JP6005465B2 - 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がタンブルを発生し、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を構成したものがある。

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（シリンダボアの中心軸）に近い内側縁側から燃焼室の中央部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を形成する。

そこで、吸気弁口のシリンダ軸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吸入されることになり、強い渦流のタンブルを発生するようにした吸気装置の例がある（特許文献１参照）。

特開２００８−１５１０７８号公報

特許文献１の吸気装置では、吸気ポートの上流側にポートライナの筒状の通路部を挿入または一体に形成し、同ポートライナの通路部に仕切壁を一体に形成している。
仕切壁は、通路部から吸気ポートの下流側に大きく突出している。

仕切壁は、通路部から大きく突出しているので、剛性の確保が難しいことから、突出量に制限があり、特許文献１の図面の図１に示されるように仕切壁の下流端は吸気ポートの吸気弁よりかなり手前に位置している。
そのため、タンブルを発生させる吸気ポートの仕切壁の上側の通路を流れる吸気が、仕切壁の下流端を過ぎて燃焼室に入る手前で下方に拡散してしまい吸気弁口の内側縁側からの燃焼室への吸気が減少して強い渦流のタンブルを発生することが難しい。

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、吸気通路内の仕切板を吸気ポート内に長尺に形成しても容易に剛性を確保でき、仕切板を燃焼室に近い下流まで延出することで、強い渦流のタンブルを発生させることが可能であ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、請求項１記載の発明は、
シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)内を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、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)が設けられ、前記吸気通路(P)が部分的に仕切板(60)により燃焼室(40)の中央部に通じる上側吸気通路(Up)と燃焼室(40)の外周部に通じる下側吸気通路(Lp)に仕切られ、前記スロットル弁(22)よりも下流で前記仕切板(60)の上流に設けられた吸気振分け弁(65)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(71)により前記吸気振分け弁(65)が駆動制御される内燃機関の吸気装置において、
前記仕切板(60)は、前記インレットパイプ(20)に形成されるインレットパイプ側仕切板(61)と吸気ポート(44)内に形成される吸気ポート側仕切板(62)とからなり、前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)と前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)が互いに上下に重なり合って連結され、前記吸気ポート側仕切板(62)の下流端部(62b)には先端縁からＵ字状に凹んだ凹部(62u)が形成されていて、この凹部(62u)を、前記吸気弁口(42)を開閉する吸気弁(46)の弁ガイド(34i)が貫通し、前記弁ガイド(34i)の外径は前記凹部(62u)の幅に等しく、前記凹部(62u)の奥まで弁ガイド(34i)が嵌合することを特徴とする内燃機関の吸気装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の吸気装置において、
前記インレットパイプ(20)の前記上側吸気通路(Up)側にインジェクタ(23)が前記上側吸気通路(Up)の下流側に向けて燃料噴射するように設けられ、前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)の上に重なるように連結され、前記インジェクタ(23)の中心軸線が前記吸気ポート側仕切板(62)と交わることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関の吸気装置において、
前記インジェクタ(23)は、前記吸気ポート側仕切板(62)の前記インレットパイプ側仕切板(61)との連結部(61b,62a)よりも下流側に向けて燃料噴射するように構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか記載の内燃機関の吸気装置において、
前記インレットパイプ側仕切板(61)は樹脂で形成され、前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が、前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)に弾性変形による押圧力をもって圧接し重なり合うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか記載の内燃機関の吸気装置において、
前記インレットパイプ側仕切板(61)は、下流端部(61b)が前記インレットパイプ(20)の下流開口端よりも突出して吸気ポート(44)内に入り込むことを特徴とする。

請求項１記載の内燃機関の吸気装置によれば、仕切板(60)がインレットパイプ(20)に形成されるインレットパイプ側仕切板(61)と吸気ポート(44)内に形成される吸気ポート側仕切板(62)とに分割され、インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)と吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)が互いに上下に重なり合って連結されるので、インレットパイプ側仕切板(61)と吸気ポート側仕切板(62)は、それぞれインレットパイプ(20)および吸気ポート(44)から突出するとしても突出量が小さくてすみ、容易に剛性を確保できる。
そのため、吸気ポート側仕切板(62)を燃焼室に近い下流まで延出することが可能で、上側吸気通路(Up)を流れる吸気を途中殆ど拡散することなく吸気弁口近くまで導いて、吸気弁口の内側縁側からの燃焼室に流入して、強い渦流のタンブルを発生させることができる。
そして、吸気ポート側仕切板(62)の下流端部(62b)のＵ字状凹部(62u)を、吸気弁口(42)を開閉する吸気弁(46)の弁ガイド(34i)が貫通することで、タンブルを一層強めることができ、また、弁ガイド(34i)の外径を凹部(62u)の幅に等しくし、吸気ポート側仕切板(62)を吸気弁(46)の弁ガイド(34i)にまで延出させて同仕切板(62)の支持剛性を高めることができる。

