WO2015174245A1 - バーチカルエンジン - Google Patents

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WO2015174245A1
WO2015174245A1 PCT/JP2015/062466 JP2015062466W WO2015174245A1 WO 2015174245 A1 WO2015174245 A1 WO 2015174245A1 JP 2015062466 W JP2015062466 W JP 2015062466W WO 2015174245 A1 WO2015174245 A1 WO 2015174245A1
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intake
pair
fuel
cylinder
intake passages
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哲史 阿知波
圭介 大穀
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スズキ株式会社
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a vertical engine in which a crankshaft is arranged so as to extend in a substantially vertical direction.
  • an engine fuel supply apparatus having a plurality of intake valves and a plurality of fuel injectors (hereinafter referred to as “injectors”) per cylinder is known (see, for example, Patent Document 1).
  • injectors fuel is injected toward the center axis of the cylinder by disposing the centers of the tip portions of the pair of injectors closer to the center axis of the cylinder than the center axis of the corresponding pair of intake valves.
  • the crankshaft In an engine mounted on a motorcycle or the like, the crankshaft is generally arranged extending in the horizontal direction. As described above, when a plurality of intake valves and injectors are provided, these intake valves and injectors are also arranged side by side in the horizontal direction. On the other hand, in an engine mounted on an outboard motor, a crankshaft is generally extended in the vertical direction and a cylinder is extended in the horizontal direction. As described above, when a plurality of intake valves and injectors are provided, the intake passages that pass through the intake valves are arranged in the vertical direction with respect to the central axis of the cylinder.
  • the fuel spray injected from the injector is affected by gravity at the tip of the injection. For this reason, a situation may occur in which the fuel falls below the injection center axis by the injection nozzle of the injector and adheres to the inner wall surface of the intake passage below the target injection position. Since the fuel adhering to the inner wall surface of the intake passage flows as a droplet through the inner wall surface of the intake passage, it takes time to reach the combustion chamber as compared with the mist-like fuel. As a result, the fuel supply to the combustion chamber becomes unstable, and problems such as poor idling and an increase in hydrocarbons in the exhaust gas occur.
  • the fuel injection center axis of the injector is set to be more than the valve stem of the intake valve arranged in each intake passage so that the fuel spray is collected in the vicinity of the spark plug in the combustion chamber. It is arranged according to the back of the valve umbrella on the cylinder center side. That is, the center axis of fuel injection by the injector is arranged so as to be shifted in the horizontal direction from the valve stem of the intake valve. For this reason, even when the spray of fuel injected from the injector falls due to the influence of gravity, the spray of fuel does not come into contact with the valve stem, and a desired fuel can be supplied to the fuel chamber.
  • the centers of the tip portions of the pair of injectors are arranged closer to the cylinder center than the valve stems of the intake valves arranged in the intake passages.
  • the injector provided in the upper intake passage is disposed below the valve stem of the intake valve. For this reason, even when the spray of fuel injected from the injector is affected by gravity, the spray of fuel falls in a direction away from the valve stem. Therefore, the fuel spray does not scatter due to contact with the valve stem.
  • the injector provided in the lower intake passage is disposed above the valve stem of the intake valve. For this reason, when the spray of fuel injected from the injector is affected by gravity, the spray of fuel falls in a direction approaching the valve stem. Therefore, the fuel spray may be scattered by contacting the valve stem and may adhere to the inner wall surface of the intake passage. As a result, the fuel supply to the combustion chamber becomes unstable, and problems such as poor idling and an increase in hydrocarbons in the exhaust gas occur.
  • An object of the present invention is to provide a vertical engine capable of stabilizing the fuel supply to the combustion chamber.
  • a vertical engine includes a crankshaft extending in a substantially vertical direction, a cylinder and a cylinder head extending in a direction orthogonal to the central axis of the crankshaft,
  • a vertical comprising a pair of intake passages for supplying combustion air to the combustion chamber of the cylinder head, a pair of intake valves for opening and closing the pair of intake passages, and a fuel injector for injecting fuel into the pair of intake passages
  • the pair of intake passages are vertically arranged with a central axis of the cylinder interposed therebetween, and the fuel injector is configured such that a fuel injection direction is provided in each of the upper and lower intake passages.
  • injection central axis to the lower intake passage is connected to the upper intake air.
  • injection center axis of the road characterized in that arranged closer to the central axis side of the cylinder.
  • the fuel injection center axis of the fuel injector is disposed closer to the center axis of the cylinder than the valve stems of the intake valves provided in the upper and lower intake passages, and is injected into the lower intake passage.
  • the central axis is arranged closer to the central axis of the cylinder than the injection central axis to the upper intake passage.
  • the pair of intake passages are formed by bifurcating one intake passage by a bifurcated portion so that fuel can be injected into the intake passage disposed on the combustion chamber side with respect to the bifurcated portion. It is preferable to provide the fuel injectors independent of each other. According to this configuration, since the independent fuel injectors are arranged in the pair of intake passages, the fuel can be injected at an angle suitable for each intake passage, and the fuel supply to the combustion chamber is further stabilized. It becomes possible. Further, since the fuel is injected into the intake passage disposed on the combustion chamber side with respect to the branch portion, it is possible to reduce the situation where fuel spray adheres to the wall surface of the branch portion, and further stabilize the fuel supply to the combustion chamber. It becomes possible.
  • the vertical engine is constituted by a multi-cylinder engine in which a plurality of cylinders and cylinder heads are arranged vertically, and the plurality of fuel injectors arranged in the pair of intake passages are arranged in parallel to each other, and have one end Are connected to a common delivery pipe.
  • the plurality of fuel injectors are arranged at the same angle with respect to the delivery pipe. Can be assembled. Therefore, the assembly of a plurality of fuel injectors can be facilitated, and the increase in processing man-hours and assembly man-hours can be suppressed.
  • the vertical engine includes a pair of cylinder blocks arranged in a V shape with a crankshaft as a center, and the fuel injector includes a pair of fuel injectors that inject fuel into the pair of intake passages.
  • the pair of intake passages communicates with a combustion chamber in a cylinder head that constitutes the pair of cylinder blocks, and includes an intake port opened on an inner surface facing the pair of cylinder blocks.
  • the cylinder block extends substantially parallel to the cylinder axis of the cylinder block and is arranged so as to intersect with each other in an X-shape.
  • Each intake port of the pair of intake passages is provided with a branching portion that branches the intake passage into two branches.
  • the pair of fuel injectors of the fuel injection can be located in the intake passage which is arranged in the combustion chamber side than the branch portion may be disposed.
  • the pair of intake passages are disposed so as to intersect in an X shape, and the pair of fuel injectors are disposed in a region surrounded by the intersecting portion and the valve operating chamber of the cylinder head.
  • the intake passage can be configured in a straight line without bending, the intake resistance in the intake passage can be reduced.
  • the fuel injector can be arranged using the region in the vicinity of the intake passage configured in a straight line, interference between the fuel injector and the intake passage can be prevented.
  • the pair of cylinder blocks are arranged in a V shape, it is possible to prevent the fuel injector and the intake passage from interfering with each other and improve the intake efficiency of the intake passage.
  • the crossing portion of the pair of intake passages is formed in a part of the intake manifold that connects the intake port and the intake pipe in the surge tank, while the intake manifold in the cylinder head is formed. It is preferable to form a mounting portion and a fuel injection passage for the pair of fuel injectors in the vicinity of the joint portion.
  • the intersection part of a pair of intake passage can be comprised by another components, such as a cylinder block. As a result, it is possible to manufacture a pair of intake passages that intersect in an X shape without requiring a complicated process, compared to the case where the intersections of the intake passages are provided integrally with the cylinder head or the like.
  • the attachment portion of the pair of fuel injectors and the fuel injection passage are formed in the cylinder head in the vicinity of the joint portion with the intake manifold, the position of the fuel injector is compared with the case where the fuel injector is disposed separately from the cylinder head. Accuracy can be increased. Thereby, fuel can be injected to a desired position in the combustion chamber, and fuel supply to the combustion chamber can be stabilized.
  • the vertical engine of the present invention even when the crankshaft extends in a substantially vertical direction, it is possible to reduce the situation in which the fuel spray injected from the injector adheres to the inner wall surface of the intake passage. It becomes possible to stabilize the fuel supply.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of an outboard motor to which a vertical engine according to the present embodiment is applied.
  • 1 is a perspective view showing a schematic structure of a vertical engine according to the present embodiment. It is a top view which shows schematic structure of the vertical engine which concerns on this Embodiment. It is a horizontal sectional view showing a schematic structure of a vertical engine according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along one-dot chain line AA shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line BB shown in FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view around the uppermost intake passage shown in FIG. 5. It is an enlarged view of the periphery of the uppermost intake passage of the vertical engine according to a modification of the present embodiment.
  • the vertical engine (V-type engine) according to the present embodiment is applied to an outboard motor
  • the target to which the vertical engine according to the present embodiment is applied is not limited to the outboard motor, and can be changed as appropriate.
