JP4782030B2

JP4782030B2 - エンジンおよび該エンジンを備えた自動二輪車

Info

Publication number: JP4782030B2
Application number: JP2007021693A
Authority: JP
Inventors: 義基松田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: US7647917B2; US20080178846A1; JP2008185018A

Description

本願発明は、エンジンの燃料配管の改良に関し、特に、同時に複数の気筒を燃焼させるように構成されたエンジンにおける燃料供給圧力の変動を抑制することができるエンジン、および該エンジンを備えた自動二輪車に関する。

一般に、多気筒エンジンの場合、燃料供給系は、燃料タンクから燃料配管を通じて燃料ポンプにより吸い出され、この燃料配管を通じて、この一部を構成するフューエル・レールに供給される。該フューエル・レールは、各気筒のフューエル・インジェクタを支持しており、各フューエル・インジェクタに燃料を分配している（特許文献１参照）。

ところで、同爆させる構成のエンジンがある。同爆とは、同時に２つ以上の気筒を燃焼させることであり、従来から様々な効果があるとして利用されている。この同爆時には、通常の単一気筒のみの燃焼（ここでは「非同爆」と称する）時に対して同爆気筒数に応じた倍数の量の燃料を消費することになる。
特開２００５−１８８３８６号公報

しかしながら、同爆の際の燃料噴射時には、フューエル・レールを含む燃料配管内の圧力が非同爆の際よりも大きく低下し、エンジンの回転数が安定しないことがある。

本願発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの燃料配管を改良し、同爆時における燃料供給圧力の変動を抑制することによって、運転回転数の安定したエンジン、および該エンジンを備えた自動二輪車を提供することを目的とする。

本願発明に係るエンジンは、同時に複数の気筒を燃焼させるように構成されたエンジンであって、燃料供給源に接続された燃料配管と、該燃料配管から分岐して対応する気筒に燃料をそれぞれ噴射するフューエル・インジェクタと、前記燃料配管に設けられ、内部空間を前記燃料配管と連通するダンパ室とを備え、前記燃料配管は、前記フューエル・インジェクタを保持し、前記燃料供給源からの燃料を前記フューエル・インジェクタに分配するフューエル・レールを有し、前記ダンパ室は、前記フューエル・レールに設けられ、前記ダンパ室の内部容積が、前記フューエル・レールの内部容積以上の大きさであり、かつ、前記ダンパ室は、それが設けられた前記フューエル・レールの部分の容積と自身の容積との和が、同時に２つ以上のフューエル・インジェクタで燃料噴射しない場合に必要な通常の燃料配管の容積に、同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタの個数を掛けた大きさ以上の容積を有するように構成されていることを特徴とする。

つまり、前記発明によれば、ダンパ室が燃料配管に連通した状態で追加配置されているため、同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタに接続された燃料配管における燃料供給圧力の変動をダンパ室により吸収することができ、運転回転数の安定したエンジンを実現することができる。また、前記ダンパ室は、前記フューエル・レールに設けられていると、既存の構成のフューエル・レールへの付設が可能となり、さらに、エンジン回りの設置スペースに合わせて配置されることが可能である。また、同爆のために同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタの個数に対応した燃料配管内部容積が確保されるので、同爆時における燃料供給圧力の変動をより安定して抑制することができる。

前記ダンパ室は、それが設けられた前記燃料配管の部分の容積と自身の容積との和が、同時に２つ以上のフューエル・インジェクタで燃料噴射しない場合に必要な通常の燃料配管の容積よりも大となるように構成されることが可能である。この場合、同爆のために同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタに接続された燃料配管に十分な内部容積が確保されるので、同爆時における燃料供給圧力の変動を抑制することができ、運転回転数の安定したエンジンを実現することができる。

前記ダンパ室は、その少なくとも一部が弾性材料で形成されており、内圧によって容積が変化するように構成されることが可能である。そうすると、燃料供給圧力の変動が弾性材料部分で十分に吸収され、圧力変動をさらに好適に抑制することができる。

前記ダンパ室は、前記フューエル・レールの端部に設けられると、前記フューエル・レールの端部近傍のエンジン回りスペースを有効利用することができる。

前記フューエル・レールは、複数のフューエル・レールから構成されることが可能である。この場合、前記ダンパ室は、前記複数のフューエル・レールを相互接続する管路により構成されていると、複数のフューエル・レールを相互接続する管路自体が前記ダンパ室の作用をなすことができる。

前記インジェクタは、エアクリーナボックスの壁面を貫通して取り付けられると、たとえば、前記エンジンが二輪車用エンジンに適用される場合に、エアクリーナボックス内に侵入して設けられ得るフューエル・インジェクタの１つまたはいくつかが接続されたフューエル・レールの固定が容易となる。

