JP5925878B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の低負荷領域において、燃費の向上を図るために、燃焼室内で吸入された吸気にタンブルを発生させ、燃焼室上部の点火プラグの周りに燃料を送り成層化して燃焼効率の向上を図る吸気装置が知られている。

この吸気装置では、シリンダヘッドの燃焼室の天井面の吸気弁口と排気弁口から吸気ポートと排気ポートが互いに離れる方向に湾曲しながら延出しており、この吸気ポートが燃焼室に案内する吸気のうちで、吸気弁口のシリンダ軸線（シリンダボアの中心軸線）に近い内側縁側から燃焼室に吸入される吸気が、排気側に向け流入しながらシリンダボアの排気側を下降した後にピストン頂面に沿って流れを曲げて吸気側を上昇することで、縦渦いわゆるタンブルが形成される。

そこで、吸気弁口のシリンダ軸線に近い内側縁側から吸入される吸気の割合を大きくするために、吸気ポートの内部を仕切壁により上下の通路に仕切り、仕切壁の上流側に下方の通路の開閉を行う吸気制御弁を設け、機関始動直後に下方の通路を閉じることで、吸気ポートの上方の通路を流れる吸気が上方の通路の延長である吸気弁口の内側縁側から燃焼室に吸入されるようにして、強い渦流のタンブルを発生させる吸気装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−１５１０７８号公報

特許文献１に記載の吸気装置では、吸気ポートの仕切壁の上流側に設けられる吸気制御弁は、その基端の軸部が吸気ポートの下壁に枢着されて回動可能とされる。吸気制御弁を軸部周りで回動してその下側の壁の内面に沿うように伏せることで、下方の通路の上流側開口が開き、上下双方の通路を吸気が流れ、吸気制御弁を上方に回動してその先端縁が仕切壁の上流端縁に接するようにすることで下方の通路の上流側開口が閉じられ、上方の通路のみを吸気が流れる。
したがって、機関始動直後は吸気制御弁が下方の通路の上流側開口を閉じ、上方の通路を吸気が流れ燃焼室に入ることで、強い渦流のタンブルを発生させ燃焼効率を上げている。

内燃機関の中負荷領域においては、タンブルの渦流が強すぎると、急速燃焼により燃費の低減が妨げられ、また急速燃焼を原因としたクランク打音が発生することがある。
そこで、中負荷領域では、吸気ポートの上方の通路を流れる吸気を抑制することが望まれるが、特許文献１に記載の吸気制御弁による吸気制御では、上方の通路の上流側開口のみを部分的に閉じて上方の通路を流れる吸気を抑制することはできない。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、負荷状態に応じて上下通路に流れる吸気量を適宜選択的に振分け可能にし、タンブルの渦流の強さを調整して燃焼効率の最適化を図ることができる内燃機関の吸気装置を供する点にある。
また、本発明の他の目的は、低負荷領域で強い渦流のタンブルを発生させ、中負荷領域ではタンブルの発生を抑制し、高負荷領域ではシリンダ吸気量を最大とするように、内燃機関の負荷状態に応じてタンブルの渦流の強さを調整して燃焼効率の最適化を図ることができる内燃機関の吸気装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明は、シリンダブロックのシリンダボア内に摺動自在に嵌合されるピストンの頂面と同頂面が対向するシリンダヘッドの天井面との間に燃焼室が構成され、前記シリンダヘッドの前記天井面に開口した吸気弁口と排気弁口からそれぞれ吸気ポートと排気ポートが互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成され、吸気ポートにインレットパイプが接続されて連続した吸気通路が構成され、前記インレットパイプに、スロットル弁とそれより下流で吸気振分け弁とが設けられ、前記吸気通路が、吸気振分け弁より下流側で部分的に仕切板により上側吸気通路と下側吸気通路に仕切られ、前記吸気振分け弁により前記上側吸気通路と前記下側吸気通路を流れる吸気が制御され、吸気制御手段により前記吸気振分け弁が駆動制御される内燃機関の吸気装置において、前記吸気振分け弁は、前記仕切板の上流端縁に隣接して設けられ、前記スロットル弁より下流の吸気を上下に振り分け前記上側吸気通路と前記下側吸気通路を流れる吸気の割合を変更するように構成され、前記吸気制御手段は、内燃機関が低負荷状態のときは吸気を大部分上方に振り分けて前記上側吸気通路を流れるように前記吸気振分け弁を低負荷位置に位置決めし、中負荷状態のときは吸気を下方より上方の割合を小さく振り分けて前記上側吸気通路を流れる吸気を抑制するように前記吸気振分け弁を中負荷位置に位置決めし、高負荷状態のときは前記仕切板に仕切られた割合に吸気を上下に振り分けるように前記吸気振分け弁を高負荷位置に位置決めするように作動可能に構成され、前記シリンダヘッドの前記天井面に前記シリンダボアの中心軸であるシリンダ軸に関して互いに反対位置に１つずつ前記吸気弁口と前記排気弁口が前記燃焼室に臨んで開口され、前記吸気弁口が前記シリンダボアの円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出した三日月状のはみ出し部を有するようにオフセットして形成されることを特徴とする内燃機関の吸気装置を提供する。

