JP4401316B2

JP4401316B2 - 内燃機関における圧縮空気供給構造

Info

Publication number: JP4401316B2
Application number: JP2005093504A
Authority: JP
Inventors: 正樹長; 薫塙
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006274870A

Description

本発明は、内燃機関における圧縮空気供給構造に関する。

燃料と圧縮空気とを混合したものを燃焼室内に噴射する混合気噴射弁を備えた内燃機関は、燃料供給制御の精度を向上させ、リーンバーン方式による排気ガス浄化および低燃費を実現できるものとして多く採用されている。

この内燃機関は、混合気噴射弁には空気圧縮機によって圧縮された空気が供給されるとともに、この圧縮空気圧力に基づき燃料の圧力を燃料圧レギュレータにより調整して燃料が供給されることにより燃料供給制御を行い精度良く燃料を噴射するようにしている。

エアポンプの作動により圧縮された空気が空気通路を通って混合気噴射弁に供給され、空気が圧縮されることで空気通路は高温となっているが、温度が低下して凝縮温度を下回ると、結露が生じ空気通路内に凝縮水が溜まり易く、寒冷期には内燃機関停止時に凝縮水が凍結することによって流路抵抗が増大してレギュレータの性能を低下させるおそれがある。

したがって、内燃機関における混合気噴射弁への圧縮空気の供給系のメンテナンス、特にレギュレータのメンテナンスが必要とされた。
そこで、空気通路中に除湿器を設けて水分の除去を行う特許文献１のような例が提案されている。
特開平６−４２４３３号公報

同特許文献１は、空気の圧縮により生じやすい凝縮水を除湿器により除去することで、空気供給系のメンテナンスを不要としている。

しかし、混合気噴射弁への圧縮空気の空気通路に除湿器を設けると、レイアウト上の制限が生じるとともに、内燃機関自体も大型化することになる。
また、空気通路に除湿器を取り付けるだけでなく、除湿器に溜まった水や油を排出するためのパージ通路を別途設けるなど、部品点数が多くなり構造を複雑にしてコストも高くなる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、除湿器を使わずに簡単な構造で圧縮空気の凝縮水の発生を防止して空気供給系の定期的なメンテナンスを不要とすることができる内燃機関における圧縮空気供給構造を安価に供する点にある。

請求項１記載の発明は、圧縮空気と燃料との混合気を燃焼室に供給する混合気噴射弁を備えた内燃機関における圧縮空気供給構造において、内燃機関のシリンダヘッドは互いに対向する開口を有する穿設孔を有し、圧縮空気の供給源であるエアポンプから前記混合気噴射弁に圧縮空気を導く空気通路の外部に露出する外配管部分を構成するエアジョイントパイプは、その両端が前記穿設孔の対向する開口に嵌入され、前記外配管部分が一方の前記穿設孔の開口端面から他方の前記穿設孔の開口端面まで前記シリンダヘッドから延設されるステーの先端保持部で覆われる内燃機関における圧縮空気供給構造である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関における圧縮空気供給構造において、前記エアジョイントパイプは、一方の前記穿設孔の開口端面に沿って前記エアジョイントパイプの外周面所定箇所に係合される固定部材とともに同固定部材と他方の前記穿設孔の開口端面との間で前記エアジョイントパイプの露出部分を覆う前記保温部材または蓄熱部材によって位置決め固定されることを特徴とする。

請求項１記載の内燃機関における圧縮空気供給構造によれば、エアポンプから混合気噴射弁に圧縮空気を導く空気通路の外部に露出する外配管部分を構成するエアジョイントパイプが、内燃機関本体ケースから延設されるステーの先端保持部で覆われるので、外気に晒され放熱のおそれのある外配管部分のエアジョイントパイプをステーの先端保持部で覆い外気から断熱するとともに、ステーが内燃機関本体ケースから延設され内燃機関本体の熱がステーに伝達されエアジョイントパイプを加熱し、圧縮により高温となった空気の温度を凝縮温度以上に維持し、凝縮水の発生を防止することができる。

空気通路内の凝縮水の発生を防止できるので、空気供給系の定期的なメンテナンスを不要とし、レギュレータの性能を高く維持して燃料供給制御を精度良く実行することができる。
また、エアジョイントパイプを、内燃機関本体ケースから延設されるステーの先端保持部で覆う簡単な構造で低コストである。

請求項２記載の内燃機関における圧縮空気供給構造によれば、エアジョイントパイプが固定部材とともに保温部材または蓄熱部材によって位置決め固定されるので、保温部材または蓄熱部材を利用してエアジョイントパイプの位置決め固定が容易にでき、メンテナンス性も良い。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１９に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る内燃機関１を搭載した自動二輪車２の側面図である。
この自動二輪車２の車体フレーム３は、フロントフォーク４を回動可能に支承するヘッドパイプ５と、同ヘッドパイプ５から後下がりに伸びるメインフレーム６と、同メインフレーム６の後部に連接されて後上がりに伸びる左右一対のリヤフレーム７とを備えている。

フロントフォーク４の下端には前輪８が軸支され、フロントフォーク４の上部には走行ハンドル９が連結され、前輪８の上方を覆うフロントフェンダ10が、フロントフォーク４に支持されている。

