JP4309351B2 - エンジン - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも低負荷運転時に微粒化用空気（アシストエア）を燃料噴射弁の噴射ノズル付近に供給することにより燃料の微粒化の促進を図るようにしたエンジンに関する。

アシストエアにより燃料の微粒化を促進するようにしたエンジンの吸気装置として、従来から、吸気弁開口に連通する主通路のスロットル弁より下流側に燃料噴射弁を配設し、上記主通路のスロットル弁より上流側と上記燃料噴射弁（以下、「インジェクタ」という）の噴射ノズルが位置する噴射通路とを副通路で連通したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
日本国特開平０９−０１４１０２号公報

ところが、上記従来の吸気装置では、インジェクタが、吸気弁開口から上流側に離れた位置に設置されているため、インジェクタから噴射された燃料は、吸気弁開口に至るまでに、その多くが噴射通路壁面や主通路壁面へ付着する。

このように噴射通路壁面や主通路壁面への付着量が多くなると、燃焼室に噴射されるエアと燃料との混合比が予定された混合比と異なり、未燃焼ガスが排出されることによって排気ガス性状が悪化したり、燃料が十分に気化されず筒内に流入し、燃焼、排ガス性状を悪化させたり、さらに、スロットル操作に対する応答性が十分でないといった問題がある。

本発明の目的は、燃焼性の悪化を招くことなく燃料の壁面付着量を削減し排気ガス性状やスロットル応答性を改善することである。

この目的は、シリンダへエアを供給するエア供給手段と、吸気弁及び排気弁を各々駆動させる吸気および排気共用のカムを備え、前記吸気弁及び排気弁の間で回動自在に設けられたカム軸と、前記シリンダの吸気弁開口に対向する位置で、且つ、前記吸気弁の軸と吸気ポートの中心軸との間であって前記吸気ポートの吸気弁側端部に近接する位置に配置される燃料噴射口を有するインジェクタと、を具備し、前記カム軸が前記シリンダの気筒軸線に対して排気側に偏位した位置で配置されて、前記吸気弁と気筒軸線とのなす角度が排気弁と気筒軸線とのなす角度より小さく設定されることによって前記吸気弁、前記排気弁及びこれらを駆動するカム軸が気筒軸線に対して前記吸気ポートから離間する方向に偏位して、前記吸気弁は前記排気弁と比較して前記気筒軸線により近づいた起立状態で配置され、前記インジェクタは、前記燃料噴射口から噴射された燃料と前記エアとの混合気の前記吸気弁開口における実効スポットの直径が前記吸気弁開口の半径よりも小となり、前記実効スポットの軸線が前記吸気弁開口を通り前記シリンダの内周壁に交差する位置で、且つ、前記燃料噴射口から噴射された燃料と前記エアとの混合気が前記シリンダ内でエアーモーションを発生させる角度で、ヘッドシリンダに直付けされ、燃料噴射中に開く前記吸気弁開口から、前記混合気を前記シリンダ内に直接噴射して前記エアーモーションを発生させるエンジンにより解決される。

本発明によれば、燃焼性の悪化を招くことなく燃料の壁面付着量を削減し排気ガス性状やスロットル応答性を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１〜図５は本発明の実施形態１に係る自動二輪車用エンジンの吸気装置を説明するための図であり、図１は断面側面図、図２は断面平面図、図３は噴射口を示す模式図、図４は第１，第２スロットル弁の負荷と開度との関係を示す特性図、図５は燃料噴射タイミングと燃費との関係を示す特性図である。なお、本実施形態において前，後、左，右とはエンジンを車体フレームに搭載して着座した状態で見た場合の前，後、左，右を意味している。

図１及び図２に示すエンジン１は、吸気弁開口３ｅを介してシリンダにエアを供給するエア供給手段と、吸気弁開口３ｅに燃料噴射口を対向させ、且つ、燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気がシリンダ内でエアーモーションを発生させる角度で配設されたインジェクタ（以下、「インジェクタ」という。）１１とを具備し、インジェクタ１１の燃料噴射中に開けた吸気弁開口３ｅから、混合気をシリンダ内に直接噴射してエアーモーションを発生させる構成を採る。

また、図１及び図２に示すエンジン１は、燃焼室内への吸気を行う吸気弁７を取り付ける吸気弁配設部と、燃焼室内からの排気を行う排気弁８を取り付ける排気弁配設部と、外部エアを吸気弁に供給する吸気ポート３ｇと、燃料を噴出するインジェクタ１１を取り付けるインジェクタ配設部と、吸気弁配設部と排気弁配設部と吸気ポート３ｇとインジェクタ配設部とを一体的に形成してなるシリンダヘッド２とを具備する。

具体的に、図１及び図２に示すエンジン１は、水冷式４サイクル単気筒型のエンジンである。このエンジン１は、気筒軸が垂直なシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の上合面２ａに、積層された状態で締結されたシリンダヘッド３と、このシリンダヘッド３の上合面３ａに装着されたヘッドカバー４とを有する。

シリンダブロック２のシリンダボア２ｂ内には、図示しないピストンが摺動自在に挿入配置されている。なお、ピストンは図示しないコンロッドによりクランク軸に連結されている。

シリンダヘッド３の下合面３ｂには、下方に開口する凹状の燃焼凹部３ｃが形成され、この燃焼凹部３ｃは、シリンダボア２ｂ内において、ピストンととともに燃焼室を構成する。この燃焼凹部３ｃには、燃焼室に連通する排気弁開口３ｄと吸気弁開口３ｅとが２つずつ形成されている。

排気弁開口３ｄ，３ｄは、シリンダヘッド３に形成された排気ポート３ｆに接続され、排気弁開口３ｄからの排気は、排気ポート３ｆによりシリンダヘッド３の前壁側に導出される。また、吸気弁開口３ｅ，３ｅは、シリンダヘッド３に形成された吸気ポート３ｇに接続され、吸気弁開口３ｅへの吸気は吸気ポート３ｇによりシリンダヘッド３の後壁側から案内される。

排気弁開口３ｄは、当該排気弁開口３ｄの開口平面に対して鉛直方向に進退動する排気弁６の弁頭６ａで開閉される。

排気弁６は、シリンダヘッド３に配設され、弁頭６ａと、弁頭６ａが先端部に設けられた弁軸６ｂとを有する。弁軸６ｂは、気筒軸Ａとθ１の角度をなすようエンジン前側に傾斜配置されている。また、弁軸６ｂの上端（基端部）には、リテーナ６ｃが装着され、排気弁６は、リテーナ６ｃとシリンダヘッド３に形成されたばね座３ｋとの間に介装された弁ばね６ｄにより、軸部６ｂが排気弁開口３ｄから離間する方向、つまり、弁頭６ａが排気弁開口３ｄを閉じる方向に付勢されている。

また、吸気弁開口３ｅは、当該吸気弁開口３ｅの開口平面に対して鉛直方向に進退動する吸気弁７の弁頭７ａで開閉される。

吸気弁７は、ヘッドシリンダ３に配設され、弁頭７ａと、弁頭７ａが先端部に設けられた弁軸７ｂとを有する。弁軸７ｂは、気筒軸線Ａとθ２の角度をなすようエンジン後側に傾斜配置されている。また、弁軸７ｂの上端（基端部）には、リテーナ７ｃが装着され、吸気弁７は、リテーナ７ｃとシリンダヘッド３に形成されたばね座３ｋとの間に介装された弁ばね７ｄにより、軸部７ｂが吸気弁開口３ｅから離間する方向、つまり、弁頭７ａが吸気弁開口３ｅを閉じる方向に付勢されている。

