JP2003097391A - 内燃エンジンにおいて空気および燃料を混合する装置 - Google Patents

内燃エンジンにおいて空気および燃料を混合する装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも２つのシリンダの吸気パイプの長
さが互いに関係なく変えられ得る、内燃エンジンに関す
る空気および燃料の混合装置を提供すること。 【解決手段】 少なくとも２つのスロットル本体が、入
口と出口とを有し、出口が、流体が流れるようにシリン
ダに接続された吸気パイプと連絡する、スロットル本体
と、少なくとも２つのエアーチョークが、入口にスロッ
トル本体と同軸に取り付けられ、固定部分および可動部
分を含み、可動部分が、エアーチョークが第１の高さを
示す位置と、エアーチョークが第１の高さより高い第２
の高さを示す位置との間で、固定部分に対して同軸に移
動する、エアーチョークと、エアーチョークの上に配置
される少なくとも２つの燃料注入器とを含む、内燃エン
ジンにおいて空気および燃料を混合する装置は、第１と
第２の位置との間で可動部分を移動させるように設計さ
れる、少なくとも２つの個別のアクチュエータを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンにお
いて空気および燃料を混合する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリンダ内で燃焼が生じることを可能に
するために、内燃エンジンに関する燃料を微粒化し、か
つ、空気と混合する必要があることは公知である。
【０００３】ガソリンエンジンにおいて、空気および燃
料は、通常、気化器によって、または、スロットル本体
に接続された注入器によって、燃焼室に入る前に混合さ
れる。
【０００４】従来技術において公知の空気および燃料を
混合する特定のタイプの装置において、スロットル本体
は、その吸気口の端にテーパー状のパイプ（エンジンの
専門用語で、エアーチョークまたは漏斗として公知）を
有する。エアーチョークは、流れの抵抗が最小限の状態
で、吸気口のパイプを介して、空気または空気および燃
料の混合物を運ぶように設計される。
【０００５】エアーチョークの入口の近傍には、２つの
成分が入口から燃焼室に移動する際に、液体燃料を細か
い霧に変え、かつ、この燃料が空気と混合することを可
能にする注入器がある。
【０００６】このタイプの他の装置において、エアーチ
ョークの高さは、エンジンが作動しているときに、エン
ジンの毎分の回転数（ｒｐｍ）によって変化する。
【０００７】確かに、吸気パイプの全体の長さ、すなわ
ち、シリンダヘッド内の部分とチョークとの合計は、容
積効率、従って、エンジンの出力にかなり影響を与える
重要なパラメータである。
【０００８】各ｒｐｍレベルは、他の構成パラメータ
（例えば、パイプおよび弁のサイズならびにエンジンタ
イミングなど）が一旦規定されると、吸気パイプの最適
な長さに対応する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特許ＤＥ−１
００９ ４２９などの従来技術は、さらに、クランク
シャフトに接続された機械的、水力式、または空気式の
メカニズムを用いて吸気パイプ（具体的には、最終のエ
アーチョーク）の長さを変えることを教示する。
【００１０】この種類の装置において、パイプの長さ
は、エンジンｒｐｍだけによる。全てのシリンダのエア
ーチョークは、同じアクチュエータによって、同じ長さ
だけ長くされるか、または、短くされる。
【００１１】出願人は、内燃エンジンに関する空気およ
び燃料を混合する上記のタイプの装置が、特にエンジン
の性能を最適化するために、多くの局面で改善され得る
ことに気付いた。
【００１２】確かに、上記の空気および燃料の混合装置
は、異なるスロットル本体のエアーチョークが、互いに
関係なく変えられることを可能にしない。
