WO2013073566A1 - エンジンの吸気構造及びそれを備えた自動二輪車 - Google Patents

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WO2013073566A1
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cooling water
air
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田中　義信
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川崎重工業株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an engine intake structure and a motorcycle equipped with the intake structure.
  • a supercharger that increases the intake air amount to the engine may be provided in the intake structure of the engine.
  • the intake air temperature rises.
  • an intercooler for cooling the intake air is normally provided on the intake downstream side of the supercharger.
  • the intercooler when the intercooler is air-cooled, as described in Patent Document 1, in order to cool the intake air by running wind, the intercooler is installed in front of the vehicle body and in front of the engine. It is preferable. However, at such an intercooler mounting position, the intake passage becomes long and a large pressure loss occurs, so that the effect of improving the output by cooling the intake air cannot be sufficiently obtained.
  • an object of the present invention is to provide an intake structure for an engine that can cool intake air compressed by a supercharger with reduced pressure loss.
  • an intake structure of an engine having a supercharger that supercharges air and an intake chamber that receives the air supercharged by the supercharger and sends the air to the engine.
  • a throttle body is connected to the side, an intake port of a cylinder head of the engine is connected to an intake downstream side of the throttle body, and a liquid-cooled intercooler is provided in the intake chamber.
  • the liquid cooling type intercooler is provided in the intake chamber, there is no need to provide a separate intake passage for the intake air to pass through the intercooler, and the pressure loss for cooling the intake air is reduced. can do. Moreover, the compactness of the vehicle can be maintained by applying the present invention to a motorcycle in which the arrangement space of each member for the vehicle is limited.
  • the first invention of the present application preferably further comprises the following configuration.
  • a fuel injector is provided on the intake downstream side of the intercooler and at the inlet of the throttle body.
  • the intercooler is a plate type cooler having a plurality of plates with a built-in coolant passage and cooling air passing between the plates, and the plate is in a direction perpendicular to the intake direction. They are stacked at intervals.
  • a plurality of fins are formed on at least one surface of the plate.
  • a volume part having a constant volume is provided in the intake chamber on the upstream side of the intake air of the intercooler, and a section perpendicular to the intake direction of the intercooler is provided in the attachment part of the intercooler in the intake chamber.
  • the area is substantially equal to the cross-sectional area perpendicular to the intake direction in the intake chamber.
  • the throttle body and the intake chamber are floatingly supported so as to be relatively displaceable with respect to the engine.
  • the intercooler cools intake air by circulating engine cooling water.
  • the intercooler cools intake air by circulating a coolant through a dedicated pump and radiator.
  • In the intake chamber one or more upstream intercoolers are provided side by side in the intake direction, and one or more downstream intercoolers are provided in the intake direction on the downstream side of the intake side of the upstream intercooler.
  • the upstream intercooler is arranged side by side to cool the intake air by circulating engine cooling water, and the downstream intercooler supplies the coolant via a dedicated pump and radiator.
  • the intake air is cooled by circulating the air.
  • a fuel injector is provided on the intake downstream side of the downstream intercooler and at the inlet of the throttle body.
  • the cooling water piping of the engine cooling water branches into a side flowing into the engine and a side flowing into the intercooler on the upstream side of the cooling water of the engine. It is provided to do.
  • the dedicated pump is an electric pump.
  • the dedicated radiator is arranged in the vertical direction with respect to the engine radiator.
  • the intake air cooled by the intercooler can be further cooled by the heat of vaporization of the fuel. it can. As a result, the engine output can be further improved.
  • the intercooler since the intercooler has the plates in which the coolant passages are built and are stacked at intervals in a direction perpendicular to the intake direction, the intake air cooled between the plates is cooled.
  • the flow can be rectified (rectified) by the plate without any disturbance.
  • the intake air can be smoothly sent from the intake chamber to the throttle body.
  • the area where the plate comes into contact with the intake air can be increased, and the cooling effect of the intake air by the intercooler can be improved.
  • the intake air before entering the intercooler is made uniform in the volume portion, and the intake air is Can be fed uniformly.
  • the cross-sectional area perpendicular to the intake direction of the intercooler is substantially equal to the cross-sectional area perpendicular to the intake direction in the intake chamber, all the intake air in the intake chamber passes through the intercooler. Can be effectively cooled.
  • the intercooler cools the intake air by circulating the engine cooling water, it is not necessary to provide a separate cooling system, and the cooling equipment can be rationalized.
  • the intercooler cools the intake air by circulating the coolant through the dedicated pump and radiator, compared to the case where engine coolant is used.
  • the cooling effect of the intake air can be improved.
  • the high-temperature intake air is cooled by the upstream intercooler that uses engine cooling water, and the intake air is further cooled by the downstream intercooler that uses a dedicated radiator. That is, by combining the upstream intercooler and the downstream intercooler, it is possible to cool the intake air more efficiently than in the case where the intake air is cooled only by the downstream intercooler, and the downstream intercooler is required. Cooling performance can be reduced.
  • the intake air cooled by the downstream intercooler is further increased by the heat of vaporization of the fuel. Can be cooled. As a result, the engine output can be further improved.
  • the cooling water before cooling the engine can be supplied to the intercooler.
  • the pump dedicated to the intercooler is an electric pump and does not operate by the rotation of the engine rotation shaft, the intake air can be efficiently cooled in the intercooler.
  • the second invention of the present application is a motorcycle including the engine intake structure of the first invention.
  • FIG. 1 is a left side view of a motorcycle including an engine intake structure according to a first embodiment of the present invention. It is a right perspective view of the vicinity of the intake chamber. It is a left perspective view of the vicinity of the intake chamber. It is the schematic which shows the cooling water route of an intercooler.
  • FIG. 4 is a left perspective view of the intake chamber portion in a direction different from that in FIG. 3.
  • FIG. 7 is a left side view of a motorcycle including an engine intake structure according to a second embodiment of the present invention. It is the schematic which shows the cooling water route
  • FIG. 1 is a left side view of a motorcycle 1 having an engine intake structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a state in which a front cowl or the like covering the body frame is seen through. Note that the concept of direction used in the present embodiment will be described as being consistent with the concept of direction viewed from the driver of the motorcycle 1.
  • the motorcycle 1 includes a front wheel 2 and a rear wheel 3, and the front wheel 2 is rotatably supported by a lower portion of a front fork 4 extending substantially in the vertical direction.
  • the front fork 4 is supported by the steering shaft 5.
  • the steering shaft 5 is rotatably supported by the head pipe 6.
  • a bar-type steering handle 7 extending left and right is attached to an upper bracket (not shown) provided at the upper end of the front fork 4. Accordingly, when the driver swings the steering handle 7 to the left and right, the front wheels 2 are steered with the steering shaft 5 as the rotation axis.
  • the body frame 8 extends rearward from the head pipe 6.
  • a front end portion of a swing arm 9 is pivotally supported by a pivot bolt 10 at a rear lower end portion of the body frame 8, and a rear wheel 3 is rotatably supported at the rear end portion of the swing arm 9.
  • a fuel tank 11 is disposed above the body frame 8 and behind the steering handle 7, and a driver seat 12 is disposed behind the fuel tank 11.
  • a parallel four-cylinder engine 13 is mounted below the fuel tank 11.
  • An output sprocket 14 is disposed at the rear portion of the engine 13, and the power of the output sprocket 14 is transmitted to the rear wheel 3 through the chain 15.
  • a headlamp 16 is disposed in front of the steering handle 7, and the headlamp 16 is covered with a front cowl 17.
  • An intake intake duct 18 for taking in air (running wind) is disposed above the headlamp 16. Air taken in from the intake intake duct 18 is sent to an air cleaner (not shown) above the engine 13 through an intake passage 19 formed in the head pipe 6 (in the head box) and in the vehicle body frame 8. It is supposed to be.
  • the air purified by the air cleaner is rotationally compressed by the supercharger 20 provided on the intake downstream side of the air cleaner, and passes through the intake duct 21 connected to the supercharger 20 and extending rearward and upward. It is sent to the intake chamber 22 arranged below.
  • the supercharger 20 is disposed behind the cylinder of the engine 13, and the intake chamber 22 is disposed above the rear portion of the engine 13 and above the supercharger 20.
  • an intercooler 30 for cooling the air that has been compressed by the supercharger 20 and has reached a high temperature.
  • the air cooled by the intercooler 30 is sent to the throttle body 23 connected to the intake downstream side of the intake chamber 22, where it is mixed with the fuel from the fuel tank 11 and becomes combustion gas.
  • the combustion gas in the throttle body 23 is sent from the intake port 131 a of the cylinder head 131 of the engine 13 to the combustion chamber of the engine 13.
  • FIG. 2 is a right perspective view in the vicinity of the intake chamber 22, and FIG. 3 is a left perspective view in the vicinity of the intake chamber 22.