本発明の好適な実施形態によれば、前記吸気振分け弁は、基端が前記インレットパイプに前記仕切板の上流端縁に隣接する位置で枢着されて吸気上流側に向けた先端を上下に揺動自在としたフラップバルブである。

本発明の好適な実施形態では、前記上側吸気通路の通路断面積が、前記下側吸気通路の通路断面積より小さい。

好適には、前記仕切板の下流端部は、前記吸気ポート内にあって吸気バルブステムに隣接する位置にある。

本発明の好ましい実施形態は、前記インレットパイプの前記上側吸気通路と前記下側吸気通路にそれぞれ燃料噴射を行う上側インジェクタと下側インジェクタを備え、前記吸気振分け弁の揺動状態に応じて前記上側インジェクタと前記下側インジェクタの噴射量が制御される。

本発明の内燃機関の吸気装置によれば、吸気振分け弁は、前記仕切板の上流端縁に隣接して設けられ、スロットル弁より下流の吸気を上下に振り分け上側吸気通路と下側吸気通路を流れる吸気の割合を変更するので、負荷状態に応じて上下通路に流れる吸気量を適宜選択的に振分け可能にし、タンブルの渦流の強さを調整して燃焼効率の最適化を図ることができる。
また、吸気制御手段は、内燃機関が低負荷状態のときは吸気を大部分上方に振り分けて上側吸気通路を流れるように吸気振分け弁を低負荷位置に位置決めして強い渦流のタンブルを形成することができ、中負荷状態のときは吸気を下方より上方の割合を小さく振り分けて上側吸気通路を流れる吸気を抑制するように吸気振分け弁を中負荷位置に位置決めしてタンブルの渦流を極力抑え急速燃焼を防止し、高負荷状態のときは仕切板に仕切られた割合に吸気を上下に振り分けるように吸気振分け弁を高負荷位置に位置決めして上側吸気通路を十分な吸気が流れるようにして適度な渦流のタンブルを発生し、かつ吸気効率を良好に維持することができ、内燃機関の負荷状態に応じてタンブルの渦流の強さを調整して燃焼効率の最適化を図ることができ、燃費を低減することができる。
そして、シリンダヘッドの天井面に１つ形成された吸気弁口がシリンダボアの円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出した三日月状のはみ出し部を有するようにオフセットして形成されることにより、吸気弁口の開口全周長に対するはみ出し部の開口周長の割合を大きく確保でき、吸気弁口の外側縁側（はみ出し部側）から吸気の燃焼室への吸入が妨げられて、吸気弁口の内側縁側から吸入されて発生するタンブルを抑えるような逆タンブルの発生が抑制されることで、強い渦流のタンブルの発生を促すことができる。

前記吸気振分け弁が、基端がインレットパイプに仕切板の上流端縁に隣接する位置で枢支されて吸気上流側に向けた先端を上下に揺動自在としたフラップバルブであることにより、フラップバルブの先端の揺動位置によって吸気を上下に振り分ける割合を容易に変更することができる。

上側吸気通路の通路断面積が、下側吸気通路の通路断面積より小さいことで、低負荷状態で吸気が狭い上側吸気通路を通ることにより高速となって、燃焼室に吸入されるため、強い渦流のタンブルを発生させ燃焼効率を向上させることができる。

前記仕切板の下流端部が、吸気ポート内にあって吸気バルブステムの近傍に位置することで、低負荷状態で上側吸気通路を通る吸気を吸気弁口近くまで案内することができ、強い渦流のタンブルを容易に発生させることができる。