【００１３】エンジン内の全てのシリンダが、特にこれ
らの構成が対称的でない場合、全く同じ方法で作動する
わけではないため、これは不利益である。従って、これ
らのシリンダは、異なる長さのエアーチョークを用いて
最適化される必要がある。
【００１４】例えば、オートバイエンジンは、その横方
向の寸法を最小化し、オートバイの幅、従って正面の断
面を制限するような方法で取り付けられる。
【００１５】従って、２気筒または４気筒のＶまたはＬ
エンジンは、クランクシャフトがオートバイの長軸方向
を横断するような方法で取り付けられる。２つのシリン
ダのエンジンにおいて、一方のシリンダは、他方のシリ
ンダの前にある。従って、２つのシリンダのエアーチョ
ークは、エアーチョークに面するエアーボックスの一部
分が異なる形を有するため、および／または、異なるタ
イプの空力の流れの影響を受けるため、流体力学的な状
態が異なる位置で開かれる。
【００１６】さらに、上記のタイプの装置において、任
意の所定の瞬間において動作しているエンジン動作パラ
メータ（ｅｎｇｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐａｒａ
ｍｅｔｅｒ）に基づいて各パイプの最適な長さを設定す
ることは可能でない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも２
つのシリンダの吸気パイプの長さが互いに関係なく変え
られ得る、内燃エンジンに関する空気および燃料の混合
装置を提供することを目的とする。
【００１８】本発明の別の目的は、吸気パイプの長さが
多種多様なエンジン動作パラメータによって変えられ得
る、内燃エンジンに関する空気および燃料の混合装置を
提供することである。
【００１９】本発明は、特に、内燃エンジン内に取り付
けられるように設計され、かつ、エンジンが動いている
間の任意の所定の瞬間におけるｒｐｍと蝶形弁が開いて
いる割合とによって、各吸気パイプの長さが設定される
ことを可能にする、空気および燃料の混合装置を提供す
ることを目的とする。
【００２０】これらの目的および下記で説明される他の
目的は、本明細書の特許請求の範囲に記載される内燃エ
ンジンに関する空気および燃料の混合装置によって達成
される。内燃エンジンにおいて空気および燃料を混合す
る本発明による装置の好適な実施形態について、発明の
概念の範囲を限定することなく、添付の図面を参照して
説明する。
【００２１】内燃エンジンにおいて空気および燃料を混
合する装置であって、少なくとも２つのスロットル本体
（２ａ、２ｂ）であって、スロットル本体（２ａ、２
ｂ）のそれぞれは、入口（３）および出口（４）を有
し、スロットル本体（２ａ、２ｂ）のそれぞれの出口
は、流体が流れるように、エンジンシリンダに接続され
た吸気パイプと連絡する、少なくとも２つのスロットル
本体（２ａ、２ｂ）と、少なくとも２つのエアーチョー
ク（８）であって、エアーチョーク（８）のそれぞれ
は、スロットル本体（２ａ、２ｂ）の入口に、スロット
ル本体（２ａ、２ｂ）と同軸に取り付けられ、エアーチ
ョーク（８）のそれぞれは、固定部分（９）および可動
部分（１０）を含み、可動部分（１０）は、エアーチョ
ーク（８）が第１の高さ（Ｌ１）を示す第１の位置と、
エアーチョーク（８）が第１の高さ（Ｌ１）より高い第
２の高さ（Ｌ２）を示す第２の位置との間で、固定部分
（９）に対して同軸に移動する、少なくとも２つのエア
ーチョーク（８）と、少なくとも２つの燃料注入器（１
１）であって、燃料注入器（１１）のそれぞれは、エア
ーチョーク（８）のうち１つの上に配置される、少なく
とも２つの燃料注入器（１１）とを含み、装置は、少な
くとも２つの個別のアクチュエータ（１３）をさらに含
み、アクチュエータ（１３）のそれぞれは、第１および
第２の位置の間で可動部分（１０）の１つを移動させる
ように設計され、それにより上記目的が達成される。
【００２２】アクチュエータ（１３）に接続され、か
つ、制御ユニット（１４）内に格納されたそれぞれのマ