  • FIG. 3 the inside of the intake chamber 22 and the throttle body 23 is visualized. 2 and 3, the flow of intake air is indicated by white arrows.
  • the supercharger 20 sucks air from the intake inlet 20a, rotates the air, and compresses the air by its centrifugal force.
  • the supercharger 20 is fixed to the engine 13.
  • the intake duct 21 that connects the supercharger 20 and the intake chamber 22 is formed of an elastic body. Therefore, the intake chamber 22 is floatingly supported so as to be relatively displaceable with respect to the engine 13 and the supercharger 20.
  • the intake duct 21 is mounted almost in the middle of the intake chamber 22 in the vehicle width direction (left-right direction), and the air from the intake duct 21 is sent uniformly into the intake chamber 22.
  • the intake chamber 22 may be directly supported by the engine 13 or the vehicle body frame 8.
  • the throttle body 23 is connected to the intake port of the engine 13 via an elastic body 24, and the elastic body 24 is fastened by a band 25. Therefore, the throttle body 23 is floatingly supported with respect to the engine 13 so as to be relatively displaceable.
  • the throttle body 23 may be directly supported by the engine 13 or the vehicle body frame 8.
  • a main injector 231 for injecting fuel is provided in the lower part of the throttle body 23 and in the vicinity of the air outlet of the throttle body 23. Further, a top injector 232 for injecting fuel is provided at an upper portion of the throttle body 23 and also at an air inlet of the throttle body 23. The main injector 231 and the top injector 232 are provided for each cylinder.
  • a volume portion 221 having a constant volume is provided on the intake upstream side of the intercooler 30.
  • the cross-sectional area perpendicular to the intake direction of the intercooler 30 is substantially equal to the cross-sectional area perpendicular to the intake direction in the intake chamber 22. That is, almost no gap is formed between the inner surface of the intake chamber 22 and the outer surface of the intercooler 30 in the attachment portion of the intercooler 30 in the intake chamber 22, and the air from the volume portion 221 is almost inter It passes through the cooler 30 and is directed to the throttle body 23.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a cooling water route of the intercooler 30.
  • the flow of the cooling water is indicated by black arrows.
  • the radiator 31 for the intercooler 30 is provided below the engine radiator 32 that cools the engine coolant.
  • a radiator 31 and an engine radiator 32 for the intercooler 30 are disposed in front of the engine 13 and behind the front wheel 2.
  • the coolant and the engine radiator 32 that flow in the radiator 31 by the traveling wind from the front of the vehicle body.
  • the cooling water flowing inside is cooled.
  • the cooling water cooled by the traveling wind is sent from the radiator outlet 31 a to the cooling water pump 312 via the cooling water pipe 311.
  • the cooling water pump 312 sends cooling water into the intercooler 30 via the inlet 30 a of the intercooler 30.
  • the cooling water pump 312 is disposed below the engine 13 and behind the radiator 31.
  • the cooling water pump 312 is an electric pump that is operated by an electric motor based on a signal from an engine control unit (ECU), and can operate regardless of the power of the rotating shaft of the engine 13.
  • ECU engine control unit
  • the intercooler 30 includes a plurality of plates 301 having cooling water passages in the direction (X direction) perpendicular to the intake direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4). It is formed by being laminated with W, and air passes through the interval W. The intercooler 30 cools the air flowing through the gap W with the cooling water flowing through the plate 301. The cooling water after cooling the air returns from the outlet 30b to the inlet 31b of the radiator 31 via the cooling water pipe 313. Although only a part is shown in FIG. 4, a plurality of fins 301 a are formed on at least one surface of the plate 301.
  • FIG. 5 is a left perspective view of the intake chamber 22 in a direction different from that in FIG. In FIG. 5, the flow of the intake air is indicated by white arrows.
  • the intake chamber 22 is provided with an upstream intake sensor 222 near the intake inlet and a downstream intake sensor 223 near the intake outlet.
  • the upstream side intake sensor 222 measures the temperature of the intake air after being compressed by the supercharger 20 and the temperature rising.
  • the downstream side intake sensor 223 measures the temperature of the intake air after being cooled by the intercooler 30 and after the fuel is injected by the top injector 232.
  • a control unit (not shown) of the engine 13 ignites the cooling water pump 312 and the engine 13 based on the temperature difference between the intake air temperature detected by the upstream intake sensor 222 and the intake air temperature detected by the downstream intake sensor 223.
  • the timing is controlled. Specifically, when the temperature difference is small and the controller recognizes that the intake air is not sufficiently cooled, the controller increases the amount of water supplied to the cooling water pump 312 and improves the cooling capacity of the intake air by the intercooler 30. If the intake air is not sufficiently cooled, knocking is likely to occur in the engine 13. Therefore, when the control unit recognizes that the intake air is not sufficiently cooled, the control unit retards (delays) the ignition timing to prevent knocking. It is like that.
  • the liquid cooling type intercooler 30 using cooling water is provided in the intake chamber 22, there is no need to separately provide an intake passage for the intake air to pass through the intercooler 30, in order to cool the intake air. The pressure loss can be reduced. Further, in the motorcycle 1 in which the space for disposing each member for the vehicle is limited, the intercooler 30 is provided in the intake chamber 22 so that the compactness of the vehicle can be maintained.
  • the top injector 232 injects fuel from the inlet of the throttle body 23 on the intake downstream side of the intercooler 30, the intake air cooled by the intercooler 30 is further cooled by the heat of vaporization of the fuel. be able to. As a result, the output of the engine 13 can be further improved.
  • the intercooler 30 is cooled by passing between the plates 301 because the plates 301 containing the cooling water passages are stacked at intervals in the direction perpendicular to the intake direction (X direction).
  • the flow of the intake air can be adjusted (rectified) by the plate 301 so as not to be disturbed. As a result, intake air can be smoothly sent from the intake chamber 22 to the throttle body 23.
  • the area where the plate 301 contacts the intake air can be increased, and the cooling effect of the intake air by the intercooler 30 can be improved. it can.
  • rectification of the flow of the intake air that passes between the plates 301 and is cooled can be further promoted by the fins 301a.
  • the intake air before entering the intercooler 30 is made uniform by the volume portion 221, and the intake air is sucked into the intercooler 30. It can be fed uniformly. In the present embodiment, nothing is provided in the volume part 221, but by providing the punching metal having a plurality of through holes in the intake direction in the volume part 221, the flow of intake air entering the intercooler 30 is reduced. Can be rectified.
  • the intercooler 30 cools the intake air by circulating the cooling water through the dedicated cooling water pump 312 and the radiator 31, the engine cooling water (maximum temperature of about 90 ° C.)
  • the cooling effect of the intake air can be improved by using low-temperature cooling water (maximum temperature of about 50 ° C.) as compared with the case where the intake air is cooled using.
  • the cooling water pump 312 Since the cooling water pump 312 is not operated by the rotation of the engine rotation shaft but is operated by an electric motor based on a signal from the ECU, the cooling water pump 312 is required for the engine state, intake air temperature, knocking, and the like. The amount of cooling water can be changed according to the output or the like, and as a result, the intake air can be efficiently cooled in the intercooler 30.
  • radiator 31 for the intercooler 30 Since the radiator 31 for the intercooler 30 is arranged so as to be lined up and down with respect to the engine radiator 32 that cools the engine coolant, the radiator 31 can be easily arranged.
  • the radiator 31 is disposed below the engine radiator 32, and the cooling water pump 312 is disposed below the engine 13 and behind the radiator 31, and therefore, from the radiator 31 to the cooling water pump 312.
  • the route can be shortened.
  • the intercooler 30 cools the intake air by circulating the cooling water via the dedicated cooling water pump 312 and the radiator 31, but the intercooler uses the engine cooling water. It may be used to cool the intake air. In this case, it is not necessary to provide a separate cooling water system (the radiator 31, the cooling water pump 312, the cooling water pipes 311, 313, etc.), and the cooling equipment can be rationalized.
  • a plurality of fins 301a are formed on one surface of the plate 301 of the intercooler 30, but a plurality of fins may be formed on both surfaces of the plate 301. Further, when the cooling performance of the intercooler 30 is sufficient, the fins 301a may not be formed.
  • cooling water is used for cooling the intake air in the intercooler 30, but the refrigerant is not limited to water and may be liquid, for example, oil or antifreeze.
  • FIG. 6 is a left side view of the motorcycle 1 having an engine intake structure according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a state in which a front cowl or the like covering the body frame is seen through.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in which one intercooler is provided in the intake chamber 22 in that two intercoolers are provided in the intake chamber 22, and the other configurations are as follows. The same as in the first embodiment. For this reason, in description of 2nd Embodiment, the same code
  • two intercoolers 40 and 50 are provided in the intake chamber 22 side by side in the intake direction. Similar to the first embodiment, a volume portion 221 having a constant volume is provided on the intake upstream side of the upstream intercooler 40. On the other hand, a downstream intercooler 50 is provided immediately downstream of the upstream intercooler 40, and almost no gap is formed between the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50.
