JP4167524B2 - 直噴エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気通路を有するボディと、前記吸気通路を横切って前記ボディに回動可能に支承されるスロットルシャフトと、前記吸気通路の開口面積を調節するようにして前記スロットルシャフトに固定されるスロットルバルブと、前記ボディの外方で前記スロットルシャフトの一端部に固定されるとともにスロットルケーブルが巻回、連結されるスロットルドラムとを備えるスロットルボディ装置が、燃料を前記スロットルバルブの回動量に応じた量で燃焼室に直接噴射するインジェクタが配設されるシリンダヘッドの吸気ポートに、吸気管を介して接続される直噴エンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される直噴エンジンにあっては、車両運転者のアクセルペダルまたはスロットルグリップの操作量に応じた量の燃料が、シリンダヘッドに配設されるインジェクタから燃焼室に直接噴射されるのであるが、エンジンの低負荷、低回転域において希薄燃焼を行うことで燃費の低減を図るようなエンジン出力制御を行う場合には、アクセルペダルまたはスロットルグリップの操作量すなわちスロットルバルブの回動量と、エンジンの吸気量とはリニアに対応しない。
【０００３】
このようにスロットルバルブの回動量と、吸気量とをリニアには対応させないようにするために、直噴エンジンではないものの特許文献１で開示されたエンジン吸気装置では、スロットルバルブとは別の制御弁が吸気系に配設されており、その制御弁の開度をＥＣＵで制御するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１０７７８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１で開示された技術を直噴エンジンに適用することで、スロットルバルブの回動量と、吸気量とをリニアには対応させないようにして、エンジンの低負荷、低回転域において希薄燃焼を行うことで燃費の低減を図ることは可能であるが、スロットルバルブに加えて、ＥＣＵで制御される制御弁が必要となり、部品点数が多くなるとともに構成が複雑となる。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、スロットルバルブの回動量および吸気量との関係を簡単な構成で非線形とし得るようにして、エンジンの低負荷、低回転域における燃費の低減を図ることを可能とした直噴エンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、吸気通路を有するボディと、前記吸気通路を横切って前記ボディに回動可能に支承されるスロットルシャフトと、前記吸気通路の開口面積を調節するようにして前記スロットルシャフトに固定されるスロットルバルブと、前記ボディの外方で前記スロットルシャフトの一端部に固定されるとともにスロットルケーブルが巻回、連結されるスロットルドラムとを備えるスロットルボディ装置が、燃料を前記スロットルバルブの回動量に応じた量で燃焼室に直接噴射するインジェクタが配設されるシリンダヘッドの吸気ポートに、吸気管を介して接続される直噴エンジンの吸気装置において、前記吸気ポートが、エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要かつ充分な開口面積を有するように形成され、前記スロットルボディ装置の吸気通路は、全閉位置から全開位置まで回動し得る板状の前記スロットルバルブが前記全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った所定中間位置に在る状態で前記エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要な開口面積となるように形成され、前記スロットルバルブを全閉位置から全開位置側に回動操作して、その回動量に応じ前記インジェクタからの燃料噴射量を増やしていくことでエンジンの出力を増強しようとしたときに、前記スロットルボディ装置の吸気通路を流通する吸気量が、該スロットルバルブが前記全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った前記所定中間位置に達すると、エンジンの最大出力発生に必要な最大吸気量となり、且つそれ以降は該スロットルバルブを全開位置側に操作しても吸気量が増加することがないようにしたことを特徴とする。
【０００８】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、スロットルバルブを開き側に最大限に回動する前、特にスロットルバルブが全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った所定中間位置に達したときにスロットルボディ装置における吸気通路の開口面積は、エンジン出力を最大とするのに必要な空気を流通させ得るのに充分な大きさとなっており、インジェクタから噴射される燃料量がスロットルバルブの回動量に応じて変化するのに対し、スロットルバルブの回動量と、スロットルボディ装置における吸気通路の開口面積との関係を非線形とすることが可能であり、安価なスロットルケーブルの操作でスロットルバルブを回動させるスロットルボディ装置を用いた簡単な構成で、スロットルバルブの回動量および吸気量との関係を非線形として、エンジンの低負荷、低回転域における燃費の低減を図ることが可能となる。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記吸気管の内面形状が、前記スロットルボディ装置の吸気通路および前記吸気ポートを滑らかに結ぶようにテーパ状に形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、スロットルボディ装置の吸気通路から吸気ポートまでの吸気流速変化が滑らかとなり、より安定したエンジン出力制御が可能となる。
