JP2010236452A

JP2010236452A - 内燃機関の吸気通路構造

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Publication number: JP2010236452A
Application number: JP2009086484A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Negoro; 正明根来; Toshiaki Yamamoto; 俊朗山本; Ryuichi Abe; 隆一阿部; Shuichi Ochiai; 修一落合; Takanori Osuga; 貴則大須賀; Tomokazu Nomura; 友和野村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: EP2236806B1; JP5351588B2; EP2236806A1; US8590511B2; US20100242914A1

Abstract

【課題】シリンダヘッドにインテークマニホールド部を一体成形すると共に、側面視でシリンダ中心軸と吸気通路の延長方向が略平行となるように構成される内燃機関の吸気通路構造において、インジェクタを、周辺部品との干渉防止を図りつつ、その先端を吸気弁方向に指向して配置しようとするものである。
【解決手段】インジェクタをシリンダヘッドの吸気弁に指向するように上記インテークマニホールド部に設けると共に、インジェクタ取付け位置に対して上流側の吸気通路を内燃機関の幅方向にオフセットさせた。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路構造に関するものである。

従来の内燃機関において、シリンダヘッドにインテークマニホールドを一体成形し、このインテークマニホールドに繋がる吸気通路を側面視でシリンダ中心軸と平行に延長したものがある（例えば、特許文献１参照。）。ところで、インジェクタ（燃料噴射弁）を備える内燃機関の場合、燃焼室に燃料を供給するインジェクタを、その先端を吸気弁方向に指向して配置する必要があることから、通常はインテークマニホールドに設けられることが多いが、従来技術のように吸気通路がシリンダ中心軸に平行となるように伸びる形態の内燃機関では、上記のようにインジェクタを指向する方向を守りながらこれを吸気通路に取付けようとすると、インジェクタを吸気通路に近接するように傾けて配置せざるを得ず、この場合インジェクタと吸気通路、又は吸気通路に接続されるスロットルボディ及び接続管との干渉が問題となることから、これら周辺部品との干渉防止を図りつつ、インジェクタを適した場所に配置することが課題となっていた。

特開平１１−８２１５７号公報

インジェクタを、周辺部品との干渉防止を図りつつ、その先端を吸気弁方向に指向して配置しようとするものである。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
シリンダヘッドにインテークマニホールド部を一体成形すると共に、側面視でシリンダ中心軸と吸気通路の延長方向が略平行となるように構成される内燃機関の吸気通路構造において、
インジェクタをシリンダヘッドの吸気弁に指向するように上記インテークマニホールド部に設けると共に、インジェクタ取付け位置に対して上流側の吸気通路を内燃機関幅方向にオフセットさせたことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造に関するものである
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記内燃機関は複数のシリンダを並列に配置した多気筒内燃機関であって、
各シリンダに接続される複数のインテークマニホールド部を備え、この各々にインジェクタが配置されると共に、各インテークマニホールド部の上流側において、これらインテークマニホールド部が上記複数のインジェクタの間で統合されることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記複数のインテークマニホールド部を、上流側で単一の吸気通路を構成するよう統合し、この単一の吸気通路に単一のスロットルボディを配置したことを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記並列多気筒内燃機関はシリンダヘッドの吸排気弁を駆動する駆動機構をシリンダ列の端部に設けたことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記多気筒内燃機関は、各気筒に複数個の吸気弁を備え、上記インテークマニホールド部の下流側の分岐通路は、シリンダヘッドの内部において、上記各吸気弁に繋がることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記多気筒内燃機関は、各気筒に複数個の排気弁を備え、これら排気弁間の配置間隔に比して上記複数の吸気弁間の配置間隔を小さくしたことを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の内燃機関の吸気通路構造において、
上記インテークマニホールド部の吸気通路入口から分岐通路までが内燃機関側面視で略直線状に傾斜するように形成されたことを特徴とするものである。

請求項１の発明において、
シリンダ中心軸と吸気通路の延長方向が略平行となる内燃機関で、インジェクタと吸気通路を幅方向でオフセットさせたため、インジェクタと吸気通路との干渉を防止しながら、インジェクタを適した場所に配置することができる。

請求項２の発明において、
並列多気筒内燃機関で複数の吸気通路を、上流側で互いに近接するよう結合させて１本化させることにより幅方向に広がらず吸気系の小型化を図ることができる。

請求項３の発明において、
吸気通路の結合部に単一のスロットルボディを配置することにより、通常の２輪車において複数個のスロットルバルブ・スロットルボディが配置されていた場合に比べて、部品点数の削減とコスト低減を図ることができる。