  • the upstream intercooler 40 cools intake air by circulating engine cooling water, and the downstream intercooler 50 circulates cooling water via a dedicated cooling water pump 512 and a radiator 51. By doing so, the intake air is cooled.
  • the cross-sectional area perpendicular to the intake direction of the intercooler 40 is substantially equal to the cross-sectional area perpendicular to the intake direction in the intake chamber 22. That is, almost no gap is formed between the inner surface of the intake chamber 22 and the outer surface of the intercooler 40 at the mounting portion of the intercooler 40 in the intake chamber 22, and the air from the volume portion 221 is almost inter It passes through the cooler 40 and goes to the intercooler 50.
  • the cross-sectional area perpendicular to the intake direction of the intercooler 50 is substantially equal to the cross-sectional area perpendicular to the intake direction in the intake chamber 22. That is, almost no gap is formed between the inner surface of the intake chamber 22 and the outer surface of the intercooler 50 at the mounting portion of the intercooler 50 in the intake chamber 22, and the air from the intercooler 40 is almost intercooled. It passes through the cooler 50 and heads toward the throttle body 23.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a cooling water route of the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50.
  • the engine radiator 41 has two cooling water inlets (inlet 41b1 and 41b2) and one outlet (outlet 41a).
  • the flow of the cooling water is indicated by black arrows.
  • the intercooler 40 cools intake air using engine cooling water.
  • the engine radiator 41 is disposed in front of the engine 13 and behind the front wheel 2, and cooling water flowing in the engine radiator 41 is cooled by traveling wind from the front of the vehicle body. In the engine radiator 41, the cooling water cooled by the traveling wind is sent from the engine radiator outlet 41a to the engine cooling water pump 412 via the cooling water pipe 411a.
  • the cooling water route is branched into a cooling water pipe 402a and a cooling water pipe 402b, and the cooling water that has passed through the cooling water pipe 402a passes through the inlet 40a of the intercooler 40. It is sent into the cooler 40.
  • the engine coolant pump 412 is disposed below the engine 13.
  • the cooling water that has passed through the cooling water pipe 402b is sent to the engine 13 to cool the components of the engine 13. Therefore, the cooling water before cooling the engine 13 can be supplied to the intercooler 40, and the intake air can be effectively cooled in the intercooler 40.
  • the cooling water that has cooled the engine 13 returns to the inlet 41b2 of the engine radiator 41 via the cooling water pipe 411b.
  • the intercooler 40 has the same structure as the intercooler 30, and a plurality of plates 401 with a built-in cooling water passage are provided in the direction perpendicular to the intake direction, and the vertical interval W ⁇ b> 1.
  • the air is passed through the space W1.
  • the intercooler 40 cools the air flowing through the interval W ⁇ b> 1 with the cooling water flowing in the plate 401.
  • the cooling water after cooling the air returns from the outlet 40b to the inlet 41b1 of the radiator 41 via the cooling water pipe 413.
  • a plurality of fins 401 a are formed on at least one surface of the plate 401.
  • the intercooler 50 cools intake air by circulating cooling water through a dedicated cooling water pump 512 and a radiator 51.
  • the radiator 51 is disposed in front of the engine 13 and behind the front wheel 2, and is provided below the engine radiator 41.
  • the radiator 51 is configured such that the cooling water flowing through the radiator 51 is cooled by traveling wind from the front of the vehicle body.
  • the cooling water cooled by the traveling wind is sent from the radiator outlet 51 a to the cooling water pump 512 via the cooling water pipe 511.
  • the cooling water pump 512 is configured to send cooling water into the intercooler 50 via the inlet 50 a of the intercooler 50.
  • the cooling water pump 512 is disposed below the engine 13 and behind the radiator 51.
  • the intercooler 50 has a structure similar to that of the intercooler 30 and the intercooler 40, and a plurality of plates 501 incorporating cooling water passages are provided in a direction perpendicular to the intake direction. It is formed by being stacked with an interval W2 in the vertical direction, and air passes through the interval W2.
  • the intercooler 50 cools the air flowing through the interval W2 with the cooling water flowing through the plate 501.
  • the cooling water after cooling the air returns from the outlet 50b to the inlet 51b of the radiator 51 via the cooling water pipe 513.
  • a plurality of fins 501 a are formed on at least one surface of the plate 501.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a cooling water route different from that in FIG. 7 of the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50.
  • two cooling water inlets and outlets of the engine radiator 41 are provided (inlet 41 b 1, 41 b 2, outlet 41 a 1, 41 a 2), and a cooling water pump 421 for the upstream intercooler 40 is further provided.
  • the cooling water route for cooling the engine 13 and the cooling water route for cooling the air by the upstream intercooler 40 are arranged in parallel.
  • the configuration of the cooling water pump 421 is the same as the configuration of the cooling water pump 512.
  • the flow of the cooling water is indicated by black arrows.
  • the cooling water cooled by the traveling wind is sent from the engine radiator outlet 41a2 to the engine cooling water pump 412 via the cooling water pipe 411a.
  • the engine cooling water pump 412 is configured to send cooling water to the engine 13, and the cooling water sent to the engine 13 cools components of the engine 13.
  • the cooling water that has cooled the engine 13 returns to the inlet 41b2 of the engine radiator 41 via the cooling water pipe 411b.
  • the cooling water cooled by the traveling wind in the engine radiator 41 is sent from the engine radiator outlet 41a1 to the cooling water pump 421 via the cooling water pipe 420.
  • the cooling water pump 421 is configured to send cooling water into the intercooler 40 via the inlet 40 a of the intercooler 40. After cooling the air in the intercooler 40, the cooling water returns from the outlet 40b to the inlet 41b1 of the engine radiator 41 via the cooling water pipe 413.
  • the cooling water route of the downstream intercooler 50 is the same as that in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a cooling water route of the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50 different from those of FIGS. 7 and 8.
  • one cooling water inlet and one outlet of the engine radiator 41 are provided (inlet 41b and outlet 41a). Also in FIG. 9, the flow of the cooling water is indicated by black arrows.
  • the cooling water cooled by the traveling wind is sent from the engine radiator outlet 41a to the engine 13 via the cooling water pipe 411a to cool the components of the engine 13.
  • the cooling water that has cooled the engine 13 is sent to the engine cooling water pump 412 via the cooling water pipe 411b.
  • the engine cooling water pump 412 sends cooling water into the intercooler 40 via the inlet 40 a of the intercooler 40.
  • the cooling water returns from the outlet 40b to the inlet 41b of the engine radiator 41 via the cooling water pipe 413.
  • the cooling water route of the downstream intercooler 50 is the same as that in FIGS.
  • the engine cooling water pump 412 is operated by the power of the rotating shaft of the engine 13.
  • the cooling water pumps 421 and 512 are electric pumps that are operated by an electric motor based on a signal from an engine control unit (ECU), and can operate regardless of the power of the rotating shaft of the engine 13.
  • ECU engine control unit
  • an upstream intercooler 40 and a downstream intercooler 50 are provided side by side in the intake direction, and the upstream intercooler 40 circulates engine cooling water to cool the intake air.
  • the downstream intercooler 50 cools the intake air by circulating a coolant through a dedicated cooling water pump 512 and a radiator 51. Accordingly, the high-temperature intake air is cooled by the upstream intercooler 40 using engine cooling water having a relatively high cooling water temperature, and the intake air is further cooled by the downstream intercooling using cooling water having a relatively low cooling water temperature. Cooling is performed by a cooler 50.
  • the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50 by combining the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50, the engine cooling water of the engine radiator 41 and the cooling water of the radiator 51 can be efficiently used for cooling the intake air, and only the downstream intercooler is used. As compared with the case where the intake air is cooled, the cooling performance required for the downstream intercooler can be reduced. That is, the downstream intercooler 50, the radiator 51, and the cooling water pump 512 can be rationalized.
  • a top injector 232 is provided at the inlet of the throttle body 23 on the intake downstream side of the downstream intercooler 50 as in the first embodiment. Therefore, since the fuel is injected from the inlet of the throttle body 23 on the intake downstream side of the downstream intercooler 50, the intake air cooled by the downstream intercooler 50 can be further cooled by the heat of vaporization of the fuel. it can. As a result, the output of the engine 13 can be further improved.
  • the cooling water pumps 421 and 512 are not operated by the rotation of the engine rotation shaft, but are operated by an electric motor based on a signal from the ECU, the cooling water pumps 421 and 512 The amount of cooling water can be changed according to the required output, and as a result, the intake air can be efficiently cooled in the intercoolers 40 and 50.
  • the radiator 51 for the intercooler 50 is arranged so as to be lined up and down with respect to the engine radiator 41 that cools the engine coolant, the radiator 51 can be easily arranged.
