JP2013217234A - 内燃機関の吸気系 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸気系において、内燃機関の各燃焼室へ分配される燃焼用空気の量にばらつきが生じることを防止する。
【解決手段】燃焼室３１１が形成されるシリンダブロック３１と、燃焼室３１１に燃焼用の空気を導入する複数のインテークポート３２１が形成されるシリンダヘッド３２と、シリンダヘッド３２の上側に配設されるシリンダヘッドカバー３３と、シリンダヘッドカバー３３の上側に配設されて吸気側カム３５３を駆動するカムスライド機構３７のモータ３７１および吸気側カム３５３の軸線方向位置を検出するカムポジションセンサ３７６と、シリンダヘッドカバー３３とモータ３７１とカムポジションセンサ３７６の上側に配設されエアクリーナ５とを有し、エアクリーナ５の底壁部５４には他の部分よりも深い凹部６０が形成されるとともに、凹部６０はモータ３７１とカムポジションセンサ３７６との間に配設される。
【選択図】図９

Description

本発明は、内燃機関の吸気系に関する。詳しくは、本発明は、燃焼用の空気を外部から取り入れて清浄して内燃機関に供給する内燃機関の吸気系に関する。

自動二輪車は、エンジン（内燃機関）に燃焼用の空気を供給するための吸気系（内燃機関の吸気系）を有する。自動二輪車のエンジン（内燃機関）の吸気系には、外部から取り入れた空気を清浄してエンジンの燃焼室に供給するエアクリーナが設けられる。そして、多気筒エンジンの吸気系に設けられるエアクリーナには、外部から取り入れた空気をエンジンの各燃焼室に分配する機能を有するものがある。たとえば、特許文献１には、エアクリーナに複数のインテークパイプが接続される構成が開示されている。そして、特許文献１の構成によれば、これら複数のインテークパイプにより各燃焼室に燃焼用の空気を分配することができる。

一般的に、自動二輪車は、インテークポートと燃焼室の間を開閉する動弁装置を有する。一般的な動弁装置は、カムによって駆動する吸気バルブを有し、これにより、インテークポートと燃焼室の間を開閉する。そして、自動二輪車には、吸気バルブを駆動するカムに、立体カムが適用されるものがある。立体カムは、軸線方向に移動することにより、吸気バルブのリフト量とリフトタイミングを無段階に変更することができる。このため、このような構成においては、立体カムを軸線方向に移動させる駆動源と、立体カムの軸線方向位置を検出するカムポジションセンサが、たとえばシリンダヘッドカバーに配設される。この場合には、シリンダヘッドカバーの上側に配設されるエアクリーナと、モータおよびカムポジションセンサとの干渉を避ける必要がある。この干渉を避けるための構成としては、たとえば、エアクリーナをモータおよびカムポジションセンサのさらに上側に配設する構成が考えられる。しかしながらこのような構成とすると、エンジンユニットの高さ方向寸法が増加する。このほか、エアクリーナに、モータおよびカムポジションセンサと干渉しないように、切欠きなどを形成する構成が考えられる。しかしながら、エアクリーナに切欠きなどが形成されると、エアクリーナの内部において空気の流れに偏りが生じ、燃焼室に空気を均等に分配できなくなるおそれがある。さらに、エアクリーナの容量が減少するおそれがある。

特開２００４−８４５６６号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の吸気系において、内燃機関の各燃焼室へ分配される燃焼用空気の量にばらつきが生じることを防止または抑制することである。

前記課題を解決するため、本発明は、燃焼室と前記燃焼室を開閉する吸気バルブを有する内燃機関に燃焼用の空気を供給する内燃機関の吸気系であって、前記燃焼室が形成されるシリンダブロックと、前記燃焼室に燃焼用の空気を導入する複数のインテークポートが形成されるシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上側に配設されるシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドカバーの上側に配設され、前記吸気バルブを駆動する立体カムを軸線方向に移動させるカムスライド機構に駆動力を付与するモータと、前記シリンダヘッドカバーの上側に配設され、前記立体カムの軸線方向位置を検出するカムポジションセンサと、前記シリンダヘッドカバーと前記モータと前記カムポジションセンサの上側に配設され、燃焼用の空気を外部から取り入れて清浄するエアクリーナとを有し、前記エアクリーナの底壁部には他の部分よりも深い凹部が形成されるとともに、前記凹部は、前記モータと前記カムポジションセンサとの間に配設されることを特徴とする。

前記エアクリーナの底壁部には前記インテークポートのそれぞれと空気を流通可能に連通する開口部が直列に配列されるように形成されるとともに、前記凹部は、前記複数の開口部の配列方向の中心に形成されることを特徴とする。

前記凹部は、前記カムスライド機構の上方に配設されることを特徴とする。

前記開口部のそれぞれと前記インテークポートのそれぞれとを空気を流通可能に接続するインテークパイプをさらに有し、前記モータは、前記エアクリーナと前記シリンダヘッドカバーと前記インテークパイプとに囲まれる領域に配設されることを特徴とする。

