JP4281921B2 - 燃料供給装置及びそれを備えた車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに燃料を供給する燃料供給装置及びそれを備えた車両に関するものである。

従来から、インジェクタ（噴射器）を備えたいわゆる燃料噴射式のエンジンが知られている。通常、この種のエンジンは、エアクリーナからエンジンの燃焼室に向かう吸気通路と、吸気通路の下流側に設けられたインジェクタ（以下、下流インジェクタという）とを備えている。しかし、下流インジェクタは燃焼室から近い位置に配設されているので、下流インジェクタから噴射された燃料は、十分に霧化されないままエンジンへ流入することがある。

一方、インジェクタを吸気通路よりも上流側に設けた燃料供給装置も知られている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２に開示された燃料供給装置では、吸気通路の上流側開口がエアクリーナ内で開口し、インジェクタ（以下、上流インジェクタという）は、エアクリーナ内における上記開口から離れた位置に設けられている。

特許文献１及び２に開示された燃料供給装置によれば、下流インジェクタだけでは不足する燃料噴射量を上流インジェクタで補うこと等により、上流インジェクタを利用することによってエンジン性能の向上が図られている。
特開平１０−１９６４９４号公報 特開２００４−１００６３２号公報

ところで、上流インジェクタを配設する場合、例えばエアクリーナ内の気流の乱れなどにより、上流インジェクタから噴射された燃料が吸気通路の外方へ飛散する（以下、この現象を「吹きこぼれる」という）ことを考慮しなければならない。そこで、吹きこぼれを抑制する方法として、上流インジェクタから噴射される燃料の量を抑制することが考えられる。

しかしながら、上流インジェクタから噴射される燃料の量を抑制すると、燃焼室への燃料供給量が不足するおそれがある。そのため、エンジン性能の十分な向上を図ることは難しい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン性能の十分な向上を図りつつ、上流インジェクタからの燃料の吹きこぼれを抑制することにある。

本発明に係る燃料供給装置は、空気を導入する導入部を有する吸気室と、前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部からエンジンへ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、前記吸気室内における前記導入部と前記開口部との間から前記開口部に向かって前記吸気室内に燃料を噴射する噴射器と、前記吸気室内における前記噴射器と前記開口部との間において軸方向に移動自在に配置され、前記噴射器から噴射された燃料を前記開口部に向かって通過させる管状部材と、を備え、前記管状部材が前記噴射器に最も接近した位置に移動しても前記噴射器は前記吸気室内に燃料を噴射するものである。

上記燃料供給装置によれば、噴射器からの噴流は管状部材によって包囲される。そのため、燃料の吹きこぼれは管状部材によって抑制される。したがって、噴射器と吸気通路の開口部とを近づけなくても、吹きこぼれを抑制することができる。よって、上記燃料供給装置によれば、燃料の霧化促進と吹きこぼれ防止とを両立させることが可能となる。

本発明によれば、エンジン性能の十分な向上を図りつつ、噴射器からの燃料の吹きこぼれを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、自動二輪車１００は、空気を取り入れる空気取入口１と、エアクリーナ５と、エンジン１３と、マフラー１７とを備えている。空気取入口１とエアクリーナ５とは、吸気ダクト３を介して接続されている。エアクリーナ５とエンジン１３の燃焼室１３ｃ（図２参照。図１では図示せず）とは、吸気通路９を介して接続されている。上記燃焼室１３ｃとマフラー１７とは、排気通路１５を介して接続されている。エアクリーナ５の内部には上流インジェクタ７が配置され、吸気通路９には下流インジェクタ１１が配置されている。エンジン１３は並列４気筒エンジンであり、吸気通路９は車幅方向（図１の紙面表裏方向）に沿って４つ設けられている。

図２に示すように、本実施形態に係る燃料供給装置は、エアクリーナ５、上流インジェクタ７、円筒２３、第２ファンネル２５、吸気通路９、及び下流インジェクタ１１を備えている。

エアクリーナ５は、上方に開いた碗状の下側ケース４と、下方に開いた碗状の上側ケース２とを備えている。上側ケース２と下側ケース４とは、互いの周縁部が突き合わされた状態で結合されている。これにより、上側ケース２及び下側ケース４の内側に、吸気室１２が区画されている。吸気室１２の内部には、空気中に含まれるごみや不純物を除去するエレメント８が配置されている。

