JP4271769B2 - 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、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、燃費の向上を図るために希薄な混合気をエンジンに供給し、混合気が希薄でも低負荷運転時に燃焼が安定するように、シリンダ内にタンブルを発生させる構造のものがある。
【０００３】
タンブルを発生させるためには、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る構造を採っている。前記吸気制御弁は、吸気ポートのシリンダボディ側に配設し、低負荷運転時に吸気通路のシリンダボディ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動弁カム室側（シリンダボディとは反対側）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、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】
発明者らは、混合気を希薄にして燃費向上を図りながら、高負荷運転時のエンジン出力を高くすることを考えている。
しかるに、上述したように吸気制御弁を使用する吸気装置では、燃費向上と高出力化とを両立させることはできなかった。
【０００５】
これは、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り、吸気ポートの通路断面積を大きくとることができないからである。すなわち、高負荷運転時に混合気の供給量が不足するからである。また、吸気制御弁のようないわゆる可変機構を設けると、コストアップになるという問題もある。
【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、特別な可変機構を用いることなく、混合気が希薄でもタンブルによって低負荷運転時の燃焼の安定化を図るとともに、吸気ポートの通路断面積の増大化と吸気抵抗低減を図って高負荷運転時の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、シリンダヘッドに点火プラグを吸気の流れ方向から見て一方に偏る位置に配設し、このシリンダヘッドの吸気ポートにスライド式スロットル弁を有する気化器から混合気を供給する構造とし、この気化器に、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁開側とスロットル弁閉側とに画成する隔壁を形成し、前記スロットル弁開側を吸気管の高負荷用通路を介して前記吸気ポートの上流側端部におけるシリンダボディ側に接続するとともに、前記スロットル弁閉側を吸気管の低負荷用通路を介して吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって点火プラグ側の部位に接続し、この吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって他方の部位を、スロットル弁の開動作に連動して少なくともスロットル弁の低開度域では開口面積が増大する構造の制御弁を有する補助空気通路を介して大気に連通させたものである。
【０００８】
本発明によれば、低負荷運転時には混合気が狭い低負荷用通路から吸気ポートの動弁カム室側に供給される。この混合気は、吸気ポートの動弁カム室側の壁面に沿って流れ、吸気出口の点火プラグ側から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
一方、吸気出口における点火プラグから離間する部位からは、スロットル弁の開度に対応する流量をもって補助空気通路に吸込まれた空気が流入する。この空気も前記混合気と同様に吸気ポート内を動弁カム室側の壁面に沿って高速で流れ、吸気出口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に斜めに流入する。
【０００９】
このため、吸気出口からシリンダ内に流入した混合気と空気とによって、シリンダ内にタンブルが発生する。このタンブルを構成する二つの旋回流、すなわち混合気の旋回流と、空気の旋回流とは、狭い低負荷用通路を高速で流れ、方向性をもって燃焼室に流入するため、ピストンの上昇行程になっても互いに混ざり合うことがなく、点火プラグ近傍には濃い混合気が存在する。この結果、混合気が希薄でも低負荷運転時において着火・燃焼が確実に起こるようになる。
【００１０】
また、高負荷運転時には、高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、低負荷用通路と高負荷用通路の両方を使用して混合気が吸気ポートの吸気出口からシリンダ内に流入する。この吸気装置は、吸気ポートを形成する部分が吸気制御弁によって狭くなる制約を受けることはないから、高負荷運転時に吸気出口からシリンダ内に混合気を大量に供給することができる。
【００１１】
このように吸気出口から混合気がシリンダ内に流入することによって、燃料がシリンダ内の広い範囲にわたって多く、しかも略均等に分布するようになる。このため、空気利用率が高くなり、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明に係るエンジンの吸気装置は、吸気弁を気筒当たり２個備えたシリンダヘッドに点火プラグを一方の吸気弁側に偏る位置に配設し、このシリンダヘッドの吸気ポートにスライド式スロットル弁を有する気化器から混合気を供給する構造とし、この気化器に、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁開側とスロットル弁閉側とに画成する隔壁を形成し、前記スロットル弁開側を吸気管の高負荷用通路を介して前記吸気ポートの上流側端部におけるシリンダボディ側に接続するとともに、前記スロットル弁閉側を吸気管の低負荷用通路を介して吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって点火プラグ側の一方の吸気弁に向けて延びる部位に接続し、この吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって他方の吸気弁に延びる部位を、スロットル弁の開動作に連動して少なくともスロットル弁の低開度域では開口面積が増大する構造の制御弁を有する補助空気通路を介して大気に連通させたものである。
【００１３】
この発明によれば、低負荷運転時には混合気が狭い低負荷用通路から吸気ポートの動弁カム室側に供給される。この混合気は、吸気ポートの動弁カム室側の壁面に沿って流れ、点火プラグとの距離が相対的に短い方の吸気弁と吸気出口との間の隙間から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
【００１４】
一方、点火プラグとの距離が相対的に大きい方の吸気弁と吸気出口との間の隙間からは、スロットル弁の開度に対応する流量をもって補助空気通路に吸込まれた空気が流入する。この空気も前記混合気と同様に吸気ポート内を動弁カム室側の壁面に沿って高速で流れ、吸気出口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に斜めに流入する。
【００１５】
このため、吸気出口からシリンダ内に流入した混合気と空気とによって、シリンダ内にタンブルが発生する。このタンブルを構成する二つの旋回流、すなわち混合気の旋回流と、空気の旋回流は、狭い低負荷用通路を高速で流れ、方向性をもって燃焼室に流入するため、ピストンの上昇行程になっても互いに混ざり合うことがなく、点火プラグ近傍には濃い混合気が存在する。この結果、混合気が希薄でも低負荷運転時において着火・燃焼が確実に起こるようになる。
【００１６】
