JP4312554B2 - 自動二輪車用v型エンジン - Google Patents

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Description

本発明は、自動二輪車用V型エンジンに関し、特に該エンジンの吸排気構造に関する。
自動二輪車に搭載されるエンジンには、V型エンジン、直列多気筒エンジン、水平対向エンジンなど、様々のタイプがある。このうちV型エンジンは、複数の気筒を車体の前後方向に傾倒させて側面視でV字状を成すようにして車体に搭載される。前方へ傾倒した気筒(前傾気筒)と、後方へ傾倒した気筒(後傾気筒)との間の空間はバンク空間と称される。
また、自動二輪車にはエアクリーナが設けられ、該エアクリーナから、吸気管、スロットルボディ、及び吸気ポート等で構成される吸気流路を通じ、各気筒の燃焼室へ吸気が送られる。前記吸気ポートは各気筒のヘッドに形成されており、V型エンジンの場合、一般に、各気筒におけるバンク空間側に配置されている。
V型エンジンに採用される吸気流路のレイアウトは一般的に二通りある。一方は、バンク空間の上方にエアクリーナを配置し、吸気ポートから続く吸気流路を該エアクリーナまで上方へ延設したレイアウトであり(特許文献1参照)、他方は、バンク空間の側方にエアクリーナを配置し、吸気ポートから続く吸気流路を該エアクリーナまで側方へ延設したレイアウトである(※特許文献2参照)。
ところで、エンジンの出力はエンジンの重要な性能の一つであり、高出力化が求められる。このエンジンの出力に影響を与える要因は様々のものがあり、そのうちの一つとして所謂体積効率(又は、充填効率)といわれるものがある。体積効率とは、エンジンのシリンダ容積に基づいて得られる排気量に対し、実際にシリンダ内へ吸入された空気の量を比率で示したものであり、エンジンの吸気能力を表す。エンジンの出力は、該吸気能力を向上させることにより、即ち、エンジンの作動時に実際にシリンダ内へ吸入される空気の量(以下、「吸気量」という)を増加させることにより、高めることができる。
吸気能力は、吸気が円滑に流れるように考慮して吸気流路を構成することによって向上させることが可能である。即ち、吸気流路を流れる吸気の通流方向の変化が少ないほど、吸気に作用する抵抗は低減されて円滑に流れることができ、吸気能力は向上する。
また、吸気流路の構造を、吸気慣性効果及び脈動効果等を考慮して設計することによっても、吸気能力を向上させることが可能である。即ち、高出力を必要とするエンジンの回転数が決まれば、吸気流路を流れる吸気の脈動流の最適な波長は決定されるため、これに伴い最適な吸気流路長も決定されるのである。
具体的には、比較的高速回転するときに高出力が必要なエンジンの場合、吸気流路長を比較的に短くすることが好ましい。逆に、比較的低速回転するときに高出力が必要なエンジンの場合、吸気流路長を比較的に長くすることが好ましい。一例としてアメリカンタイプの自動二輪車に搭載されるエンジンの場合、一般に低速回転時に高出力を必要とするため、吸気流路長は比較的長くすることが好ましい。このように、エンジンの回転数によって決定される脈動流の最適な波長に応じた吸気流路とすることにより、吸気能力を向上させることができる。
特開2000−204969号公報 特許第2767402号公報
前記特許文献1に開示された吸気流路の場合、V型エンジンは各気筒が前方あるいは後方へ傾倒しているため、吸気流路の曲率半径を比較的大きく確保しつつ、各気筒のバンク空間側に位置する吸気ポートから吸気流路を上方へ延設することができ、吸気を円滑に流すことができる。しかしながら、自動二輪車ではバンク空間の上方に燃料タンクが配置され、該燃料タンクに続いて後方には騎乗用のシートが配置されている。シートの高さ位置はライディングポジションにより制限され、これに伴って燃料タンクの高さ位置も制限される。従って、特許文献1に開示された吸気流路の場合、自動二輪車用のエンジンに最適な吸気流路長を確保することが困難である。
前記特許文献2に開示された吸気流路の場合、吸気流路長を確保すべく、吸気ポートから続く吸気流路を一旦バンク空間側へ延設され、続いて該バンク空間内にて直角に屈曲して側方へ延設されている。このような構成では、車体の高さ寸法を抑制しつつ吸気流路長を比較的長く確保することはできるが、他方で屈曲箇所での吸気流路の曲率半径が小さくなるため、吸気を円滑に流すのが困難になる。
そこで本発明は、吸気が円滑に流れることができ、且つ、自動二輪車用のエンジンにとって好ましい吸気流路長を確保することによって吸気能力の向上を図ることが可能である自動二輪車用V型エンジンを提供することを目的とする。
本発明は上述したような事情を鑑みてなされたものであり、本発明に係る自動二輪車用V型エンジンは、自動二輪車の前後方向へ傾倒するように配置され、内部の燃焼室と該燃焼室に連通する吸気ポートとを有する複数の気筒と、前方へ傾倒する気筒及び後方へ傾倒する気筒の間に形成されたバンク空間と、前記燃焼室から前記吸気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る吸気流路とを備え、前記吸気ポートは、前記各気筒の前記バンク空間側に配置されており、前記吸気流路は、前記燃焼室の近傍で湾曲して前記バンク空間の側方へ延設されており、該吸気流路の湾曲部での曲率半径は該吸気流路の流路径よりも大きく成してある。
このような構成とした場合、バンク空間から車体の側方へ延設されたレイアウトを成す吸気流路にして自動二輪車の車体の高さ寸法を抑制しつつ、曲率半径を比較的大きく確保することができ、吸気能力の向上を図ることができる。また、燃焼室の近傍で吸気流路を湾曲させることにより、流入した吸気が燃焼室内で渦を巻き、所謂スワール効果を得て燃費を向上させることも可能である。この効果は、比較的排気量の大きいエンジンにおいて特に有利に奏する。
また、前記吸気ポートの上流側には吸気管が設けられ、該吸気管の上流側には燃焼室へ移送される吸気の量を制限するスロットルボディが設けられ、該スロットルボディの上流側にはエアクリーナが設けられ、該エアクリーナは前記スロットルボディに連通するダクトを有しており、前記吸気流路は、前記吸気ポート、前記吸気管、前記スロットルボディ、及び前記ダクトにより構成されていてもよい。従って、吸気ポート、吸気管、スロットルボディ、及びダクトの何れにおいても、曲率半径が吸気流路の流路径より大きく成すことにより、上述したような効果を奏することができる。
