JP2006283726A - 車両搭載エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気管の形状によって燃焼室内にスワールを発生させるとともに、車両搭載エンジンの高さ寸法を小さくし得るようにする。
【解決手段】 エンジン本体を構成するシリンダヘッド３１には、燃焼室に開口する吸気ポート３５ａ，３５ｂが形成された吸気管６１と、排気ポート３６ａ，３６ｂが形成された排気管６２とが設けられている。吸気ポート３５ａ，３５ｂと排気ポート３６ａ，３６ｂはエンジン本体の車両進行方向左右両側に設けられ、吸気管６１にはシリンダヘッド３１の前側部をエンジン本体の側方に迂回して折り曲げられた湾曲部６３が設けられており、吸気ポート３５ａからは吸気ポート３５ｂよりも多量の新気が燃焼室内に流入して燃焼室内にスワールが形成される。吸気管６１内に燃料を噴射するインジェクタ６６は吸気管６１の側部に配設されている。
【選択図】 図３

Description

本発明はガソリンを吸気管内に噴射するインジェクタを備えた車両搭載エンジンの吸気装置に関する。

４サイクルガソリンエンジンは、クランク軸を回転自在に支持するクランクケースと、クランクケースに設けられるシリンダとを有し、シリンダ内に往復動自在に収容されたピストンはコネクティングロッドを介してクランク軸に連結される。シリンダとこれに取り付けられるシリンダヘッドとによりピストンの頂面側に燃焼室が形成され、シリンダヘッドには燃焼室に燃料と空気との混合気を供給する吸気管が設けられるとともに、燃焼排ガスを排出する排気管が設けられている。吸気管には燃焼室に開口する吸気ポートが形成され、排気管には燃焼室に開口する排気ポートが形成され、吸気ポートを開閉する吸気弁と排気ポートを開閉する排気弁がシリンダヘッドに設けられる。

吸気ポートから燃焼室内に流入した混合気を燃焼室内で旋回させると混合気にスワールを発生させることができ、スワールを発生させると燃焼期間を短縮することができる。特許文献１においては、スワールを発生させるために、シリンダヘッドに設けられた２つの吸気ポートのそれぞれを開閉する２つの吸気弁の開閉リフト量を相違させるとともに開弁タイミングを相違させるようにしている。
特開２００２−３１７６３９号公報

このように燃焼室にスワールを発生させるために、２つの吸気弁の開閉リフト量を相違させたり開閉タイミングを相違させたりするようにすると、動弁機構が複雑となりエンジンの製造コストが高くなる。

全地形走行車などの車両に搭載されるエンジンには横置き式と縦置き式があり、クランク軸が車幅方向となるように車両に対して横向きとなって搭載される横置きのエンジンにおいては、吸気ポートは車両の進行方向前側に配置され、排気ポートは進行方向後側に配置される。横置き式エンジンの吸気ポートをエンジンの前側部に配置すると、エンジンの前方に設けられる空気取り入れ口から車速風が流入するので効率的に新気がエンジン内に供給される。これに対し、縦置きのエンジンはクランク軸が車両の進行方向となるようにエンジンが車両に搭載されるので、吸気ポートと排気ポートはそれぞれシリンダヘッドの左右両側に設けられることになる。

一方、シリンダヘッド内にはシリンダヘッドとこれに取り付けられるロッカカバーとにより形成される収容室内に動弁カムを駆動するカムシャフトやロッカアームを支持するロッカシャフトからなる動弁機構が組み込まれるようになっており、カムシャフトにはクランク軸に固定される駆動側スプロケットにチェーンを介して駆動される従動側のスプロケットが固定される。この従動側のスプロケットは吸気ポートや排気ポートよりもシリンダヘッドの上方に迫り出すことになるので、縦置きに車両に配置されるエンジンにおいては、エンジンよりも車両の進行方向前方に配置される空気取り入れ口に流入する新気を吸気ポートに供給するために、ロッカカバーのうち吸気管を従動側のスプロケットを収容する部分を跨ぐようにしてエンジンの上方に這い回す必要がある。このため、吸気管を含めてエンジンの上下寸法が大きくなるとともに、ガソリンを吸気管内に噴射するインジェクタを吸気管の上部に取り付けると、インジェクタを含めたエンジンの高さ寸法がさらに大きくなる。

