(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024105739
(43)【公開日】2024-08-07
(54)【発明の名称】内燃機関の吸気装置
(51)【国際特許分類】
F02B 31/00 20060101AFI20240731BHJP
F02M 35/104 20060101ALI20240731BHJP
F02M 35/12 20060101ALI20240731BHJP
F02B 31/06 20060101ALI20240731BHJP
F02F 1/42 20060101ALI20240731BHJP
【FI】
F02B31/00 500A
F02M35/104 R
F02M35/12 B
F02B31/06 500B
F02F1/42 F
F02F1/42 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021059900
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100169111
【弁理士】
【氏名又は名称】神澤 淳子
(74)【代理人】
【識別番号】100098176
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 訓
(72)【発明者】
【氏名】中村 洋平
(72)【発明者】
【氏名】川手 達也
【テーマコード(参考)】
3G024
【Fターム(参考)】
3G024AA09
3G024BA18
3G024EA04
3G024FA14
(57)【要約】
【課題】吸気通路内の流動の低下を防止してタンブル流の流動を強化し、燃焼効率を向上させる内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】吸気通路80、吸気通路管6、スロットルボディ7、スロットル弁75およびレゾネータ100とを有し、吸気通路管6をスロットルボディ7の下流側に配置し、吸気通路80をタンブル流路80Aと主流路80Bとに分割する隔壁81を備え、吸気通路管6は、スロットル弁75の下流側に位置して、レゾネータ100と吸気通路80とを繋ぐ連通管101に開口する連通孔102を有し、吸気通路内の流動の低下を防止してタンブル流の流動を強化し、燃焼効率を向上させる。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼室(36)に吸気を導入する吸気通路(80)と、内部が前記吸気通路(80)の一部となる吸気通路管(6)と、前記吸気通路管(6)に吸気空気を導入するスロットルボディ(7)と、前記吸気通路(80)の開度を制御するために前記スロットルボディ(7)の内部に設けられるスロットル弁(75)と、レゾネータ(100)とを有する内燃機関の吸気構造において、
前記吸気通路管(6)は、スロットルボディ(7)の下流側に配置され、前記吸気通路(80)を吸気空気の流入方向である長手方向に沿ってタンブル流路(80A)と主流路(80B)とに分割する隔壁(81)を備え、
前記吸気通路管(6)は、前記スロットル弁(75)の下流側に位置して、前記レゾネータ(100)と前記吸気通路(80)とを繋ぐ連通管(101)に開口する連通孔(102)を有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項2】
前記連通孔(102)は、前記吸気通路管(6)のタンブル流路側部(6a)に位置することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項3】
前記連通孔(102)は、前記スロットルボディ(7)の下流端(7a)と、前記隔壁(81)の上流端(81a)との間に位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項4】
前記吸気通路管(6)は、前記隔壁(81)の上流端(81a)に近接して位置し、回動可能な板状の弁体(67)により前記タンブル流路(80A)の吸気量を変更する弁(65)を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項5】
前記吸気通路管(6)は、前記連通管(101)の一端(101a)が取り付けられる取付部(104)を有し、
前記取付部(104)と前記吸気通路管(6)とは一体品であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項6】
前記連通孔(102)は、前記スロットルボディ(7)と前記吸気通路管(6)とを接続する接続部材(8)の下流端(8a)よりも下流側に位置することを特徴とする請求項3または請求項5に内燃機関の吸気装置。
【請求項7】
前記連通孔(102)は、前記吸気通路管(6)をシリンダヘッド(32)に締結するための固定部材(37)と、前記固定部材(37)の取付方向視において重ならない位置にあることを特徴とする請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項8】