  • the present invention can also be applied to motorcycles, mowers, and the like.
  • the term “vertical engine” refers to a crank shaft that is driven in response to an explosion of combustion air in a combustion chamber in a substantially vertical direction, and power in a substantially vertical direction.
  • the engine of the mode to take out shall be called.
  • the “substantially vertical direction” is not limited to the direction approximating the vertical direction, and includes the vertical direction.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of an outboard motor to which a vertical engine according to the present embodiment is applied.
  • the front side of the outboard motor is indicated by arrow FR
  • the rear side of the outboard motor is indicated by arrow RE
  • the left side of the outboard motor is indicated by arrow L
  • the right side of the outboard motor is indicated by arrow R.
  • FR front side of the outboard motor
  • RE rear side of the outboard motor
  • L left side of the outboard motor
  • R right side of the outboard motor
  • an outboard motor 100 includes an outboard motor main body 110 and a bracket device 111 for attaching the outboard motor main body 110 to a stern portion (not shown) of the hull. Consists of including.
  • the outboard motor main body 110 has an engine cover 112 provided at the upper part of the main body and a body portion 113 provided below the engine cover 112.
  • a propeller 114 is provided in the vicinity of the lower end portion of the body portion 113.
  • the engine cover 112 includes an upper cover 115 and a lower cover 116.
  • the bracket device 111 is disposed on the front side of the lower cover 116 and the body portion 113.
  • the upper cover 115 generally has a shape that opens downward.
  • the lower cover 116 has a shape that is generally open upward.
  • an engine room is formed in the outboard motor main body 110.
  • a vertical engine hereinafter simply referred to as “engine” 1 (see FIG. 2) described later is accommodated.
  • a sealing member (not shown) is disposed on the mating surface between the upper cover 115 and the lower cover 116.
  • the seal member has a generally ring shape, and plays a role of preventing water such as seawater from entering from the mating surfaces of the upper cover 115 and the lower cover 116.
  • a lever 117 for a recoil starter 23 (see FIGS. 2 and 3) for starting the engine 1 is provided in front of the upper cover 115 so as to protrude toward the front of the outboard motor 100. By pulling the lever 117, the engine 1 is started. Further, an intake intake 115 a for taking in combustion air of the engine 1 is provided behind the upper cover 115. Further, an exhaust port 115b for discharging the air in the engine cover 112 to the outside is provided in the vicinity of the upper end portion on the left side surface of the upper cover 115.
  • a tiller handle 118 is provided in front of the lower cover 116 and above the bracket device 111 so as to protrude toward the front of the outboard motor 100.
  • the tiller handle 118 is configured to be capable of swinging the outboard motor main body 110 in the vertical and horizontal directions with a stern portion to which the bracket device 111 is fixed as a fulcrum.
  • a throttle grip 118 a is attached to the tip of the tiller handle 118.
  • the throttle grip 118 a is attached so as to be rotatable about the axis of the tiller handle 118.
  • the opening degree of a throttle valve (not shown) is adjusted according to the rotation amount of the throttle grip 118a. Thereby, the speed and acceleration / deceleration of the hull can be controlled.
  • the outboard motor main body 110 is provided with a crankshaft 22 that extends in the vertical direction and will be described later (see FIG. 4).
  • a power conversion mechanism (not shown) is provided at the lower end of the crankshaft 22.
  • the engine 1 is connected to the propeller 114 via the crankshaft 22 and a power conversion mechanism. In the outboard motor 100, the driving force of the engine 1 is converted into the rotational force of the propeller 114 by the crankshaft 22 and the power conversion mechanism to obtain a propulsive force.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of the engine 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a top view showing a schematic structure of engine 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a horizontal sectional view showing a schematic structure of the engine 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a perspective view when the engine 1 is viewed from the rear side.
  • a throttle body 83 connected to a surge tank 80 described later is omitted.
  • the engine 1 shown in FIGS. 2 to 4 is accommodated in the engine cover 112 (engine room).
  • a pair of left and right cylinder blocks 20 (20L, 20R) is installed in the engine 1 in a V shape in plan view, so that a V-shaped cylinder bank (opening toward the rear side) V bank) is formed.
  • the engine 1 is configured by a multi-cylinder engine in which cylinder blocks 20 are arranged vertically.
  • the engine 1 is a water-cooled 4-cycle V-type 6-cylinder engine.
  • crankcase 21 is disposed at the foremost part (the bow side) of the engine 1.
  • a cylinder block 20 is disposed behind the crankcase 21.
  • a crankshaft 22 is pivotally supported between the crankcase 21 and the cylinder block 20.
  • the crankshaft 22 is arranged extending in a substantially vertical direction.
  • the upper end portion of the crankshaft 22 protrudes above the engine 1 and a recoil starter 23 is provided on the protruding portion (see FIGS. 2 and 3).
  • the cylinder block 20 has a left bank portion 20L and a right bank portion 20R.
  • a cylinder head 30 is provided behind these cylinder blocks 20.
  • the cylinder head 30 includes cylinder heads 30L and 30R corresponding to the left bank portion 20L and the right bank portion 20R.
  • Three cylinders 24 are formed inside the left bank portion 20L and the right bank portion 20R (see FIG. 5).
  • the cylinder 24 and the cylinder head 30 are disposed along a horizontal cylinder axis perpendicular to the center axis of the crankshaft 22.
  • a piston 25 is slidably inserted into each cylinder 24.
  • the piston 25 is connected to the crankshaft 22 via a connecting rod 26.
  • the cylinder heads 30L and 30R are provided with a combustion chamber 31 corresponding to each cylinder 24, an intake port 40 (40L and 40R) and an exhaust port 50 communicating with the combustion chamber 31.
  • Head covers 60L and 60R are placed on the cylinder heads 30L and 30R, respectively.
  • An intake camshaft 61 and an exhaust camshaft 62 are rotatably supported in a cam chamber formed between the cylinder head 30 (30L, 30R) and the head cover 60 (60L, 60R). .
  • the intake port 40 (40L, 40R) is disposed so as to be opened in a V-shaped inner portion formed by each cylinder bank.
  • An intake port 40L provided in the cylinder head 30L extends toward the right rear side of the engine 1.
  • the intake port 40R provided in the cylinder head 30R is provided to extend toward the left rear side of the engine 1.
  • the intake port 40L is disposed substantially parallel to the extending direction of the right bank portion 20R
  • the intake port 40R is disposed substantially parallel to the extending direction of the left bank portion 20L.
  • the communication portions of these intake ports 40 (40L, 40R) to the combustion chamber 31 are opened and closed by intake valves 41 (41L, 41R).
  • the opening / closing of the intake valve 41 is controlled by a cam (not shown) provided on the intake camshaft 61.
  • the exhaust port 50 is arranged in the outer portion of the V shape formed by each cylinder bank.
  • the exhaust port 50 is provided so as to be gently curved from the outer portion of the cylinder head 30 to the front side of the engine 1.
  • An exhaust pipe (not shown) extending in the vertical direction is connected to the front end portion of the exhaust port 50.
  • a portion of the exhaust port 50 communicating with the combustion chamber 31 is opened and closed by an exhaust valve 51.
  • the opening / closing of the exhaust valve 51 is controlled by a cam (not shown) provided on the exhaust camshaft 62.
  • the cylinder head 30 is provided with a fuel injector (hereinafter simply referred to as “injector”) 70 for injecting fuel into the intake port 40.
  • the injector 70 includes an injector 70L attached to the cylinder head 30L and an injector 70R attached to the cylinder head 30R.
  • the injector 70L is disposed between the intake port 40L and the intake valve 41L in the cylinder head 30L.
  • the injector 70R is disposed between the intake port 40R and the intake valve 41R in the cylinder head 30R.
  • the injectors 70L and 70R are attached to attachment portions 421L and 421R formed in the cylinder head 30.
  • the front end portions of the injectors 70L and 70R are slightly exposed in the fuel injection passages 422L and 422R formed in the intake ports 40L and 40R.
  • the rear ends of the injectors 70L and 70R are connected to delivery pipes 71L and 71R extending in the vertical direction.
  • These delivery pipes 71L and 71R function as pipes for transporting fuel injected from the injectors 70L and 70R.
  • These delivery pipes 71L and 71R are disposed on the side of a joint portion between an intake manifold 72 and a surge tank 80, which will be described later.
  • a surge tank 80 is provided behind the center of the engine 1 via an intake manifold 72 connected to the intake port 40.
  • the surge tank 80 includes a surge tank body 81 and a lid member 82 that seals the surge tank body 81.
  • the surge tank body 81 is hollow inside and has an open rear end face.
  • the surge tank main body 81 is provided with a plurality (six in this embodiment) of intake pipes 811. The rear ends of these intake pipes 811 are open to the lid member 82 side. Further, an opening 812 to which the throttle body 83 is connected is provided on the upper surface of the surge tank body 81 (see FIG. 2). The outside air taken in from the throttle body 83 enters from the opening on the rear end side of the intake pipe 811 through the space in the surge tank main body 81 and the lid member 82 and flows forward.
