JP3971010B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内にタンブルを発生させるエンジンの吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４サイクルエンジンの吸気装置としては、混合気の供給量が少ない低負荷運転時に燃焼が安定するように、吸気ポートに吸気制御弁などの混合気が流れる方向を制御する部材を設けてシリンダ内にいわゆるタンブルを発生させるものがある。前記タンブルとは、混合気がシリンダ軸線に沿って旋回するような縦方向の旋回流のことである。
【０００３】
前記吸気制御弁は、吸気ポートのシリンダ側に配設し、低負荷運転時に吸気通路のシリンダ側を塞ぐように構成している。すなわち、この吸気制御弁を有する吸気装置を使用すると、低負荷運転時に混合気が吸気ポート内の吸気通路をカム軸側（シリンダとは反対側）に偏って流れ、吸気ポートの燃焼室側の開口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側（排気弁側）へ斜めに流入し、シリンダ内にタンブルが発生する。このため、混合気の乱れによる燃焼速度の向上と混合の均一化が図られ、低負荷運転時に燃焼が安定するようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように構成した吸気装置は、上述のように低負荷時により強いタンブルの形成が望まれるが、流量が少ないため流速が遅く、充分なタンブルが得られない。これは、吸気制御弁の下流側で吸気の一部が吸気通路内のシリンダ側の部分へ拡がるように流れるからである。このため、低負荷運転時に燃焼を安定させるにも限界があった。
【０００５】
また、上述した吸気装置は、シリンダヘッドに吸気制御弁を収容する空間を形成する分だけ吸気ポートを形成する部分が狭くなるため、吸気ポートの通路断面積を大きくとることができないという問題もあった。このため、この種の吸気装置を小型のエンジンに装備すると高負荷運転時に吸気量が不足してしまう。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解消するためになされたもので、低負荷運転時に充分なタンブルを発生させて燃焼のより一層の安定化を図るとともに、吸気ポートの通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明に係るエンジンの吸気装置は、スライド式スロットル弁を有する気化器のスロットル弁下流側の吸気通路を、スロットル弁の閉方向の先端側に位置する低負荷用通路と、他端側に位置する高負荷用通路とから構成し、シリンダヘッドの吸気ポートに、吸気弁が貫通する部分より上流側で吸気ポート内の吸気通路をシリンダの軸線方向の一方と他方とに分ける隔壁を形成し、前記隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路を前記低負荷用通路に接続するとともに、他方の吸気通路を前記高負荷用通路に接続し、前記吸気ポートにおける吸気入口と吸気弁貫通部との間を、前記吸気入口から下流側に向かうにしたがって次第にクランク軸の軸線方向から見てシリンダから離間するように傾斜させて形成したものである。
【０００８】
本発明によれば、低負荷運転時には気化器の低負荷用通路から吸気ポートの隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路に混合気が供給される。吸気ポートは、吸気弁が貫通する部分を境にして屈曲しているので、低負荷運転時に混合気は慣性によって略全量が外壁側、すなわち、前記屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポートの燃焼室側の開口へ流れ、この開口から吸気弁の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線を横切るようにして反対側へ斜めに流入する。
【０００９】
また、高負荷運転時には気化器の高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、吸気ポート内の隔壁の両側の吸気通路を使用して混合気を燃焼室内に供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポートに吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポートを形成する部分が狭くなる制約を受けることがなく、吸気ポートの通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。
【００１０】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、低負荷用通路に連通管を介して吸気チャンバーを接続したものである。
この発明によれば、吸気弁が閉じているときに吸気チャンバーに蓄えた混合気を、吸気弁が開いたときに気化器側から吸込んだ混合気に加えて燃焼室に供給することができる。
【００１１】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、スロットル弁における低負荷用通路と高負荷用通路との間の隔壁より低負荷用通路側にスロットル弁を貫通する連通孔を穿設したものである。
この発明によれば、スロットル弁開度が小さいときに連通孔を通って空気が低負荷用通路に流入し、スロットル弁の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へ前記負圧によって吸込まれるのを阻止することができる。
【００１２】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器の高負荷用通路に接続した吸気通路に低負荷運転時に閉じる開閉弁を介装したものである。
この発明によれば、開閉弁が閉じることによって気化器の高負荷用通路は下流側が閉塞されるので、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へスロットル弁下流側の負圧によって流込むことを阻止することができる。
【００１３】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、吸気ポート内の隔壁よりシリンダとは反対側に形成した吸気通路をシリンダの軸線方向から見て他方の吸気通路に対して傾斜させたものである。
この発明によれば、吸気ポート内の隔壁よりシリンダとは反対側に形成した吸気通路から混合気が燃焼室内にシリンダの軸線方向から見て斜めに流入する。
【００１４】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器の低負荷用通路と吸気ポート内の吸気弁貫通部との間の吸気通路を、吸気ポート内でのシリンダの軸線方向と平行な通路高さが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるように形成するとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅が下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成したものである。
この発明によれば、低負荷運転時に混合気は吸気ポートのカム軸側の壁面に沿って薄帯状に流れる。
【００１５】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器と吸気ポートの間で低負荷用通路と高負荷用通路とを仕切る隔壁の下流側の端部にこの隔壁を貫通する連通穴を形成したものである。
この発明によれば、スロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路での流量が増大すると、混合気の一部が隔壁の連通穴を通って他方の吸気通路に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
【００１６】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させるとともに、ピストンの頂部に凹陥部を形成したものである。
この発明によれば、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、燃焼室の突出部によって乱れが強化される。しかも、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られる。加えて、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００１７】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、点火プラグの先端部を燃焼室内に突出させるとともにシリンダヘッドに前記突出部を囲む突起を形成し、ピストンの頂部に凹陥部を形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