前記インレットパイプの上側吸気通路と下側吸気通路にそれぞれ燃料噴射を行う上側インジェクタと下側インジェクタを備え、吸気振分け弁の揺動状態に応じて上側インジェクタと下側インジェクタの噴射量を制御することにより、吸気振分け弁の揺動状態すなわち吸気流量の上下振り分け状態に応じて上側インジェクタと下側インジェクタの噴射量を最適制御することで、燃焼効率を一層向上させるとともに、空燃比を最適化することができる。

本発明の一実施の形態に係る吸気装置を備える内燃機関を搭載した自動二輪車の右側面図である。 同内燃機関の一部断面右側断面図である。 シリンダブロックの上面図である。 シリンダヘッドの下面図である。 燃焼室の天井面の拡大説明図である。 低負荷状態における内燃機関の要部断面図である。 中負荷状態における内燃機関の要部断面図である。 高負荷状態における内燃機関の要部断面図である。 図６のIX-IX線断面図である。 図６のX-X線断面図である。 スロットル開度θに対する吸気振分け弁開度φの制御とタンブル比Ｒｔの変化を示すグラフである。 別の実施の形態に係る吸気装置を備える内燃機関の要部断面図である。 図１２のXIII-XIII線断面図である。 図１２の実施形態における、スロットル開度θに対する吸気振分け弁開度φと燃料噴射比率ｒの制御を示すグラフである。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１１に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係る吸気装置を備える内燃機関10を搭載した自動二輪車１の全体側面図である。

本自動二輪車１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ２ａから後方へ延出する左右一対のメインフレームパイプ２ｂ，２ｂを有し、メインフレームパイプ２ｂ，２ｂは後方へ延出した後に下方に屈曲して急傾斜部２ba，２baを形成している。急傾斜部２ba，２baの下部は、前方に屈曲させて下端部に至っている。
また、ヘッドパイプ２ａから斜め急角度に下方へ左右一対のダウンフレームパイプ２ｃ，２ｃが、側面視でメインフレームパイプ２ｂの急傾斜部２baに略平行に延出している。

メインフレームパイプ２ｂ，２ｂの急傾斜部２ba，２baの上部からはシートレール２ｄ，２ｄが後方に延出し、同シートレール２ｄ，２ｄの中央部と急傾斜部２ba，２baの下部とを連結したバックステー２ｅ，２ｅがシートレール２ｄ，２ｄを支持している。

以上のような車体フレーム２において、ヘッドパイプ２ａにはフロントフォーク３が枢支され、その下端に前輪４が軸支され、メインフレームパイプ２ｂ，２ｂの下部前方にはピボットプレート２ｆが固定され、このピボットプレート２ｆに前端を枢支されたリヤフォーク５が後方へ延出し、その後端に後輪６が軸支され、リヤフォーク５の後部とシートレール２ｄ，２ｄの中央部との間にリヤクッション７が介装されている。
メインフレームパイプ２ｂ，２ｂには燃料タンク８が架設され、燃料タンク８の後方にシート９がシートレール２ｄ，２ｄに支持されて設けられている。

車体フレーム２に搭載される内燃機関10は、ＳＯＨＣ型２バルブの単気筒４ストローク内燃機関であり、車体に対してクランク軸12（図２）を車体幅方向に指向させ、気筒を若干前傾させて起立した姿勢で懸架される。

図２に示すように、内燃機関10のクランク軸12を回転自在に軸支するクランクケース11内には、クランク軸12の後方に配設されるメイン軸13とカウンタ軸14の間に変速歯車機構15が配置されている。カウンタ軸14は出力軸であり、後輪６の回転軸との間にチェーン（図示せず）が架渡され、出力軸からチェーンを介して動力が後輪６に伝達される。

図２を参照して、クランクケース11の上には、１本の鋳鉄製のシリンダライナ16Ｌが鋳込まれたシリンダブロック16が取り付けられ、シリンダブロック16の上にガスケットを介してシリンダヘッド17が重ねられ、シリンダブロック16とシリンダヘッド17はスタッドボルトにより一体に締結され、シリンダヘッド17の上方をシリンダヘッドカバー18が覆っている。
クランクケース11の上に重ねられるシリンダブロック16，シリンダヘッド17，シリンダヘッドカバー18は、クランクケース11から若干前傾した姿勢で上方に延出している（図１，図２参照）。