前記開口部のそれぞれと前記インテークポートのそれぞれとを空気を流通可能に接続するインテークパイプをさらに有し、前記カムポジションセンサは、前記エアクリーナと前記シリンダヘッドカバーと前記インテークパイプとに囲まれる領域に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、吸気管が配列する方向の中央部の断面積を大きくすることができる。このため、断面形状の偏りを解消することができ、吸気管に供給する空気のばらつきを解消または抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系が適用される自動二輪車の構成を模式的に示す右側面図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系が適用されるエンジンユニットのシリンダアセンブリの構成を示す平面図であり、上方から見た図である。 図３は、エンジンユニットのシリンダアセンブリに設けられる動弁装置の構成を模式的に示す図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、エンジンユニットのシリンダアセンブリに設けられる動弁装置の構成を模式的に示す図であり、図２および図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、動弁装置のカムスライド機構の構成を模式的に示す図であり、シリンダヘッドからシリンダヘッドカバーが取り外された状態を示す図である。 図６（ａ）は、シリンダアセンブリから動弁装置のカムスライド機構を抽出して上方から見た図であり、図６（ｂ）は、シリンダアセンブリから動弁装置のカムスライド機構を抽出して後方から見た図である。 図７は、シリンダアセンブリにエアクリーナが取り付けられた状態を模式的に示す外観斜視図である。 図８は、シリンダアセンブリにエアクリーナが取り付けられた状態を模式的に示す平面図である。 図９は、動弁装置のカムスライド機構とエアクリーナとの関係を示す図であり、エアクリーナが取り付けられたシリンダアセンブリを前方から見た図である。 図１０は、動弁装置のカムスライド機構とエアクリーナとの関係を示す図であり、図９のＸ−Ｘ線断面図である。 図１１は、動弁装置のカムスライド機構とエアクリーナとの関係を示す図であり、図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。 図１２は、動弁装置のカムスライド機構とエアクリーナとの関係を示す図であり、図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９が、自動二輪車１に適用される構成を示す。説明の便宜上、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９および自動二輪車１の各向きは、自動二輪車１に搭乗する運転者の向きを基準とする。各図においては、必要に応じて、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９および自動二輪車１の前方を矢印Ｆｒで、後方を矢印Ｒｒで、上方を矢印Ｔｐで、下方を矢印Ｂｔで、右方を矢印Ｒで、左方を矢印Ｌで示す。

まず、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９が適用される自動二輪車１（以下、単に自動二輪車１と称する）の全体的な構成について、図１を参照して説明する。図１は、自動二輪車１の構成を模式的に示す右側面図である。図１に示すように、自動二輪車１は、車体フレーム１１と、操舵装置１２と、内燃機関としてのエンジンユニット１３と、後輪懸架装置１４とを有する。そして、エンジンユニット１３には、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９が適用される。

車体フレーム１１は、ステアリングヘッドパイプ１１１と、左右一対のメインフレーム１１２と、ピボットブラケット１１３と、ダウンフレーム１１４と、シートレール１１５とを含んで構成される。車体フレーム１１は、たとえば鉄系の材料やアルミニウム合金により形成され、溶接などによって一体に接合される。ステアリングヘッドパイプ１１１は、後傾する管状に形成される。左右一対のメインフレーム１１２は、ステアリングヘッドパイプ１１１の後部から、それぞれ、後方斜め右下と後方斜め左下に向かって延伸する。ピボットブラケット１１３は、左右一対のメインフレーム１１２のそれぞれの後方に設けられ、略下方に向かって湾曲するように延伸する。左右一対のダウンフレーム１１４は、ステアリングヘッドパイプ１１１の後部から左右一対のメインフレーム１１２の下方に向かって延伸する部分と、これらの部分の下端から略後方に延伸する部分とを有する。そして、左右一対のダウンフレーム１１４の後端は、それぞれ、ピボットブラケット１１３に接合される。シートレール１１５は、ピボットブラケット１１３の上部から後方斜め上方に向かって延伸する。なお、車体フレーム１１の一部は、カバー部材２０４，２０５，２０６に隠れて外部からは見えないため、図１においては破線で示している。

操舵装置１２は、車体フレーム１１の前部に、車体フレーム１１に対して回転可能に設けられる。操舵装置１２は、前輪１２１と、ステアリングシャフト１２２と、左右一対のフロントフォーク１２３と、ハンドル１２４とを含んで構成される。
ステアリングシャフト１２２は、ステアリングヘッドパイプ１１１に回転可能に支持される。左右一対のフロントフォーク１２３は、ステアリングシャフト１２２の左右に配置される。前輪１２１は、左右一対のフロントフォーク１２３の下端に回転可能に支持される。前輪１２１には、ブレーキディスク１２５が一体に回転するように設けられる。そして左右一対のフロントフォーク１２３には、ブレーキディスク１２５に作用するブレーキリム１２６が設けられる。ハンドル１２４は、ステアリングシャフト１２２および左右一対のフロントフォーク１２３の上端部に設けられる。ハンドル１２４は、左右のハンドグリップを有する。右側のハンドルグリップには、スロットルグリップと、前輪１２１のブレーキリム１２６を操作するブレーキレバーが設けられる。左側のハンドルグリップには、クラッチを操作するクラッチレバーが設けられる。さらに、ハンドル１２４およびその近傍には、メータユニットや、灯火類を操作するためのスイッチ類（いずれも図略）が設けられる。

内燃機関としてのエンジンユニット１３は、車体フレーム１１のメインフレーム１１２とダウンフレーム１１４とピボットブラケット１１３とに囲まれる領域に配置される。エンジンユニット１３は、シリンダアセンブリ１３１と、クランクケースアセンブリ１３２とを含む。
シリンダアセンブリ１３１には、複数の燃焼室３１１（気筒）と、各燃焼室３１１に燃料と空気の混合気を導入する複数のインテークポート３２１と、各燃焼室３１１から排気ガスを導出する複数のエグゾーストポート３２２とが形成される。各燃焼室３１１の内部には、ピストン３１２が往復動可能に配設される。さらに、シリンダアセンブリ１３１は、燃焼用の空気を取り入れて清浄するエアクリーナ５と、エアクリーナ５が清浄した空気に燃料を混合して各インテークポート３２１に供給するインテークパイプ３２３と、各インテークパイプ３２３と各燃焼室３１１との間を開閉する動弁装置３５（後述）とを有する。そして、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９は、エアクリーナ５と、インテークパイプ３２３と、シリンダアセンブリ１３１に設けられる動弁装置３５とにより構成される。このように、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９は、外部から燃焼用の空気を取り入れて清浄し、各燃焼室３１１に供給する。なお、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９の詳細は後述する。
クランクケースアセンブリ１３２には、クランクシャフトと、カウンターシャフトと、ドリブンシャフトと、変速機と、クラッチとが設けられる（いずれも、図１においては隠れて見えない）。クランクシャフトと、カウンターシャフトと、ドリブンシャフトとは、クランクケースアセンブリ１３２の内部に、それぞれ回転可能で、かつ互いに略平行に配設される。クランクシャフトは、コンロッドによって、燃焼室３１１に配設される各ピストン３１２に連結される。クランクシャフトとカウンターシャフトとは、クラッチによって回転動力を断続可能に連結される。クランクシャフトとドリブンシャフトとの間には変速機が構成される。クランクケースアセンブリ１３２の左側後部には、ドリブンシャフトの一端が突出している。そして、ドリブンシャフトの当該一端には、ドライブスプロケットが設けられる。

