JP2001193553A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炭化水素の発生量を低減でき、また充填効率を
高めてエンジン性能を向上できるエンジンの吸気装置を
提供する。 【解決手段】 排気ポート３ｆを気筒軸線Ａを挟んで吸
気ポート３ｊの反対側に屈曲して延びるように形成する
とともに、上記吸気ポート３ｊを吸気弁７と排気弁６と
の間にて気筒軸線Ａと略平行に延びるように形成し、燃
料噴射弁１９を、上記吸気ポート３ｊの、気筒軸線Ａを
挟んで排気ポート６の反対側の壁面３ｐの上記吸気弁挿
通位置Ｐより下流側に位置するように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気をシリンダヘ
ッド上方から吸気弁と排気弁との間を通してシリンダ内
に吸入するようにしたトップフィードポート方式の吸気
装置を備えたエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】トップフィードポート方式の吸気装置を
構成する場合、吸気ポートを吸気弁と排気弁との間にて
気筒軸方向に延びるように形成し、該吸気ポートの外部
接続開口に、ヘッドカバーに形成された吸気通路を介し
てスロットルバルブ内蔵のスロットルボディを接続し、
上記外部接続開口付近に燃料噴射弁を配設することが考
えられる。このような位置に燃料噴射弁を配設した場
合、燃料噴射位置から燃焼室までの距離が長いことから
噴射された燃料が十分に霧化して燃焼室に導入され、そ
の結果燃焼性が向上するものと考えられる。

【０００３】

【発明が解決すようとする課題】ところが上述のように
吸気ポートの外部接続開口付近という比較的上流側に燃
料噴射弁を配置した場合、噴射された燃料が吸気ポート
の壁面に付着し易く、壁面流が増加し、これが原因とな
って排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）が増加することが判
明した。

【０００４】また従来は、上記吸気ポートの比較的上流
側に燃料を噴射した場合、該燃料の気化熱により吸入空
気が冷却され、もって充填効率が向上すると考られてい
た。しかし、充填効率を向上させるには、吸気ポートを
流れている吸入空気を冷却するよりもシリンダ内を冷却
する方がより効果的であることが判明した。

【０００５】本発明は、上記状況に鑑みてなされたもの
であり、炭化水素の発生量を低減でき、また充填効率を
高めてエンジン性能を向上できるエンジンの吸気装置を
提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、排気
ポートを気筒軸線を挟んで吸気ポートの反対側に屈曲し
て延びるように形成するとともに、上記吸気ポートを吸
気弁と排気弁との間にて気筒軸線と略平行に延びるよう
に形成し、燃料噴射弁を、上記吸気ポートの、気筒軸線
を挟んで排気ポートの反対側の壁面の上記吸気弁挿通位
置より下流側に位置するように配置したことを特徴とす
るエンジンの吸気装置である。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１において、シ
リンダヘッドを、ヘッドカバー側合面が燃焼室側合面に
対して排気弁側が低い傾斜をなすように形成し、上記ヘ
ッドカバー側合面に吸気，排気カム軸を配置し、排気カ
ム軸から排気弁開口までの長さを吸気カム軸から吸気弁
開口までの長さより短く設定したことを特徴としてい
る。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は２におい
て、上記吸気ポートを、外部接続口に連通するメインポ
ート部と、２本の吸気弁開口に対応するよう２つに分岐
された分岐ポート部とを有するものとし、上記燃料噴射
弁を、上記各分岐部に、噴射軸線が気筒軸方向に見てカ
ム軸線と略直角方向に交差するように配置したことを特
徴としている。

【０００９】請求項４の発明は、請求項３において、上
記両燃料噴射弁を、上記メインポート部の軸線に近接す
るようカム軸方向に偏位配置したことを特徴としてい
る。

【００１０】

【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、上記吸気
ポートを吸気弁と排気弁との間にて気筒軸線と略平行に
延びるように形成し、燃料噴射弁を上記吸気ポートの、
気筒軸線を挟んで排気ポートの反対側の壁面に配置する
ようにしたので、該燃料噴射弁を吸気弁挿通位置より下
流側という吸気弁開口の直近に位置させることが可能と
なり、燃料を吸気ポート内面にほとんど付着させること
なくシリンダボア内に直接噴射供給でき、壁面流の減少
により排気ガス性状を改善できる。

【００１１】またシリンダボア内に燃料を直接噴射供給
できることから、シリンダボア内の吸気温度を低下させ
ることができ、これに伴って充填効率を向上でき、エン
ジン性能を向上できる。

