JP2005273527A

JP2005273527A - レジャービィークル用エンジン

Info

Publication number: JP2005273527A
Application number: JP2004087118A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Matsuda; 義基松田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20050211221A1; US7249587B2

Abstract

【課題】吸気効率の高いレジャービィークル用エンジンを提供することを目的とする。
【解決手段】シリンダヘッド１０に少なくとも二つの吸気通路１が並設され、この二つの吸気通路１へ共通する１本の吸気管路２からフレッシュエアが供給されるよう構成されたレジャービィークル用エンジンＥにおいて、吸気管路２のスロットルバルブ３が配置されている部分を含む吸気管路２の通路断面形状を長軸と短軸とを具備する非真円形で形成するとともに、該吸気管路２に、該吸気管路の断面形状に対応した長軸と短軸を具備する非真円形の、弁体３Ａを備えたスロットルバルブ３を配置した。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動二輪車、自動三輪車、不整地走行車、小型滑走艇等のレジャービィークル用の、エンジンに関する。

自動二輪車、自動三輪車、不整地走行車、小型滑走艇等のレジャービィークル用のエンジンに、シリンダヘッドに少なくとも二つの吸気通路が並設され当該吸気通路から吸気バルブを介して各燃焼室へ混合気（燃料を含むフレッシュエア）を導くよう構成されているものがある。具体的には、１シリンダに吸気バルブが２つ以上あるエンジンでは、シリンダヘッドに二つの吸気通路が並設され、これら二つの吸気通路から吸気バルブを介して燃焼室に混合気を供給するよう構成されたレジャービィークル用エンジンがある。そして、かかるエンジンにおいて、シリンダヘッドの各吸気通路へは、スロットルバルブを内装した共通の１本の吸気管路を介して、前記混合気が導かれる（特許文献１参照）。

前記吸気通路の前記吸気管路側との接続部分では、並設された２つの吸気通路を１本の吸気通路になるよう通路断面形状がほぼ長円形になっており、また、前記吸気管路の通路断面形状は、開閉自在（回動自在）に内装されているスロットルバルブとの関係から真円形をしている。そして、断面形状が異なる前記吸気通路と吸気管路とは、ホルダーと呼ばれる接続部材等を介して接続される。つまり、前記ホルダーの一端部は前記吸気通路に合わせて通路断面形状が長円形をしており、他端部は前記吸気管路に合わせて通路断面形状が真円形に構成されており、これらの中間部分の通路断面は、長円形から真円形に漸次連続的に変化するよう形成されている。
特開２０００─２０４９５３号公報。

従って、前記ホルダーを通過する、燃料を含むフレッシュエアは、通路断面形状が長円形から真円形に変化する部分で発生する流路の圧力損失の変化に起因する整流の乱れによって、吸気効率が低減することになる。

本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、吸気効率の高いレジャービィークル用エンジンを提供することを目的とする。

前記本発明の目的は、以下の構成からなるレジャービィークル用エンジンによって解決される。つまり、本第１の発明にかかるレジャービィークル用エンジンは、シリンダヘッドに少なくとも二つの吸気通路が並設され、この二つの吸気通路へ共通する１本の吸気管路からフレッシュエアが供給されるよう構成されたレジャービィークル用エンジンにおいて、
前記吸気管路のスロットルバルブが配置されている部分を含む吸気管路の通路断面形状を長軸と短軸とを具備する非真円形で形成するとともに、該吸気管路に、該吸気管路の断面形状に対応した長軸と短軸を具備する非真円形の、弁体を備えたスロットルバルブを配置したことを特徴とする。

前述のような構成からなるレジャービィークル用エンジンによると、スロットルバルブを内装した吸気管路から吸気通路にかけての通路断面形状が殆ど変化しないことから、混合気の流路において圧力損失の変化が殆ど生じず、従って、整流がさほど乱されることはない。このため、この種のエンジンにおいて、エンジンの吸気効率を向上させることが可能となる。
また、吸気管路の通路断面形状が非真円形となることから、通路の配置方向に方向性ができ、従って、短軸となる側を、スペース的にタイトとなる方向と一致させて配置することにより、比較的狭いスペースにも吸気管路をコンパクトに配置することができる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記長軸と短軸を具備する非真円形が、長円形であると、外形が円と直線からなる形状となるため、スロットルバルブ等に関して、加工（製造）し易い構成となる。
また、スロットルバルブと吸気管路との無駄な隙間を可及的に無くすことが可能となる。つまり、直線で構成される部分は、その部分が直線の長手方向に多少偏位したとしても、その直線部分と吸気管路の内壁との間の隙間に影響を与えることがないため、より隙間を少なくした状態でのスロットルバルブを吸気管路内に配置することができる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記長軸と短軸を具備する円を、楕円形とすることもできる。