後輪懸架装置１４は、スイングアーム１４１と、ショックアブソーバ（図１においては隠れて見えない）と、後輪１４２とを含む。後輪懸架装置１４は、車体フレーム１１のピボットブラケット１１３の後部に設けられ、ピボットブラケット１１３に対して上下方向に搖動可能に連結される。ショックアブソーバは、スイングアーム１４１とピボットブラケット１１３またはシートレール１１５との間に設けられ、スイングアーム１４１からピボットブラケット１１３またはシートレール１１５に伝達する振動や衝撃などを吸収や緩和する。後輪１４２は、スイングアーム１４１の後端に回転可能に支持される。後輪１４２の左側には、ドリブンスプロケット１４３が一体に回転するように設けられる。エンジンユニット１３のドライブスプロケットと、後輪１４２のドリブンスプロケット１４３とにはチェーン１４４が巻き掛けられている。そして、エンジンユニット１３の回転動力は、チェーン１４４により後輪１４２に伝達される。

排気装置１５は、消音器１５２と排気管１５１とを含む。消音器１５２は、エンジンユニット１３の後方であって、後輪１４２の側方に配置される。排気管１５１の一方の端部（前端部）は、エンジンユニット１３のシリンダアセンブリ１３１のエグゾーストポート３２２に接続される。排気管１５１の他方の端部（後端部）は、消音器１５２の前側に接続される。そして、排気管１５１は、エンジンユニット１３のシリンダアセンブリ１３１の前側から前方に向かい、シリンダアセンブリ１３１の前方において後方に向かって湾曲し、シリンダアセンブリ１３１の側方または下方を通過し、消音器１５２の前側に到達する。

シートレール１１５の上側には、運転者が着座するシート２０１（運転者シート）および同乗者が着座するシート２０２（タンデムシート）が、着脱可能に取付けられる。シート２０１，２０２およびシートレール１１５には、シート２０１，２０２をシートレール１１５に固定するためのロック機構（図略）が設けられる。左右一対のメインフレーム１１２の上側であってシート２０１，２０２の前側には、燃料タンク２０３が設けられる。さらに、自動二輪車１には、外側を覆うカバー部材２０４，２０５，２０６が設けられる。カバー部材２０４，２０５，２０６には、自動二輪車１の前部を覆うフロントカバー２０４と、側方を覆うサイドカバー２０５と、後部を覆うリヤカバー２０６とが含まれる。カバー部材２０４，２０５，２０６は、車体フレーム１１やフロントフォーク１２３などの着脱可能に取付けられる。カバー部材２０４，２０５，２０６は、シェル状の部材であり、たとえば合成樹脂材料などにより形成される。そしてカバー部材２０４，２０５，２０６は、自動二輪車１の外側を覆うことによって、自動二輪車１の外観の意匠を構成する。
さらに自動二輪車１には、前輪１２１の上側を覆うフロントフェンダ２１０、後輪１４２の上側を覆うリヤフェンダ２１１、ヘッドライト２１２、テールライト２１３、ウィンカ、バックミラー２１４などが設けられる。

次に、エンジンユニット１３のシリンダアセンブリ１３１の構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９が適用されるエンジンユニットのシリンダアセンブリ１３１の構成を示す平面図であり、上方から見た図である。図３は、エンジンユニット１３のシリンダアセンブリ１３１に設けられる動弁装置３５の構成を模式的に示す図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、エンジンユニットのシリンダアセンブリ１３１に設けられる動弁装置３５の構成を模式的に示す図であり、図２および図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図２〜図４に示すように、シリンダアセンブリ１３１は、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２と、シリンダヘッドカバー３３と、ボールスクリューハウジング３４と、モータ３７１と、カムポジションセンサ３７６とを有する。

シリンダブロック３１の内部には、複数の燃焼室３１１（気筒）が形成される（特に図３参照）。エンジンユニット１３には、たとえばいわゆる直列四気筒のガソリンエンジンが適用される。そして、シリンダブロック３１の内部には、４つの燃焼室３１１が所定の方向（本実施形態では自動二輪車１の左右方向。図３においては紙面に直角な方向）に直列に並ぶように形成される。そして、各燃焼室３１１の内部において、ピストン３１２が往復動する（特に図３参照）。なお、エンジンユニット１３に形成される燃焼室３１１の数は一例であり、本発明の適用対象は直列四気筒エンジンに限定されるものではない。
シリンダブロック３１の上側には、シリンダヘッド３２が取り付けられる。シリンダヘッド３２には、1つの燃焼室３１１ごとに、空気と燃料の混合気を導入する２つのインテークポート３２１と、排気ガスを導出する２つのエグゾーストポート３２２とが形成される。そして、シリンダヘッド３２には、動弁装置３５が設けられる（特に図３および図４参照）。動弁装置３５は、各燃焼室３１１と各インテークポート３２１との間を開閉する吸気バルブ３５１と、各燃焼室３１１と各エグゾーストポート３２２との間を開閉する排気バルブ３５２と、これらの吸気バルブ３５１と排気バルブ３５２を駆動する駆動機構を有する（詳細は後述）。各インテークポート３２１には、インテークパイプ３２３が接続される（特に図２および図３参照）。各インテークパイプ３２３は、シリンダヘッド３２から略上方に向かって延出するパイプ状の構成を有する。各インテークパイプ３２３には、空気の流量を調整するストットルバルブ３２４と、燃料を空気に混合する燃料噴射弁３２５とが設けられる。
シリンダヘッド３２の上側には、シリンダヘッドカバー３３が着脱可能に取付けられる。シリンダヘッドカバー３３には開口部が形成されるとともに、この開口部を塞ぐボールスクリューハウジング３４が着脱可能に取付けられる。そして、動弁装置３５の駆動機構は、シリンダヘッド３２とシリンダヘッドカバー３３に囲まれる空間に収容される。なお、この空間は、シリンダヘッドカバー３３およびボールスクリューハウジング３４によって密閉される。

