JP2006090270A

JP2006090270A - 空気・燃料混合気噴射式内燃機関

Info

Publication number: JP2006090270A
Application number: JP2004279886A
Authority: JP
Inventors: Masaki Cho; 正樹長
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: US7252076B2; US20060070606A1; JP4187109B2

Abstract

【課題】空気・燃料混合気噴射弁にアシスト空気を供給するものにおいて、コンプレッサに吸入される吸入空気量を制限する手段を設けて適正なアシスト空気量の確保をなし、これによりアシスト空気供給のための空気圧縮に要するコンプレッサの駆動力の低減を図り、強いては内燃機関における燃費の向上を図る。
【解決手段】コンプレッサ４の吸入口４ｂと吸気管６のベンチュリ部６１Ａが吸入路７により連通され、コンプレッサ４の駆動により吸入路７を通して吸気管６の空気がベンチュリ部６１Ａにより調整されてコンプレッサ４に吸入される。コンプレッサ４において圧縮された空気は、高圧空気路を通して噴射弁装置の空気導入部に供給され、ここにおいて燃料噴射弁から噴射された燃料と空気導入部に供給された高圧空気とが混合されて混合気とされ、この混合気は混合気噴射弁により噴射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気・燃料混合気噴射式内燃機関の改良技術に関する。

空気・燃料混合気噴射式２サイクル内燃機関において、その燃料噴射弁に供給される燃料ポンプからの加圧燃料とエアコンプレッサからの加圧空気が、差圧レギュレータにより調圧され、調圧に際して該差圧レギュレータにより余剰とされた排出空気が、エアクリーナに排出されるようにし（例えば、特許文献１参照）、
また、アシストエアコンプレッサの吸入口をエアクリーナのクリーンサイドに接続させたものも知られている。
特許第２９３８９９２号公報（第２頁−第３頁、第１図）

余剰とされて排出される空気は、いわば無駄な圧縮仕事をコンプレッサにさせるものであり、その意味においてはこの余剰空気の圧縮仕事分だけコンプレッサの駆動力が無駄となり、その分内燃機関の運転における燃費の悪化を招くことになる。

そこで、アシスト空気量を適正に調整して、余剰な供給空気量を減らして、無駄な空気の圧縮作用をなくしエアコンプレッサの駆動効率を向上させて燃費の向上を図り、また、機関の吸気脈動によるエアコンプレッサ吸気音の低減を図る改良技術の提供が待たれるところである。

本発明は、上述した課題を解決するための空気・燃料混合気噴射式内燃機関の改良構造の提供に関するものであり、内燃機関への燃料と空気との混合気を噴射する混合気噴射弁装置と、クランクシャフトからの動力により駆動され、前記噴射弁装置に圧縮空気を供給するコンプレッサとを備え、該コンプレッサへの空気入口側の一端が内燃機関の吸気管に接続される空気燃料混合気噴射式内燃機関であることを特徴とする。

また、前記空気入口側の一端はスロットル弁上流からエアクリーナのケースまでの吸気管に接続されることを特徴とする。
さらに、前記エアクリーナは、そのフィルタエレメントの下流のケース内にベンチュリ部が形成され、該ベンチュリ部に前記吸入路の空気入口側の一端が接続されることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る発明は、内燃機関への燃料と空気との混合気を噴射する混合気噴射弁装置と、クランクシャフトからの動力により駆動され、前記噴射弁装置に圧縮空気を供給するコンプレッサとを備え、該コンプレッサへの空気入口側の一端が内燃機関の吸気管に接続される空気燃料混合気噴射式内燃機関であるから、吸気管の吸入負圧の利用により簡単な構造で、コンプレッサの高回転での駆動力損失を低減することができる。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記空気入口側の一端はスロットル弁上流からエアクリーナのケースまでの吸気管に接続されるから、配管長さが短くできて装置全体を小型化できる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発明において、前記エアクリーナは、そのフィルタエレメントの下流のケース内にベンチュリ部が形成され、該ベンチュリ部に前記吸入路の空気入口側の一端が接続されるから、ベンチュリ部の圧力低減効果により吸入負圧差を高めてコンプレッサへの余剰空気の流入を抑えてより駆動力損失を低減すると共に、吸入路の空気入口から発せられる吸入脈動騒音をエアクリーナケースによって低減できる。

図１ないし図６に基づいて本発明の実施例を説明する。
本発明の内燃機関Ｅは、自動二輪車にそのシリンダヘッド側を車両の前方にして、クランクケース側を後方にして、かつ吸気ポート側を上方にして自動二輪車の車体に横置き搭載される単気筒の４サイクル内燃機関であり、図１には該内燃機関Ｅの主要構造部が図示されている。したがって、車体に搭載された内燃機関Ｅの吸気ポートに接続される吸気管６（図２等参照）は、該図には図示されるところではないが車体の前方に向かって斜め上方に指向して延長している。