また、前記バンク空間の側方にエアクリーナを備え、前記吸気流路は前記エアクリーナに接続されており、該吸気流路の上流側端部は前記エアクリーナ内に突出していてもよい。
このような構成とした場合、上述したように吸気流路の曲率半径を比較的大きく確保した上で、その流路長も確保することができる。特に自動二輪車は、左右方向の寸法が自ずと制限されるが、上述したような構成では、エアクリーナが車体の側方へ必要以上に張り出して位置することなく、吸気流路を比較的長く確保することができる。
また、前記エアクリーナは、外気が取り込まれる第1室と、取り込まれた外気を浄化するフィルタと、浄化されて得られる新気を前記吸気流路へ導く第2室とを有し、前記第1室は、前記第2室との間に前記フィルタを挟み、前記第2室の前記バンク空間側に配置され、前記第1室と前記第2室とは前記フィルタを介して空気の通流が可能になっており、前記吸気流路は前記第2室に接続されて、その上流側端部は湾曲して前記第2室内に延設されていてもよい。
一般に、自動二輪車用V型エンジンに採用されるエアクリーナは、ケース内に円柱形状のフィルタを備え、該円柱形状のフィルタが吸気流路の上流側端部に接続された構成となっている。該エアクリーナでは、ケース内の余剰空間内に外気が取り込まれ、この外気はフィルタの周面から内部へ吸い込まれて端部から吸気流路へ移送される。しかしながら、バンク空間から側方へ延設された吸気流路の上流側端部に上記フィルタを設けるため、該フィルタが車体の側方へ大きく突出することになり、エアクリーナ自身が車体の側方へ大きく突出して車体の左右方向寸法が大型化してしまう。
そこで、フィルタを挟んで第1室と第2室とを有するエアクリーナを採用し、これと吸気流路とを上述したようにして接続することにより、エアクリーナの車体側方への突出を抑制した上で、吸気流路を比較的長く確保することができる。したがって、車体の左右方向寸法の大型化を抑制しつつ、エンジンの吸気能力を向上させることが可能である。
また、前記燃焼室と前記気筒の外部とを連通する排気ポートと、前記燃焼室から前記排気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る排気流路とを備え、前記排気ポートは、前記燃焼室に対して前記バンク空間の反対側に配置されており、前記燃焼室近傍での前記排気流路及び前記吸気流路は、前記燃焼室に対して対称的な形状を成していてもよい。
このような構成とした場合、燃焼室の近傍で湾曲した吸気流路を通った吸気は、エンジンの吸気工程において燃焼室へ送り込まれ、該燃焼室内にて渦を巻いて流れる。その後の圧縮工程及び燃焼工程を経て燃焼室内に得られる排気は、依然として渦を巻くようにして流れている場合がある。従って、上述したような構成を成す排気流路へ排気が通流し易く、排気効率も向上させることが可能である。排気効率を向上させることにより吸気効率も向上させることができ、結果、吸気能力の向上を図ることが可能である。
また、前方へ傾倒する気筒が備える前記排気ポートの下流側端部に接続され、前記排気流路の一部を構成する排気管を備え、前記排気ポートの下流側端部は、前寄り側方へ向けて開口しており、前記排気管は、前記排気ポートの下流側端部から前寄り側方へ向けて延設され、途中で湾曲して後方へ延設されていてもよい。
特に水冷式エンジンの場合、エンジンの前方にラジエータが配置され、該ラジエータを迂回するようにフレームが配設されている。従って、従来の水冷式V型エンジンでは、前に配置された気筒が有する排気ポートは、前記フレームとの関係によりエンジンの側方へ向けて開口した構成が一般的である。これに対し、本願発明においては上述したように、側方ではなく、前寄り側方へ向けて排気ポートが開口している。これにより、吸気効率及び排気効率を向上させ、もって、吸気能力を向上させることが可能となる。また、特にアメリカンタイプの自動二輪車においては、前方へ傾倒する気筒の排気ポートに接続されて排気流路を構成する排気管は、車体の容姿に美観を与える重要な部品である。このような美観の観点から、排気ポートから一旦前方へ延設した後に湾曲し、続いて下方から後方へと延設されたスタイルの排気管構成が要望されている。従って、上述したような構成とすることにより、既に述べた吸排気効率の向上に加え、自動二輪車にとって重要な美的外観をも達成することが可能となる。
本発明によれば、吸気が円滑に流れることができ、且つ、自動二輪車用のエンジンにとって好ましい吸気流路長を確保することによって吸気能力の向上を図ることが可能である自動二輪車用V型エンジンを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る自動二輪車用V型エンジンについて、図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、自動二輪車の左側面図である。図1に示す自動二輪車1はアメリカンタイプであり、前輪2と後輪3との間に車体の骨格を成すフレーム4を備え、該フレーム4内にエンジンEが搭載されている。該エンジンEの左側の下方にはギヤ比を変更するためのチェンジレバー4Aが設けられており、エンジンEの前方にはフレーム4に支持されたラジエータ4Bが設けられている。また、前輪2の上方にはライダーが操作するステアリングハンドル5が備えられている。なお、本実施の形態についての以下の説明では、図1に示す自動二輪車1に搭乗したライダーから見た方向(前後、左右、及び上下)に基づいて記述する。
図2は一部を切り欠いたエンジンEの左側面図であり、図3は一部を切り欠いたエンジンEの右側面図である。該エンジンEはV型2気筒の4サイクルエンジンであり、前方へ傾倒したシリンダ(前傾気筒)6と、後方へ傾倒したシリンダ(後傾気筒)7とを備え、該シリンダ6,7は上方へ開くようにV字状に配置されている。また、該シリンダ6,7の下方にはクランクケース8が設けられ、該クランクケース8の下方にはオイルパン9が設けられている。
シリンダ6,7は、クランクケース8に接合されるシリンダブロック6A,7Aと、その上部に接合されるシリンダヘッド6B,7Bと、更にその上部に接合されるヘッドカバー6C,7Cとを有している。図2に示すように、シリンダヘッド6Bには吸気バルブ10及び排気バルブ11等を含む動弁系が設けられており、シリンダ7Bについても同様に構成されている。