前記吸気通路(80)の内部に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁(87)を備え、
前記吸気通路管(6)の内壁(6c)に、吸気流れ方向の上流側から下流側に向かった切欠部(103)が設けられ、
前記連通孔(102)は、前記切欠部(103)と重なる位置に設けられたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、吸気通路が主流路とタンブル流路とに仕切られ、吸気通路に連通するレゾネータが設けられた内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関の吸気通路を仕切部により主流路とタンブル流路に仕切り、タンブル流を発生させる構造が、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1に示されるような吸気装置では、吸気通路に連通するレゾネータを備えておらず吸気ポート内に溜まっている吸気量が少ないため、内燃機関が低負荷領域での稼働では、スロットル弁が絞られた開口部が小さい状態となっている。そのため、吸気弁が開いてから閉じるまでの吸気工程において、ピストンの下降に伴って吸気ポート側の体積が増加するが、その体積増加に対してスロットル弁の開口部からの空気量の流入が間に合わず、吸気ポート内は急激に負圧の状態となり、吸気通路内の流動が弱くなってしまい、タンブル流の流動低下といった課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、燃焼室に吸気を導入する吸気通路と、内部が前記吸気通路の一部となる吸気通路管と、前記吸気通路管に吸気空気を導入するスロットルボディと、前記吸気通路の開度を制御するために前記スロットルボディの内部に配置されたスロットル弁と、レゾネータとを有する内燃機関の吸気構造において、
前記吸気通路管は、スロットルボディの下流側に配置され、前記吸気通路を吸気空気の流入方向である長手方向に沿ってタンブル流路と主流路とに分割する隔壁を備え、
前記吸気通路管は、前記スロットル弁の下流側に位置して、前記レゾネータと前記吸気通路とを繋ぐ連通管に開口する連通孔を有することを特徴とするものである。
【0005】
前記構成によれば、吸気通路管はレゾネータの内部に連通する連通孔をスロットル弁の下流側に有しており、内燃機関の低負荷領域での稼働時におけるスロットル弁が絞られた状態においても、スロットル弁より下流側に配置されたレゾネータ内から、吸気が吸気通路内に流れ込むので、吸気通路内の流動が低下することなく、タンブル流の流動を強化し、燃焼効率を向上させることができる。
【0006】
前記構成において、前記連通孔を、前記吸気通路管のタンブル流路側部に位置させてもよい。
【0007】
前記構成によれば、タンブル流路側にレゾネータから空気が流入することで、タンブル流の流動がさらに高められ、燃焼効率がより向上する。
【0008】
前記構成において、前記連通孔を、前記スロットルボディの下流端と、前記隔壁の上流端との間に配置するようにしてもよい。
【0009】
前記構成によれば、発熱部である内燃機関から離れた箇所にレゾネータに連通する連通孔を配置したことにより、比較的温度が高い気流が吸気通路内に流入した場合であっても、レゾネータと連通する連通管に熱が伝わらず、内燃機関の排熱の影響を受けにくくなり、吸気効率の低減を防止することができる。
【0010】
前記構成において、前記吸気通路管が、前記隔壁の上流端に近接した位置に、回動可能な板状の弁体により前記タンブル流路の吸気量を変更する弁を有するようにしてもよい。
【0011】
前記構成によれば、板状の弁体によりタンブル流路に流れる吸気の量を制御して、内燃機関の低負荷領域においてもタンブル流の流動を強化することができ、燃焼効率が向上する。
【0012】
前記構成において、前記吸気通路は、前記連通管の一端が取り付けられる取付部を有し、前記取付部と前記吸気通路管とを一体品としてもよい。
【0013】
前記構成によれば、連通管が取り付けられる取付け部と吸気通路管とは一体品であるので、取付部を吸気通路管に固定するための固定部品が不要となり、部品点数の増加を防ぐとともに、加工の手間を低減することができる。
【0014】
前記構成において、前記連通孔を、前記スロットルボディと前記吸気通路管とを接続する接続部材の下流端よりも下流側に位置するようにしてもよい。
【0015】
前記構成によれば、連通孔を接続部材の取り付け面と重ならない位置に設けることにより、連通孔や取付部が固定部材と干渉することを防ぎ、組付け性を向上させることができる。
【0016】
前記構成において、前記連通孔を、前記吸気通路管をシリンダヘッドに締結するための固定部材と、前記固定部材の取付方向視において重ならない位置にしてもよい。
【0017】
前記構成によれば、連通孔を固定部材と、固定部材の取付方向視において重ならない位置に設けることで、連通孔が固定部材と干渉することを防ぎ、組付け性を向上させることができる。
【0018】
