JP6012554B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関し、詳しくは、吸気圧センサの圧力検出精度を高めることができる、エンジンの吸気装置に関する。
従来、エンジンの吸気装置として次のものがある(例えば、特許文献1参照)。
図7(A)(B)及び図8(A)(B)に示すように、スロットル吸気通路(101)を備えたスロットルボディ(102)と、スロットル吸気通路(101)に設けられたスロットル弁(103)と、燃料インジェクタ(111)と、吸気圧センサ(112)とを備え、スロットルボディ(102)の上部にインジェクタ取付座(113)とセンサ取付筒(114)とが設けられ、インジェクタ取付座(113)に燃料インジェクタ(111)が取り付けられ、センサ取付筒(114)に吸気圧センサ(112)が取り付けられ、センサ取付筒(114)内に吸気圧導入室(115)が設けられ、吸気圧導入室(115)に吸気圧センサ(112)が臨み、この吸気圧導入室(115)のスロットル吸気通路(101)側の奥端に吸気圧導入口(116)が設けられ、スロットル吸気通路(101)がスロットル弁(103)よりも下流側の下流側通路部分(101e)を備え、吸気圧導入口(116)を介して吸気圧導入室(115)が下流側通路部分(101e)に連通されたエンジンの吸気装置。
この種の吸気装置によれば、燃料インジェクタ(111)からスロットル吸気通路(101)に噴射された燃料(図外)が吸気圧導入室(115)で凝縮し、燃料による吸気圧センサ(112)の汚染が抑制される利点がある。
しかし、この従来技術では、図7(A)(B)及び図8(A)(B)に示すように、インジェクタ取付座(113)よりも吸気上流側にセンサ取付筒(114)が設けられ、図7(A)に示すように、センサ取付筒(114)をその中心軸線(114a)と平行な向きに見て、吸気圧導入室(115)の奥端がスロットル吸気通路(101)からずれた位置に設けられ、図8(A)(B)に示すように、吸気圧導入口(116)が吸気圧導入通路(109)を介して下流側通路部分(101e)と連通され、吸気圧導入通路(109)がスロットル吸気通路(101)の周壁に形成されているため、問題がある。
特開2008−38665号公報(図3〜図5参照)
《問題点》 吸気圧センサの圧力検出精度が低かった。
図8(A)(B)に示すように、吸気圧導入口(116)が吸気圧導入通路(109)を介して下流側通路部分(101e)と連通され、吸気圧導入通路(109)がスロットル吸気通路(101)の周壁に形成されているため、吸気圧導入通路(109)の内径がスロットル吸気通路(101)の周壁の肉厚の制約を受け、小さくなる。このため、吸気圧導入通路(109)の絞り抵抗により、下流側通路部分(101e)の圧力変動が、吸気圧導入室(115)に伝わりにくく、吸気圧センサ(112)の圧力検出精度が低かった。
本発明の課題は、吸気圧センサの圧力検出精度を高めることができる、エンジンの吸気装置を提供することにある。
請求項1に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図1(A)〜(C)に例示するように、スロットル吸気通路(1)を備えたスロットルボディ(2)と、スロットル吸気通路(1)に設けられたスロットル弁(3)と、燃料インジェクタ(11)と、吸気圧センサ(12)とを備え、スロットルボディ(2)の上部にインジェクタ取付座(13)とセンサ取付筒(14)とが設けられ、インジェクタ取付座(13)に燃料インジェクタ(11)が取り付けられ、センサ取付筒(14)に吸気圧センサ(12)が取り付けられ、センサ取付筒(14)内に吸気圧導入室(15)が設けられ、吸気圧導入室(15)に吸気圧センサ(12)が臨み、この吸気圧導入室(15)のスロットル吸気通路(1)側の奥端に吸気圧導入口(16)が設けられ、スロットル吸気通路(1)がスロットル弁(3)よりも下流側の下流側通路部分(1e)を備え、吸気圧導入口(16)を介して吸気圧導入室(15)が下流側通路部分(1e)に連通された、エンジンの吸気装置において、