この発明によれば、点火プラグの先端部を囲む突起によって混合気の流動の乱れが強化され、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。また、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られる。加えて、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００１８】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器とシリンダヘッドとの間に介装する吸気管のシリンダヘッド側の接続面を平坦面とし、この接続面の全域をシリンダヘッドに接触させたものである。
この発明によれば、エンジンの熱が吸気管に伝導によって伝達されて吸気管が加温されるから、吸気管に付着した燃料の気化が促進される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るエンジンの吸気装置の一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るエンジンの吸気装置の断面図、図２は要部を拡大して示す断面図、図３は図１におけるIII−III線断面図、図４はシリンダヘッドの底面を示す図、図５は吸気管内の吸気通路の形状を示す断面図で、同図（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、同図（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線断面図、同図（ｄ）は図１における吸気ポートのＤ−Ｄ線断面図である。
【００２０】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による自動二輪車用４サイクル単気筒エンジンを示す。２はシリンダを示し、３はシリンダヘッド、４はピストン、５はコンロッドを示す。
【００２１】
このエンジン１は、シリンダ２の軸線方向が車体の前方を指向するようにシリンダ２を前傾させている。このエンジン１を図示してない車体に搭載した状態での水平線を図１中に二点鎖線Ｈで示し、シリンダ２の軸線を一点鎖線Ｃで示す。前記ピストン４は、図１および図３に示すように、頂部に凹陥部４ａを形成し、後述するタンブルが反転し易いようにしている。また、凹陥部４ａを形成することによって燃焼室６の容積が増大して圧縮比が低下するのを阻止するために、図３および図４に示すように点火プラグ７の電極部を燃焼室６内に突出させるとともに、この点火プラグ７の突出部分を囲む突起８をシリンダヘッド３に形成している。
【００２２】
このエンジン１の動弁装置は、１本のカム軸９で１本ずつの吸気弁１０と排気弁１１を駆動する構造を採っている。吸気弁１０が開閉する吸気ポート１２は、図１および図２に示すようにクランク軸（図示せず）の軸線方向から見た状態で、シリンダヘッド側部の吸気入口１３と吸気弁１０が貫通する部分との間を、下流側に向かうにしたがって次第にシリンダ２から離間するように傾斜させて形成している。このため、吸気ポート１２は、吸気弁１０が貫通する部分を境にして屈曲している。
【００２３】
また、吸気ポート１２における吸気弁１０が貫通する部分より上流側には、吸気ポート１２内の吸気通路をシリンダ２の軸線方向の一方と他方とに分ける隔壁１４を形成している。この隔壁１４よりシリンダ２と反対側の吸気通路を以下において吸気ポート側低負荷用通路１５といい、隔壁１４よりシリンダ２側の吸気通路を以下において吸気ポート側高負荷用通路１６という。
【００２４】
前記吸気ポート１２には吸気管１７を介して気化器１８を接続している。前記吸気管１７は、シリンダヘッド３の上部から上方へ延在して上流端が車体の前方を指向するように屈曲しており、内部に吸気通路が二つ形成されるように隔壁１９を一体に形成している。この隔壁１９は、吸気管１７をシリンダヘッド３に取付けた状態で吸気ポート１２の前記隔壁１４に接続するようにしている。
【００２５】
この隔壁１９によって画成された二つの吸気通路２０，２１のうち前記吸気ポート側低負荷用通路１５に接続する吸気通路２０は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、下流側に向かうにしたがって通路断面の形状が徐々に扁平になるように形成している。詳述すると、この吸気通路２０および吸気ポート側低負荷用通路１５は、吸気ポート１２内でのシリンダ２の軸線方向と平行な通路高さＨが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅Ｗが下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成している。
【００２６】
また、吸気管１７内の二つの吸気通路２０，２１のうち吸気ポート１２の高負荷用通路１６に接続する他方の吸気通路２１は、途中に開閉弁２２を介装している。開閉弁２２は、吸気管１７に回動自在に取付けた棒状の弁体２２ａと、この弁体２２ａの軸端部に取付けた駆動レバー２２ｂと、前記弁体２２ａを図１において時計方向に付勢する復帰スプリング（図示せず）などから構成している。
【００２７】
弁体２２ａは、吸気通路２１と対応する部分に切欠き２２ｃを形成している。この切欠き２２ｃは、弁体２２ａが図１に示すように吸気通路２１を閉塞する全閉状態から反時計方向に回動して全開状態になったときに吸気通路２１の一部を構成する。
【００２８】
前記駆動レバー２２ｂは、操作ワイヤ２３およびワイヤジョイント２４を介してアクセルレバー（図示せず）のワイヤ操作子２５に連結している。ワイヤジョイント２４は、開閉弁２２の操作ワイヤ２３と並列になるように気化器１８の操作ワイヤ２６を接続している。また、このワイヤジョイント２４は、開閉弁２２の開動作が気化器１８より遅れるように構成している。このため、開閉弁２２は低負荷運転時には図１に示すように全閉状態を維持し、あるスロットル開度までは全閉のままでそれ以上負荷が大きくなるにしたがって（アクセルレバーの操作量が増大するにしたがって）徐々に開き、高負荷運転時に全開状態になる。
【００２９】
前記気化器１８は、スロットル弁２７をスライド式ピストンによって形成し、スロットル弁２７の下流側に、スロットル弁２７の閉方向の先端側に位置する低負荷用通路２８と、他端側に位置する高負荷用通路２９とを形成している。これら両通路２８，２９を仕切る隔壁３０は、吸気管１７の隔壁１９に接続している。また、気化器１８の前記低負荷用通路２８は、吸気管１７内の吸気通路２０を介して吸気ポート側低負荷用通路１５に接続し、気化器１８の高負荷用通路２９は、吸気管１７の吸気通路２１を介して吸気ポート側高負荷用通路１６に接続している。
【００３０】
上述したように構成した吸気装置によれば、スロットル弁２７の開度が相対的に小さい低負荷運転時には、気化器１８の低負荷用通路２８から吸気管１７を介して面積の小さい吸気ポート側低負荷用通路１５に高速で混合気が供給される。吸気ポート１２は、吸気弁１０が貫通する部分を境にして屈曲しているので、低負荷運転時に混合気は慣性によって略全量が外壁側、すなわち、前記屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポート１２の燃焼室６側の開口１２ｂへ流れ、この開口１２ｂから吸気弁１０の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線Ｃを横切るようにして反対側へ斜めに流入する。吸気弁１０の排気弁１１寄り側から流入した混合気は、シリンダ内を縦に下がった後、ピストン頂面で反転するため、縦の旋回流、すなわち図１中に矢印Ｔで示すようにタンブルが発生する。ピストン頂面は凹のため、反転時の減衰が少なく、強いタンブルが形成される。
【００３１】