前記構成において、前記吸気通路の内部に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、
前記吸気通路管の内壁に、前記連通孔と重なる位置に、吸気流れ方向の上流側から下流側に向かった切欠部を設けてもよい。
【0019】
前記構成によれば、連通孔および切欠部に噴射燃料が溜まることを防止できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、吸気通路管はレゾネータの内部に連通する連通孔をスロットル弁の下流側に有しているので、内燃機関の低負荷領域での稼働時におけるスロットル弁が絞られた状態においても、スロットル弁より下流側に配置されたレゾネータ内から、吸気が吸気通路内に流れ込むので、吸気通路内の流動が低下することなく、タンブル流の流動を強化し、燃焼効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【
図1】本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットを搭載した自動二輪車の右側面である。
【
図2】
図1の自動二輪車の車体カバーを外した後部右側面である。
【
図3】
図2中のパワーユニットを取出して、
図2に示したものと略同じ配向により示し、実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットの側面断面図である。
【
図7】インレットパイプ、連通管およびレゾネータを連通孔が通る位置で切断した断面図である。
【
図8】スロットルボディおよびインレットパイプ近傍を示した左側面図である。
【
図9】インレットパイプの取付部周辺を示した斜視図である。
【
図10】連通孔周辺をインレットパイプ内部から視た図である。
【
図11】スロットル弁下流側領域を示した吸気通路の模式図である。
【
図12】内燃機関のサイクルにおいて
図11で示された箇所における圧力の変動を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1から
図12に基づき、本発明の第1の実施形態に係る内燃機関の吸気装置について説明する。
なお、本明細書の説明および特許請求の範囲における前後左右上下等の向きは、本実施形態に係る内燃機関の吸気装置を備えたパワーユニットを、車両に搭載した状態での車両の向きに従うものとする。本実施形態において車両は小型車両であり、具体的には自動二輪車である。ただし、スロットルボディ7の吸気路70、および吸気通路80に関しては、それらを吸気流れ方向Fに沿って分割する隔壁としての仕切部81の上方を「上」側、下方を「下」側として記載する。また、図中矢印FRは車両前方を、LHは車両左方を、RHは車両右方を、UPは車両上方を、それぞれ示す。
【0023】
図1に、本発明の実施形態の内燃機関の吸気装置を備えたパワーユニット3を搭載した自動二輪車1の右側面を示す。また、
図2に、
図1の自動二輪車1の車体カバー10を外した後部右側面を示す。
【0024】
本実施形態に係る自動二輪車1は、いわゆるスクータ型自動二輪車であり、車体前部1Aと車体後部1Bとが、低いフロア部1Cを介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレーム2は、概ねダウンチューブ21とメインパイプ22(
図2参照)とからなる。
すなわち車体前部1Aのヘッドパイプ20からダウンチューブ21が下方へ延出し、ダウンチューブ21は下端で水平に屈曲してフロア部1Cの下方を後方へ延び、
図2に示されるようにその後端において車幅方向に配設された連結フレーム23を介して、左右一対のメインパイプ22が連結され、メインパイプ22は連結フレーム23から傾斜部22aをなして斜め後方に立ち上がって、途中、傾斜をゆるめるように屈曲して後方に延びている。
【0025】
メインパイプ22の傾斜部22aの上方には収納ボックス11と燃料タンク12が支持されるとともに、収納ボックス11と燃料タンク12はその上方に取付けられた乗員シート13で塞がれ、収納ボックス11、燃料タンク12を含め、乗員シート13の下方は、車体カバー10で覆われている。
一方、車体前部1Aにおいては、ヘッドパイプ20に軸支されて上方にハンドル14が設けられ、下方にフロントフォーク15が延びてその下端に前輪16が軸支されている。
【0026】
図2に、車体カバー10を外した自動二輪車1の後部右側面を示すように、メインパイプ22の傾斜部22aの下端付近にブラケット24が突設され、ブラケット24にリンク部材25を介してパワーユニット3が揺動可能に連結支持されている。
パワーユニット3は、その前部が単気筒4ストロークサイクルの空冷式内燃機関(以下、単に「内燃機関」という。)30であり、クランクケース部50aを構成するパワーユニットケース50の前部に、クランク軸51を車幅方向に配して回転自在に軸支し、シリンダ軸線Cを略水平に近い状態にまで大きく前傾した姿勢にあって、パワーユニットケース50の下端から前方に突出したハンガアーム52の端部が、メインパイプ22のブラケット24に取付けられたリンク部材25を介して上下揺動自在に連結される。