ここで、動弁装置３５の構成について説明する。動弁装置３５は、吸気バルブ３５１と、各吸気バルブ３５１を駆動する吸気側カム３５３と、各吸気バルブ３５１が設けられる吸気側カムシャフト３５４と、排気バルブ３５２と、各排気バルブ３５２を駆動する排気側カム３５５と、各排気バルブ３５２が設けられる排気側カムシャフト３５６とを有する（特に図３参照）。本実施形態においては、吸気側カム３５３に立体カムが適用され、排気側カム３５５に板カムが適用される構成を示す。このため、動弁装置３５は、さらに、吸気側カム３５３を軸線方向に往復動させるカムスライド機構３７（詳細は後述）を有する。なお、排気側カム３５５にも立体カムが適用される構成であってもよい。この場合には、動弁装置３５は、さらに、排気側カム３５５を軸線方向に往復動させるカムスライド機構３７を有することになる。
吸気側カムシャフト３５４は、吸気バルブ３５１の上方に、燃焼室３１１の配列方向（自動二輪車１の左右方向）に平行に設けられる（特に図３および図４参照）。同様に、排気側カムシャフト３５６は、排気バルブ３５２の上方に、燃焼室３１１の配列方向に平行に設けられる（特に図３参照）。そして、吸気側カムシャフト３５４および排気側カムシャフト３５６は、それぞれ、ベアリングなどの軸受を介して、シリンダヘッド３２およびシリンダヘッドカバー３３に回転可能に支持される。
吸気側カムシャフト３５４には、所定の数の吸気側カム３５３が設けられる（特に図３および図４参照）。吸気側カム３５３は、カム曲線の形状が吸気側カムシャフト３５４の軸線方向に変化する立体カムである。具体的には、吸気側カム３５３のカム曲線は、吸気側カムシャフト３５４の軸線方向の一端から他端に向かうにしたがって、カム高さが徐々に大きくなる（または小さくなる）構成を有する。そして、各吸気側カム３５３（立体カム）は、吸気側カムシャフト３５４に対して軸線方向に移動できる。ただし、各吸気側カム３５３は、吸気側カムシャフト３５４に対して相対的に回転することはできず、吸気側カムシャフト３５４と一体に回転する。また、各吸気側カム３５３の軸線方向の一端には、ベアリング３５７が取り付けられる。各ベアリング３５７は、各吸気側カム３５３と一体に軸線方向に移動する。
排気側カムシャフト３５６には、所定の数の排気側カム３５５が設けられる。各排気側カム３５５には、板カムが適用される（特に図３参照）。
吸気バルブ３５１の上端部（バルブステムの上端部）と各吸気側カム３５３との間には、たとえばローラ式の吸気側タペット３５８が配設される（特に図３および図４参照）。これらの吸気側タペット３５８は、タペットガイド（図略）によって、吸気バルブ３５１と同じ方向に往復動可能にガイドされる。一方、排気バルブ３５２の上端部（バルブステムの上端部）と各排気側カム３５５との間には、たとえば直打式の排気側タペット３５９が配設される（特に図３参照）。これらの排気側タペット３５９も、タペットガイド（図略）によって、排気バルブ３５２と同じ方向に往復動可能にガイドされる。
吸気側カムシャフト３５４と排気側カムシャフト３５６のそれぞれの一端には、ドリブンスプロケット３８０が設けられる（図６参照。排気側カムシャフトについては図略）。そして、これらのドリブンスプロケット３８０と、クランクシャフトの一端に設けられるドライブスプロケットとには、カムチェーン（図略）が巻き掛けられている。
このような構成によって、吸気側カムシャフト３５４および排気側カムシャフト３５６は、クランクシャフトに同期して回転する。そして、吸気側カムシャフト３５４および排気側カムシャフト３５６が回転すると、吸気側カム３５３が吸気側タペット３５８を介して吸気バルブ３５１の上端部を所定のタイミングで押下する。同様に排気側カム３５５が、排気側タペット３５９を介して排気バルブ３５２の上端部を所定のタイミングで押下する。なお、吸気側カム３５３による吸気バルブ３５１のリフトタイミングおよびリフト量と、排気側カム３５５による排気バルブ３５２のリフトタイミングおよびリフト量（すなわち、カム曲線）は、適宜設定される。