このように車体フレームに搭載された内燃機関10の若干前傾して立設されたシリンダヘッド16から後方に、連結管19を介してインレットパイプ20が延出し、インレットパイプ20には、スロットル弁22を内蔵するバタフライ型のスロットルボディ21が設けられるとともに、インジェクタ23が装着され、さらに後記する吸気振分け弁61が設けられている。

図１に示すように、このインレットパイプ20の後端に連結されるエアクリーナ24が、側面視で、メインフレーム２ｂの急傾斜部２baとシートレール２ｄとバックステー２ｅに囲まれた空間に配設される（図１参照）。
また、シリンダヘッド17から前方に延出した排気管27は、下方に屈曲し、さらに後方に屈曲してクランクケース11の下面に沿って後方にかつ右側に寄って後輪６の右側に配置されたマフラー26に連結している。

図２を参照して、クランクケース11は左右割りで左右クランクケース半体からなり、左右クランクケース半体の合せ面に形成された開口にシリンダライナ16Ｌの下端部が嵌入してシリンダブロック16が若干前傾して上方に突出している。そして、同シリンダライナ16Ｌの内部のシリンダボア16ｂにピストン25が往復摺動自在に嵌合され、ピストン25のピストンピン25ｐとクランク軸12のクランクピン12ｐとの間をコンロッド26が連接してクランク機構を構成している。

シリンダブロック16のシリンダボア16ｂ内を摺動するピストン25の頂面25ｔと同頂面25ｔが対向するシリンダヘッド17の天井面41との間に燃焼室40が構成される。
シリンダヘッド17には、天井面41にシリンダボア16ｂの中心軸線であるシリンダ軸線Ｃに関して互いに直径方向の反対位置に１つずつ吸気弁口42と排気弁口43（図４、図６）が燃焼室40に臨んで開口されるとともに、吸気弁口42と排気弁口43から各々吸気ポート44と排気ポート45が互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成されている。

図２において、吸気ポート44は、吸気弁口42から二輪車の後方に延出し、連結管19を介してインレットパイプ20に連通し、排気ポート45は排気管27（図１）に連結される。
シリンダヘッド16に一体に嵌着された弁ガイド34ｉ，34ｅにそれぞれ摺動可能に支持される吸気弁46および排気弁47は、シリンダヘッド13の上に設けられる動弁機構30により駆動されて、吸気ポート44の吸気弁口42および排気ポート45の排気弁口43をクランク軸12の回転に同期して開閉する。

動弁機構30は、シリンダヘッド17の上に１本のカム軸31が左右方向に指向して軸支されたSOHC型内燃機関の動弁機構である。カム軸31の斜め前後上方にロッカアームシャフト32ｅ，32ｉが支持され、後方のロッカアームシャフト32ｉに吸気ロッカアーム33ｉが揺動自在に中央を軸支され、前方のロッカアームシャフト32ｅに排気ロッカアーム33ｅが揺動自在に中央を軸支されている。

吸気ロッカアーム33ｉの一端は、カム軸31の吸気カムローブに接し、他端がスプリングで付勢された吸気弁46のバルブステム46ｓの上端に調整ねじを介して接し、排気ロッカアーム33ｅの一端は、カム軸31の排気カムローブに接し、他端がスプリングで付勢された排気弁47のバルブステム47ｓの上端に調整ねじを介して接し、カム軸31の回転により吸気ロッカアーム33ｉと排気ロッカアーム33ｅが揺動して吸気弁46と排気弁47を開閉駆動する。

図３は、シリンダブロック16の上面図であり、シリンダヘッド17との合せ面16ｆにシリンダボア16ｂの円孔と動弁機構30に動力を伝達するチェーンを挿通するチェーン室16ｃの矩形孔が穿設されている。
図４は、シリンダブロック16に重ね合わされるシリンダヘッド17の下面図であり、シリンダブロック16に合せ面16ｆに対向する合せ面17ｆに、シリンダボア16ｂに対応して燃焼室40の天井面41が凹んで形成されるとともに、チェーン室16ｃに対応して連通するチェーン室17ｃが穿設されている。

シリンダヘッド17の合せ面17ｆにおける燃焼室40の天井面41の円形開口縁41ｓがシリンダボア16ｂの円孔に一致する。
天井面41の後側に大径の吸気弁口42が開口し、天井面41の前側に吸気弁口42より幾らか小径の排気弁口43が開口している。
また、天井面41には点火プラグ（図示せず）が先端を突出させるプラグ孔48が穿設されている。