内燃機関Ｅはクランクケース１０と、該クランクケース１０に組付けられるシリンダブロック２０と、シリンダブロック２０に組付けられるシリンダヘッド３０と、シリンダヘッド３０上に取付けられるシリンダヘッドカバー４０を備え、クランクケース１０内には、クランク軸１が回転可能に軸受支持され、クランク軸１の単一のクランクピン１ａにはコンロッド１ｂがその大端部１ｃを介して回動支持され、コンロッド１ｂの小端部１ｄには、ピストンピン１ｅを介してピストンＰが揺動自在に支持され、該ピストンＰはシリンダブロック２０に設けられたシリンダボア２０ａ内を往復摺動する。

クランク軸１にはドライブギア１ｆが装着されており、このドライブギア１ｆが明確には図示されない変速機のメインシャフト２上に回転可能に遊嵌されたクラッチ２ａ連接のドリブンギア２ｂに噛合い、これにより、該クラッチ２ａの結合を介してドライブギア１ｆの回転が、すなわち、クランク軸１の回転がメインシャフト２に伝達される。

メインシャフト２には複数の変速ギア２ｃが装着され、これらの変速ギア２ｃが図示されないカウンタシャフトに装着された複数の変速ギアに選択的に噛合うことで所定の変速比をもってカウンタシャフトが回転され、カウンタシャフトに取付けられた駆動スプロケットから伝動チェーン等を介して車両走行のための駆動輪が回転駆動される。また、クランク軸１には吸排気弁開閉駆動のためのプッシュロッド作動用カム軸３にチェーン３ｃを介して動力を伝達するためのスプロケット１ｇや機関始動のための図示されないスタータモータに連動されるギア１ｈ、発電機１ｉ等が取付けられている。

シリンダブロック２０には、既述のようにその略中央部にピストンＰ摺動のためのシリンダボア２０ａが設けられるが、また該ブロック２０のシリンダボア２０ａ隣接の貫通開孔２０ｂ内には上述のプッシュロッド作動用カム軸３が回転可能に軸受支持されている。このカム軸３には、大径のスプロケット３ａと小径のスプロケット３ｂが並列して取付けられ、大径のスプロケット３ａとクランク軸１に取付けられた既述のスプロケット１ｇ間にはチェーン３ｃが掛けられ、これによりチェーン３ｃを介してカム軸３が駆動回転される。

カム軸３のカム３ｄにはロッカアーム４１作動用のプッシュロッド３１の下部のカムフォロアーが当接し、カム軸３の回転に伴うプッシュロッド３１の押動作用でロッカアーム４１が後述される吸排気弁の開閉作動のために駆動される。

カム軸３の小径のスプロケット３ｂは、後述されるアシストエアコンプレッサ４（図４参照）の駆動軸４ｆに取付けられたスプロケット４ｇにチェーン４ｈを介して駆動力を伝達するためのスプロケットであり、このチェーン４ｈの駆動を介した動力伝達によりエアコンプレッサ４は駆動される。アシストエアコンプレッサ４は、後述される噴射弁装置５における混合気噴射のために圧縮された高圧空気を供給するためのものであり、図２，４等に図示されるように、このコンプレッサ４は、シリンダブロック２０にそのケース部４ａを一体構造として組込まれている。なお、アシストエアコンプレッサ４の構造と該コンプレッサ４による高圧空気の供給については後述される。

図１に戻って、シリンダヘッド３０には、そのシリンダブロック２０との隣接接合部に凹部３０ａが設けられており、この凹部３０ａはシリンダボア２０ａ上部と協働して燃焼室３０ｂを形成し、燃焼室３０ｂには、点火栓３０ｃが臨むように装着され、また燃料噴射装置５の混合気噴射弁５２がその噴射口５２ａを臨ませて装着されている。

混合気噴射弁５２のこのような位置取りとされる装着は、後述されるシリンダヘッドカバー４０の略中央部を上下に貫通する燃料噴射弁５１装着のための孔部４０ａと同心に位置付けられたシリンダヘッド３０の略中央部上下貫通孔部３０ｄに対してなされ、この混合気噴射弁５２の装着は、結果として後述される混合気噴射弁５２と燃料噴射弁５１が直列に接続された噴射弁装置５のシリンダヘッド３０とシリンダヘッドカバー４０に跨る上下貫通孔部４０ａ，３０ｄへの嵌装構造を実現する。