シリンダヘッド３の排気弁６、吸気弁７の弁ばね６ｄ、７ｄとの間には、吸気および排気共用のカムを備えるカム軸８が、回転自在に配設されている。

また、カム軸８と排気弁６との間の上側には、排気ロッカアーム９が配置され、排気ロッカ軸９ａにより回転自在に支持されている。またカム軸８と吸気弁７との間の上側には吸気ロッカアーム１０が配置され、吸気ロッカ軸１０ａにより回転自在に支持されている。これらロッカアーム９、１０は、それぞれ一端部でカム８軸のカムと接触し、カム軸８の回転により他端部で軸部６ｂ、７ｂの上端をそれぞれ押圧し、軸部６ｂ、７ｂをそれぞれ付勢方向に抗して移動させる。これら排気、吸気ロッカ軸９ａ，１０ａは、ヘッドカバー４の内面に突設されたボス部により支持されている。

なお、カム軸８は、気筒軸線Ａに対して排気側にａだけ偏位配置されている。これに伴って、吸気弁７の気筒軸線Ａとなす角度θ２は、排気弁６の気筒軸線Ａとなす角度θ１より小さく設定されている。即ち、吸気弁７は、排気弁６に比較して気筒軸線Ａにより近づく起立状態に配置されている。その結果、吸気弁７からエンジン後側部分により大きなスペースが確保され後述するインジェクタ１１の設置を自由に行うことができる。

吸気ポート３ｇは、ヘッドシリンダ３内において、上記吸気弁開口３ｅから気筒軸線Ａに略直交する方向に屈曲された後、そのまま後方に延長されてなり、外気を燃焼室内に導入する主通路の一部を構成している。

吸気ポート３ｇの下流端の屈曲部は、隔壁３ｈにより上記左，右の吸気弁開口３ｅ，３ｅに連通する分岐通路３ｉ，３ｉに分岐されている。また、吸気ポート３ｇの上流端の外部接続口３ｊは、スロットルボディ５に接続されている。なお、このスロットルボディ５は、その上流側で、エアクリーナに接続されている。

スロットルボディ５は、主通路上に下流側から順に第１，第２スロットル弁５ａ，５ｂを備えている。第１スロットル弁５ａおよび第２スロットル弁５ｂの間には、主通路から分岐する副通路１３が設けられている。

図４の第１，第２スロットル弁５ａ，５ｂの開度と負荷（スロットル操作量）との関係に示すように、下流側に配置された第１スロットル弁５ａは、無負荷（アイドル）運転域から所定の部分負荷運転域ｂまでは全閉位置に保持される。

これにより、スロットルボディ５は、噴射された燃料の微粒化を促進するための微粒化用空気を副通路１３を介して、インジェクタ１１の噴射ノズル１１ａ付近に大量に供給するようになっている。噴射ノズル１１ａ付近へ大量な微粒化用空気を供給することにより、低負荷運転時における噴射燃料のガス化を促進する。

また、上流側に配置された第２スロットル弁５ｂは、スロットル操作に応じて主通路面積を制御する通常のスロットル弁である。なお、第２スロットル弁５ｂは、プーリ，スロットルケーブルを介して操向ハンドルのスロットルグリップに連結されているとともに、所定の遅れを生じるリンク機構を介して第１スロットル弁５ａに連結されている。

そして、図１に示すように、吸気ポート３ｇの天壁側には、インジェクタ１１が配設されている。

インジェクタ１１は、吸気弁開口３ｅに燃料噴射口を対向させ、且つ、燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気がシリンダ内でタンブルなどのエアーモーションを発生させる角度で、ヘッドシリンダ３に配設されている。詳細には、例えば、インジェクタ１１は、平面から見たときに吸気ポート３ｇの中心線Ｂに一致し、かつカム軸方向から見たときに気筒軸線Ａに対して（θ２＋θ３）の角度でエンジン後壁側に傾斜するように配設されている。

このインジェクタ１１のヘッドシリンダ３における配置位置、角度等設定に当たっては次のように設置される。例えば、図１におけるインジェクタ１１の配置位置は、インジェクタ１１により噴射される燃料と微粒化用空気との混合気が、吸気弁開口３ｅと開位置にある吸気弁７の弁頭７ａとの環状の隙間の、主として気筒軸線Ａ側部分を通る位置にする。加えて、インジェクタ１１は、気筒軸線Ａ部分を通った混合気がシリンダボア２ｂ内面の排気弁開口側部分に沿って気筒軸線Ａ方向に噴射される位置に設定されている。

また、インジェクタ１１は、図２に示すように、噴射ノズル１１ａの燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気の吸気弁開口３ｅにおける実効スポットの直径が吸気弁開口の半径よりも小さい。この実効スポットの軸線は、吸気弁開口３ｅを通りシリンダの内周壁と交差する位置となっている。

すなわち、インジェクタ１１は、その噴射ノズル１１ａが、図１において、水平方向から見て、吸気弁開口３ｅが弁頭７ａにより閉塞された状態における弁軸７ｂの基端と、吸気弁７の軸線と吸気ポート３ｇの中心線Ｂとの交点と、吸気ポート３ｇの中心線Ｂとシリンダヘッド３の上流端の外部接続口３ｊとの交点とを結んだ領域内に位置するように配置されている。

なお、このインジェクタ１１は、吸気弁開口３ｅの開口面から噴射ノズル１１ａまでの距離が４．０ｃｍ以下となる位置に配置されることが望ましい。

また、インジェクタ１１の燃料噴射は、燃料噴射中に、吸気弁開口３ｅが開いた状態となるタイミングで制御されている。例えば、インジェクタ１１の吸気弁開口３ｅに対する噴射タイミングは、ＥＣＵ（Engine Control Unit）などの制御装置により制御される。

吸気ポート３ｇの天壁部分には、装着穴３ｍが、外部から吸気ポート３ｇ内に連通した状態で形成されている。また、装着穴３ｍの吸気ポート連通部付近は、噴射された燃料を吸気ポート３ｇから吸気弁開口３ｅを通してシリンダボア２ｂ内に案内する噴射通路１４となっている。この噴射通路１４には、筒状のホルダ１２が嵌合されることにより装着されている。

このホルダ１２の軸方向外側に位置する支持穴１２ａ内に、インジェクタ１１の噴射ノズル１１ａ部分が挿入された状態で嵌合されている。この噴射ノズル１１ａは、吸気弁７の軸と吸気ポート３ｇの中心軸Ｂとの間であり、且つ、吸気ポート３ｇの吸気弁側端部に近接する位置に配置されている。

なお、この噴射ノズル１１ａの燃料噴射孔は、燃料を左，右の吸気弁開口３ｅ，３ｅに向かう分岐流として噴射する形状を有している。

また、ホルダ１２の軸方向内側部分は噴射口１２ｂとなっており、インジェクタ１１の噴射ノズル１１ａから２方向に分岐するように噴射された燃料は、噴射口１２ｂ内で微粒化用空気と混合され、該噴射口１２ｂから吸気ポート３ｇの分岐通路３ｉ、３ｉを通ってシリンダボア２ｂ等からなる燃焼室内に供給される。ここで、ホルダ１２の噴射口１２ｂは、隔壁３ｈに対向しており、該隔壁３ｈには上記インジェクタ１１から噴射された燃料が衝突するのを回避するための逃げ部３ｎが切欠き形成されている。この逃げ部３ｎは、隔壁３ｈの吸気弁開口側端部を窪ませ、且つ、表面が吸気弁開口３ｅ側に傾斜するように形成されている。この構成により、逃げ部３ｎは、２つの分岐通路３ｉ、３ｉの中心にインジェクタ１１が配置されていても、噴射された燃料を２つの吸気弁開口３ｅ，３ｅに向けた分岐流として案内する。したがって、噴射された燃料が隔壁３ｈに衝突することがなく、隔壁３ｈへの燃料の付着を防止できる。

