JP2995196B2 - 燃料噴射式エンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、燃料噴射式エンジンに関するものであ
る。

［従来の技術］ 例えば車両用エンジンにおいては、燃料制御の精度を
向上させ、或いは排気ガスの清浄化、低燃費等の観点か
ら燃料供給手段として、従来の気化器に代えて燃料噴射
装置を採用するものがある。

このような燃料噴射式エンジンには、例えば気筒に燃
焼室燃料噴射装置を備え、燃焼室内に空気と燃料とを噴
射するものがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような燃料噴射式エンジンに備えられ
た燃焼室燃料噴射装置には、燃料ポンプと空気ポンプと
から独立の配管経路から燃料と空気が供給され、それぞ
れの配管経路に燃料圧力を調整するレギュレータと、空
気圧力を調整するレギュレータが備えられている。

このように、燃料を供給する配管経路と、空気を供給
する配管経路が独立に設けられ、それぞれ独立に空気圧
力と燃料圧力を調節するため、配管や圧力調整構造が複
雑で、かつコンパクトな配置となっていなかった。

この発明はかかる点に鑑みなされたもので、燃料や空
気の配管や圧力調整構造が簡単で、しかもコンパクトで
ある燃料噴射式エンジンを提供することを目的としてい
る。

［発明を解決するための手段］ 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記載の発明は、『1.上方に燃料タンクが配置
されたエンジンの気筒上部に、燃料と空気とを燃焼室内
に噴射する燃焼室燃料噴射装置を備え、この燃焼室燃料
噴射装置に燃料と空気を供給する配管経路に、前記燃料
圧力と空気圧力をその差圧で制御するレギュレータを備
え、このレギュレータは前記エンジンの気筒の上方位置
に配置すると共に、燃料ポンプと空気ポンプとを近接し
てクランクケースの後方上部に配置し、この燃料ポンプ
と空気ポンプは共にエンジンからの動力を受ける機械式
駆動であることを特徴とする燃料噴射式エンジン。』で
ある。

この請求項１記載の発明によれば、燃焼室燃料噴射装
置に燃料と空気を供給する配管経路にレギュレータを備
え、このレギュレータをエンジンの気筒の上方位置に配
置し、燃料ポンプと空気ポンプと近接して配置したか
ら、燃料ポンプと空気ポンプとからレギュレータへの配
管を、略同じ長さにすることができ、レギュレータでの
圧力調整が容易である。

また、エンジンの気筒の上方位置にレギュレータを配
置し、クランクケースの後方上部に燃料ポンプ及び空気
ポンプを配置し、しかも燃料ポンプと空気ポンプは近接
して配置されてエンジンによる機械式駆動であり、エン
ジンの上方で燃料タンクとの間の空間を利用してレギュ
レータ、燃料ポンプ及び空気ポンプがクランクケースの
後方上部に配置され、配置スペースの確保が容易で、し
かも燃料や空気の配管や圧力調整構造が簡単で、コンパ
クトな構造である。さらに、燃料ポンプと空気ポンプを
近接してクランクケースの後方上部に配置することで、
エンジンの潤滑と同じ経路で行なうことが可能になる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は燃料噴射式自動二輪車の側面図、第２図は燃
料噴射式エンジンの側面図、第３図は第２図のIII-III
断面図、第４図は第２図にIV-IV断面図である。

自動二輪車の車体１を構成するヘッドパイプ２にはフ
ロントフォーク３が旋回可能に支持され、このフロント
フォーク３には前輪４が支持されている。ヘッドパイプ
２の後側にはメインフレーム５及びダウンチューブ６が
接続され、このメインフレーム５の後方には左右一対の
シートピラチューブ７が接続され、またダウンチューブ
６にも同様に左右一対の支持フレーム８が接続され、こ
の支持フレーム８及びシートピラチューブ７の後端部は
接続されている。メインフレーム５の後端から後方へ左
右一対のシートレール９が延びており、このシートレー
ル９はバックステー10でシートピラチューブ７に支持さ
れている。シートピラチューブ７に設けたブラケット11
にはリヤアーム12が軸支され、このリヤアーム12の後端
部に後輪13が支持されている。メインフレーム５には燃
料タンク14が跨ぐようにして載置され、この燃料タンク
14の後方をシート15が覆っており、このシート15はシー
トレール９に載置されている。

車体１のメインフレーム５、ダウンチューブ６、シー
トピラチューブ７及び支持フレーム８で囲まれる部分に
は燃料噴射式エンジン16が搭載され、この燃料噴射式エ
ンジン16は単気筒の２サイクルエンジンが用いられてい
る。