【0027】
パワーユニット3には、クランクケース部50aを構成するパワーユニットケース50の前部に略水平に大きく前傾して内燃機関30を構成するシリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が順次積み上げられるように締結されるほか、クランクケース部50aから左側後方にかけてベルト式無段変速機等を備えた動力伝動ケース部55が一体に延在し、その後部にパワーユニット3の出力軸である後車軸56が設けられ、後輪17が取り付けられている。
すなわち、パワーユニット3はいわゆるスイングユニットであり、パワーユニット3の後部の動力伝動ケース部55と、メインパイプ22の後部との間には図示しないリヤクッションが介装されている。
【0028】
図2に示されるように、パワーユニット3の上部では、内燃機関30の大きく前傾したシリンダヘッド32の上部からインレットパイプ6が延出して後方に湾曲し、インレットパイプ6に接続されたスロットルボディ7がシリンダブロック31の上方に位置し、スロットルボディ7にコネクティングチューブ85を介して接続するエアクリーナ装置86が動力伝動ケース部55の上方に配設されている。
一方、シリンダヘッド32の下部から下方に延出した排気管38は、後方へ屈曲し右側に偏って後方に延びて後輪17の右側のマフラ39に接続される。
【0029】
図3は、
図2のパワーユニット3を取出して、
図2に示すと略同じ配向により示す、パワーユニット3の側面断面図である。
パワーユニット3における内燃機関30は、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33の左半面の断面が示され、パワーユニットケース50は、左ケース半体50Lが、図示しない右ケース半体との合わせ面50bを図示手前に向けて示される。
【0030】
パワーユニットケース50は、左右割りの左ケース半体50Lと図示されない右ケース半体とを合体して構成されるもので、右ケース半体は、クランクケース部50aの右半体をなし、左ケース半体50Lは、前部がクランクケース部50aの左半体をなすとともに、後方に延設されて、クランク軸51と後輪17の後車軸56との間の前後に図示しない長尺のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構57等を含む伝動装置を収容する動力伝動ケース部55を形成する。
減速ギヤ機構57は、動力伝動ケース部55の後部の右側開放面55Rの内部に収納され、図示しない減速機ケースにより覆われる。減速ギヤ機構57の出力軸は、後輪17の後車軸56である。
而して、内燃機関30のクランクケース部50aのクランク軸51の回転動力は、動力伝動ケース部55内のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構57を介して、後輪17に伝達される。
【0031】
シリンダブロック31のシリンダボア31a内を往復動するピストン34は、クランクケース部50aのクランク軸51のクランクピン51aと、コネクティングロッド35により連結されている。
シリンダブロック31のシリンダボア31a内に摺動自在に嵌合されるピストン34の頂面34aと、頂面34aが対向するシリンダヘッド32の燃焼室天井面32aとの間には燃焼室36が構成される。
【0032】
内燃機関30は、SOHC型式の2バルブシステムを採用しており、シリンダヘッド32に動弁機構9が設けられている。動弁機構9を覆うように、シリンダヘッド32にはシリンダヘッドカバー33が重ねられて被せられる。
シリンダヘッドカバー33内の動弁機構9に動力伝達を行うため、図示しない無端状のカムチェーンが、クランクケース部50a、シリンダブロック31、シリンダヘッド32のクランク軸51方向の一方側に設けられた図示しないカムチェーン室を通って、カム軸91とクランク軸51との間に架設され、カム軸91はクランク軸51に同期して1/2の回転速度で回転する。
なお、シリンダヘッド32において前記カムチェーン室と反対側(クランク軸51方向の他方側)から燃焼室36内に向かって図示しない点火プラグが嵌挿されている。
【0033】
図3、および
図3の要部拡大図である
図4に示されるように、シリンダ軸線Cを略水平に近く大きく前傾したシリンダヘッド32において、燃焼室天井面32aに開口した吸気弁口40と排気弁口41からは、各々吸気ポート42と排気ポート43が互いに上下に離れる方向に湾曲しながら延出して形成される。
吸気ポート42の上流端は、シリンダヘッド32の上方に向けて開口し、インレットパイプ6と接続して、連続した吸気通路80が構成されている。
図5に示されるように、インレットパイプ6の上流端6eに、接続部材としてのインシュレータ8を介して、スロットルボディ7の下流端7aが接続される。
排気ポート43の下流端は、シリンダヘッド32の下方に向けて開口し、排気管38(
図2参照)に連結される。
【0034】