この場合、前記フューエル・レールは、前記エアクリーナボックスの外壁面に接触して設けられると、フューエル・レールによってエアクリーナボックスの容積が減少することが回避される。

さらに、この場合、前記フューエル・レールは、前記エアクリーナボックスの外壁面から可及的に突出しないように扁平した燃料通流断面積を有すると、エアクリーナボックスの外壁面近傍のエンジン回りスペースを有効利用することができる。

以上のように前記エンジンは、ツイン・インジェクタを採用したり、エンジン回りの設置スペースが比較的小さい自動二輪車への適用時にさらなる効果を奏する。

前記発明によれば、エンジンの燃料配管を改良し、同爆時における燃料供給圧力の変動を抑制することによって、運転回転数の安定したエンジン、および該エンジンを備えた自動二輪車を提供することができる。

以下、本願発明に係るエンジン、および該エンジンを備えた自動二輪車について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本願発明の実施の形態に係る自動二輪車10の構成を示す右側面図である。この自動二輪車10は、メインフレーム（図示せず）の前後に前輪11および後輪12をそれぞれ支持し、このメインフレームは、自動二輪車10の駆動源としてのエンジン20を支持している。また、メインフレームは、エンジン20の上方に燃料タンク40を支持している。

本実施の形態に係るエンジン20は、燃料噴射式の４気筒エンジンであり、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）により制御されて、同時に２つの気筒を燃焼するように構成されている。なお、本発明の適用は、このような種類のエンジン20に限定されるものではなく、同爆する構成であれば任意の種類のエンジンであっても適用することが可能である。

本実施の形態においては、エンジン20は、前方に排気ポート（図４の参照符号22で示すような）、そして、後方に吸気ポート（図４の参照符号21で示すような）をそれぞれ有するような構成を有し、該吸気ポートには、接続管（図４の参照符号211を参照）に接続されたエアクリーナボックス30が連結されている。

図２に示すように、本実施の形態に係るエンジン20の燃料供給系は、燃料供給源としての燃料タンク40（図１も参照）と、一般的にはこの燃料タンク40内に収納されて燃料タンク40内の燃料を圧送する燃料ポンプ50と、該燃料ポンプ50から圧送される燃料の圧力を一定に維持する燃料圧レギュレータ60と、該燃料圧レギュレータ60により圧力を一定に維持された燃料を、エンジン20の各気筒に対応するフューエル・インジェクタ22に分配するフューエル・レール23とを備えている。

図２に示すように、燃料タンク40、燃料ポンプ50、燃料圧レギュレータ60、およびフューエル・レール23の間は、柔軟性のある燃料パイプ72，235などで結合されており、本実施の形態においては、これら燃料パイプ72，235と、フューエルレール23とを含めて「燃料配管」と称している。

フューエル・レール23は、一般的には、金属製からなり、非同爆のときに十分な燃料噴射量を確保できるような容積を有している従来と同様のものである。

従来では、このようにフューエル・レール23の容積と、燃料圧レギュレータ60とにより、非同爆における単一のフューエルインジェクタ22による燃料噴射時の圧力変化を吸収するようになっていたが、本実施の形態のように同爆（ここでは、特に２気筒同爆）させる場合には、このような構成のみでは、従来技術欄で述べたような圧力変動が生じる場合がある。

そこで、本願発明では、燃料配管にこのような同爆のときの圧力変動を吸収するダンパ室24を設けてある。特に、本実施の形態では、このダンパ室24は、フューエル・レール23の中途に配置されている。

ダンパ室24は、その内部空間をフューエル・レール23の内部空間と連通している。ダンパ室24の内部容積は、任意のサイズであっても圧力変動を吸収する作用を有するが、この作用を確実にするためには、たとえば、ダンパ室24を含むフューエル・レール23の内部容積を、少なくとも、同時に２つ以上のフューエル・インジェクタで燃料噴射しない場合に必要な通常の燃料配管の容積に、同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタ22の個数で掛けた大きさの内部容積にすれば十分である。つまり、２気筒同爆で、且つ、ここで使用されるフューエル・レール23が既存の容量のものであれば、ダンパ室24は、フューエル・レール23の内部容積と同じか、それ以上の大きさの内部容積を有していればよい。つまり、（同爆を伴う対象燃料配管容積、または、ここではフューエル・レール容積）＋（ダンパ室容積）＝（同爆気筒数）×（非同爆時の通常の対象燃料配管容積）という関係が成り立つ。