【００１０】
さらに請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記インジェクタが、燃料および空気から成る混合気を前記スロットルバルブの回動量に応じた量で燃焼室に直接噴射するようにして、前記シリンダヘッドに配設されることを特徴とし、かかる構成によれば、空気によって燃料が霧化された混合気がインジェクタから燃焼室に噴射されるので、微少流量での燃料の霧化を良好とし、構造の簡素化を図りつつ、低負荷、低回転での燃費をより一層低減することができる。
【００１１】
さらに請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明の構成に加えて、前記インジェクタが、前記燃焼室に各々開口する吸気弁口及び排気弁口、並びに同燃焼室に先端が臨む点火プラグで囲まれるようにして前記シリンダヘッドに配設され、前記点火プラグは、そのプラグ先端が前記インジェクタの先部に向くようにシリンダ軸線に対し傾斜して配置されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの一部縦断側面図、図２はヘッドカバーを取り外した状態での図１の２−２線矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図５の７−７線断面図、図８は図２の８−８線断面図、図９はスロットルバルブの回動量および吸気量の関係を示す図である。
【００１４】
先ず図１において、頭上弁式の４サイクル水冷式である単気筒直噴エンジンのエンジン本体１１は、クランクケース１２と、該クランクケース１２に結合されるシリンダブロック１３と、前記クランクケース１２とは反対側でシリンダブロック１３に結合されるシリンダヘッド１４と、シリンダブロック１３とは反対側でシリンダヘッド１４に結合されるヘッドカバー１５とを備え、シリンダヘッド１４側をわずかに前上がりとした姿勢で自動二輪車等の車両に搭載される。
【００１５】
図２〜図４を併せて参照して、シリンダブロック１３に設けられたシリンダボア１６に摺動可能に嵌合されるピストン１７は、クランクケース１２で回転自在に支承されるクランクシャフト１０（図１参照）にコンロッド１８およびクランクピン（図示せず）を介して連結されており、このピストン１７の頂部を臨ませる燃焼室１９がシリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４間に形成される。
【００１６】
シリンダヘッド１４には、燃焼室１９の天井壁１９ａに個別に開口する第１および第２の吸気弁口２０，２１と、前記天井壁１９ａに開口する排気弁口２２と、第１および第２の吸気弁口２０，２１を共通に連ならせてシリンダヘッド１４の上部側面に開口する吸気ポート２３と、前記排気弁口２２に連なって前記シリンダヘッド１４の下部側面に開口する排気ポート２４とが設けられる。
【００１７】
第１および第２の吸気弁口２０，２１の燃焼室１９への開口端は第１および第２の吸気弁２７，２８でそれぞれ開閉され、排気弁口２２の燃焼室１９への開口端は排気弁２９で開閉される。第１および第２の吸気弁２７，２８はシリンダヘッド１４に固着されたガイド筒３０…にそれぞれ摺動可能に嵌合され、ガイド筒３０…から突出した両吸気弁２７，２８の上端部にそれぞれ固定されるリテーナ３１…およびシリンダヘッド１４間に弁ばね３２…がそれぞれ設けられ、それらの弁ばね３２…が発揮するばね力により両吸気弁２７，２８は閉弁方向に付勢される。また排気弁２９はシリンダヘッド１４に固着されたガイド筒３３に摺動可能に嵌合され、ガイド筒３３から突出した排気弁２９の上端部に固定されるリテーナ３４およびシリンダヘッド１４間に弁ばね３５が設けられ、その弁ばね３５が発揮するばね力により排気弁２９は閉弁方向に付勢される。
【００１８】
両吸気弁口２０，２１の並列方向に沿う一端側の第１の吸気弁口２０に対応するとともに燃焼室１９の中心からずれた位置であって排気弁２９と並ぶ位置でシリンダヘッド１４には、燃焼室１９に臨む点火プラグ２６が取付けられる。
【００１９】
燃焼室１９には、シリンダボア１６の軸線すなわちシリンダ軸線Ｃと平行な軸線を有して前記両吸気弁２７，２８および排気弁２９間でシリンダヘッド１４に配設されるインジェクタ２５により、燃料および空気の混合気が直接噴射されるものであり、この実施例では、シリンダ軸線Ｃと同軸にしてインジェクタ２５がシリンダヘッド１４に配設される。
【００２０】
すなわちインジェクタ２５と、一対の吸気弁口２０，２１と、第２の吸気弁口２１に対応した排気弁口２２と、点火プラグ２６とが、インジェクタ２５を両吸気弁口２０，２１、排気弁口２２および点火プラグ２６で囲むようにしてシリンダヘッド１４に配設される。しかもその点火プラグ２６は、そのプラグ先端がインジェクタ２５の先部に向くようにシリンダ軸線に対し傾斜して配置される。
【００２１】