図1(A)に例示するように、インジェクタ取付座(13)よりも吸気下流側にセンサ取付筒(14)が設けられ、センサ取付筒(14)をその中心軸線(14a)と平行な向きに見て、吸気圧導入室(15)の奥端の吸気圧導入口(16)が下流側通路部分(1e)と連通状にオーバーラップし、
図3(A)(B)に例示するように、燃料インジェクタ(11)から吸気ポート(19)への燃料(17)の噴射の全部または一部が、爆発行程(21)と排気行程(22)とを区画する下死点(23)の前40°から後30°のクランク角範囲(24)内で実施される、ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
(請求項1に係る発明)
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 吸気圧センサの圧力検出精度を高めることができる。
図1(A)に例示するように、インジェクタ取付座(13)よりも吸気下流側にセンサ取付筒(14)が設けられ、センサ取付筒(14)をその中心軸線(14a)と平行な向きに見て、吸気圧導入室(14)の奥端の吸気圧導入口(16)が下流側通路部分(1e)と連通状にオーバーラップしているので、スロットル吸気通路(1)の周壁の肉厚の制約を受ける吸気圧導入通路を介することなく、吸気圧導入口(16)を下流側通路部分(1e)に連通させることができる。このため、大きな絞り抵抗を受けることなく、下流側通路部分(1e)の圧力変動が、吸気圧導入室(15)に速やかに伝わり、吸気圧センサ(12)の圧力検出精度を高めることができる。
《効果》 噴射された燃料の気化が促進される。
図3(A)(B)に例示するように、燃料インジェクタ(11)から吸気ポート(19)への燃料(17)の噴射の全部または一部が、爆発行程(21)と排気行程(22)とを区画する下死点(23)の前40°から後30°のクランク角範囲(24)内で実施されるので、燃焼室(25)の燃焼熱や排気熱がシリンダヘッド(18)を介して噴射された燃料(17)に伝わり、噴射された燃料(17)の気化が促進される。
(請求項2に係る発明)
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 スロットルボディがコンパクトになる。
図3(A)に例示するように、インジェクタ取付座(13)の吸気下流側に、インジェクタ取付座(13)と一体のセンサ取付筒(14)が設けられているので、スロットルボディ(2)がコンパクトになる。
(請求項3に係る発明)
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 噴射された燃料の気化が促進されるとともに、吸気弁の熱損傷が抑制される。
図3(A)に例示するように、燃料インジェクタ(11)から噴射された燃料(17)がシリンダヘッド(18)の吸気ポート(19)を経てポペット型の吸気弁(20)の弁頭(20a)を直撃するように構成されているので、燃焼室(25)の熱が弁頭(20a)を介して噴射された燃料(17)に供給され、噴射された燃料(17)の気化が促進されるとともに、吸気弁(20)の熱損傷が抑制される。
本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置を説明する図で、図1(A)はスロットルボディの平面図、図1(B)は図1(A)のB方向矢視図、図1(C)は図1(A)のC−C線断面図である。 本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置を説明する図で、シリンダヘッドとスロットルボディとエアクリーナ奥端ケースの横断平面図である。 図3(A)は図2のIII−III線断面図、図3(B)は燃料噴射時期の説明図である。 図4(A)はエアクリーナ奥端ケースとスロットルボディとを正面から見た図、図4(B)は図4(A)のB−B線断面図である。 図1の吸気装置を備えたエンジンの側面図である。 図5のエンジンの縦断側面図である。 従来技術に係るエンジンの吸気装置を説明する図で、図7(A)はスロットルボディの平面図、図7(B)はスロットルボディの側面図である。 図7の吸気装置を説明する図で、図8(A)は図7(A)のVIII−VIII線断面図、図8(B)はスロットルボディの縦断側面図である。