ホルダ１２の噴射口１２ｂの外周部の小径に形成された部分と装着穴３ｍとの間には、環状のエアチャンバ１２ｃが形成されている（図１および図３Ａ参照）。このエアチャンバ１２ｃは、ホルダ１２に等角度間隔毎に径方向に貫通形成された複数（この実施形態では４個）の連通孔１２ｄにより噴射口１２ｂ内に連通している。

また、エアチャンバ１２ｃには、副通路１３の下流側の開口端部の下流端開口（接続口）１３ａが、噴射ノズル１１ａに近接配置された状態で連通している。

この副通路１３は、上記吸気ポート３ｇに沿って上流側に延び、その上流端開口１３ｂは上記スロットルボディ５の第１，第２スロットル弁５ａ，５ｂの間に連通している。

ここで、４個の連通孔１２ｄのうち、上記下流端開口１３ａ側に位置する２つの連通孔１２ｄの軸線は、下流端開口１３ａの軸線に対して４５°をなしている。即ち、上記連通孔１２ｄは上記下流端開口１３ａからずらした方向に向けて形成されている。つまり、副通路１３の下流端開口１３ａは、噴射口１２ｂの外周面に対向配置された状態となっている。これにより、下流端開口１３ａから吐出されるエアは、直接筒状の噴射口１２ｂ内に流入せず、エアチャンバ１２ｃ内に流入した後、噴射口１２ｂに放射状に設けられた連通孔１２ｄのそれぞれから噴射口１２ｂ内に流入する。

次に本実施形態１のエンジンの作用効果について説明する。

無負荷運転域から所定の部分負荷運転域ｂ（図４参照。）においては、下流側の第１スロットル弁５ａは全閉とされ、第２スロットル弁５ｂはスロットル操作に応じて開閉制御される。

部分負荷運転域ｂより負荷の小さい運転域では、エンジン側の吸気負圧が副通路１３にそのまま作用し、吸入空気の全量がスロットルボディ５内から副通路１３を通ってエアチャンバ１２ｃに導入される。そして、吸入空気は、エアチャンバ１２ｃから連通孔１２ｄを通って噴射口１２ｂ内に噴射され、ここで噴射ノズル１１から噴射された燃料を微粒化しつつ該燃料と良く混合される。そして、この混合気が隔壁３ｈの逃げ部３ｎの左，右を通って左，右の吸気弁開口３ｅから燃焼室内に供給される。

このとき、混合気は、インジェクタ１１の燃料噴射中に開けた吸気弁開口３ｅから燃焼室（シリンダ）内に直接噴射されるため、急なスロットル操作に対しても迅速に反応して燃焼室に混合気を供給することができ、エンジン回転速度の増加に遅れが生じない等のスロットル応答性を改善することができる。

噴射ノズル１１ａの燃料噴射孔をシリンダ軸線Ａと平行で動弁機構の吸気側端部を通る直線Ｃより気筒軸Ａ側に位置させたので、インジェクタの噴射ノズル１１ａを吸気弁開口３ｅに近接させることができる。

したがって、燃料が付着し得る壁面積自体が小さくなる。それに伴って燃料の壁面付着量が減少し、冷間運転時の燃費を改善できるとともに燃料カット時やアイドルストップ時に未燃焼燃料が排出されることによる排気ガス性状の悪化を改善できる。また、急なスロットル操作に対してもエンジン回転速度の増加に遅れが生じない等のスロットル応答性を改善できる。

また、混合気は、吸気弁開口３ｅと開いている吸気弁７の弁頭７ａとの環状の隙間の主として排気側部分からシリンダボアの内面に沿って軸方向に供給される。そのため、シリンダボア２ａ内においてタンブル（縦渦）が確実に発生し、上述の燃料の微粒化、霧化と相まって流動強化による燃焼の急速化により燃焼性が向上する。

つまり、インジェクタ１１は、噴射ノズル１１ａの燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気の吸気弁開口における実効スポットの直径が吸気弁開口３ｅの半径よりも小であり、且つ、実効スポットの軸線が吸気弁開口を通りシリンダの内周壁と交差する位置に配設されている。このため、燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気は、燃料噴射中に開いている状態の吸気弁開口３ｅを通り、シリンダ内に鋭角に直噴される。よって、シリンダボア２ａ内において、タンブル（縦渦）を確実に発生させ、燃料の微粒化、霧化に加え、混合気の流動を強化することとなり、燃焼の急速化により燃焼性を向上することができる。

また、本実施形態では、カム軸８を気筒軸線Ａより排気側に偏位させて配置し、気筒軸線Ａと吸気弁７とのなす角度θ２を気筒軸線Ａと排気弁６とのなす角度θ１より小さく設定した。つまり吸気弁７を気筒軸線Ａ側に寄り添うように起立させたので、シリンダヘッド３の吸気側部分に、インジェクタ１１を吸気弁開口３ｅに近づけて配置するためのスペースを確保でき、上述の燃料の壁面付着量を低減し、応答性を改善できるとともに、燃焼性を向上できる。なお、角度θ１、θ２の一例としては、角度θ１を１７°〜２７°、角度θ２を１５°〜２５°と設定することが挙げられる。

また、噴射通路の噴射ノズル１１ａが位置する部分とスロットルボディ（主通路）５の第１、第２スロットル弁５ａ、５ｂの間の部分とを副通路１３で連通し、無負荷から所定の部分負荷運転域までは第１スロットル弁５ａを全閉としたので、大量の吸入空気を噴射ノズル１１ａ部分に微粒化用空気として確実に供給でき、そのため上述の噴射燃料の微粒化を促進できる。

さらに、図３Ａに示すように、エアチャンバ１２ｃと噴出口１２ｂとを連通する連通孔１２ｄのうち副通路１３のエアチャンバへの接続口１３ａ側に位置する連通孔については、副通路１３の接続口１３ａ部分の軸線とは所定角度（本実施形態では４５°）以上をなしているので、噴射燃料と微粒化用空気との混合気流が偏った流れとなるのを回避でき、混合気流を目標とする方向に流し易い。

即ち、図３Ｂに示すように、接続口１３ａ側に位置している連通孔１２ｄの軸線が接続口１３ａの軸線と一致する場合には、この部分の連通孔１２ｄから流入する空気量が残りの連通孔からの空気量より多くなる、これにより、混合気流が上記接続口１３ａから離れるように偏って流れ、その結果、上記混合気流を目標とする方向に流すことができなくなる。

さらに、図１に示すように、左、右の分岐通路３ｉ，３ｉを画成する隔壁３ｈに、噴射された燃料が衝突するのを防止する逃げ部３ｎを形成したので、２つの分岐通路３ｉ，３ｉの中心にインジェクタ１１を配置した場合でも、２つの吸気弁開口３ｅ，３ｅに向けた分岐流として噴射された噴射燃料が分岐通路３ｉの内壁に衝突付着するのを回避できる。