図５〜図７をさらに併せて参照して、第１および第２の吸気弁２７，２８ならびに排気弁２９は、動弁装置３８により開閉駆動されるものであり、この動弁装置３８は、吸気側および排気側カム３９，４０を有して回転するカムシャフト４１と、前記吸気側カム３９に従動して揺動する吸気側第１ロッカアーム４２と、前記排気側カム４０に従動して揺動する排気側第１ロッカアーム４３と、第１および第２の吸気弁２７，２８に接触する一対の押圧腕部４４ａ，４４ｂを一端側に有する吸気側第２ロッカアーム４４と、排気弁２９に接触する押圧腕部４５ａを一端側に有する排気側第２ロッカアーム４５と、吸気側第１ロッカアーム４２の揺動運動を吸気側第２ロッカアーム４４に伝達するようにして吸気側第１および第２ロッカアーム４２，４４間に設けられる吸気側駆動ロッド４６と、排気側第１ロッカアーム４３の揺動運動を排気側第２ロッカアーム４５に伝達するようにして排気側第１および第２ロッカアーム４３，４５間に設けられる排気側駆動ロッド４７とを備える。
【００２２】
シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５間には、前記動弁装置３８のうち吸気側および排気側第２ロッカアーム４４，４５、吸気側および排気側第２ロッカアーム４４，４５を揺動枢支する吸気側および排気側第２ロッカシャフト５８，５９、ならびに吸気側および排気側駆動ロッド４６，４７の上部を収容、配置する第１動弁室４８が形成されており、クランクケース１２、シリンダブロック１３およびシリンダヘッド１４には、動弁装置３８の残余の部分を収容する第２動弁室４９が、シリンダ軸線Ｃに関して前記点火プラグ２６が配置される側とは反対側でシリンダ軸線Ｃと平行に延びるように形成される。
【００２３】
前記動弁装置３８のうち第１動弁室４８内に収容された部分を潤滑するために、ヘッドカバー１５には、オイル噴出孔３６が設けられ、第１動弁室４８内に収容された部分を潤滑したオイルは、クランクケース１２の下部に形成されるオイルパン１２ａ（図１参照）に第２動弁室４９を経て戻される。
【００２４】
吸気側および排気側第１ロッカアーム４２，４３は、吸気側および排気側カム３９，４０にシリンダヘッド１４側から転がり接触するローラ５４，５５をそれぞれ有するものであり、前記カムシャフト４１と平行な軸線を有してシリンダブロック１３およびカバー５０間に設けられる吸気側および排気側第１ロッカシャフト５６，５７で揺動可能に支承される。これらの吸気側および排気側第１ロッカアーム４２，４３には、前記ローラ５４，５５と反対側に位置する椀状の押圧部４２ａ，４３ａがシリンダヘッド１４側に開くようにしてそれぞれ一体に設けられる。
【００２５】
動弁装置３８のうちカムシャフト４１は、第２動弁室４９に収容されるようにしてシリンダブロック１３に配置されるものであり、シリンダブロック１３と、第２動弁室４９の外側面を形成するようにしてシリンダブロック１３に締結されるカバー５０とに、クランクシャフト１０と平行な軸線を有するカムシャフト４１の両端部がボールベアリング５１，５１を介して回転自在に支承される。
【００２６】
しかもカムシャフト４１には、吸気側および排気側カム３９，４０と、吸気側第１ロッカアーム４２および排気側第１ロッカアーム４３との摺接部に潤滑用のオイルを供給するためのオイル供給路３７が設けられる。
【００２７】
第２動弁室４９には、クランクシャフト１０からの動力を１／２に減速して伝達するために、第１被動スプロケット５２、第１駆動スプロケット６０（図１参照）および無端状のカムチェーン５３が収容されており、第１被動スプロケット５２はカムシャフト４１に相対回転不能に結合され、第１駆動スプロケット６０はクランクシャフト１０に相対回転不能に結合され、カムチェーン５３は第１駆動スプロケット６０および第１被動スプロケット５２に巻き掛けられる。
【００２８】
吸気側および排気側駆動ロッド４６，４７は、第１動弁室４８から第２動弁室４９内の一部間にわたって延びるものであり、シリンダヘッド１４側の相互間隔が狭くなるように配置される。吸気側および排気側駆動ロッド４６，４７の一端側の球状端部は吸気側および排気側第１ロッカアーム４２，４３の押圧部４２ａ，４３ａに首振り可能に嵌合され、吸気側および排気側駆動ロッド４６，４７の他端側の球状端部は吸気側および排気側第２ロッカアーム４４，４５の受圧部４４ｃ，４５ｂに首振り可能に嵌合される。
【００２９】
第１動弁室４８内でシリンダヘッド１４には、カムシャフト４１と平行な軸線を有する吸気側および排気側第２ロッカシャフト５８，５９が、前記インジェクタ２５の両側に配置されるようにして支持、固定されており、第１および第２の吸気弁２８，２９の上端に当接することで両吸気弁２８，２９に連動、連結されるようにして二股状に分岐した一対の押圧腕部４２ａ，４２ｂを一端側に有する吸気側第２ロッカアーム４４が吸気側第２ロッカシャフト５８で揺動自在に支承され、排気弁２９の上端に当接することで該排気弁２９に連動、連結される押圧腕部４５ａを一端側に有する排気側第２ロッカアーム４５が排気側第２ロッカシャフト５９で揺動自在に支承される。
【００３０】
しかも吸気側第２ロッカシャフト５８に関して両押圧腕部４４ａ，４４ｂとは反対側で吸気側第２ロッカアーム４４の他端部にはシリンダブロック１３側に開いた椀状の受圧部４４ｃが一体に設けられ、排気側第２ロッカシャフト５９に関して押圧腕部４５ａとは反対側で排気側第２ロッカアーム４５にはシリンダブロック１３側に開いた椀状の受圧部４５ｂが一体に設けられる。
【００３１】
前記吸気側および排気側第２ロッカアーム４４，４５の他端部すなわち受圧部４４ｃ，４５ｂは吸気側および排気側第２ロッカシャフト５８，５９の一端部間に配置されており、吸気側および排気側駆動ロッド４６，４７は吸気側および排気側第２ロッカシャフト５８，５９の一端部間で吸気側および排気側第２ロッカアーム４４，４５の他端部に連動、連結されることになる。