メインフレーム６は断面四角形の角パイプからなるものであり、このメインフレーム６の中間部両側面にハンガープレート11が固着され、メインフレーム６の後部両側面にピボットプレート12が固着されている。メインフレーム６の下方には、シリンダ軸線をわずかに前上がりとした内燃機関１が配置され、前記ハンガープレート11とピボットプレート12とによって車体フレーム３に懸架されている。内燃機関１の上方には、スロットルボディ13、同スロットルボディ13の前方にエアクリーナ14が設けられ、ヘッドパイプ５の前側に近接してラジエータ15が配置されている。

前記ピボットプレート12にはリヤフォーク16の前端が上下に揺動可能に支承され、リヤフォーク16とリヤフレーム７との間にはリヤクッション17が設けてある。リヤフォーク16の後端には後輪18が軸支されている。前記内燃機関１は、燃焼機構部19と変速機部20とから構成されている。変速機部20の出力はチェーン21を介して後輪18に伝達される。

後輪18の上方には燃料タンク22、同燃料タンクの前方に収納ボックス23、燃料タンク22と収納ボックス23の上方に乗車用シート24が配置されている。車体フレーム３には、合成樹脂製の複数の部材を連ねた車体カバー25が取付けられ、内燃機関やその他の機器類を覆っている。車両後部にリヤフェンダ26が設けてある。

図２は上記内燃機関１の縦断面を左方から見た図である。
内燃機関１の前後上下を表現するために、内燃機関１の前方と上方を定義する。内燃機関１の前方は、シリンダ軸線に平行で、クランクケース側からシリンダヘッドを見た方向を前方とする。図中には矢印Ｆで前方を示してある。内燃機関１の上方は、シリンダ軸線とクランク軸線とに共に直交し、吸気ポートのある側を上方とする。図中には矢印Ｕで示してある。図中の線Ｅは車両が置かれている地面と平行な面を示している。

自動二輪車の前方は、車両が置かれている地面Ｅに平行かつ車両の進行方向である。車両の上方は、車両を地面に鉛直に立てたときの地面に対する鉛直上方である。上記内燃機関１を自動二輪車に搭載する時は、前方矢印Ｆの線を車両の前方に対してやや前上がりにし、上方矢印Ｕの線を車両の上方に対してやや後傾させて斜搭載される。以下の説明では、内燃機関の前方・上方を述べる時は、車両の前方・上方ではなく、先に定義した内燃機関の前方Ｆ・内燃機関の上方Ｕを用いる。

図２において、内燃機関１は、クランクケース31、その前方に連なるシリンダブロック32、その前方に連なるシリンダヘッド33、更にその前方に連なるシリンダヘッドカバー34が重ねて一体に接合されている。クランク室39内に回転可能に支持されているクランク軸35とシリンダ孔38の中で摺動するピストン37とをコンロッド36が連接してクランク機構が構成されている。ピストン37の頂面には凹部37ａが形成してある。

シリンダヘッド33には、ピストン37に対面する端面に燃焼室40が形成され、さらに、同燃焼室40に連なり上方へ延びる吸気ポート41と、同燃焼室40に連なり下方へ延びる排気ポート42が形成されている。吸気ポート41はシリンダヘッドの中で二叉になっており、燃焼室に２箇所で開口している。その開口に、吸気弁43Ａ、43Ｂが設けてある。図２には手前側の吸気弁43Ａが示してある。排気ポート42には排気弁44が設けてある。106は後述の燃料噴射弁、140は後述の空気圧レギュレータである。吸気ポート41の外端には吸気管47が接続されている。

図３は上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。シリンダヘッドカバー34とシリンダヘッド33を貫通して、それぞれ燃料噴射弁106と混合気噴射弁107が設けてある。この混合気噴射弁107は直噴型であり、圧縮空気によって混合気を燃焼室40へ直接噴射するようになっている。シリンダヘッド33には燃焼室40に臨む点火プラグ46が設けてある。

この内燃機関の左側部分には、動弁機構が設けてある。クランク軸35の左側部分にはカムチェーン50を駆動するカム用ドライブスプロケット51が設けてある。シリンダブロック32の左側にはカム軸52が回転可能に設けられ、吸気カム53、排気カム54が一体的に形成されている。カム軸52にはカム用ドリブンスプロケット55が設けられ、上記カムチェーン50が掛け回されている。

図４は上記内燃機関１の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。
カム軸52の前方の吸気ポート41側には、端部にローラ56を備え、吸気第１ロッカー軸57を中心として回動する吸気第１ロッカーアーム58が設けてある。シリンダヘッドカバー34の中には、吸気第２ロッカー軸59を中心として回動する吸気第２ロッカーアーム60が設けてある。吸気第２ロッカーアーム60の外側端は、吸気弁43Ａ、43Ｂの軸頭部に当接している。図には吸気弁43Ａが示してある。吸気第１ロッカーアーム58の前端と吸気第２ロッカーアーム60の内側端には、それぞれ球面凹部58ａ、60ａが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール68を介して吸気側駆動ロッド61が装着してある。