さらに、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記スロットルバルブが、前記弁体の両側に配置される枢支軸をさらに備え、弁体と枢支軸とが一体のもので構成されていると、スロットルバルブ部分での吸気の乱れが低減でき、さらに吸気効率の高いエンジンを実現できる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記スロットルバルブを内装する吸気管路が、断面において少なくとも二分割されている構成とすることができ、かかる構成により、スロットルバルブの弁体と枢支軸を一体に形成したものを吸気管路に配置することが可能となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記二分割が、前記スロットルバルブの枢支軸の軸を通る、前後方向（吸気通路の流れる方向に直交する方向）に切断するような二分割されている構成とすることによっても、スロットルバルブの弁体と枢支軸を一体に形成したものを吸気管路に配置することが可能となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記二分割の合わせ面が、前記吸気管路と前記吸気通路との合わせ面であると、本来部品的に分割されている、該吸気管路が存するスロットルボディ（あるいは吸気マニホルド）側と、該吸気通路が存するシリンダヘッド側の合わせ面となるため、シンプルな好ましい実施形態となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記二分割が、前記スロットルバルブの枢支軸の軸を通る、長手方向に沿って切断されるような二分割であると、金型の割り面となる箇所で合わせ面が形成でき、生産技術的に好ましい構成となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記吸気管路が前記吸気通路側にゆくに従って通路断面が次第に小さくなったテーパ穴状に形成され、この吸気管路の、前記長軸に沿って断面した場合に表れる壁面のテーパ角αより、前記短軸に沿って断面した場合に表れる壁面のテーパ角βの方が大きく構成されていてもよい。このように構成すれば、長軸方向において隣接するシリンダ間のクリアランスが小さい場合にも、所望の断面積を得ることができる点で好ましい実施形態となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記吸気管路が前記吸気通路側にゆくに従って通路断面が次第に小さくなったテーパ穴状に形成されるとともに、この吸気管路の下流端から前記弁体までのテーパの角度が一定の角度で構成され、且つ、該弁体から吸気管路の上流端までのテーパの角度が一定の角度で構成されていると、生産（金型）が容易にできる構成となり、また、流れの乱れが少ない流体力学的にも好ましい構成となる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記枢支軸の弁体よりの部分に、軸受部の側面と軸長手方向において当接するフランジ部が形成されていると、弁体の枢支軸長手方向への位置決めが容易な構成となり、且つ、枢支軸と軸受部との隙間のシール性能を高める構成を実現できる。

また、前記レジャービィークル用エンジンにおいて、前記枢支軸の、軸受部の外側の端部に、シール部材が介装されているは、さらにシール性の高い構成を実現することができる。

以下、本発明にかかるレジャービィークル用エンジンの実施例を図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は本発明の一実施例にかかるレジャービィークル用エンジンの全体の概略の構成を示す模式図、図２は図１に示すエンジンの吸気通路と吸気管路および該吸気管路に内装されたスロットルバルブを示す概略構成図、図３は吸気通路と吸気管路およびスロットルバルブの概略の構成を示す図２のIII −III 矢視断面図である。