図５は、シリンダヘッド17の燃焼室40をシリンダ軸Ｃの軸方向に視た、すなわちシリンダ軸方向視で示した図であり、同図５を参照して、吸気弁口42が、燃焼室40の天井面41のシリンダボア16ｂの円孔に対応する円形の天井面開口縁41ｓよりシリンダ軸方向視で吸気弁口周囲部の一部が外側にはみ出してオフセットしており、吸気弁口42は天井面開口縁41ｓからはみ出した三日月状のはみ出し部42ａ（図５の散点で示した部分）を有する。

吸気弁口42の開口縁42ｓの開口全周長に対するはみ出し部42ａの開口周長の割合をマスキング割合Ｒｍとすると、本吸気弁口42のオフセットによるマスキング割合Ｒｍは20〜50％程度である。

また、図５を参照して、天井面41には、吸気弁口42と排気弁口43を長径方向両側に囲む楕円状の横断面形状を有してドーム状凹部51が形成されており、天井面41のうちドーム状凹部51の外側の左右１対の三日月状部分にそれぞれスキッシュ52，52が形成されている。

そして、吸気弁口42の外周囲に、吸気弁口42の三日月状のはみ出し部42ａの両端部辺りから吸気弁口42の開口縁42ｓに沿って湾曲した１対のガイド壁面53，53が、互いに対向して前記排気弁口43側に向けて徐々に拡開して形成されている。

以上のように形成されたシリンダヘッド17の燃焼室40の天井面41に対して、シリンダブロック16のシリンダボア16ｂは、図３および図６，図７，図８に示すように、シリンダボア16ｂのシリンダヘッド17側の開口縁における吸気弁口42のはみ出し部42ａに対向する後側部分を吸気弁46の移動方向に吸気弁46のかさ部46ｐ周縁に沿って最大バルブリフト位置まで切り欠いた切欠き円曲面55が形成されている。

図７，図８，図９に示すように、切欠き円曲面55は、鋳鉄製のシリンダライナ16Ｌが鋳込まれたアルミ合金製のシリンダブロック16のフランジレスのシリンダライナ16Ｌの上端面を覆う部分に斜めに切り欠かれて形成されている。

この切欠き円曲面55に沿って切欠き円曲面55に近接して吸気弁46のかさ部46ｐ周縁が移動するので、吸気弁46が開いて最大バルブリフト位置まで移動する間、吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）からの吸気は、吸気弁46のかさ部46ｐ周縁と切欠き円曲面55との極めて狭い隙間を通らなければならず燃焼室40への吸入が殆ど妨げられマスキングされた状態にある。

したがって、吸気弁口42の外側縁側からはマスキングされて燃焼室40には吸気が僅かに吸入されるだけで、吸気弁口42の内側縁側からの吸入が主になり、よって、燃焼室内にタンブルが発生し易い構造となっている。
なお、吸気弁46の最大バルブリフト位置が、切欠き円曲面55をいくらか越えた位置にあってもよい。

図６に示すように、ピストン25の頂面25ｔの周縁部の吸気弁口42のはみ出し部42ａに対向する部分が吸気弁46のかさ部46ｐfの外周部端面と平行に切り欠かれてピストン切欠き面56が形成されており（図６参照）、吸気行程でピストン25の下降とともに吸気弁46が開弁しリフトするときに、吸気弁口42の外側縁側からの吸気の流入方向とピストン切欠き面(56)が垂直となるため、吸気弁口42の外側縁側から燃焼室40に吸気の吸入が促されることはなく、逆タンブルの発生がより抑えられている。

そして、吸気系において、インレットパイプ20から連結管19を介して吸気ポート44に至る吸気通路Ｐが、インレットパイプ20の下流部から吸気ポート44の湾曲部まで仕切板60により上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐに仕切られている。

仕切板60は、インレットパイプ20と一体に形成されており、仕切板60の上流端部がインレットパイプ20の内側に上下を仕切って設けられ、下流側に大きく飛び出した延出部分が吸気ポート44に挿入されている。
図９に示すように、仕切板60の帯状の延出部分は、その両側縁が吸気ポート44の内周面に沿って延びている。
仕切板60は、吸気通路Ｐを上方に寄っており、上側吸気通路Ｕｐの通路断面積が下側吸気通路Ｌｐの通路断面積より小さい（図９参照）。