同様に、カム軸52の前方、排気ポート42側には、端部にローラ62を備え排気第１ロッカー軸63を中心として回動する排気第１ロッカーアーム64が設けてある。シリンダヘッドカバー34の中には、排気第２ロッカー軸65を中心として回動する排気第２ロッカーアーム66が設けてある。排気第２ロッカーアーム66の外側端は、排気弁44の軸頭部に当接している。排気第１ロッカーアーム64の前端と排気第２ロッカーアーム66の内側端には、それぞれ球面凹部64ａ、66ａが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール68を介して排気側駆動ロッド67が装着してある。

この動弁機構において、クランク軸35からカムチェーン50を介してカム軸52が駆動され、カム軸52に形成されているカム53、54の回転が、吸気、排気それぞれの第１ロッカーアーム58、64、駆動ロッド61、67、第２ロッカーアーム60、66を介して、吸気弁43Ａ、43Ｂ、排気弁44の軸頭部に伝達され、それぞれの弁の開閉がなされる。クランク軸35の２回転に対してカム軸52は１回転する。

図４において、カム軸52の下方にポンプ作動室80があり、ポンプ作動室80内のポンプ駆動軸81は、カム用ドリブンスプロケット55と一体となってカム軸52に装着されたポンプ用ドライブスプロケット82（図３も参照）から、ポンプ駆動用チェーン83、および、ポンプ駆動軸81に装着されたポンプ用ドリブンスプロケット84を介して駆動される。

図５は上記内燃機関の前部を下側から見た図であり、一部に断面が示してある。
シリンダブロック32の下側（図５では手前側）にポンプ作動室80が設けてある。ポンプ作動室80の中心部に左右方向を向く円筒状の軸受部材86が設けてある。その中心を貫通して、ポンプ駆動軸81（図４も参照）がローラベアリング87とボールベアリング88を介して回転可能に支持されている。ポンプ駆動軸81にはポンプ用ドリブンスプロケット84が固定され、ポンプ駆動用チェーン83を介して、前述のカム軸52に装着されたポンプ用ドライブスプロケット82から駆動される。クランク軸35の２回転に対してポンプ駆動軸81は１回転する。

ポンプ作動室80の左端部（図５では右端）に空気ポンプ90が設けられ、右端部に冷却水ポンプ室85が設けてある。ポンプ駆動軸81の左端（図５では右端）に空気ポンプ駆動用偏心軸91が一体的に設けてある。ポンプ駆動軸81の右端には図示していないマグネットが装着され、密閉された冷却水ポンプ室85の中の羽根車を回転駆動するようになっている。

ポンプ作動室80の左端部には、往復動式の空気ポンプ90のシリンダ92が形成され、その中にピストン93が前後方向（シリンダ軸線と平行）に摺動可能に嵌装されている。ピストン93には後方へ伸びるロッド部93ａが一体に形成され、その端部の上下方向に長尺の長孔に上記空気ポンプ駆動用偏心軸91が係合している。ポンプ駆動軸81の回転によってロッド部93ａを介してピストン93がシリンダ92の中で往復運動をする。シリンダ92とピストン93と蓋部材94とに囲まれた部分に圧縮室95が形成されている。

空気ポンプ90の蓋部材94には、図示していないエアクリーナから空気を導くホースを接続する空気吸入管96が設けてある。この空気吸入管96は蓋部材94に内蔵される図示していないリード弁を介して空気ポンプ90の圧縮室95に接続されている。蓋部材94には、空気ポンプ90の圧縮室95の圧力増大に応じて開弁する弁97が設けてあり、圧縮空気は弁97を経て吐出孔98から吐出される。

シリンダヘッド33の壁体部には、複数の穿設孔99、100、101を連ねた圧縮空気通路102が形成され、空気ポンプに最も近い穿設孔99と空気ポンプ90の吐出孔98との間は外配管となり、エアジョイントパイプ103で連結されている。
空気ポンプから最も遠い穿設孔101は後述のシリンダヘッドカバーの圧縮空気通路に接続される。

シリンダヘッドカバー34とシリンダヘッド33には、同軸的に連なる燃料噴射弁収容孔104と混合気噴射弁収容孔105とが設けてある。図５には燃料噴射弁収容孔104が断面で示してあるが、同図には混合気噴射弁収容孔105は示してない。上記各収容孔104、105に、燃料噴射弁106と混合気噴射弁107がそれぞれ収容され固定されている。図５には、燃料噴射弁106の全体と、混合気噴射弁107の一部が示してある。

シリンダヘッドカバー34の壁体には穿設孔109、穿設孔110、および穿設孔111を連ねた圧縮空気通路112が形成されている。シリンダヘッド33との接触面の側に開口している穿設孔109は、シリンダヘッド33の穿設孔101に連なっている。穿設孔109と穿設孔101との接続部は、上記両穿設孔に両端が圧入された管状ノックピン113によって接続され、シリンダヘッドカバー34とシリンダヘッド33の合わせ面にはＯリング114が装着され、気密性が確保されている。穿設孔110は一端が燃料噴射弁収容孔104に開口し、他端の近くで穿設孔111に連通している。穿設孔111は、穿設孔110から分岐する空気通路であり、空気圧レギュレータへ向かうものである。