図１に図示するように、本実施例にかかる４サイクルエンジンＥのシリンダヘッド１０には吸気通路１が設けられ、吸気バルブ１２を介して燃焼室１５内に混合気を供給するよう構成されている。また、この実施例にかかるエンジンＥの場合、１シリンダに二つの吸気バルブ１２と二つの排気バルブ１４が配置された所謂４バルブ式の形態のエンジンＥである。
そして、前記吸気通路１の上流端には、吸気管路（一般に「吸気マニフォルド」あるいは「スロットルボディ」と呼ばれる）２の下流端が連結され、この吸気管路２内には、スロットルバルブ３が所定角度範囲を回動自在に配設されている。また、この吸気管路２の上流端は、吸気ボックス４内に突設されており、この吸気ボックス４内のフレッシュエアが吸気管路２へ供給されるよう構成されている。そして、前記吸気ボックス４内に突設されている該吸気管路２の上流端部は、吸気効率を向上させるために端側にゆくに従って徐々に拡がったフレア形状（ファンネル形状）になっている。
また、この吸気管路２の上流方には、基端が図示しない燃料噴射ポンプ側に接続された燃料噴射ノズル１３が配設され、適宜タイミングで、燃料が、吸気されるフレッシュエアへ供給されるよう構成されている。なお、図１において、１７はシリンダ１８内に配置されたピストン、２０はクランクケース、２２は排気通路、２４は排気マフラーを示す。また、この図１においては点火プラグは図示されていないが、この点プラグは、前記２つの吸気バルブ１２と２つの排気バルブ１４の中央部分に配置されている。

ところで、前記吸気通路１は、図２に図示するように、下流端に吸気ポートが形成される下流端部は前記二つの吸気バルブ１２に対応して二股に分岐しており、一方、前記吸気管路２との接続端となる上流端は、通路断面形状が長軸と短軸とを有する長円形の１つの通路に形成されている（図２の二点鎖線で輪郭が描かれた通路断面形状Ｂを参照）。なお、前記吸気ポートとなる下流端および前記分岐している箇所（分岐部）から下流側の部分の通路断面形状は、吸気バルブ１２の形状に略合致した形状（この実施例では真円形状）となっている（図２の二点鎖線で輪郭が描かれた通路断面形状Ａを参照）。

また、この実施例の場合、前記吸気管路２は、図２に図示するように、上流端から下流端へゆくにしたがって通路断面積が次第に小さくなるようテーパ穴状に形成されている。また、この実施例では、前記吸気管路２は、前記長円形の長軸に沿って断面した場合に表れる壁面（図２の「ｄ１」参照）のテーパ角αより、該長円形の短軸に沿って断面した場合に表れるスロットルバルブ３より下流側の部分の壁面（図３の「ｄ２」参照）のテーパ角βの方が大きく構成されている。
また、図３に図示するように、この吸気管路２は、長円形の短軸に沿って断面して表れる吸気管路２の壁面ｄ２において、スロットルバルブ３の上流側の部分ｄ２ａは一定のテーパ角η１で構成され、また、スロットルバルブ３の下流側の部分ｄ２ｂは別の一定のテーパ角β（η１＜β）で構成されている。

そして、前記吸気管路２の下流端は、前記吸気通路１の上流端の通路断面形状に等しい、長軸と短軸とからなる長円形状をしている（図２の二点鎖線で輪郭が描かれた通路断面形状Ｂを参照）。そして、この実施例では、前記吸気管路２は、上流側にゆくほど通路断面積が大きくなるよう構成されている（吸気管路２の上流側の通路断面形状Ｃ，Ｄ参照）。しかし、該吸気管路２のいずれの部位での通路断面形状も長軸と短軸を有する長円形状になっている。
従って、前記吸気管路２内に開閉自在（回動自在）に配置される前記スロットルバルブ３の形状（より正確にはその弁体３Ａ（図５あるいはスロットルバルブ７参照）の形状）も、この吸気管路２を略閉塞できるように同じ長軸と短軸とからなる同じ長円形状をしている。寸法的には、図４に拡大して図示するように、円滑に開閉できるように吸気管路２に比べてやや小さい寸法になっている。具体的には、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍ程度小さい寸法になっている。また、図８（ｂ）に拡大して図示するように、前記スロットルバルブ３が全閉状態のときに、前記吸気管路２の壁面（内壁面）とこれに対応する前記スロットルバルブ３の端部３ａとの間に、平行状の隙間が形成できるよう、該スロットルバルブ３の端部３ａが端面３ｆが形成されるように斜めにカットされている。ところで、前記吸気管路２およびスロットルバルブ３の各長円形状の長軸と短軸の長さ比については、長軸に対し短軸の長さを６０〜８０％程度にするのが好ましい。