燃料噴射式エンジン16のクランクケース17には気筒18
が車体前側へ傾斜して設けられ、この気筒18の前側に排
気管19が接続され、この排気管19は燃料噴射式エンジン
16の右側を通って後方へ延びている。気筒18に設けられ
たピストン20はクランクケース17に軸支されたクランク
軸21にコンロッド22を介して連結されている。

気筒18には燃焼室23内に空気と燃料とを噴射する燃焼
室燃料噴射装置24及び点火プラグ25が備えられている。
この燃焼室燃料噴射装置24の弁軸L1はシリンダ軸L2と略
平行に設定され、さらに燃焼室燃料噴射装置24には、そ
の弁軸L1に対して所定の角度θをもって燃焼室燃料噴射
インジェクタ26が取付けられ、この燃焼室燃料噴射イン
ジェクタ26は燃焼室燃料噴射装置24の側方から後側の範
囲内に位置している。

また、クランクケース17には吸気管27が接続され、こ
の吸気管27にはリードバルブ28が設けられ、さらにこの
リードバルブ28の上流側には吸気管27に燃料を噴射する
吸気管燃料噴射インジェクタ29が設けられ、この吸気管
燃料噴射インジェクタ29は気筒18に近接して、その後方
に位置している。

吸気管27にはエアクリーナ30から空気が図示しないス
ロットル弁の作動で供給される。エアクリーナ30は燃料
噴射式エンジン１の後方位置で、車体１のシートピラチ
ューブ７、シートレール９及びバックステー10に囲まれ
る部分に配置されている。

吸気管27近傍のクランクケース17の上部位置には空気
ポンプ31及び燃料ポンプ32がそれぞれ近接して設けら
れ、それぞれクランク軸21の動力が動力伝達機構33を介
して伝達され、空気ポンプ31及び燃料ポンプ32はこの機
械的動力伝達機構33により効果的に駆動される。

即ち、クランク軸21には大径ギヤ34と小径ギヤ35が設
けられており、この小径ギヤ35はオイルポンプ駆動ギヤ
36及び減大ギヤ37と噛合している。オイルポンプ駆動ギ
ヤ36はオイルポンプ駆動軸38に設けられ、このオイルポ
ンプ駆動軸38を回転させることで、オイルポンプ39を駆
動する。減大ギヤ37はメインシャフト40に回動可能に設
けられており、クランク軸21の出力は減大ギヤ37から多
板クラッチ41を介してメインシャフト40に伝達される。
このメインシャフト40からの動力は変速機42を介してカ
ウンタシャフト43に伝達され、ドライブスプロケット44
からチェーン45を介して後輪13を駆動するようになって
いる。

また、減大ギヤ37には中間軸46に回動可能に設けられ
たギヤ軸47の大径ギヤ部47aが噛合しており、このギヤ
軸47の小径ギヤ部47bは空気ポンプ31のポンプ駆動ギヤ3
10に噛合している。このポンプ駆動ギヤ310はポンプク
ランク軸311に設けられ、ポンプクランク軸311はコンロ
ッド312を介してポンプピストン313に連結され、ポンプ
クランク軸311の回転でポンプピストン313がポンプシリ
ンダ314内を往復動するようになっている。ポンプシリ
ンダ314はクランクケースカバー48にボルト49で締付固
定され、潤滑油がクランクケースカバー48に形成された
オイル通路48aでポンプクランク軸311の軸受に導かれて
潤滑すると共に、潤滑油がオイル通路48bからポンプシ
リンダ314に形成されたオイル通路314aからポンプシリ
ンダ314内に導かれて各部を潤滑する。

クランク軸21に設けた大径ギヤ34はバランサ駆動ギヤ
50と噛合しており、クランク軸21に連動してバランサ51
を回転させる。バランサ駆動ギヤ50にはドッククラッチ
52が噛合しており、このドッククラッチ52は駆動ギヤ53
にクラッチ接続することで、燃料ポンプ32の上部ポンプ
駆動軸320を回転するようになっている。また、メイン
シャフト40に回転可能に設けられた減大ギヤ37は中間ギ
ヤ54と噛合しており、この中間ギヤ54が設けられた回転
軸55上には駆動ギヤ56が設けられ、この駆動ギヤ56は下
部ポンプ駆動軸321を回転する。この下部ポンプ駆動軸3
21と上部ポンプ駆動軸320との間にはワンウェイクラッ
チ322が設けられている。

