JP4734292B2 - ノックセンサの配置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用エンジンのノッキングを検知するために設けられるノックセンサの配置に関するものである。

ノックセンサをシリンダブロックに設けた例が知られている（例えば、特許文献１参照。）。上例は四輪車の例であるが、自動二輪車ではエンジンが露出しているのでシリンダブロックの側面や前面にノックセンサを配置する場合は、ノックセンサを保護するためのカバーを設ける等の工夫が必要となる。また、シリンダブロックの後面にノックセンサを配置するとすれば、自動二輪車において、クランクケースの上面に通常設けられるスタータモータ等の機能部品の配置に制限を与えざるを得なくなる。

特開２００３−３２２０５４号公報

本発明は、上記事情を考慮して成されたものであって、クランクケース上面に配置される機能部品の配置に制限を与えることのないノックセンサの配置構造を提供しようとするものである。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、
クランク軸を収納し同クランク軸の後方に変速機を収納するクランクケースと、
上記クランクケースの上方に設けられるシリンダブロックと、
上記シリンダブロックの上方に設けられるシリンダヘッドと、
上記シリンダヘッドの後方に設けられた吸気系とを備えた自動二輪車用エンジンのノックセンサの配置において、
上記ノックセンサが、上記吸気系と上記シリンダブロックとの間に位置するよう、上記シリンダヘッドの後部に配置されることを特徴とするノックセンサの配置に関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノックセンサの配置において、
上記ノックセンサは、上記シリンダヘッドに設けられる吸気ポートの傾斜とほぼ同じ傾斜で上記シリンダヘッドに配置されることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のノックセンサの配置において、
上記ノックセンサは、上記シリンダヘッドの下部の、上記シリンダブロックとの合せ面の近くに取付けられることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のノックセンサの配置において、
上記ノックセンサの各部分及びその取付部材は、いずれも上記シリンダヘッドと上記シリンダブロックとの合せ面より上に配置されることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項３乃至請求項４に記載のノックセンサの配置において、
上記ノックセンサは、吸排気弁の着座状態を検知することを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至請求項４に記載のノックセンサの配置において、
上記ノックセンサは、シリンダの休止状態をも検知することを特徴とするものである。

請求項１の発明において、
ノックセンサを、吸気系とシリンダブロックとの間のシリンダヘッド後方の空間に収まるようシリンダヘッド後部に配置したので、シリンダブロック後方にスペースが確保され、クランクケース上面にスタータモータ等の機能部品を自由に配置できる。
また、ノックセンサは、吸気系、シリンダヘッド、シリンダブロック、及びクランクケース囲まれて保護されている。

請求項２の発明において、
ノックセンサは、吸気ポートの傾斜に合わせて傾斜させてあるので、着脱作業の際に、吸気系やクランクケースが邪魔にならず、作業がし易い。

請求項３の発明において、
ノックセンサの取付け位置は燃焼室に近いので、ノッキングの検知性が向上する。

請求項４の発明において、
ノックセンサの各部分及びその取付部材が、シリンダヘッドとシリンダブロックとの合せ面より上にあるので、ノックセンサを取付けたままで、シリンダヘッドを作業台等の水平面に置くことができ、エンジンの組み立て作業がし易くなる。

請求項５の発明において、
ノックセンサの取付け位置は吸排気弁に近いので、弁の着座状態の検知も可能である。

請求項６の発明において、
弁休止機構付きエンジンでは、弁の着座状態を検知することによって、シリンダが休止状態か稼動状態かを判別することが出来る。

図１は本発明の一実施形態に係る自動二輪車１の側面図である。自動二輪車１の車体フレーム２はヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３から斜め後方に延出するメインフレーム４、４と、メインフレーム４、４の後端から下方に延出するセンターフレーム５、５と、ダウンパイプ６、６と、メインフレーム４、４及びダウンパイプ６、６から後方に延出するシートステー７を備えている。前輪ＷＦを支持するフロントフォーク８がヘッドパイプ３で操向可能に支持され、フロントフォーク８にはステアリングハンドル９が連結されている。また、後輪ＷＲを支持するリアフォーク10が一方のセンターフレーム５の後部に上下揺動可能に支持され、シートステー７とリアフォーク10との間にはリンク機構を介してクッションユニット11が設けられている。エンジンＥは、メインフレーム４、４及びセンターフレーム５、５に支持され、エンジンＥの動力は、エンジンＥに組み込まれた変速機及び後輪駆動用チェーン12を介して後輪ＷＲに伝達される。左右のメインフレーム４、４及びセンターフレーム５、５には、エンジンＥの上方に位置するようにして燃料タンク13が搭載され、シートステー７上には運転者用と同乗者用のタンデム型シート14が取付けられ、エンジンＥの前方には、ラジエータ15が配置されている。