図1〜図6は本発明の実施形態に係るエンジンの吸気装置を説明する図であり、この実施形態では、立形の水冷直列2気筒火花点火式ガソリンエンジンについて説明する。
本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
図5に示すように、シリンダブロック(26)の上部にシリンダヘッド(18)を組み付け、シリンダヘッド(18)の上部にシリンダヘッドカバー(27)を組み付けている。シリンダブロック(26)の下部にはオイルパン(28)を組み付けている。シリンダブロック(26)の前部にはギヤケース(29)を組み付け、ギヤケース(29)の前部にはベルトケース(30)を組み付けている。ベルトケース(30)の前部にはエンジン冷却ファン(31)を配置している。シリンダブロック(26)の後部にはフライホイール(32)を配置している。シリンダヘッド(18)の手前(右側)にはスロットルボディ(2)を介してエアクリーナ(47)を組み付けている。シリンダブロック(26)の手前にはメカニカルガバナのガバナレバー(33)とガバナスプリング(34)とを配置している。このエンジンは、電子燃料噴射装置を備えている。
このエンジンの電子燃料噴射装置の概要は、次の通りである。
図2に示すように、シリンダヘッド(18)に設けた吸気ポート(19)内に燃料インジェクタ(11)から燃料(17)(17)を噴射する。スロットルボディ(2)にスロットル弁(3)と燃料インジェクタ(11)を取り付けている。スロットル弁(3)はメカニカルガバナのガバナレバー(33)に連動連結している。スロットル弁(3)の吸気下流側の吸気圧を検出する吸気圧センサ(12)と、エンジン回転数センサ(35)と、制御手段(36)とを設け、吸気圧センサ(12)とエンジン回転数センサ(35)とを制御手段(36)を介して燃料インジェクタ(11)に連携させ、吸気圧センサ(12)で検出した吸気圧と、エンジン回転数センサ(35)で検出したエンジン回転数とに基づいて、演算された吸気量に応じ、制御手段(36)が燃料インジェクタ(11)からの燃料噴射量を調節する。燃料(17)には、ガソリンを用いているが、他の液体燃料や、液化ガス燃料を用いることもできる。液体燃料とは、常温常圧下(15°C〜20°C、760mmHg)で液体の燃料をいい、液化ガス燃料とは、常温常圧下ではガスであるが、加圧下で液体の燃料をいう。
電子燃料噴射装置の詳細は、次の通りである。
図3(A)に示すように、燃料インジェクタ(11)は、スロットルボディ(2)の上部に取り付けられている。図2に示すように、燃料インジェクタ(11)は、燃料タンク(37)内に設けた燃料圧送ポンプ(38)に接続されている。燃料インジェクタ(11)には燃料タンク(37)から燃料圧送ポンプ(38)により燃料が圧送される。そして、制御手段(36)で燃料インジェクタ(11)からの燃料噴射期間を制御することにより、燃料噴射量が調節される。制御手段(36)はマイクロコンピュータである。制御手段(36)は点火時期も制御する。
図2に示すように、気筒中心軸線(39)(40)と平行な向きに見て、2本の気筒(6)(7)の配列方向を前後方向、これと直交するシリンダヘッド(18)の幅方向を左右方向として、隣り合う前後の気筒(6)(7)の一対に対して、一のスロットルボディ(2)を用い、このスロットルボディ(2)をシリンダヘッド(18)の横一側(右側)に配置し、このスロットルボディ(2)に一のスロットル吸気通路(1)と一のスロットル弁(3)とを設けている。上記前後の気筒(6)(7)の各弁口(6a)(7a)の間からスロットル吸気通路(1)に向けて中央吸気ポート壁(41)を導出し、この中央吸気ポート壁(41)の前後に形成される吸気ポート(19)を介して、上記各弁口(6a)(7a)を上記スロットル吸気通路(1)に連通させている。