図５は、インジェクタ１１からの燃料の噴射終了タイミングと燃費率との関係を示す。図中、曲線Ｄは本実施形態の場合の燃費率を示し、また曲線Ｅは従来の吸気管噴射の場合を、具体的には、吸気マニホールドのシリンダヘッド取付部付近にインジェクタを配設した場合の燃費率を示す。また、ＥＸ、ＩＮはそれぞれ排気弁、吸気弁のリフトカーブを示す。

同図から、従来の吸気管噴射の場合、吸気弁が開いている期間に噴射すると燃費率が大幅に悪化している。これは、インジェクタを単に吸気弁開口に近接させただけの場合、吸気ポート壁面に付着する燃料量は減少するものの噴射された燃料が蒸発することなく燃焼室内に導入されることが大きな原因となっていると考えられる。

一方、本実施形態の場合、燃料噴射終了時期が吸気弁の最大リフト時以降ほど燃費率が向上しており、即ち吸気弁が開いている期間に燃料噴射を行なった場合が最良の燃費率となることが判る。

これは、本実施形態の場合、吸気弁開口の直近にインジェクタ１１を、吸気弁開口３ｅに噴射ノズル１１ａを対向させ、且つ、噴射ノズル１１ａから噴射された燃料とエアとの混合気がシリンダ内でタンブルやスワールなどのエアーモーション、特にタンブルを確実に発生させる角度で配設した。したがって、吸気ポート壁面に付着する燃料量が大幅に減少し、かつアシストエアと燃料との混合気がタンブルを発生させ、燃料の微粒化、霧化を促進できたことによるものと考えられる。

このように、本実施の形態では、図５に示すように、上述の最良の燃費率を達成するため、インジェクタ１１の燃料噴射中に吸気弁が開いており、この噴射中に開いている吸気弁を介して、噴射された燃料とエアとの混合気がシリンダ内に直接噴射されている。言い換えれば、本実施の形態では、インジェクタ１１の噴射と吸気弁の開口が同期するように制御され、インジェクタ１１の燃料噴射中に開けた吸気弁開口３ｅを介して、混合気をシリンダボア２ｂ内に直接噴射している。

図６は、本実施形態１に係るエンジンの定常運転状態時に、燃料噴射量を増量した際のシリンダ内空燃比（Air-Fuel ratio：以下「Ａ／Ｆ」という。）の挙動を示す図である。この図には、本実施形態の方式のＡ／Ｆ挙動を示す本方式のＡ／Ｆ履歴とともに、インテクマニホールド部分にインジェクタが取り付けられた従来方式のエンジンのＡ／Ｆ履歴が図示されている。

図６に示すように、エンジン１は、燃料増加の際に、従来方式のエンジンに比べ、Ａ／Ｆの応答が早く、燃料噴射系のレスポンスの向上が図れたものとなっている。

これは、インジェクタ１１が吸気弁開口３ｅ近傍に設置されたため、インジェクタ１１から噴射された燃料がシリンダ（シリンダボア２ｂ）内に到達するまでの距離が従来のものと比べて短縮され、燃料の輸送遅れが短縮されたためであると考えられる。

図７は、本実施形態１に係るエンジンの定常運転時に、燃料噴射量を０にした際のシリンダ内空燃比（Air-Fuel ratio：以下「Ａ／Ｆ」という。）の挙動を示す図である。この図には、本実施形態の方式のＡ／Ｆ挙動を示す本方式のＡ／Ｆ履歴とともに、インテクマニホールド部分にインジェクタが取り付けられた従来方式のエンジンのＡ／Ｆ履歴が図示されている。

図７に示すように、エンジン１は、定常運転状態において燃料噴射量を０にした際には、従来方式のエンジンと比べて、Ａ／Ｆの応答が早い。これは、インジェクタ１１が吸気ポートの吸気弁開口側端部に近接配置されているので、吸気弁開口３ｅに至るまでの内壁に燃料が付着する量が減少したためと考えられる。つまり、従来方式では、燃料噴射停止後に、吸気弁開口に至るまでの内壁面に付着した燃料がシリンダ内に供給されてしまう。これに対し、本実施の形態のエンジン１では、燃料噴射量の変化が素早くシリンダ内のＡ／Ｆに反映され、従来方式と比べて、燃料噴射系のレスポンスが向上している。

このように本実施形態では、インジェクタ１１がヘッドシリンダ３に直付けされ、噴射ノズル１１ａが吸気弁開口３ｅに近接した構成であるため、インジェクタが吸気管（インテクマニホールド）に取り付けられた従来の燃料噴射式のエンジンと異なり、スロットル弁５ａはヘッドシリンダ３に極力近づけて配置され、吸気ポートの容量が小さくなっている。

ここで、吸気ポート容積が燃焼に与える影響を説明する。

図８は、本実施形態１に係るエンジンの吸気ポート容積を変化させた際のポート内圧力波形を示す図である。また、図９は、図８に示す吸気ポート内圧力波形の変化を示す概略図である。なお、この図９では、本エンジンによるポート圧力波形を実線で示し、インジェクタが吸気管（インテクマニホールド）に取り付けられた通常の４サイクルエンジンのアイドルや低負荷域でのポート圧力波形を破線で示す。

図９の破線のポート圧力波形に示すように、通常の４サイクルエンジンでは、吸気弁が開くときには、ポート圧力は大気により負圧になっているため、吸気ポートにシリンダボア２ｂから既燃ガスが逆流し、自己排ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が発生する。

これに対し、本実施の形態のエンジン１では、ポート容量が縮小されているため、図９の実線のポート圧力波形で示すように、吸気工程時にスロットル弁５ａの下流からシリンダボア２ｂへ供給される空気が減少する。このため、同一出力を実現するためには、スロットル開度を大きくすることとなる。これにより、ポート圧力は迅速に大気圧に近づき、吸気弁が開くときには、ポート内圧力は大気圧と同様な圧力となっている。したがって、エンジン１によれば、ポート容積を縮小しているので、アイドル、低負荷時の既燃ガスの逆流を低減することができる。

図１０は、アイドル状態のエンジンにおける吸気ポート容量が燃焼に与える影響を示す図であり、図１０Ａは、吸気ポート容量とＴＨＣ（全炭化水素）排出量との関係を示す図、図１０Ｂは、吸気ポート容量と燃費率との関係を示す図、図１０Ｃは、吸気ポート容量と回転変動率との関係を示す図である。

図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Cに示すように、本実施の形態のエンジン１によれば、吸気ポート容積が縮小されているので、ＴＨＣ排出量、燃費消費率のそれぞれを低減することができるとともに、回転変動率を下げることができる。このように、エンジン１では、吸気ポート容積を縮小することにより、シリンダ内での燃焼改善を図ることができる。

ここで、上記実施形態１では、エアチャンバ１２ｃを、噴射口１２ｂの外周のみを囲む形状としたが、これに限らず、図１１に示すように、噴射口１２ｂを囲むように形成されエアチャンバ１２ｃを上記噴射ノズル１１ａの周囲を囲むようにインジェクタ１１側に延長しても良い。

このようにした場合は、微粒化用空気で噴射ノズル１１ａ部分を冷却でき、該ノズル部分の過熱を防止でき、燃料の温度上昇による気泡の発生を防止できる。

また、上記実施形態１では噴射通路に別体のホルダ１２を嵌合装着したが、このホルダや上記エアチャンバ１２ｃを、図１２，図１３に示すように、シリンダヘッド３に一体に形成することも可能である。この場合、上記エアチャンバ１２ｃは、図１２に示すように噴射口１２ｂ部分のみを囲むように形成することも、図１３に示すようにさらに噴射ノズル１１ａ部分も囲むように形成することも可能である。