請求項２記載の内燃機関の吸気装置によれば、インレットパイプ(20)の前記上側吸気通路(Up)側にインジェクタ(23)が前記上側吸気通路(Up)の下流側に向けて燃料噴射するように設けられ、インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)の上に重なるように連結されるので、インジェクタ(23)により噴射された燃料が連結部(61b,62a)の重ね合わせ面に浸入しがたく、下側吸気通路(Lp)に燃料が漏れることを防止できる。

請求項３記載の内燃機関の吸気装置によれば、インジェクタ(23)は、吸気ポート側仕切板(62)のインレットパイプ側仕切板(61)との連結部(61b,62a)よりも下流側に向けて燃料噴射するように構成したので、インジェクタ(23)の噴射燃料が下側吸気通路(Lp)に漏れず、また温度の高い吸気ポート側仕切板(62)に燃料が噴射されることで、燃料の液化を抑制することができる。

請求項４記載の内燃機関の吸気装置によれば、樹脂で形成されたインレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が、吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(61a)に弾性変形による押圧力をもって圧接し重なり合うので、接着剤等を使わずにインレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)と吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)を簡単に密着させて連結することができ、作業性が良好である。

請求項５記載の内燃機関の吸気装置によれば、インレットパイプ側仕切板(61)は、下流端部(61b)がインレットパイプ(20)の下流開口端よりも突出して吸気ポート(44)内に入り込む構造であるので、インレットパイプ(20)の組付け時に、インレットパイプ(20)の下流開口端より突出したインレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)を目安に目視で吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)と相対的に位置合せしながらインレットパイプ(20)を取り付けることができ、作業性に優れている。

本発明の一実施の形態に係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。 図６のVII-VII線断面図である。 図６のVIII-VIII線断面図である。 吸気振分け弁の斜視図である。 図１３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。 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。 変形例の吸気振分け弁の分解斜視図である。 同吸気振分け弁を使用した例の図１０に相当する断面図である。 別の実施の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の制御とタンブル比Ｒｔの変化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１３に基づいて説明する。
図１は、本実施の形態に係る内燃機関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から後方へ左右一対のメインフレーム２ｂ，２ｂが延出した後に下方に屈曲して急傾斜部２ba，２baを形成し、その下部をくの字に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２ｃ，２ｃが、側面視でメインフレーム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２ｂ，２ｂの下部に設けられたピボットプレート２ｆに前端を軸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。

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が構成されており、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が設けられ、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、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65が設けられている。

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２ａ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おり、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。
図６に示すように、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つずつ吸気弁口42と排気弁口43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。

吸気ポート44は、吸気弁口42から後方に延出し、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。

図２を参照して、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り、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６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。

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46ｐの端面46pf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、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。

シリンダヘッド17が吸気ポート44を形成する部分を含めアルミ合金で形成されているのに対して、インレットパイプ20は樹脂で形成されている。
そこで、仕切板60は、インレットパイプ20に一体に形成されるインレットパイプ側仕切板61と吸気ポート44内にシリンダヘッド17と一体に形成される吸気ポート側仕切板62とからなり、インレットパイプ側仕切板61の下流端部61ｂと吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａが互いに上下に重なり合って連結され構成されている。

図２および図６を参照して、インレットパイプ側仕切板61は、下流端部61ｂがインレットパイプ20の下流開口端よりも突出して吸気ポート44内に入り込んでおり、吸気ポート側仕切板62は、上流端部62ａが吸気ポート44の上流開口端まで達している。
樹脂製のインレットパイプ側仕切板61の吸気ポート44内に入り込んだ下流端部61ｂが、弾性変形による押圧力をもって吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａの上に圧接して重なり合って連結されている。

吸気通路Ｐは、通路断面が円形をしており、この吸気通路Ｐを上下に仕切る仕切板60は、図６に示すように、インレットパイプ側仕切板61と吸気ポート側仕切板62がともに、吸気通路Ｐの最大上下幅の中心軌跡（本吸気通路Ｐの場合、通路断面である円形の中心軌跡）である通路中心線Ｃｐより上方に偏って位置し、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７参照）。
図７に示すように、本吸気通路Ｐの場合、上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐの通路断面積の割合は、上流側開口から下流側開口に至るまで、略３対７としている。