請求項４の発明において、
駆動機構をシリンダ列の端部に配置したことによって、駆動機構をシリンダ間に配置された内燃機関に比べて、シリンダに繋がる吸気通路をより幅狭く近接できるので、小型化を一層高められる。

請求項５の発明において、
吸気弁に繋がる分岐通路を、インテークマニホールド部の下流側且つシリンダヘッドの内部に形成することで、インテークマニホールド部の形状に影響されること無く、シリンダヘッド内部において、吸気弁に繋がる分岐通路を容易に設計することができる。

請求項６の発明において、
吸気弁間の間隔を排気弁間の間隔より小さくしたことによって、インテークマニホールド部の全体を含めた吸気通路をコンパクトに構成でき、内燃機関の小型化に貢献することが出来る。

請求項７の発明において、
吸気通路を略直線状に傾斜するように形成したため、吸気通路に於ける抵抗を抑制して内燃機関出力の向上を図ることができる。

は本発明の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。上記内燃機関の縦断面を右側から見た図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。常時噛合い式歯車変速機とギヤチェンジ機構の構成図である。クランクケースの内部の拡大図である。下側バランサ軸とクランク軸と変速機軸を含む断面の展開図である。シリンダヘッドの縦断面図である。シリンダヘッドの上面図である。シリンダヘッドの後面図である。インテークマニホールド部の取付け構造の他の例の縦断面図である。

図１は本発明の一実施形態に係る自動二輪車80の側面図である。図において、自動二輪車80の車体フレームはヘッドパイプ81と、ヘッドパイプ81から斜め後方に延出するメインフレーム82と、メインフレーム82の後端から下方に延出するセンターフレーム83と、ヘッドパイプ81から下方に延びるダウンフレーム84と、センターフレーム83の上部から後方に延出するシートステー85と、センターフレーム83の後部とシートステー85の後部に掛け渡されたミッドフレーム86を備えている。前輪ＦＷを支持するフロントフォーク87が、ヘッドパイプ81で操向可能に支持され、フロントフォーク87の上部にはステアリングハンドル88が連結されている。また、後輪ＲＷを支持するリヤフォーク89がセンターフレーム83の後部に上下揺動可能に支持されている。

内燃機関１は２気筒内燃機関であり、メインフレーム82、センターフレーム83及びダウンフレーム84に支持されている。内燃機関１の動力は、内燃機関１に組み込まれた変速機及び後輪駆動用チェーン41を介して後輪ＲＷに伝達される。左右のメインフレーム82及びセンターフレーム83には、内燃機関１の上方に位置するようにして燃料タンク91が搭載され、シートステー85上には運転者用と同乗者用のタンデム型シート92が取付けられている。内燃機関１の吸気ポートに連なるスロットルボディ25はエアクリーナ93に接続されている。内燃機関１の前方には、ラジエータ94が配置されている。内燃機関１の前面から延出する排気管95は、内燃機関１の下部を通って車体後部のマフラー96に通じている。排気管95の、内燃機関前方位置には、触媒ケース97が設けられ、その中に触媒98が収容されている。燃料タンク91の燃料は、燃料ポンプ99を介してインジェクタ（燃料噴射弁）26に送られ、内燃機関１に供給される。

図２は、上記２気筒内燃機関１の縦断面を右側から見た図である。矢印Ｆはこの内燃機関１を車両に搭載した時の、車両の前方に対応した内燃機関１の前方を示している。この内燃機関１は変速機一体型の内燃機関であって、その殻体は、上部クランクケース２Ａと下部クランクケース２Ｂとからなる上下２分割のクランクケース２、上記上部クランクケース２Ａと一体成形されているシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、及び下部クランクケース２Ｂの下面に取付けられたオイルパン６からなっている。

上下クランクケース２Ａ、２Ｂの分割面に、クランク軸７と常時噛合い式歯車変速機８のカウンタ軸10が設けてある。上記両軸の中間下方に変速機８のメイン軸９が設けてある。カウンタ軸10の下方且つメイン軸９の後方にギヤチェンジ機構11が設けてある。クランク軸７の斜め後上方に上側バランサ12Ａが設けてある。クランク軸７の斜め前下方、上記上側バランサ12Ａの対称位置に下側バランサ12Ｂが設けてある。これらのバランサ12Ａ、12Ｂはクランク軸７から直接駆動される。下側バランサ12Ｂの軸端にはオイルポンプ13が設けてある。