さらに、またインジェクタ１１の冷却に関しては、図１４に示すように、インジェクタ１１に近接するように冷却ジャケット３ｐを形成し、冷却水によりインジェクタ１１を冷却することも可能である。

また、上記実施の形態１では噴射口が全長に渡って同じ内径を有する場合を説明したが、図１５に示すように、噴射口１２ｂの噴射ノズル１１ａに接する部分を小径に形成して絞り１２ｂ′を設けることも可能である。このようにした場合には、吸入空気と燃料との混合部での空気流速が上昇し、微粒化をより一層促進することができるといった作用効果がある。

また、上記実施形態１では、エンジンの気筒軸Ａが垂直方向を向いている場合を示したが、該エンジンは勿論気筒軸を水平方向に向けて車体に搭載されることもある。この場合吸気通路の軸線Ｂが垂直上方を向くこととなる。

さらに、上記実施形態１では、気筒軸を中心に対象に配設された排気弁６と吸気弁７、さらにシリンダボア２ｂの軸に対して直交するように配置される吸気ポート３ｇのそれぞれが一体的にシリンダヘッド１１に配設されている。インジェクタ１１先端の噴射ノズル１１ａは、吸気弁７の軸と吸気ポート３ｇの中心軸Ｂとの間であり、且つ、吸気ポート３ｇの吸気弁側端部に近接する位置に配置されている。このため、ヘッドシリンダ３において、インジェクタ１１は、噴射ノズル１１ａの燃料噴射口から噴射された燃料とエアとの混合気の吸気弁開口における実効スポットの直径が吸気弁開口３ｅの半径よりも小であり、且つ、実効スポットの軸線が吸気弁開口３ｅを通りシリンダボア２ｂの内周壁と鋭角に交差する位置に容易に配設される。

なお、上記実施形態１では、第１，第２スロットル弁５ａ，５ｂを設けたが、これに限らず、第２スロットル弁５ｂは廃止して、第１スロットル弁５ａのみとし、副通路１３の途中にソレノイド弁１３ｃを設けても良い。この場合、第１スロットル弁５ａは上記実施例の場合と同様に所定の部分負荷運転域ではスロットル操作に遅れて開閉制御され、この第１スロットル弁５ａが閉じている期間においてはソレノイド弁１３ｃにより副通路１３の通路面積が制御される。例えばアイドル運転域ではソレノイド弁１３ｃによりアイドル回転制御が行なわれ、スロットル操作量が増加するにつれてソレノイド弁１３ｃの開度が増加される。この一例を実施の形態２として具体的に説明する。

（実施形態２）
図１６Ａは、本発明の実施形態２に係るエンジンの断面平面図、図１６Ｂは、本発明の実施形態２に係るエンジンの断面側面図である。なお、図１６ＡではＥＣＵ（Engine Control Unit）を便宜上省略している。

この実施形態２のエンジン１００は、図１に示す実施の形態１に対応するエンジン１と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる構成要素のみ説明する。

エンジン１００は、図１に示すエンジン１において、第２スロットル弁を排除して、ＩＳＣ（Idol Speed Control）バルブ１２０を備える構成である。

詳細には、エンジン１００は、スロットルボディ１０５の主通路内の吸気ポート側に設けられ、無負荷から所定の部分負荷運転域までは全閉する第１スロットル弁５ａと、第１スロットル弁５ａの全閉時に、副通路１１３へのエアの供給を制御するＩＳＣバルブ１２０とを備え、さらに、このＩＳＣバルブ１２０を制御するＥＣＵ１３０を有する。

エンジン１００のスロットルボディ１０５は、シリンダヘッド３における吸気ポート３ｇに接続されている。そして、スロットルボディ１０５内部の主通路には、シリンダヘッド側端部に第１スロットル弁５ａが設けられている。第１スロットル弁５ａは、開閉機構を介して、図示しない操向ハンドルのスロットルグリップに連動している。

図１７Ａおよび図１７Ｂは、第１スロットル弁の開閉機構の一例を示す図である。

図１７Ａに示す開閉機構では、第１スロットル弁５ａの軸１０７が、スロットルボディ１０５の側壁部１０６から外方に突出し、この突出した軸部１０７は２枚の回転板（プーリ）１０８、１０９に挿通されている。また、軸部１０７は、その端部で軸受け部１１０により回転自在に軸支されている。

第１回転板１０８は、バタフライ弁型である第１スロットル弁５ａの軸部１０７に一体的に形成され、回転することにより第１スロットル弁５ａを開閉する。この第一回転板１０８の周縁部の一部には、半径方向に突出する突出部１０８ａが設けられている。この突出部１０８ａは軸１０７の回転に伴い周方向に移動する。

第２回転板１０９は、第１回転板１０８に対向して、軸部１０７に回転自在に設けられている。この第２回転板１０９は、図示しないアクセルグリップに連結されたスロットルケーブル１１１（図１７Ｂ参照。）に接続されている。なお、スロットルケーブル１１１は、スロットルグリップによりスロットルを開く、つまりアクセルをスロットルを開けることにより引き上げられ、この引き上げ動作により第２回転板１０９を回転させる。また、第２回転板１０９は、第１回転板１０８の側に突出して設けられ、所定角度回転した際に、突出部１０８に当接して突出部１０８を押圧する当接片１０９ａを有する。

第１回転板１０８および第２回転板１０９は、それぞれコイルバネ１０８ｂ、１０９ｂにより互いに接近方向に付勢されている。また、第１回転板１０８は、コイルバネ１０８ｂにより、第１スロットル弁５ａが全閉する方向に付勢されている。第２回転板１０９は、図１７Ｂに示すように、第１スロットル弁５ａの全閉状態、つまり、アクセルを開けない無負荷状態においては、その当接片１０９ａが突出部１０８ａから離間した位置に配置されるように、コイルバネ１０９ｂにより付勢されている。

そして、全閉時からアクセルを開けていくことでスロットケーブル１１１の引き上げ動作により、第２回転板１０９は回転し、この回転に伴い当接片１０９ａが突出部１０８ａに接近する方向に移動する。そして、当接片１０９ａは突出部１０８ａを押圧して第１回転板１０８を回転させる。

この構成によって、アクセル開度と、第１スロットル弁５ａの動作による開度とは位相差が付けられており、第１スロットル弁５ａは、アクセルの開度がある程度大きくなるまで動作せず、ある程度から線形性を持って開度が変化する。

なお、この図１７Ａでは、第２回転板１０９の回転を状態を検出するＴＰＳ（Throttle Position Sensor：スロットルポジションセンサ）１１４が設けられ、このＴＰＳ１１４によりアクセル開度を検出してＥＣＵ１３０に出力する。また、このＴＰＳ１１４に代えて、アクセルにアクセル開度を検出するセンサを設け、このセンサにより検出するアクセル開度をＥＣＵ１３０に出力し、ＩＳＣバルブ１２０の動作量を制御する構成としてもよい。

また、スロットルボディ１０５には、第１スロットル弁５ａの上流側に、図１の副通路１３と同様の作用効果を有する副通路１１３が主通路から分岐して設けられている。この副通路１１３の途中にＩＳＣバルブ１２０が設けられている。