動弁装置３５は、吸気側カム３５３を吸気側カムシャフト３５４の軸線方向に移動させるためのカムスライド機構３７を有する。ここで、カムスライド機構３７について、図５や図６などを参照して説明する。図５は、動弁装置３５のカムスライド機構３７の構成を模式的に示す図であり、シリンダヘッド３２からシリンダヘッドカバー３３が取り外された状態を示す図である。図６（ａ）は、シリンダアセンブリ１３１から動弁装置３５のカムスライド機構３７を抽出して上方から見た図であり、図６（ｂ）は、シリンダアセンブリ１３１から動弁装置３５のカムスライド機構３７を抽出して後方から見た図である。
図５と図６（ａ）（ｂ）に示すように、カムスライド機構３７は、駆動源としてのモータ３７１と、ボールスクリュー３７２と、スライドナット３７７と、ベースプレート３７３と、カムフォークシャフト３７４と、カムフォーク３７５と、カムポジションセンサ３７６とを有する。
駆動源としてのモータ３７１は、図５に示すように、シリンダヘッドカバー３３の上側であって、シリンダヘッドカバー３３の左右方向（吸気側カムシャフト３５４の軸線方向）の一側端またはその近傍に設けられる。たとえば、モータ３７１は、ボールスクリューハウジング３４の左右方向に隣接するように設けられる（図２参照）。さらに、モータ３７１は、前後方向に関して、インテークポート３２１（インテークパイプ３２３）の側（後側）に偏倚した位置に設けられる。
ボールスクリュー３７２は、吸気側カムシャフト３５４に平行に配設される。ボールスクリュー３７２は、ベアリングなどの軸受を介して、シリンダヘッドカバー３３とボールスクリューハウジング３４とにより回転可能に支持される。ボールスクリュー３７２は、モータ３７１の回転動力により回転する。たとえば、ボールスクリュー３７２の一端に被動ギア３７８が設けられ、このギアがモータ３７１の回転軸に設けられる駆動ギア３７９と噛合する。
スライドナット３７７は、ボールスクリュー３７２に噛合している。そしてスライドナット３７７は、ボールスクリュー３７２の回転に伴ってボールスクリュー３７２の軸線方向（左右方向）に移動する。カムフォークシャフト３７４は、吸気側カムシャフト３５４に平行に設けられる。カムフォークシャフト３７４は、シリンダヘッドカバー３３に軸線方向に往復動可能に支持される。そして、スライドナット３７７とカムフォークシャフト３７４とは、ベースプレート３７３を介して一体に往復動するように結合される。
カムフォークシャフト３７４には、カムフォーク３７５が設けられる（図３参照）。カムフォーク３７５は、カムフォークシャフト３７４から各吸気側カム３５３に向かって突起する腕状または板状の構成を有する。各カムフォーク３７５の先端部は、各吸気側カム３５３に設けられるベアリング３５７の外輪に係合する。たとえば、カムフォーク３７５の先端部には、各吸気側カム３５３に設けられるベアリング３５７の円周方向に延伸する溝が形成される。そして、この溝に各ベアリング３５７の外輪が嵌まり込む。
カムポジションセンサ３７６は、各吸気側カム３５３の軸線方向位置を検出する。カムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３の左右方向の他の一側端（吸気側カムシャフト３５４の軸線方向の他の一側端であって、モータ３７１が設けられる側の反対側端部）またはその近傍に設けられる。さらに、カムポジションセンサ３７６は、モータ３７１と同様に、前後方向に関して、インテークポート３２１の側に偏倚した位置に設けられる。そして、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６とは、左右方向からの側面視において、互いに重畳する位置に設けられる。

このような構成のカムスライド機構３７によれば、モータ３７１の回転動力によってボールスクリュー３７２が回転し、ボールスクリュー３７２の回転に伴ってスライドナット３７７が軸線方向に移動する。そして、各カムフォーク３７５は、スライドナット３７７とベースプレート３７３とカムフォークシャフト３７４と一体となって軸線方向に移動する。そうすると、各吸気側カム３５３は、カムフォーク３７５によって、吸気側カムシャフト３５４の軸線方向に移動させられる。このように、カムスライド機構３７は、モータ３７１の駆動力によって、各吸気側カム３５３を吸気側カムシャフト３５４の軸線方向に移動させることができる。そして、カムスライド機構３７は、各吸気側カム３５３を軸線方向に移動させることにより、吸気バルブ３５１のリフトタイミングおよびリフト量を無段階に変更できる。
エンジンユニット１３の運転時において、運転者が自動二輪車１のアクセルグリップを操作するとモータ３７１が作動し、ボールスクリュー３７２が回転し、スライドナット３７７が軸線方向に移動する。そして、スライドナット３７７の移動にともなって、カムフォーク３７５が移動し、カムフォーク３７５によって吸気側カム３５３が移動する。たとえば、エンジンの回転数が低い状態では、吸気側カム３５３は、カム高さの低い位置が吸気側タペット３５８に当接している。運転者がアクセルグリップをストットルバルブ３２４の開度が大きくなるように操作すると、モータ３７１の駆動力によって吸気側カム３５３が軸線方向の一方に向かって移動する。そして、吸気側カム３５３は、カム高さの高い位置が吸気側タペット３５８に当接する。これにより、リフト量が大きくなる。一方、運転者がアクセルグリップをストットルバルブ３２４の開度が小さくなるように操作すると、モータ３７１の駆動力によって吸気側カム３５３が軸線方向の他方に向かって移動する。そして、吸気側カム３５３は、カム高さの低い位置が吸気側タペット３５８に当接する。これにより、リフト量が小さくなる。

次に、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９について、図７〜図１２を参照して説明する。本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９は、エアクリーナ５と、インテークパイプ３２３と、動弁装置３５とを有する。図７は、シリンダアセンブリ１３１にエアクリーナ５が取り付けられた状態を模式的に示す外観斜視図である。図８は、シリンダアセンブリ１３１にエアクリーナ５が取り付けられた状態を模式的に示す平面図である。図９は、動弁装置３５のカムスライド機構３７とエアクリーナ５との関係を示す図であり、エアクリーナ５が取り付けられたシリンダアセンブリ１３１を前方から見た図である。図１０は、動弁装置３５のカムスライド機構３７とエアクリーナ５との関係を示す図であり、図９のＸ−Ｘ線断面図である。図１１は、動弁装置３５のカムスライド機構３７とエアクリーナ５との関係を示す図であり、図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図１２は、動弁装置３５のカムスライド機構３７とエアクリーナ５との関係を示す図であり、図９のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。