下側ケース４の前側（図２の左側）には、空気を導入する導入口１０が形成されている。また、下側ケース４の底面の後部には、車幅方向に並ぶ４つの貫通孔２２が形成されている。

前述したように、エンジンには、車幅方向に並ぶ４つの吸気通路９が形成されている。各吸気通路９は、貫通孔２２に嵌め込まれた第１ファンネル２４と、第１ファンネル２４に嵌め込まれたスロットルボディ２６と、スロットルボディ２６の下流端に接続されたジョイント部材３６と、ジョイント部材３６の下流端に接続された吸気ポート１３ｆとを備えている。第１ファンネル２４は吸気室１２内で開口しており、吸気通路９の開口部を形成している。スロットルボディ２６の内部には、スロットルバルブ２８が設けられている。

吸気ポート１３ｆは、燃焼室１３ｃに連通している。吸気ポート１３ｆには、吸気カム１３ａによって駆動される吸気バルブ１３ｂが配置されている。また、燃焼室１３ｃには排気通路１５（図２では図示せず。図１参照）も連通している。排気通路１５の排気ポート（図示せず）には、排気カム１３ｄによって駆動される排気バルブ１３ｅが設けられている。

スロットルボディ２６におけるスロットルバルブ２８よりも下流側の部分には、下流インジェクタ１１を取り付ける取付部２６ｂが形成されている。下流インジェクタ１１は取付部２６ｂに取り付けられており、下流インジェクタ１１のノズル１１ａは吸気通路９の内部に向かって延びている。したがって、下流インジェクタ１１は、スロットルバルブ２８よりも下流側に燃料を噴射する。

上側ケース２の後部の内面側には、別室カバー１４が取り付けられている。別室カバー１４と上側ケース２との間には別室１６が区画されており、上流インジェクタ７は別室１６に配置されている。ただし、上流インジェクタ７のノズル７ａは別室カバー１４を貫通し、吸気室１２にまで延びている。上流インジェクタ７は、第１ファンネル２４の内側に向かって燃料を噴射するように配置されている。

下側ケース４の後部の底面には、斜め上方に突出する支持台１８が形成されている。支持台１８には、第１ファンネル２４の開口方向と平行に延びる支持棒１９が取り付けられている。支持棒１９の上端部には、車幅方向（図２の紙面表裏方向）に延びる支持プレート２０がボルト２１により固定されている。図４に示すように、支持プレート２０には、車幅方向に並ぶ４つの第２ファンネル２５が固定されている。

第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４と同様、上流端がベルマウス状に形成された管状部材からなっている。本実施形態では、第２ファンネル２５の内径は、第１ファンネル２４の内径と実質的に等しい。また、第２ファンネル２５の外径も第１ファンネル２４の外径とほぼ等しくなっている。ただし、第１ファンネル２４及び第２ファンネル２５の内径又は外径は、互いに異なっていてもよい。

第２ファンネル２５は、上流インジェクタ７のノズル７ａと第１ファンネル２４の上流端との間に配置されている。また、第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４の延長線上に配置されている。すなわち、第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４と同軸状に配置されている。第２ファンネル２５は第１ファンネル２４から離れた位置に配置されており、第１ファンネル２４の上流端と第２ファンネル２５の下流端との間には、隙間が形成されている。

第２ファンネル２５の内側には、アルミニウム製の円筒２３が挿入されている。この円筒２３も、上流インジェクタ７のノズル７ａと第１ファンネル２４の上流端との間に配置されている。また、円筒２３は、第１ファンネル２４及び第２ファンネル２５と同軸状に配置されている。円筒２３の長さは、第１ファンネル２４の上流端と第２ファンネル２５の上流端との間の距離にほぼ等しい。

後述するように、円筒２３は軸方向に移動自在である。具体的には、円筒２３は、下端部が第１ファンネル２４に嵌り込んだ位置（図２参照）と、下端部が第１ファンネル２４から離れた位置（図３参照）との間を移動する。