また、V字状に配置されたシリンダ6,7の間にはバンク空間12が形成されており、該バンク空間12の右側にはエアクリーナ13が配置されている。図3に示すように、シリンダヘッド6B,7Bからは排気管14,15が延設されており、該排気管14,15は夫々エンジンEに沿ってその右側方を通り、後方へ延設されてマフラ16,17に接続されている。
[主要ハウジング]
図4は、シリンダ6,7を除いたエンジンEの主要なハウジング部品を示す分解斜視図である。図4に示すようにエンジンEは、左右で対を成す左側クランクケース20と右側クランクケース21とを備えている。該左側クランクケース20及び右側クランクケース21が左右から閉じ合わさってクランクケース8を成すことにより、該クランクケース8内には、クランク室30、トランスミッション室31、出力シャフト室32、及びセパレータ室33が形成される。
左側クランクケース20の左側部(外側部)は右側(中心側)へ窪んでクラッチ室34の一部分を形成している。左側クランクケース20には内側クラッチカバー22が左側から取り付けられて互いの周縁部が接合され、該内側クラッチカバー22の左側部には外側クラッチカバー23が取り付けられる。左側クランクケース20に内側クラッチカバー22が接合され、該内側クラッチカバー22に外側クラッチカバー23が接合することにより、カバー内部にクラッチ室34が形成される。
右側クランクケース21の右側部(外側部)前寄りの位置にはカムカバー24が取り付けられる。右側クランクケース21とカムカバー24との間の空間はカム室35を成し、該カム室35内には後述するカム及びカムチェーン等が収納される。また、右側クランクケース21の右側部後寄りの位置には内側ミッションカバー25が取り付けられ、該内側ミッションカバー25の右側部には外側ミッションカバー27が取り付けられる。
左側クランクケース20及び右側クランクケース21の下部にはオイルパン9が取り付けられる。その結果、該オイルパン9は、クランク室30及びトランスミッション室31の下方に位置する。
なお、図示していないが、上述した各部材間にはシール部材が介装されており、各部材間の接合箇所は気密にシールされている。
図5は、図2に示すエンジンEのV-V断面図である。図5に示すようにエンジンEにおいて、クランク室30はシリンダ6,7の下方に位置し、該クランク室30の後方にはトランスミッション室31が配置されている。
トランスミッション室31の後方には出力シャフト室32が配置されており、トランスミッション室31の右側部分は、出力シャフト室32の右側部に沿って後方へ延設されている。また、該出力シャフト室32の後方にはセパレータ室33が配置されている。更に、エンジンEの左側部であってクランク室30及びトランスミッション室31の左側にはクラッチ室34が配置されている。
なお、クランク室30とクラッチ室34との間、クラッチ室34と出力シャフト室32との間、及び、出力シャフト室32とセパレータ室33との間は、夫々気体の通流が可能になっている。従って、クランク室30内に生じたブローバイガスは、該クランク室30からクラッチ室34及び出力シャフト室32を経由してセパレータ室33まで到達することができる。
前記クランク室30、トランスミッション室31、出力シャフト室32、セパレータ室33、及びクラッチ室34は、左側クランクケース20と右側クランクケース21とが閉じ合わさってできるクランクケース8によって一体的に成形されている。従って、各室30〜34を夫々別体に構成した場合に比べ、部品点数を削減できるため、エンジン重量及び組立作業工数も削減することができる。また、エンジンEをコンパクト化することができる。
[動力伝達構造]
上述した左側クランクケース10及び右側クランクケース11には、エンジンEの動力を伝達するための複数のシャフトが設けられている。図5に示すように、クランク室30内にはクランクシャフト40が収納されている。左側クランクケース20及び右側クランクケース21の夫々には、軸受部41が設けられており、クランクシャフト40は軸芯が左右方向へ向くようにして軸受部41にて回転自在に支持されている。該クランクシャフト40のクランクピン42には、コンロッド43を介してピストン44が連結されている。該ピストン44は、シリンダブロック6A,7A内を略上下方向に摺動する。
クランクシャフト40の右端部は、右側クランクケース21を貫通してカム室35内に突出しており、チェーンを介してカムスプロケット45,46(図3も参照)に連結している。また、クランクシャフト40の右端部は、チェーンを介してクランクシャフト40の前後に配置されたバランサ用シャフト47,48(図3参照)にも連結している。該バランサ用シャフト47,48はクランクシャフト40の回転に伴って回転する。
図5に示すように、クランク室30とクラッチ室34との間には、左側クランクケース20に形成された隔壁49が設けられ、両室を仕切っている。前述した軸受部41は、該隔壁49を貫通して設けられている。クランクシャフト40の左端部は、該隔壁49に設けられた軸受部41を貫通してクラッチ室34内に突出しており、該左端部には発電用のゼネレータ50が設けられている。
トランスミッション室31内には、軸芯がクランクシャフト40に対して平行を成すようにして、メインシャフト51及びカウンターシャフト52が回転自在に支持されている。メインシャフト51の左端部は、トランスミッション室31とクラッチ室34とを仕切る隔壁54を貫通してクラッチ室34へ突出しており、該左端部にはクラッチ55が設けられている。また、クランクシャフト40とメインシャフト51とは、クラッチ室34内においてスプロケット56,57及びチェーン58を介して連結されている。
メインシャフト51及びカウンターシャフト52には、直径が異なる複数のギア60から成るトランスミッション61が設けられている。オペレータがチェンジレバー4A(図1参照)を操作することによって、メインシャフト51の所定のギア60とカウンターシャフト52の所定のギア60とが歯合するようになっている。
出力シャフト室32内には、軸芯がカウンターシャフト52に対して平行を成すようにして、出力シャフト63が回転自在に支持されている。該出力シャフト63の右端部は出力シャフト室32からトランスミッション室31内の右後部へ突出している。出力シャフト63の右端部とカウンターシャフト52の右端部とには、互いに歯合する歯車が夫々設けられており、カウンターシャフト52の回転力は前記歯車を介して出力シャフト63へ伝達される。