図７〜図１２に示すように、エアクリーナ５は、本体５１と、フィルタエレメント５３とを有する。本体５１は、内部に空間が形成される箱状の構成を有する。たとえば、本体５１は、底壁部５４と、底壁部５４の外周縁から上側に向かって延出する側壁部５５と、本体５１の上側を覆う上壁部５１１とを有する。なお、上壁部５１１は、本体５１と別体の部材であってもよい。図７においては、上壁部５１１を二点鎖線で示し、エアクリーナ５の内部を実線で示す。本体５１の内部にはフィルタエレメント５３が配設される。本体５１の内部の空間は、フィルタエレメント５３によって、前側のダーティサイド室５８と後側のクリーンサイド室５９に区画される。
ダーティサイド室５８の側壁部５５の左右方向（燃焼室３１１の配列方向）の両側には、外部から空気を取り入れるための取入口５６が形成される。取入口５６は、側壁部５５の左右両側から略前方に延伸する筒状の構成を有する。また、左右の取入口５６は、左右略対称の位置に設けられる。そして、ダーティサイド室５８とその外部とは、取入口５６によって空気が流通可能に連通する。
クリーンサイド室５９の底壁部５４には、空気が流通可能な複数の開口部５７が形成される。これら複数の開口部５７は、左右方向に直列に並ぶように形成される。そして、クリーンサイド室５９の底壁部５４には複数のインテークパイプ３２３が接続され、各開口部５７と各インテークパイプ３２３とが連通する。このように、クリーンサイド室５９とインテークポート３２１とは、インテークパイプ３２３によって空気が流通可能に接続（連通）される。

本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９の機能および動作は、次のとおりである。エアクリーナ５のダーティサイド室５８には、取入口５６を通じて空気が取り入れられる。ダーティサイド室５８に取り入れられた空気は、後側に向かって流れ、フィルタエレメント５３を通過してクリーンサイド室５９に流入する。空気がフィルタエレメント５３を通過する際に濾過され、空気中の異物（塵埃など）が除去される。クリーンサイド室５９に流入した空気は、各開口部５７を通じて各インテークパイプ３２３に流入する。そして、インテークパイプ３２３に設けられる燃料噴射弁３２５が、空気に燃料を混合する。燃料が混合された空気（混合気）は、各インテークポート３２１に導かれる。そして、動弁装置３５は吸気バルブ３５１を駆動し、各インテークポート３２１と各燃焼室３１１との間を開閉する。この際、カムスライド機構３７が吸気側カム３５３を軸線方向に移動させることによって、吸気バルブ３５１のリフト量やリフトタイミング（すなわち、吸気量や吸気のタイミング）を変更する。このように、本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９は、燃焼用の空気を、内燃機関としてのエンジンユニット１３の各燃焼室３１１に供給する。

次に、エアクリーナ５とシリンダアセンブリ１３１との関係について説明する。
図２や図９などに示すように、シリンダヘッドカバー３３の左右方向の一側端にはモータ３７１が設けられ、反対側の一側端にはカムポジションセンサ３７６が設けられる。モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、いずれも、シリンダヘッドカバー３３から上方に突出するように配設される。そして、ボールスクリュー３７２およびスライドナット３７７は、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６よりも下側（シリンダヘッド３２の上面に近い側）に配設される。したがって、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６との間には、略下側（シリンダヘッド３２の側）に向かって窪む部分が形成される。
また、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、前後方向については、シリンダヘッドカバー３３の中心からインテークポート３２１の側にずれた位置に配設される。より具体的には、各燃焼室３１１の軸線方向視において（ピストン３１２の往復動の方向から見て）、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３の上面からインテークポート３２１が形成される側にはみ出すように配設される。そして、左右方向からの側面視（吸気側カムシャフト３５４の軸線方向視）において、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６とは重畳する。このように、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６は、左右方向については離間した位置に配設され、前後方向においては略同じ位置に配設される。
エアクリーナ５は、シリンダヘッドカバー３３の上側に配設される。そして、エアクリーナ５の底壁部５４の外側の面が、シリンダヘッドカバー３３（およびボールスクリューハウジング３４）の上面に対向する。エアクリーナ５の底壁部５４の内周面には、凹部６０が形成される。凹部６０は、左右方向（吸気側カムシャフト３５４の軸線方向）の中間部に形成される。図９〜図１２に示すように、凹部６０は、他の部分（特に左右方向の両端部）に比較して深い部分（上下方向寸法が大きい部分）である。凹部６０の外側の面（シリンダヘッドカバー３３に対向する側の面）は、左右方向の両端部よりも、シリンダヘッドカバー３３の側に向かって膨出している。凹部６０の外側の膨出している部分は、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６との間（シリンダヘッド３２の側に向かって窪む部分）に入り込んでいる（特に図９参照）。
また、エアクリーナ５は、左右方向（吸気側カムシャフト３５４の軸線方向）に関して対称の構成を有する（特に図８参照）。具体的には、凹部６０は左右方向の中心に形成される。取入口５６も、側壁部５５の左右両側であって、左右対称の位置に設けられる。さらに、クリーンサイド室５９に形成される複数の開口部５７も、略左右対称の位置に形成される。このような構成であると、複数の開口部５７に流入する空気の量に、左右方向で偏りが生じることを防止できる。すなわち、取入口５６は側壁部５５の左右対称の位置に形成されるため、取入口５６からダーティサイド室５８に流入する空気の流量は、左右方向に偏りが生じることが防止または抑制される。そして、ダーティサイド室５８に流入した空気は後側に向かって流れる。ダーティサイド室５８の底壁部５４に形成される凹部６０は、他の部分に比較して断面積（ここでは、空気の流動方向に直角な面で切断した断面積）が大きい。このため、凹部６０を流れる空気の量は、他の部分に比較して多くなる。そして、凹部６０が左右方向の中心に形成されるため、多くの空気がエアクリーナ５の内部の左右方向の中心を流れるため、左右方向で偏りが生じることが防止される。したがって、複数の開口部５７に流入する空気の量に、左右方向で偏りが生じることを防止または抑制できる。