【００３２】
このような動弁装置３８では、クランクシャフトから１／２の減速比で回転動力が伝達されるカムシャフト４１の回転に応じて、吸気側カム３９により吸気側第１ロッカアーム４２が揺動することによって吸気側駆動ロッド４６がその軸方向に作動し、それに応じて吸気側第２ロッカアーム４４が揺動することで第１および第２の吸気弁２７，２８が開閉駆動され、また排気側カム４０により排気側第１ロッカアーム４３が揺動することによって排気側駆動ロッド４７がその軸方向に作動し、それに応じて排気側第２ロッカアーム４５が揺動することで排気弁２９が開閉駆動されることになる。
【００３３】
ところで、インジェクタ２５には、シリンダ軸線Ｃと平行な方向にピストン６６を往復動させるレシプロ式の空気ポンプ６１からの圧縮空気が供給されるものであり、この空気ポンプ６１は、シリンダヘッド１４に設けられた排気ポート２４に対応する側でシリンダブロック１３の下部に配設される。しかもシリンダブロック１３には、シリンダ軸線Ｃに直交する平面内では前記第２動弁室４９に略Ｌ字状に連なるようにしてシリンダボア１６の下方に配置される作動室６２が形成されており、前記空気ポンプ６１は、第２動弁室４９よりも下方において第２動弁室４９および作動室６２の連設部に配置される。
【００３４】
図８を併せて参照して、空気ポンプ６１のポンプケース６３は、シリンダ軸線Ｃと平行な軸線を有するとともにシリンダヘッド１４側を開放した有底円筒状にしてシリンダブロック１３に一体に形成されるものであり、このポンプケース６３の前記シリンダヘッド１４側開口部を気密に閉じる蓋部材６４がシリンダブロック１３に締結される。
【００３５】
ピストン６６はポンプケース６３に摺動可能に嵌合されており、ピストン６６の一端および蓋部材６４間には、容積収縮に応じた圧縮空気を生成するようにしてシリンダヘッド１４側に配置されるポンプ室６５が形成され、ピストン６６の他端およびポンプケース６３の閉塞端間には、オイルパン１２ａ側に配置される大気圧室８８が形成される。
【００３６】
一方、作動室６２には、カムシャフト４１の軸線と平行であって前記ピストン６６の軸線を通る軸線を有する円筒状の軸受部材６９が配置されており、該軸受部材６９は、シリンダブロック１３に突設された複数本たとえば４本の締結ボス７０…にボルト７１…でそれぞれ締結される。しかも作動室６２の外部側面を形成するカバー７２がシリンダブロック１３に締結され、カバー７２の開放時に前記ボルト７１…の締めつけおよび緩め作業が可能となる。
【００３７】
前記軸受部材６９にはポンプ駆動軸７３が同軸に挿通されており、軸受部材６９の一端部およびポンプ駆動軸７３間にはローラベアリング７４が介装され、軸受部材６９の他端部およびポンプ駆動軸７３間にはボールベアリング７５が介装される。すなわちポンプ駆動軸７３はシリンダブロック１３に締結される軸受部材６９で回転自在に支承される。
【００３８】
前記軸受部材６９の一端部から突出した部分でポンプ駆動軸７３には、カムシャフト４１からの動力が動力伝達手段８９を介して伝達されるものであり、該動力伝達手段８９は、ポンプ駆動軸７３に固定された第２被動スプロケット７８と、カムシャフト４１に結合される第１被動スプロケット５２と一体である第２駆動スプロケット７９と、第２被動および駆動スプロケット７８，７９に巻き掛けられる無端状のチェーン８０とから成る。
【００３９】
ポンプ駆動軸７３は、スコッチ・ヨーク式クランク８４を介して空気ポンプ６１のピストン６６に連結されており、スコッチ・ヨーク式クランク８４は、ピストン６６に摺動可能に嵌合される摺動駒６８に、ポンプ駆動軸７３の一端の偏心位置から突出する偏心軸７３ａの先端が連結されて成るものである。而してポンプ駆動軸７３がカムシャフト４１から伝達される動力で回転するのに応じて偏心軸７３ａがポンプ駆動軸７３の軸線まわりに回転し、空気ポンプ６１のピストン６６がポンプ室６５の容積を増減するようにポンプケース６３内で軸方向に往復駆動される。
【００４０】
ピストン６６には、その一直径線に沿うとともに前記カムシャフト４１の軸線と直交する平面に軸線を配置した摺動孔６７が設けられ、該摺動孔６７に前記摺動駒６８が摺動可能に嵌合される。また偏心軸７３ａはポンプ駆動軸７３の一端に一体に突設される。
【００４１】
而してポンプケース６３には、ポンプ駆動軸７３の一端部を挿入させる開口部７６が設けられ、ピストン６６には、ポンプ駆動軸７３の回転に応じて偏心軸７３ａが摺動孔６７の軸線に沿う方向で移動することを許容するようにして偏心軸７３ａを挿入せしめる挿入孔７７が、摺動孔６７の長手方向中央部に通じるようにして設けられる。
【００４２】
ボールベアリング７５およびローラベアリング７４間の中央部で軸受部材６９の両側部には透孔８１，８２がそれぞれ設けられており、一方の透孔８１に対応する位置で軸受部材６９には、作動室６２内に落下してくるオイルの一部を軸受部材６９およびポンプ駆動軸７３間に導くためのオイルガイド８３が一体に設けられる。すなわち第１動弁室４８内の下部に溜まったオイルの一部を導くようにしてシリンダヘッド１４に設けられた通路１３４がシリンダヘッド１４に設けられ、その通路１３４に通じて作動室６２に開口する通路１３５がシリンダブロック１３に設けられるのであるが、通路１３５から落下してくるオイルを透孔８１に導くようにしてオイルガイド８３が軸受部材６９に一体に設けられる。また軸受部材６９およびポンプ駆動軸７３間に導入されたオイルの一部はローラベアリング７４およびボールベアリング７５の潤滑に用いられ、残部は透孔８２から作動室６２内の下部に落下することになり、作動室６２の下部に溜まったオイルは、作動室６２の下部に通じるようにしてシリンダブロック１３に設けられる戻り通路１３６からオイルパン１２ａ側に戻される。