また、高負荷運転時には、高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、低負荷用通路と高負荷用通路の両方を使用して混合気が吸気ポートの二つの吸気出口からシリンダ内に流入する。この吸気装置は、吸気ポートを形成する部分が吸気制御弁によって狭くなる制約を受けることはなく、吸気弁を気筒当たり２個用いて吸気ポートの通路断面積を相対的に大きくすることができる構造を採っているから、高負荷運転時に二つの吸気出口からシリンダ内に混合気を大量に供給することができる。
【００１７】
このように二つの吸気出口から混合気がシリンダ内に流入することによって、燃料がシリンダ内の広い範囲にわたって多く、しかも略均等に分布するようになる。このため、空気利用率が高くなり、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【００１８】
請求項３に記載した発明に係るエンジンの吸気装置は、請求項１または請求項２記載のエンジンの吸気装置において、シリンダヘッドに、吸気ポート内を吸気管の高負荷用通路に接続するシリンダボディ側通路と、低負荷用通路・補助空気通路に接続する動弁カム室側通路とに画成する仕切壁を吸気ポート入口から吸気弁貫通部の近傍まで延びるように一体に形成し、前記シリンダボディ側通路を、カム軸の軸線方向から見て吸気ポート出口近傍の屈曲部分から吸気ポート入口まで略直線状に形成したものである。
【００１９】
この発明によれば、シリンダボディ側通路の直線状に形成された部分に動弁カム室側通路から吸気が滑らかに合流する。このため、高負荷運転時に吸気管の高負荷用通路から前記シリンダボディ側通路に供給される大量の吸気は、吸気管の低負荷用通路から流入する吸気によって流動が妨げられることが少ない。また、シリンダボディ側通路は吸気抵抗が小さくなるから、高負荷運転時にシリンダボディ側通路に吸気を大量にしかも円滑に流すことができる。
この発明を請求項２記載の発明に係るエンジンの吸気装置に適用すると、気化器で濃淡に分離された混合気が混ざり合うことなくシリンダ内に流入する。
【００２０】
さらに、シリンダボディ側通路と動弁カム室側通路との間の仕切壁をシリンダヘッドとは別体に形成する場合に較べて、仕切壁を組付ける作業が不要になる。さらにまた、前記仕切壁にシリンダヘッドの高温部分から伝導によって熱が伝達されるから、この仕切壁に燃料が接触することによって、燃料の気化が促進される。
【００２１】
請求項４記載の発明に係るエンジンの吸気装置は、請求項１ないし請求項３の何れか一つのエンジンの吸気装置において、スロットル弁を有底円筒状のピストン弁によって形成し、補助空気通路を、前記スロットル弁の周壁に穿設した空気孔を介してスロットル弁上流側の吸気通路に連通するように形成し、この補助空気通路に介装する制御弁をスロットル弁によって構成したものである。
【００２２】
この発明によれば、補助空気通路に吸込まれる空気の流量を制御する制御弁を気化器のスロットル弁によって構成することができるから、専らこの空気の流量を制御するための制御弁が不要である。
【００２３】
請求項５記載の発明に係るエンジンの吸気装置は、請求項１ないし請求項４のうち何れか一つのエンジンの吸気装置において、気化器の隔壁にスロットル弁下流側の吸気通路のスロットル弁閉側を燃料噴口と対応する中央部とその両側部とに三分割する分割壁を形成し、前記中央部に点火プラグに近い側の低負荷用通路を接続するとともに、両側部は点火プラグに遠い側の低負荷用通路に接続し、かつ補助空気通路と接続したものである。
【００２４】
この発明によれば、燃料の大部分は混合気として点火プラグに近い側の低負荷用通路に流入するため、点火プラグに遠い側の低負荷用通路はきわめて希薄な混合気となっている上に更に補助空気通路からの空気が多く流入するから、気化器のスロットル弁下流側の点火プラグに近い側の低負荷用通路に流入する濃混合気の流量と、点火プラグに遠い側の低負荷用通路に流入する希薄混合気の流量をスロットル弁によって制御することができる。
【００２５】
このため、低負荷運転時の濃混合気と希薄混合気との流量制御が容易で、シリンダ内に混合気からなるタンブルと空気からなるタンブルとをバランスよく発生させることが可能である。
【００２６】
【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７によって詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明に係るエンジンの吸気装置を示す断面図、図２は要部を拡大して示す断面図、図３はシリンダヘッドをシリンダボディ側から見た状態を示す底面図、図４は図２における気化器および吸気管のIV−IV線断面図である。図５は図２における気化器の吸気通路形成部分のV−V線断面図、図６は図２におけるVI−VI線断面図、図７は図２における吸気管接続用ジョイントのVII−VII線断面図である。
【００２８】
これらの図において、符号１で示すものは、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である。符号２はこのエンジン１のシリンダヘッドを示し、３はシリンダボディ、４はピストン、Ｓは燃焼室を示す。
【００２９】
このエンジン１は、シリンダボディ３の軸線方向が車体の前方を指向するようにシリンダボディ３を前傾させている。このエンジン１のシリンダボディ３の軸線を図１中に一点鎖線Ｃで示す。
【００３０】
このエンジン１のシリンダヘッド２は、動弁カム室５に収容した１本のカム軸６で２本の吸気弁７と１本の排気弁８を駆動する構造の動弁装置を備え、吸気ポート９の吸気入口が上方を指向するようにシリンダボディ３に取付けている。前記吸気ポート９は、図３に示すように、シリンダヘッド２の上面に開口する吸気入口の近傍で吸気通路が図３において上側に位置する第１の通路１０と、下側に位置する第２の通路１１とに分岐するように形成している。図３において、前記第１の通路１０の吸気出口を開閉する吸気弁７の近傍に設けた符号１２で示すものは点火プラグである。すなわち、このシリンダヘッド２は、点火プラグ１２をカム軸６の軸線方向（図３の上下方向）において一方（前記第１の通路１０の吸気出口を開閉する吸気弁７側）に偏った部位に位置付けている。
【００３１】
前記吸気ポート９の吸気入口には、ジョイント１３および吸気管１４を介して気化器１５を接続している。
前記吸気管１４は、図１および図２に示すように、シリンダヘッド２の上部から上方へ延在し、気化器１５を接続する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３種類の吸気通路を形成している。
【００３２】
これらの３種類の吸気通路は、吸気ポート９の上流側端部におけるシリンダボディ３側に接続する高負荷用通路１６と、吸気ポート９の上流側端部における動弁カム室５側であって点火プラグ１２側の一方の吸気弁７に向けて延びる部位に接続するリッチ低負荷用通路１７と、吸気ポート９の上流側端部における動弁カム室５側であって他方の吸気弁７に向けて延びる部位に接続するリーン低負荷用通路１８である。
【００３３】
前記高負荷用通路１６およびリッチ低負荷用通路１７は、それぞれ吸気管１４の上流端に開口する一つの入口と、吸気管の下流端の一つの出口とを連通するように形成し、リーン低負荷用通路１８は、図４に示すように、吸気管１４の上流端に開口する二つの入口１８ａ，１８ａと、吸気管１４の下流端の一つの出口１８ｃとを連通するように形成している。すなわち、リーン低負荷用通路１８は、吸気管１４の上流側端部においてリッチ低負荷用通路１７の両側に形成した二つの流入部１８ｄ，１８ｅが吸気管１４内で集合するように形成している。
【００３４】
この実施の形態では、シリンダヘッド２と吸気管１４との間に介装するジョイント１３に通路形成用の延長壁１９を一体に形成し、前記リッチ低負荷用通路１７およびリーン低負荷用通路１８の実質的な下流側端部をシリンダヘッド２内まで延長している。前記延長壁１９は、図７に示すように断面Ｔ字状に形成し、吸気ポート９の上流側端部の吸気通路をシリンダボディ３側と、動弁カム室５側であって第１の通路１０側と、動弁カム室５側であって第２の通路１１側とに仕切る構造を採っており、吸気ポート９内の第１の通路１０と第２の通路１１との間に位置する分岐壁２０の近傍まで下流側に延設している。