また、高負荷運転時には気化器１８の高負荷用通路２９にも混合気が流れるようになり、吸気ポート１２内の隔壁１４の両側の吸気通路１５，１６を使用して混合気を燃焼室６内に供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポート１２に吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポート１２を形成する部分が狭くなるような制約を受けることがなく、吸気ポート１２の通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。したがって、低負荷運転時に燃料の略全てでタンブルを発生させて燃焼の安定化を図ることができるとともに、吸気ポート１２の通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることができる。高負荷時には吸気流速が速くなるが、吸気ポート１２からの流れが多いため、流れは吸気ポート１２の形状で支配されるようになる。すなわち、過度の流動が抑制され、燃焼騒音などの問題が発生することがない。この結果、スロットル開度に見合ったタンブルが形成される。
【００３２】
さらに、この吸気装置は、開閉弁２２が閉じることによって気化器１８の高負荷用通路２９の下流側を閉塞することができる。このため、低負荷時に気化器１８の高負荷用通路２９と低負荷用通路２８を仕切る隔壁３０とスロットル弁２７との間の隙間を通って空気が高負荷用通路２９の上流端から低負荷用通路２８へスロットル弁下流側の負圧によって吸込まれるのを阻止することができる。したがって、高負荷用通路２９への燃料溜りがなくなり、空燃比が安定し、低負荷時の運転が安定する。
【００３３】
さらにまた、図５に示すように、気化器１８の低負荷用通路２８と吸気ポート１２内の吸気弁貫通部との間の吸気通路を、吸気ポート１２内でのシリンダ２の軸線方向と平行な通路高さＨが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるように形成するとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅Ｗが下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成したため、低負荷運転時に混合気は吸気ポート１２のカム軸９側の壁面１２ａに沿って薄帯状に流れる。この結果、シリンダ２内にタンブルが帯状に形成されてシリンダ内の広い範囲にわたって流れ、混合気が旋回する力が大きくなる。
【００３４】
加えて、点火プラグ７の先端部を燃焼室６内に突出させるとともにシリンダヘッド３に前記突出部を囲む突起８を形成したため、点火プラグ７の先端部を囲む突起８によって混合気の流動の乱れが大きくなり、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。加えて、ピストン４の頂部に凹陥部４ａを形成したため、ピストン４の頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。したがって、燃焼温度を低く抑えながら強いタンブルによって燃焼速度を速くすることができるので、混合気の空燃比をリーンに設定しても燃焼が安定するとともにＮＯx の発生を抑制することができる。
【００３５】
第２の実施の形態
本発明に係るエンジンの吸気装置の第２の実施の形態を図６ないし図１０によって詳細に説明する。
図６は他の実施の形態を示す断面図、図７は図６におけるVII−VII線断面図、図８は吸気ポート内の吸気通路の形状を示す構成図、図９は吸気ポートの吸気入口部分の断面図で、同図は図６におけるIX−IX線断面図である。図１０は吸気ポートを形成するために用いる鋳造用中子を示す斜視図である。これらの図において、前記図１〜図５で説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３６】
この実施の形態を採るときに使用する吸気管１７は、上流端が車体の後方を指向するように形成し、気化器１８の低負荷用通路２８と吸気ポート側低負荷用通路１５とを連通する吸気通路２１を他方の吸気通路２０の上流端の下側から車体左側を通して下流端の車体前側に延設している。このように吸気通路２１を形成しているため、吸気ポート側低負荷用通路１５を図８および図９に示すようにシリンダ２の軸線方向から見て高負荷用通路１６に対して傾斜させている。これらの吸気通路１５，１６を吸気ポート１２に形成するために用いる中子を図１０に符号３１で示す。この中子３１における吸気ポート側低負荷用通路１５を形成する部分を符号３２で示し、吸気ポート側高負荷用通路１６を形成する部分を符号３３で示す。
【００３７】
このように吸気ポート側低負荷用通路１５を他方の通路１６に対して傾斜させることによって、吸気ポート側低負荷用通路１５から混合気が燃焼室６内にシリンダ２の軸線方向から見て斜めに流入するから、シリンダ２内にタンブルと、シリンダ軸線Ｃを中心として旋回する旋回流からなるスワールとを合成した斜め方向に旋回するタンブルが発生する。これによって燃焼速度の一層の向上と、シリンダ内における図６の紙面に対する垂直方向の混合気均一化が行われる。
【００３８】
また、前記吸気管１７には、図６に示すように吸気チャンバー３４を取付けている。この吸気チャンバー３４は、気化器１８の低負荷用通路２８に接続する吸気通路２１に吸気室３５を接続している。
【００３９】
このように低負荷用通路２８に吸気チャンバー３４の吸気室３５を接続する構成を採ることにより、吸気弁１０が閉じているときに吸気チャンバー３４内に混合気が流入する。そして、この吸気チャンバー３４に蓄えた混合気を、吸気弁１０が開いたときに気化器１８から吸込んだ混合気に加えて燃焼室６に供給することができる。したがって、吸気チャンバー３４を設けない場合に較べてスロットル弁開度が同じでも混合気の供給量を増加させることができるから、気化器１８の低負荷用通路２８を使用する運転域を拡げることができる。このため、広い運転域にわたってタンブルによって燃焼改善を図ることができる。
【００４０】
また、この実施の形態によるシリンダヘッド３は、図７に示すように、点火プラグ７の先端部の燃焼室６内への突出量が前記図３に示す形態に較べて少ない代わりに、燃焼室６の上壁の一部がピストン側へ突出している。この突出部を図７中に符号３６で示す。ピストン４は図３に示す形態を採るときと同様に頂部に凹陥部４ａを形成している。このように燃焼室６を構成しても前記第１の実施の形態を採るときと同様にピストン４の頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。その上、シリンダヘッド３の燃焼室上壁の一部をピストン４側へ突出させているので、ピストン４に凹陥部４ａを形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られるし、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００４１】
第３の実施の形態
本発明に係る吸気装置は、図１１に示すように構成することができる。
図１１は他の実施の形態を示す断面図で、同図において前記図１ないし図１０において説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００４２】
図１１に示す吸気管１７は、シリンダヘッド３側の接続面１７ａを平坦面とし、この接続面１７ａの全域をシリンダヘッド３に接触させている。すなわち、ガスケットを使用することなく吸気管１７をシリンダヘッド３に取付けている。この接続構造を採ることにより、エンジン１の熱が吸気管１７に伝導によって伝達されて吸気管１７が加温されるから、吸気管１７に付着した燃料の気化が促進される。このため、吸気管１７に燃料が付着することに起因して空燃比が変動するのを阻止することができ、燃焼が安定する。
【００４３】
また、この実施の形態による吸気ポート１２の隔壁１４と吸気管１７内の隔壁１９は、これら両者の間に低負荷用通路１５と高負荷用通路１６とを連通する連通穴４１を形成している。このように隔壁１４，１９に連通穴４１を形成することによって、エンジン運転域が低負荷域から高負荷域に移行するときにスロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路１５の混合気の流量が増大すると、混合気の一部が連通穴４１を通って一部高負荷用通路１６に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
【００４４】