【００４３】
前記軸受部材６９に関して空気ポンプ６１とは反対側でシリンダブロック１３には、ポンプ駆動軸７３と同軸の回転軸線を有するウォータポンプ９０が取付けられており、シリンダ軸線Ｃを含んでポンプ駆動軸７３と直交する平面ＰＬに関して面対称となる位置に空気ポンプ６１およびウォータポンプ９０が配置される。
【００４４】
ウォータポンプ９０のポンプハウジング９１は、ポンプ駆動軸７３側を閉じた有底円筒部９２ａの開放端に皿状部９２ｂが一体に連設されて成るハウジング主体９２と、ハウジング主体９２の開放端を閉じるポンプカバー９３とで構成され、ポンプカバー９３は、ハウジング主体９２の開放端外周部をシリンダブロック１３との間に挟持するようにしてシリンダブロック１３に締結される。
【００４５】
有底円筒部９２ａの閉塞端中央部およびポンプカバー９３の中央部にはポンプ駆動軸７３と同軸であるポンプ軸９４の両端部が回転自在に支承されており、このポンプ軸９４と一体に回転するようにして有底円筒部９２ａ内に挿入されているロータ９５にインナーマグネット９６が固着される。一方、軸受部材６９の他端から突出したポンプ駆動軸７３の他端部には、前記ハウジング主体９２の有底円筒部９２ａを同軸に囲繞する円筒部９７ａを有する回転部材９７が固定されており、前記円筒部９７ａの内面にアウターマグネット９８が固着される。これにより回転部材９７がポンプ駆動軸７３とともに回転するのに応じてロータ９５がポンプ軸９４とともに回転することになる。
【００４６】
ところでハウジング主体９２およびポンプカバー９３間には渦室９９が形成されており、この渦室９９に収納されるインペラ１００がロータ９５に設けられる。
【００４７】
ポンプカバー９３には渦室９７の中央部に開口する複数の吸入口１０１…が設けられ、この吸入口１０１…から渦室９９に吸入された冷却水はインペラ１００の回転によって加圧される。而してウォータポンプ９０から吐出される冷却水は、シリンダブロック１３に設けられたブロック側水ジャケット１０２、ならびに該ブロック側水ジャケット１０２に通じてシリンダヘッド１４に設けられたヘッド側水ジャケット１０３に供給されるものであり、ヘッド側水ジャケット１０３から排出される冷却水を図示しないラジエータ等に導く状態と、ラジエータ等を迂回して吸入口１０１…に戻す状態とが冷却水の温度に応じてサーモスタット１０４によって切換えられ、このサーモスタット１０４のサーモスタットハウジング１０５は前記ウォータポンプ９０のポンプカバー９３に一体に形成される。
【００４８】
空気ポンプ６１におけるポンプケース６３の上部側壁には、第２動弁室４９を流通するオイルの一部を潤滑用としてポンプケース６３内に導くためのオイル導入孔８５が第２動弁室４９に通じるようにして設けられる。ところで第２動弁室４９内での回転によってカムシャフト４１の吸気側カム３９および排気側カム４０は、第２動弁室４９内を流通するオイルの一部をかき揚げるとともに遠心力の作用によって分離、飛散させ、またオイル供給路３７から供給されるオイルの一部を遠心力の作用によって分離、飛散させるが、分離したオイル飛沫がオイル導入孔８５に導かれるように、カムシャフト４１およびオイル導入孔８５の相対位置が設定されている。
【００４９】
ところで、第２動弁室４９のうち動弁装置３８に対応する部分の幅は、それ以外の部分よりも大きく形成されるものであり、カムシャフト４１のうち吸気側カム３９および排気側カム４０に対応する部分を略半円状に囲む突壁８６が、第２動弁室４９内でのオイル流通方向１３７と対向するようにしてシリンダブロック１３に一体に突設されており、前記空気ポンプ６１のオイル戻し孔８５は、オイル流通方向１３７に沿って前記突壁８６の直上流位置に配置される。すなわち突壁８６は、第２動弁室４９内を流通してきたオイルをオイル導入孔８５に導く働きをする。
【００５０】
しかもオイル戻し孔８５は、ピストン６６の外周に装着されてポンプケース６３の内周に摺接するピストンリング１３８よりも大気圧室８８側でポンプケース６３の内周に開口するようにしてポンプケース６３に設けられており、ピストン６６の軸方向移動にかかわらずオイル戻し孔８５は、ピストン６６に設けられた摺動孔６７の一端に常時連通する。またピストン６６の外周には、ピストン６６の大気圧室８８側の端部および摺動孔６７の両端間を結ぶ一対の溝１３９…が設けられており、オイル戻し孔８５からポンプケース６３に導入されるオイルの一部はピストン６６およびポンプケース６３間の潤滑に用いられ、残部は前記溝１３９…を経て大気圧室８８側に流れる。しかも前記溝１３９…は、摺動孔６７内のオイルを逃がすことで、スコッチ・ヨーク式クランク８４における摺動駒６８のポンピング作用が生じることを防止する働きをも果たす。
【００５１】
而して大気圧室８８に流れたオイルは、開口部７６から作動室６２側に流れ、さらに戻り通路１３６からオイルパン１２ａ側に流れることになる。
【００５２】
図７および図８に特に注目して、インジェクタ２５は、燃料を噴射するようにしてヘッドカバー１５に取付けられる第１の噴射弁１０７と、圧縮空気とともに燃料を燃焼室１９に直接噴射するようにしてシリンダヘッド１４に取付けられる第２の噴射弁１０８とが、同軸に接続されて成るものであり、第２の噴射弁１０８は、燃焼室１９に突入するノズル１０８ａを有する。
【００５３】