【００３５】
このようにジョイント１３に延長壁１９を形成することによって、リッチ低負荷用通路１７とリーン低負荷用通路１８の実質的な下流端を吸気ポート９内の吸気通路の動弁カム室５側であって前記分岐壁２０の近傍まで延長することができる。
【００３６】
前記気化器１５は、一般的なエンジンに使用するものに較べて希薄な混合気を生成する構造を採っている。また、この気化器１５は、スロットル弁２１を有底円筒状のスライド式ピストン弁によって形成し、スロットル弁２１の下流側に、スロットル弁下流側の吸気通路を分割する隔壁２２および分割壁２３を一体に形成しており、ジョイント２４を介して前記吸気管１４の上流端に接続している。なお、この気化器１５の上流側は、吸気ダクト２５および図示していないエアクリーナを介して大気に連通している。
【００３７】
前記隔壁２２は、図５に示すように、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁閉側（図５において下側）とスロットル弁開側とに画成している。また、前記分割壁２３は、前記スロットル弁閉側の吸気通路をメイン燃料噴口２６ａ（図２，図４参照）およびパイロット燃料噴口２６ｂと対応する中央部２７と両側部２８とに三分割している。これらの隔壁２２および分割壁２３によって画成された吸気通路のうち、前記スロットル弁開側の吸気通路は、吸気管１４内の前記高負荷用通路１６の上流端を接続し、前記スロットル弁閉側の中央部２７の吸気通路は、吸気管１４内のリッチ低負荷用通路１７の上流端を接続している。また、スロットル弁閉側の両側部２８の二つの吸気通路は、吸気管１４内のリーン低負荷用通路１８の二つの流入部１８ｄ，１８ｅの上流端を接続している。なお、気化器１５と吸気管１４との間に介装したジョイント２４は、気化器１５を断熱接続するとともに、吸気が気化器１５内の前記各吸気通路から吸気管１４に流入するときに他の吸気通路に流入するのを阻止するために、前記隔壁２２および分割壁２３と同じ形状の隔壁２４ａ（図２参照）を形成している。
【００３８】
前記リーン低負荷用通路１８は、この実施の形態では気化器１５の上部が上流側端部になるように構成しており、吸気管１４の上流側端部に形成した前記二つの流入部１８ｄ，１８ｅのうち図４において上側に位置する流入部１８ｄが気化器１５の上部内を介して大気に連通する構造を採っている。
【００３９】
気化器１５の上部には、スロットル弁上流側の吸気通路２９とスロットル弁収容室３０とを連通する上流側連通路３１を形成するとともに、リーン低負荷用通路１８の前記一方の流入部１８ｄと前記スロットル弁収容室３０とを連通する下流側連通路３２を形成している。この下流側連通路３２の上流端、すなわちスロットル弁収容室３０側の円形の開口３３は、スロットル弁２１の周壁に穿設した丸穴からなる空気孔３４が接続することによってスロットル弁内側の空間（スロットル弁収容室３０内）に連通する。なお、前記開口３３および空気孔３４は、この実施の形態では穴径が略等しくなるように形成しているが、異なってもよい。
【００４０】
前記空気孔３４を形成する位置は、図５に示すように、スロットル弁２１が全閉状態（アイドリング状態）にあるときに、前記開口３３を下流側連通路３２の下流側から見た状態でこの開口３３と空気孔３４とが僅かに重なり合うように設定している。すなわち、このときには図５中に符号３５で示す隙間を介して下流側連通路３２とスロットル弁収容室３０とが連通する。
【００４１】
前記開口３３の実質的な開口面積は、中央部２７とスロットルとの開口面積と、両側部２８とスロットルとの開口面積との差異を補正するためにスロットル弁２１の開度に対応して増減する。詳述すると、スロットル弁２１の下端が図５中に二点鎖線Ａで示すように気化器１５の前記隔壁２２と対応する位置にあるときに開口面積が最大になり、この位置からスロットル弁２１が開くことによって、開口面積が除々に小さくなる。そして、空気孔３４が前記開口３３より上側に位置するようになったときに、前記開口３３がスロットル弁２１によって閉塞される。このときのスロットル弁２１の下端の位置を図５中に二点鎖線Ｂで示す。
【００４２】
気化器１５のベンチュリ部下側をボーリング加工するためにスロットル低開度では開口部形状は三日月形となり、中央部２７と両側部２８との開口面積が異なり、その結果、第１の通路１０と第２の通路１１とから流入する空気量に違いが生じるのを空気孔３４からの流入量が補正している。
【００４３】
上述したように気化器上部に上流側連通路３１および下流側連通路３２を形成し、スロットル弁２１に空気孔３４を穿設することによって、上流端が大気に連通するリーン低負荷用通路１８の上流部にスロットル弁２１に対応して開閉する制御孔が構成される。
【００４４】
このように構成した吸気装置においては、スロットル弁２１が全閉状態になるアイドリングなどの低開度時には、図５に示すように気化器１５のスロットル弁下流側の吸気通路はスロットル弁閉側の中央部２７のみが僅かに開き、他の部分はスロットル弁２１によって閉塞されるから、混合気は前記中央部２７の吸気通路からリッチ低負荷用通路１７のみに流入する。なお、アイドリングなどの低開度状態で前記中央部２７の吸気通路のみが僅かに開くのは、気化器１５のスロットル弁下流側の吸気通路はボーリング加工が施され、図５において下側に位置する底壁１５ａが下方に向けて凸になる断面円弧状に形成され、スロットル弁２１の下端が平坦に形成されているからである。
【００４５】
また、このアイドリングなどの低開度時には、リーン低負荷用通路１８の前記制御孔が僅かに開いた状態であるため、リーン低負荷用通路１８にスロットル弁上流側の吸気通路２９から大気が制御孔の開度に対応する流量をもって流入する。
【００４６】
リッチ低負荷用通路１７に流入した混合気は、吸気管１４内を通って吸気ポート９の動弁カム室５側に供給される。この混合気は、シリンダヘッド２と吸気管１４との間に設けたジョイント１３の延長壁１９によって流れる方向が第１の通路１０を指向するように案内され、吸気ポート９の動弁カム室５側の壁面に沿って第１の通路１０内を流れる。そして、この混合気は、点火プラグ１２との距離が相対的に短い方の吸気弁７と第１の通路１０の吸気出口との間の隙間から燃焼室Ｓ内におけるシリンダ軸線Ｃを挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
【００４７】
一方、リーン低負荷用通路１８に流入した空気は、前記延長壁１９によって流れる方向が第２の通路１１を指向するように案内され、混合気と同様に吸気ポート９の動弁カム室５側の壁面に沿って第２の通路１１内を流れる。そして、この空気は、点火プラグ１２との距離が相対的に長い方の吸気弁７と第２の通路１１の吸気出口との間の隙間から燃焼室Ｓ内におけるシリンダ軸線Ｃを挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
【００４８】
リッチ低負荷用通路１７とリーン低負荷用通路１８との合計空気量は、通常の場合より多く、すなわち全体としては希薄混合気が供給されてリッチ低負荷用通路１７には通常程度の混合気が流れるが、リーン低負荷用通路１７にはこれまで述べてきたように空気のみがまたはきわめて希薄な混合気が流れている。
【００４９】
このため、第１の通路１０の吸気出口からシリンダ内に流入した混合気と、第２の通路１１の吸気出口からシリンダ内に流入した空気とによって、シリンダ内にタンブルＴ（図１参照）が発生する。このタンブルＴは、二つの吸気出口と対応する位置に発生する二つの旋回流、すなわち混合気の旋回流と、空気の旋回流とがタンブルの軸心方向の動きを有しないために互いに混ざり合うことがないように発生する。すなわち、成層化が実現する。
【００５０】
シリンダ内に流入する混合気および空気は、狭いリッチ低負荷用通路１７およびリーン低負荷用通路１８を通ることによって流速が速くなっているので、シリンダ内にはいわゆる強いタンブルが生成される。このため、吸気行程から圧縮行程に移行し、ピストン４が上昇を開始してから点火されるまでの間も混合気の層と空気の層とが互いに分離した状態が維持される。