シリンダヘッドカバー34の上部には燃料供給通路115が設けてあり、これは燃料噴射弁収容孔104に開口している。燃料供給通路115へ向かう燃料は、継手116および燃料ホース取付管117を介して接続された燃料ホースから供給される。

図６は、上記内燃機関の前部を、シリンダヘッドカバー34を取り外して、前から見た図である。図中の矢印Ｕは内燃機関の上方を指している。図の中央部には、シリンダヘッド33のシリンダヘッドカバー34との接続端面33ａの内側に、動弁室70が見える。

シリンダヘッド33の上部には、吸気管47が設けてある。同吸気管47に連なる吸気ポート41はシリンダヘッド33の中で二叉に分かれ、燃焼室に２箇所の開口を持っている。シリンダヘッド33の下部には排気ポート42が開口している。車載状態における内燃機関の右側（図では左側）に、排気ガスのＮＯxを減らすための排気還流装置（ＥＧＲ）が設けてある。還流される排気ガスは、排気ポート42に連なる排気ガス抽出部71から抽出され、抽出側連結管72、還流制御装置73、供給側連結管74を経由して、吸気管47に連なる排気ガス供給部75から吸気の中に混入される。還流制御装置73には、駆動アクチュエータ73ａが併設されている。同アクチュエータ73ａの電線接続端子73ｂが前面に向いている。

動弁室70には、前記吸気ポート41の二叉に分かれたそれぞれの燃焼室側開口端を開閉する吸気弁43Ａ、43Ｂと、前記排気ポートの燃焼室側開口端を開閉する排気弁44が設けてある。これらの弁に近接して、図４で紹介した吸気第２ロッカー軸59と排気第２ロッカー軸65とが平行に設けてある。吸気第２ロッカー軸59によって、吸気第２ロッカーアーム60が回動可能に支持され、排気第２ロッカー軸65によって、排気第２ロッカーアーム66が回動可能に支持されている。上記第１・第２のそれぞれの、吸気ロッカーアーム58、60（図４）と排気ロッカーアーム64、66とをつなぐ吸気側駆動ロッド61、排気側駆動ロッド67が見えている。駆動ロッド61、67は鋼ボールを介して上記各ロッカーアームの球面状凹部60ａ、66ａに当接している。吸気第２ロッカーアーム60の先端は二叉になっており、それぞれ上記吸気弁43Ａ、43Ｂの頂部を押圧する二叉の押圧腕部となっている。排気第２ロッカーアーム66の先端は、排気弁44の頂部を押圧する押圧腕部となっている。

吸気第２ロッカー軸59と排気第２ロッカー軸65との間に混合気噴射弁107が見える。混合気噴射弁107に連なりシリンダヘッド33から外部へ導き出されている電線118は、混合気噴射弁107のソレノイドに連なる電線であり、混合気噴射弁107を開弁する時に通電される。同様の電線は燃料噴射弁106にも設けられている。混合気噴射弁107を中心として描いてある破線の円は燃焼室40の位置を示している。シリンダヘッドの外側部には、燃焼室40内へ向かう点火プラグ46が設けてある。

内燃機関の下部左側（図６では右側）に燃料圧送用空気ポンプ90が設けてある。空気ポンプ90の蓋部材94には、図示していないエアクリーナから空気を導くホースを接続する空気吸入管96が設けてある。前記蓋部材94には、空気ポンプ90の圧縮室の圧力増大に応じて開弁する弁97（図５参照、図６には図示せず）が内蔵されており、空気ポンプ90から吐出される圧縮空気は弁97、吐出孔98、エアジョイントパイプ103および圧縮空気供給路102を介してシリンダヘッドカバー側へ送られる。内燃機関の下部右側（図では左側）に内燃機関冷却水循環用水ポンプ室85が見える。

図７は、上記内燃機関１の前部の水平断面を上から見た図であり、特に燃料噴射弁106と混合気噴射弁107とその周辺を拡大して示した図である。シリンダヘッドカバー34には燃料噴射弁収容孔104が設けられ、燃料噴射弁106が装着されている。

シリンダヘッド33には混合気噴射弁収容孔105が設けられ、混合気噴射弁107が装着されている。混合気噴射弁107の前部はシリンダヘッド33の前面より前方へ突出し、シリンダヘッドカバー34の燃料噴射弁収容孔104の中へ挿入されている。燃料噴射弁106の後端部は混合気噴射弁107の前端の凹部に挿入されている。図の左側に燃料噴射弁106と混合気噴射弁107の長手方向の範囲を両端矢印線で示してある。これは、両噴射弁の一部が重なっていることを示したものである。

燃料噴射弁106の前部と後部にシール部材120、121が装着され、その間の、燃料噴射弁収容孔104と燃料噴射弁106とに挟まれた部分に燃料噴射弁106に連なる燃料室122が形成されている。