円筒２３の外径は、第２ファンネル２５の内径とほぼ等しい。そのため、円筒２３と第２ファンネル２５との間には、実質的に隙間は形成されない。したがって、円筒２３は軸方向に移動自在であるが、円筒２３と第２ファンネル２５とは連続している。

また、円筒２３の外径は、第１ファンネル２４の内径とほぼ等しい。そのため、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込むと、円筒２３と第１ファンネル２４とは連続する。円筒２３の位置に拘わらず、円筒２３と第２ファンネル２５とは連続している。したがって、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込むと、第１ファンネル２４と第２ファンネル２５とが円筒２３を介して連続し、吸気経路は吸気通路９よりも長くなる。

円筒２３が第１ファンネル２４から離れた状態では、第１ファンネル２４の上流端が吸気経路の開放端となる。一方、円筒２３が第２ファンネル２５に嵌り込んだ状態では、第２ファンネル２５の上流端が吸気経路の開放端となる。以下では、円筒２３が第１ファンネル２４から離れた状態（図３参照）をショート状態といい、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込んだ状態（図２参照）をロング状態という。なお、ショート状態における円筒２３及び第２ファンネル２５は、本発明の管状部材に対応する。

前述したように、円筒２３は、上流インジェクタ７のノズル７ａと第１ファンネル２４との間に位置している。ノズル７ａは円筒２３の上流端よりも斜め上方に配置されている。詳しくは、ノズル７ａは、円筒２３の上流端から円筒２３の軸方向に所定距離離れた位置に配置されている。また、ノズル７ａは、円筒２３の軸方向から見て、円筒２３の開口の中心に配置されている。すなわち、ノズル７ａは、円筒２３の上流端から離れた位置から、円筒２３の中心に向かって燃料を噴射する。なお、ノズル７ａから噴射された燃料は、円筒２３を通過し、吸気通路９に流入する。このように、円筒２３は、上流インジェクタ７から噴射された燃料を吸気通路９に導く位置に配置されている。

ショート状態（図３参照）では、円筒２３は第２ファンネル２５から斜め上方に突出する。本実施形態では、ノズル７ａは、ショート状態における円筒２３の上端よりも斜め上方に位置している。したがって、ノズル７ａは常に、円筒２３から斜め上方に離れた位置に燃料を噴射する。

また、ノズル７ａは、燃料を円筒２３の上流端よりも上流側で広がるように噴射する。このような噴射態様は、ノズル７ａの径、ノズル７ａの円筒２３からの距離、ノズル７ａの噴射方向、噴射速度等を適宜に設定することにより、容易に実現することができる。

次に、円筒２３を移動させる移動機構４０について説明する。図４に示すように、円筒２３には、車幅方向に延びる連結棒２７が取り付けられている。連結棒２７は各円筒２３を貫通しており、４つの円筒２３を連結している。図２に示すように、第２ファンネル２５の車幅方向の両側には、第２ファンネル２５の軸方向に延びる溝孔２９が形成されている。連結棒２７は溝孔２９内に配置されている。

連結棒２７の長手方向中央部は、前後方向（図２の左右方向）に延びるレバー３０の一端に、回転自在に支持されている。レバー３０の他端には、側方に突出したカム受けローラ３１が設けられている。レバー３０の他端側には、カム３２と、カム３２を回転させるモータ３３とが配置されている。カム３２はカム受けローラ３１の上方に配置されており、カム受けローラ３１と接触している。レバー３０の中途部は支持軸３４に回転自在に支持されており、支持軸３４の後側には、レバー３０の他端側を上方に引っ張るばね３５が取り付けられている。

レバー３０の他端側がばね３５によって上方に引き上げられると、円筒２３は斜め下方に押し下げられる。その結果、円筒２３は第１ファンネル２４に嵌り込み、吸気経路はロング状態となる。一方、カム３２が回転してレバー３０の他端部を押し下げると、円筒２３は斜め上方に押し上げられる。その結果、円筒２３は第１ファンネル２４から外れ、吸気経路はショート状態となる。

なお、符号６０は、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１の噴射制御や移動機構４０の制御を行うコントローラである。