シリンダヘッド32における吸気ポート42の湾曲外壁部42aに一体に円筒状の吸気弁ガイド44が嵌着され、吸気弁ガイド44に摺動可能に支持された吸気弁46が、吸気ポート42の燃焼室36に臨む吸気弁口40を開閉する。
また、シリンダヘッド32における排気ポート43の湾曲外壁部43aに一体に嵌着された排気弁ガイド45に摺動可能に支持された排気弁47が、排気ポート43の燃焼室36に臨む排気弁口41を開閉する。
【0035】
吸気弁46および排気弁47はその傘部46a、47aが、いずれも燃焼室36に臨む吸気弁口40、排気弁口41を閉じるように、弁ばね48により上方に付勢されているが、
図3に示すように、カム軸91の吸気カム92、排気カム93に当接揺動する吸気ロッカアーム94、排気ロッカアーム95によって、吸気弁46、排気弁47のステムエンド46b、47bが押し下げられて、所定のタイミングで吸気弁46、排気弁47が開弁し、吸気ポート42と燃焼室36、また、排気ポート43と燃焼室36が連通し、所定のタイミングの吸気、排気がなされる。
【0036】
以上のような内燃機関30において、燃焼室36でのより好ましい燃焼を得るために燃焼室36において燃料・空気混合気のタンブル渦流T、すなわち縦回転を与えるための吸気装置が構成されている。
すなわち、内燃機関30の吸気ポート42の上流端には、インシュレ-タ61を介してインレットパイプ6が接続して、連続した断面略円形の吸気通路80が構成されている。インレットパイプ6の上流側に、固定部材としてのインシュレータ8を介してスロットルボディ7が接続される。
スロットルボディ7は、内燃機関30の燃焼室36に連なる吸気通路80の一部を構成する断面略円形の吸気路70を有し、その上流側は、コネクティングチューブ85を介して、エアクリーナ装置86(
図2参照)に接続している。
【0037】
図4に示されるように、スロットルボディ7は、スロットル弁75を備えている。スロットル弁75はバタフライ式のもので、スロットル弁軸76と、スロットル弁軸76に固定され共に一体的に回転する円盤状の弁体77とを有している。弁体77は、スロットル弁軸76に、円盤を略二等分するように固定されている。弁体77は、吸気路70の吸気流れ方向Fと垂直、すなわち吸気路70の中心軸線と垂直に交差して略水平に配向するスロットル弁軸76によってスロットルボディ7内に回転自在に軸支されている。スロットル弁75は、操作者等の指示により回動され、吸気路70の流路面積を可変制御して吸気路70内に流れる吸気流量を変更する。
【0038】
吸気通路80は、インレットパイプ6から吸気ポート42へと続けて仕切部81によって、吸気流れ方向Fに沿って分割され、通った吸気が燃焼室36内でタンブル渦流Tを発生するように構成されたタンブル流路80Aと、タンブル流路80Aを除く主流路80Bとに、仕切られている。吸気通路80は、タンブル流路80Aが主流路80Bと比較して流路が狭くなるように、仕切部81により仕切られている。
本発明において「タンブル流路」とは、スロットル弁75低開度時、つまり、内燃機関30低負荷時に燃焼室36にタンブル渦流Tを発生させるための吸気の流路である。
【0039】
吸気通路80の仕切部81によって仕切られた下側部分がタンブル流路80A、上側部分が主流路80Bとなるが、本発明においてはその上下配置に限定されない。
また、本明細書において、吸気通路80や吸気路70、スロットル弁75についての「上、下」とは、シリンダ軸線C方向においてシリンダヘッド32ないしシリンダヘッドカバー33方向を「上」、クランク軸51方向を「下」といい、空間上の絶対的な「上、下」の意味ではない。
【0040】
図4に示されるように、仕切部81は、インレットパイプ側仕切部81Aと、インシュレータ側仕切部81Bと、吸気ポート側仕切部81Cが、吸気流の上流側から下流側へと連続して位置して構成される。
図示上側の主流路80Bと図示下側のタンブル流路80Aとは、インレットパイプ6から吸気ポート42へ縦通し仕切部81により、スロットル弁75の下流側の吸気通路80を図示上下に区画することで、各々断面略半円状に画成される。
なお、仕切部81の吸気通路80幅方向の面とスロットル弁軸76とは平行である。
【0041】
また、
図4に示されるように、仕切部81の下流側端部81b、すなわちシリンダヘッド32の吸気ポート42内に位置する下流側端部81bは、シリンダヘッド32においてシリンダブロック31側に向けて屈曲して一体に形成され、且つタンブル流路80Aの終端80Abは、シリンダヘッド32の燃焼室天井面32aを指向するように形成されている。
そのため、タンブル流路80Aを流れる吸気を、
図4中小矢印が示すように、吸気弁46の傘部46aの上方を通過させたうえで、シリンダボア31a内に流入させことができるため、燃焼室36内においてタンブル渦流Tが発生しやすくすることができる。そのように、タンブル流路80Aは、通過した吸気がタンブル渦流Tを発生させるように構成されている。
【0042】
図5に示されるように、インレットパイプ6内に形成された仕切部81の上流端81aに近接して、タンブルコントロール弁65が配設されている。タンブルコントロール弁65は、タンブル弁軸66と、タンブル弁軸66に固定され共に一体的に回転するタンブル弁体67とを有している。