そして、シリンダヘッド３０には、図４に図示されるように、アシストエアコンプレッサ４の空気取入れのための吸入口４ｂ、コンプレッサ４からの圧縮空気供給のための吐出口４ｃ、さらには吐出口４ｃに連通し燃料噴射装置５に圧縮された高圧空気を供給するための該ヘッド３０内部の高圧空気供給路３０ｅの部分構造部３０ｅ１、供給される高圧空気を調圧して余剰空気を排出するリリーフ弁Ｒ（図５参照）等が設けられ、また、既述のロッカアーム４１を押動するプッシュロッド３１のための収納部３０ｆ（図１参照）や吸排気バルブ３０ｇ,３０ｈ、吸排気通路３０ｉ，３０ｊ等（図２参照）が設けられている。なお、噴射弁装置５の構造と特徴的な構造を備える機関Ｅの吸気管６に接続される吸入路７（図２参照）の構造については後に詳しく説明される。

図１，４に図示されるように、シリンダヘッドカバー４０には、その略中央部に上述の噴射弁装置５の燃料噴射弁５１嵌装のための中央貫通孔４０ａが設けられており、また、燃料噴射弁５１への燃料供給路４０ｄと供給口４０ｅが設けられている。そして、前記シリンダヘッド３０の内部の高圧空気供給路３０ｅの部分構造部３０ｅ１に連通する該供給路の一部４０ｂと、燃料噴射装置５１と混合気噴射弁５２との接続部５３への該高圧空気の供給口４０ｃや空気導入部５Ａも設けられている。

さらに、このヘッドカバー４０には、既述のプッシュロッド３１により押動され図示されない前記吸排気弁３０ｇ，３０ｈのバルブステム上端部を押下作動するロッカアーム４１等も配置され、ヘッドカバー４０はこれらのカバー４０内に配置される部材を外から覆うことで安全性の確保と該部材の保護をなしている。

内燃機関Ｅの構造の概要は上述の通りである。

ところで、図１，４に図示されるように、また既述したように噴射弁装置５は２連の直列配置の噴射弁から構成されている。つまり、液体である燃料を噴射する燃料噴射弁５１と該噴射弁５１の噴射口５１ａに接続する頭部５２ｂを備える混合気噴射弁５２とにより構成されている。これら両噴射弁５１，５２の前記接続部５３には高圧の空気導入部５Ａが備えられている。そして、これら２つの噴射弁５１，５２が互いに直列に接続されてシリンダヘッド３０とシリンダヘッドカバー４０に跨って配置され、この配置は、既述のシリンダヘッド３０とシリンダヘッドカバー４０の略中央部を貫通する孔部３０ｄ，４０ａに嵌装されることでなされている。

燃料噴射弁５１と混合気噴射弁５２は上述の接続関係をもって上述の位置取りにおいてそれぞれシリンダヘッド３０とシリンダヘッドカバー４０の略中央部の貫通孔部３０ｄ，４０ａに嵌装されるが、該嵌装は複数のシール部材であるＯリングを介してなされ、これら噴射弁５１，５２の嵌装においてその接続部５３の高圧空気導入部５ＡはＯリングＯ１，Ｏ２間の密封空間とされてシリンダヘッドカバー４０側に位置している。

この空気導入部５Ａは、シリンダヘッドカバー４０およびシリンダヘッド３０内の高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂを介してアシストエアコンプレッサ４の高圧空気吐出口４ｃに接続されており、エアコンプレッサ４からの高圧の空気が高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂを介して燃料噴射弁５１と混合気噴射弁５２の接続部５３の空気導入部５Ａに導入される。

燃料噴射弁５１と混合気噴射弁５２の接続部５３の空気導入部５Ａに導入された高圧の空気は、燃料噴射弁５１により噴射された燃料と該高圧空気が前記両弁の接続部内において混合されて高圧混合気とされ、この混合気が混合気噴射弁５２の燃焼室３０ｂ内に臨む噴射口５２ａから該燃焼室３０ｂ内において噴射される（図１参照）。

既述したところであるが、シリンダヘッド３０内の吸気通路３０ｉ（図２参照）には特徴的な構造を備える吸気管６が接続される。図２，３に図示されるこの吸気管６は、３つの筒状の接続管６１，６２，６３が互いに接続された構造を備え、図示されるところではないが自動二輪車の車体の前方に向って斜め上方に指向して延長し、その上方の管端部６ａに、すなわち３つの接続管の最上方に位置する第１の接続管６１にエアクリーナ８が装着されている。エアクリーナ８は略円筒状をしたクリーナケース８ａ内に空気中のゴミやほこりを取り除くフィルタエレメント８ｂが装備された構造を備えている。

