JP3724674B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はスロットル弁を挟んで上流側と下流側にそれぞれ燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
実開昭58−136673号には、吸気通路内に臨む2本の燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置が開示されている。
【0003】
これらの燃料噴射弁は、スロットル弁の下流側に位置する第1燃料噴射弁及び上流側に位置する第2燃料噴射弁からなり、それぞれ吸気通路内に突出配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、第1及び第2燃料噴射弁がそれぞれ吸気通路内に突出し、これが通気抵抗となってエンジンの出力損失を生じる。特に、全体が吸気通路内に位置する第2燃料噴射弁による影響が大きくなる。
【0005】
しかしながら、第2燃料噴射弁の配置を単に変更しただけでは、通気抵抗を減じてかつ吸気管の壁面をあまり濡らさずに霧化燃料を効率よく充填することができず、第2燃料噴射弁の最適な配置を定めることが望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明に係る燃料噴射装置は、中間部にスロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より下流側に設けられた第1燃料噴射弁と、スロットル弁より上流側に設けられた第2燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
前記吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置された支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられたプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第2燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第2燃料噴射弁を支持させ、第2燃料噴射弁を、その噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、
前記第2燃料噴射弁の全体を含め、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスでスロットルボディ全体を囲み、かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部が開放されていることを特徴とする。
【0007】
この場合、第2燃料噴射弁の先端部と吸気管の上流側開口端との距離Hと、吸気管の前記上流側開口端における直径Dとの比、H/Dを0.5以上とすることができる。
また、前記第2燃料噴射弁を、閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心より外周側へ偏って配置するとともに、この変位方向をスロットル弁が開くとき下流へ向く側としてもよい。さらに、前記第1及び第2燃料噴射弁を、それぞれ閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心よりも外周側かつ同一側へ偏って配置してもよい。
【0008】
【発明の効果】
吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置された支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられたプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第2燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第2燃料噴射弁を支持させることにより、第2燃料噴射弁をその噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスで前記第2燃料噴射弁の全体を含むスロットルボディ全体を囲み、
かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部を開放させたことにより、吸気管の外部に第2燃料噴射弁を設けたにもかかわらず、第2燃料噴射弁からの燃料噴射に伴う燃料蒸気が周囲へ飛散することを防止でき、大気汚染の防止に貢献できる。そのうえ第2燃料噴射弁による通気抵抗を少なくすることができる。
【0009】
しかも、第2燃料噴射弁の噴射方向軸線を吸気管の中心軸線と略平行させることにより、先端から噴射される燃料が吸気管の壁面をあまり濡らさずに霧化状態を維持する割合が多くなるので、吸気管内へ霧化燃料が効率よく充填されるようになる。
【0010】