タンブル弁体67は、インレットパイプ6内において仕切部81の上流端81a近傍の主流路80Bの開口を塞ぐような板状の半円盤に形成されている。タンブル弁体67の直線状の一端にタンブル弁軸66が取り付けられている。
タンブル弁軸66は、仕切部81の吸気通路80幅方向の面と平行になるようにインレットパイプ6に回動自在に支承されており、図示されないアクチュエータにより適宜回動される。タンブル弁軸66の回動に伴ってタンブル弁体67も回動し、主流路80Bの開度が変更され、主流路80Bに流れる吸気量が調整されるに従って、タンブル流路80Aの吸気量も調整される。
本実施の形態では、タンブルコントロール弁65は、仕切部81の上流端81aと間隔を存して配設されているが、仕切部81の上流側の上流端部81aaに設けてもよい。
【0043】
図4に示されるように、スロットルボディ7には、上方外部から貫通して燃料噴射弁87が取り付けらえており、吸気通路80に向けて燃料を噴射供給するように配置されている。またインレットパイプ6にも、主流路80Bに上方外部から貫通して、吸気弁口40に向けて燃料を噴射供給するように配置された燃料噴射弁88が取り付けられる。燃料噴射弁88をインレットパイプ6に取り付ける場合には、吸気通路壁面に燃料が付着することを防止するために、タンブル流路80Aよりも流路断面積が大きい主流路80B側に取り付けることが好ましい。
本実施形態では、インレットパイプ6およびスロットルボディ7に燃料噴射弁88,87を配置しているが、燃料噴射弁の数を2つに限定するものではなく、例えば1つであってもよく、燃料噴射弁87,88のいずれか一方のみを取り付けるものであってもよい。また、シリンダヘッド32、あるいは、シリンダブロック31に燃料噴射弁を配置し、燃焼室36に燃料を噴射する直噴構造でもよい。
【0044】
図7に示されるように、インレットパイプ6は、連通管101を介してレゾネータ100に接続されている。
インレットパイプ6には、連通管101の一端側を取り付ける取付部104が、インレットパイプ6の外壁面6dから突出して形成されている。取付部104は管状に形成され、内部が連通路104aとなっている。取付部104の外面には鍔状部104bが形成されている。本実施の形態では、連通管101はインレットパイプ6と一体に形成された一体品であるが、インレットパイプ6と別体でインレットパイプ6に取り付ける構造であってもよい。
インレットパイプ6の内壁6cには、連通管101の内部の連通路104aに開口する連通孔102が形成されている。
連通管101の一端101aはインレットパイプ6から突出した取付部104に接続され、連通管101の他端101bはレゾネータ100に接続されている。インレットパイプ6の内部の吸気通路80は、レゾネータ100の内部と連通管101を介して連通している。
【0045】
さらにインレットパイプ6の内壁6cには、
図5、
図6および
図10に示されるように、連通孔102を挟んで吸気の上流側および下流側に向かって、内壁6cから凹んだ切欠部103が設けられている。切欠部103は、連通孔102の近傍が最も深くなっており、上流端103aおよび下流端103bに向かうに従って、次第に浅くなるように形成されている。
図10に示されるように、切欠部103の下縁103cは、上流端103aから下流端103bに向かうに従って下方に向かうように下り勾配にされており、インレットパイプ6内に噴射された噴射燃料が連通孔102および切欠部103に溜まることを防ぐことができるようになっている。
【0046】
図5に示されるように、インレットパイプ6内部の吸気通路80は、仕切部81によりタンブル流路80Aと主流路80Bとに仕切られている。インレットパイプ6において、仕切部81の板の厚さ方向における中心を通る面を仕切部中心面Paと、仕切部中心面Paをインレットパイプ6の形状に沿って延長した延長中心面Pbと定義し、これらの仕切部中心面Paと延長中心面Pbとで構成される面を仕切部等中心面Pと定義する。インレットパイプ6を仕切部等中心面Pで分けて、タンブル流路80A側の部分をタンブル流路側部6aと定義し、主流路80B側の部分を主流路側部6bとする。
【0047】
インレットパイプ6に形成された連通孔102は、
図5および
図6に示されるように、タンブル流路側部6aの内壁面6a
1に位置して設けられている。このように連通孔102をタンブル流路側部6aに設けることで、吸気弁46が開口していく際に、レゾネータ100に溜まった吸気を積極的にタンブル流路80A側に流すことができ、タンブル流の強化を図ることができる。
【0048】
連通孔102は、
図4に示されるように、スロットルボディ7の下流端7aと、仕切部81の上流端81aとの間に位置するように形成されている。連通孔102を発熱部である燃焼室36から比較的遠い位置に設けることで、比較的温度が高い気流が吸気通路80に流入した場合であっても、レゾネータ100と接続している連通管101に熱が伝わることを防ぐことができ、吸気効率が下がることを防止することができる。