混合気噴射弁107の前部と後部にシール部材123、124が装着されている。前部シール部材123は、混合気噴射弁107と燃料噴射弁収容孔104との間に装着されている。シール部材121とシール部材123との間で、かつ燃料噴射弁106の後部と混合気噴射弁107の前部と燃料噴射弁収容孔104との間に、混合気噴射弁107に連なる圧縮空気室125が形成されている。

燃料噴射弁106には一端が燃料噴射弁106の後部に開口する中心孔（図示無し）が設けられ、同中心孔の前端には燃料室122に連通する燃料注入孔126が設けてある。上記中心孔の中には、中心孔の下端を開閉するポペット弁（図示無し）が設けられ、燃料噴射弁106内に装着されたソレノイド（図示無し）によって開閉される。

混合気噴射弁107には貫通中心孔（図示無し）が設けてある。同貫通中心孔の中には、貫通中心孔の下端を開閉するポペット弁127が設けられ、混合気噴射弁107に装着されたソレノイド（図示無し）によって開閉される。

燃料は、図５の燃料供給通路115を経て、図７の燃料室122に供給される。圧縮空気は、図５の圧縮空気通路102、112を経て、図７の圧縮空気室125に供給される。燃料は圧縮空気より高い圧力で供給される。供給された燃料と圧縮空気は、混合されて混合気噴射弁107の後端から燃焼室40に噴射される。

図８〜図１３はシリンダヘッドカバー34の図であり、主として壁体に穿設してある空気通路109、110、111と空気圧レギュレータ取付部130の位置を示すための図である。
図８は内燃機関１のシリンダヘッドカバー34を前から見た図である。図中の矢印Ｕは上方を指している。図９は図８のＡ−Ａ断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ断面図、図１１は図８のＣ−Ｃ断面図、図１２は図１１のＤ矢視図、図１３は図１２のＥ−Ｅ断面図である。

これらの図において、シリンダヘッドカバー34のほぼ中心部に燃料噴射弁収容孔104が開口している（図８、９）。シリンダヘッドカバー34の上部に空気圧レギュレータ取付孔131が開口している（図８、１１、１２、１３）。図６に示した燃料供給通路115がシリンダヘッドカバー34の壁体に穿設してあり、その先端が燃料噴射弁収容孔104に開口している（図８、９）。その後端には燃料供給継手116を取り付ける継手取付部115ａが見える（図８）。また、図６に示した圧縮空気通路112を構成する穿設孔109、110、111が、シリンダヘッドカバー34の壁体に穿設してある。穿設孔109はシリンダヘッド33の圧縮空気通路に接続する通路である（図８、１０）。穿設孔110は穿設孔109に連なり先端が燃料噴射弁収容孔104に開口する通路である（図８、１０）。穿設孔111は穿設孔110から分岐し、前記空気圧レギュレータ取付孔131に連通する通路である（図８、１０、１１）。穿設孔111の空気圧レギュレータ取付孔131に近い空気通路上にオリフィス132が設けてある（図８、１１）。空気圧レギュレータ取付孔131には、図示してないエアクリーナに連なる余剰空気排出通路133と燃料圧レギュレータの背圧室へ基準圧として圧力調整された圧縮空気を送る連絡通路134が設けてある（図８、１２、１３）。

図１４は上記内燃機関１の前部を右側から見た図である。
空気圧レギュレータ取り付け部130は、シリンダヘッドカバー34の上部において、シリンダヘッド33から上方へ伸びる吸気管47に隣接して設けられている。空気圧レギュレータ取り付け部130から分岐して、燃料圧レギュレータへ基準圧として圧力調整された空気を送る連絡通路134が見える。空気圧レギュレータ取り付け部130に、空気圧レギュレータ140が取付けてある。空気圧レギュレータ140にはキャップ143が被せられる。

図１５は上記内燃機関１の前部縦断面を左側から見た図である。
空気圧レギュレータ取付部130に通じる穿設孔111と同穿設孔111に装着されたオリフィス132が見える。空気圧レギュレータ取付部130に空気圧レギュレータ140が取付けてある。本実施形態の空気圧レギュレータ140は基準圧として大気圧を用いるものであり、背圧室141の壁体に設けられた大気圧導入孔142から大気を導入するようになっている。空気圧レギュレータ140の取付位置が内燃機関１の前部、吸気管47の前側であるので、走行時の走行風の影響を避けるためにキャップ143が設けてあり、上記大気圧導入孔142に走行風が吹き込まないようにしてある。上記キャップ143と空気圧レギュレータ取付部130との間に外気連通孔144が設けてあり、ここを経て大気圧を大気圧導入孔142へ導入する。吸気ポート41の後側に、シリンダヘッドに冷却水を循環させるホースを接続するための、シリンダヘッド部冷却水用ジョイント145が設けてある。

図１６は、空気圧レギュレータ140のキャップ143をその頂部から見た図である。図１５に示した外気連通孔144は、キャップ143の裾部を折り曲げて形成された三角面を有する突出部143ａと空気圧レギュレータ取付部130との間に形成されている。

図１７は上記内燃機関１の燃料供給装置のシステム図であり、燃料および空気が圧力調整されてそれぞれ燃料噴射弁106と混合気噴射弁107へ供給される経路を示している。空気は空気ポンプ90によって圧縮空気として送り出され、混合気噴射弁107に連なる圧縮空気室125へ送り込まれる。混合気噴射弁107へ向かう経路から分岐した圧縮空気はオリフィス132を経て空気圧レギュレータ140へ向かう。