  • the throttle body 83 is connected to a silencer (not shown) disposed on the upper part of the engine 1.
  • the throttle body 83 takes in outside air introduced into the silencer.
  • the surge tank 80 temporarily stores outside air taken in from the throttle body 83 and plays a role of equalizing the amount of air (combustion air) supplied to the plurality of cylinders 24. By equalizing the supply amount of combustion air by the surge tank 80, it is possible to suppress an excessive inflow of combustion air to the specific cylinder 24.
  • the plurality of intake pipes 811 have the same shape and are configured by a cylindrical body that is formed in a circular cross section and extends in a substantially straight line. These intake pipes 811 are connected to the respective cylinders 24 via intake manifolds 72 and intake ports 40 provided in the cylinder head 30. More specifically, the plurality of intake pipes 811 have an intake pipe 811R arranged on the right side of the engine 1 and an intake pipe 811L arranged on the left side of the engine 1. The intake pipe 811R is disposed coaxially with the intake port 40L with the intake manifold 72 interposed therebetween. On the other hand, the intake pipe 811L is disposed coaxially with the intake port 40R with the intake manifold 72 interposed therebetween.
  • intake pipes 811, the intake manifold 72 and the space formed in the intake port 40 constitute an intake passage. More specifically, an intake passage 90 that supplies combustion air to the combustion chamber 31 of the cylinder head 30R is configured by a space formed in the intake port 40R, the intake manifold 72, and the intake pipe 811L. On the other hand, an intake passage 91 that supplies combustion air to the combustion chamber 31 of the cylinder head 30L is configured by a space formed in the intake port 40L, the intake manifold 72, and the intake pipe 811R.
  • the pair of intake passages 90 and 91 extend substantially parallel to the cylinder axes of the cylinder blocks 20L and 20R facing the intake passages 90 and 91, and are arranged so as to intersect each other in an X shape.
  • a pair of injectors 70 ⁇ / b> R and 70 ⁇ / b> L is disposed in a region surrounded by the intersection of these intake passages 90 and 91 and the valve operating chamber 63 of the cylinder head 30. That is, the injector 70L is disposed in a region surrounded by the intersection of the intake passages 90 and 91 and the valve operating chamber 63 of the cylinder head 30L.
  • the injector 70R is disposed in a region surrounded by the intersection of the intake passages 90 and 91 and the valve operating chamber 63 of the cylinder head 30R.
  • the intake passages 90 and 91 By arranging the pair of intake passages 90 and 91 so as to intersect in an X shape in this way, the intake passages 90 and 91 can be configured in a straight line, so that the intake resistance in the intake passages 90 and 91 is reduced. be able to.
  • the injectors 70R and 70L can be arranged by using regions in the vicinity of the intake passages 90 and 91 that are configured in a straight line, the interference between the injectors 70R and 70L and the intake passages 90 and 91 can be prevented. Can do.
  • intersection of the pair of intake passages 90 and 91 is formed in a part of the intake manifold 72. Therefore, the intersection of the pair of intake passages 90 and 91 can be configured by the intake manifold 72 which is a separate part such as the cylinder block 20. As a result, the pair of intake passages 90 and 91 intersecting in an X shape can be manufactured without requiring a complicated process as compared with the case where the intersections of the intake passages 90 and 91 are integrally provided in the cylinder head 30 or the like. It becomes possible.
  • the attachment portions 421L and 421R to which the injectors 70L and 70R are attached, and the fuel injection passages 422L and 422R into which the fuel from the injectors 70L and 70R is injected are formed in the vicinity of the joint portion of the cylinder head 30 with the intake manifold 72.
  • the positional accuracy of the injectors 70L and 70R can be increased as compared with the case where the injectors 70L and 70R are arranged on a separate member from the cylinder head 30.
  • fuel can be injected to the desired position in the combustion chamber 31, and the fuel supply to the combustion chamber 31 can be stabilized.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line AA shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along one-dot chain line BB shown in FIG.
  • the intake passage 90 and the intake passage 91 have a common configuration except for the extending direction.
  • the intake passage 91 will be described as an example, and description of the intake passage 90 will be omitted.
  • the central axis of each of the cylinders 241 to 243 is indicated as “C1”.
  • the intake passage 91 is configured to include three intake passages 911 to 913 connected to these three cylinders 24. These intake passages 911 to 913 have a common configuration except for the vertical arrangement.
  • the configuration of the intake passages 911 to 913 will be described by taking the intake passage 911 as an example, and description of the intake passages 912 and 913 will be omitted as appropriate.
  • a branch portion 43 that branches the intake passage 91 into two branches is provided.
  • the downstream end portion of the intake passage 911 (the right end portion shown in FIGS. 5 and 6) is branched into a pair of intake passages 911 a and 911 b by the branch portion 43.
  • the pair of intake passages 911 a and 911 b are arranged above and below the central axis C ⁇ b> 1 of the cylinder 241.
  • the intake passage 912 (913) is branched into a pair of intake passages 912a and 912b (913a and 913b) by the branch portion 43, respectively.
  • the intake valve 41L is disposed such that the pair of intake passages 911a, 911b (912a, 912b, 913a, 913b) can be opened and closed. More specifically, the intake valve 41L is composed of a pair of intake valves 41L 1 and 41L 2 that are arranged one above the other for each of the cylinders 241 to 243. The intake valves 41L 1 and 41L 2 are arranged side by side with the central axis C1 of the cylinder 241 (242, 243) in between.
  • the injector 70L is disposed at a position where fuel can be injected into the pair of intake passages 911a, 911b (912a, 912b, 913a, 913b).
  • the injector 70L includes a pair of independent injectors 70L 1 and 70L 2 corresponding to the pair of intake passages 911a and 911b (912a, 912b, 913a, and 913b). These injectors 70L 1 and 70L 2 are arranged side by side up and down across the central axis C1 of the cylinder 241 (242, 243).
  • the injectors 70L 1 and 70L 2 arranged in the pair of intake passages 911a and 911b (912a, 912b, 913a, and 913b) are arranged in parallel to each other.
  • the rear ends of these injectors 70L 1 and 70L 2 are connected to a common delivery pipe 71L.
  • the plurality of injectors 70L 1 and 70L 2 can be assembled to the delivery pipe 71L at the same angle. Therefore, the assembly of the plurality of injectors 70L 1 and 70L 2 can be facilitated, and an increase in processing man-hours and assembly man-hours can be suppressed.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the uppermost intake passage 911 shown in FIG.
  • the fuel injection direction in the intake passage 911 will be described as an example, but the fuel injection directions in other intake passages including the intake passages 912 and 913 are the same.
  • the central axes of the fuel spray injected by the injectors 70L 1 and 70L 2 (hereinafter referred to as “injection central axes”) are respectively indicated as “FC1” and “FC2”.
  • injection central axes are respectively indicated as “FC1” and “FC2”.
  • the central axis of the cylinder 241 is indicated as “C1”.
  • the injector 70 ⁇ / b> L is arranged such that the fuel injection direction is directed toward the valve umbrella back portion on the central axis C ⁇ b> 1 side of the cylinder 241 with respect to the valve stem 411 of the intake valve 41 ⁇ / b> L.
  • injection center axis FC1 of the fuel by the injector 70L 1 disposed on the upper side is arranged on the lower side of the valve stem 411 of intake valve 41L 1
  • the fuel by the injector 70L 2 disposed on the lower side injection center axis FC2 are arranged on the upper side of the valve stem 411 of intake valve 41L 2.
  • the opening degree of the throttle valve in the throttle body 83 is adjusted.
  • the opening / closing timing of the intake valve 41 and the fuel injection timing by the injector 70 are controlled according to the opening of the throttle valve.
  • fuel is supplied from the injectors 70L 1 and 70L 2 to a pair of intake passages 911a and 911b that are arranged vertically by branching the intake passage 911 (see FIG. 7).
  • the fuel from the injectors 70L 1 and 70L 2 is injected toward the valve umbrella back portion on the central axis C1 side of the cylinder 241 from the valve stem 411 of the intake valve 41L.
  • the fuel from the injectors 70L 2 is injection center axis FC2 is injected in a state close to the central axis C1 of the cylinder 241 than the injection center axis FC1 of the fuel from the injector 70L 1.
  • the fuel injection direction by the injector 70L is arranged closer to the central axis C1 side of the cylinder 241 than the valve stem 411 of the intake valve 41L, so that the fuel spray injected from the injector 70L comes into contact with the valve stem 411.
  • the situation of scattering due to this can be reduced.
  • the distance to the inner peripheral wall of the cylinder 241 can be ensured. As a result, it is possible to reduce the situation where fuel adheres to the inner peripheral wall of the cylinder 241 along with the intake of combustion air into the combustion chamber 31.
  • the fuel spray is lowered due to the influence of the weight.