シリンダブロック３には２本のシリンダ14が備えられ、各シリンダ14にピストン15が摺動可能に嵌装されている。シリンダヘッド４には吸気弁18、排気弁19、カム軸20、ロッカーアーム21を備えたロッカー軸22が設けてある。２本のシリンダ14の各吸気通路23はインテークマニホールド部24によって１本にまとめられ、１個のスロットルボディ25に接続されている。インテークマニホールド部24には、インジェクタ（燃料噴射弁）26が、各気筒毎に１本ずつ設けてある。スロットルボディ25はインテークマニホールド部24に、インシュレータ33を介して取付けられている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、カム軸20、シリンダ14、クランク軸７、メイン軸９、カウンタ軸10を含む上記内燃機関１の横断面展開図である。図には、この内燃機関１を車両に搭載したときの車両の左右に対応した内燃機関１の左右が矢印Ｌ、Ｒで示してある。図において、エンジン１の殻体は下から、下部クランクケース２Ｂ、上部クランクケース２Ａ、上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３、シリンダヘッド４、シリンダヘッドカバー５、左クランクケースカバー32Ｌ、右クランクケースカバー32Ｒとからなっている。クランク軸７の左端には交流発電機27が設けてあり、左クランクケースカバー32Ｌで覆われている。上部クランクケース２Ａと一体のシリンダブロック３は、２本のシリンダ14を備え、各シリンダ14にピストン15が摺動可能に嵌装され、コンロッド16を介してクランク軸７と結合されている。ピストン15の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室17が形成されている。シリンダヘッド４には１本のカム軸20が設けてある。カム軸20の上方にロッカーアーム21を備えたロッカー軸22が１本設けてある。カム軸20の左端部にはウオーターポンプ28が設けられ冷却水を循環させる。カム軸20の右端にはカム軸従動スプロケット29が設けられ、クランク軸７に設けられたカム軸駆動スプロケット30との間に張られたカムチェーン31を介して回転駆動される。

クランク軸７と平行に変速機８のメイン軸９とカウンタ軸10が設けてある。メイン軸９の右端には多板式クラッチ34が設けてあり、右クランクケースカバー32Ｒによって覆われている。クランク軸７の右端のプライマリ駆動ギヤ35から、メイン軸９に空転可能に設けられたプライマリ従動ギヤ36が回転駆動され、プライマリ従動ギヤ36に接続されているクラッチアウタ37が回転し、複数の摩擦板38を介してクラッチインナ39が回転し、クラッチインナ39が固定されているメイン軸９が回転駆動される。これによって、クランク軸７の回転がメイン軸９に伝達される。クラッチ操作によって、クラッチ34の加圧プレート40の押圧力が解除され、複数の摩擦板38の摩擦力が減じるとクラッチ34は断となる。メイン軸９とカウンタ軸10には常時噛合い式歯車変速機８が設けてある。なお、カウンタ軸10の左端には車両を駆動する後輪駆動用チェーン41が係合する後輪駆動スプロケット42が設けてある。

図４は常時噛合い式歯車変速機８とギヤチェンジ機構11の構成図である。メイン軸９とカウンタ軸10には、常時噛合い式歯車変速機８の歯車がそれぞれ６個ずつ設けてある。メイン軸９にはＭ１〜Ｍ６の６個の歯車が設けてあり、カウンタ軸10には上記歯車Ｍ１〜Ｍ６に対応して、これらと常時噛み合うＣ１〜Ｃ６の６個の歯車が設けてある。Ｍはメイン軸付属歯車、Ｃはカウンタ軸付属歯車、添数字１〜６は１速〜６速の変速比を決める歯車であることを示している。添字ｘは軸と一体またはスプラインによって軸に固定された固定歯車、添字ｗは軸上の所定の位置で軸に対して回転可能の空転歯車、添字ｓはスプラインによって軸に保持され軸に対して回転が規制された状態で軸方向に移動可能な摺動歯車であることを示している。固定歯車（添字ｘ）と摺動歯車（添字ｓ）が噛み合う相手側の歯車は空転歯車（添字ｗ）である。空転歯車（添字ｗ）は単独では歯車としての機能を果たせず、歯車としての機能を果たすには、隣の摺動歯車（添字ｓ）によって軸に固定されることが必要である。摺動歯車（添字ｓ）には、この歯車を軸方向に駆動するためにシフトフォーク43が係合する係合溝Ｇが設けてある。メイン軸９の摺動歯車は２個が一体となっており、その中央部に上記係合溝Ｇが形成されている。シフトフォーク43はギヤチェンジ機構11によって駆動される。