【００５１】
この結果、点火プラグ１２の周辺近傍に混合気をタンブルＴによって層をなすように存在させることができるから、燃焼室Ｓ内で成層化が実現でき、全体として混合気が希薄でも着火・燃焼が確実に起こる。
なお、アイドリング時にはリーン低負荷用通路１８に大気が吸込まれるため、リッチ低負荷用通路１７のみによって吸気を行う場合に較べてエンジン１のポンピングロスが少なくなり、燃費のよい運転が行える。
【００５２】
気化器１５のスロットル弁２１が前記アイドリング位置から開き、スロットル弁２１の下端が図５において二点鎖線Ａに示す位置に達するまでの間、すなわちスロットル弁閉側の吸気通路のみを吸気が流れる運転域では、リッチ低負荷用通路１７に流入する混合気はスロットル弁２１の開度に対応して増大する。また、このときには、スロットル弁下流側に開口するリーン低負荷用通路１８の流入部１８ｄ，１８ｅにも気化器１５から吸気が流入するようになる。この吸気中には、混合気の一部が混入するが、ほとんどはリッチ低負荷用通路１７に流れるため、空気のみかまたはきわめてリーンな混合気となっている。
【００５３】
さらに、このときには、リーン低負荷用通路１８の制御孔が全開状態になり、リーン低負荷用通路１８にスロットル弁上流側の吸気通路２９から空気が大量に流入する。すなわち、リーン低負荷用通路１８には僅かに混合気が流入するにもかかわらず、制御孔を介して空気が大量に流入することによって前記混合気が薄くなるから、リッチ低負荷用通路１７を流れる混合気とリーン低負荷用通路１８を流れる吸気との濃度の差は大きくなる。このため、アイドリング運転時と同様の濃度差を保った吸気流によるタンブルＴがシリンダ内に発生する。
【００５４】
したがって、気化器１５の隔壁２２より下側のスロットル弁閉側の吸気通路を吸気が流れる低負荷運転時においては、点火プラグ１２の周辺近傍に混合気を集めることができるから、成層化が実現でき、全体としての混合気が希薄でも燃焼が安定するようになる。
【００５５】
また、スロットル弁２１の下端が気化器１５の隔壁２２より上側に位置し、気化器１５におけるスロットル弁開側の吸気通路にも吸気が流れる高負荷運転時には、高負荷用通路１６にも混合気が流れるようになり、気化器１５に接続した全ての通路を使用して混合気が吸気ポート９に流入する。
【００５６】
この吸気装置は、吸気ポート９を形成する部分が吸気制御弁によって狭くなる制約を受けることはなく、吸気弁７を気筒当たり２個用いて吸気ポート９の通路断面積を相対的に大きくすることができる構造を採っているから、高負荷運転時に二つの吸気出口からシリンダ内に混合気を大量に供給することができる。
【００５７】
また、高負荷運転時であってスロットル弁開度が相対的に大きくなるときには、リーン低負荷用通路１８の制御孔は、スロットル弁２１の開度が大きくなるにしたがって次第に閉じるため、リーン低負荷用通路１８に流入する混合気の量はスロットル弁開度に対応して除々に増大する。このため、高負荷運転時においては、吸気ポート９の二つの吸気出口からシリンダ内に流入する混合気の濃度差が小さくなる。
【００５８】
したがって、二つの吸気出口から混合気をシリンダ内に大量に流入させることができるとともに、一方の吸気出口から流入する混合気と他方の吸気出口から流入する混合気の濃度差を小さくすることができるから、燃料がシリンダ内の広い範囲にわたって多く、しかも略均等に分布するようになる。このため、空気利用率が高く得られ、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【００５９】
また、この実施の形態による吸気装置は、リーン低負荷用通路１８に吸込まれる空気の流量を制御する制御孔を気化器１５のスロットル弁２１によって構成しているから、専らこの空気の流量を制御するための制御弁が不要である。
【００６０】
さらに、この吸気装置は、低負荷運転時に燃料の大部分が混合気としてリッチ低負荷用通路１７に流入し、リーン低負荷用通路１８は燃料成分が少ない空気が多く流入するから、気化器１５のスロットル弁下流側の吸気通路からリッチ低負荷用通路１７に流入する混合気の流量と、リーン低負荷用通路１８に流入する空気の流量をスロットル弁２１によって制御することができる。
【００６１】
このため、低負荷運転時に混合気と空気の流量制御が容易で、シリンダ内に混合気からなるタンブルと空気からなるタンブルとをバランスよく発生させることが可能である。
【００６２】
第２の実施の形態
気化器１５のスロットル弁下流側の吸気通路は、図８に示すように形成することができる。
図８は他の実施の形態を示す断面図である。同図において、前記図１〜図７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。
【００６３】
図８に示す気化器１５は、隔壁２２よりスロットル弁閉側の吸気通路の全域をリッチ低負荷用通路１７に接続する構造を採っている。このようにリーン低負荷用通路１８をスロットル弁下流側の吸気通路に接続しない構造を採る場合には、気化器１５の上部に形成する上流側連通路３１および下流側連通路３２と、スロットル弁２１に形成する空気孔３４を、第１の実施の形態を採るときより通路断面積が大きくなるように形成する。なお、下流側連通路３２の上流端開口３３と、スロットル弁２１の空気孔３４は、図８に示すように、開口形状が横方向に長い楕円形や長円形になるように形成する。
【００６４】
このように構成すると、低負荷運転時には吸気ポート９の第２の通路１１の吸気出口からシリンダ内に流入する空気中に燃料が混入することがないので、シリンダ内でタンブルＴによって層をなすよう存在する混合気の濃度を相対的に高くすることができ、着火・燃焼がより一層確実になる。
【００６５】
また、下流側連通路３２の上流端開口３３とスロットル弁２１の空気孔３４を開口形状が横方向に長い楕円形になるように形成することによって、円形に形成する場合に較べてスロットル弁２１のストローク量に対して開口面積の増減量が大きく変化するようになる。このため、高負荷運転状態でスロットル弁開度が急速に大きくなるときに、リーン低負荷用通路１８からシリンダ内に流入する空気を速く遮断することができるから、出力向上を図ることができる状態に速く移行することができ、エンジンの応答性を高くすることができる。
【００６６】
第３の実施の形態
上述した実施の形態では、吸気弁を１気筒当たり２本備えたエンジンに適用する例を示したが、本発明に係る吸気装置は、図９および図１０に示すように、吸気弁が１気筒当たり１本のエンジンにも適用することができる。
【００６７】
図９は他の実施の形態を示す断面図、図１０は低負荷用通路の構成を示す断面図である。これらの図において前記図１ないし図８で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。
【００６８】
図９および図１０に示した吸気装置は、吸気弁７を１気筒当たり１本備え、点火プラグ１２を吸気の流れ方向から見て一方に偏る位置に配設している。
また、気化器１５は、第２の実施の形態を採るときと同様に、隔壁２２よりスロットル弁閉側の吸気通路の全域をリッチ低負荷用通路１７に接続する構造を採っている。
【００６９】
このようにリーン低負荷用通路１８をスロットル弁下流側の吸気通路に接続しない構造を採る場合には、気化器１５の上部に形成する上流側連通路３１および下流側連通路３２と、スロットル弁２１に形成する空気孔３４を、第１の実施の形態を採るときより通路断面積が大きくなるように形成する。なお、下流側連通路３２の上流端開口３３と、スロットル弁２１の空気孔３４は、図８に示すように、開口形状が横方向に長い楕円形や長円形になるように形成する。
【００７０】
この実施の形態を採るときのリッチ低負荷用通路１７は、吸気ポート９における点火プラグ１２側に接続し、リーン低負荷用通路１８は、リッチ低負荷用通路１７とは反対側に位置するように吸気ポート９に接続している。
このように構成しても上述した実施の形態と同等の作用効果を奏する。
【００７１】