図2、図3(A)に示すように、前記スロットルボディ(2)に燃料インジェクタ(11)を取り付けている。一のスロットルボディ(2)に対し、一の燃料インジェクタ(11)を用いている。図2に示すように、燃料インジェクタ(11)の先端部を先方の中央吸気ポート壁(41)に向け、この燃料インジェクタ(11)の先端部に前後の燃料噴射孔を配置し、これら前後の燃料噴射孔から前後に分けて噴射した燃料(17)を、それぞれ中央吸気ポート壁(41)の前後で、吸気ポート(19)の内壁面に衝突させるようにしている。燃料(17)は、前後の燃料噴射孔から同時に噴射される。
図3(A)に示すように、気筒軸線(39)(40)の方向を上下方向、シリンダヘッドカバー(27)のある方を上、シリンダブロック(26)のある方を下とし、クランク軸(42)の架設方向と平行な向きから見て、燃料(17)は、吸気ポート(19)のポート入口(19a)から吸気ポート(19)に斜め下向きに噴射され、吸気ポート(19)の内壁面の下部に斜め上から衝突する。
図2に示すように、中央吸気ポート壁(41)は、スロットル吸気通路(1)に近づくにつれてその左右方向の幅が次第に狭くなるようにしている。吸気ポート(19)を、単一の吸気ポート入口(19a)から相互に隣り合う前後の気筒(6)(7)の各吸気弁口(6a)(7a)に向かうV字形の分岐構造としている。そして、前後の燃料噴射孔から前後に分けて同時に噴射した燃料(17)(17)は、それぞれ中央吸気ポート壁(41)の前後で、前後の分岐ポート部分(43)(44)の内壁面に衝突する。このエンジンは、2気筒で吸気ポート(19)が分岐しているため、インテークマニホルドを用いる必要がない。
図1(A)〜(C)に示すように、このエンジンは、スロットル吸気通路(1)を備えたスロットルボディ(2)と、スロットル吸気通路(1)に設けられたスロットル弁(3)と、燃料インジェクタ(11)と、吸気圧センサ(12)とを備え、スロットルボディ(2)の上部にインジェクタ取付座(13)とセンサ取付筒(14)とが設けられ、インジェクタ取付座(13)に燃料インジェクタ(11)が取り付けられ、センサ取付筒(14)に吸気圧センサ(12)が取り付けられ、センサ取付筒(14)内に吸気圧導入室(15)が設けられ、吸気圧導入室(15)に吸気圧センサ(12)が臨み、この吸気圧導入室(15)のスロットル吸気通路(1)側の奥端に吸気圧導入口(16)が設けられ、スロットル吸気通路(1)がスロットル弁(3)よりも下流側の下流側通路部分(1e)を備え、吸気圧導入口(16)を介して吸気圧導入室(15)が下流側通路部分(1e)に連通されている。
図1(A)に示すように、インジェクタ取付座(13)よりも吸気下流側にセンサ取付筒(14)が設けられ、センサ取付筒(14)をその中心軸線(14a)と平行な向きに見て、吸気圧導入室(15)の奥端の吸気圧導入口(16)が下流側通路部分(1e)と連通状にオーバーラップしている。
これにより、スロットル吸気通路(1)の周壁の肉厚の制約を受ける吸気圧導入通路を介することなく、吸気圧導入口(16)を下流側通路部分(1e)に連通させることができる。このため、大きな絞り抵抗を受けることなく、下流側通路部分(1e)の圧力変動が、吸気圧導入室(15)に速やかに伝わり、吸気圧センサ(12)の圧力検出精度を高めることができる。
吸気圧センサ(12)は、吸気温度を検出する機能も備えている。このため、上記構成により、下流側通路部分(1e)の吸気温度の変動が、吸気圧導入室(15)に速やかに伝わり、吸気圧センサ(12)の温度検出精度も高まる。
図3(A)に示すように、スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)に対するインジェクタ取付座(13)の仰角(13a)が45°以上とされ、インジェクタ取付座(13)から吸気上流側斜上向きに燃焼インジェクタ(11)が突出されることにより、インジェクタ取付座(13)の吸気下流側に、インジェクタ取付座(13)と一体のセンサ取付筒(14)が設けられている。