また、第2燃料噴射弁の先端が吸気管の開口部に対してその上流側外部へ距離Hだけ離れており、かつ開口部の直径Dに対して、H/D≧0.5なる関係にあるため、第2燃料噴射弁をスロットル弁の上流側に設けても、通気抵抗を減少し、エンジンの出力を上昇させることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本願発明に係る吸気構造を一つの気筒について示す断面図、図2は本願発明が適用されたレース仕様の自動2輪車における外観要部を示す側面図、図3は本願発明に係るスロットルボデイの側面図、図4は同平面図である。
【0012】
まず、図2において、左右に対をなして前後方向へ延びる主フレーム1の間に吸気ボックス2が配置されている。
【0013】
吸気ボックス2内には後述するスロットルボデイ3が収容され、その下部は、内燃機関の一例であるV型4気筒エンジン4の、
前気筒5と後気筒6の谷間に位置し、各気筒へダウンドラフトで吸気するようになっている。
【0014】
吸気ボックス2の上部は主フレーム1の上方へ突出しており、燃料タンク7の底部に形成された凹部内へ収容され、かつ外気取入口が形成されている。
【0015】
この外気取入口に一端が接続されたエアダクト8が、燃料タンク7を貫通してフェアリング9の前部に形成された開口部へ接続し、ここから吸気ボックス2内へ走行風を導入するようになっている。
【0016】
燃料タンク7の後端部は主フレーム1の後端部から延出するシートレール10に取付支持され、燃料タンク7の後方にはシート11がシートレール10上に支持されている。
【0017】
V型4気筒エンジン4は、左右に対をなして主フレーム1から下方へ延出するエンジンハンガ12及び主フレーム1の後端部から下方へ延出するピボットプレート13に支持されている。
【0018】
ピボットプレート13には片持式リヤアーム14の前端がピボット部15で軸支され、その後端一側に片持支持された後輪16がチェーン17を介してV型4気筒エンジン4により駆動される。
【0019】
図3及び図4に明らかなように、スロットルボデイ3は4連式であり、各気筒に一致させて4個のファンネル形状をした吸気管20が共通の本体部21へ一体に形成されている。
【0020】
各吸気管20のうち、前側の2個は前気筒用、後側の2個は後気筒用であり、前側の吸気管20及び後側の吸気管20はそれぞれ左右方向へ対をなして2個づつ設けられている。
【0021】
各吸気管20側部の本体部21にはソケット22が形成され、ここに公知構造の第1燃料噴射弁23が嵌合されている。
【0022】
各第1燃料噴射弁23は枝燃料通路24を介して本体部21の中央部に形成された主燃料通路25に連通している。
【0023】
主燃料通路25はジョイントパイプ26を介して図示省略の燃料ポンプへ接続され、この燃料ポンプにより燃料タンク7から供給される燃料が主燃料通路25から各第1燃料噴射弁23へ分配されている。
【0024】
ジョイントパイプ26近傍にはスロットルワイヤ27により操作されるドラム28が取付けられ、リンク機構を介して各吸気管20内に設けられているスロットル弁(後述)を開閉操作するようになっている。
【0025】
さらに前側及び後側の各吸気管20上方に上部燃料通路30を有する通路部材31が前後に対をなして配設されている。
【0026】
上部燃料通路30は、主燃料通路25と略平行し、前側及び後側の各左右の吸気管20の開口部上方を横断するように配設され、かつ図示省略の燃料ポンプへ接続されている。
【0027】
図3に明らかなように、通路部材31は側方へ突出する取付部32で各吸気管20の開口部上方に配置された横断プレート33上へボルト34によりカラー35を介して支持されている。
【0028】
通路部材31には、第1燃料噴射弁23とほぼ同一の噴射特性を有する第2燃料噴射弁36が上下方向へ配設され、その上端部は通路部材31に嵌合して第2燃料通路30へ連通し、下端部は横断プレート33を貫通した状態で支持されている。
【0029】
横断プレート33は、吸気管20の上面に開口部を挟んで上方へ平行に突出する支柱37の上端部に形成されたネジ部38へナット39で取付けられている。
【0030】
支柱37の下部は、ネジ部40を、吸気管20の開口部を囲む縁部41に設けられたネジ穴へねじ込むことにより縁部41へ取付けられている。
【0031】
吸気管20のうち前気筒5へ接続する部分のみを拡大して示す図1に明らかなように、吸気管20の上流側端部における開口部42の直径Dと前記開口部42から第2燃料噴射弁36の先端部であるノズル部36aとの距離Hとの比、H/Dが0.5以上となるように設定してある。
【0032】
吸気管20内の吸気通路43は、上下方向へほぼストレートに形成され、その中間部にスロットル弁44が設けられている。
【0033】
スロットル弁44の下方部(下流側)における吸気管20の側壁部には、凹部45が形成され、ここに第1燃料噴射弁23の先端部であるノズル部23aが突出している。
【0034】
但し、第1燃料噴射弁23のノズル部23aは吸気通路43内へ突出することなく、側方へ引き込んでおり、かつその中心軸線である噴射方向軸線C1は、吸気通路43の中心軸線C0に対して交差するように傾斜している。
【0035】
また、スロットル弁44の上方(上流側)に第2燃料噴射弁36が位置し、その中心軸線である噴射方向軸線C2はほぼ吸気通路43の中心軸線C0と平行し、かつ噴射方向軸線C2に沿って見たときノズル部36aが開口部42内へ位置するようになっている。