図の下部に、上記摺動歯車（添字ｓ）を駆動するギヤチェンジ機構11の断面が示してある。図には、２本のシフトフォーク支持軸51Ａ、51Ｂに支持される３本のシフトフォーク43、シフトフォーク43のピン44が係合するシフトドラム45、チェンジスピンドル47などが描いてある。３本のシフトフォーク43のうち中央のシフトフォークはメイン軸９の摺動歯車に係合し、両端のシフトフォークはカウンタ軸10の摺動歯車に係合する。

図５は、クランクケース２の内部の拡大図である。図の左半部においてにおいて、ギヤチェンジ機構11は、シフトドラム45、星型プレート46、チェンジスピンドル47、チェンジスピンドル47の端部に溶接されているチェンジアーム48、規制ボルト49、チェンジアーム復帰ばね50等から成り、チェンジスピンドル47の回動操作によってチェンジアーム48が動かされ、星型プレート46とシフトドラム45が間欠的に回動し、これに応じてシフトフォーク43がピン44を介して動き、変速機８のシフトアップ、シフトダウンの操作がなされる。

図の右半部において、オイルパン６の中には、オイルストレーナ53を備えたオイル吸入管54が設けられ、その上端はオイルポンプ13のオイル吸入口55に接続されている。オイルポンプ13の回転軸は下側バランサ12Ｂの回転軸60Ｂに直結されている。オイルポンプ13の吐出口56はオイルフィルタ57に連なり浄化されたオイルはメインギャラリ58を経て、内燃機関１の各潤滑箇所へ供給される。

図６は、下側バランサ12Ｂの回転軸60Ｂとクランク軸７とメイン軸９、及びカウンタ軸10を含む断面の展開図であり、特に、下側バランサ12Ｂとオイルポンプ13との関係を示している。上側バランサ12Ａ及び上側バランサ軸60Ａの構成は、下側バランサ12Ｂ及び下側バランサ軸60Ｂと同じ構成である。下側バランサ軸60Ｂの左端に設けられたバランサ従動ギヤ61が、クランク軸７の左側クランクウエブ62に隣接して設けられた同径のバランサ駆動ギヤ63に係合し、下側バランサ軸60Ｂはクランク軸７によって駆動される。上側バランサ軸60Ａにも同様のバランサ従動ギヤ61が設けてあり、クランク軸７によって駆動される。下側バランサ軸60Ｂの右端にオイルポンプ13が設けてある。このオイルポンプ13は下側バランサ軸60Ｂに直結されて駆動される。

図７は、シリンダヘッド４の縦断面図である。シリンダ中心軸線Ａと吸気通路23の延長方向にあるスロットルボディの中心線Ｂが略平行となっている。スロットルボディ25はインシュレータ33を介して取付けられている。インジェクタ26の噴射方向は、略吸気弁18の方を向いている。

図８は、シリンダヘッド４の上面図である。シリンダヘッド４の下面には２箇所に燃焼室17が設けてある。図の破線の円は燃焼室17の外縁である。シリンダヘッド４の後部に１個の吸気通路入口23ａが設けてある。吸気の流れに沿って吸気通路23は４方向に分岐し、吸気通路23の内端23ｂは２個の燃焼室17にそれぞれ２箇所ずつ開口している。また、シリンダヘッド４の前部において、排気通路66の内端66ｂは２個の燃焼室17にそれぞれ２箇所ずつ設けてあり、排気の流れに沿って１本にまとまり、１個の排気通路出口66ａとなっている。上記吸気通路内端開口23ｂと排気通路内端開口66ｂを開閉するために、図のシリンダヘッド４の上面には、各吸気通路内端開口23ｂに対応してそれぞれ吸気弁18を装着するためのステム挿通孔67が設けられ、各排気通路内端開口66ｂに対応してそれぞれ排気弁19装着するためのステム挿通孔68が設けてある。インテークマニホールド部24の後部の左右外面に各１箇所のインジェクタ取付け部69が設けてある。シリンダヘッド４の前部の２箇所に、点火プラグ挿入孔70が設けてある。これらは、排気通路66の間及び排気弁19のステムの間を経由して、燃焼室17の中央部に達するものである。

図９は、シリンダヘッド４の後面図である。インテークマニホールド部24の外面に左右各１箇所にインジェクタ取付け部69が設けてある。

図１０は、インテークマニホールド部の取付け構造の他の例の縦断面図である。この例も、シリンダ中心軸線Ａと吸気通路23の延長方向にあるスロットルボディの中心線Ｂが略平行である。この例では、インテークマニホールド部72の入口端面72ａは先の例に比してやや上方に設けてあり、シリンダヘッド73の上端面73ａと同一平面となっている。インシュレータ74はシリンダヘッドカバー75と一体構造になっている。スロットルボディ76は図示のボルト挿通孔77とねじ孔78に挿通螺着されるボルトを介して、インシュレータ74と共にシリンダヘッド73に固定される。この例においても、インテークマニホールド部72のシリンダヘッド４の内部の構造は、図８、図９に示したものと略同じである。また、インジェクタ26の噴射方向は、略吸気弁18の方を向いている。