本発明の目的は、吸気管の形状によって燃焼室内にスワールを発生させるようにすることにある。

本発明の他の目的は、車両搭載エンジンの高さ寸法を小さくし得るようにすることにある。

本発明の車両搭載エンジンは、クランク軸が車両の進行方向を向いて回転自在に支持されるクランクケースと、ピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダと、前記シリンダを介してクランクケースに取り付けられるシリンダヘッドとからなるエンジン本体を備えるとともに、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の燃焼室に開口する吸気ポートが形成された吸気管と、前記燃焼室に開口する排気ポートが形成された排気管とを有する車両搭載エンジンの吸気装置であって、前記吸気ポートを前記シリンダヘッドの左右一方側に設けるとともに前記排気ポートを左右他方側に設け、前記シリンダヘッドの前側部を前記エンジン本体の側方に迂回して折り曲げられて前記吸気ポートに接続され、前記燃焼室内に流入する新気により前記燃焼室内にスワールを形成する湾曲部を前記吸気管に設け、前記吸気管内に燃料を噴射するインジェクタを前記吸気管の側部に配設することを特徴とする。

本発明の車両搭載エンジンの吸気装置は、前記湾曲部内の折り曲げられる新気流の外側部分が流入する第１の吸気ポートと、蛇行した新気流の内側部分が流入する第２の吸気ポートとの２つの吸気ポートを前記シリンダヘッドに形成し、前記第１の吸気ポートから前記燃焼室内に流入する新気により前記燃焼室内にスワールを形成することを特徴とする。

本発明の車両搭載エンジンの吸気装置は、前記湾曲部の外側壁部に前記インジェクタを配設することを特徴とする。

本発明によれば、吸気管がシリンダヘッドの上方を通って吸気ポートに連通することなく、シリンダヘッドの前側部を側方に迂回して吸気管が設けられているので、エンジン本体の高さ寸法を小さくすることができるとともに、インジェクタを吸気管の側部に配設することによりエンジン本体の高さ寸法を小さくすることができ、エンジンの車載性を向上することができる。

本発明によれば、吸気管には湾曲部が設けられており、湾曲部内における新気流の外側部分が内側部分よりも遠心力により多量に流れることになり、吸気ポートを介して燃焼室内に流入する新気により燃焼室内にはスワールが生成される。したがって、２つの吸気弁の開閉リフト量を相違させたり開閉タイミングを相違させたりすることなく、簡単な構造でスワールを発生させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両搭載エンジンの一例を示す概略図であり、図２は図１における２−２線の方向から見た車両搭載エンジンの概略図である。

このエンジン１０は全地形走行車(ATV)に搭載されるエンジンであり、クランク軸１１がクランクケース１２に回転自在に支持されており、クランクケース１２は第１ケース体１２ａとこれに突き合わせて固定される第２ケース体１２ｂとにより構成され、内部にクランク室１３が形成されている。図１に示すように、クランクケース１２に設けられたシリンダ１４にはピストン１５が往復動自在に組み込まれており、ピストン１５は一端がピストンピン１６に嵌合され、他端がクランクピン１７に嵌合されるコネクティングロッド１８によりクランク軸１１に連結され、ピストン１５の往復動によりコネクティングロッド１８を介してクランク軸１１が回転駆動される。

クランクケース１２の第２ケース体１２ｂには、図２に示すように、発電体２１を収容する発電体ケース２２が取り付けられており、発電体２１はクランク軸１１に固定されるアウターロータ２１ａと、発電体ケース２２に設けられた仕切り壁２３に取り付けられるステータ２１ｂとを有し、エンジン１０が駆動されてクランク軸１１が回転すると、発電体２１により発電された電力が図示しないバッテリに充電される。バッテリから供給される電力により駆動されるスタータモータ２４が図１に示すようにクランクケース１２に装着され、図２に示すようにクランク軸１１に固定されたスタータ歯車２５に噛み合う位置と噛み合いを外れる位置との間を電磁石により軸方向に移動する図示しないピニオンがクランクケース１２に装着されており、スタータモータ２４によってエンジン１０が始動される。

バッテリの充電不足によってエンジン１０をスタータモータ２４により始動させることができないときに、手動によりエンジン１０を始動させるため、図２に示すように、発電体ケース２２に取り付けられるリコイルカバー２６内にはリコイルスタータ２７が設けられている。リコイルスタータ２７はリコイルカバー２６に回転自在に装着されるリコイルプーリ２８と、クランク軸１１に取り付けられる始動輪２９とを有し、リコイルプーリ２８に巻き付けられたリコイルロープ３０を引き出してリコイルプーリ２８を回転させると、リコイルプーリ２８に組み込まれた係合部材が始動輪２９に係合してクランク軸１１が回転され、エンジンを手動でも始動させることができる。