吸気管６の管端部６ａへの、つまり上述の最上方の第１接続管６１へのエアクリーナ８の装着は、第１接続管６１の上流端６１ａがエアクリーナ８内部に所定長さ挿入されると共に、該接続管６１外周部の環状隆起部６１ｂの環状凹溝６１ｃ内にクリーナケース８ａの一方端の閉鎖蓋部材８ｃの内周開口環状フランジ端８ｄが密に嵌合されることでなされる。

第１の接続管６１はやや湾曲する外形を有し、その上流端６１ａのエアクリーナ８装着のクリーナ８内部挿入部はやや細めで上流端６１ａ開口がラッパ状に拡径され、クリーナ８装着部の隣接延長部からやや湾曲して該クリーナ８から離れる下流側に向かってその内径が徐々に大きくなり、その下流端６１ｄは環状の凹凸嵌合構造からなる互いの接合部６ｂを介してスロットルボディである第２接続管６２の上流端６２ａに接続されている。

そして、この接合部６ｂに隣接した第１接続管６１の下流側の内部にはベンチュリ部６１Ａが設けられており、該ベンチュリ部６１Ａはその横断面形状が図２（ｂ）に図示されるように略楕円形状を呈して、実質該接続管６１内における接合部６ｂ隣接の所定長さの領域を２つの大小の分岐通路６１ｅ，６１ｆとする構造であり、そのベンチュリ部６１Ａの上流にはエアコンプレッサ４の吸入口４ｂに連通する空気吸入路７が接続され、このために該接続管６１には筒状突出部６１ｇからなる接続開口６１ｈが設けられ、この筒状突出部６１ｇに吸入路７の端部７ａ外周が挿入嵌合されることで、吸入路７は該ベンチュリ部６１Ａとエアコンプレッサ４の吸入口４ｂを連通する。

第１の接続管６１には既述のようにその下流端６１ｄに環状の凹凸嵌合からなる接合部６ｂを介してスロットルボディである第２の接続管６２の上流端６２ａが接続されるが、この第２の接続管６２は所定長さの略真直ぐな管であり、その長手方向中央部６２ｂに電子制御による回動でその管の内部通路開口面積を変えるために、すなわち、管内を流れる吸入空気量を調整するために開閉作動するスロットルバルブ６２ｃを備えている。

所定長さの管である第２接続管６２は、その内径が略一定とされる筒状の管であるが、その長手方向内径中央部６２ｂ、すなわち、スロットルバルブ６２ｃの配置される位置に向かって両端からテーパ状に僅かに縮径されている。そして、実質スロットルボディである所定長さのこの管６２は、その上流端６２ａが既述のように第１の接続管６１の下流端６１ｄに接続されるが、該接続管６２の下流端６２ｄは第３の接続管６３の上流端６３ａに接続され、第３の接続管６３の下流端６３ｂがシリンダヘッド３０内部の吸気通路３０ｉに連通されることで、スロットルボディである第２接続管６２はシリンダヘッド３０の内部吸気通路３０ｉに連通される。

前記スロットルボディである第２接続管６２をシリンダヘッド３０内部の吸気通路３０ｉに連通させる第３の接続管６３は、所定長さの下流が次第に細くなる内外径を有するテーパ状を呈する管であり、その上流側の一端６３ａが既述のようにスロットルボディである第２接続管６２に接続され、該接続は環状の接続具６４を用いてなされ、この接続具６４はその横断面形状において厚肉の環状中央部６４ａと、該中央部６４ａから両外方に環状に展張してその環状内周に突部６４ｂ１,６４ｃ１をもつフランジ部６４ｂ，６４ｃとを備えるものである。

そして、この一方フランジ部６４ｂの環状内周突部６４ｂ１が第２接続管６２の下流側接続部６２ｄの環状外周凹部６２ｄ１に係合されて、また、他方フランジ部６４ｃの環状内周突部６４ｃ１がテーパ状管である第３接続管６３の上流側接続部６３ａの環状外周凹部６３ａ１に係合されて、これらフランジ部６４ｂ，６４ｃ外周の凹部６４ｂ２，６４ｃ２にそれぞれ帯状体６５が嵌合されて該帯状体６５の締付けがなされることでテーパ状管である第３接続管６３はその上流端６３ａがスロットルボディである第２接続管６２に強固に接続される。

テーパ状管である第３の接続管６３の下流端６３ｂは、シリンダヘッド３０の吸気通路３０ｉの開口に該通路との心合わせ状態においてシール部材Ｓを介して密接状態において当接接合される。

したがって、内燃機関Ｅの運転において、エアクリーナ８によりゴミやほこりが除去された吸入空気は、エアクリーナ８から第１の接続管６１、スロットルボディである第２の接続管６２におけるスロットルバルブ６２の通路開口調整、さらには第３の接続管６３を介してシリンダヘッド３０内部の吸気通路３０ｉへと送気され、燃焼室３０ｂへと導かれる。