仕切板60の長尺の延出部は、吸気ポート44の湾曲形状に沿って曲がっており、図１０に示すように、先端の下流端部60ｅは吸気ポート44の湾曲部に位置する吸気弁46の吸気バルブステム46ｓに達しており、下流端部60ｅには先端縁からＵ字状に凹んだ凹部60ｕが形成されていて、このＵ字状凹部60ｕを吸気バルブステム46ｓが貫通している。

そして、下流端部60ｅは、湾曲していない平板状で吸気ポート44の湾曲部に直線的に挿入され、その下流端部60ｅの左右側部が吸気ポート44の湾曲部に左右に対向して形成された左右凹溝44ｖ，44ｖに嵌入されて固定支持される。

インレットパイプ20内において、スロットル弁22よりも下流で仕切板60の上流に吸気振分け弁61が設けられている。
図６，図７，図８を参照して、吸気振分け弁61は、基端の回動軸61ａがインレットパイプ20に仕切板60の上流端縁の近傍で枢支されて吸気上流側に向けた先端を上下に揺動自在としたフラップバルブであり、モータ駆動機構62により揺動させられる。

吸気振分け弁61は、上流のスロットル弁22に先端を向けて揺動することで、スロットル弁22より下流の吸気を上下に振り分け上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐを流れる吸気の割合を変更することができる。

内燃機関10を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）65 (図２)は、吸気制御手段66を備えており、内燃機関10の運転状態を解析して吸気制御手段66により吸気系のスロットル弁21やインジェクタ23が駆動制御されるが、吸気振分け弁61も吸気制御手段66により駆動制御される。

図６を参照して、スロットル弁22のスロットル開度θは、全閉時から回動して吸気通路に平行になったときが全開状態であり、内燃機関10の負荷状態を示す。
吸気振分け弁61は、内燃機関10の負荷状態に応じて揺動制御され、吸気振分け弁61の揺動角である吸気振分け弁開度φは、図６に示す低負荷状態のときの吸気振分け弁61の低負荷位置を基準０度として図６で時計回りに揺動角度が増加する。

タンブルの状態は、クランク軸12の１回転当りのタンブルの回転数であるタンブル比Ｒｔで表わすことができる。
タンブル比Ｒｔ＝タンブル回転角速度／クランク軸角速度
タンブル比Ｒｔが大きければ、強い渦流のタンブルが発生している。

図１１には、スロットル開度θに応じて吸気振分け弁61を揺動制御する吸気振分け弁開度φの変化とタンブル比Ｒｔの変化を示している。
以下、図１１を参照しつつ、内燃機関10の負荷状態による吸気振分け弁61の揺動制御とタンブル比Ｒｔを考察する。

内燃機関10が低負荷運転状態のときは、図６に示すように、スロットル弁22は小さく開いており（スロットル開度θ：小）、吸気振分け弁61は先端縁が吸気通路Ｐの下側周面に接した低負荷位置（吸気振分け弁開度φ＝０度）に位置決めされているので、吸気振分け弁61は吸気を大部分上方に振り分け、吸気は上側吸気通路Ｕｐを流れる。

したがって、スロットル弁22の僅かに開いた開口を通った吸気は、大部分吸気振分け弁61により大部分上方の比較的狭い上側吸気通路Ｕｐに案内され流れるために高速となり、さらに吸気ポート44の湾曲部に位置する吸気バルブステム46sまで延出した仕切板60により吸気弁口42の近くまで案内されるので、大部分の吸気が吸気弁口42の内側縁側（シリンダ軸Ｃ側）から燃焼室40に高速で吸入されることになり、図６に示すように、強い渦流のタンブルが発生する（タンブル比Ｒｔが上昇）。

吸気弁口42がシリンダボア16bの円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出した三日月状のはみ出し部42ａを有するようにオフセットして、吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）はマスキングされ、かつ下側吸気通路Ｌｐを通る吸気は殆どないため、吸気弁口42の外側縁側から燃焼室40に吸入する吸気はなく、タンブルを妨げる逆タンブルも発生せず、タンブルをより強く発生させ、タンブル比Ｒｔは高くなり、低負荷時の燃焼効率を向上させることができる。

内燃機関10が中負荷運転状態のときは、図７に示すように、スロットル弁21は中開度に開き（スロットル開度θ：中）、吸気振分け弁61は先端縁が吸気通路Ｐの上側周面に近づいた中負荷位置（吸気振分け弁開度φ＝β度）に位置決めされる。このため、吸気振分け弁61は吸気を下方より上方の割合を小さく振り分けている。
したがって、図７に矢印で示すように、下側吸気通路Ｌｐは十分な吸気が流れるが、上側吸気通路Ｕｐを流れる吸気は抑制される。