図１０と図１２に示すように、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３と、インテークパイプ３２３と、エアクリーナ５とに囲まれる領域に設けられる。具体的には、次のとおりである。
インテークパイプ３２３は、シリンダヘッド３２の後側の面から、斜め上方に向かって（シリンダヘッドカバー３３から遠ざかるように）延出する。そして、エアクリーナ５の前部がシリンダヘッドカバー３３の上側に位置し、エアクリーナ５の後部（特にクリーンサイド室５９が形成される部分）がインテークパイプ３２３の先端に結合される。このように、エアクリーナ５は、シリンダヘッドカバー３３の上側とインテークパイプ３２３の先端とに跨るように配設される。このため、シリンダヘッドカバー３３の上部後側には、左右方向からの側面視において、エアクリーナ５の底壁部５４と、シリンダヘッドカバー３３の後面上部から上面後部にかけての部分と、インテークパイプ３２３とに囲まれる領域が形成される。
シリンダヘッド３２を燃焼室３１１の軸線方向から見た平面視において、モータ３７１の回転軸の中心線は、吸気側カムシャフト３５４の中心線よりも、インテークポート３２１の側にずれている。そして、モータ３７１は、各燃焼室３１１の軸線（ピストン３１２の往復方向）方向視において、シリンダヘッドカバー３３の上面からインテークポート３２１が形成される側にはみ出すように配設される。また、カムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３の後面上部から上面後部にかけての部分から、斜め後ろ上方に突出するように設けられる。このように、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３と、インテークパイプ３２３と、エアクリーナ５とに囲まれる領域に設けられる。
このような構成によれば、（燃焼室３１１の軸線方向からの平面視において）モータ３７１の回転軸の中心線と吸気側カムシャフト３５４の中心線とが一致する構成と比較すると、モータ３７１がシリンダヘッドカバー３３から上方に突出する寸法が小さくなる。同様に、カムポジションセンサ３７６も、吸気側カムシャフト３５４の中心線よりも、インテークポート３２１の側にずれている。このため、（燃焼室３１１の軸線方向からの平面視において）カムポジションセンサ３７６が吸気側カムシャフト３５４の中心線に重畳する構成と比較すると、カムポジションセンサ３７６がシリンダヘッドカバー３３から上方に突出する寸法が小さくなる。このため、図１０と図１２に示すように、エアクリーナ５の左右方向の両端部において、断面積の減少を防止または抑制することができる。この結果、エアクリーナ５の容量の減少を防止または抑制できる。
さらに、このような構成であると、シリンダヘッドカバー３３の上側の空間の有効利用を図ることができる。すなわち、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６のシリンダヘッドカバー３３からの突出寸法が大きくなると、シリンダヘッドカバー３３とエアクリーナ５との間の距離も大きくなる。これに対して、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６のシリンダヘッドカバー３３から上方へ突出する寸法が小さくなると、エアクリーナ５をシリンダヘッドカバー３３に接近させて配設できる。したがって、シリンダヘッドカバー３３の上側の空間の有効利用を図ることができる。

本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系９の構造の作用および効果をまとめると、次のとおりである。
本発明の実施形態によれば、エアクリーナ５の容量の減少を防止または抑制しつつ、エンジンユニット１３のコンパクト化を図ることができる。すなわち、カムスライド機構３７のモータ３７１とカムポジションセンサ３７６とがシリンダヘッドカバー３３の上側に配設される構成であると、エアクリーナ５を除いたエンジンユニット１３の高さ寸法が大きくなる。そこで、その上側に配設されるエアクリーナ５に凹部６０が形成され、この凹部６０に対応する膨出部がモータ３７１およびカムポジションセンサ３７６との間に配設される構成であれば、エアクリーナ５を含めたエンジンユニット１３の高さ方向（燃焼室３１１の軸線方向）寸法の増加を防止または抑制できる。そして、エアクリーナ５には凹部６０が形成されるため、容量の減少（空気が流れる領域の断面積の減少）を防止または抑制できる。したがって、エアクリーナ５の容量の減少を防止または抑制しつつ、エンジンユニット１３のコンパクト化を図ることができる。

本発明の実施形態によれば、複数のインテークポート３２１に流入する空気の量にばらつきが生じることを防止または抑制できる。前記のとおり、エアクリーナ５の底壁部５４の凹部６０は、空気の流動方向に直角な左右方向の中心に形成される。凹部６０は他の部分に比較して断面積が大きいため、凹部６０を流れる空気の量は、他の部分よりも多くなる。したがって、多くの空気が、エアクリーナ５の内部の左右方向の中心を流れる。そして、複数の開口部５７も左右対称に配列される。このため、各開口部５７を通じてインテークポート３２１に流入する空気の量にばらつきが生じることを防止または抑制できる。したがって、本発明の実施形態によれば、燃焼室３１１間で燃焼の状態のばらつきが生じることを防止できる。そしてその結果、燃焼室３１１間でノッキングの発生のばらつきの防止や、エンジンユニット１３の振動の低減や、エンジンユニット１３の性能の向上を図ることができる。

本発明の実施形態によれば、シリンダヘッドカバー３３の上側およびその近傍の空間の有効利用を図ることができる。モータ３７１は、シリンダヘッド３２の左右方向の一端に配設され、カムポジションセンサ３７６は、モータ３７１とは反対側の一端に配設される。ボールスクリュー３７２およびスライドナット３７７は、左右方向についてモータ３７１とカムポジションセンサ３７６との間に配設される。そして、ボールスクリュー３７２およびスライドナット３７７は、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６よりも下側（シリンダヘッド３２の上面に近い側）に配設される。したがって、モータ３７１とカムポジションセンサ３７６との間には、シリンダヘッド３２の側に向かって窪む部分が形成される。エアクリーナ５の凹部６０が、前記シリンダヘッド３２の側に向かって窪む部分に配設される構成であるため、エアクリーナ５とシリンダヘッドカバー３３との距離を小さくすることができる。したがって、シリンダヘッドカバー３３の上側に不要な領域が形成されることを防止して、シリンダヘッドカバー３３の上側の空間の有効利用を図ることができる。そして、シリンダヘッドカバー３３の上側の空間の有効利用を図ることができるから、エンジンユニット１３の小型化を図ること（または大型化を防止もしくは抑制すること）ができる。