混合気噴射弁107へ向かう圧縮空気は、前記空気ポンプ90のピストン93の上昇に伴い圧力が上昇して高温高圧となる。オリフィス132は、燃料圧レギュレータ146の基準圧に空気ポンプ90の脈動波の影響を及ぼさないようにするためと、混合気噴射弁107における混合気の噴射に高圧圧縮空気を利用するための高圧保持との二つの目的をもって設けられた装置である。上記オリフィス132で急激な圧力上昇が防止され、かつ空気圧レギュレータ140で圧力調整された圧縮空気が、空気圧レギュレータ140から燃料圧レギュレータ146へ基準圧としてその背圧室へ送られる。空気圧レギュレータ140に加わった設定圧力以上の余剰空気は、戻り空気としてエアクリーナ14の清浄側等へ戻され、再び空気ポンプ90へ供給される。

燃料は、燃料タンク22からフィルタを経て燃料ポンプへ送られ、高圧で吐出され、脈動ダンパーを経て燃料噴射弁106に連なる燃料室122へ送り込まれる。燃料噴射弁106へ向かう経路から分岐した燃料は燃料圧レギュレータ146へ向かう。ここで燃料は、前記のオリフィス132下流の圧力調整された圧縮空気を基準圧として、この基準圧より高く、かつ圧力差が一定となるよう圧力調整される。このようにして、燃料は、圧縮空気室125内の空気圧より高い圧力で、燃料室122内へ送り込まれる。燃料圧レギュレータ146に加わった設定圧力以上の余剰燃料は、戻り燃料として再び燃料タンクへ戻され、再び燃料ポンプへ供給され利用される。

圧縮空気室125に圧縮空気圧が加わり、それより高圧の燃料が燃料室122にて計量されている状態で、燃料噴射弁106のソレノイドに通電され、ポペット弁が開くと、燃料室122の高圧の燃料が燃料噴射弁106を経て混合気噴射弁107の中へ噴射され、圧縮空気と混合される。次の段階として混合気噴射弁107のポペット弁127が開くと、上記混合気は圧縮空気に押し出されて燃焼室40に噴射される。

以上のような内燃機関１において混合気噴射弁107への圧縮空気の供給構造をみると、シリンダブロック32に設けられた空気ポンプ90の圧縮空気の吐出孔98からエアジョイントパイプ103、圧縮空気供給路102、112を通って混合気噴射弁107の前部のシリンダヘッドカバー34に位置した圧縮空気室125に至る空気通路が形成されている。

この空気通路のうち、吐出孔98はシリンダヘッド33の壁体部に形成され、圧縮空気供給路102はシリンダヘッド33の壁体部に穿設された連続する穿設孔99，100，101であり、圧縮空気供給路112はシリンダヘッドカバー34の壁体部に穿設された連続する穿設孔109，110，111であり、唯一吐出孔98と穿設孔99との間が機関壁体部に形成できずに外配管となってエアジョイントパイプ103が連結している。

本実施の形態では、このエアジョイントパイプ103に保温部材150が巻きつけられてエアジョイントパイプ103を覆い保温する構成が採られている。
図１８に図示するように、吐出孔98の下流端拡径部98ａと穿設孔99の上流端拡径部99ａにエアジョイントパイプ103の両端がそれぞれシール部材103ａ，103ｂを装着して嵌入されており、エアジョイントパイプ103の中央露出部分を保温部材150が覆っている。
なお、エアジョイントパイプ103は、穿設孔99の十分奥行きのある上流端拡径部99ａに一端を挿入した後、他端を吐出孔98の下流端拡径部98ａに挿入し下流端拡径部98ａの底まで嵌入した状態で、穿設孔99の上流端拡径部99ａの開口端面に沿って固定リング151がエアジョイントパイプ103の外周面所定箇所に係合されて位置決め固定されている。

図１９は、圧縮空気が供給される空気通路内の通路温度に対する凝縮水量を示すグラフである。
圧縮空気の気圧が、7.5kgf/cm²で、０℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃の各気温の湿度100％（雨）のときの通路温度に対する凝縮水量が示されている。凝縮水量は、１kgの空気中における凝縮する水量（kg）である。
例えば外気温度が30℃（雨）の場合、通路温度が約70℃を下回ると、水が凝縮し始め、60℃で0.0011 kgの凝縮水が発生し、40℃では0.0022 kgの凝縮水が発生する。

空気ポンプ90の作動により空気が圧縮されることで、空気通路は高圧となるとともに高温となり、この高温が維持されれば、凝縮水が発生することがない。
したがって、空気通路はできるだけ機関本体の壁体部に穿設孔として形成して内燃機関の熱で温度を維持または上昇させている。
特に、本実施の形態の圧縮空気供給路102、112は、内燃機関１の温度の高いシリンダヘッド33の壁体部内に穿設孔として形成されている。