  • the radiator 51 is disposed below the engine radiator 41, and the cooling water pump 512 is disposed below the engine 13 and behind the radiator 51. Therefore, the radiator 51 to the cooling water pump 512 are disposed.
  • the route can be shortened.
  • one upstream intercooler 40 and one downstream intercooler 50 are provided, but a plurality of them may be provided.
  • the upstream intercooler 40 needs to use engine cooling water
  • the downstream intercooler 50 needs to use dedicated cooling water.
  • cooling water is used for cooling the intake air in the downstream intercooler 50, but the refrigerant is not limited to water and may be liquid, for example, oil or antifreeze.
  • the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50 have the same structure, but the area and number of plates, the interval between the plates, and the like may be different.
  • a plurality of fins 401a and fins 501a are formed on one side of each of the plate 401 and the plate 501, but a plurality of fins may be formed on both sides of each of the plates 401 and 501. Further, when the cooling performance of the upstream intercooler 40 and the downstream intercooler 50 is sufficient, the fins 401a and the fins 501a may not be formed.
  • the cooling water pumps 421 and 512 are electric pumps, but may be operated by the power of the rotating shaft of the engine 13 as in the case of the engine cooling water pump 412.
  • the coolant of the intercooler 30 that does not use engine cooling water and the downstream intercooler 50 does not require engine lubrication capability. Therefore, a coolant different from the engine coolant can be used as the coolant for the intercooler 30 and the downstream intercooler 50. For example, it is possible to use a coolant that is superior in heat exchange with air as compared with engine coolant.
  • the cooling water pump 312 is provided below the engine 13, but the cooling water pump 312 and the cooling water pump 421 may be arranged above or behind the engine 13.
  • the front fork 4 that blocks the front of the radiator can be eliminated by adopting the front arm structure that swingably supports the front wheel 2 by the swing arm instead of the front fork 4, and as a result, is guided to the radiator.
  • the running wind can be increased, and the cooling performance of the radiator can be improved.
  • the top injector 232 is formed so as to be inclined downward as it advances backward, or disposed forward of the intake port of the throttle body 23, so that the space of the intake chamber 22 can be increased, and the top It can suppress that the injector 232 obstructs the flow of intake air.
  • a lattice through which air can pass and to which fuel adheres may be provided.
  • the lattice can be cooled, and as a result, the temperature rise in the intake chamber 22 can be suppressed.
  • the intercooler or the lattice between the intake port of the throttle body 23 and the top injector 232, the fuel can easily adhere to the surface of the intercooler or the lattice surface, and the cooling effect of the intercooler or the lattice can be reduced. Further improvement can be achieved.
  • the motorcycle has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the intake structure of the engine of the motorcycle, and can be widely applied to an engine of a vehicle including a supercharger. .

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Abstract

　過給機によって圧縮された吸気を、圧損を小さくして冷却することができる、エンジンの吸気構造を提供する。空気を過給する過給機（２０）と、過給機（２０）で過給された空気を受け入れエンジンに送る吸気チャンバー（２２）と、を有するエンジン（１３）の吸気構造において、吸気チャンバー（２２）の吸気下流側に、スロットルボディ（２３）が接続され、スロットルボディ（２３）の吸気下流側に、エンジン（１３）のシリンダヘッド（１３１）の吸気ポート（１３１ａ）が接続され、吸気チャンバー（２２）内に液冷式のインタークーラ（３０）が設けられていることを特徴とする。

Description

エンジンの吸気構造及びそれを備えた自動二輪車
　本発明は、エンジンの吸気構造及びそれを備えた自動二輪車に関するものである。
　エンジンの出力を向上させるために、エンジンへの吸気量を増加させる過給機が、エンジンの吸気構造に設けられることがある。ここで、過給機によって吸気を圧縮すると、吸気温度が上昇し、その結果、十分なエンジンの出力が得られなくなったり、また、エンジンにおいてノッキングが生じやすくなる。このため、過給機によって吸気を圧縮する場合には、特許文献１に示されるように、通常、吸気を冷却するためのインタークーラが過給機の吸気下流側に設けられている。
特開２００９－１７３２５９号公報
　ここで、インタークーラが空冷式である場合、特許文献１に記載されているように、走行風によって吸気を冷却するために、インタークーラは、車体前方であって、エンジンの前方に、設置されることが好ましい。しかし、このようなインタークーラの取付位置では、吸気通路が長くなることとなり、大きな圧損が生じるため、吸気を冷却することによる出力向上の効果を十分に得ることができない。
　そこで本発明の目的は、過給機によって圧縮された吸気を、圧損を小さくして冷却することができる、エンジンの吸気構造を提供することである。
　本願の第１発明は、空気を過給する過給機と、前記過給機で過給された空気を受け入れエンジンに送る吸気チャンバーと、を有するエンジンの吸気構造において、前記吸気チャンバーの吸気下流側に、スロットルボディが接続され、前記スロットルボディの吸気下流側に、前記エンジンのシリンダヘッドの吸気ポートが接続され、前記吸気チャンバー内に液冷式のインタークーラが設けられていることを特徴とする。
　前記構成によれば、吸気チャンバー内に液冷式のインタークーラが設けられているので、吸気がインタークーラを通過するための吸気通路を別途設ける必要がなく、吸気を冷却するための圧損を小さくすることができる。また、車両用の各部材の配置スペースが制限される自動二輪車に本発明を適用することにより、車両のコンパクト性を維持できる。
　本願の第１発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記インタークーラの吸気下流側であって、前記スロットルボディの入口に燃料のインジェクタが設けられている。