ＩＳＣバルブ１２０は、ロータリ弁、バタフライ弁、リニアソレノイド等の構造を有し、ＥＣＵ１３０によってその開度が制御され、副通路１１３のエア流量を制御する。

図１８は、本実施形態２に係るエンジン１００の運転を制御するＥＣＵの一例を示すブロック図である。

図１８に示すように、ＥＣＵ１３０は、第１スロットル弁５ａのスロットル開度（エンジン負荷）、吸気管圧力、カム角信号、クランク角信号、エンジン冷却水温、燃料の油温、吸気空気温度、バッテリ電圧、Ａ／Ｆ、入力される機関回転速度（エンジン回転速度）に基づいて、エンジン運転状態に応じた点火時期制御信号を点火回路に出力し、燃料噴射量、燃料噴射タイミング制御信号をインジェクタ１１にそれぞれ出力する。

また、ＥＣＵ１３０は、ＴＰＳ１１４により計測された第２回転板１０９の回転動作、つまり、アクセル開度に基づいて、ＩＳＣバルブ１２０の動作量を算出し、制御信号をＩＳＣバルブ１２０に出力することにより、副通路１１３のエア流量を制御する。なお、ＥＣＵ１３０の各制御で用いられる入力信号は、それぞれ上述した信号に限定されるものではない。すなわち、ＥＣＵ１３０は、上述した入力信号と異なる信号を適宜用いることで、副通路１１３のエア流量を制御したり、エンジン運転状態に応じた点火時期制御信号を点火回路に出力したり、また、燃料噴射量、燃料噴射タイミング制御信号をインジェクタ１１にそれぞれ出力したりしてもよい。

図１９は、図１６に示すエンジンの動作状態を示す図である。

図１９に示すように、エンジン無負荷状態からアクセルを開けると、まず、ＩＳＣバルブ１２０により副通路１１３にエアが供給され、所定の低負荷状態までは、ＩＳＣバルブ１２０のみによってエアはシリンダボア２ｂに供給される。そして、所定の低負荷運転域に達すると、第１スロットル弁５ａが開く。

このようにエンジン１００では、ＩＳＣバルブ１２０が、副通路１１３内のエアの流量を調整することにより、無負荷から所定の部分負荷運転域までは、第１スロットル弁を全閉として、低回転、低負荷域の空気量の大きい領域の負荷制御を行うことができる。また、インジェクタ１１をシリンダヘッド３に直接取り付け、吸気ポート３ｇの容量を従来の構造と比べて小さくしている構造であるので、スロットル弁５ａの開閉によりシリンダボア２ｂ内に供給される吸気量の変化のレスポンスが早くなる。

（実施形態３）
図２０Ａは、本発明の実施形態３に係るエンジンの構成を示す断面平面図、図２０Ｂは、本発明の実施形態３に係るエンジンの構成を示す断面側面図である。

この実施形態３のエンジン２００は、図１に示す実施の形態１に対応するエンジン１において第１スロットル弁５ａに代えて、サクションピストン２２０を設けた構成であり、それ以外の構成はエンジン１と同様の基本的構成を有している。したがって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる構成要素のみ説明する。

すなわちエンジン２００は、スロットボディ２０５内の主通路上の、副通路２１３の分岐箇所の上流側に設けられた第２スロットル弁５ｂと、分岐箇所の下流側に設けられ、主通路内のエアの流量に応じて開閉するサクションピストン２２０とを有する。

サクションピストン２２０は、吸気負圧に基づいて主通路内で進退動作して主通路内断面積を変更することにより、主通路内のエア流量を調節する。

特に、サクションピストン２２０は、第２スロットル弁５ｂの全閉から所定の開度まで主通路の全閉状態を維持する。

具体的には、サクションピストン２２０は、スロットルボディ２０５に一体的に形成されたダイヤフラム室２２２とスロットルボディ２０５の主通路内で進退動作するピストン２２４とを有する。

ダイヤフラム室２２２は、弾性のダイヤフラム２２６で仕切られた第１室２２８と第２室２３０とを有する。第１室２２８は、ダイヤフラム２２６を挿通してピストン２２４内部と連通する。

ピストン２２４の先端には図示しない負圧ポートが形成され、第１室２２８に吸気負圧を導入する。ダイヤフラム室２２２の底面とピストン２２４の底部との間に、ピストン２２４を前進方向に付勢するスプリング２３２が設けられている。ピストン２２４内に導入される吸気負圧は、スプリング２３２に抗してピストン２２４を後退させる方向に作用する。

また、ダイヤフラム２２６で仕切られる主通路側の第２室２３０は外部に連通しており、内部に大気を取り入れる。この第２室２３０に大気圧が作用することにより、ダイヤフラム２２２には、その両側の第１室２２８と第２室２３０の差圧に応じた力が作用する。これより、ピストン２２４は、主通路の開閉方向に進退動作する。

図２１は、図２０に示すエンジンの動作状態を示す図である。

このサクションピストン２２０は、図２１に示すように、第２スロットル弁５ｂの開度の増加に伴い、主通路内のスロットル開度を大きくするが、だ２スロットル弁５ｂが全閉の場合、下流にはエアが流れないので、サクションピストン２２０も主通路内を閉塞する。

そして、スロットル弁５ｂを開けていくことにより、エンジンに負荷がかかり始めるが、低負荷状態では、サクションピストン２２０は、主通路を閉塞している。これにより、低負荷状態では、主通路は、下流側で閉塞されるため、副通路２１３にエアが供給される。このように低負荷域では、副通路２１３からのエアにより、燃料噴霧の微粒化の向上を図ることができる。また、インジェクタ１１の噴射ノズル１１ａが吸気弁７の軸と吸気ポート３ｇの吸気弁側端部との間に近接配置する位置に配置される。よって、噴射ノズル１１ａからの混合気は、直接、吸気弁開口３ｅを介してシリンダボア２ｂ内に噴射されることとなる。

この実施の形態によれば、２つのスロットル弁を使用するエンジンに比べ、一つのスロット弁を用いるので、制作コストの削減を図ることができる。また、サクションピストン２２０により、主通路内を流れるエア流量を制御することにより、その上流側に設けられた第２スロットル弁５ｂが急開され、主通路内に急激に増加したエアが流れても、その増加を抑えて安定化させ、操縦性の悪化を防止することができる。また、電気的な制御なしに主通路及び副通路の切り替えを行うことができる。さらに、インジェクタ１１をシリンダヘッド３に直接取り付け、吸気ポート３ｇの容量を従来の構造と比べて小さくしている構造であるので、スロットル弁５ｂおよびサクションピストン２２０の開閉によりシリンダボア２ｂ内に供給される吸気量の変化のレスポンスが早くなる。

（実施形態４）
図２２は、本発明の実施形態４に係るエンジンの構成を示す断面側面図である。

この実施形態４のエンジン３００は、図１に示す実施形態１に対応するエンジン１において第１スロットル弁５ａおよび第２スロットル弁５ｂに代えて、ロータリーバルブを設けたスロットルボディを有する構成であり、それ以外の構成はエンジン１と同様の基本的構成を有している。したがって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる構成要素のみ説明する。

スロットルボディ３０５は、シリンダヘッド３の吸気ポート３ｇに連通する主通路と、主通路から分岐し、開口端部がシリンダヘッド３に取り付けられたインジェクタ１１の噴射ノズル１１ａ近傍で開口する副通路３１３とを有する。

また、スロットルボディ３０５は、主通路上の、副通路３１３の分岐箇所に、スロットル開度に応じて副通路３１３および吸気ポート３ｇの少なくとも一方にエアを供給するロータリーバルブ３６０を有する。