ところで、既述のように、シリンダブロック２０にはそのケース体４が一体構造とされたアシストエアコンプレッサ４が装備されるが、このエアコンプレッサ４は往復摺動するピストン４ｄを備える所謂往復動型のコンプレッサ４であり、図４に図示されるように上述のケース体４ａ内に設けられた内燃機関Ｅのシリンダボア２０ａ（図２参照）と平行な軸線を有する小さなシリンダボア４ｅと、該シリンダボア４ｅ内で往復摺動する小さなピストン４ｄと、空気取入れのための既述の吸入口４ｂと、圧縮空気を吐出供給するための吐出口４ｃ等を備えている。

コンプレッサ４は、その駆動のための駆動軸４ｆを備えており、この駆動軸４ｆにスプロケット４ｇが取付けられ、このスプロケット４ｇとロッカアーム４１用のプッシュロッド３１押動カム軸３のスプロケット３ｂ（図１参照）との間にチェーン４ｈが掛け渡されることで該チェーン４ｈを介して駆動されるようになされ、この駆動軸４ｆはコンプレッサ４のピストン４ｄを駆動するための該ピストン４ｄとの係合部をその軸端に持つ偏心駆動部４ｉを備えている。

駆動軸４ｆの偏心駆動部４ｉのコンプレッサピストン４ｄ下部との係合部は、偏心駆動部４ｉに係合する小さな動力伝動用ピストン４ｊと、この動力伝動用ピストン４ｊが嵌合往復摺動するコンプレッサピストン４ｄ下部のピストン摺動孔４ｋとからなり、偏心駆動部４ｉの回転による偏心運動でコンプレッサピストン４ｄはシリンダボア４ｅ内で上下往復動する。コンプレッサピストン４ｄの下降行程は空気吸入口４ｂから空気を吸入する行程であり、上昇行程は吸入された空気を圧縮し吐出する行程である。なお、空気の吸入と圧縮された空気の吐出と供給については後述される。

偏心駆動部４ｉの偏心回転によるコンプレッサピストン４ｄの往復作動は、偏心駆動部４ｉの偏心回転運動に追従する伝動用ピストン４ｊの前記摺動孔４ｋ内での往復摺動構造により達成される。

コンプレッサ４の吸入口４ｂはシリンダブロック２０の上部に位置しており、実質的にはシリンダヘッド３０に設けられており、該吸入口４ｂはその連接構造部としての接続部４ｂ１を備え、この接続部４ｂ１は空気取入れのための吸入路７への接続部であり、その括れた段部をもつテーパ状の頭部４ｂ２外周に吸入路７の空気吐出側他端７ｂが挿入されて接続され、これによりコンプレッサ４の吸入口４ｂと上述の内燃機関Ｅの吸気管６が互いに空気流通可能に接続される。

ところで、図６には、従来のエアコンプレッサにより圧縮される空気の利用状況の一例が図示されている。この図によると、噴射弁装置においては、機関回転数が低回転数域にあるときに相対的に多くの空気量を必要とするが、機関回転数が高い回転数域においては相対的に少ない空気量でよいということがわかる。

つまり、図６からは、燃料噴射弁と圧縮空気導入部をもつ混合気噴射弁とを備える噴射弁装置にエアコンプレッサからの圧縮空気を供給するものにおいて、その必要供給量とされる圧縮空気の量は内燃機関の低回転数域ほど相対的に多く、高回転数域ほど相対的に少ない傾向にあり、高回転数域においては大量の余分な空気が圧縮して捨てられており、コンプレッサの駆動における無駄なエネルギが消費され、その分機関駆動における燃費の悪化を招いていたことが解る。

本実施例においては、上述の技術的視点が考慮されて、その改善を図るべく有利な技術的選択とされるコンプレッサ４の吸入口４ｂと内燃機関Ｅの吸気管６間を連通する吸入路７がその連通のための接続における特徴的な構造を備えている。
図２，３に図示されるように、吸入路７の吸気管６への接続は、吸気管６の第１接続管６１におけるベンチュリ部６１Ａ上流側においてなされており、この接続は既述したところであるがベンチュリ部６１Ａ上流対応の第１接続管６１外周部の筒状突出部６１ｇを利用してなされ、該筒状突出部６１ｇ内への吸入路７空気入口側一端７ａの挿入によりなされている。