以上詳述したように、上記実施形態では次の効果がもたらされる。
（１）図７、図１０に示すような、シリンダ中心軸線Ａと吸気通路23の延長方向にあるスロットルボディの中心線Ｂが略平行となる内燃機関で、図８のようにインジェクタ26と吸気通路23を幅方向でオフセットさせたため、インジェクタ26と吸気通路23との干渉を防止しながら、インジェクタ26を適した場所に配置することができる。
（２）図８において、並列２気筒内燃機関の複数の吸気通路23の上流側を、互いに近接させ統合させてあるので、幅方向に広がらず吸気系の小型化を図ることができる。
（３）図８において、複数のインテークマニホールド部24を、上流側で単一の吸気通路を構成するよう統合し、吸気通路23の統合部に単一のスロットルボディ25を配置することにより、通常の２輪車において複数個のスロットルボディが配置されていた場合に比べて、部品点数の削減とコスト低減を図ることができる。
（４）図８において、吸排気弁18、19を駆動するための、カム軸従動スプロケット29をはじめとする、カム軸駆動スプロケット30、及びカムチェーン31からなる駆動機構を、シリンダ列の端部に配置したことによって、駆動機構をシリンダ間に配置された内燃機関に比べて、シリンダ14に繋がる吸気通路23をより幅狭く近接できるので、小型化を一層高められる。
（５）図８において、吸気弁18に繋がる分岐通路23ｃを、シリンダヘッド４の内部に形成することによって、インテークマニホールド部24の形状に影響されること無く、吸気弁18に繋がる分岐通路23ｃを容易に設計することができる。
（６）図８において、吸気弁18間の間隔Ｘを排気弁19間の間隔Ｙより小さくしたことによって、インテークマニホールド部24の全体を含めた吸気通路23をコンパクトに構成でき、内燃機関の小型化に貢献することができる。
（７）図７、図８、図１０において、吸気通路23を略直線状に傾斜するように形成したため、通路に於ける抵抗を抑制して内燃機関出力の向上を図ることができる。

４…シリンダヘッド、18…吸気弁、19…排気弁、23…吸気通路、23ａ…吸気通路入口、23ｂ…吸気通路内端開口、23ｃ…吸気通路の分岐通路、24…インテークマニホールド部、25…スロットルボディ、26…インジェクタ（燃料噴射弁）、69…インジェクタ取付け部、Ａ…シリンダ中心軸線、Ｂ…スロットルボディの中心線、Ｘ…吸気弁の間隔、Ｙ…排気弁の間隔

Claims

シリンダヘッドにインテークマニホールド部を一体成形すると共に、側面視でシリンダ中心軸と吸気通路の延長方向が略平行となるように構成される内燃機関の吸気通路構造において、
インジェクタをシリンダヘッドの吸気弁に指向するように上記インテークマニホールド部に設けると共に、インジェクタ取付け位置に対して上流側の吸気通路を内燃機関の幅方向にオフセットさせたことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
上記内燃機関は複数のシリンダを並列に配置した多気筒内燃機関であって、
各シリンダに接続される複数のインテークマニホールド部を備え、この各々にインジェクタが配置されると共に、各インテークマニホールド部の上流側において、これらインテークマニホールド部が上記複数のインジェクタの間で統合されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気通路構造。
上記複数のインテークマニホールド部を、上流側で単一の吸気通路を構成するよう統合し、この単一の吸気通路に単一のスロットルボディを配置したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気通路構造。
上記並列多気筒内燃機関はシリンダヘッドの吸排気弁を駆動する駆動機構をシリンダ列の端部に設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気通路構造。
上記多気筒内燃機関は、各気筒に複数個の吸気弁を備え、上記インテークマニホールド部の下流側の分岐通路は、シリンダヘッドの内部において、上記各吸気弁に繋がることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の吸気通路構造。
上記多気筒内燃機関は、各気筒に複数個の排気弁を備え、これら排気弁間の配置間隔に比して上記複数の吸気弁間の配置間隔を小さくしたことを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気通路構造。
上記インテークマニホールド部の吸気通路入口から分岐通路までが内燃機関側面視で略直線状に傾斜するように形成されたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の内燃機関の吸気通路構造。