JP2016070066A

JP2016070066A - エンジンの吸気装置

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Publication number: JP2016070066A
Application number: JP2014196436A
Authority: JP
Inventors: 俊彦山本; Toshihiko Yamamoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-05-09

Abstract

【課題】混合気の吹き返しを防ぐことにより、燃焼効率の向上及び燃費の改善を図り、さらに排気ガス中の有害成分も低減可能である。【解決手段】吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備えるエンジンの吸気装置であり、吹き返す混合気の燃料液滴を止める燃料液滴溜め部９００を備え、燃料液滴溜め部９００を、吸気通路の一部内壁に形成した溝９１０または凹み９５０と、溝９１０または凹み９５０を覆うように吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔９２０aを有するリング状プレート920とで構成した。【選択図】図９

Description

この発明は、吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備えるエンジンの吸気装置に関する。

自動二輪車等の車両に搭載されるエンジンには、２サイクルエンジンや４サイクルエンジンがあり、これらのエンジンには吸気装置が備えられる。この吸気装置として、例えば吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備え、空気と燃料とを混合させて供給しているが、混合気の充填効率を向上させるために、例えば整流板等を吸気通路に配置したものがある（特許文献１，２）。

特開平９−２２８９０８号公報特開平５−７１４４５号公報

従来のように、整流板により混合気を整流するだけであり、混合気の吹き返しを十分に防ぐことができず、燃費がかかり、排気ガス中の有害成分も低減も十分ではなかった。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、混合気の吹き返しを防ぐことにより、燃焼効率の向上及び燃費の改善を図り、さらに排気ガス中の有害成分も低減可能であるエンジンの吸気装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備えるエンジンの吸気装置であり、
吹き返す混合気の燃料液滴を止める燃料液滴溜め部を備え、
前記燃料液滴溜め部を、
前記吸気通路の一部内壁に形成した溝または凹みと、
前記溝または凹みを覆うように前記吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔を有するリング状プレートとで構成したことを特徴とするエンジンの吸気装置である。

請求項２に記載の発明は、前記溝または凹みの形状は、螺旋状、リング状、ランダム状、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置である。

請求項３に記載の発明は、前記溝または凹みの深さは、吸気の流れに沿って均一、吸気の流れに沿って深く、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置である。

請求項４に記載の発明は、前記リング状プレートは、孔の大きさが均一、孔の大きさが異なる、孔は上流側が小で下流側が大、孔は上流側が密で下流側が粗く、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置である。

請求項５に記載の発明は、前記リング状プレートは、下流側端部に凹凸を有することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの吸気装置である。

請求項６に記載の発明は、前記エンジンは、２サイクルエンジンであり、
前記吸気通路に配置される前記燃料供給装置である気化器より下流側に、前記燃料液滴溜め部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置である。

請求項７に記載の発明は、前記エンジンは、４サイクルエンジンであり、
前記吸気通路に配置される前記燃料供給装置であるインジェクタより上流側に、前記燃料液滴溜め部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置である。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、吹き返す混合気の燃料液滴を止める燃料液滴溜め部を備え、燃料液滴溜め部を、吸気通路の一部内壁に形成した溝または凹みと、溝または凹みを覆うように吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔を有するリング状プレートとで構成したことで、吹き返す混合気がリング状プレートの多数の孔から吸気通路の一部内壁に形成した溝または凹みに入り込み吹き返す混合気を止めることができる。また、吹き返す混合気が溝または凹みに燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

請求項２に記載の発明では、溝または凹みの形状は、螺旋状、リング状、ランダム状、のいずれかであり、吹き返す混合気が溝または凹みに燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

請求項３に記載の発明では、溝または凹みの深さは、吸気の流れに沿って均一、吸気の流れに沿って深く、のいずれかであり、吹き返す混合気が溝または凹みに燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

請求項４に記載の発明では、リング状プレートは、孔の大きさが均一、孔の大きさが異なる、孔は上流側が小で下流側が大、孔は上流側が密で下流側が粗く、のいずれかであり、リング状プレートの多数の孔により吹き返す混合気を孔から溝または凹みに入り込ませて止めることができ、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で孔から供給される。

請求項５に記載の発明では、リング状プレートは、下流側端部に凹凸を有し、
吹き返す混合気が凹凸に燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

請求項６に記載の発明では、２サイクルエンジンの気化器より下流側に、料液滴溜め部を備えることで、吹き返す混合気を止め、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

請求項７に記載の発明では、４サイクルエンジンのインジェクタより上流側に、燃料液滴溜め部を備えることで、吹き返す混合気を止め、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