したがって、この吸入路７による接続構造から理解できるように吸気管６のベンチュリ部６１Ａにより吸入路７内への流入空気量、すなわちコンプレッサ４への空気の供給量が調整される。この調整については後述されるところでもあるが、吸気管６のベンチュリ部６１Ａの空気流絞り作用で吸入路７の入口側一端７ａに負圧を発生せしめ、この負圧の作用により吸入路７内に流入する空気量が制限される構造とされている。

図４に図示されるように、コンプレッサ４の圧縮空気吐出口４ｃは、吸入口４ｂに隣接したシリンダブロック２０の上部に位置し、該吸入口４ｂ同様実質シリンダヘッド３０に設けられており、その吐出口４ｃの開口４ｃ１には吐出された高圧空気の逆流を防止するばね付勢の逆止弁４ｃ２が設けられ、吐出口４ｃはシリンダヘッド３０内に形成される既述の高圧空気供給路３０ｅに連通しており、該空気供給路３０ｅには図示されないリリーフ弁Ｒ（図５参照）が設けられており、該リリーフ弁Ｒによる調圧作用で余剰空気の放出が行われ、調圧された高圧空気は該供給路３０ｅを経て既述の噴射弁装置５の接続部５３の空気導入部５Ａへと供給される。

本実施例の構造は概ね上述のようなものであり、内燃機関Ｅの駆動によるクランク軸１の回転に連動してチェーン３ｃを介してカム軸３が回転される。カム軸３の回転は、該軸３上のカム３ｄによるプッシュロッド３１のカムフォロアーの押動を介したロッカアーム４１の作動（図１参照）と、このロッカアーム４１の作動による吸排気弁３０ｇ，３０ｈの開閉作動（図２参照）をなし、また、同時に該軸３上のスプロケット３ｂとエアコンプレッサ４の駆動軸４ｆ上のスプロケット４ｇ間に掛け渡されたチェーン４ｈによりコンプレッサ駆動軸４ｆの駆動がなされ、このコンプレッサ駆動軸４ｆの駆動によるその軸端の偏心駆動部４ｉの偏心回転でコンプレッサピストン４ｄが往復動されエアコンプレッサ４が作動する（図４参照）。

コンプレッサ４の作動により、すなわちコンプレッサピストン４ｄのシリンダボア４ｅ内における下降により、そのシリンダブロック２０上部吸入口４ｂから空気が吸入される。このエアコンプレッサ４における吸入口４ｂからの空気の吸入は、既に吸気作動が開始されている吸気管６の第１接続管６１のやや下流側ベンチュリ部６１Ａ上部から吸入路７を通して行われる（図２，３参照）。

コンプレッサピストン４ｄが下死点に達し吸入行程が終了すると吸入口４ｂが閉じられ、ピストン４ｄは上昇を開始して圧縮行程に入る。ピストン４ｄの上昇過程においてシリンダボア４ｅ内の空気圧が所定圧に達すると吐出口４ｃの開口４ｃ１を閉じている逆止弁４ｃ２がそのバネ４ｃ３の押圧力に抗して開き、吐出口４ｃから所定圧とされた高圧の圧縮空気がシリンダヘッド３０およびシリンダヘッドカバー４０内の高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂ内に流入する（図４参照）。

高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂ内に流入した高圧空気は、該供給路３０ｅ，４０ｂ内の所定個所に設けられたリリーフ弁Ｒ（図５参照）による調圧作用で調整されて、噴射弁装置５の燃料噴射弁５１と混合気噴射弁５２の接続部５３の空気導入部５Ａに供給される。リリーフ弁Ｒは高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂ内の圧力の所定圧を超える上昇時にこの弁Ｒが開放され、高圧の余剰空気を放出させるものであり、これにより高圧空気供給系統の安全性の確保と混合気噴射弁５２における適正な噴射の確保を達成するものである。

機関Ｅの回転数が高くなるにしたがい吸気管６内を流れる空気の流速は速くなる。とりわけベンチュリ部６１Ａにおいてはその絞り作用によりさらに流速が速くなり、このベンチュリ部６１Ａにその接続開口である空気入口側一端７ａを備える吸入路７内には負圧が発生し、この負圧の発生は吸気管６から吸入路７内へと流れる空気の流入量を制限する。

一方、コンプレッサ４の駆動は既述したようにクランク軸１に連動したものであるから、機関回転数が高くなるにつれてその駆動力アップがなされるが、それにも拘わらず吸入空気量の増大は抑制され、吐出される圧縮空気量は制限される。供給される高圧空気量の適正値は設計上定められる事項であり、適正空気量の確保のためのベンチュリ部６１Ａの流路設定も設計上定められる。