【0036】
吸気管20の下端部46は、インシュレータ47を介して前気筒5の吸気通路48に接続され、この吸気通路48の燃焼室に臨む吸気ポート49は吸気バルブ50で開閉されるようになっている。なお、後気筒側も同一構造である。
【0037】
吸気ボックス2は、下端部46のみを残してスロットルボデイ3全体を覆い、前気筒5及び後気筒6へ取付けた状態では、エアダクト8で外部と連通している点を除き、スロットルボデイ3をほぼ密閉できるようになっている。
【0038】
次に、本実施形態の作用を説明する。本例においては、スロットル弁44を挟んで上流側から第2燃料噴射弁36により、下流側から第1燃料噴射弁23によりほぼ同時に吸気通路43内へ燃料噴射を行う。
【0039】
図5は、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36の燃料噴射例を示す図である。すなわち、クランク軸が2回転する間に吸気バルブ50が1回開くとき、まず、上流側の第2燃料噴射弁36が吸気バルブ50の開き開始よりも若干早いタイミングで料噴射を開始し、その後、△t1時間後に下流側の第1燃料噴射弁23が燃料噴射を開始する。
【0040】
第1燃料噴射弁23の燃料噴射終了は吸気バルブ50の閉じるタイミングと略一致し、第2燃料噴射弁36の燃料噴射終了は、第1燃料噴射弁23よりもΔt2時間早く終了する。
【0041】
ここで、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36をほぼ同一特性のものとした場合、各噴射時間T1及びT2を同一(△t1=△t2)にすれば、それぞれの燃料噴射量もほぼ同一となる。
【0042】
一方、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36の合計燃料噴射量と同じ量を主たる一本の燃料噴射弁で噴射しようとすれば、吸気バルブ50の開きよりもかなり早いタイミングで燃料噴射を開始し、第1燃料噴射弁23の終了とほぼ同じタイミングまで噴射を持続しなければならないので、噴射時間がかなり長くなる。
【0043】
したがって、本例のように、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36で同時に燃料噴射を行えば、主たる一本の燃料噴射弁による場合と比べて噴射時間を約1/2に短縮でき、吸気バルブ50の開いている時間内において必要量の燃料を噴射してしまうことができる。
【0044】
しかも、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36の燃料噴射開始に時間差△t1を設定することにより、第2燃料噴射弁36と第1燃料噴射弁23の距離を補償することができる。
【0045】
また、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36の各噴射燃料の流れが相互干渉することにより、燃料の霧化が促進され、エンジンの出力が向上するようになる。
【0046】
そのうえ、第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36をほぼ同一特性とすることにより、単に燃料噴射開始時間に△t1の差をつけるだけで済むので、燃料噴射制御が極めて簡素になる。
【0047】
さらに、低流量時の燃料噴射を安定させることができ、特に、自動2輪車のように、回転数範囲が極めて広範囲に及ぶ場合でも、回転数全域において高効率を維持することが容易になり、レース仕様車ではさらに有効である。
【0048】
図7は、本例装置を適用したエンジンにおけるエンジン回転数に対する出力カーブを示し、実線は第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36を併用した場合における出力カーブである。
【0049】
また、破線は下流側である第1燃料噴射弁23の単独噴射時における出力カーブ及び一点鎖線は上流側である第2燃料噴射弁36の単独噴射時における出力カーブであり、いずれに対しても実線の併用時における場合の方がより良好な出力特性を得られることが明らかである。
【0050】
なお、必ずしも第1燃料噴射弁23と第2燃料噴射弁36の燃料噴射量特性を同一にしなくてもよい。図5中に仮想線で示すものはこの例である。
【0051】
すなわち、上流側の第2燃料噴射弁36の燃料噴射開始を下流側の第1燃料噴射弁23と一致させる。但し、第2燃料噴射弁36の燃料噴射量を第1燃料噴射弁23よりも多くし、第1燃料噴射弁23の総燃料噴射量と同量を時間差△t2だけ早く噴射終了するようにする。
【0052】
このようにしても、同様の効果が得られるとともに、第2燃料噴射弁36からの噴射燃料は噴射量の多い特性であっても、スロットル弁44近傍で一度絞られるため、霧化が促進されるので、噴射時間の短縮が可能になる。
【0053】
なお、上記時間差△t1又は△t2をスロットル開度やエンジン回転数等のエンジン運転状態量に相関させて可変にすれば、いずれの場合も、より効果的に出力向上を図ることができる。
【0054】