出力シャフト63の左端部は、出力シャフト室32から左側クランクケース20の左側へ突出しており、該左端部にはプーリ64が設けられている。該プーリ64と自動二輪車1の後輪3(図1参照)の軸との間には図示しないベルトが架け渡されており、出力シャフト63の回転力は後輪3へ伝達されるようになっている。
[吸気システム]
図6は、図3に示すエンジンEのシリンダヘッド6B,7B周辺を上方から見下ろした場合の様子を示す平面図である。図6に示すように、シリンダ6,7は、自動二輪車1の左右の略中心位置を通って前後方向へ沿って延びる中心線70に対して、互いに左右へずれて配置されており、前方に位置するシリンダ6は、後方に位置するシリンダ7に対して中心線70より右側に配置されている。
シリンダヘッド6B,7Bには、吸気流路71,72の一部を形成する吸気ポート73,74がバンク空間12側に設けられている。シリンダヘッド6Bに設けられた吸気ポート73は、シリンダ6内に形成された燃焼室75とシリンダ6の外部との間を連通しており、その上流側端部はバンク空間12内において右側後方(中心線70に対して略45°を成す方向)へ向けて開口している。シリンダヘッド7Bに設けられた吸気ポート74は、シリンダ7内に形成された燃焼室76とシリンダ7の外部との間を連通しており、その上流側端部はバンク空間12内において右側前方(中心線70に対して略45°を成す方向)へ向けて開口している。
バンク空間12には、吸気ポート73,74へ続く吸気流路71,72の他の一部を形成する吸気管77が各吸気ポート73,74の右側に配置されており、該吸気管77の下流側端部は吸気ポート73,74に接続されている。吸気管77の右側にはスロットルボディ80が配置されて、吸気管77の上流側端部は該スロットルボディ80に接続されており、該スロットルボディ80は、吸気管77へ続く吸気流路71,72の更に他の一部を形成している。更に、スロットルボディ80の上流側にはエアクリーナ13が配置されており、該エアクリーナ13が備える後述する送出ダクト113(図11参照)に接続されている。
図7に示すように、前記スロットルボディ80は、所謂ダブルスロットルボディであり、スロットルケーブル81により開閉されるメインバルブ82と、サーボモータ(図示せず)を内蔵するアクチュエータ83により開閉されるサブバルブ84とを備えている。メインバルブ82とサブバルブ84とは、スロットルボディ80内にて吸気流路71,72に沿って配置され、メインバルブ82はサブバルブ84の下流側に位置している。
また、スロットルボディ80には、共に軸芯が前後方向に沿うようにしてバルブシャフト85,86が備えられている。メインバルブ82とサブバルブ84とは、該バルブシャフト85,86がその軸芯周りに回転することにより開閉される。
メインバルブ82のバルブシャフト85の後端部には、該バルブシャフト85をその軸芯周りの一方向へ付勢する付勢バネ87と、バルブシャフト85と共に回転するスロットルプーリ(係合部)88とが設けられている。該スロットルプーリ88にはスロットルケーブル81の一端が接続されており、該スロットルケーブル81は前記スロットルプーリ88から前方のヘッドカバー6Cの上方を迂回して前方へ配設され、その他端はステアリングハンドル5(図1参照)に設けられた図示しないスロットルグリップに接続されている。
従って、エンジンEの作動中にライダーがスロットルグリップを操作した場合、スロットルケーブル81に引かれてメインバルブは開き、吸気量は増加する。他方、ライダーがスロットルグリップを操作しない場合は、付勢バネ87の作用によってバルブは閉じて吸気量が制限され、エンジンEはアイドリング状態となる。
サブバルブ84のバルブシャフト86の前端部には、アクチュエータ83が設けられており、該アクチュエータ83は、自動二輪車1に搭載された図示しないコンピュータとの間で信号線を通じて接続されている。コンピュータはエンジン回転数、メインバルブ82の開度等に関する情報を図示しないセンサから取得し、これらの情報に基づいてアクチュエータ83へ指示信号を送信する。アクチュエータ83は信号線を介して受信した指示信号に基づいてサブバルブ84の開度を調整する。
このように、V型のエンジンEにダブルスロットルボディ80を備えることにより、吸気量の適切な調整が可能となるため、より好適なエンジン動作を得ることができる。また、上述したようにスロットルケーブル81の一端が係合されるスロットルプーリ88をスロットルボディ80の後部に備えるため、前方に位置するシリンダ6のヘッドカバー6C上方を容易に迂回してスロットルケーブル81を前方へ延設することができる(図3も参照)。更に、アクチュエータ83をスロットルボディ80の前部に配置しているため、内蔵モータから発せられる熱を、走行中に受ける風によって効率的に逃がして冷却することが可能となる。
本実施の形態においては、上述したようにスロットルボディ80の前部にアクチュエータ83が配置された構成について説明しているが、逆に、スロットルボディ80の後部にアクチュエータを配置してもよい。図6に示されるように、本実施の形態に示すシリンダ6,7の構成では、スロットルボディ80の後側の方が前側よりも広いスペースが確保されている。従って、スロットルボディ80の後部にアクチュエータを配置する場合には、より広い配置スペースを活用することができ、サブバルブ84を駆動するアクチュエータを含むデバイスの設計自由度をより広く確保することができる。
図6に示すように、本実施の形態に係る吸気流路71,72は、下流側から順に吸気ポート73,74、吸気管77、スロットルボディ80、及びエアクリーナ13が備えるダクト113によって形成されている。該吸気流路71,72は、その大部分が同一の略水平面内に位置するように吸気ポート73,74は形成され、同様にして吸気管77及びスロットルボディ80等は配置されている。また、図6に示すように吸気流路71と吸気流路72とは合流させない構成としている。この場合、シリンダ6,7の夫々へ供給される吸気同士の干渉を抑制することができるため、低回転から高回転に至る広い回転数領域において、安定したエンジン動作特性を得ることができる。