従って、前述のように構成された本発明の実施例にかかるエンジンでは、前記分岐部から上流側の、吸気管路２から吸気通路１にかけての通路断面形状がほぼ同じ通路断面形状をしていることから、混合気が通過する際にもこの部分の圧力損失が変化せず、従って、この部分で混合気が可及的に乱れることなく、シリンダヘッド１０内の吸気ポート側へ供給される。このため、吸気効率の高いエンジンとなる。
また、前記排気通路２２については、説明していないが、排気通路についても同様に構成することによって、排気効率の高いエンジンとなる。

ところで、前述のような構成のエンジンにおいて、前記スロットルバルブ３を、図７，図８に図示するように、該スロットルバルブ３の弁体３Ａとこの弁体３Ａを回動自在（開閉自在）に支承する枢支軸３Ｂを、一体のもので構成し、前記枢支軸３Ｂが弁体３Ａの両端から側方に突出するような形態で、つまり、弁体３Ａの中央部に枢支軸３Ｂが存在することのないような形態に構成すると、弁体３Ａの面に沿って通過する混合気が乱れることがない構成となる。特に、フルスロットル状態の場合に、弁体３Ａ部分でここを通過する混合気が滑らかなに流れることになる。かかる場合に、図８に図示するように、弁体３Ａの枢支軸３Ｂから最も離れた両側の端部３ａの厚みを薄く、中央部側に行くにしたがって徐々に厚くし、且つ前記両端部をラウンド状に構成とすると、フルスロットル状態において、さらに滑らかな混合気の流れを得ることができる。

そして、前述し、図７に図示するように、弁体３Ａと枢支軸３Ｂが一体になるように構成した場合、前記吸気管路２を、吸気管路２を上下に分離した状態（組立前の状態）で示す図７に図示するように、上下（あるいは左右又はその他の方向でもよい）に二分割した構成とし、二分割した間に、前記枢支軸３Ｂを挟み込むような構成にする。

前記吸気管路２を二分割する構成に関して、図７とは別の実施例として、図９に図示するように、吸気管路２の長手方向に直交する方向（あるいは任意の角度を有する方向であってもよい）に二分割するような構成であってもよい。かかる場合、吸気管路２が長手方向に長い寸法を有する場合に、高精度の通路断面形状を得やすい点で好ましい構成となる。

そして、前記図７および図９に記載の構成では、枢支軸３Ｂの両端を外部に露出したような構成になっているが、少なくとも一端は、露出しないように構成してもよい。このように露出しない構成にすると、シール効果を高められる点で好ましい実施形態となる。

また、前記実施例とは別の実施例として、弁体３Ａの形状（およびこれを内装する吸気管路）が、図６に図示するように、楕円形の形状のものであってもよい。かかる場合にも、公知の吸気管路および弁体のような真円形状のものに比べて、吸気管路から吸気通路にかけての部分において、圧力損失の変化を可及的に少なくでき、本願発明の作用効果を奏することができる。

但し、図５に図示する、長円形状を有する吸気管路２および弁体３Ａの方が、仮に弁体を吸気管路へセットする際に該弁体３Ａが吸気管路に対して枢支軸の軸長手方向に多少ずれたとしても、弁体の外縁の直線部分３ｐではそのずれ（偏位）に影響されることなく、吸気管路の壁面との間では所望の隙間を維持することができる点で好ましい。また、長円形状の場合には、基本的に円と直線とから構成されるため、生産性に優れた構成となる。

ところで、前記スロットルバルブ３の弁体３Ａと枢支軸３Ｂとの枢支軸３Ｂ側に、図１０に図示するように、枢支軸３Ｂの径より大径のフランジ部３Ｋを形成するとともに、ベアリング３Ｇの外側（枢支軸３Ｂ端側）の部位にシール部材７を介装して、スロットルバルブ３を吸気管路２に対して回動自在に配置すると、前述した「二分割」等の分割構造を採用したときにも、必要且つ十分なシール効果が得られる点で好ましい実施例となる。また、前記フランジ部３Ｋは、吸気管路２（場合によっては吸気通路）の内壁面との位置決め効果（所謂「当たり」としての機能）を奏する構成となる。
そして、このような「二分割」の分割面として、前記吸気管路２の種々の部位が考えられるが、この他にも、前記吸気通路１と吸気管路２との接続面を「二分割」の分割面としても、構成上、シンプルな好ましい実施例となる。