ロータリーバルブ３６０は、アクセル開度に対応して回転するように構成され、スロットル全閉から所定開度まで副通路にのみエアを供給する。

詳細には、ロータリーバルブ３６０は、側面視円形の胴部３６１と、胴部３６１を、当該胴部３６１の軸部と直交する方向に貫通してなる通路部３６２と、通路部３６２を挟んで対向して設けられた第１弁体３６３、第２弁体３６４とを有する。

胴部３６１は、アクセル開度に対応して、軸を中心に回転自在に形成され、通路部３６２は、一方の開口部は主通路の下流側および副通路３１３の両方に連通する大きさを有し、他方の開口部は、主通路の上流側に連通する大きさを有する。

第１弁体３６３は、外周部分で胴部３６１の外周面の一部を構成する断面弓形状を有し、その弦部分の長さは主通路の直径と副通路３１３の直径を足した長さよりも長く、胴部３６１を回転させることにより、主通路および副通路３１３のうち少なくとも一方を閉塞する。

また、第１弁体３６３は、胴部３６１の回転させた際に所定の位置で、第１弁体３６３の内面がスロットルボディ３０５の底面と同じ高さレベルとなるように形成されている。

第２弁体３６４は、胴部３６１の外周面の一部を構成するとともに、主通路の上流側を閉塞可能に形成された外周部を有する。胴部３６１の軸と平行に延在する外周部の両端部には、通路部３６２の両端開口部が広がるようにテーパ部３６４ａ、３６４ｂが設けられている。

このエンジン３００では、アクセル開度の大きさに対応する分、ロータリーバルブ３６０が回転し、この回転により、主通路および副通路３１３へのエアの供給が制御される。

すなわち、アクセル全開時には、ロータリーバルブ３６０は、スロットルボディ３０５内において、主通路上流からのエアが主通路下流および副通路３１３の両方に全て流れるように位置される（図２２参照）。

図２３Ａおよび図２３Ｂは、図２２のエンジンにおけるエアの供給状態を示す図であり、図２３Ａは、エア供給路を全閉した際におけるロータリバルブの状態を示す断面側面図、図２３Ｂは、低負荷運転域におけるロータリーバルブの状態を示す断面側面図である。

図２３Ａに示すように、アクセル全閉時には、胴部３６１の回転により、第１弁体３６３が主通路の下流および副通路３１３を閉塞する位置に配置され、第２弁体３６４が主通路上流側を閉塞する位置に配置される。

図２３Ｂに示すように、所定のアクセル開度（スロットル操作量）による低負荷運転域では、ロータリーバルブ３６０は、副通路３１３にのみエアを供給するような位置に第１弁体３６３および第２弁体３６４を位置させる。詳細には第１弁体３６３により主通路のみを閉塞させることにより、第２弁体３６４は、主通路上流側の一部を閉塞する位置にする。

以上のように、本発明によれば、ロータリーバルブ３６０の回転により、シリンダボア２ｂ内へのエアの供給をアクセル開度に応じて機械的に行うことができる。すなわち、ロータリーバルブ３６０の回転により、アクセル全閉時のエアの供給を制御することができるのは勿論のこと、主通路にエアを流さない低負荷運転域におけるエアの供給を副通路３１３を介して好適に行うことができる。また、アクセルの開度に対応した量のエアを主通路や副通路に流すことができる。さらに、コストのかかるスロットル弁を２つも用いることなく、第１の実施の形態のエンジン１と比べて部品点数を減少させることができ、その分の組み立て工数も減らすことができる。また、一般的にスロットル弁として用いられるバタフライ式弁と異なり、回転中心に軸部を設ける必要がないため、バタフライ式弁と比較して、全開時には開口面積を大きく採ることができる。また、インジェクタ１１をシリンダヘッド３に直接取り付け、吸気ポート３ｇの容量を従来の構造と比べて小さくしている構造であるので、ロータリーバルブ３６０の開閉によりシリンダボア２ｂ内に供給される吸気量の変化のレスポンスが早くなる。

なお、ロータリーバルブ３６０における第１弁体３６３および第２弁体３６４の形状は、上述した第１弁体３６３、第２弁体３６４と同様の作用効果を有するものであれば、どのような形状で形成されていてもよい。

例えば、第２弁体３６４のテーパ部３６４ｂの形状を、アールではなく、勾配を付けた形状としてもよい。

（変形例）
図２４Ａ及び図２４Ｂは、実施形態４の変形例１であるエンジンを示す図であり、図２４Ａは、同エンジンにおけるアクセル全開状態を示す断面側面図、図２４Ｂは同エンジンの低負荷運転域におけるロータリーバルブの状態を示す断面側面図である。

図２４Ａに示すエンジン３００ａは、図２２に示すエンジン３００においてロータリーバルブの弁体の形状、つまり、通路部の形状のみ変更したものであり、ロータリーバルブ以外の構成はエンジン３００と同様の基本的構成を有している。したがって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる構成要素のみ説明する。

図２４Ａに示すエンジン３００ａは、ロータリーバルブの全開時に、主通路のみにエアを供給する構成となっている。

エンジン３００ａのロータリーバルブ３６０ａでは、全開時の通路部３６２ａの下流側の開口部の径が主通路の径と同一の径を有する。すなわち、ロータリーバルブ３６０ａは、回転することにより、主通路の下流側および副通路３１３のうち少なくとも一方を閉塞する第１弁体３６３と、第１弁体３６３が主通路の下流側を閉塞する際に、副通路へのエアを供給を可能とする第２弁体３６７とを有する。

第２弁体３６７は、上流側の端部に、通路部の上流側の開口部が拡がるようにアールを付けたテーパ部３６７ａが設けられている。

そして、図２４Ｂに示すように、変形例１のエンジン３００ａは、低負荷運転域においては下流側で、第１弁体３６３は主通路の下流のみを閉塞し、上流側で第２弁体３６７のテーパ部３６７ａを介して通路部３６２ａ内にエアを供給する。通路部３６２ａ内のエアは、第１弁体３６３の弦部に沿って副通路３１３に案内され、副通路３１３を通り、燃料とともに混合気となってシリンダ内に噴射される。

このエンジン３００ａによれば、全開時には、主通路のみにエアが流れることになるため、全開時のシリンダの吸気経路を主通路と副通路に分かれることなく一本化することができ、２つの経路から吸入される際に生じる性能の低下を防止することができる。

（変形例２）
図２５Ａ及び図２５Ｂは、実施形態４の変形例２であるエンジンを示す図であり、図２５Ａは、同エンジンにおけるアクセル全開状態を示す断面側面図、図２５Ｂは同エンジンにおける低負荷運転域におけるロータリーバルブの状態を示す断面側面図である。

エンジン３００ｂは、図２４に示すエンジン３００ａにおいてロータリーバルブの弁体の形状、つまり、通路部の形状のみ変更したものであり、ロータリーバルブ以外の構成は、エンジン３００と同様の基本的構成である。

したがって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略し、異なる構成要素のみ説明する。

詳細には、エンジン３００ｂの有するロータリーバルブ３６０ｂは、エンジン３００ａにおける第２弁体３６８の上流側の端部のアールの付いたテーパ部３６７ａの形状を勾配が付いた傾斜面とした第２弁体３６８を有するものである。つまり、第２弁体３６８は、上流側の端部に、勾配が付いたテーパ部３６８ａが設けられている。

