空間領域に斜め上方向から噴射されるので、上下の速い流れの空気流３９Ｕ，３９Ｌの影響が少ないものである。したがって、吸気通路９の湾曲した部分に前記燃料噴射装置３３を配置した場合であっても、燃料が吸気通路９の内面に付着することを抑制でき、燃料の輸送遅れを抑制することができるものである。
【００２２】
また、前述のごとく、スロットルバルブ１９によって上下に二分された流速の大きな空気流３９Ｕ，３９Ｌの間の空間領域に燃料Ｆが噴射されるものであるから、スロットルバルブ１９の下流側で渦流，乱流を生じ易い領域に燃料Ｆが噴射されることとなり、空気全体への燃料拡散が良好に行われるものである。したがって、エンジンの燃焼室７へ燃料が流入するとき、空気と燃料がほぼ均等に混合した状態で吸気弁１３の周囲から流入することとなり、燃焼室内での燃料の偏在を抑制することができるものである。
【００２３】
ところで、前記スロットルバルブ１９が全閉の状態において燃料噴射装置３３から燃料を噴射すると、燃料は燃料噴射装置３３と対向した吸気通路９の対向内面９Ｆに付着することになる。しかし、この対向内面９Ｆは吸気通路９における内面の最も低い位置（底の部分）よりも高い位置であるから、前記対向内面９Ｆに付着した燃料は自重によって底部の方へ流下し広がることとなる。したがって、燃料がユニット本体２５から受熱する面積が大きくなることとなり、燃料の気化を促進することになる。よって、スロットルバルブ１９の開弁時の空気流による燃料の微粒化がより効果的に行われることになる。
【００２４】
ところで、前記燃料噴射装置３３による燃料Ｆの噴射方向は、前記吸気通路９の軸心９Ｓに対して直交する方向に切断した場合の端面図として見たとき、前記曲面３７Ｂと噴射方向（矢印Ａ方向）とのなす角度αは、約３０°〜６０°程度が望ましい。すなわち、上記角度αが約３０°以下になると、燃料噴射装置３３の水平方向への突出寸法が大きくなってシリンダヘッド等との干渉を生じ易くなる。しかし、場合によっては角度αを約３０°以下にすることも可能である。そして、角度αが約６０°以上になると、スロットルバルブ１９によって上下に二分された流速の大きな上下の空気流３９Ｕ，３９Ｌの影響を受けて、吸気通路９内においての燃料の偏在を生じ易くなるので、あまり望ましいものではない。
【００２５】
さらに、平面視的に見たとき、前記吸気通路９の軸心９Ｓに沿う方向、すなわち吸気通路９内の空気の流れ方向（矢印Ｂ方向）と前記燃料噴射装置３３の燃料噴射方向（矢印Ａ方向）とのなす角度βは約３０°〜６０°程度であることが望ましい。すなわち、上記角度βが約３０°以下になると、吸気通路９の内面に沿う効果が大きくなり、吸気通路９内において燃料の偏在を生じ易くなるので、あまり好ましいものではない。また角度βが約６０°以上になると、燃料噴射装置３３の水平方向への突出寸法が大きくなるので、あまり望ましいものではない。
【００２６】
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態においては、吸気通路９内において、スロットルバルブ１９によって上下に二分された流速の大きな上下の空気流３９Ｕ，３９Ｌの間の流速の小さな空間領域へ、燃料噴射装置３３により斜め上方位置から吸気通路９の軸心９Ｓを指向して燃料を噴射する構成であるから、流速の大きな上下の空気流３９Ｕ，３９Ｌの影響によって燃料が吸気通路９の内面に付着することによる燃料の輸送遅れや燃料の偏在を抑制でき、空気と燃料との混合をより効果的に行い得るものである。また、前記構成により、全体的構成のコンパクト化を図ることができる。
【００２７】
ところで、本発明は、前述したごとき実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の態様でもって実施可能である。例えば、燃料噴射装置３３を設ける位置としては、ユニット本体２５の長手方向の中間位置に設けることも可能である。また、燃料噴射装置３３を設ける位置としては、前記スロットルバルブ装置２９の本体に設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る吸気通路ユニットの斜視説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る吸気通路ユニットの主要部分の構成を概念的，概略的に、かつ平面視的，切断面的に示した説明図である。
【図３】従来のエンジンの主要部分を示した断面説明図である。
【図４】従来の構成における問題点を説明するための概略的な説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    ピストン
３    シリンダ
５    シリンダヘッド
７    燃焼室
９    吸気通路
９Ｆ    対向内面
９Ｓ    軸心
１１    排気通路
１３    吸気弁
１５    排気弁
１７，３３    燃料噴射装置
１９    スロットルバルブ
１９Ｓ    回動軸心
２３    吸気官ユニット
２５    ユニット本体
２９    スロットルバルブ装置
３７Ａ    平面又は曲面
３７Ｂ    曲面
３９Ｕ，３９Ｌ    空気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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