さらに、この実施の形態による気化器１８は、スロットル弁２７における低負荷用通路２８と高負荷用通路２９との間の隔壁３０より低負荷用通路２８側にスロットル弁２７を貫通する連通孔４２を穿設している。このように連通孔４２をスロットル弁２７に形成すると、スロットル弁開度が小さいときに連通孔４２を通って空気が低負荷用通路２８に流入し、スロットル弁２７の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器１８の高負荷用通路２９と低負荷用通路２８を仕切る隔壁３０とスロットル弁２７との間の隙間を通って空気が高負荷用通路２９の上流端から低負荷用通路２８へ前記負圧によって図１１中に矢印Ｒで示す流れが生じるのを阻止することができる。この結果、スロットル弁２７によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低負荷運転時には気化器の低負荷用通路から吸気ポートの隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路に吸気および燃料が供給され、吸気弁が貫通する部分を境にして屈曲する吸気ポートの屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポートの燃焼室側の開口へ流れ、この開口から吸気弁の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線を横切るようにして反対側へ斜めに流入する。また、高負荷運転時には気化器の高負荷用通路にも吸気および燃料が流れるようになり、吸気ポート内の隔壁の両側の吸気通路を使用して吸気および燃料を供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポートに吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポートを形成する部分が狭くなる制約を受けることがなく、吸気ポートの通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。
【００４６】
したがって、低負荷運転時に燃料の略全てをタンブルに乗せて燃焼の安定化を図ることができるとともに、吸気ポートの通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【００４７】
吸気チャンバーを設ける他の発明によれば、吸気弁が閉じているときに吸気チャンバーに蓄えた混合気を、吸気弁が開いたときに気化器側から吸込んだ混合気に加えて燃焼室に供給することができる。このため、吸気チャンバーを設けない場合に較べてスロットル開度が同じでも混合気の供給量を増加させることができるから、気化器の低負荷用通路を使用する運転域を拡げることができる。このため、広い運転域にわたってタンブルによって燃焼改善を図ることができる。
【００４８】
スロットル弁に連通孔を穿設する他の発明によれば、スロットル弁開度が小さいときに連通孔を通って空気が低負荷用通路に流入し、スロットル弁の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へ前記負圧によって吸込まれるのを阻止することができるから、スロットル弁によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００４９】
開閉弁を設ける他の発明によれば、開閉弁が閉じることによって気化器の高負荷用通路は下流側が閉塞されるので、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へスロットル弁下流側の負圧によって流込むことを阻止することができる。
したがって、スロットル弁によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００５０】
低負荷用通路に接続した吸気ポート内の吸気通路をシリンダ軸線方向視で傾斜させる他の発明によれば、低負荷運転時には混合気が燃焼室内にシリンダ軸線方向視で斜めに流入するから、シリンダ内にタンブルと、シリンダ軸線を中心として旋回する旋回流からなるスワールとを合成した斜め方向に旋回するタンブルが発生する。これによってシリンダ内混合気の左右方向、すなわちカム軸の軸線方向の均一化が進み、また燃焼速度も一層大きくなる。
【００５１】
低負荷用通路に接続した吸気通路の断面形状を変える他の発明によれば、低負荷運転時に混合気は吸気ポートのカム軸側の壁面に沿って薄帯状に流れるから、シリンダ内にタンブルが帯状に形成されて混合気が旋回する力が大きくなる。
【００５２】
吸気ポート内の隔壁に連通穴を形成する他の発明によれば、スロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路での流量が増大すると、混合気の一部が隔壁の連通穴を通って他方の吸気通路に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
したがって、高負荷運転時にタンブルによって失火が生じることがなく、高負荷運転時でも燃焼が安定する。
【００５３】
ピストンに凹陥部を形成する他の発明によれば、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因して圧縮比が小さくなることはない。
したがって、タンブルが強く生じるようになり、より一層燃焼が安定する。
【００５４】
点火プラグの先端部を囲む突起を設ける他の発明によれば、火プラグの先端部を囲む突起によって混合気の流動が乱れ、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因して圧縮比が小さくなることはない。
したがって、燃焼温度を低く抑えながら強いタンブルによって燃焼速度を速くすることができるので、混合気の空燃比をリーンに設定しても燃焼が安定するとともにＮＯx の発生を抑制することができる。
【００５５】
吸気管の平坦な接続面を全面にわたってシリンダヘッドに接触させる他の発明によれば、エンジンの熱が吸気管に伝導して吸気管が加温されるから、吸気管に付着した燃料の気化が促進される。
したがって、吸気管に燃料が付着することに起因して空燃比が変動するのを阻止することができ、燃焼が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るエンジンの吸気装置の断面図である。
【図２】 要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】 シリンダヘッドの底面を示す図である。
【図５】 吸気管内の吸気通路の形状を示す断面図である。
【図６】 他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】 図６におけるVII−VII線断面図である。
【図８】 吸気ポート内の吸気通路の形状を示す構成図である。
【図９】 吸気ポートの吸気入口部分の断面図である。
【図１０】 吸気ポートを形成するために用いる鋳造用中子を示す斜視図である。
【図１１】 他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダ、３…シリンダヘッド、４…ピストン、６…燃焼室、７…点火プラグ、８…突起、９…カム軸、１０…吸気弁、１２…吸気ポート、１３…吸気入口、１４…隔壁、１５…吸気ポート側低負荷用通路、１６…吸気ポート側高負荷用通路、１７…吸気管、１７ａ…接続面、１８…気化器、１９…隔壁、２０，２１…吸気通路、２２…開閉弁、２７…スロットル弁、２８…低負荷用通路、２９…高負荷用通路、３０…隔壁、３４…吸気チャンバー、３６…突出部、４１…連通穴、４２…連通孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダ内にタンブルを発生させるエンジンの吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４サイクルエンジンの吸気装置としては、混合気の供給量が少ない低負荷運転時に燃焼が安定するように、吸気ポートに吸気制御弁などの混合気が流れる方向を制御する部材を設けてシリンダ内にいわゆるタンブルを発生させるものがある。前記タンブルとは、混合気がシリンダ軸線に沿って旋回するような縦方向の旋回流のことである。
【０００３】
前記吸気制御弁は、吸気ポートのシリンダ側に配設し、低負荷運転時に吸気通路のシリンダ側を塞ぐように構成している。すなわち、この吸気制御弁を有する吸気装置を使用すると、低負荷運転時に混合気が吸気ポート内の吸気通路をカム軸側（シリンダとは反対側）に偏って流れ、吸気ポートの燃焼室側の開口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側（排気弁側）へ斜めに流入し、シリンダ内にタンブルが発生する。このため、混合気の乱れによる燃焼速度の向上と混合の均一化が図られ、低負荷運転時に燃焼が安定するようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述したように構成した吸気装置は、上述のように低負荷時により強いタンブルの形成が望まれるが、流量が少ないため流速が遅く、充分なタンブルが得られない。これは、吸気制御弁の下流側で吸気の一部が吸気通路内のシリンダ側の部分へ拡がるように流れるからである。このため、低負荷運転時に燃焼を安定させるにも限界があった。