そのため、上側吸気通路Ｕｐを流れる抑制された吸気は、吸気弁口42の内側縁側から燃焼室40に入っても、抑制された吸気は弱いから弱い渦流のタンブルしか発生せず、さらに吸気弁口42の外側縁側から燃焼室40に吸入される吸気が幾らかはあって逆タンブルを生じてタンブルを抑えるので、タンブルは極力抑えられ、タンブル比Ｒｔが低下する。

内燃機関10が高負荷運転状態のときは、図８に示すように、スロットル弁21は全開となり（スロットル開度θ：全開）、吸気振分け弁61は仕切板60と同一平面をなす高負荷位置（吸気振分け弁開度φ＝α度）に位置決めされる。このため、吸気振分け弁61は吸気を仕切板(60)に仕切られた割合に吸気を上下に振り分けている。

したがって、図８に矢印で示すように、上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐを十分な吸気が流れ、上側吸気通路Ｕｐを流れた吸気は、吸気弁口42の内側縁側から燃焼室40に吸入されてタンブルが発生し、下側吸気通路Ｌｐを流れた吸気は、マスキングされつつも吸気弁口42の外側縁側から燃焼室40に入って幾らか逆タンブルを生じるが、上側吸気通路Ｕｐから十分な吸気量が吸入されることから、タンブル比Ｒｔが比較的高い適度な渦流のタンブルを発生するとともに、十分な吸気により吸気効率を良好に維持することができる。

以上のように、本内燃機関10の吸気装置は、内燃機関の負荷状態に応じてタンブルの渦流の強さを調整して燃焼効率の最適化を図ることができる。

本吸気振分け弁61は、基端の回動軸61ａがインレットパイプ20に仕切板60の上流端縁の近傍で軸支されて吸気上流側に向けた先端を上下に揺動自在としたフラップバルブであるので、その先端の揺動位置によって吸気を上下に振り分ける割合を容易に変更することができる。

以上の実施の形態に係る吸気装置は、仕切板60に上下に仕切られた上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐのうち上側吸気通路Ｕｐにのみインジェクタ23を装着したが、下側吸気通路Ｌｐにもインジェクタを装着した実施の形態を図１２および図１３に示す。
上側吸気通路Ｕｐに上側インジェクタ71が装着され、下側吸気通路Ｌｐに下側インジェクタ72が装着されている。なお、その他の部材は前記実施の形態と同じであり、同じ符号を使用する。

上側インジェクタ71と下側インジェクタ72の燃料噴射比率ｒ（下側噴射量／上側噴射量）を図１４に示す。
スロットル開度θが大きくなるに従い、吸気振分け弁開度φは、低負荷状態の０度の状態から高負荷状態のα度まで単純に上昇させている。

低負荷状態のとき、すなわち吸気が上側吸気通路Ｕｐのみ流れているときは、燃料噴射比率ｒは０％で下側インジェクタ72は燃料を噴射せず上側インジェクタ71のみ燃料噴射する。
スロットル開度θが大きくなり、負荷が増加すると、吸気振分け弁開度φを大きくし、上側吸気通路Ｕｐに対する下側吸気通路Ｌｐを流れる吸気の割合を大きくするにつれて下側インジェクタ72の燃料噴射量を増やし燃料噴射比率ｒを上げていく。
そして、高負荷状態となると、燃料噴射比率ｒを仕切板60が吸気通路Ｐを上下に仕切る割合（上側吸気通路Ｕｐに対する下側吸気通路Ｌｐを流れる吸気の割合）と略一致させる。

このように、吸気振分け弁61の揺動状態すなわち吸気流量の上下振り分け状態（吸気振分け弁開度φ）に応じて上側インジェクタ71と下側インジェクタ72の噴射量（燃料噴射比率ｒ）を最適制御することで、燃焼効率を一層向上させるとともに、空燃比(A/F)を最適化することができる。