クランク軸１１は第１ケース体１２ａから突出する端部が出力端となっており、この出力端には図示しない遠心クラッチを介して出力軸に連結され、出力軸は図示しない変速機等の動力伝達装置を介して駆動輪に連結されている。エンジン１０はクランク軸１１が車両にその進行方向を向いて搭載されるようになっており、図２において矢印Ｆは車両の前進走行方向を示す。車両に搭載された状態におけるエンジン１０は、リコイルスタータ２７が車両の前側を向き、クランク軸１１の出力端側が車両の後側を向くことになる。

シリンダ１４にはシリンダヘッド３１が取り付けられ、エンジン１０はクランクケース１２とシリンダ１４とシリンダヘッド３１とにより構成されるエンジン本体３２に種々のエンジン構成部材を組み付けることにより組み立てられる。シリンダヘッド３１にはロッカカバー３３が取り付けられており、シリンダヘッド３１には、図１に示すように、燃焼室３４に開口して吸気ポート３５と排気ポート３６が形成され、吸気ポート３５から燃焼室３４に供給された混合気を点火するための点火プラグ（図示省略）がシリンダヘッド３１に取り付けられている。吸気ポート３５を開閉する吸気弁３７と排気ポート３６を開閉する排気弁３８がシリンダヘッド３１に装着されている。

クランク軸１１の回転により吸気弁３７と排気弁３８とをクランク軸１１の回転に同期して開閉駆動するために、図１に示すようにシリンダヘッド３１にはカムシャフト３９が装着され、これと平行に２本のロッカシャフト４１，４２が装着されており、カムシャフト３９に固定されたスプロケット４３とクランク軸１１に固定されたスプロケット４４にはチェーン４５が掛け渡されている。ロッカシャフト４１にはカムシャフト３９に設けられた動弁カムにより駆動されて吸気弁３７を開閉駆動する吸気弁用のロッカアーム４６が装着され、ロッカシャフト４２には動弁カムにより駆動されて排気弁３８を開閉駆動する排気弁用のロッカアーム４７が装着される。カムシャフト３９、ロッカシャフト４１，４２およびロッカアーム４６，４７等により動弁機構４８が構成されている。

シリンダヘッド３１に２つの吸気ポート３５が設けられたエンジン１０においては、それぞれの吸気ポート３５に対応して設けられる２つの吸気弁を開閉駆動するために２本のロッカアーム４６がロッカシャフト４１に設けられ、同様に２つの排気ポート３６がシリンダヘッド３１に設けられたエンジン１０においては、ロッカシャフト４２には２つのロッカアーム４７が設けられる。車両搭載用のエンジン１０には、吸気ポート３５および排気ポート３６がそれぞれ１つの場合もあり、２つの吸気ポート３５と１つの排気ポート３６とする場合もある。

図２に示すように、クランク軸１１に平行となってバランサ軸５１とオイルポンプ駆動軸５２とウォータポンプ駆動軸５３とがクランク室１３内に設けられており、それぞれの軸５１〜５３にはクランク軸１１に設けられた駆動歯車１１ａにより駆動される歯車５１ａ，５２ａ，５３ａが設けられている。オイルポンプ駆動軸５２はオイルポンプ５４のロータに連結され、ウォータポンプ駆動軸５３はウォータポンプ５５のロータに連結されており、オイルポンプ５４はクランク室１３の底部に収容されたエンジンオイルを潤滑油要求部に供給し、ウォータポンプ５５はシリンダ１４に形成されたウォータジャケット内にエンジン冷却液を供給する。