【０００５】
また、上述した吸気装置は、シリンダヘッドに吸気制御弁を収容する空間を形成する分だけ吸気ポートを形成する部分が狭くなるため、吸気ポートの通路断面積を大きくとることができないという問題もあった。このため、この種の吸気装置を小型のエンジンに装備すると高負荷運転時に吸気量が不足してしまう。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解消するためになされたもので、低負荷運転時に充分なタンブルを発生させて燃焼のより一層の安定化を図るとともに、吸気ポートの通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明に係るエンジンの吸気装置は、スライド式スロットル弁を有する気化器のスロットル弁下流側の吸気通路を、スロットル弁の閉方向の先端側に位置する低負荷用通路と、他端側に位置する高負荷用通路とから構成し、シリンダヘッドの吸気ポートに、吸気弁が貫通する部分より上流側で吸気ポート内の吸気通路をシリンダの軸線方向の一方と他方とに分ける隔壁を形成し、前記隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路を前記低負荷用通路に接続するとともに、他方の吸気通路を前記高負荷用通路に接続し、前記吸気ポートにおける吸気入口と吸気弁貫通部との間を、前記吸気入口から下流側に向かうにしたがって次第にクランク軸の軸線方向から見てシリンダから離間するように傾斜させて形成したものである。
【０００８】
本発明によれば、低負荷運転時には気化器の低負荷用通路から吸気ポートの隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路に混合気が供給される。吸気ポートは、吸気弁が貫通する部分を境にして屈曲しているので、低負荷運転時に混合気は慣性によって略全量が外壁側、すなわち、前記屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポートの燃焼室側の開口へ流れ、この開口から吸気弁の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線を横切るようにして反対側へ斜めに流入する。
【０００９】
また、高負荷運転時には気化器の高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、吸気ポート内の隔壁の両側の吸気通路を使用して混合気を燃焼室内に供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポートに吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポートを形成する部分が狭くなる制約を受けることがなく、吸気ポートの通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。
【００１０】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、低負荷用通路に連通管を介して吸気チャンバーを接続したものである。
この発明によれば、吸気弁が閉じているときに吸気チャンバーに蓄えた混合気を、吸気弁が開いたときに気化器側から吸込んだ混合気に加えて燃焼室に供給することができる。
【００１１】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、スロットル弁における低負荷用通路と高負荷用通路との間の隔壁より低負荷用通路側にスロットル弁を貫通する連通孔を穿設したものである。
この発明によれば、スロットル弁開度が小さいときに連通孔を通って空気が低負荷用通路に流入し、スロットル弁の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へ前記負圧によって吸込まれるのを阻止することができる。
【００１２】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器の高負荷用通路に接続した吸気通路に低負荷運転時に閉じる開閉弁を介装したものである。
この発明によれば、開閉弁が閉じることによって気化器の高負荷用通路は下流側が閉塞されるので、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へスロットル弁下流側の負圧によって流込むことを阻止することができる。
【００１３】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、吸気ポート内の隔壁よりシリンダとは反対側に形成した吸気通路をシリンダの軸線方向から見て他方の吸気通路に対して傾斜させたものである。
この発明によれば、吸気ポート内の隔壁よりシリンダとは反対側に形成した吸気通路から混合気が燃焼室内にシリンダの軸線方向から見て斜めに流入する。
【００１４】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器の低負荷用通路と吸気ポート内の吸気弁貫通部との間の吸気通路を、吸気ポート内でのシリンダの軸線方向と平行な通路高さが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるように形成するとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅が下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成したものである。
この発明によれば、低負荷運転時に混合気は吸気ポートのカム軸側の壁面に沿って薄帯状に流れる。
【００１５】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器と吸気ポートの間で低負荷用通路と高負荷用通路とを仕切る隔壁の下流側の端部にこの隔壁を貫通する連通穴を形成したものである。
この発明によれば、スロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路での流量が増大すると、混合気の一部が隔壁の連通穴を通って他方の吸気通路に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
【００１６】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させるとともに、ピストンの頂部に凹陥部を形成したものである。
この発明によれば、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、燃焼室の突出部によって乱れが強化される。しかも、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られる。加えて、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００１７】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、点火プラグの先端部を燃焼室内に突出させるとともにシリンダヘッドに前記突出部を囲む突起を形成し、ピストンの頂部に凹陥部を形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
この発明によれば、点火プラグの先端部を囲む突起によって混合気の流動の乱れが強化され、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。また、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られる。加えて、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００１８】
他の発明に係るエンジンの吸気装置は、上述した発明に係るエンジンの吸気装置において、気化器とシリンダヘッドとの間に介装する吸気管のシリンダヘッド側の接続面を平坦面とし、この接続面の全域をシリンダヘッドに接触させたものである。
この発明によれば、エンジンの熱が吸気管に伝導によって伝達されて吸気管が加温されるから、吸気管に付着した燃料の気化が促進される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、本発明に係るエンジンの吸気装置の一実施の形態を図１ないし図５によって詳細に説明する。