吸気装置を備える２サイクルエンジンの縦断面図である。図１のIIーII線に沿う断面図である。混合気の流れの状態を説明する図である。多数の孔を有するプレートを示す図である。２サイクルエンジンに適用した他の実施の形態を示す縦断面図である。インシュレータの正面図である。図６のVII-VII線に沿う断面図である。吸気装置を備える４サイクルエンジンの縦断面図である。燃料液滴溜め部の断面図である。燃料液滴溜め部の溝を示す平面図である。燃料液滴溜め部の溝を示す断面図である。燃料液滴溜め部のリング状プレートを示す平面図である。

以下、この発明のエンジンの吸気装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

（２サイクルエンジンの吸気装置）
この発明のエンジンの吸気装置の実施の形態を、図１乃至図４の２サイクルエンジンに適用する。図１は吸気装置を備える２サイクルエンジンの縦断面図、図２は図１のIIーII線に沿う断面図、図３は混合気の流れの状態を説明する図、図４は多数の孔を有するプレートを示す図である。

この２サイクルエンジン１は、クランクケース２を備えており、クランクケース２は上ケース３と下ケース４で構成される。上ケース３と下ケース４との間にはクランク軸５が回動可能に軸支され、また上ケース３と下ケース４とでクランク室６が形成されている。
上ケース３にはシリンダブロック７が取り付けられ、さらにシリンダブロック７にシリンダヘッド８が取り付けられる。シリンダブロック８０に形成されたシリンダ９にはピストン１０が往復動可能に設けられ、シリンダ９と、ピストン１０の頭部と、シリンダヘッド８との間に燃焼室１１が形成され、シリンダヘッド８には点火プラグ１２が燃焼室１１に臨むように取り付けられる。シリンダブロック７には掃気行程でクランク室６と燃焼室１１とを連通する３個の掃気通路１３が形成されると共に、排気行程で燃焼室１１の排気ガスを排出する排気通路１４が形成されている。３個の掃気通路１３のうちの２個の掃気通路１３はシリンダ９の径方向に対向して配置されているとともに、残りの１個の掃気通路１３はこの対向し合う２個の掃気通路１３の間で、排気通路１４に対向して配置されている。

ピストン１０の上部には２個のピストンリング１５が設けられる。ピストン１０に設けられたピストンピン２０には、コンロッド２１の小端２１ａが軸受２２を介して回転自在に支持され、コンロッド２１の大端２１ｂはクランク軸５のクランクピン２３に軸受２４を介して支持されており、このコンロッド２１により、ピストン１０の往復運動が回転運動に変換されてクランク軸５に伝達される。

クランクケース２の上ケース３にはリードバルブ７を介して吸気管３０が取り付けられ、吸気管３０にはさらに燃料供給装置である気化器３１が接続される。リードバルブ７は、ボディ７０に吸入口７１が形成され、この吸入口７１を開閉するバルブ７２とバルブストッパ７３がビス７４により共締めされている。吸入手段であるリードバルブ７は、そのバルブ７２はクランク室６が負圧になる吸気行程で開き、吸気管３０の吸気通路３０ａから混合気が吸入される。このようにリードバルブ７は、吸気管３０からクランク室６に向かう吸入空気の流れのみを許容し、クランク室６を吸入空気の一次圧縮室としている。
燃料供給装置である気化器３１より下流側の吸気通路３０ａに配置されるリードバルブ７には、多数の孔を有するプレート５０が配置されている。多数の孔を有するプレート５０は、上流側の孔５０ａ１が大きく、下流側の孔５０ａ２が小さく形成されている。

気化器３１により供給される燃料は空気と混合するが、リードバルブ７のバルブ７２が開き吸入口７１から吸気されるときに、図３に示すようにプレート５０の多数の孔が、上流側の孔５０ａ１が大きく、下流側の孔５０ａ２が小さく形成されているため、上流側でより一層乱流が生じて霧化され、また下流側で吹き返しを防ぐことができる。このように、吹き返す混合気を止めより下流側の孔５０ａ２に液滴となって残り、この残留混合気が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

また、多数の孔を有するプレート５０は、吸気通路３０ａに配置されるリードバルブ７に設けられており、プレート５０により一層乱流が生じて霧化された混合気が直にクランク室６の吸入空気の一次圧縮室に供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、さらに排気ガス中の有害成分、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができる。

この実施の形態の２サイクルエンジン１は、吸気通路３０aに配置される燃料供給装置である気化器31より下流側に、燃料液滴溜め部９００を備えている。気化器３１より下流側に、燃料液滴溜め部９００を備えることで、吹き返す混合気を燃料液滴溜め部９００によって止めることができ、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

図５は２サイクルエンジンに適用した他の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態の２サイクルエンジン１は、クランクケース４００の吸気入口部４００ａにリードバルブ４０１を組み付け、この吸気入口部４０１には吸気管４０２を介して燃料供給装置である気化器４０３が接続されている。この気化器４０３の下流側の吸気通路４０４には、燃料液滴溜め部９００を備えている。