本発明の実施形態によれば、エアクリーナ５の容量の減少を防止または抑制できる。シリンダアセンブリ１３１は、燃焼室３１１の軸線（ピストン３１２の往復方向）が前傾した姿勢で自動二輪車１に搭載される。シリンダアセンブリ１３１のシリンダブロック３１には、各燃焼室３１１からは、斜め上方に向かって延出するインテークパイプ３２３が接続される。そして、エアクリーナ５は、シリンダヘッドカバー３３の上部とインテークパイプ３２３の先端部とに跨るように配設される。このため、側面視において（燃焼室３１１の配列方向に平行な方向から見て）、シリンダヘッドカバー３３と、インテークパイプ３２３と、エアクリーナ５とに囲まれる領域が形成される。そして、カムスライド機構３７のモータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、この領域に配設される（正確には、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６は、シリンダヘッドカバー３３に設けられ、この領域に向かって突出する）。このような構成によれば、モータ３７１およびカムポジションセンサ３７６と、エアクリーナ５との干渉を小さくできるから、エアクリーナ５の容量の減少を防止または抑制できる。

以上、本発明の実施形態および実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、前記実施形態および実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、前記実施形態においては、本発明にかかる内燃機関の吸気系がオンロードタイプの自動二輪車に適用される構成を示したが、本発明が適用される自動二輪車の種類は限定されない。前記自動二輪車は、本発明が適用できる自動二輪車の一例を示したに過ぎない。また、本発明は、自動二輪車に限らず、たとえば不整地走行用の三輪車などにも適用できる。さらに、前記実施形態では、直列四気筒の内燃機関を示したが、内燃機関の燃焼室（気筒）の数は限定されない。要は、内燃機関の吸気系が、エアクリーナからエンジンユニットに燃焼用の空気を供給するための複数のインテークポートを有する構成であれば、内燃機関の燃焼室の数にかかわりなく、本発明が適用できる。

本発明は、内燃機関の吸気系に有効な技術である。たとえば、本発明は、内燃機関としてエンジンユニットを有する自動二輪車や、その他各種の車両の吸気系に適用できる。そして、本発明によれば、内燃機関に燃焼用の空気を供給するための複数のインテークポートへ分配される空気の量にばらつきが生じることを防止または抑制できる。

１：自動二輪車
１３：エンジンユニット
１３１：シリンダアセンブリ
１３２：クランクケースアセンブリ
３１：シリンダブロック
３１１：燃焼室
３１２：ピストン
３２：シリンダヘッド
３２１：インテークポート
３２２：エグゾーストポート
３２３：インテークパイプ
３２４：スロットルバルブ
３２５：燃料噴射装置
３３：シリンダヘッドカバー
３４：ボールスクリューハウジング
３５：動弁装置
３５１：吸気バルブ
３５２：排気バルブ
３５３：吸気側カム
３５４：吸気側カムシャフト
３５５：排気側カム
３５６：排気側カムシャフト
３５７：ベアリング
３５８：吸気側タペット
３５９：排気側タペット
３７：カムスライド機構
３７１：モータ
３７２：ボールスクリュー
３７３：ベースプレート
３７４：カムフォークシャフト
３７５：カムフォーク
３７６：カムポジションセンサ
３７７：スライドナット
３７８：被動ギア
３７９：駆動ギア
５：エアクリーナ
５１：本体
５１１：上壁部
５２：蓋体
５３：フィルタエレメント
５４：底壁部
５５：側壁部
５６：取入口
５７：開口部
５８：ダーティサイド室
５９：クリーンサイド室
６０：凹部
９：本発明の実施形態にかかる内燃機関の吸気系

Claims (5)

1. 燃焼室と前記燃焼室を開閉する吸気バルブを有する内燃機関に燃焼用の空気を供給する内燃機関の吸気系であって、
   前記燃焼室が形成されるシリンダブロックと、
   前記燃焼室に燃焼用の空気を導入する複数のインテークポートが形成されるシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドの上側に配設されるシリンダヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドカバーの上側に配設され、前記吸気バルブを駆動する立体カムを軸線方向に移動させるカムスライド機構に駆動力を付与するモータと、
   前記シリンダヘッドカバーの上側に配設され、前記立体カムの軸線方向位置を検出するカムポジションセンサと、
   前記シリンダヘッドカバーと前記モータと前記カムポジションセンサの上側に配設され、燃焼用の空気を外部から取り入れて清浄するエアクリーナと、
   を有し、
   前記エアクリーナの底壁部には他の部分よりも深い凹部が形成されるとともに、前記凹部は、前記モータと前記カムポジションセンサとの間に配設されることを特徴とする内燃機関の吸気系。
2. 前記エアクリーナの底壁部には前記インテークポートのそれぞれと空気を流通可能に連通する開口部が直列に配列されるように形成されるとともに、前記凹部は、前記複数の開口部の配列方向の中心に形成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系。
3. 前記凹部は、前記カムスライド機構の上方に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気系。
4. 前記開口部のそれぞれと前記インテークポートのそれぞれとを空気を流通可能に接続するインテークパイプをさらに有し、
   前記モータは、前記エアクリーナと前記シリンダヘッドカバーと前記インテークパイプとに囲まれる領域に配設されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の吸気系。
5. 前記開口部のそれぞれと前記インテークポートのそれぞれとを空気を流通可能に接続するインテークパイプをさらに有し、
   前記カムポジションセンサは、前記エアクリーナと前記シリンダヘッドカバーと前記インテークパイプとに囲まれる領域に配設されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の吸気系。

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