図２は上記実施形態におけるエンジンＥの縦断面図、図３は図２の要部拡大図である。図２において、エンジンＥは４気筒４サイクルエンジンであり、そのシリンダブロック20には走行方向に前傾したシリンダ21が、車体幅方向に４個配列されている。クランクケース22には車幅方向にクランク軸23が配置され、各シリンダ21にピストン24が摺動可能に嵌合されている。ピストン24はコンロッド25を介してクランク軸23に接続されている。

図３において、シリンダブロック20の上部にはシリンダヘッド26が結合され、シリンダヘッド26の下面には、シリンダ21に対応した凹部が設けられ、ピストン24の頂部との間に燃焼室27が形成されている。シリンダヘッド26には各燃焼室27に通じる吸気ポート28と排気ポート29が設けてある。個々の吸気ポート28は一対の吸気口30を介して個々の燃焼室27に連なり、個々の排気ポート29は一対の排気口31を介して個々の燃焼室27に連なっている。各吸気口30および排気口31にはこれらを開閉する吸気弁32と排気弁33がそれぞれ設けてある。シリンダヘッド26の上部には、シリンダヘッド延長部材34を介してヘッドカバー35が結合され、シリンダヘッド延長部材34とヘッドカバー35の間に動弁装置36が設けてある。吸気ポート28には吸気系37が接続されている。図２において、吸気系37は、主に、スロットル弁38と燃料噴射装置39とからなり、スロットル弁38の後方には図１に示されるエアクリーナ40が接続されている。

図２において、上記シリンダブロック20の後方の、クランクケース22の上面にスタータモータ41が配置されている。エンジン始動時には、スタータモータ41の駆動力は、スタータモータの回転軸に設けられたピニオン42と、第１アイドルギヤ43、第２アイドルギヤ44を介して、クランク軸23に設けられた大径の従動ギヤ45に伝達され、クランク軸23が駆動される。クランクケース22の内部にはメイン軸とカウンタ軸とを備えた常時噛合い式歯車変速機（図示なし）が収納され、カウンタ軸の軸端の、クランクケース外部に突出した部分にスプロケット46が設けてあり、これに図１に示される後輪駆動用チェーン12が噛み合う。クランクケース22の側面には、メイン軸からチェーン駆動されるウオーターポンプ47が設けられ、ウオータホース48を介してシリンダブロック20とシリンダヘッド26のウオータジャケット49に冷却水を供給し、エンジンを冷却する。ウオータジャケット49通過後の冷却水は図１に示されるラジエータ15で冷却して回収され循環させられる。クランクケース22の下部にはオイルパン50が設けられ、クランクケース22の前部にはオイルフィルタ51が設けられている。

シリンダヘッド26の後面に、ノックセンサ55が、上記吸気系37と上記シリンダブロック20との間に位置するよう配置されている。このため、シリンダブロック20の後方にスペースが確保されるので、クランクケース22上面にスタータモータ41やウオータホース48等が自由に配置できる。また、上記ノックセンサ55は、上記シリンダヘッド26に設けられる吸気ポート28の傾斜とほぼ同じ傾斜で上記シリンダヘッド26に配置されている。このため、着脱作業の際に、吸気系37やクランクケース22が邪魔にならず、作業がし易い。更に、図示の例では、ノックセンサ55の各部および取り付けボルト等の取付部材は、いずれもシリンダブロック20とシリンダヘッド26の合せ面より上方に位置している。したがって、ノックセンサ55を取付けたままで、シリンダヘッド26を作業台等の水平面に置くことができるので、エンジンＥの組み立て作業がし易い。

図３において、個々の燃焼室27の中央部には点火栓56が設けてある。その周りに一対の吸気弁32と一対の排気弁33が設けてある。４個のシリンダ21のうちの左右端の２個のシリンダ21には、弁休止機構66が設けてある。図３は弁休止機構付きシリンダ21の断面を示している。吸気弁32と排気弁33はシリンダヘッド26に設けられた弁ばね57によって閉弁方向に常時付勢されている。これらの弁は、動弁装置36によって駆動されて、それぞれの吸気口30及び排気口31を開閉する。吸気弁32および排気弁33は、それぞれの弁ステム58がシリンダヘッド26に固定された筒状の弁ガイド59に摺動可能に嵌合しているので、弁の開閉方向に往復動が可能である。