また、図6に示すように吸気流路71は、燃焼室75からバンク空間12側へ向かい、続いて上流側へ至る途中であって燃焼室75の近傍(図6では吸気ポート73及び吸気管77)にて湾曲し、バンク空間12の右側へ延設された形状を成している。そして、吸気流路71において最も曲率半径の小さい箇所(図6では吸気管76)での該曲率半径71Rは、吸気流路71の直径71rよりも大きくなるように構成されている。
同様に、吸気流路72は、燃焼室76からバンク空間12側へ向かい、続いて上流側へ至る途中であって燃焼室76の近傍(図6では吸気ポート74及び吸気管77)にて湾曲し、バンク空間12の右側へ延設された形状を成している。そして、吸気流路71と同様に吸気流路72に関しても、最も曲率半径の小さい箇所での該曲率半径が、流路の直径よりも大きくなるように構成されている。
吸気流路71,72がこのような構成を成すことにより、流路内を通流する吸気の抵抗が抑制され、エンジンEの吸気効率の向上が図られている。特に、吸気ポート73,74が、中心線70に対して略45°を成すように開口しているため、吸気流路71,72において上述したような比較的大きな曲率半径を確保することができる。
なお、本実施の形態では上述したように吸気流路71,72が前後に並設された構成について説明しているが、吸気流路71,72を上下に並設した構成としてもよい。この場合には、バルブシャフト85,86は上下方向に沿って設けられるため、スロットルプーリ88をスロットルボディ80の上部に配置することにより、シリンダ6を迂回してスロットルケーブル81を容易に配設し得る。
一方、図6に示すようにシリンダヘッド6Bの前部には、排気流路90の一部を形成する排気ポート91が設けられており、該排気ポート91は、燃焼室75とシリンダ6の外部との間を排気流路90によって連通している。排気ポート91は、燃焼室75から前方へ向かいつつ、湾曲して若干右側へ延設されている。従って、排気ポート91の下流側端部は、前方右側へ向かって開口している。排気ポート91の下流側端部には、排気流路90の他の一部を形成する排気管14の上流側端部が接続されている。排気管14は、排気ポート91の下流側端部から前方右側へ向かって延設され、続いて図3に示すように湾曲して下方へ延設され、更に続いてエンジンEの右側方において後方へ向かって延設されている。
また、シリンダヘッド7Bの後部には、排気流路92の一部を形成する排気ポート93が設けられており、該排気ポート93は、燃焼室76とシリンダ7の外部との間を排気流路92によって連通している。排気ポート93は、燃焼室76から後方へ向かいつつ、湾曲して若干右側へ延設されている。従って、排気ポート93の下流側端部は、後方右側へ向かって開口している。排気ポート93の下流側端部には、排気流路92の他の一部を形成する排気管15の上流側端部に接続されている。排気管15は、排気ポート93の下流側端部から後方右側へ向かって延設され、続いて図3に示すように湾曲して下方へ延設され、更に続いてエンジンEの右側方において後方へ向かって延設されている。
排気ポート91及び排気管14が上述したような構成を成すことにより、図6に示すように特に燃焼室75の近傍において、排気流路90と吸気流路71とは、燃焼室75に対して略対称的な形状を成している。同様に、排気ポート93及び排気管15が上述したような構成を成すことにより、特に燃焼室76の近傍において、排気流路92と吸気流路72とは、燃焼室76に対して略対称的な形状を成している。このような構成は燃焼室75,76内での燃焼効率に関して有利な点を有している。
即ち、図8に示すように、湾曲した吸気流路71を流れる吸気は、吸気流路71の途中で燃料が供給されることによって混合気となり、吸気バルブ10(図2参照)が開くと共に燃焼室75へ流れ込み、該燃焼室75内にて渦を巻いて流れる(図7中にて実線で示す矢符95参照)。燃焼室75内を流れる混合気は、図示しない点火プラグから発せられる火花によって引火し、燃焼してピストン44(図5参照)を押し下げる。
その後に燃焼室75内に残存する排気は、慣性によって若干渦を巻いて流れているため、ピストン44(図5参照)の上昇と共に排気バルブ11(図2参照)が開くと、前記排気は円滑に排気ポート91へ流れ出し、排気流路90を通じて排出される(図7中にて破線で示す矢符96参照)。このように、燃焼後の排気を効率的に排出することができるため、燃焼室75内に残存する排気を削減することができ、燃焼効率の向上に貢献できる。
また、シリンダ7における吸気流路72、燃焼室76、及び排気流路93(図6参照)においても同様に、燃焼後の排気を効率的に排出することができ、燃焼室76内に残存する排気を削減して燃焼効率の向上を図ることができる。
[エアクリーナ]
図9は、図6中に示されたエアクリーナ13のIX-IX矢視断面図であり、図10は、該エアクリーナ13の分解図である。図9,10に示すようにエアクリーナ13は、本体部100とフィルタ部101とカバー部102とを備え、これら3つのパーツが組み合わせられることによって、図9に示すように第1室(ダーティスペース)104及び第2室(クリーンスペース)105が形成されている。第1室104と第2室105とは、フィルタ部101が備える板状のフィルタ106によって仕切られており、両室間はフィルタ106を介して空気が通流可能になっている。
また、図10に示すように、本体部100、フィルタ部101、及びカバー部102の夫々には、組み合わせられた状態で軸芯が互いに一致するボルト締結孔107が複数設けられており、上記3つのパーツは互いに対応するボルト締結孔107にボルト108が螺挿されることによって固定される。
以下、エアクリーナ13の構成について更に詳説する。図11は本体部100の側面図であり、図12は該本体部100の図11に示すXII矢視図である。図11,12に示すように本体部100は、一側方(車体中心側)へ窪んだ凹部110を下部に有し、該凹部110は上述した第1室104(図9参照)を形成する。凹部110の奥壁及び底壁には、外部から空気を取り込むための取込ダクト111,112が夫々設けられており、吸気抵抗の低減が図られている。また、取込ダクト111,112は共に、外側の開口端が下方へ向けて開口し、内側の開口端は他側方(車体右側)へ向けて開口している。従って、降りかかる雨粒や空中の粉塵等は空気に伴って第1室104(図9参照)内に侵入しにくく、他方で下方から吸い込まれた外気は円滑に第1室104内へ導き得るようになっている。