また、別の実施の形態では、ダンパ室24のケーシングは、内圧によって内部容積が変化するような構成とすることが可能である。具体的には、たとえば、ケーシングの材質をゴムなどの柔軟性のある材料にする。また、さらに別の例としては、ダンパ室24の材質は、より硬質なものであってもよい。たとえば、ダンパ室24を、液密に入れ子式に結合された金属性あるい合成樹脂製のダンパのように構成することも可能である。

さらに、別の実施の形態では、図３（ａ）に示すように、前記と同様のダンパ室24Aは、今度はフューエル・レール23の端部に配置されている。このようなダンパ室24Aの配置自由度は、特に、本実施の形態のように設置スペースが非常に狭い自動二輪車への適用時に様々な設計上の選択肢を与えることができる。

また、図３（ｂ）に示すように、ダンパ室の容積分を、フューエル・レール23Cに統合することも可能である。つまり、このフューエル・レール23Cは、非同爆時の通常のフューエル・レール（たとえば、図２および図３（ａ）に示すようなもの）の容積の２倍以上の容積を有している。

たとえば、図３（ａ）に示すような円形断面のフューエル・レール23の内径がdであるとすれば、フューエル・レール23の燃料通流断面積Adは、Ad＝πd²である。一方、図３（ｂ）に示すフューエル・レール23Cの内径がDであるとすれば、フューエル・レール23Cの燃料通流断面積Asは、As＝πD²である。したがって、この場合、フューエル・レール23Cの燃料通流断面積Asは、As≧２Adという関係を有していればよい。

具体的には、自動二輪車における燃料配管の内径は、一般には、６ｍｍ〜８ｍｍ程度であり、フューエル・レールの内径もこれに合わせて６ｍｍ〜８ｍｍ程度となっていることが多い。したがって、本実施の形態のような２気筒同爆の例を適用すれば、ダンパ室の機能を統合したフューエル・レールの内径は、約８．５ｍｍ〜約１１．３ｍｍとなる。

さらに別の実施形態では、図４に示すように、エンジン20は、１つの気筒に対して２つのフューエル・インジェクタを備えたツイン・インジェクション方式である。図４では、エンジン20の一部断面を示し、右側に吸気ポート21（自動二輪車後方）、左側に排気ポート22（自動二輪車前方）をそれぞれ配してある。なお、ここでは、断面図示の都合上、１気筒分しか示していないが、他の気筒も構成は同じである。

右側に位置する吸気ポート21の中途には、下側から一段目の主フューエル・インジェクタ22Aが配置されている。吸気ポート21には、適宜の接続管211を介してエアクリーナボックス30が取り付けられている。エアクリーナボックス30の内部には、２段目の副フューエル・インジェクタ22Bが、接続管211の吸気入口に臨むように配置されている。副フューエル・インジェクタ22B及びそのフューエルレール23Bは、ステー81,82によりエアクリーナボックス30に固定されている。ステー81,82は、エアクリーナボックス30の外面に取り付けられた剛板８０との間でエアクリーナボックス30の壁面を挟むように、ボルト83及びナット84によりエアクリーナボックス30に固定されている。

図４に示すツイン・インジェクション方式の燃料供給系の構成は一般的なものであり、したがってこれ以上の詳細な説明は省略するが、このような構成に本願発明に係るダンパ室を適用する場合には、図５に示すように、２段のフューエル・インジェクタ22A，22Bをそれぞれ支持するフューエル・レール23A，23Bを連通接続する管路としてダンパ室24Bを形成する。

このダンパ室24Bも前述したような十分な容積を持つことが望ましく、また、容積可変な構成であってもよい。さらに、ここでは、２段のフューエル・レールがある構成を例示している都合上、フューエル・レールを相互連結する構成のダンパ室を示したが、３段以上のフューエル・レールがある場合には、任意の態様に接続することが可能であることは言うまでもない。

このように、フューエル・レールは、それ自体がダンパ室の作用をなす場合は、その容積の確保が重要であり、断面形状は任意の形状をなすことが可能である。たとえば、ここまで示した円形断面以外にも、図６（ａ）に示すような楕円形状断面あるいは長円形状断面のフューエル・レール232Bとすることも可能である。なお、図６（ａ）中ではフューエル・インジェクタ22B及びフューエル・レール232Bの支持構造等は図示せず省略している。