さらに、この燃料噴射において、第2燃料噴射弁36はノズル部36aが開口部42の外部であるその上方へ距離Hだけ離れており、かつ第1燃料噴射弁23のノズル部23aは凹部45内へ引き込んでいるので、吸気通路43内へ突出せず、通気抵抗が少なくなる。
【0055】
特に、第2燃料噴射弁36をH/D≧0.5の関係にすることは重要であり、図6は、H/Dとエンジンの出力(PS)との関係を示すグラフである。
【0056】
この図に明らかなようにH/Dが0.5近傍で急激にエンジンの出力が上昇し、その後は高原状態に飽和するので、H/Dが0.5以上になると通気抵抗を可及的に減少させることを意味する。
【0057】
本例では第2燃料噴射弁36をこの範囲に設定してあり、しかも変曲点である0.5近傍に設定することにより、噴射燃料の吸気管外への飛散を最小にできるので充填燃料を多く確保でき、第2燃料噴射弁36をスロットル弁44の上流側に設けても、最も効率的に通気抵抗を減少しかつエンジンの出力を上昇させることができる。
【0058】
しかも、第2燃料噴射弁36の噴射方向軸線C2を吸気管20の中心軸線C0と略平行させることにより、ノズル部36aから噴射される燃料が吸気管20の壁面をあまり濡らさずに霧化状態を維持する割合が多くなるので、吸気管20内へ霧化燃料が効率よく充填されるようになる。
【0059】
そのうえ、スロットルボデイ3全体を吸気ボックス2で囲んであるので、吸気管20の外部に第2燃料噴射弁36を設けたにもかかわらず、吸気ボックス2により第2燃料噴射弁36からの燃料噴射に伴う燃料蒸気が周囲へ飛散することを防止でき、大気汚染の防止に貢献できる。
【0060】
図8は、直列4気筒式の自動車用エンジンに本願発明を適用した場合の原理図であり、このエンジン60の吸気管61内にスロットル弁62を設け、その下流側に第1燃料噴射弁63を設け、かつスロットル弁62の上流側で吸気管61の上方に第2燃料噴射弁64を設けてある。
【0061】
これら吸気管61、第1燃料噴射弁63及び第2燃料噴射弁64は吸気ボックス65で囲まれ、この吸気ボックス65はエアクリーナ66へ接続されている。
【0062】
このようにしても、前記の各効果が奏されることは当然であり、エンジン(内燃機関)の形式並びに気筒数に関係なく本願発明を適用可能であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明に係る吸気構造を一つの気筒について例示する断面図
【図2】 本願発明が適用された自動2輪車の外観要部を示す側面図
【図3】 本願発明に係るスロットルボデイの側面図
【図4】 同平面図
【図5】 燃料噴射パターンを示すグラフ
【図6】 吸気通路の開口部径と燃料噴射弁との距離の関係を示すグラフ
【図7】 本願発明に係るエンジンの出力カーブを示すグラフ
【図8】 本願発明を自動車用エンジンに適用した場合の原理図
【符号の説明】
2:吸気ボックス、3:スロットルボデイ、20:吸気管、23:第1燃料噴射弁、36:第2燃料噴射弁、42:開口部、44:スロットル弁
Claims (4)
- 中間部にスロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より下流側に設けられた第1燃料噴射弁と、スロットル弁より上流側に設けられた第2燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
前記吸気管の上流側開口端に、吸気管と平行に配置される支柱と、この支柱の先端側に吸気管の開口面と平行に取付けられるプレートとからなり、支柱の軸方向両端をネジ止め部とする第2燃料噴射弁取付部を形成し、前記プレートに前記第2燃料噴射弁を支持させ、第2燃料噴射弁を、その噴射方向軸線が吸気管の軸線と略平行になるようにして吸気管の上流側開口端よりも上流側へ離して支持するとともに、
前記第2燃料噴射弁の全体を含め、燃料タンクの下方に配置され外気取入口が設けられた吸気ボックスでスロットルボディ全体を囲み、かつこの吸気ボックス内に前記吸気管の開口部が開放されていることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記第2燃料噴射弁の先端部と前記吸気管の上流側開口端との距離Hと、吸気管の前記上流側開口端における直径Dとの比、H/Dを0.5以上としたことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
- 前記第2燃料噴射弁を、閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心より外周側へ偏って配置するとともに、この変位方向をスロットル弁が開くとき下流へ向く側にしたことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
- 前記第1及び第2燃料噴射弁を、それぞれ閉じた状態の前記スロットル弁に対してその回動中心よりも外周側かつ同一側へ偏って配置したことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
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