ップによって、アクチュエータ（１３）のそれぞれを独
立的に制御するように設計された電子制御ユニット（１
４）をさらに含んでもよい。
【００２３】エアーチョーク（８）の可動部分（１０）
は、固定部分（９）の内部に取り付けられてもよい。
【００２４】エアーチョーク（８）の可動部分（１０）
は、固定部分（９）の外部に取り付けられてもよい。
【００２５】可動部分（１０）のそれぞれは、第１およ
び第２の位置の間の複数の中間位置に移動し得てもよ
い。
【００２６】注入器（１１）のそれぞれは、対応する前
記エアーチョーク（８）の可動部分（１０）と一体化さ
れて、可動部分（１０）が移動する場合、エアーチョー
ク（８）からの距離を一定に保ってもよい。
【００２７】注入器（１１）のそれぞれは、対応するエ
アーチョーク（８）の固定部分（９）と一体化されて、
可動部分（１０）が移動する場合、エアーチョーク
（８）からの距離を変化させてもよい。
【００２８】エアーチョーク（８）を収容するチャンバ
（１５）を形成する容器（１６）をさらに含み、注入器
（１１）は、チャンバ（１５）に面するように容器（１
６）の上に取り付けられてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】添付の図面において、参照符号１
は、内燃チャンバにおいて空気および燃料を混合する装
置を示す。
【００３０】装置１は、少なくとも２つのスロットル本
体２ａ、２ｂを含む。各スロットル本体２ａ、２ｂは、
従来のタイプの内燃エンジン内の２つのシリンダのうち
の１つに接続され、従って、図示されない。
【００３１】各スロットル本体２ａ、２ｂは、入口３お
よび出口４を有し、入口３および出口４の間で管状エレ
メント５にヒンジで固定される蝶形弁６を収容する少な
くとも１つの管状エレメント５を含む。
【００３２】蝶形弁６は、管状エレメント５の通気道の
セクションを変えるために用いられ、適切な手段７によ
って制御される。
【００３３】各スロットル本体２ａ、２ｂの出口４は、
流体が流れるようにシリンダの吸気パイプと連絡する。
【００３４】各スロットル本体２ａ、２ｂは、その入口
３の上に、スロットル本体２ａ、２ｂ自体と同軸に取り
付けられたエアーチョーク８を有する。エアーチョーク
８は、テーパー状のパイプからなる。入口の端８ａにお
けるテーパー状のパイプの断面は、管状エレメント５の
通気道のセクションより大きく、テーパー状のパイプの
出口の端８ｂは、管状エレメント５自体に接続される。
【００３５】エアーチョーク８は、互いに同軸の第１の
部分９および第２の部分１０を含む。第１の部分９は、
スロットル本体２ａ、２ｂに固定されるが、第２の部分
１０は、エアーチョーク８が第１の高さＬ１を示す第１
の位置と、エアーチョーク８が第１の高さＬ１より高い
第２の高さＬ２を示す第２の位置との間で、固定部分９
の上を同軸にスライドする。
【００３６】図３に示す第１の実施形態において、エア
ーチョーク８の第２の可動部分１０は、第１の固定部分
９の内部に取り付けられる。この実施形態は、外部の寸
法を、長さが固定されたバージョンの寸法と実質的に同
じままにする。
【００３７】あるいは、図示されない別の実施形態にお
いて、エアーチョーク８の第２の可動部分１０は、第１
の固定部分９の外部に取り付けられて、相対運動中に蝶
形弁６を妨害することなくストロークの長さを増加させ
る。
【００３８】この実施形態は、可動部分１０の高さが固
定部分９の高さと実質的に同じである場合に、チョーク
８を可能な限り伸ばすことが可能であるために特に有用
である。従って、可動部分１０が完全に収縮されている
最低限の高さＬ１に対応する位置において、この実施形
態は、蝶形弁６によって妨害されないことを保証する。
【００３９】装置１は、さらに、スロットル本体２ａ、
２ｂを介してシリンダ内に吸い込まれる空気に燃料を混
合する方法で、エアーチョーク８の入口８ａの近傍に燃
料を噴霧するように設計された、各エアーチョーク８の