図１は本発明に係るエンジンの吸気装置の断面図、図２は要部を拡大して示す断面図、図３は図１におけるIII−III線断面図、図４はシリンダヘッドの底面を示す図、図５は吸気管内の吸気通路の形状を示す断面図で、同図（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、同図（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図、同図（Ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線断面図、同図（ｄ）は図１における吸気ポートのＤ−Ｄ線断面図である。
【００２０】
これらの図において、符号１はこの実施の形態による自動二輪車用４サイクル単気筒エンジンを示す。２はシリンダを示し、３はシリンダヘッド、４はピストン、５はコンロッドを示す。
【００２１】
このエンジン１は、シリンダ２の軸線方向が車体の前方を指向するようにシリンダ２を前傾させている。このエンジン１を図示してない車体に搭載した状態での水平線を図１中に二点鎖線Ｈで示し、シリンダ２の軸線を一点鎖線Ｃで示す。前記ピストン４は、図１および図３に示すように、頂部に凹陥部４ａを形成し、後述するタンブルが反転し易いようにしている。また、凹陥部４ａを形成することによって燃焼室６の容積が増大して圧縮比が低下するのを阻止するために、図３および図４に示すように点火プラグ７の電極部を燃焼室６内に突出させるとともに、この点火プラグ７の突出部分を囲む突起８をシリンダヘッド３に形成している。
【００２２】
このエンジン１の動弁装置は、１本のカム軸９で１本ずつの吸気弁１０と排気弁１１を駆動する構造を採っている。吸気弁１０が開閉する吸気ポート１２は、図１および図２に示すようにクランク軸（図示せず）の軸線方向から見た状態で、シリンダヘッド側部の吸気入口１３と吸気弁１０が貫通する部分との間を、下流側に向かうにしたがって次第にシリンダ２から離間するように傾斜させて形成している。このため、吸気ポート１２は、吸気弁１０が貫通する部分を境にして屈曲している。
【００２３】
また、吸気ポート１２における吸気弁１０が貫通する部分より上流側には、吸気ポート１２内の吸気通路をシリンダ２の軸線方向の一方と他方とに分ける隔壁１４を形成している。この隔壁１４よりシリンダ２と反対側の吸気通路を以下において吸気ポート側低負荷用通路１５といい、隔壁１４よりシリンダ２側の吸気通路を以下において吸気ポート側高負荷用通路１６という。
【００２４】
前記吸気ポート１２には吸気管１７を介して気化器１８を接続している。前記吸気管１７は、シリンダヘッド３の上部から上方へ延在して上流端が車体の前方を指向するように屈曲しており、内部に吸気通路が二つ形成されるように隔壁１９を一体に形成している。この隔壁１９は、吸気管１７をシリンダヘッド３に取付けた状態で吸気ポート１２の前記隔壁１４に接続するようにしている。
【００２５】
この隔壁１９によって画成された二つの吸気通路２０，２１のうち前記吸気ポート側低負荷用通路１５に接続する吸気通路２０は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、下流側に向かうにしたがって通路断面の形状が徐々に扁平になるように形成している。詳述すると、この吸気通路２０および吸気ポート側低負荷用通路１５は、吸気ポート１２内でのシリンダ２の軸線方向と平行な通路高さＨが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅Ｗが下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成している。
【００２６】
また、吸気管１７内の二つの吸気通路２０，２１のうち吸気ポート１２の高負荷用通路１６に接続する他方の吸気通路２１は、途中に開閉弁２２を介装している。開閉弁２２は、吸気管１７に回動自在に取付けた棒状の弁体２２ａと、この弁体２２ａの軸端部に取付けた駆動レバー２２ｂと、前記弁体２２ａを図１において時計方向に付勢する復帰スプリング（図示せず）などから構成している。
【００２７】
弁体２２ａは、吸気通路２１と対応する部分に切欠き２２ｃを形成している。この切欠き２２ｃは、弁体２２ａが図１に示すように吸気通路２１を閉塞する全閉状態から反時計方向に回動して全開状態になったときに吸気通路２１の一部を構成する。
【００２８】
前記駆動レバー２２ｂは、操作ワイヤ２３およびワイヤジョイント２４を介してアクセルレバー（図示せず）のワイヤ操作子２５に連結している。ワイヤジョイント２４は、開閉弁２２の操作ワイヤ２３と並列になるように気化器１８の操作ワイヤ２６を接続している。また、このワイヤジョイント２４は、開閉弁２２の開動作が気化器１８より遅れるように構成している。このため、開閉弁２２は低負荷運転時には図１に示すように全閉状態を維持し、あるスロットル開度までは全閉のままでそれ以上負荷が大きくなるにしたがって（アクセルレバーの操作量が増大するにしたがって）徐々に開き、高負荷運転時に全開状態になる。
【００２９】
前記気化器１８は、スロットル弁２７をスライド式ピストンによって形成し、スロットル弁２７の下流側に、スロットル弁２７の閉方向の先端側に位置する低負荷用通路２８と、他端側に位置する高負荷用通路２９とを形成している。これら両通路２８，２９を仕切る隔壁３０は、吸気管１７の隔壁１９に接続している。また、気化器１８の前記低負荷用通路２８は、吸気管１７内の吸気通路２０を介して吸気ポート側低負荷用通路１５に接続し、気化器１８の高負荷用通路２９は、吸気管１７の吸気通路２１を介して吸気ポート側高負荷用通路１６に接続している。
【００３０】
上述したように構成した吸気装置によれば、スロットル弁２７の開度が相対的に小さい低負荷運転時には、気化器１８の低負荷用通路２８から吸気管１７を介して面積の小さい吸気ポート側低負荷用通路１５に高速で混合気が供給される。吸気ポート１２は、吸気弁１０が貫通する部分を境にして屈曲しているので、低負荷運転時に混合気は慣性によって略全量が外壁側、すなわち、前記屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポート１２の燃焼室６側の開口１２ｂへ流れ、この開口１２ｂから吸気弁１０の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線Ｃを横切るようにして反対側へ斜めに流入する。吸気弁１０の排気弁１１寄り側から流入した混合気は、シリンダ内を縦に下がった後、ピストン頂面で反転するため、縦の旋回流、すなわち図１中に矢印Ｔで示すようにタンブルが発生する。ピストン頂面は凹のため、反転時の減衰が少なく、強いタンブルが形成される。
【００３１】
また、高負荷運転時には気化器１８の高負荷用通路２９にも混合気が流れるようになり、吸気ポート１２内の隔壁１４の両側の吸気通路１５，１６を使用して混合気を燃焼室６内に供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポート１２に吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポート１２を形成する部分が狭くなるような制約を受けることがなく、吸気ポート１２の通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。したがって、低負荷運転時に燃料の略全てでタンブルを発生させて燃焼の安定化を図ることができるとともに、吸気ポート１２の通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることができる。高負荷時には吸気流速が速くなるが、吸気ポート１２からの流れが多いため、流れは吸気ポート１２の形状で支配されるようになる。すなわち、過度の流動が抑制され、燃焼騒音などの問題が発生することがない。この結果、スロットル開度に見合ったタンブルが形成される。
【００３２】
さらに、この吸気装置は、開閉弁２２が閉じることによって気化器１８の高負荷用通路２９の下流側を閉塞することができる。このため、低負荷時に気化器１８の高負荷用通路２９と低負荷用通路２８を仕切る隔壁３０とスロットル弁２７との間の隙間を通って空気が高負荷用通路２９の上流端から低負荷用通路２８へスロットル弁下流側の負圧によって吸込まれるのを阻止することができる。したがって、高負荷用通路２９への燃料溜りがなくなり、空燃比が安定し、低負荷時の運転が安定する。
【００３３】