  • the situation where fuel spray injected from the injector 70 adheres to the inner wall surface of the intake passage 911 can be reduced, and fuel supply to the combustion chamber 31 can be reduced. It becomes possible to stabilize.
  • the pair of intake passages 911 a and 911 b are formed by bifurcating the single intake passage 911 by the branch portion 43, and the combustion chamber is formed more than the branch portion 43.
  • Intake passages 911a and 911b disposed on the 31st side are provided with independent injectors 70L 1 and 70L 2 so that fuel can be injected.
  • fuel can be injected at an angle suitable for each intake passage 911a, 911b, and the combustion efficiency for the combustion chamber 31 can be increased.
  • the fuel is injected into the intake passages 911 a and 911 b disposed on the combustion chamber 31 side with respect to the branch portion 43, it is possible to reduce the situation where fuel spray adheres to the wall surface of the branch portion 43. It becomes possible to further stabilize the fuel supply.
  • the engine 1 is configured by a multi-cylinder engine in which the cylinder blocks 20 are arranged vertically is described.
  • the configuration of the engine 1 is not limited to this and can be changed as appropriate.
  • the cylinder block 20 may be configured by a single cylinder engine or a V-type two cylinder engine in which the cylinder blocks 20 are not arranged vertically.
  • a pair of intake passages 911 a and 911 b for supplying combustion air to the combustion chamber 31 is formed by branching one intake passage 911 by the branch portion 43.
  • the configuration of the pair of intake passages that supply combustion air to the combustion chamber 31 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • a pair of intake passages that supply combustion air to the combustion chamber 31 may be provided in advance.
  • a pair of the intake passage 911a for supplying combustion air to the combustion chamber 31, independently to 911b shows a case comprising an injector 70L 1, 70L 2.
  • the configuration of the injector 70 that injects fuel into the pair of intake passages 911a and 911b is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • a single injector 70 capable of injecting fuel may be provided in each of the pair of intake passages 911a and 911b.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the uppermost intake passage of the vertical engine according to a modification of the present embodiment.
  • FIG. 8 shows an enlarged view around the intake passage 911 as in FIG.
  • the positions at which the central axes (injection central axes) of the fuel sprays injected from the injection nozzles 701a and 701b of the injector 701, which will be described later, come into contact with the intake valves 41L 1 and 41L 2 are respectively “FC3”, “FC4” is shown.
  • the vertical engine shown in FIG. 8 includes a single injector 701 that injects fuel into the pair of intake passages 911a and 911b.
  • the injector 701 has a pair of injection nozzles 701a and 701b that can inject fuel into the intake passages 911a and 911b, respectively.
  • the injector 701 is arranged such that the fuel injection direction from these injection nozzles 701a and 701b is directed toward the back of the valve umbrella on the central axis C1 side of the cylinder 241 from the valve stem 411 of the intake valves 41L 1 and 41L 2. Yes.
  • the injector 701 places the fuel injection center axis FC4 by the injection nozzle 701b arranged on the lower side closer to the center axis C1 side of the cylinder 241 than the fuel injection center axis FC3 by the injection nozzle 701a arranged on the upper side. They are arranged. More specifically, the length Ld between the center axis C1 of the cylinder 241 and the injection center axis FC4 of the injection nozzle 701b is longer than the length Lc between the center axis C1 of the cylinder 241 and the injection center axis FC3 of the injection nozzle 701a. It is set small.
  • the member in which the intersection of the pair of intake passages 90 and 91 is formed is not limited to the intake manifold 72, and can be changed as appropriate.
  • it may be formed in a part of the cylinder head 30.
  • the mounting portions 421L and 421R of the pair of injectors 70L and 70R and the fuel injection passages 422L and 422R are formed in the vicinity of the joint portion of the cylinder head 30 with the intake manifold 72 is described.
  • the members in which the attachment portions 421L and 421R and the fuel injection passages 422L and 422R of the pair of injectors 70L and 70R are formed are not limited to the cylinder head 30 and can be changed as appropriate. For example, it may be formed in a part of the intake manifold 72.
  • the present invention can reduce the situation where the fuel spray injected from the injector adheres to the inner wall surface of the intake passage even when the crankshaft extends in a substantially vertical direction.
  • it is useful for a vertical engine mounted on an outboard motor or the like.