上に取り付けられた少なくとも１つの注入器１１を含
む。
【００４０】有利なことに、各注入器１１は、スロット
ル本体２ａ、２ｂおよびエアーチョーク８の長軸Ｘ上に
配置されて、燃料を軸に沿って注入し、すなわち、エア
ーチョーク８の壁から出来る限り離れて注入して、それ
により、燃料の粒子が壁に堆積されることを防止する。
【００４１】図１に示す実施形態において、各注入器１
１は、スロットル本体２ａ、２ｂおよびエアーチョーク
８の固定部分９と一体化されたフレーム１２の上に取り
付けられる。従って、注入器１１とエアーチョーク８と
の間の距離は、エアーチョーク８自体の長さによって変
化する。
【００４２】あるいは、注入器１１は、例えば、図２に
示すように、注入器とエアーチョークとの間の距離が一
定のままであるように、可動部分１０に取り付けられた
フレームの上に取り付けられることにより、エアーチョ
ーク８の可動部分にリンクし、かつ、エアーチョーク８
の可動部分と共に移動する。
【００４３】各スロットル本体２ａ、２ｂは、さらに、
対応するエアーチョーク８の可動部分１０を、他のチョ
ーク８の可動部分１０と関係なく移動させるように設計
されたアクチュエータ１３を含む。
【００４４】有利なことに、アクチュエータ１３は、ア
クチュエータ１３に接続され、かつ、その中に格納され
たそれぞれのマップによってアクチュエータ１３を独立
的に制御するように設計された電子制御ユニット１４に
よって制御される。
【００４５】従って、制御ユニット１４メモリの一部分
は、エンジン動作の特徴的な時点におけるエアーチョー
ク８の可動部分１０の位置を格納するために用いられ
る。
【００４６】例えば、エンジン動作の全体の範囲におけ
る任意の所定のｒｐｍ間隔に関して、蝶形弁が開いてい
る割合の任意の所定の間隔に関して、かつ、任意のシリ
ンダに関して、制御ユニット１４は、そのメモリの中に
チョーク８の確定された長さを格納し、エンジンの動作
中に、ｒｐｍおよび蝶形が開いている割合の値がこれら
の間隔内にある場合、対応するアクチュエータ１３を駆
動させて、エアーチョーク８の長さを調整し得る。
【００４７】従って、可動部分１０のそれぞれは、第１
の位置および第２の位置の間あり、かつ、格納された値
に対応する複数の中間位置に移動し得る。
【００４８】有利なことに、制御ユニット１４は、さら
に、エンジン点火および注入パラメータを制御する。従
って、制御ユニット１４のメモリは、明らかに各シリン
ダに関して、点火に関するマップ、注入に関するマッ
プ、およびエアーチョーク８の長さに関するマップを含
む。
【００４９】エアーチョーク８および注入器１１は、好
適には、容器１６内に形成されたチャンバ１５内に収容
される。チャンバ１５は、通常、エアーボックスと呼ば
れ、パイプ１８を通って空気が流入する少なくとも１つ
の入口１７を有する。入口の近傍のパイプ１８の少なく
とも一部分は、エンジンが取り付けられる車両が移動し
ている方向に方向付けられる。
【００５０】車両が移動している場合、容器１６は、エ
アーチョーク８の近傍において、空気圧を上昇させる
か、または、真空状態が形成されることを防止する。容
器１６は、パイプの入口１７を通って流入する空気の動
圧を用いることによりこれを行う。
【００５１】有利なことに、図４に示す別の実施形態に
おいて、注入器１１は、容器１６自体に形成された穴１
９において、容器１６上に取り付けられる。
【００５２】各注入器１１のノズルは、永久的に、チャ
ンバ１５の内部に面し、対応するエアーチョーク８と同
じ軸上にある。注入器１１の本体は、穴１９内に配置さ
れ、かつ、穴１９の封をする。この解決策は、エンジン
の吸気に関する空気の流れを改善する。なぜならば、注
入器を取り付けるための部分がないからである。さら
に、注入器１１が変えられる必要がある場合、または、
他のメンテナンスの目的のために、注入器１１は、容器
１６を開くことなく容器１６の外部から直接アクセスさ
れ得る。