また、図４に示したようにフューエル・インジェクタ22Bをエアクリーナボックス30の内部に配置する構成の場合には、図６（ｂ）に示すように、フューエル・インジェクタ22Bのフューエル・レール23Bとの接続側端部をエアクリーナボックス30の壁面に貫通させ、該接続側端部をエアクリーナボックス301の壁面の外側でフューエル・レール231Bに接続するように構成することが望ましい。具体的には、エアクリーナボックス301aには、フューエル・インジェクタ22Bの後部が挿通される開口部301aが形成されている。フューエル・レール231Bは、エアクリーナボックス301の外壁面に沿った断面扁平形状であり、エアクリーナボックス301の開口部301aの周囲の外面にシール部材234を介して気密的に取り付けられるフランジ部233を有している。この構成によれば、フューエル・レール231Bが扁平形状であるため、エアクリーナボックス301の外壁面からの突出量を少なくしながらもフューエル・レール231Bの容積を大きくすることが可能である。さらに、このような扁平形状は、フューエル・レール231Bのエアクリーナボックス301の壁面による支持および取り付け安定性を向上する。

なお、前記実施形態では自動二輪車を例に説明したが、本発明に係るエンジンは、自動二輪車に限らず不整地走行車両や小型滑走艇（Personal Water Craft：PWC）など他の乗り物にも適用することができる。さらに、ダンパ室の他の構成として、図示しないが、たとえばピストン式や蛇腹式やスライド式等のように部材の出し入れや伸縮により容積変化を可能とする構造も採用できる。また、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。

以上のように、本願発明は、エンジンの燃料配管を改良することによって、同爆時の燃料供給圧力の変動を抑制し、運転回転数の安定したエンジンを備えた自動二輪車を提供することが要求される用途に適用可能である。

本願発明の実施の形態に係る自動二輪車の構成を示す右側面図である。図１に示した本実施の形態に係るエンジンの構成を示す模式図であり、特に、その燃料供給系を示している。（ａ）は図２に示したエンジンのフューエル・レールの別の例を示しており、（ｂ）はさらに別の例を示している。図１に示した本実施の形態に係るエンジンの別の例を示す模式図であり、特に、ツイン・インジェクション式のエンジンを示している。図４に示したツイン・インジェクタ式のエンジンに適用される本実施の形態に係るエンジンの燃料供給系を示す模式図である。（ａ）はエアクリーナボックス内に配置される構成のフューエル・インジェクタに適用される、本実施の形態に係るエンジンのダンパ室としてのフューエル・レールの構成を示し、（ｂ）はその別の例を示している。

符号の説明

10 自動二輪車
20 エンジン
22，22A，22B フューエル・インジェクタ
23，23A，23B，231B，232B フューエル・レール（燃料配管）
23C フューエル・レール（燃料配管／ダンパ室）
24，24A，24B ダンパ室
30 エアクリーナボックス
40 燃料タンク
72，235 燃料パイプ（燃料配管）

Claims

同時に複数の気筒を燃焼させるように構成されたエンジンであって、
燃料供給源に接続された燃料配管と、
該燃料配管から分岐して対応する気筒に燃料をそれぞれ噴射するフューエル・インジェクタと、
前記燃料配管に設けられ、内部空間を前記燃料配管と連通するダンパ室とを備え、
前記燃料配管は、前記フューエル・インジェクタを保持し、前記燃料供給源からの燃料を前記フューエル・インジェクタに分配するフューエル・レールを有し、
前記ダンパ室は、前記フューエル・レールに設けられ、前記ダンパ室の内部容積が、前記フューエル・レールの内部容積以上の大きさであり、かつ、
前記ダンパ室は、それが設けられた前記フューエル・レールの部分の容積と自身の容積との和が、同時に２つ以上のフューエル・インジェクタで燃料噴射しない場合に必要な通常の燃料配管の容積に、同時に燃料噴射するフューエル・インジェクタの個数を掛けた大きさ以上の容積を有するように構成されていることを特徴とするエンジン。
前記ダンパ室は、それが設けられた前記フューエル・レールの部分の容積と自身の容積との和が、同時に２つ以上のフューエル・インジェクタで燃料噴射しない場合に必要な通常の燃料配管の容積よりも大となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
前記ダンパ室は、その少なくとも一部が弾性材料で形成されており、内圧によって容積が変化するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン。
前記ダンパ室は、前記フューエル・レールの端部に設けてあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン。
前記フューエル・レールは、複数のフューエル・レールからなり、
前記ダンパ室は、前記複数のフューエル・レールを相互接続する管路により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン。
請求項１乃至５のいずれかに記載のエンジンを備えることを特徴とする自動二輪車。
前記エンジンの気筒へ導入される吸気を清浄するエアクリーナボックスを備え、
前記フューエル・インジェクタは、前記エアクリーナボックスの壁面の開口部を挿通しており、
前記フューエル・レールは、断面扁平形状であり、前記壁面の外面における前記開口部の周囲に気密的に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の自動二輪車。