【００１２】請求項２の発明によれば、シリンダヘッド
のヘッドカバー側合面を排気側が低くなるよう傾斜させ
るとともに該ヘッドカバー側合面に吸気，排気カム軸を
配置したので、排気カム軸から排気弁開口までの長さを
吸気カム軸から吸気弁開口までの長さより短くしてエン
ジン頭部の排気側部分をコンパクトにでき、自動二輪車
用エンジンを排気側を前にして車体に搭載する場合に、
前輪がフルストロークした際の前輪とエンジンとの干渉
を回避でき、エンジンの車体搭載性を向上できる。

【００１３】請求項３の発明によれば、上記吸気ポート
を、メインポート部と２つに分岐された分岐ポート部と
を有するものとし、上記燃料噴射弁を、反排気側壁の上
記各分岐ポート部に、噴射軸線が気筒軸方向に見てカム
軸線と略直角方向に交差するように配置したので、２つ
の分岐ポート部を有する場合に、燃料噴射弁を吸気弁開
口の直近に位置させることが可能となり、燃料を吸気ポ
ート内面にほとんど付着させることなくシリンダボア内
に直接噴射供給でき、壁面流の減少により排気ガス性状
を改善できるとともに、充填効率を向上できる。

【００１４】請求項４の発明によれば、上記両燃料噴射
弁を、上記メインポート部の軸線に近接するようカム軸
方向に偏位配置したので、該両燃料噴射弁が気筒中心に
近づくこととなり、気筒中心に配置された点火プラグ近
傍に燃料を集中させることができ、希薄燃焼が可能とな
り、排気ガス性状を改善できるとともに燃費の向上を図
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図１〜図６は本発明の一実施形
態によるエンジンの吸気装置を説明するための図であ
り、図１，図２は該エンジンの断面側面図、図３は平面
図、図４は燃焼室の底面図、図５，図６は吸気ポートを
説明するための模式図である。

【００１６】図において、１は自動二輪車用水冷式４サ
イクル並列３気筒エンジンであり、該エンジン１は、排
気側を前側にしてかつクランク軸を車幅方向に向けて車
体フレームに搭載される。上記エンジン１は、シリンダ
ブロック２上にシリンダヘッド３及びヘッドカバー４を
積層締結した概略構造を有する。５は上記シリンダブロ
ック２のシリンダボア２ａ内に摺動自在に挿入されてい
るピストンである。

【００１７】上記シリンダヘッド３のシリンダブロック
側（燃焼室側）の下合面３ａは気筒軸線Ａに対して直角
をなしているのに対し、ヘッドカバー側の上合面３ｂは
上記気筒軸線Ａに対して排気側が低くなるよう斜めに形
成されている。また、上記下合面３ａには、上記ピスト
ン５の頂面５ａとで燃焼室を形成する燃焼凹部３ｃが凹
設されている。なお上記頂面５ａには吸気弁，排気弁と
の干渉を避けるための逃げ部が凹設されている。

【００１８】上記シリンダヘッド３の燃焼凹部３ｃに
は、排気弁開口３ｄ，３ｄ、吸気弁開口３ｅ，３ｅが形
成されており、該排気弁開口３ｄ，３ｄは気筒軸線Ａに
対して略直角方向前方に屈曲する二股状の排気ポート３
ｆにより該シリンダヘッド３の前壁３ｇに導出されてい
る。また上記吸気弁開口３ｅ，３ｅは吸気ポート３ｊに
よりシリンダヘッド３の上記上合面３ｂに導出されてい
る。

【００１９】上記吸気ポート３ｊは２つの分岐ポート部
３ｈ，３ｈと１つのメインポート部３ｉとからなる二股
状のもので、その軸線Ｂが排気弁６と吸気弁７との間に
て気筒軸線Ａと略平行をなすように上方に延びており、
上記上合面３ｂに開口する外部接続口３ｎは気筒軸方向
に見るとカム軸方向に長い長円状をなしている（図３参
照）。

【００２０】上記吸気ポート３ｊの外部接続口３ｎには
上記ヘッドカバー４に形成されたジョイントポート部４
ａを介して円筒状のスロットルボディ１６が接続されて
いる。上記ジョイントポート部４ａは上記長円状の外部
接続口３ｎから上記スロットルボディ１６の下流開口の
円形に徐々に変化する筒状のものである。また上記スロ
ットルボディ１６内には弁軸１７ａに円形の弁板１７ｂ
を固定してなるスロットルバルブ１７が配設されてい
る。なお、図示していないが、上記スロットルボディ１
６の上流開口にはジョイント部材を介してエアクリーナ
が接続されている。

【００２１】上記排気弁開口３ｄ，３ｄは排気弁６，６
により開閉され、上記吸気弁開口３ｅ，３ｅは吸気弁
７，７により開閉される。上記排気弁６と吸気弁７は気
筒軸線Ａに対して同じ角度をなし、かつ互いに所定の挟
み角をなすように配置されている。上記排気弁６，吸気
弁７は、その上端部に装着されたリテーナ８とシリンダ
ヘッド３に形成されたばね座３ｒとの間に介在された付
勢ばね９により閉方向に付勢されている。また、上記リ
テーナ８部分を囲むように有底筒状のリフタ１０が装着
され、該リフタ１０は排気カム軸１１，吸気カム軸１２
のカムノーズ１１ａ，１２ａにより押圧駆動される。