（２）前記インタークーラは、冷却液通路を内蔵するプレートを複数枚有し、前記プレート間を通過する空気を冷却する、プレート式冷却器であり、前記プレートは、吸気方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて積層されている。
（３）前記構成（２）において、前記プレートの少なくとも片面には、複数のフィンが形成されている。
（４）前記吸気チャンバー内において、前記インタークーラの吸気上流側に一定容積を有する容積部が設けられ、前記吸気チャンバー内の前記インタークーラの取付部において、前記インタークーラの吸気方向に垂直な断面積が、前記吸気チャンバー内の吸気方向に垂直な断面積に略等しくなっている。
（５）前記スロットルボディ及び前記吸気チャンバーは、前記エンジンに対して相対変位可能にフローティング支持されている。
（６）前記インタークーラは、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている。
（７）前記インタークーラは、専用のポンプ及びラジエータを介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている。
（８）前記吸気チャンバー内には、１以上の上流側インタークーラが吸気方向に並んで設けられ、且つ、前記上流側インタークーラの吸気下流側に、１以上の下流側インタークーラが吸気方向に並んで設けられ、前記上流側インタークーラは、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっており、前記下流側インタークーラは、専用のポンプ及びラジエータを介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている。
（９）前記構成（８）において、前記下流側インタークーラの吸気下流側であって、前記スロットルボディの入口に燃料のインジェクタが設けられている。
（１０）前記構成（６）又は（８）において、前記エンジン冷却水の冷却水配管は、エンジンの冷却水上流側において、エンジンに流入する側と、前記インタークーラに流入する側とに、分岐するように設けられている。
（１１）前記構造（７）において、前記専用のポンプは電動ポンプである。
（１２）前記構成（７）において、前記専用のラジエータは、エンジンラジエータに対して上下方向に並ぶように配置されている。
　前記構成（１）によれば、インタークーラの吸気下流側であって、スロットルボディの入口から、燃料を噴射するので、燃料の気化熱によって、インタークーラで冷却された吸気をさらに冷却することができる。その結果、エンジンの出力をさらに向上させることができる。
　前記構成（２）によれば、インタークーラは、冷却液通路を内蔵するプレートが、吸気方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて積層されているので、プレート間を通過して冷却される吸気の流れを、プレートによって、乱れのないように整える（整流化する）ことができる。その結果、吸気チャンバーからスロットルボディへ吸気を円滑に送ることができる。
　前記構成（３）によれば、プレートが吸気と接触する面積を大きくすることができ、インタークーラによる吸気の冷却効果を向上させることができる。
　前記構成（４）によれば、インタークーラの上流側に容積部が設けられているので、インタークーラ内に入る前の吸気が容積部で均一化されることとなり、インタークーラに対して、吸気を均一に送り込むことができる。また、インタークーラの吸気方向に垂直な断面積が、吸気チャンバー内の吸気方向に垂直な断面積に略等しくなっているので、吸気チャンバー内の吸気はすべてインタークーラ内を通過することとなり、吸気を効果的に冷却することができる。
　前記構成（５）によれば、スロットルボディ及び吸気チャンバーがエンジンに対してフローティング支持されているので、エンジンからスロットルボディ及び吸気チャンバーへの振動を伝わりにくくすることができる。その結果、振動によるスロットルボディ及び吸気チャンバーの損傷等を防止できる。
　前記構成（６）によれば、インタークーラは、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっているので、別途冷却系統を設ける必要がなく、冷却設備を合理化できる。
　前記構成（７）によれば、インタークーラは、専用のポンプ及びラジエータを介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっているので、エンジン冷却水を用いる場合と比べて、低温の冷却液を用いることにより、吸気の冷却効果を向上させることができる。
　前記構成（８）によれば、エンジン冷却水を用いる上流側インタークーラで高温の吸気を冷却し、その吸気をさらに、専用のラジエータを用いる下流側インタークーラで冷却するようになっている。すなわち、上流側インタークーラと下流側インタークーラを組み合わせることで、下流側インタークーラのみで吸気を冷却する場合と比べて、効率良く吸気を冷却することができ、下流側インタークーラに必要とされる冷却性能を低減することができる。
　前記構成（９）によれば、下流側インタークーラの吸気下流側であって、スロットルボディの入口から、燃料を噴射するので、燃料の気化熱によって、下流側インタークーラで冷却された吸気をさらに冷却することができる。その結果、エンジンの出力をさらに向上させることができる。
　前記構成（１０）によれば、エンジンを冷却する前の冷却水をインタークーラに供給することができる。
　前記構成（１１）によれば、インタークーラ専用のポンプが電動ポンプであって、エンジン回転軸の回転によって動作するのではないので、インタークーラにおいて吸気を効率的に冷却することができる。
　前記構成（１２）によれば、インタークーラ専用のラジエータの配置を容易に行うことができる。
　本願の第２発明は、前記第１発明のエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車である。
　前記構成によれば、前記第１発明の効果を備えた自動二輪車を提供できる。
　要するに本発明によると、過給機によって圧縮された吸気を、圧損を小さくして冷却することができる、エンジンの吸気構造を提供できる。
本発明の第１実施形態に係るエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車の左側面図である。 吸気チャンバー近傍の右方斜視図である。 吸気チャンバー近傍の左方斜視図である。 インタークーラの冷却水ルートを示す概略図である。 吸気チャンバー部分の図３とは異なる方向の左方斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車の左側面図である。 上流側インタークーラ及び下流側インタークーラの冷却水ルートを示す概略図である。 上流側インタークーラ及び下流側インタークーラの、図７とは別の冷却水ルートを示す概略図である。 上流側インタークーラ及び下流側インタークーラの、図７及び図８とは別の冷却水ルートを示す概略図である。
（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車１の左側面図である。図１では、車体フレームを覆うフロントカウル等を透視した状態を示している。なお、本実施形態で用いる方向の概念は、自動二輪車１の運転者から見た方向の概念と一致するものとして説明する。
　図１に示されるように、自動二輪車１は前輪２と後輪３とを備え、前輪２は略上下方向に延びるフロントフォーク４の下部にて回転自在に支持されている。フロントフォーク４は、ステアリングシャフト５に支持されている。ステアリングシャフト５は、ヘッドパイプ６によって回転自在に支持されている。フロントフォーク４の上端部に設けられたアッパーブラケット（図示せず）には、左右に延びるバー型のステアリングハンドル７が取り付けられている。従って、運転者がステアリングハンドル７を左右に揺動させることによって、ステアリングシャフト５を回転軸として、前輪２が操舵される。
　車体フレーム８は、ヘッドパイプ６から後方に延設されている。車体フレーム８の後下端部には、スイングアーム９の前端部がピボットボルト１０で軸支されており、スイングアーム９の後端部には後輪３が回転自在に支持されている。車体フレーム８の上方であって、ステアリングハンドル７の後方には、燃料タンク１１が配置され、燃料タンク１１の後方には、運転者用のシート１２が配置されている。燃料タンク１１の下方には、並列４気筒のエンジン１３が搭載されている。エンジン１３の後部には、出力スプロケット１４が配置されており、出力スプロケット１４の動力がチェーン１５を介して後輪３へと伝達される。
　ステアリングハンドル７の前方には、ヘッドランプ１６が配置されており、ヘッドランプ１６は、フロントカウル１７で覆われている。ヘッドランプ１６の上部には、空気（走行風）を取り入れる吸気取入ダクト１８が配置されている。吸気取入ダクト１８から取り入れられた空気は、ヘッドパイプ６内（ヘッドボックス内）及び車体フレーム８内に形成された吸気通路１９を通って、エンジン１３の上方のエアクリーナ（図示せず）に送られるようになっている。エアクリーナによって浄化された空気は、エアクリーナの吸気下流側に設けられた過給機２０によって回転圧縮され、過給機２０に接続され後方上方に延びている吸気ダクト２１を通って、燃料タンク１１の下方に配置された吸気チャンバー２２に送られるようになっている。過給機２０は、エンジン１３のシリンダの背後に配置され、吸気チャンバー２２は、エンジン１３の後部上方であって、過給機２０の上方に配置されている。
　吸気チャンバー２２内には、過給機２０によって圧縮され高温となった空気を冷却するインタークーラ３０が設けられている。インタークーラ３０によって冷却された空気は、吸気チャンバー２２の吸気下流側に接続されたスロットルボディ２３に送られ、スロットルボディ２３において、燃料タンク１１からの燃料と混合され、燃焼ガスとなる。スロットルボディ２３の燃焼ガスは、エンジン１３のシリンダヘッド１３１の吸気ポート１３１ａから、エンジン１３の燃焼室に送られる。
　図２は、吸気チャンバー２２近傍の右方斜視図であり、図３は、吸気チャンバー２２近傍の左方斜視図である。図３では、吸気チャンバー２２及びスロットルボディ２３の内部を可視化して示している。また、図２及び図３では、吸気の流れが、白抜き矢印で示されている。