Abstract

 クランク軸が略鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタから噴射される燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を安定化すること。シリンダ(241)の中心軸線を挟んで上下に配設される一対の吸気通路(911a、911b)と、一対の吸気通路を開閉する一対の吸気バルブ(41L、41L)と、一対の吸気通路に燃料を噴射するフューエルインジェクタ(70L、70L)とを備えたバーチカルエンジンにおいて、フューエルインジェクタは、燃料の噴射方向を、上下の吸気通路にそれぞれ設けられた吸気バルブのバルブステム(411)よりもシリンダの中心軸線(C1)側のバルブ傘裏部に向けて配設されると共に、下側の吸気通路への噴射中心軸線(FC2)を上側の吸気通路への噴射中心軸線(FC1)よりもシリンダの中心軸線側に寄せて配置される。

Description

バーチカルエンジン
 本発明は、略鉛直方向に延在するようにクランク軸が配置されたバーチカルエンジンに関する。
 従来、1気筒あたりに複数の吸気弁と複数のフューエルインジェクタ(以下、「インジェクタ」という)とを備えたエンジンの燃料供給装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この燃料供給装置においては、一対のインジェクタの先端部の中心を対応する一対の吸気弁の中心軸よりもシリンダの中心軸側に配置することにより、シリンダの中心軸側へ燃料を噴射する。これにより、燃焼室へ流入する吸気がシリンダを形成する内周壁(シリンダ内周壁)側へ流れを形成する場合であっても、燃料の噴霧がシリンダ内周壁側に運ばれ難くでき、シリンダ内周壁に対する燃料の付着を低減することができる。
特開2007-309121号公報
 自動二輪車等に搭載されるエンジンでは、一般的にクランク軸が水平方向に延在して配置される。上述したように複数の吸気弁及びインジェクタを備える場合には、これらの吸気弁及びインジェクタも互いに水平方向に並べて配置される。これに対し、船外機に搭載されるエンジンでは、一般的にクランク軸が鉛直方向に延在して配置されると共に、シリンダが水平方向に延在して配置される。上述したように複数の吸気弁及びインジェクタを備える場合には、吸気弁を通過する吸気通路がシリンダの中心軸線に対して上下方向に並べて配置される。
 インジェクタから噴射された燃料の噴霧は、噴射の先端側では重力の影響を受ける。このため、インジェクタの噴射ノズルによる噴射中心軸線よりも降下し、目標噴射位置よりも下方側の吸気通路の内壁面に付着する事態が発生し得る。吸気通路の内壁面に付着した燃料は、液滴となって吸気通路の内壁面を伝って流れるため、霧状の燃料と比較して燃焼室へ到達するのに時間がかかる。この結果、燃焼室に対する燃料供給が不安定になり、アイドリングの不調や排気ガス内の炭化水素の増大などの不具合が発生する。
 特許文献1記載の燃料供給装置においては、燃焼室内の点火プラグの近傍に燃料の噴霧が集まるように、インジェクタによる燃料の噴射中心軸線を、各吸気通路に配置された吸気バルブのバルブステムよりもシリンダ中心側のバルブ傘裏に合わせて配置させている。すなわち、インジェクタによる燃料の噴射中心軸線は、吸気バルブのバルブステムと水平方向にずれて配置されている。このため、インジェクタから噴射された燃料の噴霧が重力の影響で降下する場合においても、燃料の噴霧がバルブステムと接触することはなく、燃料室に対して所望の燃料供給を行うことができる。
 これに対し、船外機用エンジンのように吸気通路及びインジェクタが上下方向に並べて配置される場合には、インジェクタから噴射された燃料の噴霧が重力の影響で沈下すると、燃料の噴霧が吸気バルブのバルブステムと接触する事態が発生し得る。この場合には、バルブステムとの接触に伴って燃料の噴霧が飛散し、吸気通路の内壁面に付着する事態が発生し得る。
 ここで、一対のインジェクタの先端部の中心が、各吸気通路に配置された吸気バルブのバルブステムよりもシリンダ中心側に配置される場合について考える。例えば、上方側の吸気通路に設けられるインジェクタは、吸気バルブのバルブステムよりも下方側に配置される。このため、インジェクタから噴射された燃料の噴霧が重力の影響を受ける場合であっても、燃料の噴霧はバルブステムから離間する方向に降下することとなる。したがって、燃料の噴霧がバルブステムと接触することで飛散することはない。
 一方、下方側の吸気通路に設けられるインジェクタは、吸気バルブのバルブステムよりも上方側に配置される。このため、インジェクタから噴射された燃料の噴霧が重力の影響を受ける場合、燃料の噴霧はバルブステムに接近する方向に降下することとなる。したがって、燃料の噴霧がバルブステムと接触することで飛散し、吸気通路の内壁面に付着する事態が発生し得る。この結果、燃焼室に対する燃料供給が不安定になり、アイドリングの不調や排気ガス内の炭化水素の増大などの不具合が発生する。
 本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、クランク軸が略鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタから噴射される燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を安定化することができるバーチカルエンジンを提供することを目的とする。
 本発明のバーチカルエンジンは、略鉛直方向に延在して配設されたクランク軸と、前記クランク軸の中心軸に対して直交する方向に延在して配設されたシリンダ及びシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの燃焼室に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路と、前記一対の吸気通路を開閉する一対の吸気バルブと、前記一対の吸気通路に燃料を噴射するフューエルインジェクタとを備えたバーチカルエンジンにおいて、前記一対の吸気通路は、前記シリンダの中心軸線を挟んで上下に配設され、前記フューエルインジェクタは、燃料の噴射方向を、上下の吸気通路にそれぞれ設けられた前記吸気バルブのバルブステムよりも前記シリンダの中心軸線側のバルブ傘裏部に向けて配設されると共に、下側の吸気通路への噴射中心軸線を上側の吸気通路への噴射中心軸線よりも前記シリンダの中心軸線側に寄せて配置したことを特徴とする。
 この構成によれば、フューエルインジェクタからの燃料の噴射中心軸線が上下の吸気通路に設けられた吸気バルブのバルブステムよりもシリンダの中心軸線側に配置されると共に、下側の吸気通路への噴射中心軸線が上側の吸気通路への噴射中心軸線よりもシリンダの中心軸線側に寄せて配置される。このため、フューエルインジェクタから噴射された燃料の噴霧が重力の影響を受けて降下する場合であっても、下側の吸気通路にて燃料の噴霧がバルブステムと接触する事態を低減することができる。これにより、バルブステムとの接触に伴って燃料の噴霧が飛散する事態を低減でき、燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減することができる。この結果、クランク軸が略鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタから噴射される燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を安定化することが可能となる。
 上記バーチカルエンジンにおいて、前記一対の吸気通路は、1本の吸気通路を分岐部により二股に分岐して形成され、前記分岐部よりも前記燃焼室側に配置された吸気通路に燃料を噴射可能にそれぞれ独立した前記フューエルインジェクタを備えることが好ましい。この構成によれば、一対の吸気通路にそれぞれ独立したフューエルインジェクタが配置されることから、それぞれの吸気通路に適した角度で燃料を噴射することができ、燃焼室に対する燃料供給を更に安定化することが可能となる。また、分岐部よりも燃焼室側に配置された吸気通路に燃料が噴射されることから、燃料の噴霧が分岐部の壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を更に安定化することが可能となる。
 例えば、前記バーチカルエンジンは、複数の前記シリンダ及びシリンダヘッドを上下に配置した多気筒エンジンで構成され、前記一対の吸気通路に配置される複数の前記フューエルインジェクタは、互いに平行に配設され、一端部が共通のデリバリパイプに接続される。この場合には、各シリンダの燃焼室に連通する一対の吸気通路に配置される複数のフューエルインジェクタが互いに平行に配設されることから、デリバリパイプに対して複数のフューエルインジェクタを同一角度にて組み付けることができる。したがって、複数のフューエルインジェクタの組み付けを容易化でき、加工工数及び組み付け工数の増大を抑制することが可能となる。
 また、上記バーチカルエンジンにおいては、クランク軸を中心としてV字型に配置された一対のシリンダブロックを備え、前記フューエルインジェクタは、前記一対の吸気通路に燃料を噴射する一対のフューエルインジェクタで構成され、前記一対の吸気通路は、前記一対のシリンダブロックを構成するシリンダヘッド内の燃焼室に連通すると共に、前記一対のシリンダブロックが対向する内側面に開口した吸気ポートを含み、それぞれの吸気通路が対向するシリンダブロックのシリンダ軸線と略平行に延出して互いにX字状に交差して配置され、前記一対の吸気通路の各吸気ポートには、それぞれの吸気通路を二股に分岐する分岐部が設けられると共に、前記一対の吸気通路の交差する部分と前記シリンダヘッドの動弁室とで囲まれた領域であって、前記分岐部よりも前記燃焼室側に配置された吸気通路に燃料を噴射可能な位置に前記一対のフューエルインジェクタが配置されるようにしてもよい。
 この構成によれば、一対の吸気通路がX字状に交差して配置されると共に、この交差部分とシリンダヘッドの動弁室とで囲まれた領域に一対のフューエルインジェクタが配置される。このため、吸気通路を屈曲させることなく直線状に構成することができるので、吸気通路における吸気抵抗を低減することができる。また、直線状に構成された吸気通路の近傍の領域を利用してフューエルインジェクタを配置することができるので、フューエルインジェクタと吸気通路との干渉を防止することができる。この結果、一対のシリンダブロックがV字型に配置される場合であっても、フューエルインジェクタと吸気通路との干渉を防止すると共に、吸気通路の吸気効率を向上することが可能となる。
 なお、上記バーチカルエンジンにおいては、前記一対の吸気通路の交差する部分を、前記吸気ポートとサージタンク内の吸気管とを連結する吸気マニホールドの一部に形成する一方、前記シリンダヘッドにおける前記吸気マニホールドとの接合部近傍に前記一対のフューエルインジェクタの取付け部及び燃料噴射通路を形成することが好ましい。この構成によれば、シリンダブロック等の別部品により一対の吸気通路の交差部分を構成することができる。これにより、シリンダヘッド等に一体に吸気通路の交差部分を設ける場合と比べて、X字状に交差する一対の吸気通路を複雑な工程を要することなく製造することが可能となる。また、シリンダヘッドにおける吸気マニホールドとの接合部近傍に一対のフューエルインジェクタの取付け部及び燃料噴射通路が形成されることから、シリンダヘッドと別部材にフューエルインジェクタを配置する場合と比べてフューエルインジェクタの位置精度を高めることができる。これにより、燃焼室における所望位置に燃料を噴射することができ、燃焼室に対する燃料供給を安定化させることが可能となる。