シリンダヘッド１４には、前記ノズル１０８ａを気密に嵌合せしめる嵌合孔１０９と、該嵌合孔１０９よりも大径の内径を有して嵌合孔１０９に同軸に連なる挿入筒１１０とが、シリンダ軸線Ｃと同軸にして設けられており、第２の噴射弁１０８はそのノズル１０８ａを嵌合孔１０９に気密に嵌合するとともに嵌合孔１０９および挿入筒１１０間に形成されている環状の段部１１１にウェーブスプリングワッシャ１２３を介して当接するまで、ヘッドカバー１５側から挿入筒１１０に挿入される。
【００５４】
第２の噴射弁１０８がその後部に備える導線接続部１０８ｂは、挿入筒１１０の後端に設けられた切欠き１１０ａに配置されており、挿入筒１１０外で導線接続部１０８ｂから導出される一対の導線１１２…が、シリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の合わせ面間に挟まれるグロメット１１３を貫通して外部に引き出される。
【００５５】
一方、ヘッドカバー１５には、第１の噴射弁１０７を嵌合、保持するとともに前記第２の噴射弁１０８をシリンダヘッド１４との間に位置決め挟持する位置決め部としても機能する円筒状のインジェクタハウジング１１４が一体に形成されており、ヘッドカバー１５のシリンダヘッド１４への結合時に、インジェクタハウジング１１４の先端が第２の噴射弁１０８の後端に当接する。またインジェクタハウジング１１４の後端には、第１の噴射弁１０７の後端部をインジェクタハウジング１１４との間に挟む挟持板１１５が締結される。
【００５６】
第１の噴射弁１０７は、その後部に配線用コネクタ１０７ａを備えており、第１の噴射弁１０７の後端部をインジェクタハウジング１１４および挟持板１１５で挟んで第１の噴射弁１０７がヘッドカバー１５に取付けられた時に、前記配線用コネクタ１０７ａはヘッドカバー１５の外方に臨むように配置される。
【００５７】
ところで、インジェクタハウジング１１４および第１の噴射弁１０７間には、第１の噴射弁１０７内に通じる環状の燃料室１１６が形成されており、この燃料室１１６を両側から挟む一対のシール部材１１７，１１８が第１の噴射弁１０７およびインジェクタハウジング１１４間に介装される。
【００５８】
しかもヘッドカバー１５には前記燃料室１１６に通じる燃料供給通路１１９が直接設けられており、図示しない燃料供給源から燃料を導くホース１２０が継ぎ手１２１を介して燃料供給通路１１９に接続される。
【００５９】
また第１の噴射弁１０７の先端部および第２の噴射弁１０８の後端部との間で、インジェクタハウジング１１４内には、第２の噴射弁１０８内に通じる環状の空気室１２２が形成されており、この空気室１２２に、前記空気ポンプ６１からの圧縮空気が供給される。
【００６０】
空気ポンプ６１における蓋部材６４には、図示しないエアクリーナから空気を導くホースが接続される吸入管１２４（図２参照）が設けられており、この吸入管１２４は蓋部材６４に内蔵されるリード弁（図示せず）を介してポンプ室６５に接続される。
【００６１】
また前記蓋部材６４には、ポンプ室６５の圧力増大に応じて開弁するポペット弁１２５が内蔵されており、空気ポンプ６１から吐出される圧縮空気は前記ポペット弁１２５および圧縮空気供給路１２６を介して空気室１２２に供給される。
【００６２】
圧縮空気供給路１２６は、前記ポペット弁１２５に連なるようにして蓋部材６４に一端が接続されるとともに他端がシリンダヘッド１４に接続される管部材１２７と、管部材１２７に通じるようにしてシリンダヘッド１４に直接設けられる通路１２８と、該通路１２８に通じるとともに空気室１２２に通じるようにしてヘッドカバー１５に直接設けられる通路１２９とで構成される。
【００６３】
またシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の合わせ面を跨ぐ円筒状のノックピン１３０の両端部がシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５に挿入されており、圧縮空気通路１２６の一部を構成してシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５に直接設けられた通路１２８，１２９は、前記ノックピン１３０を介して連通される。しかもノックピン１３０を囲繞するＯリング１３３がシリンダヘッド１４およびヘッドカバー１５の合わせ面間に挟まれる。
【００６４】
またノックピン１３０内にはオリフィス１３１が形成されており、このオリフィス１３１よりも上流側の前記通路１２８に接続されるリリーフ弁１３２（図２参照）がシリンダヘッド１４に取付けられる。
【００６５】
図１および図３に注目して、シリンダヘッド１４の吸気ポート２３には吸気管１４１を介してスロットルボディ装置１４０が接続される。このスロットルボディ装置１４０は、吸気通路１４２を有するボディ１４３と、吸気通路１４２を横切ってボディ１４３に回動可能に支承されるスロットルシャフト１４４と、全閉位置から全開位置まで回動して吸気通路１４２の開口面積を調節するようにしてスロットルシャフト１４４に固定される板状バタフライ形のスロットルバルブ１４５と、ボディ１４３の外方でスロットルシャフト１４４の一端部に固定されるとともにスロットルドラム１４６とを備え、スロットルドラム１４６には、スロットルグリップ等の操作部材で操作されるスロットルケーブル１４７が巻回、連結される。
【００６６】
ボディ１４３は、吸気通路１４２を吸気管１４１内に通じさせるようにして該吸気管１４１に連結バンド１４９を介して接続されるものであり、このボディ１４３には、前記スロットルシャフト１４４およびスロットルバルブ１４５の回動量すなわちスロットルケーブル１４７の操作量を検出するセンサを含む制御ユニット１４８が取付けられており、前記インジェクタ２５による燃料および空気の混合気噴射量は、前記スロットルバルブ１４５の回動量に対応するようにして制御ユニット１４８によって制御される。