本体部100の上部には、第2室105(図9参照)内の空気を外部へ送り出す送出ダクト113が設けられている。図12に示すように送出ダクト113は、2つの並設された管が弾性を有する合成樹脂によって一体成形された構成になっており、各管の外側の開口端は送出口114,115を成している。図9に示すように、エアクリーナ13とスロットルボディ80とが接合された場合、前記送出口114,115の周縁部はスロットルボディ80の接合面に当接する。送出口114,115の周縁部は上述したように合成樹脂製であるため、エアクリーナ13とスロットルボディ80との接合箇所を気密に接合することができる。従って、オーリング等のシール部材を別個に用意する必要がない。
また、図9に示すように、カバー部102は他側方(車体右側)へ窪んで内面が湾曲しており、また、送出ダクト113は第2室105内にて前記カバー部102の内面形状に沿うようにして湾曲し、右側下方へ向けて延設されている。従って、第2室105内へ流入した空気は、カバー部102の内面形状に沿って流れ、円滑に送出ダクト113内へ導かれる。また、既に述べたように、該送出ダクト113は、本実施の形態に係る吸気流路71,72(図6参照)の上流側の一部を形成している。従って、送出ダクト113が第2室105内へ延設されていることにより、吸気流路71,72は比較的長く確保されている。
図12に示すように、本体部100の上部には、2次エア供給口を有して第2室105(図9参照)に連通する2次エア供給管接続部120が設けられ、該2次エア供給管接続部120には2次エア供給管121が接続されている。図13に示すように該2次エア供給管121は途中で2つの枝管122,123に分岐され、枝管122は前方へ延設され、シリンダ6の上側前部に接続されてシリンダヘッド6Bにて排気流路90に連通し、枝管123は後方へ延設され、シリンダ7の上側後部に接続されてシリンダヘッド7Bにて排気流路92に連通している。また、2次エア供給管121の分岐箇所には、該2次エア供給管121から枝管122,123へ向かう空気の流れを許容し、逆向きの流れを制限するチェックバルブ124が設けられている。
従って、図13に示すようにエアクリーナ13内の空気の一部は、第2室105から2次エア供給管121を通じて流れ出し、チェックバルブ124を経て枝管122,123内を通流する。続いて、枝管122,123から排気流路90,92へ流入し、排気と混ざって排気管14,15内を通流する。このような空気の流れは、排気流路90,92における負圧の作用によって生じる。
図9に示すように第2室105の底部は、第2室105内に浸入した水を蓄える貯水部(キャッチタンク)125を成している。本体部100における凹部110より下方位置には、第2室105下部の貯水部125と本体部100の左側外部とを連通する貯水量確認孔(水量表示部)126が設けられている(図11も参照)。該貯水量確認孔126の外側開口端には透光性のゴムキャップ127が着脱可能に被せられている。従って、貯水部125に蓄えられている水量は、ゴムキャップ127を通して視認することができ、蓄えられた水は、ゴムキャップ127を外して排出することができる。
また、図3に示すようにエアクリーナ13をエンジンEの右側に取り付けた場合、図9に示す貯水部125、貯水量確認孔126、及びゴムキャップ127は、何れもカバー部102に遮られてエンジンEの右側へ露出することがない。従って、このようなエンジンEを搭載した自動二輪車1は、上記貯水部125、貯水量確認孔126、及びゴムキャップ127の露出によって美的外観が損なわれることがない。一方、図2に示すように、ゴムキャップ127は、エンジンEのバンク空間12を通じてエンジンEの左側から視認することができるため、水量を確認するに際して支障はない。
図12に示すように、本体部100における凹部110より下方位置には、第2室105(図9参照)と本体部100の左側外部とを連通するブリーザ管接続孔130が設けられている。また、該ブリーザ管接続孔130は、本体部100とフィルタ部101とが接合された場合、フィルタ106の下方に位置している。図14に示すように、ブリーザ管接続孔130にはブリーザ管131の一端が接続されており、その他端はクランクケース8の後部上面に接続されて該クランクケース8内のセパレータ室33(図5参照)内に連通している。
既に述べたように、図5に示すクランク室30内にて発生したブローバイガスは、該クランク室30からクラッチ室34及び出力シャフト室32を経由してセパレータ室33まで到達する(図14も参照)。セパレータ室33内のブローバイガスは、図14に示すようにブリーザ管131内を通流し、ブリーザ管接続孔130を通じてエアクリーナ13の第2室105内へ流入する。第2室105内へ流入したブローバイガスは、送出ダクト113を通じて吸気と共に運ばれ、再び燃焼室75,76(図6参照)にて燃焼される。
図14に示すようにブリーザ管131は、エンジンEの後部上面からシリンダ7の上方を通ってバンク空間12を下方へ延設されている。図1に示すようにエンジンEの後部上面及びシリンダ7の上方は外部に露出されておらず、ブリーザ管131も外部へ露出されない。従って、アメリカンタイプの自動二輪車1においては美的外観を損なうことがなく、好都合な配管形態になっている。
また、ブローバイガスはブリーザ管131内を通流する過程で冷却され、液化したオイルが分離し、分離したオイルがエアクリーナ13内へ流入する場合がある。上述したエアクリーナ13は、本体部100の下部にブリーザ管接続孔130が設けられているため、液化したオイルが第2室105内に流入した場合に、フィルタ106に付着するのを抑制することができる。また、上述したようにブリーザ管131はブリーザ管接続孔130から上方へ延設されているため、貯水部125に蓄えられた水及びオイルがセパレータ室33(図5参照)へ逆流することがない。更に、ブリーザ管接続孔130を通じて流入したブローバイガスは、送出ダクト113へ至るまでに、フィルタ106を介して流入した空気によって希釈される。従って、比較的オイル濃度の高いブローバイガスが燃焼室へ送られるのを抑制することができる。