 本発明のバーチカルエンジンによれば、クランク軸が略鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタから噴射される燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を安定化することが可能となる。
本実施の形態に係るバーチカルエンジンが適用される船外機の全体斜視図である。 本実施の形態に係るバーチカルエンジンの概略構造を示す斜視図である。 本実施の形態に係るバーチカルエンジンの概略構造を示す上面図である。 本実施の形態に係るバーチカルエンジンの概略構造を示す水平断面図である。 図4に示す一点鎖線A-Aにおける断面図である。 図4に示す一点鎖線B-Bにおける断面図である。 図5に示す最上段の吸気通路周辺の拡大図である。 本実施の形態の変形例に係るバーチカルエンジンの最上段の吸気通路周辺の拡大図である。
 以下、本実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。以下においては、説明の便宜上、本実施の形態に係るバーチカルエンジン(V型エンジン)が船外機に適用される場合について説明する。しかしながら、本実施の形態に係るバーチカルエンジンが適用される対象は、船外機に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、自動二輪車や草刈り機等にも適用することができる。
 また、本明細書及び特許請求の範囲において、「バーチカルエンジン」とは、燃焼室内の燃焼用空気の爆発に伴って駆動されるクランク軸が略鉛直方向に配設され、動力を略鉛直方向に取り出す態様のエンジンを呼ぶものとする。ここで、「略鉛直方向」には、鉛直方向に近似する方向に限定されるものではなく、鉛直方向が含まれるものとする。
 まず、本実施の形態に係るバーチカルエンジンが適用される船外機の概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るバーチカルエンジンが適用される船外機の全体斜視図である。なお、以下の図においては、説明の便宜上、船外機前方側を矢印FR、船外機後方側を矢印RE、船外機左方側を矢印L、船外機側右方を矢印Rでそれぞれ示すものとする。
 図1に示すように、本実施の形態に係る船外機100は、船外機本体110と、この船外機本体110を船体の船尾部(不図示)に取り付けるためのブラケット装置111とを含んで構成される。船外機本体110は、本体上部に設けられたエンジンカバー112と、このエンジンカバー112の下方に設けられた胴体部113とを有する。胴体部113の下端部近傍には、プロペラ114が設けられている。エンジンカバー112は、アッパーカバー115及びロアカバー116によって構成される。ブラケット装置111は、ロアカバー116及び胴体部113の前方側に配置されている。
 アッパーカバー115は、概して下方側に開口した形状を有する。一方、ロアカバー116は、概して上方側に開口した形状を有する。これらのアッパーカバー115とロアカバー116とを組み合わせることで、船外機本体110の内部にエンジンルームが形成される。このエンジンルームには、後述するバーチカルエンジン(以下、単に「エンジン」という)1(図2参照)が収容される。なお、アッパーカバー115とロアカバー116との合わせ面には、図示しないシール部材が配置される。このシール部材は、概して環形状を有し、アッパーカバー115及びロアカバー116の合わせ面から海水等の水分が浸入するのを防止する役割を果たす。
 アッパーカバー115の前方には、エンジン1を始動させるリコイルスタータ23(図2、図3参照)用のレバー117が船外機100の前方に向かって突出して設けられる。このレバー117を引くことでエンジン1が始動される。また、アッパーカバー115の後方には、エンジン1の燃焼用空気を取り込むための吸気取入口115aが設けられている。さらに、アッパーカバー115の左方側側面の上端部近傍には、エンジンカバー112内の空気を外部に排出する排気口115bが設けられている。
 ロアカバー116の前方であって、ブラケット装置111の上方には、船外機100の前方に向かって突出するようにティラーハンドル118が設けられている。ティラーハンドル118は、ブラケット装置111が固定される船尾部分を支点として、船外機本体110を上下及び左右方向に揺動操作可能に構成されている。ティラーハンドル118の先端には、スロットルグリップ118aが取り付けられている。スロットルグリップ118aは、ティラーハンドル118の軸回りに回動可能に取り付けられている。スロットルグリップ118aの回動量に応じてスロットルバルブ(不図示)の開度が調整される。これにより、船体の速度や加減速を制御することができる。
 船外機本体110には、鉛直方向に延在して後述するクランク軸22が配置されている(図4参照)。このクランク軸22の下端部には、図示しない動力変換機構が設けられている。エンジン1は、これらのクランク軸22及び動力変換機構を介してプロペラ114に連結されている。船外機100においては、これらのクランク軸22及び動力変換機構により、エンジン1の駆動力をプロペラ114の回転力に変換して推進力を得る。
 次に、図2~図4を参照して、エンジンカバー112(エンジンルーム)内に配置されるエンジン1の構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るエンジン1の概略構造を示す斜視図である。図3は、本実施の形態に係るエンジン1の概略構造を示す上面図である。図4は、本実施の形態に係るエンジン1の概略構造を示す水平断面図である。なお、図2においては、エンジン1を後方側から見た場合の斜視図を示している。また、図2においては、説明の便宜上、後述するサージタンク80に接続されるスロットルボディ83を省略している。
 エンジンカバー112(エンジンルーム)内には、図2~図4に示すエンジン1が収容されている。図2~図4に示すように、エンジン1には左右一対のシリンダブロック20(20L、20R)が平面視V型に設置されることで、後方側に向かって開くV字形状のシリンダバンク(Vバンク)が形成されている。例えば、エンジン1は、シリンダブロック20が上下に配列された多気筒エンジンで構成される。本実施の形態では、エンジン1が水冷4サイクルのV型6気筒エンジンで構成されるものとする。
 図4に示すように、エンジン1の最前部(船首側)には、クランクケース21が配置される。このクランクケース21の後方にシリンダブロック20が配置される。これらのクランクケース21とシリンダブロック20との間にクランク軸22が軸支されている。クランク軸22は、略鉛直方向に延在して配置される。クランク軸22の上端部は、エンジン1の上方に突出し、その突出部にリコイルスタータ23が設けられている(図2、図3参照)。
 シリンダブロック20は、左方側バンク部分20L及び右方側バンク部分20Rを有する。これらのシリンダブロック20の後方には、シリンダヘッド30が設けられている。シリンダヘッド30は、左方側バンク部分20L、右方側バンク部分20Rに対応するシリンダヘッド30L、30Rで構成される。左方側バンク部分20L及び右方側バンク部分20Rの内部には、3つずつシリンダ(気筒)24が形成されている(図5参照)。これらのシリンダ24及びシリンダヘッド30は、クランク軸22の中心軸に対して直交する水平なシリンダ軸線に沿って配設されている。各シリンダ24には、ピストン25が摺動自在に挿入されている。ピストン25は、コンロッド26を介してクランク軸22に連結されている。
 シリンダヘッド30L、30Rには、各シリンダ24に対応して燃焼室31と、この燃焼室31に連通する吸気ポート40(40L、40R)、排気ポート50とが設けられている。シリンダヘッド30L、30Rには、それぞれヘッドカバー60L、60Rが被せられている。これらのシリンダヘッド30(30L、30R)と、ヘッドカバー60(60L、60R)との間に形成されるカム室内に吸気用カムシャフト61、排気用カムシャフト62がそれぞれ回転自在に軸支されている。
 吸気ポート40(40L、40R)は、各シリンダバンクが構成するV字形状の内側部分に開口して配置される。シリンダヘッド30Lに設けられた吸気ポート40Lは、エンジン1の右後方側に向かって延在して設けられている。一方、シリンダヘッド30Rに設けられた吸気ポート40Rは、エンジン1の左後方側に向かって延在して設けられている。この場合において、吸気ポート40Lは、右方側バンク部分20Rの延在方向と略平行に配置され、吸気ポート40Rは、左方側バンク部分20Lの延在方向と略平行に配置されている。これらの吸気ポート40(40L、40R)における燃焼室31への連通部分は、吸気バルブ41(41L、41R)により開閉される。なお、この吸気バルブ41の開閉は、吸気用カムシャフト61に設けられた不図示のカムにより制御される。
 排気ポート50は、各シリンダバンクが構成するV字形状の外側部分に配置される。排気ポート50は、シリンダヘッド30の外側部分からエンジン1の前方側に緩やかに湾曲して設けられている。排気ポート50の前端部には、鉛直方向に延在する排気管(不図示)が接続されている。これらの排気ポート50における燃焼室31への連通部分は、排気バルブ51により開閉される。なお、この排気バルブ51の開閉は、排気用カムシャフト62に設けられた不図示のカムにより制御される。
 シリンダヘッド30には、吸気ポート40に燃料を噴射するフューエルインジェクタ(以下、単に「インジェクタ」という)70が取り付けられている。インジェクタ70は、シリンダヘッド30Lに取り付けられるインジェクタ70Lと、シリンダヘッド30Rに取り付けられるインジェクタ70Rとで構成される。インジェクタ70Lは、シリンダヘッド30Lにおける吸気ポート40Lと吸気バルブ41Lとの間に配置されている。一方、インジェクタ70Rは、シリンダヘッド30Rにおける吸気ポート40Rと吸気バルブ41Rとの間に配置されている。
 より具体的にいうと、インジェクタ70L、70Rは、シリンダヘッド30に形成された取付け部421L、421Rに取り付けられる。これらの取付け部421L、421Rに取り付けられた状態にて、インジェクタ70L、70Rの前端部は、吸気ポート40L、40Rに形成された燃料噴射通路422L、422Rに僅かに露出して設けられている。一方、インジェクタ70L、70Rの後端部は、鉛直方向に延在するデリバリパイプ71L、71Rに接続されている。これらのデリバリパイプ71L、71Rは、インジェクタ70L、70Rから噴射される燃料を搬送するパイプとして機能する。これらのデリバリパイプ71L、71Rは、後述する吸気マニホールド72とサージタンク80との接合部分の側方に配置される。