シリンダヘッド26とヘッドカバー35の間に設けられる動弁装置36は吸気弁32及び排気弁33をクランク軸23の回転位置に応じて所定のタイミングで開閉する。動弁装置36は、吸気カム軸60、排気カム軸61、吸気カム62、排気カム63、吸気弁リフタ64、排気弁リフタ65、及び吸気弁と排気弁を休止状態にする弁休止機構66を備えている。この弁休止機構66は、４個のシリンダの内、左右のシリンダにおいて、そのシリンダ内の一対の吸気弁32、一対の排気弁33の、各弁リフタ64、65内に設けてある。上記各弁リフタ64、65はシリンダヘッド延長部材34に設けられたリフタ支持部67に嵌合して弁ステム58の方向に摺動可能に支持されている。

弁休止機構66は吸気弁用と排気弁用で同一構造であるので、以下の説明では吸気弁32用の弁休止機構66について述べる。弁休止機構66は、吸気カム62から弁リフタ64に伝達された弁駆動力を、吸気弁32に対して伝達する場合と伝達しない場合とを切り替える機構である。弁休止機構66は油圧制御系統の作動油によって制御され、低速運転時、または低負荷運転時などに、弁リフタ64の往復運動を吸気弁32に伝達しないで、吸気弁32を閉鎖状態に維持するものである。

図４は吸気弁の弁リフタ付近の拡大図である。弁休止機構66は弁リフタ64の内側に摺動可能に嵌合する円筒状のホルダ68と、同ホルダ68に摺動可能に嵌合するスライドピン69と、ホルダ68とスライドピン69との間に配置されるコイルばね70と、ホルダ68に設けられるストッパピン71とを備えている。ホルダ68は、リング部72と、リング部72を直径方向に連結する連結部73と、連結部73の中央から上方に突出して弁リフタ64の天井壁74を押圧する押圧部75が一体成形された部材である。リング部72の外周面には全周にわたる内側環状油路76が設けてある。ホルダ68の連結部73には開放端77Ａと閉鎖端77Ｂを有する円柱状のスライドピン収容孔77が設けてある。連結部73の下部には弁ステムの先端部が挿通される下部貫通孔78が設けられ、上部の押圧部75には、下部貫通孔78と同軸で、弁ステムの先端部が挿入可能な弁リフタ軸線方向の上部貫通孔79が設けられている。収容孔77にはスライドピン69がその軸線方向に往復動可能に収容されている。スライドピン69の中央部には弁ステム58と平行な軸線を有する弁ステム挿通孔80が設けてある。弁ばね57を囲んで配置された支持ばね81はホルダ68を上方へ押し、押圧部75を天井壁74に当接させると共に、天井壁74が吸気カム62に接触するよう弁リフタ64を上方へ付勢する。

リフタ支持部67の内周面には外側環状油路82が形成され、弁リフタの側面に設けられたリフタ側面貫通孔83を介して、内側環状油路76と外側環状油路82は連通している。外側環状油路82には、オイル供給通路84（図３も参照）からオイルが供給され、油圧が掛かるようになっている。上記油圧は、リフタ側面貫通孔83と内側環状油路76を経て、スライドピン69の端部の油圧室85に掛かるようになっている。上記油圧は、目的に応じて、低油圧状態と高油圧状態とが切り替えられる。高油圧が掛かったときには、スライドピン69が押され、コイルばね70は圧縮される。

図４は、スライドピン69の端部の油圧室85に低油圧が掛かっている状態を示している。コイルばね70は伸びた状態となっており、スライドピン69はストッパピン71に当接して止まっている。支持ばね81はホルダ68の押圧部75を弁リフタ64の天井壁74に当接させると共に、弁リフタ64をカム60に接触させている。弁ばね57は弁ステム58の頂部をスライドピン69の下部の当接部86に当接させている。この状態でカム62が回転すると。リフタ64は弁ステム58と一体となって上下動をし、弁32（図３）が駆動される。これは弁32が稼動し、シリンダ21が稼動している状態である。

図５は、油圧室85に高油圧が掛かった状態であり、その状態において、カム62が回転し、リフタ64を押し下げた瞬間を示している。スライドピン69はコイルばね70のばね力に抗して図の右方へ押されている。弁ステム挿通孔80の軸線と弁ステム58の軸線は一致しているので、弁ステム58は弁ステム挿通孔80と上部貫通孔79に挿通可能となっている。支持ばね81はホルダ68をスライドピン69と共に上方へ押し、リフタ64をカム62に当接させている。弁ばね57は弁ステム58を上方へ押している。この状態でカム62が回転すると、リフタ64とホルダ68とスライドピン69は一体となって上下運動をするが、弁ステム58の先端は下部貫通孔78、弁ステム挿通孔80、上部貫通孔79の中で、自由状態にあるので、弁リフタ64が動いても、弁32は閉鎖状態のままで、弁32は動かない。これは弁32が休止し、シリンダ21が休止している状態である。
なお、弁休止機構に関しては、本件出願人が以前に出願した特願2006-244085に詳しく記載されている。