さらにまた、図５に示すように、気化器１８の低負荷用通路２８と吸気ポート１２内の吸気弁貫通部との間の吸気通路を、吸気ポート１２内でのシリンダ２の軸線方向と平行な通路高さＨが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるように形成するとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅Ｗが下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成したため、低負荷運転時に混合気は吸気ポート１２のカム軸９側の壁面１２ａに沿って薄帯状に流れる。この結果、シリンダ２内にタンブルが帯状に形成されてシリンダ内の広い範囲にわたって流れ、混合気が旋回する力が大きくなる。
【００３４】
加えて、点火プラグ７の先端部を燃焼室６内に突出させるとともにシリンダヘッド３に前記突出部を囲む突起８を形成したため、点火プラグ７の先端部を囲む突起８によって混合気の流動の乱れが大きくなり、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。加えて、ピストン４の頂部に凹陥部４ａを形成したため、ピストン４の頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。したがって、燃焼温度を低く抑えながら強いタンブルによって燃焼速度を速くすることができるので、混合気の空燃比をリーンに設定しても燃焼が安定するとともにＮＯx の発生を抑制することができる。
【００３５】
第２の実施の形態
本発明に係るエンジンの吸気装置の第２の実施の形態を図６ないし図１０によって詳細に説明する。
図６は他の実施の形態を示す断面図、図７は図６におけるVII−VII線断面図、図８は吸気ポート内の吸気通路の形状を示す構成図、図９は吸気ポートの吸気入口部分の断面図で、同図は図６におけるIX−IX線断面図である。図１０は吸気ポートを形成するために用いる鋳造用中子を示す斜視図である。これらの図において、前記図１〜図５で説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３６】
この実施の形態を採るときに使用する吸気管１７は、上流端が車体の後方を指向するように形成し、気化器１８の低負荷用通路２８と吸気ポート側低負荷用通路１５とを連通する吸気通路２１を他方の吸気通路２０の上流端の下側から車体左側を通して下流端の車体前側に延設している。このように吸気通路２１を形成しているため、吸気ポート側低負荷用通路１５を図８および図９に示すようにシリンダ２の軸線方向から見て高負荷用通路１６に対して傾斜させている。これらの吸気通路１５，１６を吸気ポート１２に形成するために用いる中子を図１０に符号３１で示す。この中子３１における吸気ポート側低負荷用通路１５を形成する部分を符号３２で示し、吸気ポート側高負荷用通路１６を形成する部分を符号３３で示す。
【００３７】
このように吸気ポート側低負荷用通路１５を他方の通路１６に対して傾斜させることによって、吸気ポート側低負荷用通路１５から混合気が燃焼室６内にシリンダ２の軸線方向から見て斜めに流入するから、シリンダ２内にタンブルと、シリンダ軸線Ｃを中心として旋回する旋回流からなるスワールとを合成した斜め方向に旋回するタンブルが発生する。これによって燃焼速度の一層の向上と、シリンダ内における図６の紙面に対する垂直方向の混合気均一化が行われる。
【００３８】
また、前記吸気管１７には、図６に示すように吸気チャンバー３４を取付けている。この吸気チャンバー３４は、気化器１８の低負荷用通路２８に接続する吸気通路２１に吸気室３５を接続している。
【００３９】
このように低負荷用通路２８に吸気チャンバー３４の吸気室３５を接続する構成を採ることにより、吸気弁１０が閉じているときに吸気チャンバー３４内に混合気が流入する。そして、この吸気チャンバー３４に蓄えた混合気を、吸気弁１０が開いたときに気化器１８から吸込んだ混合気に加えて燃焼室６に供給することができる。したがって、吸気チャンバー３４を設けない場合に較べてスロットル弁開度が同じでも混合気の供給量を増加させることができるから、気化器１８の低負荷用通路２８を使用する運転域を拡げることができる。このため、広い運転域にわたってタンブルによって燃焼改善を図ることができる。
【００４０】
また、この実施の形態によるシリンダヘッド３は、図７に示すように、点火プラグ７の先端部の燃焼室６内への突出量が前記図３に示す形態に較べて少ない代わりに、燃焼室６の上壁の一部がピストン側へ突出している。この突出部を図７中に符号３６で示す。ピストン４は図３に示す形態を採るときと同様に頂部に凹陥部４ａを形成している。このように燃焼室６を構成しても前記第１の実施の形態を採るときと同様にピストン４の頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。その上、シリンダヘッド３の燃焼室上壁の一部をピストン４側へ突出させているので、ピストン４に凹陥部４ａを形成することに起因する圧縮比の低下を防止することができる。さらに、圧縮比を高めてもコンパクトで良好な燃焼室特性が得られるし、相対的にプラグ近くの容積が増加したことにより、燃焼が安定する。
【００４１】
第３の実施の形態
本発明に係る吸気装置は、図１１に示すように構成することができる。
図１１は他の実施の形態を示す断面図で、同図において前記図１ないし図１０において説明したものと同一もしくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００４２】
図１１に示す吸気管１７は、シリンダヘッド３側の接続面１７ａを平坦面とし、この接続面１７ａの全域をシリンダヘッド３に接触させている。すなわち、ガスケットを使用することなく吸気管１７をシリンダヘッド３に取付けている。この接続構造を採ることにより、エンジン１の熱が吸気管１７に伝導によって伝達されて吸気管１７が加温されるから、吸気管１７に付着した燃料の気化が促進される。このため、吸気管１７に燃料が付着することに起因して空燃比が変動するのを阻止することができ、燃焼が安定する。
【００４３】
また、この実施の形態による吸気ポート１２の隔壁１４と吸気管１７内の隔壁１９は、これら両者の間に低負荷用通路１５と高負荷用通路１６とを連通する連通穴４１を形成している。このように隔壁１４，１９に連通穴４１を形成することによって、エンジン運転域が低負荷域から高負荷域に移行するときにスロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路１５の混合気の流量が増大すると、混合気の一部が連通穴４１を通って一部高負荷用通路１６に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
【００４４】
さらに、この実施の形態による気化器１８は、スロットル弁２７における低負荷用通路２８と高負荷用通路２９との間の隔壁３０より低負荷用通路２８側にスロットル弁２７を貫通する連通孔４２を穿設している。このように連通孔４２をスロットル弁２７に形成すると、スロットル弁開度が小さいときに連通孔４２を通って空気が低負荷用通路２８に流入し、スロットル弁２７の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器１８の高負荷用通路２９と低負荷用通路２８を仕切る隔壁３０とスロットル弁２７との間の隙間を通って空気が高負荷用通路２９の上流端から低負荷用通路２８へ前記負圧によって図１１中に矢印Ｒで示す流れが生じるのを阻止することができる。この結果、スロットル弁２７によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低負荷運転時には気化器の低負荷用通路から吸気ポートの隔壁よりシリンダとは反対側の吸気通路に吸気および燃料が供給され、吸気弁が貫通する部分を境にして屈曲する吸気ポートの屈曲部分の径方向の外側（シリンダとは反対側）の壁面に沿って吸気ポートの燃焼室側の開口へ流れ、この開口から吸気弁の排気弁寄り側を通ってシリンダ軸線を横切るようにして反対側へ斜めに流入する。また、高負荷運転時には気化器の高負荷用通路にも吸気および燃料が流れるようになり、吸気ポート内の隔壁の両側の吸気通路を使用して吸気および燃料を供給することができる。この吸気装置は、吸気が流れる方向を制御するために吸気ポートに吸気制御弁を設ける構造ではないので、吸気ポートを形成する部分が狭くなる制約を受けることがなく、吸気ポートの通路断面積を高負荷運転時の吸気量が確保できるように大きくとることができる。
【００４６】
したがって、低負荷運転時に燃料の略全てをタンブルに乗せて燃焼の安定化を図ることができるとともに、吸気ポートの通路断面積を大きくとって高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【００４７】