【0049】
さらに、
図5に示されるように、連通孔102は、スロットルボディ7とインレットパイプ6とを接続するインシュレータ8の下流端8aよりも下流側に設けられている。インレットパイプ6がインシュレータ8を介してスロットルボディ7に接続されても、連通孔102がインシュレータ8により塞がれることがない。
【0050】
図8および
図9に示されるように、インレットパイプ6は、締結部材であるボルト37により、インシュレータ61を介してシリンダヘッド32に固定されている。連通孔102と連通し、インレットパイプ6から突出した取付部104が、ボルト37をシリンダヘッド32に締結するのを妨げないように、連通孔102および取付部104は、ボルト37の取付方向視において、ボルト37と重ならない位置に配置されている。
【0051】
次に、吸気通路80に連通してスロットル弁75より下流にレゾネータ100を設けることにより、タンブル流の流動を強化する効果について、
図11および
図12を参照して、レゾネータ100が設けられていない吸気装置の場合と比較して説明する。
図11に示されるように、これらの吸気装置では、吸気通路の上側の通路にタンブルコントロール弁65が取り付けられており、上側が主流路80B、下側がタンブル流路80Aとなっている。
図11には、
図12で示す吸気装置内の圧力の変化を表している各所の位置を、A,Bで示している。A点は、スロットル弁75の下流側であってタンブル流路80Aと主流路80Bとを仕切る仕切部81の上流端81aより上流側に位置しており、B点はタンブル流路80A内に位置している。
【0052】
図12は、レゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続された吸気装置と、レゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続されていない吸気装置の、スロットル弁75の徐開時における1サイクルにおけるクランク角ごとの各所の圧力のデータを、横軸をクランク角、縦軸を圧力として表している。スロットル弁75下流から吸気弁46までの吸気装置内の吸気通路領域をスロットル弁下流吸気領域と定義し、この容積をスロットル弁下流吸気容積と定義する。これらの定義においては、レゾネータ100が接続されている場合には、レゾネータ100内の領域および容積も含んでいる。
【0053】
レゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続されてない場合の吸気通路の圧力変化および吸気の流動について説明する。レゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続されてない場合とは、吸気装置がレゾネータ100を有しない場合、また吸気装置がレゾネータ100を有していても、スロットル弁75より上流側に接続されている場合である。
レゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続されていない吸気装置では、スロットル弁下流吸気容積が大きくないので、ここに溜まっている空気量が少なく、吸気弁46が開いてから閉じるまでの吸気行程において、スロットル弁75の開口を通じて、スロットル弁75の上流の大気から空気の取り込みを行う。しかし、スロットル弁75の開口が小さいので、ピストン34の下降に伴って増加する体積分の空気量のチャージが間に合わず、吸気ポート内圧力は急激に負圧となる(
図12において、クランク角380度付近から540度付近の間)。このように吸気ポート内圧力が急激に負圧になると、ピストン34の下降にともない、スロットル弁下流吸気領域内の空気が膨張して吸入するため流動が弱くなり、筒内で形成されるタンブル流が弱くなる。
【0054】
次にレゾネータ100がスロットル弁75より下流側に接続された場合の吸気通路の圧力変化および吸気の流動について説明する。吸気弁46が開いてから閉じるまでの吸気行程において、レゾネータ100が接続されていないものの場合に比べて、レゾネータ100内の容積分、スロットル弁下流吸気容積が大きいので、溜る空気の質量は大きい。
吸気弁46が開いた時に、ピストン34の下降に伴って増加する体積分の空気量のチャージが、スロットル弁下流吸気領域内に多く溜まった空気から行われて、スロットル弁75の開口を通じて、スロットル弁75の上流の大気から取り込む空気量が比較的少ない。
そのため、徐開時等のスロットル弁75の開口が小さい場合であっても、吸気ポート内圧力の負圧の変化は比較的少ないものとなる(
図12において、クランク角380度付近から540度付近の間)。このように吸気ポート内圧力が急激に負圧になることが少ないので、ピストン下降にともなったスロットル弁下流吸気領域内の吸気の膨張が比較的少なく、流動が低下せず、筒内で形成されるタンブル流の流動を高めることができる。
【0055】
第1の実施の形態の内燃機関の吸気装置は、前記したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【0056】