吸気ポート側仕切板62は、吸気ポート44の形状に沿って曲がっており、吸気ポート側仕切板62の下流端部62ｂ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、図８に示すように、下流端部62ｂには先端縁からＵ字状に凹んだ凹部62ｕが形成されていて、このＵ字状凹部60ｕを吸気ポート44内に延びた弁ガイド34ｉが貫通している。
弁ガイド34ｉの外径はＵ字状凹部60ｕの幅に等しく、Ｕ字状凹部60ｕの奥まで弁ガイド34ｉが嵌合して、隙間を生じないようにしているので、吸気ポート側仕切板62はできるだけ吸気ポート44の吸気弁口42の近くまで吸気通路Ｐを上下に仕切るようにしている。

したがって、図６を参照して、上側吸気通路Ｕｐは、吸気弁口42の内側縁側（シリンダ軸Ｃ側）から燃焼室40の中央部に通じ、下側吸気通路Ｌｐは吸気弁口42の外側縁側（はみ出し部42ａ側）から燃焼室40の外周部に通じる。

インレットパイプ20に装着されるインジェクタ23は、図６に示すように、上側吸気通路Ｕｐに臨み、吸気ポート側仕切板62のインレットパイプ側仕切板61との連結部61ｂ，62aである上流端部62aよりも下流側に向けて燃料噴射するように取り付けられている。

インレットパイプ20内には、スロットル弁22よりも下流でインレットパイプ側仕切板61の上流に吸気振分け弁65が設けられている。
吸気振分け弁65は、インレットパイプ20に軸支される回動軸66から板状弁体67が一体に延出して構成されるフラップバルブであり、モータ駆動機構72により板状弁体67が揺動させられる。

図９および図１０に示すように、回動軸66の回動中心線Ｃｖに平行な面で切り欠かれた半円柱状の切欠凹部65ｄが左右軸受間の吸気通路Ｐ内に形成されており、切欠凹部65ｄの切欠き底面に沿って板状弁体67が延出している。
なお、回動軸66の切欠凹部65ｄの背面側も若干切り欠いた凹部が形成されている。
板状弁体67は、切欠凹部65ｄの軸方向幅を短径とした半楕円状をしており、直線辺を有した基端部を切欠凹部65ｄの切欠き底面に当接して背面の凹部に座金68ｗを介して背面からネジ68を螺入して板状弁体67を回動軸66に一体に締結する。
リベットで締結してもよい。

板状弁体67の基端部が回動軸66の切欠凹部65ｄに取り付けられると、板状弁体67の基端部の基端縁67ａは略回動軸66の外周面の延長周面上にあり、切欠凹部65ｄは板状弁体67の基端部の表面上に凹部として残っている。

このような吸気振分け弁65は、回動軸66の回動中心線Ｃｖを、インレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａの左右水平方向に指向した上流端縁61aaに平行に指向させ、かつ上流端縁61aaの下方近傍に位置させた状態で、回動軸66をインレットパイプ20に回動自在に軸支し、同回動軸(66)から吸気上流側に向けて板状弁体67を延出した姿勢で取り付けられている。

板状弁体67は、回動軸(66)の回動で一体に上下に揺動し、半楕円状をした外周縁が断面円形の吸気通路Ｐの通路内周面に傾斜した姿勢で接すると、吸気通路Ｐの半分を完全に閉塞することができる。

吸気振分け弁65の回動軸66は、回動中心線Ｃｖが吸気通路Ｐの通路中心線Ｃｐと直交する位置に軸支されている。
なお、インレットパイプ20内に吸気振分け弁65より上流側に軸支されるスロットル弁22は、吸気通路Ｐの通路中心線Ｃｐと直交する左右水平方向に指向した回動中心線を中心に回動するバタフライバルブである。

吸気振分け弁65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）70は、吸気制御手段71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71により吸気系のスロットル弁22やインジェクタ23が駆動制御されるが、吸気振分け弁65も吸気制御手段71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65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65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65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65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65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65は板状弁体67の先端縁が吸気通路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。
この吸気振分け弁65の板状弁体67の先端縁が吸気通路Ｐの下側周面に接したとき、板状弁体67の回動中心線Ｃｖより上方となる基端縁67ａはインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａの下面に接しており、よって、下側吸気通路Ｌｐの上流側開口は吸気振分け弁65により完全に閉塞される。
そのため、吸気振分け弁65は吸気を略全部上方に振り分けて上側吸気通路Ｕｐを流れるようにすることができる。

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、吸気振分け弁65により略全部上方の比較的狭い上側吸気通路Ｕｐに案内されて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の近くまで案内するので、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の中央部に排気側に向けて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１２に示すように、スロットル弁22は中開度に開き（スロットル開度θ：中）、吸気振分け弁65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）に位置決めされるので、吸気振分け弁65は吸気の割合が下方より上方を小さくするように振り分けている。
したがって、図１２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。