　図２に示されるように、過給機２０は、吸気入口２０ａから空気を吸入し、空気を回転させ、その遠心力によって空気を圧縮するようになっている。過給機２０は、エンジン１３に固定されるようになっている。過給機２０と吸気チャンバー２２とを接続される吸気ダクト２１は、弾性体で形成されている。したがって、吸気チャンバー２２は、エンジン１３及び過給機２０に対して、相対変位可能にフローティング支持されている。吸気ダクト２１は吸気チャンバー２２の車幅方向（左右方向）のほとんど真ん中に取り付けられており、吸気ダクト２１からの空気は、吸気チャンバー２２内に均一に送られるようになっている。なお、吸気チャンバー２２は、エンジン１３又は車体フレーム８に直接支持されても良い。
　スロットルボディ２３は、エンジン１３の吸気口に対して、弾性体２４を介して接続されており、弾性体２４はバンド２５で締め付けられるようになっている。したがって、スロットルボディ２３は、エンジン１３に対して、相対変位可能にフローティング支持されている。なお、スロットルボディ２３は、エンジン１３又は車体フレーム８に直接支持されても良い。
　スロットルボディ２３の下部であり、スロットルボディ２３の空気の出口近傍には、燃料を噴射するメインインジェクタ２３１が設けられている。さらに、スロットルボディ２３の上部であり、スロットルボディ２３の空気の入口にも、燃料を噴射するトップインジェクタ２３２が設けられている。メインインジェクタ２３１及びトップインジェクタ２３２は、それぞれ、気筒毎に設けられている。
　図１及び図３に示されるように、吸気チャンバー２２内において、インタークーラ３０の吸気上流側には、一定容積を有する容積部２２１が設けられている。
　吸気チャンバー２２内のインタークーラ３０の取付部において、インタークーラ３０の吸気方向に垂直となる断面積は、吸気チャンバー２２内の吸気方向に垂直となる断面積に略等しくなっている。すなわち、吸気チャンバー２２内のインタークーラ３０の取付部において、吸気チャンバー２２内面とインタークーラ３０との外面との間で、ほとんど隙間が形成されておらず、容積部２２１からの空気は、ほぼインタークーラ３０内を通過して、スロットルボディ２３に向かうようになっている。
　図４は、インタークーラ３０の冷却水ルートを示す概略図である。図４では、冷却水の流れが、黒塗り矢印で示されている。図１及び図４に示されるように、インタークーラ３０用のラジエータ３１は、エンジン冷却水を冷却するエンジンラジエータ３２の下方に設けられている。インタークーラ３０用のラジエータ３１及びエンジンラジエータ３２は、エンジン１３の前方であって、前輪２の後方に配置されており、車体前方からの走行風によって、ラジエータ３１内を流れる冷却水及びエンジンラジエータ３２内を流れる冷却水が冷却されるようになっている。ラジエータ３１では、走行風によって冷却された冷却水は、ラジエータ出口３１ａから冷却水配管３１１を介して、冷却水ポンプ３１２に送られる。冷却水ポンプ３１２は、冷却水をインタークーラ３０の入口３０ａを介してインタークーラ３０内に送るようになっている。ここで、図１に示されるように、冷却水ポンプ３１２は、エンジン１３の下方であって、ラジエータ３１の後方に配置されている。また、冷却水ポンプ３１２は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からの信号に基づき電動モータによって動作する電動ポンプであり、エンジン１３の回転軸の動力とは無関係に動作可能となっている。
　図４に示されるように、インタークーラ３０は、冷却水通路を内蔵するプレート３０１が、吸気方向（図４において紙面に垂直な方向）に垂直な方向（Ｘ方向）に複数枚、上下方向間隔Ｗをおいて積層されて形成されており、間隔Ｗを空気が通過するようになっている。インタークーラ３０は、間隔Ｗを流れる空気を、プレート３０１内を流れる冷却水によって冷却するようになっている。空気を冷却した後の冷却水は、出口３０ｂから冷却水配管３１３を介して、ラジエータ３１の入口３１ｂに戻るようになっている。図４では、一部のみ示されているが、プレート３０１の少なくとも片面には、複数のフィン３０１ａが形成されている。
　図５は、吸気チャンバー２２部分の図３とは異なる方向の左方斜視図である。図５では、吸気の流れが、白抜き矢印で示されている。図５に示されるように、吸気チャンバー２２には、吸気入口近傍に上流側吸気センサ２２２と、吸気出口近傍に下流側吸気センサ２２３と、が設けられている。上流側吸気センサ２２２は、過給機２０によって圧縮され温度が上昇した後の吸気の温度を測定するようになっている。下流側吸気センサ２２３は、インタークーラ３０によって冷却された後であって、トップインジェクタ２３２で燃料が噴射された後の、吸気の温度を測定するようになっている。
　エンジン１３の制御部（図示せず）は、上流側吸気センサ２２２で検知された吸気温度と下流側吸気センサ２２３で検知された吸気温度との温度差から、冷却水ポンプ３１２及びエンジン１３の点火時期を制御するようになっている。具体的には、上記温度差が小さく、制御部は、吸気が十分冷却されていないと認識すると、冷却水ポンプ３１２の給水量を増加させ、インタークーラ３０による吸気の冷却能を向上させる。また、吸気が十分冷却されていないとエンジン１３においてノッキングが生じやすくなるので、制御部は、吸気が十分冷却されていないと認識すると、点火時期をリタードさせ（遅くして）、ノッキングを防止するようになっている。
　前記構成のエンジン１３の吸気構造によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）吸気チャンバー２２内に冷却水を用いる液冷式のインタークーラ３０が設けられているので、吸気がインタークーラ３０を通過するための吸気通路を別途設ける必要がなく、吸気を冷却するための圧損を小さくすることができる。また、車両用の各部材の配置スペースが制限される自動二輪車１において、吸気チャンバー２２内にインタークーラ３０が設けられることにより、車両のコンパクト性を維持できる。
（２）トップインジェクタ２３２が、インタークーラ３０の吸気下流側であって、スロットルボディ２３の入口から、燃料を噴射するので、燃料の気化熱によって、インタークーラ３０で冷却された吸気をさらに冷却することができる。その結果、エンジン１３の出力をさらに向上させることができる。
（３）インタークーラ３０は、冷却水通路を内蔵するプレート３０１が、吸気方向に垂直な方向（Ｘ方向）に互いに間隔をおいて積層されているので、プレート３０１間を通過して冷却される吸気の流れを、プレート３０１によって、乱れのないように整える（整流化する）ことができる。その結果、吸気チャンバー２２からスロットルボディ２３へ吸気を円滑に送ることができる。
（４）プレート３０１の少なくとも片面には、複数のフィン３０１ａが形成されているので、プレート３０１が吸気と接触する面積を大きくすることができ、インタークーラ３０による吸気の冷却効果を向上させることができる。また、プレート３０１間を通過して冷却される吸気の流れの整流化を、フィン３０１ａによって、より促進させることができる。
（５）インタークーラ３０の上流側に容積部２２１が設けられているので、インタークーラ３０内に入る前の吸気が容積部２２１で均一化されることとなり、インタークーラ３０に対して、吸気を均一に送り込むことができる。また、本実施形態では、容積部２２１には何も設けられていないが、容積部２２１に、吸気方向に複数の貫通孔を有するパンチングメタルを設けることによって、インタークーラ３０に入る吸気の流れを整流化することができる。
（６）インタークーラ３０の吸気方向に垂直な断面積が、吸気チャンバー２２内の吸気方向に垂直な断面積に略等しくなっているので、吸気チャンバー２２内の吸気はすべてインタークーラ３０内を通過することとなり、吸気を効果的に冷却することができる。
（７）スロットルボディ２３及び吸気チャンバー２２がエンジン１３に対してフローティング支持されているので、エンジン１３からスロットルボディ２３及び吸気チャンバー２２への振動を伝わりにくくすることができる。その結果、振動によるスロットルボディ２３及び吸気チャンバー２２の損傷等を防止できる。
（８）インタークーラ３０は、専用の冷却水ポンプ３１２及びラジエータ３１を介して冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっているので、エンジン冷却水（最高温度９０℃程度）を用いて吸気を冷却する場合と比べて、低温の冷却水（最高温度５０℃程度）を用いることにより、吸気の冷却効果を向上させることができる。
（９）冷却水ポンプ３１２がエンジン回転軸の回転によって動作するのではなく、ＥＣＵからの信号に基づき電動モータによって動作するので、冷却水ポンプ３１２は、エンジン状態、吸気温度、ノッキング、要求される出力等に応じて、冷却水量を変更でき、その結果、インタークーラ３０において吸気を効率的に冷却することができる。
（１０）インタークーラ３０用のラジエータ３１は、エンジン冷却水を冷却するエンジンラジエータ３２に対して上下方向に並ぶように配置されているので、ラジエータ３１の配置を容易に行うことができる。
（１１）ラジエータ３１は、エンジンラジエータ３２の下方に配置され、冷却水ポンプ３１２は、エンジン１３の下方であって、ラジエータ３１の後方に配置されているので、ラジエータ３１から冷却水ポンプ３１２までの経路を短くすることができる。
　本実施形態では、インタークーラ３０が、専用の冷却水ポンプ３１２及びラジエータ３１を介して冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっているが、インタークーラは、エンジン冷却水を利用して、吸気の冷却を行っても良い。この場合、別途冷却水系統（ラジエータ３１、冷却水ポンプ３１２、冷却水配管３１１、３１３等）を設ける必要がなく、冷却設備を合理化できる。
　本実施形態では、インタークーラ３０のプレート３０１の片面に、複数のフィン３０１ａが形成されているが、プレート３０１の両面に複数のフィンが形成されていても良い。また、インタークーラ３０の冷却性能が十分である場合には、フィン３０１ａが形成されなくても良い。
　本実施形態では、インタークーラ３０における吸気の冷却には、冷却水が用いられているが、冷媒は水に限定されず、液体であれば良く、例えば、油や不凍液でも良い。
（第２実施形態）
　図６は、本発明の第２実施形態に係るエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車１の左側面図である。図６では、車体フレームを覆うフロントカウル等を透視した状態を示している。第２実施形態は、吸気チャンバー２２内に１つのインタークーラが設けられた第１実施形態に対して、吸気チャンバー２２内に２つのインタークーラが設けられた点で異なっており、その他の構成は第１実施形態と同じである。このため、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ部品及び部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。