エンジン３００ｂは、変形例１としてのエンジン３００ａと同様、ロータリーバルブの全開時に、主通路のみにエアを供給する構成となっている。

エンジン３００ａのロータリーバルブ３６０ｂでは、全開時の通路部３６２ｂの下流側の開口部の径が主通路の径と同一の径を有する。

変形例２のエンジン３００ｂは、ロータリーバルブ３６０ｂの全開時には、図２５Ａに示すように、主通路のみにエアを供給する。また、低負荷運転域においては、図２５Ｂに示すように、下流側で、第１弁体３６３により、主通路のみを閉塞するとともに、上流側で、第２弁体３６８により、外周部分で、上流側を閉塞するとともに、テーパ部３６８ａを介して通路部３６２ｂ内にエアを流入させる。この通路部３６２ｂ内に流入したエアは、第１弁体の弦部に沿って副通路３１３に案内され、副通路内に流入し、副通路の出口において燃料とともに混合気となってシリンダ内に噴射される。

これらエンジン３００ａ、３００ｂによれば、全開時には、主通路のみにエアが流れることになるため、全開時のシリンダの吸気経路を主通路と副通路に分かれることなく一本化することができ、２つの経路から吸入される際に生じる性能の低下を防止することができる。

本明細書は、２００２年１０月１８日出願の特願２００２−３０３７８２に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

本発明は、自動二輪車、自動車などに搭載される燃料噴射装置方式のエンジンとして適用することができる。

本発明の実施形態１に係るエンジンの断面側面図 上記実施形態１に係るエンジンの断面平面図 上記実施形態１に係るエンジンにおけるエアチャンバと噴出口とを連通する連通孔を示す模式図 エアチャンバと噴出口とを連通する連通孔を副通路に対向させた状態を示す模式図 上記実施形態１に係るエンジンの負荷−スロットル弁開度特性図 上記実施形態１に係るエンジンの燃費率を示す特性図 上記実施形態１に係るエンジンの定常運転状態時に、燃料噴射量を増量した際のシリンダ内空燃比の挙動を示す図 上記実施形態１に係るエンジンの定常運転時に、燃料噴射量を０にした際のシリンダ内空燃比の挙動を示す図 上記実施形態１に係るエンジンの吸気ポート容積を変化させた際のポート内圧力波形を示す図 図８に示す吸気ポート内圧力波形の変化を示す概略図 アイドル状態のエンジンにおける吸気ポート容量が燃焼に与える影響を示す図 アイドル状態のエンジンにおける吸気ポート容量が燃焼に与える影響を示す図 アイドル状態のエンジンにおける吸気ポート容量が燃焼に与える影響を示す図 インジェクタ装着部位の変形例を示す断面側面図 インジェクタ装着部位の変形例を示す断面側面図 インジェクタ装着部位の変形例を示す断面側面図 インジェクタ装着部位の変形例を示す断面側面図 インジェクタ装着部位の変形例を示す断面側面図 本発明の実施形態２に係るエンジンの構成を示す断面平面図、 本発明の実施形態２に係るエンジンの構成を示す断面側面図 第１スロットル弁の開閉機構の一例を示す側断面図 第１スロットル弁の開閉機構の動作を段階的に示す図 上記実施形態２に係るエンジンのＥＣＵの一例を示すブロック図 図１６に示すエンジンの動作状態を示す図 本発明の実施形態３に係るエンジンの構成を示す断面平面図 本発明の実施形態３に係るエンジンの構成を示す断面側面図 図２０に示すエンジンの動作状態を示す図 本発明の実施形態４に係るエンジンの構成を示す側断面図 図２２のエンジンにおけるエアの供給状態を示す図 図２２のエンジンにおけるエアの供給状態を示す図 上記実施形態４に係るエンジンの変形例１を示す断面側面図であり、同エンジンにおけるアクセル全開状態を示す断面側面図 上記実施形態４に係るエンジンの変形例１を示す断面側面図 上記実施形態４に係るエンジンの変形例２を示す断面側面図 上記実施形態４に係るエンジンの変形例２を示す断面側面図

Claims (8)

1. シリンダへエアを供給するエア供給手段と、
   吸気弁及び排気弁を各々駆動させる吸気および排気共用のカムを備え、前記吸気弁及び排気弁の間で回動自在に設けられたカム軸と、
   前記シリンダの吸気弁開口に対向する位置で、且つ、前記吸気弁の軸と吸気ポートの中心軸との間であって前記吸気ポートの吸気弁側端部に近接する位置に配置される燃料噴射口を有するインジェクタと、
   を具備し、
   前記カム軸が前記シリンダの気筒軸線に対して排気側に偏位した位置で配置されて、前記吸気弁と気筒軸線とのなす角度が排気弁と気筒軸線とのなす角度より小さく設定されることによって前記吸気弁、前記排気弁及びこれらを駆動するカム軸が前記気筒軸線に対して前記吸気ポートから離間する方向に偏位して、前記吸気弁は前記排気弁と比較して前記気筒軸線により近づいた起立状態で配置され、
   前記インジェクタは、前記燃料噴射口から噴射された燃料と前記エアとの混合気の前記吸気弁開口における実効スポットの直径が前記吸気弁開口の半径よりも小となり、前記実効スポットの軸線が前記吸気弁開口を通り前記シリンダの内周壁に交差する位置で、且つ、前記燃料噴射口から噴射された燃料と前記エアとの混合気が前記シリンダ内でエアーモーションを発生させる角度で、ヘッドシリンダに直付けされ、燃料噴射中に開く前記吸気弁開口から、前記混合気を前記シリンダ内に直接噴射して前記エアーモーションを発生させることを特徴とするエンジン。
2. 前記インジェクタは、前記吸気弁開口の開口面から前記燃料噴射口を有する噴射ノズルまでの距離が４．０ｃｍ以下となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
3. 前記エア供給手段は、吸気ポートに接続される主通路と、主通路から分岐するとともに開口端部が前記燃料噴射口に近接配置される副通路と、を有することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
4. 前記主通路上の、前記副通路の分岐箇所を挟んだ位置に第１および第２スロットル弁を設け、
   無負荷から所定の部分負荷運転域までは、第１スロットル弁を全閉にするとともに、第２スロットル弁をスロットル操作に応じた開度にすることを特徴とする請求項３記載のエンジン。
5. 前記主通路内の前記吸気ポート側に設けられ、無負荷から所定の部分負荷運転域までは全閉するスロットル弁と、
   前記スロットル弁の全閉時に、前記副通路へのエアの供給を制御する制御弁と、
   を有することを特徴とする請求項３記載のエンジン。
6. 前記燃料噴射口からの噴射燃料を前記吸気弁開口側に案内する噴射口と、
   前記噴射口を囲むととともに前記燃料噴射口の周囲を囲む環状のエアチャンバと、
   前記エアチャンバと前記噴射口内とを連通する連通孔とを有し、
   前記エアチャンバには、前記副通路の開口端部が接続され、
   前記連通孔のうち前記副通路の開口端部側に位置する連通孔の軸線と上記副通路の開口端部の軸線とは、所定角度以上をなしてずれた方向に向けて形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のエンジン。
7. 前記所定角度は、４５度である請求項６記載のエンジン。
8. 前記吸気ポートは、隔壁によって画成された左右の分岐通路を介して２つの吸気弁開口に接続され、
   前記インジェクタは、前記２つの吸気弁開口に向かう分岐流として燃料を噴射し、
   前記隔壁には、前記分岐流として噴射された燃料の付着を回避する逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のエンジン。

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