図３は本発明の一実施の形態である車両搭載エンジンの吸気装置を構成するシリンダヘッド３１を示す一部切り欠き平面図であり、図４は図３の一部切り欠き正面図である。

シリンダヘッド３１はエンジン１０が車両に搭載されるとスプロケット４３およびチェーン４５が組み込まれるチェーン室５６が車両の進行方向前側になり、その後側に吸気ポート３５と排気ポート３６が配置されるようにシリンダ１４に取り付けられる。このシリンダヘッド３１には第１の吸気ポート３５ａと第２の吸気ポート３５ｂが設けられ、同様に第１の排気ポート３６ａと第２の排気ポート３６ｂが設けられており、吸気ポート３５と排気ポート３６は２つずつ設けられている。２つの吸気ポート３５ａ，３５ｂは車両の進行方向に隣り合って形成され、２つの排気ポート３６ａ，３６ｂも車両の進行方向に隣り合って形成されており、吸気ポート３５ａ，３５ｂと排気ポート３６ａ，３６ｂは車両の進行方向に対して左右方向に隣り合って形成されている。このシリンダヘッド３１には２つの吸気ポート３５ａ，３５ｂと２つの排気ポート３６ａ，３６ｂが設けられているので、吸気弁３７と排気弁３８も２つずつ設けられることになる。

シリンダヘッド３１には燃焼室３４に外部からの新気を吸気ポート３５ａ，３５ｂを介して供給する吸気管６１が設けられるとともに、燃焼室３４からの燃焼排ガスを排気ポート３６ａ，３６ｂを介して外部に排出する排気管６２が設けられており、吸気管６１にはエアクリーナやスロットルバルブ等を有する吸気系が接続され、排気管６２にはマフラ等を有する排気系が接続される。吸気管６１は、空気流入口側が車両の進行方向前方を向き、シリンダヘッド３１の前側部つまりチェーン室５６の真上を通ることなく、これを図３において左側に迂回してそれぞれの吸気ポート３５ａ，３５ｂに連通するようにほぼ９０度折り曲げられた湾曲部６３を有している。この湾曲部６３は、図４に示されるように、シリンダヘッド３１の上面つまりロッカカバー３３が取り付けられる取付面６４よりも下側となっている。

吸気管６１によって外部から供給される新気は、湾曲部６３において約９０度折り曲げられてそれぞれの吸気ポート３５ａ，３５ｂに供給されるので、湾曲部６３内では折り曲げられる際に遠心力の影響を受けることになる。この結果、湾曲部６３における新気の流れは、湾曲部６３の外側壁６３ａに近い外側部分と、内側壁６３ｂに近い内側部分とでは相違し、外側部分の新気流は内側部分の新気流よりも多量に流れることになる。新気流のうち外側部分の流れは第１の吸気ポート３５ａから燃焼室３４内に流入し、内側部部分の流れは第２の吸気ポート３５ｂから燃焼室３４内に流入するので、燃焼室３４内にはスワールつまりシリンダ１４の中心軸に直角な方向の面において旋回するように新気の流れが形成される。このように、燃焼室３４内にスワールを発生させると、燃焼期間を短縮することができ、混合気を希薄域でも安定な燃焼を行わせることができる。

なお、図３においては、シリンダ１４の中心軸の位置つまりボア中心が符号Ｏで示されており、これに直角方向に交わるとともに相互に直交する２本のボアセンタ線が符号Ｂ１，Ｂ２で示されている。また、図４においては一方の吸気ポート３５ａが示されており、シリンダヘッド３１には吸気ポート３５ａに連通させてバルブシート取付孔６５が形成されており、このバルブシート取付孔６５には吸気弁３７が接触するバルブシートが取り付けられることになる。他の吸気ポート３５ｂも同様にバルブシート取付孔が形成されている。

吸気管６１内を流れる新気に向けて燃料としてのガソリンを噴射するためにインジェクタ６６が吸気管６１に対して後方側部に位置させて湾曲部６３の外側壁６３ａに取り付けられており、インジェクタ６６の先端ノズル６７から吸気管６１内にガソリンが噴射される。図３に示すように、先端ノズル６７の中心と、２つの吸気ポート３５ａ，３５ｂの間の仕切り部６８との交点を結ぶ線を基準線Ｓとすると、その基準線Ｓを中心とした噴射領域は、吸気ポート３５ａ側の噴射領域θ１の方が吸気ポート３５ｂ側の噴射領域θ２よりも大きい角度に設定されている。これにより、吸気ポート３５ａに流入する多量の新気流に対応させて吸気ポート３５ａには吸気ポート３５ｂよりも多量の燃料が供給される。また、インジェクタ６６は、図４に示すように、ボアセンタ線Ｂ１に対して角度αで下向きに傾斜している。