しかし、空気ポンプ90と混合気噴射弁107の配置関係によって空気通路の一部を外配管とせざるを得ない場合があり、本実施の形態でも一部吐出孔98と穿設孔99との間が機関壁体部に形成できずに外配管となってエアジョイントパイプ103が連結しており、同エアジョイントパイプ103が露出して外気に晒されると局部的に温度が低下して凝縮温度を下回るおそれがあるので、エアジョイントパイプ103の露出部分を保温部材150により覆うことにより圧縮空気の高温を維持できるようにし、凝縮水の発生を防止して空気供給系の定期的なメンテナンスを不要とし、空気圧レギュレータ140および燃料圧レギュレータ146の性能を高く維持して燃料供給制御を精度良く実行することができるようにしている。

なお、エアジョイントパイプ103は、両端がシリンダヘッド33の吐出孔98と穿設孔99に嵌入されているが、シール部材103ａ，103ｂが介装されており、内燃機関１の熱がエアジョイントパイプ103に伝わり難い構造となっている。

エアジョイントパイプ103の露出部分を保温部材150により覆うようにしたが、これを蓄熱部材により覆うようにして熱を積極的に蓄えるようにしてもよい。
いずれにしてもエアジョイントパイプ103の露出部分を保温部材150または蓄熱部材により覆う簡単な構造で低コストである。

次に、別の実施の形態について図２０および図２１に基づいて説明する。
前記実施の形態と同様の圧縮空気の空気通路がシリンダヘッド160に設けられており、その空気通路の大部分がシリンダヘッド160の壁体部に穿設孔161，162として形成され、一部が外配管となってエアジョイントパイプ163が連結している。エアジョイントパイプ163の連結構造も、前記実施の形態と同じで、両端が穿設孔161，162の各開口にシール部材163ａ，163ｂを介装して嵌入されている。

そして、エアジョイントパイプ163の露出部分をシリンダヘッド160から延設される金属製のステー165が、その先端保持部165ａで覆って支持している。
ステー165は、帯状の金属片をその中央部でエアジョイントパイプ163に一重に巻き付け先端保持部165ａとし、両側片を互いに重ねて延ばし屈曲してシリンダヘッド160の壁面に沿わせて基端部165ｂとし、同基端部165ｂをボルト166でシリンダヘッド160に螺着固定する。

空気通路の外部に露出する外配管部分を構成し外気に晒され放熱のおそれのあるエアジョイントパイプ163の露出部分が、シリンダヘッド160から延設されるステー165の先端保持部165ａで覆われるので、エアジョイントパイプ163を外気から断熱するとともに、シリンダヘッド160の熱がステー165に伝達されエアジョイントパイプ163を加熱し、圧縮により高温となった空気の温度を凝縮温度以上に維持し、凝縮水の発生を防止することができる。

したがって、空気供給系の定期的なメンテナンスを不要とし、レギュレータの性能を高く維持して燃料供給制御を精度良く実行することができる。
また、エアジョイントパイプ163を、シリンダヘッド160から延設されるステー165で覆う簡単な構造で低コストである。

なお、このステー165のエアジョイントパイプ163を保持する先端保持部165ａの外周に保温部材または蓄熱部材を巻き付け覆ってもよく、より確実にエアジョイントパイプ163および圧縮空気を高温に維持することができる。

またさらに別の実施の形態に図２２および図２３に基づいて説明する。
本実施の形態は、前記図２０および図２１に図示した実施の形態と同じシリンダヘッドに同じ空気通路が形成されており、よって同じ部材は同じ符号を用いることとする。
すなわち本空気通路は、シリンダヘッド160の壁体部に穿設孔161，162が形成され、一部が外配管となってエアジョイントパイプ163が連結している。

このエアジョイントパイプ163の露出部分に保温部材170（または蓄熱部材）が巻き付けられ、その上をシリンダヘッド160から延設される金属製のステー175が、その先端保持部175ａで覆っている。
ステー175は、前記実施の形態のステー175と同様に基端部175ｂがボルト176でシリンダヘッド160に螺着固定されている。

空気通路の外部に露出する外配管部分を構成し外気に晒され放熱のおそれのあるエアジョイントパイプ163の露出部分が、保温部材170に覆われるとともにシリンダヘッド160から延設されるステー175の先端保持部175ａで２重に覆われるので、エアジョイントパイプ163を保温すると同時に外気からの断熱を確実にし、かつステー175がシリンダヘッド160の熱がステー175に伝達され保温部材170を介してエアジョイントパイプ163を加熱し、圧縮により高温となった空気の温度を凝縮温度以上に維持し、凝縮水の発生を防止することができる。

したがって、空気供給系の定期的なメンテナンスを不要とし、レギュレータの性能を高く維持して燃料供給制御を精度良く実行することができる。
また、エアジョイントパイプ163を、保温部材170が覆い、その上をシリンダヘッド160から延設されるステー175で覆う簡単な構造で低コストである。

次に、保温部材または蓄熱部材を利用してエアジョイントパイプを位置決め固定する例を図２４に基づき説明する。
先の図１ないし図１９に示した実施の形態と比べて、エアジョイントパイプ180が多少短く、その固定構造が若干異なるものである。
シリンダヘッドは、前記実施の形態と全く変わりないので同じ符号を用いる。