上述した各実施の形態を採るときに用いる気化器１５は、従来の気化器に隔壁２２および分割壁２３を形成するともに、連通路３１，３２および空気孔３４を形成することによって製造することができるので、本発明の実施が容易であるばかりか、気化器１５のベンチュリ形状を変更する場合でも本発明が奏する効果が損なわれることはない。
【００７２】
第４の実施の形態
請求項３に記載した発明に係るエンジンの吸気装置の一実施の形態を図１１ないし図１９によって詳細に説明する。
図１１はこの実施の形態による吸気装置を装備した自動二輪車の側面図、図１２はこの実施の形態によるエンジンの断面図、図１３はシリンダヘッドの要部を拡大して示す断面図、図１４は動弁カム室を示すシリンダヘッドの正面図、図１５は図１２における気化器のXV−XV線断面図、図１６は図１２における吸気管のXVI−XVI線断面図、図１７は図１２におけるシリンダヘッドのXVII−XVII線断面図、図１８は図１２における吸気管のＤ矢視図、図１９は図１２におけるシリンダヘッドのXIX−XIX断面図である。これらの図において、前記図１ないし図１０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。
【００７３】
図１１において符号４１で示すものは、この実施の形態による自動二輪車である。この自動二輪車４１は、車体フレーム４２にフロントフォーク４３を介して前輪４４を回転自在かつ操舵自在に支持させるとともに、後輪４５を回転自在に支持するリヤアーム４６をピボット軸４７によって上下方向に揺動自在に支持させている。同図において符号４８は操向ハンドルを示し、４９はシートを示す。
【００７４】
また、この自動二輪車４１は、前記前輪４４と後輪４５との間に空冷式単気筒４サイクルエンジン１をシリンダ軸線が車体の前後方向と平行になるように搭載している。このエンジン１は、クランクケース５１を前記車体フレーム４２に支持させ、クランクケース５１の車体前側の端部にシリンダ５２を装着している。シリンダ５２は、図１２に示すように、シリンダボディ３と、シリンダヘッド２と、ヘッドカバー５３とから構成している。
【００７５】
前記シリンダヘッド２の上面に吸気管１４を介して気化器１５を接続するとともに、下面に排気管５４（図１１参照）を接続している。気化器１５は、シリンダヘッド２の上方に配置し、車体の前方に向けて開口する吸気入口１５ａに吸気ダクト２５を介してエアクリーナ５５を接続している。この実施の形態による自動二輪車４１は、図１１に示すように、シリンダ５２、気化器１５、エアクリーナ５５の側方および上方をレッグシールド５６および車体カバー５７で覆っている。また、シリンダ５２の前方にはフロントフェンダー５８を配設している。
【００７６】
前記気化器１５は、スロットル弁下流側の吸気通路を図１５に示すように、隔壁２２によってスロットル弁開側の吸気通路とスロットル弁閉側の吸気通路とに画成し、前記スロットル弁閉側の吸気通路を分割壁２３によって中央部２７と両側部２８とに画成している。吸気管１４は、図１６および図１８に示すように、高負荷用通路１６と、リッチ低負荷用通路１７と、リーン低負荷用通路１８とを形成している。これらの通路は、第１の実施の形態を採るときと同様に構成している。すなわち、高負荷用通路１６は、気化器１５の前記スロットル弁開側の吸気通路に接続し、リッチ低負荷用通路１７は、気化器１５のスロットル弁閉側の吸気通路における中央部２７に接続し、リーン低負荷用通路１８は、気化器１５のスロットル弁閉側の吸気通路における両側部２８に接続している。
【００７７】
前記シリンダヘッド２の吸気ポート９は、図１９に示すように、分岐壁２０によって点火プラグＰ側の第１の通路１０と、他方の第２の通路１１とに途中から分岐するように形成している。
【００７８】
このシリンダヘッド２に設けた動弁装置は、図１２に示すように、２本の吸気弁７と１本の排気弁８とを１本のカム軸６および吸気弁用ロッカーアーム６０、排気弁用ロッカーアーム６１で駆動する構造を採っている。前記カム軸６はシリンダヘッド２に車幅方向に延びるように穿設した軸孔に軸受５９を介して回転自在に支持させている。前記両ロッカーアーム６０，６１を回動自在に支持するロッカーシャフト６２は、シリンダヘッド２に車幅方向に延びるように穿設した軸孔（図示せず）に圧入している。
【００７９】
前記動弁装置は、シリンダヘッド２に車体の前方に向けて開口するように形成した凹陥部６３と、この凹陥部６３の開口を閉塞する前記ヘッドカバー５３とによって形成された動弁カム室５に収容している。前記ヘッドカバー５３は、板状に形成して車体の前方を指向する前面に放熱フィン５３ａを多数形成し、シリンダヘッド２との間にゴム製のシール部材６４を介装した状態でシリンダヘッド２にボルト６３ａ（図１４参照）によって固定している。ヘッドカバー５３を取付ける位置は、ヘッドカバー５３がロッカーアーム６０，６１に可及的接近するように設定している。なお、ヘッドカバー５３をシリンダヘッド２に固定するボルト６３ａは、軸線方向が車体の前後方向を指向する状態でヘッドカバー５３を貫通してシリンダヘッド２に螺着している。
【００８０】
このように、前方は開口した凹陥部６３をヘッドカバー５３で塞ぐ構造を採ることにより、シリンダヘッド単体における加工時にはシリンダヘッド２のバルブスプリング座６５やロッカーシャフトボス６６（図１４参照）の端面の機械加工を前記凹陥部６３の開口側から行うことができる。この構造は、燃焼室Ｓをコンパクトにしてピストン４の頂部を凹にするために吸・排気弁７，８のなす角度、すなわち挟み角を狭く設定することに対して効果的である。
【００８１】
この実施の形態では、バルブ挟み角を狭く設定してピストン頂部に図１２に示すように凹部４ａを形成しているから、この凹部４ａによって吸気流を反転させて強いタンブルを発生させることができる。
また、前記構造を採ることにより、吸・排気弁７，８の挟み角が狭くても板状のヘッドカバー５３をロッカーアーム６０，６１に可及的接近するように取付けているから、シリンダ５２が軸線方向に長くなることはない。
【００８２】
例えば、第１の実施の形態で示したエンジン１において吸・排気弁７，８の挟み角を狭くすると、図１中に二点鎖線で示す機械加工用のツール６７を挿入する穴６８をシリンダ軸線Ｃに近付けなければならず、この穴６８を閉塞するカバー６９（図１参照）がエンジン１の前方に大きく突出してしまう。このため、シリンダ軸線方向の長さが長くなってしまい、このエンジン１を搭載する自動二輪車はホイールベースが相対的に長くなる。
【００８３】
この実施の形態で示したように動弁カム室５を構成することによって、燃焼室Ｓをコンパクトにする構造を採りながら、シリンダヘッド２全体の全長が短くなるように形成することができ、狭いバルブ挟み角でも車体のホイールベースを延ばさなくてすむようにすることができる。
また、ヘッドカバー５３とシリンダヘッド２との間にゴム製のシール部材６４を介装しているから、相対的に面積が大きくなるヘッドカバー５３から騒音が発生するのを阻止することができる。しかも、ヘッドカバー５３をアルミダイキャスト法で成形することによって、外観品質も向上させることができる。
【００８４】
この実施の形態によるシリンダヘッド２は、図１３に示すように、吸気ポート９の上流部分をシリンダボディ側通路７１と動弁カム室側通路７２とに画成する仕切壁７３を一体に形成している。この仕切壁７３は、吸気ポート入口から吸気バルブガイドボス部の近傍まで延びるとともに、その先端は、吸気ポート９を第１の通路１０と第２の通路１１とに分ける分岐壁２０に対して接続されることにより支持されている。なお、前記分岐壁２０は、仕切壁７３より動弁カム室５側を吸気ポート入口まで延在しており、図１７中に符号７４で示すリッチ動弁カム室側通路と、符号７５で示すリーン動弁カム室側通路とを仕切る壁として機能する。
【００８５】