次に、本燃料供給装置による燃料の供給動作について説明する。

エアクリーナ５の導入口１０から導入された空気は、エレメント８により浄化された後、吸気通路９に吸入される。この際、吸気経路がロング状態であれば、空気は第２ファンネル２５から吸い込まれる。一方、吸気経路がショート状態であれば、空気は第１ファンネル２４から吸い込まれる。詳しくは、一部の空気は第２ファンネル２５及び円筒２３を通過してから第１ファンネル２４に吸い込まれ、他の空気は第１ファンネル２４と第２ファンネル２５との間の隙間から第１ファンネル２４に吸い込まれる。

エンジン１３の吸気行程においては、吸気カム１３ａによって吸気バルブ１３ｂが開かれ、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１の少なくとも一方から燃料が噴射される。

上流インジェクタ７から噴射された燃料は、第２ファンネル２５及び円筒２３の内側を通過し、第１ファンネル２４から吸気通路９に流れ込む。第１ファンネル２４から流入した燃料は、スロットルボディ２６及び吸気ポート１３ｆを経て、燃焼室１３ｃに供給される。

本実施形態によれば、吸気経路がショート状態の際に、上流インジェクタ７からの燃料の吹きこぼれが円筒２３によって抑制される。すなわち、上流インジェクタ７から噴射された燃料がエアクリーナ５内の気流の乱れなどにより外方へ飛散したとしても、当該燃料は円筒２３の内周面に付着し、その後、吸気通路９に吸い込まれる。したがって、飛散した燃料が吹きこぼれるおそれは少ない。よって、燃料の霧化促進と吹きこぼれの防止とを両立させることが可能となり、エンジン性能の十分な向上を図りつつ、燃料の吹きこぼれを抑制することができる。

また、円筒２３の上流端の内径は、ノズル７ａの外径よりも大きい。そのため、ノズル７ａからの燃料噴射の際に、円筒２３の上流端の縁部とノズル７ａの外周部との間から空気が流入する。これにより、ノズル７ａから噴射される燃料の広がりは、流入空気によって抑えられる。したがって、吹きこぼれが抑制される。また、流入空気により、燃料の霧化が促進される。

また、本実施形態によれば、円筒２３の下流端の外径は、第１ファンネル２４の上流端の内径よりも小さい。そのため、円筒２３から下流側に流れ出た燃料が第１ファンネル２４の外方に飛散するおそれがなく、吹きこぼれはより一層抑制される。

なお、第２ファンネル２５の上流端はベルマウス状に形成されているので、吹きこぼれ防止用の管状部材として円筒２３の代わりに第２ファンネル２５を用いることとすれば（図５参照）、流入空気を円滑に導くことができ、空気の流入を促進させることができる。また、第２ファンネル２５によれば、空気を比較的広い範囲から吸い込むことができるので、流入空気によって噴射燃料の飛散を抑えることができ、吹きこぼれを更に効果的に抑制することができる。図５に示す例によれば、管状部材（この場合は第２ファンネル２５）及び吸気通路９の双方の上流側がベルマウス状に形成されているので、空気を円滑に導く効果が大きい。

また、本実施形態によれば、吸気経路がショート状態のときには、円筒２３と第１ファンネル２４とは完全に分離する。したがって、円筒２３と第１ファンネル２４とが部分的に接続されている場合に比べて、吸気通路９の開口面積を大きく確保することができ、吸気性能を良好に保つことができる。

なお、上記実施形態では、第２ファンネル２５に対して軸方向に移動する円筒２３を設け、この円筒２３によって、吹きこぼれ防止用の管状部材を構成していた。しかし、管状部材は移動自在なものに限らず、一定の位置で静止しているものでもよいことは勿論である。

また、管状部材は、丸管に限らず、角管であってもよい。なお、管状部材等が円管以外の場合には、直径とは水力直径を意味するものとする。さらに、管状部材は、内径が一定の管に限らず、軸方向に沿って内径が変化する管であってもよい。例えば、管状部材は、円錐形状であってもよく、角錐形状であってもよい。また、燃料を吸気通路９に円滑に導くことができる限り、多少湾曲していてもよい。