したがって、機関回転数が高くなるにも拘わらず、コンプレッサ４の吐出口４ｃから高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂを経て噴射弁装置５に供給される高圧空気量は適正に制限されたものとされる。この高圧空気は調圧手段であるリリーフ弁Ｒをもつ高圧供給路３０ｅ，４０ｂを経て調圧されて噴射弁装置５の燃料噴射弁５１と混合気噴射弁５２の接続部５３の空気導入部５Ａへと供給される。この高圧空気量は適正に制限されたものであるから、リリーフ弁Ｒにより放出される空気量は抑制されたものとなる。

本発明の実施例においては、上述した構造を備えることにより以下に述べるような作用効果を奏する。

この実施例においては、コンプレッサ４の吸入口４ｂへの吸気量が、吸気管６におけるベンチュリ部６１Ａの吸入負圧の利用により制御、制限されるから、コンプレッサ４による無駄な余剰空気の圧縮がなくなるので、コンプレッサ４の駆動力損失を低減することができ、機関Ｅの運転における燃費の削減を図ることができる。また、吸気量の制御、制限が吸気管６の吸入負圧を利用するものであるから簡単な構造変更により所期の効果を奏し得る装置が低コストで得られる。

コンプレッサ４の吐出口４ｃから吐出された高圧空気を噴射弁装置５に供給する高圧空気供給路３０ｅ，４０ｂにはリリーフ弁Ｒが設けられているから、高圧空気供給系統における安全性が確保され、また、噴射弁装置５における混合気の適正化が確保される。さらに、供給路３０ｅ，４０ｂに供給される空気量は制限されたものであるから、余剰空気として放出される空気量は少ない。

コンプレッサ４の吸入口４ｂと吸気管６とを連通する吸入路７の吸気管６との接続部は、スロットル弁６２ｃ上流からエアクリーナケース８ａ間の第１接続管６１に設けられるから、吸入路７の長さを比較的短いものとすることができて装置全体を小型化することができる。

図７には、本発明の別の実施例（以下、「実施例２」という。）が図示されており、この実施例２においては、略円筒状の外形形状を呈するエアクリーナ８の内部にベンチュリ部８Ａが配置された構造が特徴とされ、上述の実施例との対比においてエアクリーナ８と、その内部に配置されるベンチュリ部８Ａの構造に一部差異があるが、他の構造部においては実質的に異なるものではないから、共通する構造部についてはその説明が省略されるが、同一構造部については同一の符号が使用される。

この実施例２におけるエアクリーナ８は、吸気管６の管端部、つまり上述した第１接続管６１の上流端６１ａの一部をそのケース８ａ内部に取込むようにして、該ケース８ａの下流側のケース壁開口縁部８ｄが、接続管６１の端部近傍の外周部に設けられた環状隆起部６１ｂの環状溝６１ｃ内に嵌合されることで該吸気管６の管端部６ａに装着されている。

クリーナケース８ａ内にはゴミやほこりを除去するためのフィルタエレメント８ｂが装着されており、フィルタエレメント８ｂは、その環状外周部８ｃが円筒状である該ケース８ａ内周の環状溝部８ｅに嵌合固定されて該ケース８ａ内部に装着される。またケース８ａ内の略中央部にはベンチュリ管８Ａが配置され、ベンチュリ管８Ａは所定の長さの筒状体からなり、その内周部の孔は空気の流路８ｆであり、この流路８ｆは上流側のテーパ状に拡径された開口８ｇと、該開口８ｇに連続してつながる径が縮小された絞り部８ｈと、該絞り部８ｈから再び緩やかにテーパ状に拡径される流路を経て開口する下流側の開口８ｉからなり、その外周部８ｊは略一定の外径とされている。

そして、ベンチュリ管８Ａは、その流路８ｆがクリーナケース８ａの円筒長手方向に指向して配置され、その上流側流路開口８ｇの端部がフィルタエレメント８ｂの下流側側面に当接して固定されることでクリーナケース８ａの略中央部に装着される。そして、この装着位置において、ベンチュリ管８Ａの流路８ｆの中心線は吸気管６の中心線と同一線状に位置付けられ、またベンチュリ管８Ａの下流側流路開口８ｉの端部が吸気管６のケース８ａ内挿入上流端６１ａに所定の間隙を存して対向するようになされている。

また、クリーナケース８ａの筒状外周部８に突出部８ｋを備える開口８ｍが形成されており、この開口８ｍには吸入路（吸気パイプ）７の空気入口側一端７ａが挿入され、該吸入路７の一端７ａの延長部７ａ１は、クリーナケース８ａ内をその中央部に向って延長しており、その先端部７ａ２はベンチュリ管８Ａの絞り部８ｈ外周部から絞り部８ｈ内周部に達する通路開口を形成している。そして、吸入路７の他端７ｂはエアコンプレッサ４の吸入口４ｂに接続される。