このため、吸気管１４のリッチ低負荷用通路１７から吸気ポート９に流入した吸気は、仕切壁７３と分岐壁２０とによって画成されたリッチ動弁カム室側通路７４（図１７参照）から点火プラグＰ側の第１の通路１０の特に動弁カム室側の壁面寄りに流入し、吸気管１４のリーン低負荷用通路１８から吸気ポート９に流入した吸気は、仕切壁７３と分岐壁２０とによって画成されたリーン動弁カム室側通路７５（図１７参照）から他方の第２の通路１１の特に動弁カム室側の壁面寄りに流入する。なお、吸気管１４の高負荷用通路１６から吸気ポート９のシリンダボディ側通路７１に流入した吸気は、分岐壁２０によって第１および第２の通路１０，１１に略均等に分配される。
【００８６】
前記リッチ動弁カム室側通路７４とリーン動弁カム室側通路７５は、図１７に示すように、分岐壁２０側の通路断面積が相対的に大きくなるように形成している。通路断面積を大きくするためには、仕切壁７３を平坦に形成するとともに、図１９に示すようにバルブガイドの間隔を確保できるようにして実施している。
この構造を採ることにより、シリンダボディ側通路７１の通路断面積を可及的大きくとりながら、リッチ・リーン両動弁カム室側通路７４，７５を流れる吸気を分岐壁２０寄りに多く流すことができる。すなわち、リッチ・リーン両動弁カム室側通路７４，７５を流れる吸気は、分岐壁２０に沿って吸気の流れ方向で見て（図１７参照）シリンダ５２内におけるシリンダ軸線Ｃ寄りの部位に多く流入する。
【００８７】
このため、気化器１５のスロットル弁下流側で濃淡に分離された混合気からなる吸気流が、吸気弁７の燃焼室中心側からシリンダ内に高速で流入することにより、シリンダ５２内の吸気の流れ方向の寸法が最も大きくなる部位にタンブルＴが発生する。このタンブルは、ピストン４の頂部凹形状によって反転する際に減衰することが少なく、ピストン上昇時にも流動が残存する。すなわち、強いタンブルが発生する。この強いタンブルは、指向性が強いから、圧縮行程に移行した後も旋回軸方向へ移動することがない。
【００８８】
この結果、シリンダ５２内に層状に供給された混合気が相互に混ざり合うことはなく、点火時まで成層状態が保たれる。すなわち、シリンダ５２内の混合気の成層化が確実となる。なお、上述したように指向性が強くなる他の理由としては、吸気ポート９のシリンダボディ側通路７１から吸気が第１および第２の通路１０，１１に略均等に分配されることがあげられる。
【００８９】
一方、吸気ポート９内のシリンダボディ側通路７１は、図１２および図１３に示すように、カム軸６の軸線方向から見て吸気ポート出口近傍の屈曲部分から吸気ポート入口まで略直線状に形成している。前記屈曲部分を図１３中に符号７６で示す。
【００９０】
この実施の形態によるエンジン１の吸気装置は、リッチ動弁カム室側通路７４とリーン動弁カム室側通路７５とが分岐壁２０で互いに連通することがないように画成されているから、低負荷運転時に気化器１５で濃淡に分離された混合気が混ざり合うことなくシリンダ５２内に流入する。この結果、シリンダ５２内にタンブルが成層状態を保ちながら発生する。
【００９１】
また、シリンダボディ側通路７１と動弁カム室側通路７２との間の仕切壁７３をシリンダヘッド２に一体に形成しているから、この仕切壁７３をシリンダヘッド２とは別体に形成する場合に較べて、仕切壁７３を組付ける作業が不要になる。
さらに、前記仕切壁７３にシリンダヘッド２の高温部分から伝導によって熱が伝達されるから、この仕切壁７３に燃料が接触することによって、燃料の気化が促進される。このため、燃焼サイクル毎の空燃比が安定するから、トータルの空燃比をリーンに設定しても燃焼が安定するようになる。
【００９２】
さらにまた、この実施の形態によるエンジン１の吸気装置は、シリンダボディ側通路７１を、カム軸６の軸線方向から見て吸気ポート出口近傍の屈曲部分７６から吸気ポート入口まで略直線状に形成しているから、シリンダボディ側通路７１の直線状に形成された部分に動弁カム室側通路７２から吸気が滑らかに合流する。
【００９３】
このため、高負荷運転時に吸気管１４の高負荷用通路１６から前記シリンダボディ側通路７１に供給される大量の吸気は、吸気管１４の低負荷用通路１７，１８から流入する吸気によって流動が妨げられることが少ない。しかも、シリンダボディ側通路７１は直線状に形成されていて吸気抵抗が小さくなるから、高負荷運転時にシリンダボディ側通路７１に吸気を大量にしかも円滑に流すことができる。
【００９４】
加えて、動弁カム室５を１枚の板状のヘッドカバー５３で閉塞する構造を採るとともに、ヘッドカバー固定用のボルトを軸線が車体の前後方向を指向する状態でシリンダヘッド２に螺着しているから、ヘッドカバー５３を着脱するときに気化器１５と干渉するのを阻止することができる。例えば、第１の実施の形態で示したエンジン１において、シリンダヘッド２に取付けた二つのカバー６９のうち上側のものを取外す場合には、カバー固定用ボルト６９ａ（図１参照）が気化器１５と干渉するのを避けるために気化器１５をシリンダヘッド２から上方に離間させなければならないが、板状のヘッドカバー５３を用いる形態を採ることによって、気化器１５をシリンダヘッド２に近接させることができる。気化器１５とシリンダヘッド２との距離が短くなると、その分だけ吸気管１４を短く形成することができ、吸気抵抗を低減することができるとともに、エアクリーナ容積を大きくとることが可能となる。
【００９５】
第５の実施の形態
シリンダヘッドは図２０に示すようにシックネスゲージ挿入用の開口を形成することができる。
図２０はシックネスゲージ挿入用開口を形成したシリンダヘッドの断面図である。これらの図において、図１ないし図１９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。
【００９６】
図２０に示すシリンダヘッド２は、前記第４の実施の形態で示したシリンダヘッド２と同等の構造の動弁装置を備えている。この実施の形態によるシリンダヘッド２と第４の実施の形態で示したシリンダヘッド２との構造上の相違点は、気化器１５側の上壁に動弁カム室５の内外を連通する開口８１を形成している点である。
【００９７】
前記開口８１は、吸気弁７と吸気弁用ロッカーアーム６０との間のクリアランスを測定するシックネスゲージ（図示せず）を挿入するために形成してあり、シリンダヘッド２に固定した吸気管１４で通常は閉塞されるようにしている。吸気弁７とロッカーアーム６０との間のクリアランスを測定するためには、先ず、吸気管１４をシリンダヘッド２から取外して前記開口８１を露出させ、この開口８１から図示していないシックネスゲージを動弁カム室５内に挿入して行う。
【００９８】
排気弁８と排気弁用ロッカーアーム６１との間のクリアランスは、ヘッドカバー５３をシリンダヘッド２から取外して動弁カム室５を解放させ、動弁カム室５を形成する凹陥部６３の開口からシックネスゲージを挿入して行う。排気弁８は１本しか設けられておらず、動弁カム室５内の排気弁８側は吸気弁７側に較べて空間が広いから、シリンダヘッド２の下壁に開口を形成しなくても動弁カム室５の開口側から余裕をもって測定することができる。
【００９９】
この実施の形態では、シリンダヘッド上壁に形成した開口８１を吸気管１４で閉塞する構造を採っているから、専ら前記開口８１を閉塞するための部材が不要で、部品数の削減を図ることができる。
【０１００】
第６の実施の形態
気化器のスロットル弁下流側の吸気通路を複数に画成するためには、図２１および図２２に示すように、気化器とは別体に形成した通路形成用の隔壁部材を用いることができる。
図２１は気化器の吸気管接続部を下流側から見た状態を示す正面図、図２２は隔壁部材を示す図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は側面図である。
【０１０１】
図２１および図２２において符号９１で示すものは、気化器１５内のスロットル弁下流側の吸気通路を複数に画成するための隔壁部材である。この隔壁部材９１は、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁閉側とスロットル弁開側とに画成する横壁部材９２と、前記スロットル弁閉側を中央部２７と両側部２８とに画成する断面コ字状の縦壁部材９３とから構成している。
【０１０２】
横壁部材９２および縦壁部材９３は、金属製の板材に曲げ加工を施すことによって所望の形状に形成し、図２１および図２２において断面下向きコ字状に形成した縦壁部材９３の上面に横壁部材９２を溶接している。