 エンジン1の中央部後方には、吸気ポート40に接続されるインテークマニホールド72を介してサージタンク80が設けられている。サージタンク80は、サージタンク本体81と、サージタンク本体81を密閉する蓋部材82とを備える。サージタンク本体81は、内部が中空であると共に後方側端面が開口している。サージタンク本体81には、複数(本実施の形態では、6本)の吸気管811が設けられている。これらの吸気管811の後端部は、蓋部材82側に開口している。また、サージタンク本体81の上面には、スロットルボディ83が接続される開口部812が設けられている(図2参照)。スロットルボディ83から取り込まれた外気は、サージタンク本体81及び蓋部材82内の空間を介して吸気管811の後端側の開口から入り込み、前方側に流れる。
 スロットルボディ83は、エンジン1の上部に配設された不図示のサイレンサに接続される。スロットルボディ83は、このサイレンサ内に導入された外気を取り込む。サージタンク80は、スロットルボディ83から取り込んだ外気を一時的に溜め、複数のシリンダ24に対する空気(燃焼用空気)の供給量を均等化する役割を果たす。サージタンク80により燃焼用空気の供給量が均等化されることにより、特定のシリンダ24に対する燃焼用空気の過剰な流入を抑制することができる。
 複数の吸気管811は、同一形状を有し、断面円形状に形成された略直線状に延びる筒状体で構成される。これらの吸気管811は、インテークマニホールド72及びシリンダヘッド30に設けられた吸気ポート40を介して各シリンダ24に接続される。より具体的には、複数の吸気管811は、エンジン1の右方側に配置される吸気管811Rと、エンジン1の左方側に配置される吸気管811Lとを有する。吸気管811Rは、インテークマニホールド72を挟んで吸気ポート40Lと同軸に配置される。一方、吸気管811Lは、インテークマニホールド72を挟んで吸気ポート40Rと同軸に配置される。
 これらの吸気管811、インテークマニホールド72及び吸気ポート40内に形成される空間により吸気通路が構成される。より具体的には、吸気ポート40R、インテークマニホールド72及び吸気管811L内に形成される空間によって、シリンダヘッド30Rの燃焼室31に燃焼用空気を供給する吸気通路90が構成される。一方、吸気ポート40L、インテークマニホールド72及び吸気管811R内に形成される空間によって、シリンダヘッド30Lの燃焼室31に燃焼用空気を供給する吸気通路91が構成される。
 これらの一対の吸気通路90、91は、それぞれの吸気通路90、91が対向するシリンダブロック20L、20Rのシリンダ軸線と略平行に延出して互いにX字状に交差して配置されている。これらの吸気通路90、91の交差部分とシリンダヘッド30の動弁室63とで囲まれた領域に一対のインジェクタ70R、70Lが配置されている。すなわち、インジェクタ70Lは、吸気通路90、91の交差部分とシリンダヘッド30Lの動弁室63とで囲まれた領域に配置されている。一方、インジェクタ70Rは、吸気通路90、91の交差部分とシリンダヘッド30Rの動弁室63とで囲まれた領域に配置されている。
 このように一対の吸気通路90、91をX字状に交差して配置することにより、吸気通路90、91を直線状に構成することができるので、吸気通路90、91における吸気抵抗を低減することができる。また、直線状に構成された吸気通路90、91の近傍の領域を利用してインジェクタ70R、70Lを配置することができるので、インジェクタ70R、70Lと吸気通路90、91との干渉を防止することができる。このため、左右一対のシリンダブロック20R、20LがV字型に配置される場合であっても、インジェクタ70R、70Lと吸気通路90、91との干渉を防止すると共に、吸気通路90、91の吸気効率を向上することが可能となる。
 また、一対の吸気通路90、91の交差部分は、吸気マニホールド72の一部に形成されている。したがって、シリンダブロック20等の別部品である吸気マニホールド72によって一対の吸気通路90、91の交差部分を構成することができる。これにより、シリンダヘッド30等に一体に吸気通路90、91の交差部分を設ける場合と比べて、X字状に交差する一対の吸気通路90、91を複雑な工程を要することなく製造することが可能となる。
 さらに、インジェクタ70L、70Rが取り付けられる取付け部421L、421R、並びに、インジェクタ70L、70Rからの燃料が噴射される燃料噴射通路422L、422Rは、シリンダヘッド30における吸気マニホールド72との接合部近傍に形成されている。このため、シリンダヘッド30と別部材にインジェクタ70L、70Rを配置する場合と比べてインジェクタ70L、70Rの位置精度を高めることができる。これにより、燃焼室31における所望位置に燃料を噴射することができ、燃焼室31に対する燃料供給を安定化させることができるものとなっている。
 以下、本実施の形態に係るエンジン1の吸気通路90、91の構成について図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、図4に示す一点鎖線A-Aにおける断面図である。図6は、図4に示す一点鎖線B-Bにおける断面図である。なお、吸気通路90と吸気通路91とは、延在方向を除いて共通の構成を有する。以下においては、吸気通路91を例に説明し、吸気通路90の説明を省略する。なお、図6においては、各シリンダ241~243の中心軸線を「C1」と示している。
 図5に示すように、左方側バンク部分20Lにおいては、上下に3つのシリンダ241~243が配置されている。吸気通路91は、これらの3つのシリンダ24に接続される3本の吸気通路911~913を含んで構成される。これらの吸気通路911~913は、上下方向の配置を除き、共通の構成を有する。以下、これらの吸気通路911~913の構成について吸気通路911を例に説明し、吸気通路912、913の説明を適宜省略する。
 吸気通路91を構成する吸気ポート40Lにおける鉛直方向略中央には、吸気通路91を二股に分岐させる分岐部43が設けられている。図6に示すように、吸気通路911の下流側端部(図5、図6に示す右方側端部)は、この分岐部43により一対の吸気通路911a、911bに分岐される。これらの一対の吸気通路911a、911bは、シリンダ241の中心軸線C1を挟んで上下に配設されている。同様に、吸気通路912(913)は、分岐部43によりそれぞれ一対の吸気通路912a、912b(913a、913b)に分岐される。
 吸気バルブ41Lは、これらの一対の吸気通路911a、911b(912a、912b、913a、913b)を開閉可能に配置される。より具体的には、吸気バルブ41Lは、シリンダ241~243毎に上下に配置された一対の吸気バルブ41L、41Lにより構成される。これらの吸気バルブ41L、41Lは、シリンダ241(242、243)の中心軸線C1を挟んで上下に並べて配置されている。
 インジェクタ70Lは、これらの一対の吸気通路911a、911b(912a、912b、913a、913b)に燃料を噴射可能な位置に配置されている。インジェクタ70Lは、一対の吸気通路911a、911b(912a、912b、913a、913b)に対応してそれぞれ独立した一対のインジェクタ70L、70Lにより構成される。これらのインジェクタ70L、70Lは、シリンダ241(242、243)の中心軸線C1を挟んで上下に並べて配置されている。
 図6に示すように、一対の吸気通路911a、911b(912a、912b、913a、913b)に配置されるインジェクタ70L、70Lは、互いに平行に配設されている。そして、これらのインジェクタ70L、70Lの後端部は、共通のデリバリパイプ71Lに接続されている。これにより、デリバリパイプ71Lに対して複数のインジェクタ70L、70Lを同一角度にて組み付けることができる。したがって、複数のインジェクタ70L、70Lの組み付けを容易化でき、加工工数及び組み付け工数の増大を抑制することができる。
 ここで、本実施の形態に係るエンジン1が有するインジェクタ70の燃料の噴射方向について説明する。図7は、図5に示す最上段の吸気通路911周辺の拡大図である。ここでは、吸気通路911における燃料の噴射方向を例に説明するが、吸気通路912、913を含むその他の吸気通路における燃料の噴射方向も同様である。なお、図7においては、インジェクタ70L、70Lにより噴射される燃料の噴霧の中心軸線(以下、「噴射中心軸線」という)をそれぞれ「FC1」、「FC2」と示している。また、図6と同様に、シリンダ241の中心軸線を「C1」と示している。
 図7に示すように、インジェクタ70Lは、燃料の噴射方向を、吸気バルブ41Lのバルブステム411よりもシリンダ241の中心軸線C1側のバルブ傘裏部に向けて配置されている。具体的には、上方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC1が吸気バルブ41Lのバルブステム411よりも下方側に配置され、下方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC2が吸気バルブ41Lのバルブステム411よりも上方側に配置される。
 また、インジェクタ70Lにおいては、下方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC2を、上方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC1よりもシリンダ241の中心軸線C1側に寄せて配置している。より具体的には、シリンダ241の中心軸線C1とインジェクタ70Lの噴射中心軸線FC2との長さLbは、シリンダ241の中心軸線C1とインジェクタ70Lの噴射中心軸線FC1との長さLaよりも小さく設定されている。これにより、インジェクタ70Lの噴射中心軸線FC2と吸気バルブ41Lのバルブステム411との間の距離は、インジェクタ70Lの噴射中心軸線FC1と吸気バルブ41Lのバルブステム411との間の距離より大きく確保されている。
 以下、上記構成を有するエンジン1における燃料噴射時の動作について説明する。エンジン1においては、操船者によりティラーハンドル118のスロットルグリップ118aが回動操作されると、スロットルボディ83内のスロットルバルブの開度が調整される。そして、このスロットルバルブの開度に応じて吸気バルブ41の開閉タイミング及びインジェクタ70による燃料噴射タイミングが制御される。
 例えば、インジェクタ70L、70Lからは、吸気通路911を分岐して上下に配置される一対の吸気通路911a、911bに燃料が供給される(図7参照)。ここで、インジェクタ70L、70Lからの燃料は、吸気バルブ41Lのバルブステム411よりもシリンダ241の中心軸線C1側のバルブ傘裏部に向けて噴射される。特に、インジェクタ70Lからの燃料は、噴射中心軸線FC2がインジェクタ70Lからの燃料の噴射中心軸線FC1よりもシリンダ241の中心軸線C1側に接近した状態で噴射される。
 このようにインジェクタ70Lによる燃料の噴射方向を吸気バルブ41Lのバルブステム411よりもシリンダ241の中心軸線C1側に配置することにより、インジェクタ70Lから噴射された燃料の噴霧がバルブステム411との接触に起因して飛散する事態を低減することができる。また、シリンダ241の内周壁までの距離を確保することができる。これにより、燃焼室31への燃焼用空気の吸気に伴ってシリンダ241の内周壁に燃料が付着する事態を低減することができる。