このように、シリンダヘッド３１に車両進行方向の左右一方側に吸気ポート３５ａ，３５ｂが形成され、他方側に排気ポート３６ａ，３６ｂが配置されるとともに、シリンダヘッド３１よりも車両進行方向前方側に吸気系が配置されるエンジン１０において、吸気管６１をシリンダヘッド３１およびロッカカバー３３の前側部の上方に迂回させることなく、シリンダヘッド３１の前側部を側方に迂回させたので、吸気管６１を含めたエンジン本体３２の高さ寸法を小さくすることができる。しかも、インジェクタ６６を吸気管６１の上面ではなく後方側の外側壁６３ａに配設することからもエンジン１０の高さ寸法を小さくすることができる。これにより、エンジン１０の車載性を向上させることができる。

さらに、吸気管６１をシリンダヘッド３１の側方に迂回させたので、吸気管６１には湾曲部６３が形成され、その湾曲部６３内を流れる新気に湾曲部６３内の外側部分と内側部分とで新気の流量に遠心力で差を持たせることにより、燃焼室３４内でスワールを発生させることができる。したがって、吸気管６１の形状によってスワールを発生させることができるので、スワール発生のために２つの吸気弁のリフト量を相互に相違させたり、開弁のタイミングを相違させたりすることなく、簡単な構造によってスワールを発生させることができる。なお、図３において符号８１はそれぞれ排気弁３８の弁軸が貫通する支持孔を示し、図４において符号８２は吸気弁３７の弁軸が貫通する支持孔を示し、図３および図４において符号８３はカムシャフト３９を支持する凹面を示し、カムシャフト３９はシリンダヘッド３１とロッカカバー３３により挟み込まれた状態となって支持される。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示するシリンダヘッド３１には吸気ポート３５が第１と第２の２つ設けられているが、１つの吸気ポートとしても良く、その場合には吸気ポートに流入する新気のうち外側部分と内側部分とで流量に差を持たせることにより、上述したように燃焼室３４内にスワールを発生させることができる。また、図１および図２に示すエンジン１０は全地形走行車用のエンジンを示すが、本発明の全地形走行車のみならず、他のタイプの車両用のエンジンにも適用することができる。

車両搭載エンジンの一例を示す概略図である。 図１における２−２線の方向から見た車両搭載エンジンの概略図である。 本発明の一実施の形態である車両搭載エンジンの吸気装置を構成するシリンダヘッドを示す一部切り欠き平面図である。 図３の一部切り欠き正面図である。

符号の説明

１０ エンジン
１１ クランク軸
１２ クランクケース
１４ シリンダ
１５ ピストン
３１ シリンダヘッド
３２ エンジン本体
３４ 燃焼室
３５，３５ａ，３５ｂ 吸気ポート
３６，３６ａ，３６ｂ 排気ポート
６１ 吸気管
６２ 排気管
６３ 湾曲部
６３ａ 外側壁
６３ｂ 内側壁
６６ インジェクタ

Claims (3)

1. クランク軸が車両の進行方向を向いて回転自在に支持されるクランクケースと、ピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダと、前記シリンダを介してクランクケースに取り付けられるシリンダヘッドとからなるエンジン本体を備えるとともに、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間の燃焼室に開口する吸気ポートが形成された吸気管と、前記燃焼室に開口する排気ポートが形成された排気管とを有する車両搭載エンジンの吸気装置であって、
   前記吸気ポートを前記シリンダヘッドの左右一方側に設けるとともに前記排気ポートを左右他方側に設け、
   前記シリンダヘッドの前側部を前記エンジン本体の側方に迂回して折り曲げられて前記吸気ポートに接続され、前記燃焼室内に流入する新気により前記燃焼室内にスワールを形成する湾曲部を前記吸気管に設け、
   前記吸気管内に燃料を噴射するインジェクタを前記吸気管の側部に配設することを特徴とする車両搭載エンジンの吸気装置。
2. 請求項１記載の車両搭載エンジンの吸気装置において、前記湾曲部内の折り曲げられる新気流の外側部分が流入する第１の吸気ポートと、蛇行した新気流の内側部分が流入する第２の吸気ポートとの２つの吸気ポートを前記シリンダヘッドに形成し、前記第１の吸気ポートから前記燃焼室内に流入する新気により前記燃焼室内にスワールを形成することを特徴とする車両搭載エンジンの吸気装置。
3. 請求項１または２記載の車両搭載エンジンの吸気装置において、前記湾曲部の外側壁部に前記インジェクタを配設することを特徴とする車両搭載エンジンの吸気装置。

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