図２４（１）に図示するように、吐出孔98の下流端拡径部98ａと穿設孔99の上流端拡径部99ａにエアジョイントパイプ180の両端がそれぞれシール部材180ａ，180ｂを装着して嵌入されており、穿設孔99の上流端拡径部99ａの開口端面に接してエアジョイントパイプ180の所定箇所に固定リング181が係合され、エアジョイントパイプ180の中央露出部分を保温部材185が覆っている。

エアジョイントパイプ180の取付け手順は、まずエアジョイントパイプ180の一端を穿設孔99の十分奥行きのある上流端拡径部99ａに挿入した後、他端を吐出孔98の下流端拡径部98ａに挿入し、エアジョイントパイプ180の所定箇所に固定リング181を係合してエアジョイントパイプ180と一体に固定リング181を穿設孔99の上流端拡径部99ａの開口端面に当接し、この固定リング181と吐出孔98の下流端拡径部98ａの開口端面との間のエアジョイントパイプ180の露出部分を保温部材185で覆う。

このようにしてエアジョイントパイプ180を取り付けることで、固定リング181とともに保温部材185によりエアジョイントパイプ180が位置決め固定される。
エアジョイントパイプ180は保温部材185を利用して容易に位置決め固定される。

また、空気ポンプ90等のメンテナンスを行うときは、まず保温部材185を取り除き、固定リング181を取り外して、エアジョイントパイプ180を穿設孔99の上流端拡径部99ａに奥まで挿入して他端を空気ポンプ90の吐出孔98の下流端拡径部98ａから抜きさり、図２４（２）に図示するように、下流端拡径部98ａを開口してメンテナンスを行うことができ、メンテナンス性が良い。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関を搭載した自動二輪車の側面図である。上記内燃機関の縦断面を左方から見た図である。上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。上記内燃機関の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。上記内燃機関の前部を下側から見た図であり、一部に断面が示してある。上記内燃機関の前部を、シリンダヘッドカバーを取り外して、前から見た図である。上記内燃機関の前部の水平断面を上から見た図である。上記内燃機関のシリンダヘッドカバーを前から見た図である。図８のＡ−Ａ断面図である。図８のＢ−Ｂ断面図である。図８のＣ−Ｃ断面図である。図１１のＤ矢視図である。図１２のＥ−Ｅ断面図である。上記内燃機関の前部を右側から見た図である。上記内燃機関の前部縦断面を左側から見た図である。上記内燃機関の空気圧レギュレータのキャップをその頂部から見た図である。上記内燃機関の混合気供給装置のシステム図であり、燃料および空気が圧力調整されて燃料噴射弁と混合気噴射弁へ供給される経路を示している。図６のＦ−Ｆ断面図である。圧縮空気が供給される空気通路内の通路温度に対する凝縮水量を示すグラフである。別実施の形態の要部断面図である。図２０のＧ−Ｇ断面図である。また別実施の形態の要部断面図である。図２２のＨ−Ｈ断面図である。さらに別の実施の形態のエアジョイントパイプの取付構造およびメンテナンス時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１…内燃機関、31…クランクケース、32…シリンダブロック、33…シリンダヘッド、34…シリンダヘッドカバー、40…燃焼室、90…空気ポンプ、92…シリンダ、93…ピストン、94…蓋部材、95…圧縮室、96…空気吸入管、97…弁、98…吐出孔、99…穿設孔、100…穿設孔、101…穿設孔、102…圧縮空気通路、103…エアジョイントパイプ、104…燃料噴射弁収容孔、105…混合気噴射弁収容孔、106…燃料噴射弁、107…混合気噴射弁、109…穿設孔、110…穿設孔、111…穿設孔、112…圧縮空気通路、125…圧縮空気室、140…空気圧レギュレータ、146…燃料圧レギュレータ、
150…保温部材、
160…シリンダヘッド、163…エアジョイントパイプ、165…ステー、
170…保温部材、175…ステー、
180…エアジョイントパイプ、181…固定リング、185…保温部材。

Claims

圧縮空気と燃料との混合気を燃焼室に供給する混合気噴射弁を備えた内燃機関における圧縮空気供給構造において、
内燃機関のシリンダヘッドは互いに対向する開口を有する穿設孔を有し、
圧縮空気の供給源であるエアポンプから前記混合気噴射弁に圧縮空気を導く空気通路の外部に露出する外配管部分を構成するエアジョイントパイプは、その両端が前記穿設孔の対向する開口に嵌入され、前記外配管部分が一方の前記穿設孔の開口端面から他方の前記穿設孔の開口端面まで前記シリンダヘッドから延設されるステーの先端保持部で覆われることを特徴とする内燃機関における圧縮空気供給構造。
前記エアジョイントパイプは、一方の前記穿設孔の開口端面に沿って前記エアジョイントパイプの外周面所定箇所に係合される固定部材とともに同固定部材と他方の前記穿設孔の開口端面との間で前記エアジョイントパイプの露出部分を覆う前記保温部材または蓄熱部材によって位置決め固定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関における圧縮空気供給構造。