この実施例２においては、実施例１との構造の共通性に基づく上述の効果に加えて、フィルタエレメント８ｂの下流のクリーナケース８ａ内にベンチュリ管（部）８Ａが形成され、このベンチュリ管８Ａに吸入路７の入口側一端７ａが接続されるから、吸入路７の入口から発せられる吸入脈動騒音をクリーナケース８ａによって低減できる。

図８には、さらに別の実施例（以下、「実施例３」という。）が図示されている。この実施例３は、ベンチュリ管（部）８Ａのクリーナケース８ａ内部における取付位置と、その取付け構造において特徴的なものであり、本実施例においては、ベンチュリ管８Ａは円筒状クリーナケース８ａの内周部に直接該ケース８ａの一部として形成されており、ケース８ａの内周部の一部がボス状の肉厚部８ａ１とされ、このボス状肉厚部８ａ１にケース８ａの円筒状長手方向に指向したベンチュリ管８Ａの絞り８ｈを備える流路８ｆが形成される。

このベンチュリ管８Ａはその上流側開口８ｇの端部がフィルタエレメント８ｂの下流側側面に当接され、下流側開口８ｉの端部は吸気管６のクリーナケース８ａ内に挿入された上流端部、すなわち、第１接続管６１の挿入上流端６１ａにその管路中心線位置が大きくずれて対向する。ベンチュリ管８Ａの絞り部８ｈ形成相当部の筒状クリーナケース８ａ外周部には筒状突出部８ｋを備える開口８ｍが設けられ、この開口８ｍは該ケース８ａの外周部からベンチュリ管８Ａの絞り部８ｈに開口している。そして、このケース８ａ外周部の開口８ｍには吸入路（吸気パイプ）７の空気入口側の一端７ａが挿入され、この吸入路７の他端７ｂはエアコンプレッサ４の吸入口４ｂに接続されている。

この実施例３においては、実施例１との構造の共通性に基づく上述の効果に加えて、実施例２同様、フィルタエレメント８ｂの下流のクリーナケース８ａ内にベンチュリ管（部）８Ａが形成され、このベンチュリ管８Ａに吸入路７の空気入口側の一端７ａが接続されるから吸入路７の入口から発せられる吸入脈動騒音をクリーナケース８ａによって低減できる。また、ベンチュリ管８Ａはクリーナケース８ａと一体構造であるからベンチュリ管８Ａの取付けのための作業が不要であり、部品点数の削減を図ることができる。

本発明の内燃機関の主要構造部を示す縦断面図である。本発明の主要構造部を示す断面図であり、（ａ）は該主要構造部の全体図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の主要構造部を示す拡大断面図である。本発明の高圧空気供給構造が示される内燃機関構造部の拡大図である。本発明の燃料噴射装置への燃料供給経路と高圧空気供給経路を示す略図である。従来の混合気噴射装置における供給空気量の余剰空気量を示す図である。本発明の別の実施例を示す図であり、図２に相当する図である。本発明のさらに別の実施例を示す図であり、図２に相当する図である。

符号の説明

１・・・クランク軸、３・・・カム軸、４・・・エアコンプレッサ、４ｂ・・・吸入口、４ｃ・・・吐出口、４ｄ・・・コンプレッサピストン、４ｆ・・・駆動軸、５・・・噴射弁装置、５Ａ・・・空気導入部、５１・・・燃料噴射弁、５２・・・混合気噴射弁、５３・・・接続部、６・・・吸気管、６１・・・第１接続管、６２・・・第２接続管、６３・・・第３接続管、６１Ａ・・・ベンチュリ部、７・・・吸入路、７ａ・・・空気入口一端、８・・・エアクリーナ、８ａ・・・クリーナケース、８ｂ・・・フィルタエレメント、８Ａ・・・ベンチュリ管、１０・・・クランクケース、２０・・・シリンダブロック、３０・・・シリンダヘッド、４０・・・シリンダヘッドカバー。

Claims

内燃機関への燃料と空気との混合気を噴射する混合気噴射弁装置と、クランクシャフトからの動力により駆動され、前記噴射弁装置に圧縮空気を供給するコンプレッサとを備え、該コンプレッサへの空気入口側の一端が内燃機関の吸気管に接続されることを特徴とする空気燃料混合気噴射式内燃機関。
前記空気入口側の一端はスロットル弁上流からエアクリーナのケースまでの吸気管に接続されることを特徴とする前記請求項１に記載の空気燃料混合気噴射式内燃機関。
前記エアクリーナは、そのフィルタエレメントの下流のケース内にベンチュリ部が形成され、該ベンチュリ部に前記吸入路の空気入口側の一端が接続されることを特徴とする前記請求項２に記載の空気燃料混合気噴射式内燃機関。