これにより、スロットルボディ(2)がコンパクトになる。
この実施形態では、仰角(13a)は60°とされている。
図3(A)に示すように、スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)に対する燃料インジェクタ(11)の中心軸線(11a)の噴射側延長線(11b)の俯角(11c)が45°未満とされることにより、燃料インジェクタ(11)から噴射された燃料(17)がシリンダヘッド(18)の吸気ポート(19)を経てポペット型吸気弁(20)の弁頭(20a)を直撃するように構成されている。
これにより、燃焼室(25)の熱が弁頭(20a)を介して噴射された燃料(17)に供給され、噴射された燃料(17)の気化が促進されるとともに、吸気弁(20)の熱損傷が抑制される。
この実施形態では、俯角(11c)は30°とされている。
図3(A)(B)に示すように、燃料インジェクタ(11)から吸気ポート(19)への燃料(17)の噴射の全部または一部が、爆発行程(21)と排気行程(22)とを区画する下死点(23)の前40°から後30°のクランク角範囲(24)内で実施される。
これにより、燃焼室(25)の燃焼熱や排気熱がシリンダヘッド(18)を介して噴射された燃料(17)に伝わり、噴射された燃料(17)の気化が促進される。
図3(B)に示すように、このエンジンは4サイクル式直列2気筒の構造で、クランクピン角度を360°とし、1サイクル中、各気筒(6)(7)の爆発行程(21)と排気行程(22)とを区画する下死点(23)の前40°から後30°のクランク角範囲(24)内で燃料インジェクタ(11)から吸気ポート(19)への燃料(17)の噴射の全部または一部が実施される。この燃料(17)の噴射は、1サイクル中2回、クランク角度360°の位相差で開始される。燃料噴射量の調節と同様、吸気圧センサ(12)で検出した吸気圧と、エンジン回転数センサで検出したエンジン回転数とに基づいて、制御手段(11)が燃料噴射の開始の時期を調節する。なお、図6中の符号(42)はクランク軸、(45)(46)はクランクピンである。
図4(A)または図2に示すように、このエンジンは、スロットル吸気通路(1)を備えたスロットルボディ(2)と、スロットル吸気通路(1)に設けられたスロットル弁(3)と、スロットル吸気通路(1)にブローバイガス(4)を導入するブローバイガス通路(5)とを備えている。
図4(A)に示すように、スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)と平行な向きに見て、ブローバイガス通路(5)の通路出口(5a)が、スロットル吸気通路(1)の通路入口(1b)とオーバーラップする位置で、スロットル吸気通路(1)の通路入口(1b)に向けられている。このため、ブローバイガス通路(5)の通路出口(5a)に作用するスロットル吸気通路(1)の吸引力が強く、スロットル吸気通路(1)の通路入口(1b)付近でのエンジンオイルの凝集を抑制することができる。これにより、スロットル吸気通路(1)の通路入口(1b)付近がエンジンオイルで汚染されにくい。
図4(A)に示すように、スロットル吸気通路(1)内に架設されたスロットル弁軸(3a)の架設部分の一端部を軸一端部(3b)として、スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)と平行な向きに見て、スロットル吸気通路(1)の通路入口周縁部(1c)のうちの軸一端部(3b)寄りの部分(1d)から、ブローバイガス通路(5)の通路出口周壁(5b)が、スロットル吸気通路(1)の通路入口(1b)に向けて導出され、この通路出口周壁(5b)が、軸一端部(3b)とオーバーラップしている。これにより、ブローバイガス通路(5)の通路出口周壁(5b)による吸気抵抗の増加量は小さく、これに起因する吸気不足を防止することができる。
図5に示すように、ブローバイガス通路(5)はブリーザパイプ(49)を介してシリンダヘッドカバー(27)のブリーザ室(48)と連通している。