エンジンの始動時には、ドッククラッチ52が駆動ギヤ
53に接続されており、クランク軸21の回転力が大径ギヤ
34、バランサ駆動ギヤ50を介してドッククラッチ52へ伝
達され、このドッククラッチ52から駆動ギヤ53を介し
て、燃料ポンプ32の上部ポンプ駆動軸320が回転して燃
料ポンプ32が駆動される。

このとき、クランク軸21の動力が減大ギヤ37へ伝達さ
れ、さらに減大ギヤ37から中間ギヤ54、回転軸55から駆
動ギヤ56へ伝達され、この駆動ギヤ56の回転で下部ポン
プ駆動軸321が回転するが、上記ポンプ駆動軸320の回転
速度が下部ポンプ駆動軸321の回転速度より大きく、こ
の両者の相対回転はワンウェイクラッチ322で許容され
ている。

一方、エンジンの運転時には図示しないレバーを引く
と、ロッド57が第４図の矢印方向に引かれ、これでドッ
ククラッチ52が支持軸58上を移動して駆動ギヤ53との咬
み合いが解除され、駆動ギヤ53への動力伝達は行なわれ
ない。

このとき、クランク軸21の動力は前記したように減大
ギヤ37へ伝達され、さらに減大ギヤ37から中間ギヤ54、
回転軸55から駆動ギヤ56へ伝達され、この駆動ギヤ56の
回転で下部ポンプ駆動軸321が回転する。この回転力は
ワンウェイクラッチ322を介して上部ポンプ駆動軸320に
伝達され、両者は一体に回転して、燃料ポンプ32が駆動
される。

このように、エンジン動力で駆動される燃料ポンプ32
は、始動時と、アイドル運転時後の通常運転時で、燃料
ポンプ32の駆動ギヤの減速比を変えることで、始動時か
ら最大出力時まで適正な燃料の量と、燃料の圧力を確保
している。

即ち、電磁式燃料ポンプでは所定の燃料圧力を得るた
めには大容量のモータが必要である。また、機械的な燃
料ポンプでも、始動時に燃料経路に素早く必要な燃料圧
力を満たすには、クランク軸の回転に対し小さなギア比
にしなければならないが、高回転時には逆に燃料の流量
が多すぎ、発熱抵抗増大する。

このため、燃料ポンプ32の駆動ギアの減速比変更する
機構を設けることにより、始動時には燃料ポンプ32を高
回転で回し、素早く加圧した燃料を吐出することで始動
し易くし、通常運転時には減速比を大きくし、エンジン
の高回転域まで適正な流量を確保するとともに、燃料ポ
ンプ32及びギア機構の耐久性を確保している。

また、この実施例では減速比をON/OFFの２段階切り換
えとしているが、エンジン回転数に応じた制御を加える
ことも考えられる。また、この実施例では、手動による
切り換えであるが、燃料圧力を検知させて、アクチュエ
ータによって自動切り換えとしても良い。

空気ポンプ31は配管60を介して燃焼室燃料噴射装置24
に空気を送る。この燃焼室燃料噴射装置24から配管61を
介して空気がレギュレータ62へ送られて、さらに配管63
で大気に連通している。なお、この配管63は排気管19へ
接続して、空気に含まれる燃料を燃焼させてもよく、ま
た燃料タンク14内の空気を大気へ開放する図示しない配
管へ設けられたキャニスタへ接続して、空気に含まれる
燃料を吸着させるようにしてもよい。

燃料ポンプ32の入力側には燃料フィルタ70が備えら
れ、この燃料フィルタ70は配管71を介して燃料タンク14
に接続されている。燃料タンク14は燃料噴射式エンジン
１の上方に位置している。燃料ポンプ32の出力側は配管
72を介して燃焼室燃料噴射インジェクタ26へ接続され、
この燃焼室燃料噴射インジェクタ26には配管74を介して
レギュレータ62に接続され、さらに配管75を介して吸気
管燃料噴射インジェクタ29に接続されている。レギュレ
ータ62は燃料圧力と空気圧力とを、その差圧で所定の圧
力に制御する。

吸気管燃料噴射インジェクタ29には配管73を介してレ
ギュレータ76が接続され、このレギュレータ76は配管77
を介して燃料タンク14に接続されている。

燃焼室燃料噴射装置24と吸気管燃料噴射インジェクタ
29は図示しないコントローラで各センサから得られる情
報に基づき、運転状態に応じて制御される。

このように、燃料経路及び空気経路の配管が行なわれ
るが、燃料ポンプ32と空気ポンプ31とを近接して配置さ
れており、これで燃料ポンプ32と空気ポンプ31とからレ
ギュレータ62への配管を略同じ長さにすることができ、
レギュレータ62での圧力調整が容易である。また、燃料
ポンプ32と空気ポンプ31間でのエア抜けが容易になる。