【００５３】本発明は、重要な利点を達成する。
【００５４】まず第１に、本発明による内燃エンジンに
関する空気および燃料の混合装置は、各エアーチョーク
の長さによって個別に動作することにより、各シリンダ
の性能を最適化する。
【００５５】さらに、本発明による装置は、エンジンの
瞬間の動作状況によって、各シリンダの性能を最適化す
る。
【００５６】従って、エアーチョークの長さを電子制御
することにより、異なる範囲のエンジンのｒｐｍおよび
蝶形弁が開いている割合に関して、最適なエアーチョー
クの長さを選択することが可能になる。
【００５７】さらに、エアーボックスの特別なデザイン
によって、注入器への素早いかつ簡単なアクセスが可能
になり、従って、メンテナンス動作が非常に容易にな
る。
【００５８】内燃エンジンにおいて空気および燃料を混
合する装置は、入口（３）および出口（４）を有する少
なくとも２つのスロットル本体（２ａ、２ｂ）と、それ
ぞれがスロットル本体（２ａ、２ｂ）のうちの１つの入
口に配置され、かつ、スロットル本体（２ａ、２ｂ）と
同軸にある少なくとも２つのエアーチョーク（８）とを
含む。エアーチョーク（８）のそれぞれは、固定された
部分（９）、および、エアーチョーク（８）が第１の高
さ（Ｌ１）を示す第１の位置と、エアーチョーク（８）
が第１の高さ（Ｌ１）より高い第２の高さ（Ｌ２）を示
す第２の位置との間で固定部分（９）に対して同軸に移
動する部分（１０）を有する。装置は、それぞれが第１
および第２の位置の間で可動部分（１０）の１つを移動
させる少なくとも２つの独立したアクチュエータ（１
３）と、エアーチョーク（８）の上に配置された少なく
とも２つの燃料注入器（１１）とをさらに含む。
【００５９】
【発明の効果】本発明は、少なくとも２つのシリンダの
吸気パイプの長さが互いに関係なく変えられ得る、内燃
エンジンに関する空気および燃料の混合装置を提供する
ことができる。
【００６０】本発明は、吸気パイプの長さが多種多様な
エンジン動作パラメータによって変えられ得る、内燃エ
ンジンに関する空気および燃料の混合装置を提供するこ
とができる。
【００６１】本発明は、特に、内燃エンジン内に取り付
けられるように設計され、かつ、エンジンが動いている
間の任意の所定の瞬間におけるｒｐｍと蝶形弁が開いて
いる割合とによって、各吸気パイプの長さが設定される
ことを可能にする、空気および燃料の混合装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、内燃エンジンに関して設計され、か
つ、本発明によって製造される空気および燃料の混合装
置の側面図である。
【図２】図２は、内燃エンジンに関する空気および燃料
の混合装置の別の実施形態の側面図である。
【図３】図３は、図１および図２に示す装置の一部分を
形成するスロットル本体の断面図である。
【図４】図４は、本発明による空気および燃料の混合装
置のさらに別の実施形態の側面図であり、部分的な断面
を示す図である。
【符号の説明】
２ａ、２ｂ スロットル本体 ３ 入口 ４ 出口 ８ エアーチョーク ９ 固定部分 １０ 可動部分 Ｌ１ 第１の高さ Ｌ２ 第２の高さ １１ 燃料注入器 １３ アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３５０Ｕ 35/10 １０２Ｍ ３０１Ｆ (72)発明者 メンゴーリ ジャンルイジ イタリア国 イー−40054 ボローニャ マッダレーナ ディ ブドゥリオ， ビア エセ． ドナート， 15／アー Ｆターム(参考） 3G031 AA03 AA28 AB03 AB05 AC01 AC03 BA06 BB02 DA36 EA03 EA08 FA03 HA01 HA04 3G065 CA00 GA10 GA41 HA21

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃エンジンにおいて空気および燃料を