【００６７】
ところで、シリンダヘッド１４の吸気ポート２３が、エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要かつ充分な開口面積を有するように形成される。これに対し、スロットルボディ装置１４０の吸気通路１４２は、全閉位置から全開位置まで回動し得るスロットルバルブ１４５が前記全閉位置および全開位置間の中間位置に在る状態で前記エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要な開口面積となるように形成される。
【００６８】
すなわち、図９で示すように、スロットルバルブ１４５を全閉位置から全開位置側に回動操作したときに、吸気通路１４２を流通する吸気量は、吸気通路１４２よりも開口面積が小さく設定されている吸気ポート２３を含む吸気系全体の流通抵抗で定まる最大吸気量となり、最大吸気量に達してからはスロットルバルブ１４５を全開位置側に操作しても吸気量が増加することはない。
【００６９】
また吸気管１４１の内面形状は、スロットルボディ装置１４０の吸気通路１４２および吸気ポート２３を滑らかに結ぶようにテーパ状に形成されている。
【００７０】
次にこの実施例の作用について説明すると、シリンダ軸線Ｃと平行な軸線を有するインジェクタ２５が、燃料および空気から成る混合気を燃焼室１９に直接噴射するようにしてシリンダヘッド１４に配設されており、前記混合気を燃焼室１９の中心付近に集めることができ、希薄燃焼を可能として燃費を低減することができる。しかもインジェクタ２５は、圧縮空気によって燃料を微粒化して燃焼室１９に直接噴射するものであるので、微少流量での燃料の霧化を良好とし、構造の簡素化を図りつつ、燃焼性を高めて低負荷、低回転での燃費をより一層低減することができる。
【００７１】
ところで、インジェクタ２５から噴射される混合気量は、シリンダヘッド１４の吸気ポート２３に吸気管１４１を介して接続されるスロットルボディ装置１４０が備えるスロットルバルブ１４５の回動量に応じて制御されるのであるが、スロットルボディ装置１４０および吸気管１４１を介して吸気ポート２３に導入される吸気量と、スロットルバルブ１４５の回動量とは図９で示したような非線形の関係にある。
【００７２】
すなわちシリンダヘッド１４の吸気ポート２３が、エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要かつ充分な開口面積を有するように形成されるのに対し、スロットルボディ装置１４０の吸気通路１４２は、スロットルバルブ１４５が全閉位置および全開位置間の中間位置に在る状態で前記エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要な開口面積となるように形成されているので、スロットルバルブ１４５を開き側に最大限に回動する前に、スロットルボディ装置１４０における吸気通路１４２の開口面積は、エンジン出力を最大とするのに必要な空気を流通させ得るのに充分な大きさとなっており、スロットルバルブ１４５の回動量と、スロットルボディ装置１４０における吸気通路１４２の開口面積との関係を非線形とすることが可能である。したがって安価なスロットルケーブル１４７の操作でスロットルバルブ１４５を回動させるスロットルボディ装置１４０を用いた簡単な構成で、スロットルバルブ１４５の回動量および吸気量との関係を非線形として、エンジンの低負荷、低回転域における燃費の低減を図ることが可能となる。
【００７３】
しかも吸気管１４１の内面形状が、スロットルボディ装置１４０の吸気通路１４２および吸気ポート２３を滑らかに結ぶようにテーパ状に形成されることにより、スロットルボディ装置１４０の吸気通路１４２から吸気ポート２３までの吸気流速変化が滑らかとなり、より安定したエンジン出力制御が可能となる。
【００７４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、燃料をスロットルバルブ回動量に応じた量で燃焼室に直接噴射するインジェクタがシリンダヘッドに配設され、スロットルケーブルが巻回、連結されるスロットルドラムを備えるスロットルボディ装置がシリンダヘッドの吸気ポートに、吸気管を介して接続される直噴エンジンの吸気装置において、吸気ポートが、エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要かつ充分な開口面積を有するように形成され、スロットルボディ装置の吸気通路は、全閉位置から全開位置まで回動し得る板状のスロットルバルブが全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った所定中間位置に在る状態でエンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要な開口面積となるように形成され、スロットルバルブを全閉位置から全開位置側に回動操作して、その回動量に応じインジェクタからの燃料噴射量を増やしていくことでエンジンの出力を増強しようとしたときに、スロットルボディ装置の吸気通路を流通する吸気量が、該スロットルバルブが全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った前記所定中間位置に達すると、エンジンの最大出力発生に