第1の実施形態の内燃機関の吸気装置は、燃焼室36に吸気を導入する吸気通路80と、内部が吸気通路80の一部となる吸気通路管としてのインレットパイプ6と、インレットパイプ6に吸気空気を導入するスロットルボディ7と、吸気通路80の開度を制御するためにスロットルボディ7の内部に配置されたスロットル弁75と、レゾネータ100とを有する内燃機関の吸気構造において、インレットパイプ6は、スロットルボディ7の下流側に配置され、吸気通路80を吸気空気の流入方向である長手方向に沿ってタンブル流路80Aと主流路80Bとに分割する仕切部81を備え、吸気通路80は、連通管101を介してレゾネータ100の内部と連通され、インレットパイプ6は、スロットル弁75の下流側に位置して、吸気通路80と連通管101の内部とが連通する連通孔102を有している。
【0057】
このように構成されているので、内燃機関30の低負荷領域での稼働時におけるスロットル弁75が絞られた状態においても、スロットル弁75より下流側に配置されたレゾネータ100内から、吸気が吸気通路80内に流れ込むので、吸気通路80内の流動が低下することなく、タンブル流の流動を強化し、燃焼効率を向上させることができる。
【0058】
さらに、連通孔102が、インレットパイプ6のタンブル流路側部6aに位置しているので、主流路80Bと比較して流路が狭いタンブル流路80Aの側に、レゾネータ100から空気が流入することで、タンブル流の流動がより高められ、燃焼効率がより向上する。
【0059】
また、連通孔102が、スロットルボディ7の下流端7aと仕切部81の上流端81aとの間に配置されているので、発熱部である燃焼室36から離れた箇所にレゾネータ100に連通する連通孔102を配置されて、比較的温度が高い気流が吸気通路80内に流入した場合であっても、レゾネータ100と連通する連通管101に熱が伝わらず、内燃機関30の排熱の影響を受けにくくなり、吸気効率の低減を防止することができる。
【0060】
さらにまた、インレットパイプ6が、仕切部81の上流端81aに近接した位置に、回動可能な板状の弁体としてのタンブル弁体67によりタンブル流路80Aの吸気量を変更するタンブルコントロール弁65を有しているので、タンブルコントロール弁65により、タンブル流路80Aに流れる吸気の量を制御して、内燃機関30の低負荷領域においてもタンブル流の流動を強化することができ、燃焼効率が向上する。
【0061】
また、インレットパイプ6は、連通管101の一端101aが取り付けられる取付部104を有し、取付部104はインレットパイプ6と一体品とされているので、取付部104をインレットパイプ6に固定するための固定部品が不要となり、部品点数の増加を防ぐとともに、加工の手間を低減することができる。
【0062】
さらに、連通孔102は、スロットルボディ7とインレットパイプ6とを接続する接続部材としてのインシュレータ8の下流端8aよりも下流側に位置しているので、連通孔102をインシュレータ8の取り付け面と重ならない位置に設けることにより、連通孔102や取付部104がインシュレータ8と干渉することを防ぎ、組付け性を向上させることができる。
【0063】
また、取付部104を、インレットパイプ6をシリンダヘッド32に締結するための固定部材としてのボルト37と、ボルト37の取付方向視において重ならない位置にしているので、
連通孔102や取付部104がボルト37と干渉することを防ぎ、組付け性を向上させることができる。
【0064】
さらにまた、吸気通路80の内部に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁87を備え、インレットパイプ6の内壁6cに、連通孔102と重なる位置に、吸気流れ方向の上流側から下流側に向かった切欠部103が設けられているので、連通孔102および切欠部103に噴射燃料が溜まることを防止できる。
【0065】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上述の実施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の設計変更が可能であり、本発明の要旨の範囲で、車両、内燃機関等が、多様な態様で実施されるものを含むことは勿論である。
なお、説明の便宜上、図示の実施例の左右配置のものについて説明したが、左右配置の異なるものであっても、発明の要旨の範囲であれば本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0066】
6…インレットパイプ、6a…タンブル流路側部、6c…内壁、7…スロットルボディ、7a…下流端、8…インシュレータ、8a…下流端、
30…内燃機関、32…シリンダヘッド、36…燃焼室、37…ボルト、
65…タンブルコントロール弁、67…タンブル弁体、
75…スロットル弁、
80…吸気通路、80A…タンブル流路、80B…主流路、81…仕切部、81a…上流端、87…燃料噴射弁、
100…レゾネータ、101…連通管、101a…一端、102…連通孔、103…切欠部、104…取付部。