上記実施形態では、上流インジェクタ７のノズル７ａは、円筒２３の上流端から斜め上方に離れていた。しかしながら、図６に示すように、ノズル７ａは管状部材５０の内側に入り込んでいてもよい。これにより、燃料の吹きこぼれは更に抑制される。

上記実施形態では、吸気経路のショート状態の際には、円筒２３と第１ファンネル２４とは、分離されていた。しかしながら、例えば図７に示すように、管状部材５０と吸気通路９とは、部分的に接続されていてもよい。すなわち、管状部材５０と吸気通路９とが一体化されていてもよい。なお、管状部材５０と吸気通路９との接続態様は、特に限定されるものではない。

また、図８に示すように管状部材５０と吸気通路９とが一体化され、それらの開口部５１がベルマウス状に形成されていてもよい。このことにより、開口部５１からの空気の流入を円滑化することができる。

なお、上記実施形態のエンジンは、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１を備えており、いわゆるツインインジェクタ式のエンジンであった。しかし、本発明に係るエンジンは、上流インジェクタ７のみを備えたものであってもよい。

上記実施形態では、上流インジェクタ７は、エアクリーナ５の内部に配置されていた。しかしながら、上流インジェクタ７は、吸気室１２の内部に燃料を噴射するものである限り、エアクリーナ５の外部に配置されていてもよい。

上記実施形態に係る車両は、自動二輪車１００であった。ただし、本発明に係る車両は、自動二輪車に限定される訳ではない。なお、ここでいうところの自動二輪車には、いわゆるモータバイクの他、スクータ等も含まれる。

以上説明したように、本発明は、燃料供給装置及びそれを備えた車両について有用である。

自動二輪車の側面図である。 燃料供給装置の断面図である。 燃料供給装置の断面図である。 燃料供給装置の内部平面図である。 変形例に係る燃料供給装置の一部を表す概念図である。 他の変形例に係る燃料供給装置の一部を表す概念図である。 他の変形例に係る燃料供給装置の一部を表す概念図である。 他の変形例に係る燃料供給装置の一部を表す概念図である。

符号の説明

５ エアクリーナ
７ 上流インジェクタ（噴射器）
７ａ ノズル（ノズル部）
９ 吸気通路
１０ 導入口（導入部）
１２ 吸気室
１３ エンジン
２３ 円筒（管状部材）
２４ 第１ファンネル（開口部）
２５ 第２ファンネル（管状部材）
１００ 自動二輪車（車両）

Claims (9)

1. 空気を導入する導入部を有する吸気室と、
   前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部からエンジンへ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、
   前記吸気室内における前記導入部と前記開口部との間から前記開口部に向かって前記吸気室内に燃料を噴射する噴射器と、
   前記吸気室内における前記噴射器と前記開口部との間において軸方向に移動自在に配置され、前記噴射器から噴射された燃料を前記開口部に向かって通過させる管状部材と、を備え、
   前記管状部材が前記噴射器に最も接近した位置に移動しても前記噴射器は前記吸気室内に燃料を噴射する、燃料供給装置。
2. 前記管状部材は、前記吸気通路側に位置する下流端を有し、
   前記下流端の外径は、前記吸気通路の前記開口部の内径よりも小さい、請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記管状部材は、前記噴射器側に位置する上流端を有し、
   前記噴射器は、燃料を噴射する噴射口が形成されたノズル部を有し、
   前記管状部材の上流端の内径は、前記ノズル部の外径よりも大きい、請求項１に記載の燃料供給装置。
4. 前記管状部材の上流端は、ベルマウス状に形成されている、請求項３に記載の燃料供給装置。
5. 前記噴射器は、燃料を噴射する噴射口が形成されたノズル部を有し、
   前記ノズル部は、前記管状部材によって囲まれている、請求項１に記載の燃料供給装置。
6. 前記管状部材と前記吸気通路とは分離されている、請求項１に記載の燃料供給装置。
7. 前記吸気通路の開口部は、ベルマウス状に形成されている、請求項１に記載の燃料供給装置。
8. 前記管状部材は、前記噴射器側に位置する上流端を有し、
   前記管状部材の上流端及び前記吸気通路の開口部は、いずれもベルマウス状に形成されている、請求項１に記載の燃料供給装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の燃料供給装置を備えた車両。

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