この実施の形態の２サイクルエンジン１は、ピストン４１０が上昇する圧縮行程でリードバルブ４０１が開き、クランク室４１１内に混合気が入り、燃焼室４１２で混合気が燃焼され、ピストン４１０が下降する掃気行程でリードバルブ４０１が閉じ、クランク室４１１内の混合気が圧縮されて掃気通路４１３から燃焼室４１２へ供給され、排気通路４１４から排気ガスを排出する。この実施の形態では、気化器４０３の下流側で燃料液滴溜め部９００により吹き返す混合気を止めることができる。これにより燃料液滴溜め部９００に混合気が燃料液滴となって残り、この残留混合気が次の吸入行程で供給されるため、燃焼効率が一層向上する。

図６及び図７は２サイクルエンジンの吸気系に配置されるインシュレータの実施の形態を示し、図６はインシュレータの正面図、図７は図６のVII-VII線に沿う断面図である。
この実施の形態のインシュレータ５００は、下流側に多数の孔５０１ａを有するリブ５０１が複数形成され、上流側に燃料液滴溜め部９００を備えている。リブ５０１は吸気の流れに沿って配置され、その孔５０１ａを上流側と下流側で大きさを異なるようにしてもよい。リブ５０１により一層乱流が生じて霧化された混合気が直にクランク室の吸入空気の一次圧縮室に供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、さらに排気ガス中の有害成分、例えば一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができる。

この実施の形態のインシュレータ５００では、吹き返す混合気が燃料液滴溜め部９００に混燃料液滴となって残り、この残留混合気が次の吸入行程で供給されるため、燃焼効率が一層向上する。

（４サイクルエンジンの吸気装置）
次に、４サイクルエンジンに適用した実施の形態を説明する。図８は吸気装置を備える４サイクルエンジンの縦断面図である。

多数の気筒を備えた４サイクルエンジン１０１は、シリンダブロック１０２にシリンダヘッド１０３が取付けられ、このシリンダヘッド１０３はヘッド下部１０４とヘッド上部１０５とから構成されている。ヘッド下部１０４とシリンダブロック１０２に嵌合されたピストン１０６とで燃焼室１０７が形成され、ヘッド上部１０５にはヘッドカバー１０８が取付けられる。ヘッド下部１０４には吸気通路１０９が形成され、この吸気通路１０９は３個の分岐通路１０９ａにより燃焼室１０７に開口している。

吸気通路１０９のそれぞれの分岐通路１０９ａには吸気弁１１２が設けられ、この吸気弁１１２の開閉で混合気を燃焼室１０７へ供給する。また、ヘッド下部１０４には排気通路１１５が形成され、排気通路１１５は一対の分岐通路１１５ａが燃焼室１０７に開口している。この分岐通路１１５ａには図示しない排気弁が設けられ、この排気弁の開閉により排気通路１１５に接続された図示しない排気管から排気ガスが排出される。

この吸気通路１０９には吸気管１１０が接続され、この吸気管１１０には燃料供給装置であるインジェクタ１１１が設けられており、燃料を所定のタイミングで噴射する。また、ヘッド下部１０４には点火プラグ１５０が燃焼室１０７に臨むように取付けられている。

燃料供給装置であるインジェクタ１１１より下流側の吸気通路１０９には、多数の孔６０ａを有するプレート６０が配置されている。この実施の形態では、プレート６０が混合気の流れと平行に配置されているが、混合気の流れと直交するように配置してもよいし、所定角度傾斜して配置してもよい。

インジェクタ１１１により供給される燃料は空気と混合するが、さらに上流側と下流側とで異なる大きさの多数の孔６０ａを有するプレート６０が配置されている。このプレート６０は２サイクルエンジンの実施の形態と同様に構成され、多数の孔が、上流側の孔が大きく、下流側の孔が小さく形成することで、上流側でより一層乱流が生じて霧化される。

この実施の形態の４サイクルエンジン１０１は、吸気通路１０９に配置される燃料供給装置であるインジェクタ１１１より上流側に、燃料液滴溜め部９００を備えており、インジェクタ１１１より上流側に、燃料液滴溜め部９００を備えることで、吹き返す混合気を燃料液滴溜め部９００によって止めることができ、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。

（燃料液滴溜め部）
次に、２サイクルエンジン１及び４サイクルエンジン１０１に備える燃料液滴溜め部９００の実施の形態を、図９乃至図１２に基づいて説明する。図９は燃料液滴溜め部の断面図、図１０は燃料液滴溜め部の溝または凹みを示す平面図、図１１は燃料液滴溜め部の溝または凹みを示す断面図、図１２は燃料液滴溜め部のリング状プレートを示す平面図である。