必要な最大吸気量となり、且つそれ以降は該スロットルバルブを全開位置側に操作しても吸気量が増加することがないようにしたので、スロットルバルブを開き側に最大限に回動する前、特にスロットルバルブが全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った所定中間位置に達したときにスロットルボディ装置における吸気通路の開口面積は、エンジン出力を最大とするのに必要な空気を流通させ得るのに充分な大きさとなっており、インジェクタから噴射される燃料量がスロットルバルブの回動量に応じて変化するのに対し、スロットルバルブの回動量と、スロットルボディ装置における吸気通路の開口面積との関係を非線形とすることが可能であり、これにより、安価なスロットルケーブルの操作でスロットルバルブを回動させるスロットルボディ装置を用いた簡単な構成で、スロットルバルブの回動量および吸気量との関係を非線形として、エンジンの低負荷、低回転域における燃費の低減を図ることが可能となる。
【００７６】
また請求項２記載の発明によれば、スロットルボディ装置の吸気通路から吸気ポートまでの吸気流速変化が滑らかとし、より安定したエンジン出力制御が可能となる。
【００７７】
さらに請求項３記載の発明によれば、微少流量での燃料の霧化を良好とし、構造の簡素化を図りつつ、低負荷、低回転での燃費をより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エンジンの一部縦断側面図である。
【図２】 ヘッドカバーを取り外した状態での図１の２−２線矢視図である。
【図３】 図２の３−３線断面図である。
【図４】 図３の４−４線断面図である。
【図５】 図２の５−５線断面図である。
【図６】 図５の６−６線断面図である。
【図７】 図５の７−７線断面図である。
【図８】 図２の８−８線断面図である。
【図９】 スロットルバルブの回動量および吸気量の関係を示す図である。
【符号の説明】
１４・・・シリンダヘッド
１９・・・燃焼室
２３・・・吸気ポート
２５・・・インジェクタ
１４０・・スロットルボディ装置
１４１・・吸気管
１４２・・吸気通路
１４３・・ボディ
１４４・・スロットルシャフト
１４５・・スロットルバルブ
１４６・・スロットルドラム
１４７・・スロットルケーブル

Claims (4)

1. 吸気通路（１４２）を有するボディ（１４３）と、前記吸気通路（１４２）を横切って前記ボディ（１４３）に回動可能に支承されるスロットルシャフト（１４４）と、前記吸気通路（１４２）の開口面積を調節するようにして前記スロットルシャフト（１４４）に固定されるスロットルバルブ（１４５）と、前記ボディ（１４３）の外方で前記スロットルシャフト（１４４）の一端部に固定されるとともにスロットルケーブル（１４７）が巻回、連結されるスロットルドラム（１４６）とを備えるスロットルボディ装置（１４０）が、燃料を前記スロットルバルブ（１４５）の回動量に応じた量で燃焼室（１９）に直接噴射するインジェクタ（２５）が配設されるシリンダヘッド（１４）の吸気ポート（２３）に、吸気管（１４１）を介して接続される直噴エンジンの吸気装置において、
   前記吸気ポート（２３）が、エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要かつ充分な開口面積を有するように形成され、
   前記スロットルボディ装置（１４０）の吸気通路（１４２）は、全閉位置から全開位置まで回動し得る板状の前記スロットルバルブ（１４５）が前記全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った所定中間位置に在る状態で前記エンジンの最大出力発生に必要な空気量を吸入するのに必要な開口面積となるように形成され、
   前記スロットルバルブ（１４５）を全閉位置から全開位置側に回動操作して、その回動量に応じ前記インジェクタ（２５）からの燃料噴射量を増やしていくことでエンジンの出力を増強しようとしたときに、前記スロットルボディ装置（１４０）の吸気通路（１４２）を流通する吸気量が、該スロットルバルブ（１４５）が前記全閉位置および全開位置間の中央位置より全閉位置側に寄った前記所定中間位置に達すると、エンジンの最大出力発生に必要な最大吸気量となり、且つそれ以降は該スロットルバルブ（１４５）を全開位置側に操作しても吸気量が増加することがないようにしたことを特徴とする直噴エンジンの吸気装置。
2. 前記吸気管（１４１）の内面形状が、前記スロットルボディ装置（１４０）の吸気通路（１４２）および前記吸気ポート（２３）を滑らかに結ぶようにテーパ状に形成されることを特徴とする、請求項１記載の直噴エンジンの吸気装置。
3. 前記インジェクタ（２５）が、燃料および空気から成る混合気を前記スロットルバルブ（１４５）の回動量に応じた量で燃焼室（１９）に直接噴射するようにして、前記シリンダヘッド（１４）に配設されることを特徴とする、請求項１または２記載の直噴エンジンの吸気装置。
4. 前記インジェクタ（２５）が、前記燃焼室（１９）に各々開口する吸気弁口（２０，２１）及び排気弁口（２２）、並びに同燃焼室（１９）に先端が臨む点火プラグ（２６）で囲まれるようにして前記シリンダヘッド（１４）に配設され、
   前記点火プラグ（２６）は、そのプラグ先端が前記インジェクタ（２５）の先部に向くようにシリンダ軸線に対し傾斜して配置されることを特徴とする、請求項３記載の直噴エンジンの吸気装置。

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