図9に示すように、本体部100の凹部110には吸気温度センサ132が取り付けられている。より詳しくは、該吸気温度センサ132は、本体部100及び取込ダクト112を貫通する取付孔133に挿着されて、該取込ダクト112内に先端を露出させて設けられている(図12も参照)。吸気温度センサ132は、第1室104内を通流する空気の温度を検出し、検出した温度に関する信号は、自動二輪車1に搭載された図示しないコンピュータへ送られ、エンジンEの動作制御に利用される。取込ダクト112内では、吸気流速が比較的大きくて淀みが少ないため、正確な吸気温度を検出することができる。
また、大型のアメリカンバイクのように、各シリンダ6,7当たりの排気量がエアクリーナ13の容量(第1室104と第2室105とを合わせた容量)に対して比較的大きいエンジンの場合、エアクリーナ13に取り込まれた空気はすぐさま燃焼室75,76へ取り込まれる。従って、可及的に吸気上流側にて温度を検出した方が、コンピュータでの演算時間と制御時間とを確保し易い。上述したように、エアクリーナ13において最も吸気上流側に位置する取込ダクト112に吸気温度センサ132を設けることにより、演算時間及び制御時間を確保でき、検出した温度情報をより確実にエンジンの動作制御に活用することができる。
図15はフィルタ部101の構成を示す図面である。図15に示すように、フィルタ部101はフレーム140と板状のフィルタ106とを備えている。フレーム140には比較的大きな上部開口141と比較的小さい下部開口142が形成され、上部開口141及び下部開口142の間にフィルタ106が配置されている。図9に示すように該フィルタ106は、シート状のフィルタ材が蛇腹状に幾度も折り返され、全体として板状を成している。また、図15に示すようにフィルタ106の第2室105側の面には、多数の小孔が形成されて網目状を成す金属薄板143が張合わされている。
フレーム140はその周縁部に第1シール部144が設けられている。該第1シール部144は、図10に示される本体部100、フィルタ部101、及びカバー部102が、ボルト108によって締結された場合、図9に示すように本体部100の周縁部とカバー部102の周縁部との間に介装され、両者間を気密に接合する。その結果、前記本体部100とカバー部102とは気密に接合される。 また、図15に示すようにフレーム140には、フィルタ106の外周部であって本体部100に対向する側に第2シール部145(図15中に二点鎖線で示す)が設けられている。図9に示すように第2シール部145は、本体部100が有する凹部110の開口周縁部とフィルタ106の外周部との間を気密に接合する。
このようにフィルタ部101を構成するフレーム140は第1シール部144及び第2シール部145を備えているため、本体部100、フィルタ部101、及びカバー部102を互いに接合するに際し、別個にシール部材を必要としない。また、上記3つのパーツをボルト108により締結することにより夫々のパーツ間が気密に接合されるため、組み立て時の作業性も良好である。
また、フィルタ部101を本体部100内に収容せず、フィルタ部101の周縁部の第1シール部144に、本体部100とカバー部102との間をシールさせるべく、フィルタ部101の外形を本体部100及びカバー部102の接合箇所の形状に整合させている(図10参照)。従って、フィルタ部101において第1シール部144は最も外縁部に設けられ、その内側に設けられるフィルタ106の表面積を比較的大きく確保することができている。
図9に示すように、フィルタ部101が本体部100に接合された場合、本体部100に設けられた送出ダクト113は、前記上部開口141を通って第2室105内へ突出するようになっている。また同様に、フィルタ部101が本体部100に接合された場合、本体部100に設けられた貯水量確認孔126及びブリーザ管接続孔130はフィルタ部101の下部開口142を通じて第2室105側へ露出し、貯水量確認孔126は既に述べた貯水部125(図9参照)に連通するようになっている。
このような構成を成すエアクリーナ13を自動二輪車1に適用した場合、板状のフィルタ106が用いられ、図9に示すように第1室104はスロットルボディ80の下方に配置されるため、車体側方への突出寸法150(図6参照)を抑制することができる。また、吸気流路71,72の一部を成すダクト113がエアクリーナ13内へ延設されているため、流路長を比較的長く確保することができ、吸気効率の向上を図ることができる。
本発明に係るエンジンは、自動二輪車が搭載するV型エンジンに適用することができ、該自動二輪車としてはアメリカンタイプの他、ロードレーサータイプやモトクロッサータイプ等の自動二輪車においても適用することができる。
本発明の実施の形態に係るエンジンを搭載した自動二輪車の左側面図である。 一部を切り欠いた図1に示すエンジンの左側面図である。 一部を切り欠いた図1に示すエンジンの右側面図である。 シリンダを除いたエンジンの主要なハウジング部品を示す分解斜視図である。 図2に示すエンジンのV-V断面図である。 図3に示すエンジンのシリンダヘッド周辺を示す平面図である。 図6に示すエンジンにおいてスロットルボディの構成を示す一部断面平面図である。 図6に示すエンジンにおいて吸気及び排気の流れを示す一部断面平面図である。 図6に示すエアクリーナのIX-IX矢視断面図である。 図9に示すエアクリーナの分解図である。 図9に示すエアクリーナを構成する本体部の側面図である。 図11に示す本体部のXII矢視図である。 図1に示すエンジンにおける2次エアの流れを示す該エンジンの側面図である。 図1に示すエンジンにおけるブローバイガスの流れを示す該エンジンの側面図である。 図9に示すエアクリーナを構成するフィルタ部を示す図面である。
符号の説明
1 自動二輪車
6 シリンダ(前傾気筒)
6A,7A シリンダブロック
6B,7B シリンダヘッド
6C,7C ヘッドカバー
7 シリンダ(後傾気筒)
12 バンク空間
13 エアクリーナ(吸気装置)
14,15 排気管
16,17 マフラ
30 クランク室
31 トランスミッション室
32 出力シャフト室
33 セパレータ室
34 クラッチ室
71,72 吸気流路
73,74 吸気ポート
75,76 燃焼室
77 吸気管
80 スロットルボディ
81 スロットルケーブル
82 メインバルブ
83 アクチュエータ
84 サブバルブ
88 スロットルプーリ(係合部)
90,92 排気流路
91,93 排気ポート