燃料液滴溜め部９００は吹き返す混合気の燃料液滴を止めるものであり、燃料液滴溜め部９００は図９（a）に示すように吸気通路の一部内壁に形成した溝９１０と、この溝９１０を覆うように吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔９２０aを有するリング状プレート９２０とで構成される。吹き返す混合気がリング状プレート９２０の多数の孔９２０aから吸気通路の一部内壁に形成した溝９１０に入り込み吹き返す混合気を止めることができる。また、吹き返す混合気が溝９１０に燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給され、この二段階で霧化された混合気が供給されるため燃焼効率が向上し、さらに燃費が改善され、排気ガス中の有害成分も低減可能である。また、燃料液滴溜め部９００は図９（b）に示すように吸気通路の一部内壁に形成した凹み９５０と、この凹み９５０を覆うように吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔９２０aを有するリング状プレート９２０とで構成され、凹み９５０に入り込み吹き返す混合気を止め、吹き返す混合気が凹み９５０に燃料液滴となって残り、この残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

溝９１０の形状は図１０（a）,（b）に示すように形成され、図１０(a)の実施の形態は連続の螺旋状であり、図１０(ｂ)の実施の形態は連続のリング状である。凹み９５０の形状は図１０（c）,（d）,(e)に示すように形成され、図１０(ｃ)の実施の形態は不連続の螺旋状であり、図１０(ｄ)の実施の形態は不連続のリング状であり、図１０(e)の実施の形態はランダム状であり、吹き返す混合気が溝９１０または凹み９５０に燃料液滴となって残り、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

溝９１０または凹み９５０の深さは図１１に示すように形成され、図１１(a)の実施の形態は吸気の流れに沿って均一であり、図１１(b)の実施の形態は吸気の流れに沿って深くであり、図１１(ｃ)の実施の形態は図１１(a)の実施の形態と同様であるが吸気の流れに沿って傾斜しており、図１１(ｄ)の実施の形態は図１１(ｂ)の実施の形態と同様であるが吸気の流れに沿って傾斜しており、吹き返す混合気が溝９１０または凹み９５０に燃料液滴となって残り、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で供給される。

リング状プレート９２０は図１２に示すように形成され、図１２(a)の実施の形態は孔９２０aの大きさが均一であり、図１２(ｂ)の実施の形態は孔９２０aの大きさが異なり、図１２(ｃ)の実施の形態は孔９２０aが上流側が小で下流側が大、図１２(ｄ)の実施の形態は孔９２０aが上流側が密で下流側が粗くなってり、吹き返す混合気が孔９２０aから入り溝９１０または凹み９５０に燃料液滴となって残り、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で孔９２０aから供給される。

リング状プレート９２０は、下流側端部に凹凸９２０ｂを有しており、吹き返す混合気が凹凸９２０ｂに燃料液滴となって残り、残留混合気の燃料液滴が次の吸入行程で凹凸９２０ｂから供給される。また、リング状プレート９２０に形成される孔９２０aの形状は真円に限定されず、楕円でもよく、また四角、三角、星型などでもよい。

この発明は、吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備えるエンジンの吸気装置に適用でき、混合気の吹き返しを防ぐことにより、燃焼効率の向上及び燃費の改善を図り、さらに排気ガス中の有害成分も低減可能である。

２クランクケース
５クランク軸
６クランク室
３０ａ吸気通路
５０プレート
５０ａ１，５０ａ２プレート５０の孔
９００燃料液滴溜め部
９１０溝
９２０リング状プレート
９２０a 孔
９２０ｂ凹凸
９５０凹み

Claims

吸気通路に燃料を供給する燃料供給装置を備えるエンジンの吸気装置であり、
吹き返す混合気の燃料液滴を止める燃料液滴溜め部を備え、
前記燃料液滴溜め部を、
前記吸気通路の一部内壁に形成した溝または凹みと、
前記溝または凹みを覆うように前記吸気通路の一部内壁に挿着した多数の孔を有するリング状プレートとで構成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
前記溝または凹みの形状は、螺旋状、リング状、ランダム状、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
前記溝または凹みの深さは、吸気の流れに沿って均一、吸気の流れに沿って深く、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
前記リング状プレートは、孔の大きさが均一、孔の大きさが異なる、孔は上流側が小で下流側が大、孔は上流側が密で下流側が粗く、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
前記リング状プレートは、下流側端部に凹凸を有することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの吸気装置。
前記エンジンは、２サイクルエンジンであり、
前記吸気通路に配置される前記燃料供給装置である気化器より下流側に、前記燃料液滴溜め部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
前記エンジンは、４サイクルエンジンであり、
前記吸気通路に配置される前記燃料供給装置であるインジェクタより上流側に、前記燃料液滴溜め部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。