図３において、ノックセンサ55は、シリンダヘッド26の下部の、上記シリンダブロック20との合せ面の近くに取付けられている。ノックセンサ55の位置は燃焼室27に近いので、ノッキングの検知性が高い。また、ノックセンサ55の位置は吸排気弁にも近いので、弁の着座状態の検知も可能である。弁休止機構66付きエンジンにおいては、弁の着座状態を検知することによって、シリンダが休止状態か稼動状態かを判別することが出来る。

以上詳述したように、上記実施形態においては次の効果がもたらされる。
（１）ノックセンサを、吸気系とシリンダブロックとの間のシリンダヘッド後方の空間に収まるようシリンダヘッド後部に配置したので、シリンダブロック後方にスペースが確保され、クランクケース上面にスタータモータ等の機能部品を自由に配置できる。
また、ノックセンサは、吸気系、シリンダヘッド、シリンダブロック、及びクランクケース囲まれて保護される。
さらに、シリンダブロック後面をノックセンサが占有しないので、クランク軸の上方にメイン軸を配置しカウンタ軸をクランク軸に近づけてエンジンの前後長を短縮する、いわゆる三角配置が可能となる。
（２）ノックセンサは、吸気ポートの傾斜に合わせて傾斜させてあるので、着脱作業の際に、吸気系やクランクケースが邪魔にならず、作業がし易い。
（３）ノックセンサの取付け位置は燃焼室に近いので、ノッキングの検知性が向上する。
（４）ノックセンサの各部とその取付部材が、シリンダヘッドとシリンダブロックとの合せ面より上にあるので、ノックセンサを取付けたままで、シリンダヘッドを作業台等の水平面に置くことができ、エンジンの組み立て作業がし易くなる。
（５）ノックセンサの取付け位置は吸排気弁に近いので、弁の着座状態の検知も可能である。
（６）弁休止機構付きエンジンでは、弁の着座状態を検知することによって、シリンダが休止状態か稼動状態かを判別することが出来る。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車１の側面図である。 上記実施形態におけるエンジンＥの縦断面図である。 図２の要部拡大図である。 吸気弁の弁リフタ付近の拡大図である。 油圧室85に高油圧が掛かった状態において、カム62がリフタ64を押し下げた瞬間を示す図である。

符号の説明

Ｅ…エンジン、20…シリンダブロック、21…シリンダ、22…クランクケース、23…クランク軸、24…ピストン、25…コンロッド、26…シリンダヘッド、27…燃焼室、28…吸気ポート、37…吸気系、55…ノックセンサ、56…点火栓、66…弁休止機構、68…ホルダ、69…スライドピン、70…コイルばね、71…ストッパピン

Claims (6)

1. クランク軸を収納し同クランク軸の後方に変速機を収納するクランクケースと、
   上記クランクケースの上方に設けられるシリンダブロックと、
   上記シリンダブロックの上方に設けられるシリンダヘッドと、
   上記シリンダヘッドの後方に設けられた吸気系とを備えた自動二輪車用エンジンのノックセンサの配置において、
   上記ノックセンサが、上記吸気系と上記シリンダブロックとの間に位置するよう、上記シリンダヘッドの後部に配置されることを特徴とするノックセンサの配置。
2. 上記ノックセンサは、上記シリンダヘッドに設けられる吸気ポートの傾斜とほぼ同じ傾斜で上記シリンダヘッドに配置されることを特徴とする請求項１に記載のノックセンサの配置。
3. 上記ノックセンサは、上記シリンダヘッドの下部の、上記シリンダブロックとの合せ面の近くに取付けられることを特徴とする請求項１に記載のノックセンサの配置。
4. 上記ノックセンサの各部分及びその取付部材は、いずれも上記シリンダヘッドと上記シリンダブロックとの合せ面より上に配置されることを特徴とする請求項３に記載のノックセンサの配置。
5. 上記ノックセンサは、吸排気弁の着座状態を検知することを特徴とする請求項３乃至請求項４に記載のノックセンサの配置。
6. 上記ノックセンサは、シリンダの休止状態をも検知することを特徴とする請求項３乃至請求項４に記載のノックセンサの配置。

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