100 本体部
101 フィルタ部
102 カバー部
104 第1室
105 第2室
106 フィルタ
107 ボルト締結孔
108 ボルト
110 凹部
111,112 取込ダクト
113 送出ダクト
114,115 送出口
120 2次エア供給管接続部
121 2次エア供給管
125 貯水部
126 貯水量確認孔
127 ゴムキャップ
130 ブリーザ管接続孔
131 ブリーザ管
132 吸気温度センサ
133 取付孔
140 フレーム
141 上部開口
142 下部開口
143 金属薄板
144 第1シール部
145 第2シール部
E エンジン

Claims (7)

  1. 自動二輪車の前後方向へ傾倒するように配置され、シリンダブロックの内部に形成された燃焼室と該燃焼室に連通すべく前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートとを有する複数の気筒と、
    前方へ傾倒する気筒及び後方へ傾倒する気筒の間に形成されたバンク空間と、
    前記各気筒が有する前記燃焼室から前記吸気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る吸気流路とを備え、
    前記各気筒が有する前記吸気ポートの夫々は、前記シリンダヘッドにおいて前記各気筒の前記バンク空間側に配置されており、
    前記吸気流路において前記シリンダヘッドに形成された部分は、前記燃焼室の近傍で、前記バンク空間へ向かう方向から前記バンク空間の一側方へ向かう方向へ湾曲していると共に、前記バンク空間へ向かう方向よりも前記一側方へ向けて開口する開口部を有し、該開口部は、該開口部が形成された前記気筒の中心位置よりも前記一側方寄りに設けられていることを特徴とする自動二輪車用V型エンジン。
  2. 前記吸気ポートの上流側には吸気管が設けられ、該吸気管の上流側には燃焼室へ移送される吸気の量を制限するスロットルボディが設けられ、該スロットルボディの上流側にはエアクリーナが設けられ、該エアクリーナは前記スロットルボディに連通するダクトを有しており、
    前記吸気流路は、前記吸気ポート、前記吸気管、前記スロットルボディ、及び前記ダクトにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の自動二輪車用V型エンジン。
  3. 前記バンク空間の側方にエアクリーナを備え、
    前記吸気流路は前記エアクリーナに接続されており、該吸気流路の上流側端部は前記エアクリーナ内に突出していることを特徴とする請求項1に記載の自動二輪車用V型エンジン。
  4. 前記エアクリーナは、外気が取り込まれる第1室と、取り込まれた外気を浄化するフィルタと、浄化されて得られる新気を前記吸気流路へ導く第2室とを有し、
    前記第1室は、前記第2室との間に前記フィルタを挟み、前記第2室よりも前記バンク空間側であって且つ前記第2室の吸気出口より下方に配置され、前記第1室と前記第2室とは前記フィルタを介して空気の通流が可能になっており、
    前記吸気流路は前記第2室に接続されて、その上流側端部は湾曲して前記第2室内に延設されていることを特徴とする請求項2に記載の自動二輪車用V型エンジン。
  5. 自動二輪車の前後方向へ傾倒するように配置され、シリンダブロックの内部に形成された燃焼室、該燃焼室に連通すべく前記シリンダヘッドに形成された吸気ポート、及び前記燃焼室と前記気筒の外部とを連通すべく前記シリンダヘッドに形成された排気ポートを有する複数の気筒と、
    前方へ傾倒する気筒及び後方へ傾倒する気筒の間に形成されたバンク空間と、
    前記各気筒が有する前記燃焼室から前記吸気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る吸気流路と、
    前記各気筒が有する前記燃焼室から前記排気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る排気流路とを備え、
    前記各気筒が有する前記吸気ポートの夫々は、前記シリンダヘッドにおいて前記各気筒の前記バンク空間側に配置され、前記排気ポートは、前記燃焼室に対して前記バンク空間の反対側に配置されており、
    前記各吸気流路において前記シリンダヘッドに形成された部分は、前記燃焼室の近傍で、前記バンク空間へ向かう方向から前記バンク空間の一側方へ向かう方向へ湾曲し、
    前記排気流路において前記シリンダヘッドに形成された部分は、前記燃焼室の近傍で、前記バンク空間より離隔する方向から一側方へ向かう方向へ湾曲しており、
    前記燃焼室近傍での前記排気流路及び前記吸気流路は、前記燃焼室に対して対称的な形状を成していることを特徴とする自動二輪車用V型エンジン。
  6. 前方へ傾倒する気筒が備える前記排気ポートの下流側端部に接続され、前記排気流路の一部を構成する排気管を備え、
    前記排気ポートの下流側端部は、前寄り側方へ向けて開口しており、前記排気管は、前記排気ポートの下流側端部から前寄り側方へ向けて延設され、途中で湾曲して後方へ延設されていることを特徴とする請求項5に記載の自動二輪車用V型エンジン。
  7. 自動二輪車の前後方向へ傾倒するように配置され、シリンダブロックの内部に形成された燃焼室と該燃焼室に連通すべく前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートとを有する複数の気筒と、
    前方へ傾倒する気筒及び後方へ傾倒する気筒の間に形成されたバンク空間と、
    前記各気筒が有する前記燃焼室から前記吸気ポートを通じて前記気筒の外部へ至る吸気流路とを備え、
    前記各気筒が有する前記吸気ポートは、前記シリンダヘッドにおいて前記各気筒の前記バンク空間側に配置されており、
    前記各吸気流路において前記シリンダヘッドに形成された部分は、前記燃焼室の近傍で、前記バンク空間へ向かう方向から前記バンク空間の一側方へ向かう方向へ湾曲しており、
    前記吸気ポートから前記ダクトに至る前記吸気流路の全長において、該吸気流路の湾曲部の曲率半径が該吸気流路の流路径よりも大きく成してあることを特徴とする自動二輪車用V型エンジン。
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