図2に示すように、複数の気筒(6)(7)が前後方向に並べられた多気筒エンジンに用いられ、前後方向に向けられたスロットル弁軸(3a)がスロットルボディ(2)に取り付けられている。このため、スロットル弁(3)、スロットル弁軸(3a)、ブローバイガス通路(5)の通路出口周壁(5b)によって吸気(8)が前後に偏向されにくく、これに起因する気筒間(6)(7)の吸気量のばらつきを防止することができる。これにより、出力低下や排気ガスの悪化が抑制される。
(1) スロットル吸気通路
(1a) 中心軸線
(1e) 下流側通路部分
(2) スロットルボディ
(3) スロットル弁
(11) 燃料インジェクタ
(11a) 中心軸線
(11b) 噴射側延長線
(11c) 俯角
(12) 吸気圧センサ
(13) インジェクタ取付座
(13a) 仰角
(14) センサ取付筒
(14a) 中心軸線
(15) 吸気圧導入室
(16) 吸気圧導入口
(17) 燃料
(18) シリンダヘッド
(19) 吸気ポート
(20) ポペット型吸気弁
(20a) 弁頭
(21) 爆発行程
(22) 排気行程
(23) 下死点
(24) クランク角範囲

Claims (3)

  1. スロットル吸気通路(1)を備えたスロットルボディ(2)と、スロットル吸気通路(1)に設けられたスロットル弁(3)と、燃料インジェクタ(11)と、吸気圧センサ(12)とを備え、スロットルボディ(2)の上部にインジェクタ取付座(13)とセンサ取付筒(14)とが設けられ、インジェクタ取付座(13)に燃料インジェクタ(11)が取り付けられ、センサ取付筒(14)に吸気圧センサ(12)が取り付けられ、センサ取付筒(14)内に吸気圧導入室(15)が設けられ、吸気圧導入室(15)に吸気圧センサ(12)が臨み、この吸気圧導入室(15)のスロットル吸気通路(1)側の奥端に吸気圧導入口(16)が設けられ、スロットル吸気通路(1)がスロットル弁(3)よりも下流側の下流側通路部分(1e)を備え、吸気圧導入口(16)を介して吸気圧導入室(15)が下流側通路部分(1e)に連通された、エンジンの吸気装置において、
    インジェクタ取付座(13)よりも吸気下流側にセンサ取付筒(14)が設けられ、センサ取付筒(14)をその中心軸線(14a)と平行な向きに見て、吸気圧導入室 (15)の奥端の吸気圧導入口(16)が下流側通路部分(1e)と連通状にオーバーラップし、
    燃料インジェクタ(11)から吸気ポート(19)への燃料(17)の噴射の全部または一部が、爆発行程(21)と排気行程(22)とを区画する下死点(23)の前40°から後30°のクランク角範囲(24)内で実施される、ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
  2. 請求項1に記載されたエンジンの吸気装置において、
    スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)に対するインジェクタ取付座(13)の仰角(13a)が45°以上とされ、インジェクタ取付座(13)から吸気上流側斜上向きに燃焼インジェクタ(11)が突出されることにより、インジェクタ取付座(13)の吸気下流側に、インジェクタ取付座(13)と一体のセンサ取付筒(14)が設けられている、ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載されたエンジンの吸気装置において、
    スロットル吸気通路(1)の中心軸線(1a)に対する燃料インジェクタ(11)の中心軸線(11a)の噴射側延長線(11b)の俯角(11c)が45°未満とされることにより、燃料インジェクタ(11)から噴射された燃料(17)がシリンダヘッド(18)の吸気ポート(19)を経てポペット型吸気弁(20)の弁頭(20a)を直撃するように構成されている、ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
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