吸気チャンバーを設ける他の発明によれば、吸気弁が閉じているときに吸気チャンバーに蓄えた混合気を、吸気弁が開いたときに気化器側から吸込んだ混合気に加えて燃焼室に供給することができる。このため、吸気チャンバーを設けない場合に較べてスロットル開度が同じでも混合気の供給量を増加させることができるから、気化器の低負荷用通路を使用する運転域を拡げることができる。このため、広い運転域にわたってタンブルによって燃焼改善を図ることができる。
【００４８】
スロットル弁に連通孔を穿設する他の発明によれば、スロットル弁開度が小さいときに連通孔を通って空気が低負荷用通路に流入し、スロットル弁の下流側に生じる負圧が小さくなる。このため、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へ前記負圧によって吸込まれるのを阻止することができるから、スロットル弁によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００４９】
開閉弁を設ける他の発明によれば、開閉弁が閉じることによって気化器の高負荷用通路は下流側が閉塞されるので、気化器の高負荷用通路と低負荷用通路を仕切る隔壁とスロットル弁との間の隙間を通って空気が高負荷用通路の上流端から低負荷用通路へスロットル弁下流側の負圧によって流込むことを阻止することができる。
したがって、スロットル弁によって制御する吸気量が正確になり、混合気の空燃比が安定する。
【００５０】
低負荷用通路に接続した吸気ポート内の吸気通路をシリンダ軸線方向視で傾斜させる他の発明によれば、低負荷運転時には混合気が燃焼室内にシリンダ軸線方向視で斜めに流入するから、シリンダ内にタンブルと、シリンダ軸線を中心として旋回する旋回流からなるスワールとを合成した斜め方向に旋回するタンブルが発生する。これによってシリンダ内混合気の左右方向、すなわちカム軸の軸線方向の均一化が進み、また燃焼速度も一層大きくなる。
【００５１】
低負荷用通路に接続した吸気通路の断面形状を変える他の発明によれば、低負荷運転時に混合気は吸気ポートのカム軸側の壁面に沿って薄帯状に流れるから、シリンダ内にタンブルが帯状に形成されて混合気が旋回する力が大きくなる。
【００５２】
吸気ポート内の隔壁に連通穴を形成する他の発明によれば、スロットル弁開度が大きくなって低負荷用通路での流量が増大すると、混合気の一部が隔壁の連通穴を通って他方の吸気通路に流出する。このため、タンブルを発生させるための混合気の流量が略一定になり、タンブルが過度に発生することを阻止することができる。
したがって、高負荷運転時にタンブルによって失火が生じることがなく、高負荷運転時でも燃焼が安定する。
【００５３】
ピストンに凹陥部を形成する他の発明によれば、ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因して圧縮比が小さくなることはない。
したがって、タンブルが強く生じるようになり、より一層燃焼が安定する。
【００５４】
点火プラグの先端部を囲む突起を設ける他の発明によれば、火プラグの先端部を囲む突起によって混合気の流動が乱れ、点火ないし燃焼初期において燃焼温度が低くなる。ピストンの頂面でタンブルが反転し易くなり、タンブルが減衰し難い。また、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させているので、ピストンに凹陥部を形成することに起因して圧縮比が小さくなることはない。
したがって、燃焼温度を低く抑えながら強いタンブルによって燃焼速度を速くすることができるので、混合気の空燃比をリーンに設定しても燃焼が安定するとともにＮＯx の発生を抑制することができる。
【００５５】
吸気管の平坦な接続面を全面にわたってシリンダヘッドに接触させる他の発明によれば、エンジンの熱が吸気管に伝導して吸気管が加温されるから、吸気管に付着した燃料の気化が促進される。
したがって、吸気管に燃料が付着することに起因して空燃比が変動するのを阻止することができ、燃焼が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るエンジンの吸気装置の断面図である。
【図２】 要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】 シリンダヘッドの底面を示す図である。
【図５】 吸気管内の吸気通路の形状を示す断面図である。
【図６】 他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】 図６におけるVII−VII線断面図である。
【図８】 吸気ポート内の吸気通路の形状を示す構成図である。
【図９】 吸気ポートの吸気入口部分の断面図である。
【図１０】 吸気ポートを形成するために用いる鋳造用中子を示す斜視図である。
【図１１】 他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダ、３…シリンダヘッド、４…ピストン、６…燃焼室、７…点火プラグ、８…突起、９…カム軸、１０…吸気弁、１２…吸気ポート、１３…吸気入口、１４…隔壁、１５…吸気ポート側低負荷用通路、１６…吸気ポート側高負荷用通路、１７…吸気管、１７ａ…接続面、１８…気化器、１９…隔壁、２０，２１…吸気通路、２２…開閉弁、２７…スロットル弁、２８…低負荷用通路、２９…高負荷用通路、３０…隔壁、３４…吸気チャンバー、３６…突出部、４１…連通穴、４２…連通孔。
Claims (10)
- スライド式スロットル弁を有する気化器のスロットル弁下流側の吸気通路を、スロットル弁の閉方向の先端側に位置する低負荷用通路と、スロットル弁の他端側に位置する高負荷用通路とから構成し、前記気化器を接続するシリンダヘッドの吸気ポートに、吸気弁が貫通する部分より上流側でこの吸気ポート内の吸気通路をシリンダの軸線方向の一方と他方とに分ける隔壁を形成し、前記隔壁よりシリンダとは反対側に位置する吸気通路を前記低負荷用通路に接続するとともに、他方の吸気通路を前記高負荷用通路に接続し、前記吸気ポートにおけるシリンダヘッド側部の吸気入口と吸気弁貫通部との間を、前記吸気入口から下流側に向かうにしたがって次第にクランク軸の軸線方向から見てシリンダから離間するように傾斜させて形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、低負荷用通路に連通管を介して吸気チャンバーを接続したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、スロットル弁における低負荷用通路と高負荷用通路との間の隔壁より低負荷用通路側にスロットル弁を貫通する連通孔を穿設したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、気化器の高負荷用通路に接続した吸気通路に低負荷運転時に閉じる開閉弁を介装したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、吸気ポート内の隔壁よりシリンダとは反対側に形成した吸気通路をシリンダの軸線方向から見て他方の吸気通路に対して傾斜させたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、気化器の低負荷用通路と吸気ポート内の吸気弁貫通部との間の吸気通路を、吸気ポート内でのシリンダの軸線方向と平行な通路高さが下流側へ向かうにしたがって次第に小さくなるように形成するとともに、クランク軸の軸線方向と平行な通路幅が下流側へ向かうにしたがって次第に大きくなるように形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、気化器と吸気ポートの間で低負荷用通路と高負荷用通路とを仕切る隔壁の下流側の端部にこの隔壁を貫通する連通穴を形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、シリンダヘッドの燃焼室上壁の一部をピストン側へ突出させるとともに、ピストンの頂部に凹陥部を形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、点火プラグの先端部を燃焼室内に突出させるとともにシリンダヘッドに前記突出部を囲む突起を形成し、ピストンの頂部に凹陥部を形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
- 請求項１記載のエンジンの吸気装置において、気化器とシリンダヘッドとの間に、内部の吸気通路が隔壁で二つに画成された吸気管を介装し、この吸気管のシリンダヘッド側の接続面を平坦面としてこの接続面の全域をシリンダヘッドに接触させたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
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