　図６に示されるように、吸気チャンバー２２内には、２つのインタークーラ４０、５０が吸気方向に並んで設けられている。上流側インタークーラ４０の吸気上流側には、第１実施形態と同様、一定容積を有する容積部２２１が設けられている。一方、上流側インタークーラ４０の直下流側には、下流側インタークーラ５０が設けられており、上流側インタークーラ４０と下流側インタークーラ５０との間には、ほとんど隙間が形成されていない。
　上流側インタークーラ４０は、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっており、下流側インタークーラ５０は、専用の冷却水ポンプ５１２及びラジエータ５１を介して冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている。
　吸気チャンバー２２内のインタークーラ４０の取付部において、インタークーラ４０の吸気方向に垂直となる断面積は、吸気チャンバー２２内の吸気方向に垂直となる断面積に略等しくなっている。すなわち、吸気チャンバー２２内のインタークーラ４０の取付部において、吸気チャンバー２２内面とインタークーラ４０との外面との間で、ほとんど隙間が形成されておらず、容積部２２１からの空気は、ほぼインタークーラ４０内を通過して、インタークーラ５０に向かうようになっている。
　同様に、吸気チャンバー２２内のインタークーラ５０の取付部において、インタークーラ５０の吸気方向に垂直となる断面積は、吸気チャンバー２２内の吸気方向に垂直となる断面積に略等しくなっている。すなわち、吸気チャンバー２２内のインタークーラ５０の取付部において、吸気チャンバー２２内面とインタークーラ５０との外面との間で、ほとんど隙間が形成されておらず、インタークーラ４０からの空気は、ほぼインタークーラ５０内を通過して、スロットルボディ２３に向かうようになっている。
　図７は、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０の冷却水ルートを示す概略図である。図７では、エンジンラジエータ４１の冷却水の入口が２つ（入口４１ｂ１、４１ｂ２）、出口が１つ（出口４１ａ）設けられている。図７では、冷却水の流れが、黒塗り矢印で示されている。図６及び図７に示されるように、インタークーラ４０は、エンジン冷却水を利用して、吸気を冷却するようになっている。エンジンラジエータ４１は、エンジン１３の前方であって、前輪２の後方に配置されており、車体前方からの走行風によって、エンジンラジエータ４１内を流れる冷却水が冷却されるようになっている。エンジンラジエータ４１において、走行風によって冷却された冷却水は、エンジンラジエータ出口４１ａから冷却水配管４１１ａを介して、エンジン冷却水ポンプ４１２に送られる。エンジン冷却水ポンプ４１２の出口において、冷却水ルートは、冷却水配管４０２ａと冷却水配管４０２ｂに分岐されており、冷却水配管４０２ａを通過した冷却水は、インタークーラ４０の入口４０ａを介してインタークーラ４０内に送られるようになっている。ここで、図６に示されるように、エンジン冷却水ポンプ４１２は、エンジン１３の下方に配置されている。また、冷却水配管４０２ｂを通過した冷却水は、エンジン１３に送られ、エンジン１３の構成部材を冷却するようになっている。したがって、エンジン１３を冷却する前の冷却水をインタークーラ４０に供給することができ、インタークーラ４０において吸気を効果的に冷却することができる。エンジン１３を冷却した冷却水は、冷却水配管４１１ｂを介して、エンジンラジエータ４１の入口４１ｂ２に戻るようになっている。
　図７に示されるように、インタークーラ４０は、インタークーラ３０と同様の構造を有しており、冷却水通路を内蔵するプレート４０１が、吸気方向に垂直な方向に複数枚、上下方向間隔Ｗ１をおいて積層されて形成されており、間隔Ｗ１を空気が通過するようになっている。インタークーラ４０は、間隔Ｗ１を流れる空気を、プレート４０１内を流れる冷却水によって冷却するようになっている。空気を冷却した後の冷却水は、出口４０ｂから冷却水配管４１３を介して、ラジエータ４１の入口４１ｂ１に戻るようになっている。図７では、一部のみ示されているが、プレート４０１の少なくとも片面には、複数のフィン４０１ａが形成されている。
　図６及び図７に示されるように、インタークーラ５０は、専用の冷却水ポンプ５１２及びラジエータ５１を介して冷却水を循環させることによって、吸気を冷却するようになっている。ラジエータ５１は、エンジン１３の前方であって、前輪２の後方に配置されており、エンジンラジエータ４１の下方に設けられている。ラジエータ５１は、車体前方からの走行風によって、ラジエータ５１内を流れる冷却水が冷却されるようになっている。ラジエータ５１において、走行風によって冷却された冷却水は、ラジエータ出口５１ａから冷却水配管５１１を介して、冷却水ポンプ５１２に送られる。冷却水ポンプ５１２は、冷却水を、インタークーラ５０の入口５０ａを介してインタークーラ５０内に送るようになっている。ここで、冷却水ポンプ５１２は、エンジン１３の下方であって、ラジエータ５１の後方に配置されている。
　図７に示されるように、インタークーラ５０は、インタークーラ３０及びインタークーラ４０と同様の構造を有しており、冷却水通路を内蔵するプレート５０１が、吸気方向に垂直な方向に複数枚、上下方向間隔Ｗ２をおいて積層されて形成されており、間隔Ｗ２を空気が通過するようになっている。インタークーラ５０は、間隔Ｗ２を流れる空気を、プレート５０１内を流れる冷却水によって冷却するようになっている。空気を冷却した後の冷却水は、出口５０ｂから冷却水配管５１３を介して、ラジエータ５１の入口５１ｂに戻るようになっている。図７では、一部のみ示されているが、プレート５０１の少なくとも片面には、複数のフィン５０１ａが形成されている。
　図８は、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０の、図７とは別の冷却水ルートを示す概略図である。図８では、エンジンラジエータ４１の冷却水の入口及び出口が２つずつ設けられており（入口４１ｂ１、４１ｂ２、出口４１ａ１、４１ａ２）、上流側インタークーラ４０のための冷却水ポンプ４２１が更に設けられている。その結果、エンジン１３を冷却する冷却水ルートと上流側インタークーラ４０で空気を冷却する冷却水ルートとが並列に配置されるようになっている。冷却水ポンプ４２１の構成は、冷却水ポンプ５１２の構成と同様である。また、図９でも、冷却水の流れが、黒塗り矢印で示されている。
　エンジンラジエータ４１において、走行風によって冷却された冷却水は、エンジンラジエータ出口４１ａ２から冷却水配管４１１ａを介して、エンジン冷却水ポンプ４１２に送られる。エンジン冷却水ポンプ４１２は、冷却水を、エンジン１３に送るようになっており、エンジン１３に送られた冷却水は、エンジン１３の構成部材を冷却するようになっている。エンジン１３を冷却した冷却水は、冷却水配管４１１ｂを介して、エンジンラジエータ４１の入口４１ｂ２に戻るようになっている。
　また、エンジンラジエータ４１において、走行風によって冷却された冷却水は、エンジンラジエータ出口４１ａ１から冷却水配管４２０を介して、冷却水ポンプ４２１に送られる。冷却水ポンプ４２１は、冷却水を、インタークーラ４０の入口４０ａを介してインタークーラ４０内に送るようになっている。インタークーラ４０内で空気を冷却した後、冷却水は、出口４０ｂから冷却水配管４１３を介して、エンジンラジエータ４１の入口４１ｂ１に戻るようになっている。なお、下流側インタークーラ５０の冷却水ルートは、図７と同じである。
　図９は、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０の、図７及び図８とは別の冷却水ルートを示す概略図である。図９では、エンジンラジエータ４１の冷却水の入口及び出口が１つずつ設けられている（入口４１ｂ、出口４１ａ）。また、図９でも、冷却水の流れが、黒塗り矢印で示されている。
　エンジンラジエータ４１において、走行風によって冷却された冷却水は、エンジンラジエータ出口４１ａから冷却水配管４１１ａを介して、エンジン１３に送られ、エンジン１３の構成部材を冷却するようになっている。エンジン１３を冷却した冷却水は、冷却水配管４１１ｂを介して、エンジン冷却水ポンプ４１２に送られる。エンジン冷却水ポンプ４１２は、冷却水を、インタークーラ４０の入口４０ａを介してインタークーラ４０内に送るようになっている。インタークーラ４０内で空気を冷却した後、冷却水は、出口４０ｂから冷却水配管４１３を介して、エンジンラジエータ４１の入口４１ｂに戻るようになっている。なお、下流側インタークーラ５０の冷却水ルートは、図７及び図８と同じである。
　エンジン冷却水ポンプ４１２は、エンジン１３の回転軸の動力で動作するようになっている。一方、冷却水ポンプ４２１、５１２は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からの信号に基づき電動モータによって動作する電動ポンプであり、エンジン１３の回転軸の動力とは無関係に動作可能となっている。
　前記構成のエンジン１３の吸気構造によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）吸気チャンバー２２内には、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０が吸気方向に並んで設けられ、上流側インタークーラ４０は、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっており、下流側インタークーラ５０は、専用の冷却水ポンプ５１２及びラジエータ５１を介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている。したがって、冷却水温度が比較的高温となるエンジン冷却水を用いる上流側インタークーラ４０で高温の吸気を冷却し、その吸気をさらに、冷却水温度が比較的低温となる冷却水を用いる下流側インタークーラ５０で冷却するようになっている。すなわち、上流側インタークーラ４０と下流側インタークーラ５０とを組み合わせることで、エンジンラジエータ４１のエンジン冷却水とラジエータ５１の冷却水とを効率良く吸気の冷却に用いることができ、下流側インタークーラのみで吸気を冷却する場合と比べて、下流側インタークーラに必要とされる冷却性能を低減することができる。すなわち、下流側インタークーラ５０、ラジエータ５１、及び冷却水ポンプ５１２を合理化することができる。