１…自動二輪車、２…車体フレーム、10…内燃機関、11…クランクケース、12…クランク軸、13…メイン軸、14…カウンタ軸、16…シリンダブロック、16ｂ…シリンダボア、17…シリンダヘッド、18…シリンダヘッドカバー、19…連結管、
20…インレットパイプ、21…スロットルボディ、22…スロットル弁、23…インジェクタ、24…エアクリーナ、25…ピストン、26…コンロッド、
30…動弁機構、31…カム軸、32ｅ，32ｉ…ロッカアームシャフト、33ｉ…吸気ロッカアーム、33ｅ…排気ロッカアーム、34ｉ，34ｅ…弁ガイド、
40…燃焼室、41…天井面、42…吸気弁口、42ａ…はみ出し部、43…排気弁口、44…吸気ポート、45…排気ポート、46…吸気弁、46ｐf…かさ部、46ｓ…吸気バルブステム、47…排気弁、48…プラグ孔、
51…ドーム状凹部、52…スキッシュ、53…ガイド壁面、55…切欠き円曲面、56…ピストン切欠き面、
60…仕切板、61…吸気振分け弁、62…モータ駆動機構、65…ECU、66…吸気制御手段、71…上側インジェクタ、72…下側インジェクタ。
Up…上側吸気通路、Lp…下側吸気通路、P…吸気通路。

Claims (5)

1. シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)内に摺動自在に嵌合されるピストン(25)の頂面と同頂面が対向するシリンダヘッド(17)の天井面(41)との間に燃焼室(40)が構成され、
   前記シリンダヘッド(17)の前記天井面(41)に開口した吸気弁口(42)と排気弁口(43)からそれぞれ吸気ポート(44)と排気ポート(45)が互いに離れる方向に湾曲しながら延出して形成され、
   吸気ポート(44)にインレットパイプ(20)が接続されて連続した吸気通路(P)が構成され、
   前記インレットパイプ(20)に、スロットル弁(22)とそれより下流で吸気振分け弁(61)とが設けられ、
   前記吸気通路(P)が、吸気振分け弁(61)より下流側で部分的に仕切板(60)により上側吸気通路(Up)と下側吸気通路(Lp)に仕切られ、前記吸気振分け弁(61)により前記上側吸気通路(Up)と前記下側吸気通路(Lp)を流れる吸気が制御され、
   吸気制御手段(66)により前記吸気振分け弁(61)が駆動制御される内燃機関の吸気装置において、
   前記吸気振分け弁(61)は、前記仕切板(60)の上流端縁に隣接して設けられ、前記スロットル弁(22)より下流の吸気を上下に振り分け前記上側吸気通路(Up)と前記下側吸気通路(Lp)を流れる吸気の割合を変更するように構成され、
   前記吸気制御手段(66)は、内燃機関が低負荷状態のときは吸気を大部分上方に振り分けて前記上側吸気通路(Up)を流れるように前記吸気振分け弁(61)を低負荷位置に位置決めし、中負荷状態のときは吸気を下方より上方の割合を小さく振り分けて前記上側吸気通路(Up)を流れる吸気を抑制するように前記吸気振分け弁(61)を中負荷位置に位置決めし、高負荷状態のときは前記仕切板(60)に仕切られた割合に吸気を上下に振り分けるように前記吸気振分け弁(61)を高負荷位置に位置決めするように作動可能に構成され、
   前記シリンダヘッド(17)の前記天井面(41)に前記シリンダボア(16b)の中心軸であるシリンダ軸(C)に関して互いに反対位置に１つずつ前記吸気弁口(42)と前記排気弁口(43)が前記燃焼室(40)に臨んで開口され、
   前記吸気弁口(42)が前記シリンダボア(16b)の円孔よりシリンダ軸方向視で外側にはみ出した三日月状のはみ出し部(42a)を有するようにオフセットして形成される
   ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記吸気振分け弁(61)は、基端が前記インレットパイプ(20)に前記仕切板(60)の上流端縁に隣接する位置で枢着されて吸気上流側に向けた先端を上下に揺動自在としたフラップバルブであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記上側吸気通路(Up)の通路断面積が、前記下側吸気通路(Lp)の通路断面積より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記仕切板(60)の下流端部(60e)は、前記吸気ポート(44)内にあって吸気バルブステム(46s)に隣接する位置にあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記インレットパイプ(20)の前記上側吸気通路(Up)と前記下側吸気通路(Lp)にそれぞれ燃料噴射を行う上側インジェクタ(71)と下側インジェクタ(72)を備え、
   前記吸気制御手段(66)は、前記吸気振分け弁(61)の揺動状態に応じて前記上側インジェクタ(71)と前記下側インジェクタ(72)の噴射量を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の内燃機関の吸気装置。

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