【０１０３】
上述したように構成した隔壁部材９１の気化器１５への取付けは、横壁部材９２の両側端部を気化器１５の係合溝９４に係入するとともに、縦壁部材９３の二つの下端部を気化器１５の係合溝９５に係入させることによって行う。これらの係合溝９４，９５は、気化器１５の吸気通路内壁面に吸気通路の軸線と平行になるように形成している。横壁部材９２は、図２２（ａ）において実線で示すように形成し、両側端部および縦壁部材９３の下端部を前記係合溝９４，９５に係入させることによって、同図において二点鎖線で示すように、両側部が下方に偏倚するように弾性変形する構造を採っている。すなわち、隔壁部材９１を気化器１５に装着した状態では、横壁部材９２の弾発力によって縦壁部材９３の下端部が係合溝９５に押付けられる。
【０１０４】
このように横壁部材９２の弾発力で縦壁部材９３の下端部が係合溝９５（気化器）に押付けられることによって、横壁部材９２と気化器１５との間の隙間と、縦壁部材９３と気化器１５との間の隙間をシール部材などを用いることなくシールすることができる。
【０１０５】
この実施の形態を採ることにより、気化器１５のスロットル弁下流側の吸気通路を複数に画成するに当たって既存の気化器に係合溝９４，９５を形成して隔壁部材９１を装着するだけで実施することができるから、第１の実施の形態で示したように隔壁２２、分割壁２３を気化器ハウジングに一体に形成する構造に較べてコストダウンを図ることができる。
しかも、隔壁部材９１を構成する横壁部材９２と縦壁部材９３は、気化器ハウジングに鋳造で一体に形成する場合に較べて厚みを薄く形成することができるから、吸気抵抗を小さくすることができる。
【０１０６】
なお、上述した第１〜第６の実施の形態では、自動二輪車用エンジン１の吸気装置に本発明を適用する例を示したが、本発明の吸気装置は、他の車両のエンジン、例えば自動車用エンジン、自動三輪車用エンジン、雪上車用エンジンなどにも適用することができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低負荷運転時には混合気が狭い低負荷用通路から吸気ポートの動弁カム室側に供給される。この混合気は、吸気ポートの動弁カム室側の壁面に沿って流れ、吸気出口の点火プラグ側から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
一方、吸気出口における点火プラグから離間する部位からは、スロットル弁の開度に対応する流量をもって補助空気通路に吸込まれた空気が流入する。この空気も前記混合気と同様に吸気ポート内を動弁カム室側の壁面に沿って高速で流れ、吸気出口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に斜めに流入する。
【０１０８】
このため、吸気出口からシリンダ内に流入した混合気と空気とによって、シリンダ内にタンブルが発生する。このタンブルを構成する二つの旋回流、すなわち混合気の旋回流と、空気の旋回流とは、狭い低負荷用通路を高速で流れ、方向性をもって燃焼室に流入するため、ピストンの上昇行程になっても互いに混ざり合うことがなく、点火プラグ近傍には濃い混合気が存在する。この結果、混合気が希薄でも低負荷運転時において着火・燃焼が確実に起こるようになる。
【０１０９】
また、高負荷運転時には、高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、低負荷用通路と高負荷用通路の両方を使用して混合気が吸気ポートの吸気出口からシリンダ内に流入する。この吸気装置は、吸気ポートを形成する部分が吸気制御弁によって狭くなる制約を受けることはないるから、高負荷運転時に吸気出口からシリンダ内に混合気を大量に供給することができる。
【０１１０】
このように吸気出口から混合気がシリンダ内に流入することによって、燃料がシリンダ内の広い範囲にわたって多く、しかも略均等に分布するようになる。このため、空気利用率が高くなり、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【０１１１】
したがって、混合気が希薄でもタンブルによって低負荷運転時に燃焼を安定させることができ、ポンピングロス低減によって燃費改善が図れるとともに、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【０１１２】
また、スロットル弁開度が低開度のときには明確な混合気の成層化が実現され、スロットル弁開度が大きくなるにしたがって成層化の程度が弱められてスロットル弁開度が高開度のときにはシリンダ内に均一に混合気が供給されるため、低負荷運転と高負荷運転との間での運転状態の変化が円滑で、運転性がよい。
【０１１３】
請求項２記載の発明によれば、低負荷運転時には混合気が狭い低負荷用通路から吸気ポートの動弁カム室側に供給される。この混合気は、吸気ポートの動弁カム室側の壁面に沿って流れ、点火プラグとの距離が相対的に短い方の吸気弁と吸気出口との間の隙間から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に高速で斜めに流入する。
【０１１４】
一方、点火プラグとの距離が相対的に大きい方の吸気弁と吸気出口との間の隙間からは、スロットル弁の開度に対応する流量をもって補助空気通路に吸込まれた空気が流入する。この空気も前記混合気と同様に吸気ポート内を動弁カム室側の壁面に沿って高速で流れ、吸気出口から燃焼室内におけるシリンダ軸線を挾んで反対側に斜めに流入する。
【０１１５】
このため、吸気出口からシリンダ内に流入した混合気と空気とによって、シリンダ内にタンブルが発生する。このタンブルを構成する二つの旋回流、すなわち混合気の旋回流と、空気の旋回流は、狭い低負荷用通路を高速で流れ、方向性をもって燃焼室に流入するため、ピストンの上昇行程になっても互いに混ざり合うことがなく、点火プラグ近傍には濃い混合気が存在する。この結果、混合気が希薄でも低負荷運転時において着火・燃焼が確実に起こるようになる。
【０１１６】
また、高負荷運転時には、高負荷用通路にも混合気が流れるようになり、低負荷用通路と高負荷用通路の両方を使用して混合気が吸気ポートの二つの吸気出口からシリンダ内に流入する。この吸気装置は、吸気ポートを形成する部分が吸気制御弁によって狭くなる制約を受けることはなく、吸気弁を気筒当たり２個用いて吸気ポートの通路断面積を相対的に大きくすることができる構造を採っているから、高負荷運転時に二つの吸気出口からシリンダ内に混合気を大量に供給することができる。
【０１１７】
このように二つの吸気出口から混合気がシリンダ内に流入することによって、燃料がシリンダ内の広い範囲にわたって多く、しかも略均等に分布するようになる。このため、空気利用率が高くなり、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【０１１８】
したがって、混合気が希薄でもタンブルによって低負荷運転時に燃焼を安定させることができ、ポンピングロス低減によって燃費改善が図れるとともに、高負荷運転時に出力向上を図ることができる。
【０１１９】
また、スロットル弁開度が低開度のときには明確な混合気の成層化が実現され、スロットル弁開度が大きくなるにしたがって成層化の程度が弱められてスロットル弁開度が高開度のときにはシリンダ内に均一に混合気が供給されるため、低負荷運転と高負荷運転との間での運転状態の変化が円滑で、運転性がよい。
【０１２０】
請求項３記載の発明によれば、シリンダボディ側通路の直線状に形成された部分に動弁カム室側通路から吸気が滑らかに合流するから、高負荷運転時に吸気管の高負荷用通路から前記シリンダボディ側通路に供給される大量の吸気は、吸気管の低負荷用通路から流入する吸気によって流動が妨げられることが少ない。このため、シリンダボディ側通路を直線状に形成することと相俟って、シリンダボディ側通路を流れる吸気の流量係数が向上し、高負荷運転時のエンジン出力をより一層増大させることができる。
【０１２１】