 特に、下方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC2を、上方側に配置されるインジェクタ70Lによる燃料の噴射中心軸線FC1よりもシリンダ241の中心軸線C1側に寄せて配置することにより、噴射中心軸線FC1に比べて噴射中心軸線FC2と吸気バルブ41Lのバルブステム411との間の距離を確保することができる。これにより、インジェクタ70Lから噴射され、重力の影響を受けて降下した燃料の噴霧がバルブステム411との接触に起因して飛散する事態を低減することができる。
 以上説明したように、本実施の形態に係るエンジン1においては、インジェクタ70L、70Lによる燃料の噴射方向を設定することにより、燃料の噴霧が重量の影響を受けて降下する場合であっても、下方側の吸気通路911bにて燃料の噴霧がバルブステム411と接触する事態を低減することができる。これにより、バルブステム411との接触に伴って燃料の噴霧が飛散する事態を低減でき、燃料の噴霧が吸気通路911の内壁面に付着する事態を低減することができる。この結果、クランク軸22が鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタ70から噴射される燃料の噴霧が吸気通路911の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室31に対する燃料供給を安定化することが可能となる。
 特に、本実施の形態に係るエンジン1においては、一対の吸気通路911a、911bを、1本の吸気通路911を分岐部43により二股に分岐して形成すると共に、この分岐部43よりも燃焼室31側に配置された吸気通路911a、911bに燃料を噴射可能にそれぞれ独立したインジェクタ70L、70Lを備えている。これにより、それぞれの吸気通路911a、911bに適した角度で燃料を噴射することができ、燃焼室31に対する燃焼効率を高めることができる。しかも、分岐部43よりも燃焼室31側に配置された吸気通路911a、911bに燃料が噴射されることから、燃料の噴霧が分岐部43の壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室31に対する燃料供給を更に安定化することが可能となる。
 なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
 例えば、上記実施の形態においては、シリンダブロック20が上下に配列された多気筒エンジンでエンジン1が構成される場合について説明している。しかしながら、エンジン1の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、シリンダブロック20が上下に配列されない単気筒エンジンやV型2気筒エンジンで構成するようにしてもよい。
 また、上記実施の形態においては、燃焼室31に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路911a、911bを、1本の吸気通路911を分岐部43により分岐して形成する場合について示している。しかしながら、燃焼室31に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路の構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、1本の吸気通路を分岐する構成ではなく、燃焼室31に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路を予め備えるようにしてもよい。
 さらに、上記実施の形態においては、燃焼室31に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路911a、911bにそれぞれ独立してインジェクタ70L、70Lを備える場合について示している。しかしながら、一対の吸気通路911a、911bに燃料を噴射するインジェクタ70の構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、一対の吸気通路911a、911bにそれぞれ燃料を噴射可能な単一のインジェクタ70を備えるようにしてもよい。
 図8は、本実施の形態の変形例に係るバーチカルエンジンの最上段の吸気通路周辺の拡大図である。なお、図8においては、説明の便宜上、図7に示す構成要素と共通の構成要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。図8においては、図7と同様に、吸気通路911周辺の拡大図を示している。また、図8においては、後述するインジェクタ701の噴射ノズル701a、701bから噴射される燃料の噴霧の中心軸線(噴射中心軸線)が吸気バルブ41L、41Lと接触する位置をそれぞれ「FC3」、「FC4」と示している。
 図8に示すバーチカルエンジンにおいては、一対の吸気通路911a、911bに対して燃料を噴射する単一のインジェクタ701を備える。このインジェクタ701は、吸気通路911a、911bにそれぞれ燃料を噴射可能な一対の噴射ノズル701a、701bを有する。インジェクタ701は、これらの噴射ノズル701a、701bからの燃料の噴射方向を、吸気バルブ41L、41Lのバルブステム411よりもシリンダ241の中心軸線C1側のバルブ傘裏部に向けて配置している。
 特に、インジェクタ701は、下方側に配置される噴射ノズル701bによる燃料の噴射中心軸線FC4を、上方側に配置される噴射ノズル701aによる燃料の噴射中心軸線FC3よりもシリンダ241の中心軸線C1側に寄せて配置している。より具体的には、シリンダ241の中心軸線C1と噴射ノズル701bの噴射中心軸線FC4との長さLdは、シリンダ241の中心軸線C1と噴射ノズル701aの噴射中心軸線FC3との長さLcよりも小さく設定されている。これにより、噴射ノズル701bの噴射中心軸線FC4と吸気バルブ41Lのバルブステム411との間の距離は、噴射ノズル701aの噴射中心軸線FC3と吸気バルブ41Lのバルブステム411との間の距離より大きく確保されている。
 図8に示すインジェクタ701においては、噴射ノズル701a、701bによる燃料の噴射方向を設定することにより、上記実施の形態と同様に、燃料の噴霧が重量の影響を受けて降下する場合であっても、下方側の吸気通路911bにて燃料の噴霧がバルブステム411と接触する事態を低減することができる。これにより、バルブステム411との接触に伴って燃料の噴霧が飛散する事態を抑制でき、燃料の噴霧が吸気通路911の内壁面に付着する事態を低減することができる。この結果、クランク軸22が鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタ70から噴射される燃料の噴霧が吸気通路911の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室31に対する燃料供給を安定化することが可能となる。
 また、上記実施の形態においては、一対の吸気通路90、91の交差部分を吸気マニホールド72の一部に形成する場合について説明している。しかしながら、一対の吸気通路90、91の交差部分が形成される部材は、吸気マニホールド72に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、シリンダヘッド30の一部に形成するようにしてもよい。
 さらに、上記実施の形態においては、シリンダヘッド30における吸気マニホールド72との接合部近傍に一対のインジェクタ70L、70Rの取付け部421L、421R及び燃料噴射通路422L、422Rを形成する場合について説明している。しかしながら、一対のインジェクタ70L、70Rの取付け部421L、421R及び燃料噴射通路422L、422Rが形成される部材は、シリンダヘッド30に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、吸気マニホールド72の一部に形成するようにしてもよい。
 以上説明したように、本発明は、クランク軸が略鉛直方向に延在する場合であっても、インジェクタから噴射される燃料の噴霧が吸気通路の内壁面に付着する事態を低減でき、燃焼室に対する燃料供給を安定化することができるという効果を有し、例えば、船外機等に搭載されるバーチカルエンジンに有用である。
 本出願は、2014年5月13日出願の特願2014-099401及び2014年5月13日出願の特願2014-099610に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (5)

  1.  略鉛直方向に延在して配設されたクランク軸と、前記クランク軸の中心軸に対して直交する方向に延在して配設されたシリンダ及びシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの燃焼室に燃焼用空気を供給する一対の吸気通路と、前記一対の吸気通路を開閉する一対の吸気バルブと、前記一対の吸気通路に燃料を噴射するフューエルインジェクタとを備えたバーチカルエンジンにおいて、
     前記一対の吸気通路は、前記シリンダの中心軸線を挟んで上下に配設され、
     前記フューエルインジェクタは、燃料の噴射方向を、上下の吸気通路にそれぞれ設けられた前記吸気バルブのバルブステムよりも前記シリンダの中心軸線側のバルブ傘裏部に向けて配設されると共に、下側の吸気通路への噴射中心軸線を上側の吸気通路への噴射中心軸線よりも前記シリンダの中心軸線側に寄せて配置したことを特徴とするバーチカルエンジン。
  2.  前記一対の吸気通路は、1本の吸気通路を分岐部により二股に分岐して形成され、前記分岐部よりも前記燃焼室側に配置された吸気通路に燃料を噴射可能にそれぞれ独立した前記フューエルインジェクタを備えたことを特徴とする請求項1記載のバーチカルエンジン。
  3.  前記バーチカルエンジンは、複数の前記シリンダ及びシリンダヘッドを上下に配置した多気筒エンジンで構成され、
     前記一対の吸気通路に配置される複数の前記フューエルインジェクタは、互いに平行に配設され、一端部が共通のデリバリパイプに接続されることを特徴とする請求項2記載のバーチカルエンジン。
  4.  クランク軸を中心としてV字型に配置された一対のシリンダブロックを備え、
     前記フューエルインジェクタは、前記一対の吸気通路に燃料を噴射する一対のフューエルインジェクタで構成され、
     前記一対の吸気通路は、前記一対のシリンダブロックを構成するシリンダヘッド内の燃焼室に連通すると共に、前記一対のシリンダブロックが対向する内側面に開口した吸気ポートを含み、それぞれの吸気通路が対向するシリンダブロックのシリンダ軸線と略平行に延出して互いにX字状に交差して配置され、
     前記一対の吸気通路の各吸気ポートには、それぞれの吸気通路を二股に分岐する分岐部が設けられると共に、前記一対の吸気通路の交差する部分と前記シリンダヘッドの動弁室とで囲まれた領域であって、前記分岐部よりも前記燃焼室側に配置された吸気通路に燃料を噴射可能な位置に前記一対のフューエルインジェクタが配置されたことを特徴とする請求項1記載のバーチカルエンジン。
  5.  前記一対の吸気通路の交差する部分を、前記吸気ポートとサージタンク内の吸気管とを連結する吸気マニホールドの一部に形成する一方、前記シリンダヘッドにおける前記吸気マニホールドとの接合部近傍に前記一対のフューエルインジェクタの取付け部及び燃料噴射通路を形成したことを特徴とする請求項4記載のバーチカルエンジン。
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