    混合する装置であって、 少なくとも２つのスロットル本体（２ａ、２ｂ）であっ
    て、該スロットル本体（２ａ、２ｂ）のそれぞれは、入
    口（３）および出口（４）を有し、該スロットル本体
    （２ａ、２ｂ）のそれぞれの該出口は、流体が流れるよ
    うに、エンジンシリンダに接続された吸気パイプと連絡
    する、少なくとも２つのスロットル本体（２ａ、２ｂ）
    と、 少なくとも２つのエアーチョーク（８）であって、該エ
    アーチョーク（８）のそれぞれは、該スロットル本体
    （２ａ、２ｂ）の該入口に、該スロットル本体（２ａ、
    ２ｂ）と同軸に取り付けられ、該エアーチョーク（８）
    のそれぞれは、固定部分（９）および可動部分（１０）
    を含み、該可動部分（１０）は、該エアーチョーク
    （８）が第１の高さ（Ｌ１）を示す第１の位置と、該エ
    アーチョーク（８）が該第１の高さ（Ｌ１）より高い第
    ２の高さ（Ｌ２）を示す第２の位置との間で、該固定部
    分（９）に対して同軸に移動する、少なくとも２つのエ
    アーチョーク（８）と、 少なくとも２つの燃料注入器（１１）であって、該燃料
    注入器（１１）のそれぞれは、該エアーチョーク（８）
    のうち１つの上に配置される、少なくとも２つの燃料注
    入器（１１）とを含み、 該装置は、少なくとも２つの個別のアクチュエータ（１
    ３）をさらに含み、該アクチュエータ（１３）のそれぞ
    れは、該第１および第２の位置の間で該可動部分（１
    ０）の１つを移動させるように設計される、装置。
  2. 【請求項２】 前記アクチュエータ（１３）に接続さ
    れ、かつ、制御ユニット（１４）内に格納されたそれぞ
    れのマップによって、該アクチュエータ（１３）のそれ
    ぞれを独立的に制御するように設計された電子制御ユニ
    ット（１４）をさらに含む、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記エアーチョーク（８）の前記可動部
    分（１０）は、前記固定部分（９）の内部に取り付けら
    れる、請求項１または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記エアーチョーク（８）の前記可動部
    分（１０）は、前記固定部分（９）の外部に取り付けら
    れる、請求項１または２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記可動部分（１０）のそれぞれは、前
    記第１および第２の位置の間の複数の中間位置に移動し
    得る、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記注入器（１１）のそれぞれは、対応
    する前記エアーチョーク（８）の前記可動部分（１０）
    と一体化されて、該可動部分（１０）が移動する場合、
    該エアーチョーク（８）からの距離を一定に保つ、請求
    項１から５のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記注入器（１１）のそれぞれは、対応
    する前記エアーチョーク（８）の前記固定部分（９）と
    一体化されて、前記可動部分（１０）が移動する場合、
    該エアーチョーク（８）からの距離を変化させる、請求
    項１から６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記エアーチョーク（８）を収容するチ
    ャンバ（１５）を形成する容器（１６）をさらに含み、
    前記注入器（１１）は、該チャンバ（１５）に面するよ
    うに該容器（１６）の上に取り付けられる、請求項１か
    ら７のいずれかに記載の装置。
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