また、この発明を請求項２記載の発明に係るエンジンの吸気装置に適用すると、気化器で濃淡に分離された混合気が混ざり合うことなくシリンダ内に流入するから、シリンダ内の混合気の成層化をタンブルによって確実に実現することができる。
さらに、シリンダボディ側通路と動弁カム室側通路との間の仕切壁をシリンダヘッドとは別体に形成する場合に較べ、仕切壁を組み付ける作業が不要になるから、安価に吸気装置を提供することができる。
さらにまた、前記仕切壁にシリンダヘッドの高温部分から伝導によって熱が伝達され、この仕切壁に燃料が接触することによって燃料の気化が促進される。このため、燃焼サイクル毎の空燃比が安定するから、空燃比を超リーンに設定しても燃焼が安定する。
【０１２２】
請求項４記載の発明によれば、補助空気通路に吸込まれる空気の流量を制御する制御弁を気化器のスロットル弁によって構成することができるから、専らこの空気の流量を制御するための制御弁が不要である。
このため、本発明に係る吸気装置を製造するに当たり、部品数を可及的少なく抑えることができ、コスト低減を図ることができる。
【０１２３】
請求項５記載の発明によれば、燃料の大部分は混合気として点火プラグに近い側の低負荷用通路に流入するため、点火プラグに遠い側の低負荷用通路はきわめて希薄な混合気となっている上に更に補助空気通路からの空気が多く流入するから、気化器のスロットル弁下流側の点火プラグに近い側の低負荷用通路に流入する濃混合気の流量と、点火プラグに遠い側の低負荷用通路に流入する希薄混合気の流量をスロットル弁によって制御することができる。
【０１２４】
このため、低負荷運転時の濃混合気と希薄混合気との流量制御が容易で、シリンダ内に混合気からなるタンブルと空気からなるタンブルとをバランスよく発生させることが可能である。
【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を示す断面図である。
【図２】 要部を拡大して示す断面図である。
【図３】 シリンダヘッドをシリンダボディ側から見た状態を示す底面図である。
【図４】 図２における気化器および吸気管のIV−IV線断面図である。
【図５】 図２における気化器の吸気通路形成部分のV−V線断面図である。
【図６】 図２におけるVI−VI線断面図である。
【図７】 図２における吸気管接続用ジョイントのVII−VII線断面図である。
【図８】 他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】 他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】 低負荷用通路の構成を示す断面図である。
【図１１】 他の実施の形態による吸気装置を装備した自動二輪車の側面図である。
【図１２】 他の実施の形態によるエンジンの断面図である。
【図１３】 シリンダヘッドの要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】 動弁カム室を示すシリンダヘッドの正面図である。
【図１５】 図１２における気化器のXV−XV線断面図である。
【図１６】 図１２における吸気管のXVI−XVI線断面図である。
【図１７】 図１２におけるシリンダヘッドのXVII−XVII線断面図である。
【図１８】 図１２における吸気管のＤ矢視図である。
【図１９】 図１２におけるシリンダヘッドのXIX−XIX断面図である。
【図２０】 シックネスゲージ挿入用開口を形成したシリンダヘッドの断面図である。
【図２１】 気化器の吸気管接続部を下流側から見た状態を示す正面図である。
【図２２】 隔壁部材を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…シリンダヘッド、７…吸気弁、９…吸気ポート、１０…第１の通路、１１…第２の通路、１２…点火プラグ、１４…吸気管、１５…気化器、１６…高負荷用通路、１７…低負荷用通路、１８…補助空気通路、２１…スロットル弁、２２…隔壁、２３…分割壁、２６ａ…メイン燃料噴口、３１…上流側連通路、３２…下流側連通路、３３…上流端開口、３４…空気孔、７１…シリンダボディ側通路、７４…リッチ動弁カム室側通路、７５…リーン動弁カム室側通路、７３…仕切壁。

Claims (5)

1. シリンダヘッドに点火プラグを吸気の流れ方向から見て一方に偏る位置に配設し、このシリンダヘッドの吸気ポートにスライド式スロットル弁を有する気化器から混合気を供給する構造とし、この気化器に、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁開側とスロットル弁閉側とに画成する隔壁を形成し、前記スロットル弁開側を吸気管の高負荷用通路を介して前記吸気ポートの上流側端部におけるシリンダボディ側に接続するとともに、前記スロットル弁閉側を吸気管の低負荷用通路を介して吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって点火プラグ側の部位に接続し、この吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって他方の部位を、スロットル弁の開動作に連動して少なくともスロットル弁の低開度域では開口面積が増大する構造の制御弁を有する補助空気通路を介して大気に連通させたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 吸気弁を気筒当たり２個備えたシリンダヘッドに点火プラグを一方の吸気弁側に偏る位置に配設し、このシリンダヘッドの吸気ポートにスライド式スロットル弁を有する気化器から混合気を供給する構造とし、この気化器に、スロットル弁下流側の吸気通路をスロットル弁開側とスロットル弁閉側とに画成する隔壁を形成し、前記スロットル弁開側を吸気管の高負荷用通路を介して前記吸気ポートの上流側端部におけるシリンダボディ側に接続するとともに、前記スロットル弁閉側を吸気管の低負荷用通路を介して吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって点火プラグ側の一方の吸気弁に向けて延びる部位に接続し、この吸気ポートの上流側端部における動弁カム室側であって他方の吸気弁に延びる部位を、スロットル弁の開動作に連動して少なくともスロットル弁の低開度域では開口面積が増大する構造の制御弁を有する補助空気通路を介して大気に連通させたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
3. 請求項１または請求項２記載のエンジンの吸気装置において、シリンダヘッドに、吸気ポート内を吸気管の高負荷用通路に接続するシリンダボディ側通路と、低負荷用通路・補助空気通路に接続する動弁カム室側通路とに画成する仕切壁を吸気ポート入口から吸気弁貫通部の近傍まで延びるように一体に形成し、前記シリンダボディ側通路を、カム軸の軸線方向から見て吸気ポート出口近傍の屈曲部分から吸気ポート入口まで略直線状に形成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうち何れか一つのエンジンの吸気装置において、スロットル弁を有底円筒状のピストン弁によって形成し、補助空気通路を、前記スロットル弁の周壁に穿設した空気孔を介してスロットル弁上流側の吸気通路に連通するように形成し、この補助空気通路に介装する制御弁をスロットル弁によって構成したことを特徴とするエンジンの吸気装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうち何れか一つのエンジンの吸気装置において、気化器の隔壁にスロットル弁下流側の吸気通路のスロットル弁閉側を燃料噴口と対応する中央部とその両側部とに三分割する分割壁を形成し、前記中央部に点火プラグに近い側の低負荷用通路を接続するとともに、両側部は点火プラグに遠い側の低負荷用通路に接続し、かつ補助空気通路と接続したことを特徴とするエンジンの吸気装置。

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