さらに、燃焼室燃料噴射装置24に燃料と空気を供給す
る配管経路に、燃料圧力と空気圧力をその差圧で制御す
るレギュレータ62を備えると共に、燃料ポンプ32と空気
ポンプ31とを近接して配置することで、単一のレギュレ
ータで制御でき部品点数が削減され、かつ配管も簡単に
なり、燃料噴射式エンジン16を軽量かつコンパクトにす
ることができ車載が容易である。

また、燃料ポンプ32と空気ポンプ31は燃料噴射式エン
ジン16の車幅内に配置されており、障害物との干渉を防
止することができる。

さらに、燃料ポンプ32と空気ポンプ31はエンジンの動
力で駆動されるため、出力に応じて燃料吐出量及び空気
吐出量が追従でき、しかも電力で駆動されるもに比較し
て小型にすることができ、また燃料ポンプ32と空気ポン
プ31の潤滑はエンジンの潤滑と同じ経路で行なうことが
できる。

第５図は燃料噴射式エンジンの他の実施例の側面図で
ある。

この実施例では、燃料ポンプ32の出力側は配管78を介
して吸気管燃料噴射インジェクタ29に接続され、この吸
気管燃料噴射インジェクタ29には配管79を介して燃焼室
燃料噴射インジェクタ26へ接続されている。この燃焼室
燃料噴射インジェクタ26には配管80を介してレギュレー
タ62が接続され、さらにレギュレータ62には配管81を介
して燃料タンク14が接続されている。

この実施例では、燃料ポンプ32とレギュレータ62との
間に、吸気管燃料噴射インジェクタ29と燃焼室燃料噴射
インジェクタ26とを配置し、しかも燃料ポンプ32と空気
ポンプ31とからレギュレータ62への配管を略同じ長さに
しており、これでレギュレータ62で兼用させて部品点数
を削減し、しかも配管を簡素化している。

［発明の効果］ 前記のように、請求項１記載の発明では、燃焼室燃料
噴射装置に燃料と空気を供給する配管経路にレギュレー
タを備え、このレギュレータをエンジンの気筒の上方位
置に配置し、燃料ポンプと空気ポンプと近接して配置し
たから、燃料ポンプと空気ポンプとからレギュレータへ
の配管を、略同じ長さにすることができ、レギュレータ
での圧力調整が容易である。

また、エンジンの気筒の上方位置にレギュレータを配
置し、クランクケースの後方上部に燃料ポンプ及び空気
ポンプを配置し、しかも燃料ポンプと空気ポンプは近接
して配置されて共にエンジンからの動力を受ける機械式
駆動であり、エンジンの上方で燃料タンクとの間の空間
を利用してレギュレータ、燃料ポンプ及び空気ポンプが
クランクケースの後方上部に配置され、配置スペースの
確保が容易で、しかも燃料や空気の配管や圧力調整構造
が簡単で、コンパクトな構造である。さらに、燃料ポン
プと空気ポンプを近接してクランクケースの後方上部に
配置することで、エンジンの潤滑と同じ経路で行なうこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料噴射式自動二輪車の側面図、第２図は燃料
噴射式エンジンの側面図、第３図は第２図のIII-III断
面図、第４図は第２図にIV-IV断面図、第５図は燃料噴
射式エンジンの他の実施例の側面図である。 図中符号14は燃料タンク、16は燃料噴射式エンジン、18
は気筒、23は燃焼室、24は燃焼室燃料噴射装置、26は燃
焼室燃料噴射インジェクタ、27は吸気管、29は吸気管燃
料噴射インジェクタ、31は空気ポンプ、32は…燃料ポン
プ、62はレギュレータである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上方に燃料タンクが配置されたエンジンの
   気筒上部に、燃料と空気とを燃焼室内に噴射する燃焼室
   燃料噴射装置を備え、この燃焼室燃料噴射装置に燃料と
   空気を供給する配管経路に、前記燃料圧力と空気圧力を
   その差圧で制御するレギュレータを備え、このレギュレ
   ータは前記エンジンの気筒の上方位置に配置すると共
   に、燃料ポンプと空気ポンプとを近接してクランクケー
   スの後方上部に配置し、この燃料ポンプと空気ポンプは
   共にエンジンからの動力を受ける機械式駆動であること
   を特徴とする燃料噴射式エンジン。