【００２２】上記排気カム軸１１及び吸気カム軸１２は
シリンダヘッド３の上合面３ａに軸線が位置するように
配設されている。即ち、該各カム軸１１，１２はそのジ
ャーナル部１１ｂ，１２ｂがシリンダヘッド３の上合面
３ａに凹設された軸受下部３ｋとこれに着脱可能に装着
された軸受キャップ１３により回転自在に支持されてい
る。

【００２３】ここで上述のようにシリンダヘッド３の上
合面３ｂが斜めに形成されていることから、排気カム軸
１１の軸線から排気弁６の傘部６ａの下面までの高さは
吸気カム軸１２の軸線から吸気弁７の傘部７ａの下面ま
での高さより低くなっている。これによりエンジン頭部
の排気側がコンパクトとなり、前輪がフルストロークし
た場合でもエンジン頭部に干渉し難くなり、エンジン搭
載上の自由度を向上できる。

【００２４】上記排気カム軸１１及び吸気カム軸１２の
右端部にはカムスプロケット１１ｃ，１２ｃが装着され
ており、該カムスプロケット１１ｃ，１２ｃと図示しな
いクランク軸に設けられたクランクスプロケットとはタ
イミングチェン１８により連結されている。該タイミン
グチェン１８はシリンダヘッド，シリンダブロックの右
端部に形成されたチェン室１８ａ内に配置されている。

【００２５】上記シリンダヘッド３の上記気筒軸線Ａよ
り僅かに排気側寄り部分には点火プラグ１４を挿入する
プラグ孔３ｍが形成されており、該プラグ孔３ｍは上記
ヘッドカバー４から該シリンダヘッド３に渡って挿入さ
れたプラグパイプ１５によって外部に導出されている。
上記点火プラグ１４は上記プラグパイプ１５及びプラグ
孔３ｍを通って燃焼凹部３ｃの天壁にねじ込まれ、その
電極部１４ａは、該燃焼凹部３ｃの気筒軸線Ａより僅か
に排気側寄り部分に露出している。

【００２６】そして本実施形態の燃料噴射弁１９は、上
記シリンダヘッド３の後壁３ｐの上記分岐ポート部３ｈ
部分でかつ上記吸気弁７挿通位置Ｐより下流側部分に形
成された弁孔３ｓに挿入配設されている。また、上記燃
料噴射弁１９は、カム軸直角方向に見たときその噴射軸
線Ｃが吸気弁７の軸線に重なるるように配置され、かつ
傘部７ａの裏面中心に向けて燃料を噴射するように配置
されている。

【００２７】上記燃料噴射弁１９の頭部には全気筒共通
の燃料レール２３が装着されており、該燃料レール２３
はカム軸方向に延びる筒状のものである。該燃料レール
２３はその各供給口２３ａが上記各燃料噴射弁１９に被
せられ、そのフランジ部２３ｂがボルルト２４によりシ
リンダヘッド３のボス部３ｔに締め付け固定されてお
り、これにより燃料噴射弁１９は上記弁孔３ｓに固定さ
れている。

【００２８】このように燃料噴射弁１９を後壁（反排気
側壁）３ｐの上記各分岐ポート部３ｈに配置したので、
吸気弁７の吸気ポート壁挿通位置Ｐより下流側という吸
気弁開口３ｅの直近に位置させることが可能となる。そ
のため燃料噴射弁１９から噴射された燃料は吸気ポート
の内壁面にほとんど付着することなく、直ちにシリンダ
ボア２ａ内に供給される。その結果、壁面流を減少で
き、壁面流減少により排気ガス性状を改善できる。

【００２９】また燃料を壁面に付着させることなくシリ
ンダボア２ａ内に直接供給できることから、シリンダボ
ア２ａ内の吸気温度を低下させることができ、これに伴
って充填効率を向上でき、エンジン性能を改善できる。

【００３０】ちなみに従来は、吸気ポート上流側に燃料
を噴射することにより吸気ポート３ｊ内の吸気温度が低
下し充填効率が向上すると考えられていたが、本発明者
等の実験により、シリンダボア２ａ内の吸気温度を低下
させることが充填効率の向上により一層効果的であるこ
とが判った。

【００３１】ここで上記燃料噴射弁１９をその噴射軸線
Ｃが必ずしも吸気弁７の軸線に重なるように配置する必
要はなく、例えばカム軸直角方向に見たとき噴射軸線Ｃ
が吸気弁７の軸線から吸気ポート軸線Ｂ側に偏位するよ
うに配置してもよく、このようにしたのが請求項４の発
明である。