本発明にかかるレジャービィークル用エンジンは、各種のレジャービィークル等に利用することができる。

本発明の一実施例にかかるレジャービィークル用エンジンの全体の概略の構成を模式的に表した図である。図１に示すエンジンの吸気通路と吸気管路および該吸気管路に内装されたスロットルバルブを、要部の通路断面形状と共に示す概略構成図である。吸気通路と吸気管路およびスロットルバルブの概略の構成を示す図２のIII −III 矢視断面図である。図３に示すスロットルバルブと吸気管路の構成を示す図３の部分拡大断面図である。図３，図４に示すスロットルバルブの弁体の形状を示す弁体を正面から見た図である。図５とは別の実施例にかかる弁体の形状を示す弁体を正面から見た図である。図５と同じ正面形状が長円形の弁体と枢支軸を具備したスロットルバルブと該スロットルバルブを内装する吸気管路の構成（二分割構造）を示す管路長手方向から見た図である。（ａ）は図７に示すスロットルバルブの断面形状を示す図７のIIIV−IIIV矢視図、（ｂ）は（ａ）に示すスロットルバルブの弁体の端部（（ａ）の二点鎖線の円形部分）の部分拡大図である。図８とは別の実施例にかかる吸気管路の構成（二分割構造）を示す管路長手方向に直交する方向から見た図である。図７とは別の実施例にかかるスロットルバルブの軸受部分の構成を示す右端部の部分拡大図である。

符号の説明

１…吸気通路
２…吸気管路
３…スロットルバルブ
３Ａ…弁体
１０…シリンダヘッド
Ｅ…エンジン

Claims

シリンダヘッドに少なくとも二つの吸気通路が並設され、この二つの吸気通路へ共通する１本の吸気管路からフレッシュエアが供給されるよう構成されたレジャービィークル用エンジンにおいて、
前記吸気管路のスロットルバルブが配置されている部分を含む吸気管路の通路断面形状を長軸と短軸とを具備する非真円形で形成するとともに、該吸気管路に、該吸気管路の断面形状に対応した長軸と短軸を具備する非真円形の、弁体を備えたスロットルバルブを配置したことを特徴とするレジャービィークル用エンジン。
前記長軸と短軸を具備する非真円形が、長円形であることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記長軸と短軸を具備する円が、楕円形であることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記スロットルバルブが、前記弁体の両側に配置される枢支軸をさらに備え、弁体と枢支軸とが一体のもので構成されていることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記スロットルバルブを内装する吸気管路が、断面において少なくとも二分割されていることを特徴とする請求項４記載のレジャービィークル用エンジン。
前記二分割が、前記スロットルバルブの枢支軸の軸を通る、前後方向に切断するような二分割であることを特徴とする請求項５記載のレジャービィークル用エンジン。
前記二分割の合わせ面が、前記吸気管路と前記吸気通路との合わせ面であることを特徴とする請求項６記載のレジャービィークル用エンジン。
前記二分割が、前記スロットルバルブの枢支軸の軸を通る、長手方向に沿って切断されるような二分割であることを特徴とする請求項５記載のレジャービィークル用エンジン。
前記吸気管路が前記吸気通路側にゆくに従って通路断面が次第に小さくなったテーパ穴状に形成され、この吸気管路の、前記長軸に沿って断面した場合に表れる壁面のテーパ角αより、前記短軸に沿って断面した場合に表れる壁面のテーパ角βの方が大きく構成されていることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記吸気管路が前記吸気通路側にゆくに従って通路断面が次第に小さくなったテーパ穴状に形成されるとともに、この吸気管路の下流端から前記弁体までのテーパの角度が一定の角度で構成され、且つ、該弁体から吸気管路の上流端までのテーパの角度が一定の角度で構成されていることを特徴とする請求項１記載のレジャービィークル用エンジン。
前記枢支軸の弁体よりの部分に、軸受部の側面と軸長手方向において当接するフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項４記載のレジャービィークル用エンジン。
前記枢支軸の、軸受部の外側の端部に、シール部材が介装されていることを特徴とする請求項４記載のレジャービィークル用エンジン。