（２）上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０の吸気方向に垂直な断面積が、吸気チャンバー２２内の吸気方向に垂直な断面積に略等しくなっているので、吸気チャンバー２２内の吸気はすべて上流側インタークーラ４０内及び下流側インタークーラ内を通過することとなり、吸気を効果的に冷却することができる。
（３）本実施形態においても、第１実施形態と同様、下流側インタークーラ５０の吸気下流側であって、スロットルボディ２３の入口にトップインジェクタ２３２が設けられている。したがって、下流側インタークーラ５０の吸気下流側であって、スロットルボディ２３の入口から、燃料を噴射するので、燃料の気化熱によって、下流側インタークーラ５０で冷却された吸気をさらに冷却することができる。その結果、エンジン１３の出力をさらに向上させることができる。
（４）冷却水ポンプ４２１、５１２がエンジン回転軸の回転によって動作するのではなく、ＥＣＵからの信号に基づき電動モータによって動作するので、冷却水ポンプ４２１、５１２は、エンジン状態、吸気温度、ノッキング、要求される出力等に応じて、冷却水量を変更でき、その結果、インタークーラ４０、５０において吸気を効率的に冷却することができる。
（５）インタークーラ５０用のラジエータ５１は、エンジン冷却水を冷却するエンジンラジエータ４１に対して上下方向に並ぶように配置されているので、ラジエータ５１の配置を容易に行うことができる。
（６）ラジエータ５１は、エンジンラジエータ４１の下方に配置され、冷却水ポンプ５１２は、エンジン１３の下方であって、ラジエータ５１の後方に配置されているので、ラジエータ５１から冷却水ポンプ５１２までの経路を短くすることができる。
　本実施形態では、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０は、それぞれ１つずつ設けられているが、それぞれ複数設けられても良い。ただし、上流側インタークーラ４０は、エンジン冷却水を使用し、下流側インタークーラ５０は、専用の冷却水を使用することが必要である。本実施形態では、下流側インタークーラ５０における吸気の冷却には、冷却水が用いられているが、冷媒は水に限定されず、液体であれば良く、例えば、油や不凍液でも良い。
　上流側インタークーラ４０と下流側インタークーラ５０とは、同様の構造を有しているが、プレートの面積や枚数及びプレート間の間隔等は異なっていても良い。また、プレート４０１及びプレート５０１のそれぞれの片面には、複数のフィン４０１ａ及びフィン５０１ａが形成されているが、プレート４０１及びプレート５０１のそれぞれの両面に複数のフィンが形成されていても良い。また、上流側インタークーラ４０及び下流側インタークーラ５０の冷却性能が十分である場合には、フィン４０１ａ及びフィン５０１ａが形成されなくても良い。
　本実施形態では、冷却水ポンプ４２１、５１２は電動ポンプであるが、エンジン冷却水ポンプ４１２と同様、エンジン１３の回転軸の動力で動作するようになっていても良い。
　上記実施形態において、エンジン冷却水を使用しないインタークーラ３０及び下流側インタークーラ５０の冷却液（冷媒は水に限定されない）は、エンジン潤滑能力を必要としない。したがって、インタークーラ３０及び下流側インタークーラ５０の冷却液として、エンジン冷却水とは異なる冷却液を用いることができる。例えば、エンジン冷却水と比べて、空気との熱交換性に優れた冷却液を用いることができる。
　上記実施形態では、冷却水ポンプ３１２は、エンジン１３の下方に設けられているが、冷却水ポンプ３１２及び冷却水ポンプ４２１は、エンジン１３の上方又は後方に配置されても良い。
　上記実施形態において、フロントフォーク４ではなくスイングアームによって前輪２を揺動自在に支持するフロントアーム構造を採用することによって、ラジエータの前方を遮るフロントフォーク４を廃止でき、その結果、ラジエータに導かれる走行風を増やすことができ、ラジエータの冷却性能を向上させることができる。
　上記実施形態において、トップインジェクタ２３２を、後方に進むにつれて下方に傾斜するように形成したり、スロットルボディ２３の吸気口よりも前方に配置することによって、吸気チャンバー２２の空間を大きくできると共に、トップインジェクタ２３２が吸気の流れを邪魔することを抑制することができる。
　また、インタークーラに代えて、空気が通過可能でかつ燃料が付着するような格子が設けられても良い。このような格子に、燃料が付着し蒸発することによって、格子を冷却することができ、その結果、吸気チャンバー２２内の温度上昇を抑制することができる。特に、スロットルボディ２３の吸気口とトップインジェクタ２３２との間に、インタークーラ又は上記格子を配置することによって、燃料がインタークーラ表面又は格子表面に付着しやすくなり、インタークーラ又は格子の冷却効果をさらに向上させることができる。
　上記実施形態では、自動二輪車を例として説明したが、本発明は、自動二輪車のエンジンの吸気構造に限定されるものではなく、過給機を備える車両のエンジン等に広く適用されることができる。
　本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。
　本発明では、過給機によって圧縮された吸気を、圧損を小さくして冷却することができる、エンジンの吸気構造を提供できるので、産業上の利用価値が大である。
　　１　自動二輪車
　　２　前輪　３　後輪　４　フロントフォーク　５　ステアリングシャフト
　　６　ヘッドパイプ　７　ステアリングハンドル　８　車体フレーム
　　９　スイングアーム　１０　ピボットボルト
　　１１　燃料タンク
　　１２　シート　１３　エンジン　１３１　シリンダヘッド　１３１ａ　吸気ポート
　　１４　出力スプロケット　１５　チェーン
　　１６　ヘッドランプ　１７　フロントカウル　
　　１８　吸気取入ダクト　１９　吸気通路　２０　過給機　２１　吸気ダクト
　　２２　吸気チャンバー　２２１　容積部
　　２２２　上流側吸気センサ　２２３　下流側吸気センサ
　　２３　スロットルボディ
　　２３１　メインインジェクタ　２３２　トップインジェクタ
　　２４　弾性体　２５　バンド
　　３０　インタークーラ　３０１　プレート
　　３１　ラジエータ　３１１　冷却水配管　
　　３１２　冷却水ポンプ　３１３　冷却水配管
　　３２　エンジンラジエータ
　　４０　上流側インタークーラ　４１　エンジンラジエータ
　　４１２　エンジン冷却水ポンプ　４２１　冷却水ポンプ
　　５０　下流側インタークーラ　５１　ラジエータ　５１２　冷却水ポンプ

Claims (15)

  1. 　空気を過給する過給機と、前記過給機で過給された空気を受け入れエンジンに送る吸気チャンバーと、を有するエンジンの吸気構造において、
    　前記吸気チャンバーの吸気下流側に、スロットルボディが接続され、
    　前記スロットルボディの吸気下流側に、前記エンジンのシリンダヘッドの吸気ポートが接続され、
    　前記吸気チャンバー内に液冷式のインタークーラが設けられていることを特徴とする、エンジンの吸気構造。
  2. 　前記インタークーラの吸気下流側であって、前記スロットルボディの入口に燃料のインジェクタが設けられている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  3. 　前記インタークーラは、冷却液通路を内蔵するプレートを複数枚有し、前記プレート間を通過する空気を冷却する、プレート式冷却器であり、
    　前記プレートは、吸気方向に垂直な方向に互いに間隔をおいて積層されている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  4. 　前記プレートの少なくとも片面には、複数のフィンが形成されている、請求項３記載のエンジンの吸気構造。
  5. 　前記吸気チャンバー内において、前記インタークーラの吸気上流側に一定容積を有する容積部が設けられ、
    　前記吸気チャンバー内の前記インタークーラの取付部において、前記インタークーラの吸気方向に垂直な断面積が、前記吸気チャンバー内の吸気方向に垂直な断面積に略等しくなっている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  6. 　前記スロットルボディ及び前記吸気チャンバーは、前記エンジンに対して相対変位可能にフローティング支持されている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  7. 　前記インタークーラは、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  8. 　前記インタークーラは、専用のポンプ及びラジエータを介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  9. 　前記吸気チャンバー内には、１以上の上流側インタークーラが吸気方向に並んで設けられ、且つ、前記上流側インタークーラの吸気下流側に、１以上の下流側インタークーラが吸気方向に並んで設けられ、
    　前記上流側インタークーラは、エンジン冷却水を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっており、
    　前記下流側インタークーラは、専用のポンプ及びラジエータを介して冷却液を循環させることによって、吸気の冷却を行うようになっている、請求項１記載のエンジンの吸気構造。
  10. 　前記下流側インタークーラの吸気下流側であって、前記スロットルボディの入口に燃料のインジェクタが設けられている、請求項９記載のエンジンの吸気構造。
  11. 　前記エンジン冷却水の冷却水配管は、エンジンの冷却水上流側において、エンジンに流入する側と、前記インタークーラに流入する側とに、分岐するように設けられている、請求項７記載のエンジンの吸気構造。
  12. 　前記エンジン冷却水の冷却水配管は、エンジンの冷却水上流側において、エンジンに流入する側と、前記インタークーラに流入する側とに、分岐するように設けられている、請求項９記載のエンジンの吸気構造。
  13. 　前記専用のポンプは電動ポンプである、請求項８記載のエンジンの吸気構造。
  14. 　前記専用のラジエータは、エンジンラジエータに対して上下方向に並ぶように配置されている、請求項８記載のエンジンの吸気構造。
  15. 　請求項１記載のエンジンの吸気構造を備えた自動二輪車。
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