【００３２】上記のように燃料噴射弁を吸気ポート軸線
側に偏位配置した場合には、気筒中心に配置されている
点火プラグ１４の電極１４ａ付近に濃度の高い燃料雲を
形成でき、全体としての空燃比を大きくした希薄燃焼が
可能となり、排気ガス性状を改善できるとともに燃費を
改善できる。

【００３３】本実施形態エンジンの冷却系統２０を説明
する。冷却水は、給水通路２０ａからシリンダブロック
２のシリンダボア２ａの周囲を囲むボアジャケット部２
０ｂに供給され、該ボアジャケット部２０ｂから燃焼凹
部３ｃの上側を囲む燃焼ジャケット部２０ｃに流入す
る。なお冷却水の一部は上記給水通路２０ａから連通パ
イプ２０ｄを介して直接ヘッド側の燃焼ジャケット部２
０ｃに供給される。そしてこの燃焼ジャケット部２０ｃ
を冷却した冷却水は気筒間に形成された気筒間ジャケッ
ト部２０ｅに流入し、排水パイプ２１からヘッドカバー
４の上面に配設されたジョイント２２を介して図示しな
いサーモスタット弁を通ってラジエータに供給される。

【００３４】ここで上記排水パイプ２１は途中部分に設
けられたフランジ２１ａをシリンダヘッド３のボス部３
ｑにボルト締めすることにより固定されており、該排水
パイプ２１の下端部２１ｂはシリンダヘッド３の上記気
筒間ジャケット部２０ｅの天壁部に２０ｆに水密に挿通
され、上端部２１ｃはヘッドカバー４の天壁部４ｂに油
密に挿通されている。また該排水パイプ２１の上端部２
１ｃに上記ジョイント２２が水密に装着されており、該
ジョイント２２はヘッドカバー４の天壁部４ｂにボルト
２５で締め付け固定されている。

【００３５】このように気筒間ジャケット部２０ｅから
ヘッドカバー４の天壁外方に貫通する排水パイプ２１を
設け、気筒間ジャケット部２０ｅ内の冷却水をヘッドカ
バー外方に排水するようにしたので、排水構造を簡素化
できる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるエンジンの吸気装置
の断面側面図（図３のＩ−Ｉ線断面図）である。

【図２】上記実施形態装置の断面側面図（図３のＩＩ−
ＩＩ線断面図）である。

【図３】上記実施形態装置の平面図である。

【図４】上記実施形態装置の燃焼凹部の底面図である。

【図５】上記実施形態装置の排気ポート部分の断面平面
図である。

【図６】上記実施形態装置の吸気ポート部分の断面正面
図である。

【符号の説明】

３ シリンダヘッド ３ａ 下合面（燃焼室側合面） ３ｂ 上合面（ヘッドカバー側合面） ３ｄ 排気弁開口 ３ｅ 吸気弁開口 ３ｆ 排気ポート ３ｈ 分岐ポート部 ３ｉ メインポート部 ３ｊ 吸気ポート ３ｎ 外部接続開口 ３ｐ 後壁（排気ポートの反対側の壁面） ４ ヘッドカバー ６ 排気弁 ７ 吸気弁 １１ 排気カム軸 １２ 吸気カム軸 １９ 燃料噴射弁 Ａ 気筒軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３５０Ｐ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ポートを気筒軸線を挟んで吸気ポー
   トの反対側に屈曲して延びるように形成するとともに、
   上記吸気ポートを吸気弁と排気弁との間にて気筒軸線と
   略平行に延びるように形成し、燃料噴射弁を、上記吸気
   ポートの、気筒軸線を挟んで排気ポートの反対側の壁面
   の上記吸気弁挿通位置より下流側に位置するように配置
   したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、シリンダヘッドを、
   ヘッドカバー側合面が燃焼室側合面に対して排気弁側が
   低い傾斜をなすように形成し、上記ヘッドカバー側合面
   に吸気，排気カム軸を配置し、排気カム軸から排気弁開
   口までの長さを吸気カム軸から吸気弁開口までの長さよ
   り短く設定したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、上記吸気ポー
   トを、外部接続口に連通するメインポート部と、２本の
   吸気弁開口に対応するよう２つに分岐された分岐ポート
   部とを有するものとし、上記燃料噴射弁を、上記各分岐
   ポート部に、噴射軸線が気筒軸方向に見てカム軸線と略
   直角方向に交差するように配置したことを特徴とするエ
   ンジンの吸気装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、上記両燃料噴射弁
   を、上記メインポート部の軸線に近接するようカム軸方
   向に偏位配置したことを特徴とするエンジンの吸気装
   置。