また、吸気振分け弁65の板状弁体67の先端縁が吸気通路Ｐの下側周面から離れると、板状弁体67の基端縁67ａはインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａの下面から離れ、吸気振分け弁65の切欠凹部65ｄがインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａとの間に中間通路Ｍｐを形成する。

中間通路Ｍｐは、下側吸気通路Ｌｐに通じるので、吸気振分け弁65により上下に振り分けた吸気のうち上側に振り分けられた吸気は、大部分が上側吸気通路Ｕｐに流入するが、上側吸気通路Ｕｐに入りきらなかった一部の吸気が滞留することなく中間通路Ｍｐを通って円滑に下側吸気通路Ｌｐに流入することができ、吸気流の乱れを抑制することができるとともに、上側吸気通路Ｕｐに流入される吸気がさらに抑制される。

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、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の外周部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１３に示すように、スロットル弁22は全開となり（スロットル開度θ：全開）、吸気振分け弁65はインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａと平行で吸気通路Ｐの通路中心線Ｃｐを含む平面にある高負荷位置（吸気振分け弁開度φ＝α度）に位置決めされているので、吸気振分け弁65は吸気を１対１の割合に吸気を上下に振り分けている。

しかし、図１３および図１３のX-X線断面図である図１０に示すように、吸気振分け弁65の切欠凹部65ｄにインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａとの間で中間通路Ｍｐが形成されるので、吸気振分け弁65により上側に振り分けられた吸気の一部はストレートに中間通路Ｍｐを通って滞留することなく円滑に下側吸気通路Ｌｐに流入することになるので、結局、吸気はインレットパイプ側仕切板61により仕切られた略３対７の割合で上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐに流入する。

したがって、図１３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、吸気振分け弁65の回動軸66の回動中心線Ｃｖを仕切板(60)の上流端縁61aaに平行に指向させ、かつ同上流端縁61aaの下方近傍に位置させてインレットパイプ20に回動自在に軸支され、回動軸66から吸気上流側に向けて延出する板状弁体67が上下に揺動して、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ので、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。

本内燃機関10の吸気装置は、仕切板60がインレットパイプ20に形成されるインレットパイプ側仕切板61と吸気ポート44内に形成される吸気ポート側仕切板62とに分割され、インレットパイプ側仕切板61の下流端部61ｂと吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａが互いに上下に重なり合って連結されるので、インレットパイプ側仕切板61と吸気ポート側仕切板62は、それぞれインレットパイプ20および吸気ポート44から突出するとしても突出量が小さくてすみ、容易に剛性が確保できる。

吸気ポート側仕切板62は長尺であっても剛性が確保されるため、吸気ポート側仕切板62の下流端部62ｂを吸気ポート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、下流端部62の凹部62ｕが吸気バルブステム46ｓを跨ぐようにし、吸気ポート側仕切板(62)を燃焼室に近い下流まで延出しており、よって、上側吸気通路(Up)を流れる吸気を途中殆ど拡散することなく吸気弁口近くまで導いて、吸気弁口の内側縁側からの燃焼室の中央部に排気側に向けて流入して、強い渦流のタンブルを発生させることができる（図６参照）。

インレットパイプ20の上側吸気通路Ｕｐ側にインジェクタ23が上側吸気通路Ｕｐの下流側に向けて燃料噴射するように設けられ、インレットパイプ側仕切板61の下流端部61ｂが吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａの上に重なるように連結されるので、インジェクタ23により噴射された燃料が連結部61ｂ，62ａの重ね合わせ面に浸入しがたく、下側吸気通路Ｌｐに燃料が漏れることを防止し、燃料を効率良く燃焼に供して燃料消費を抑えることができる。

インジェクタ23は、吸気ポート側仕切板62のインレットパイプ側仕切板61との連結部61ｂ，62ａよりも下流側に向けて燃料噴射するように構成したので、インジェクタ23の噴射燃料が下側吸気通路Ｌｐに益々漏れ難く、また温度の高い吸気ポート側仕切板62に燃料が噴射されることで、燃料の液化を抑制することができる。

樹脂で形成されたインレットパイプ側仕切板61の下流端部61ｂが、吸気ポート側仕切板62の上流端部61ａに弾性変形による押圧力をもって圧接し重なり合うので、接着剤等を使わずにインレットパイプ側仕切板61の下流端部61ｂと吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａを簡単に密着させて連結することが容易にでき、作業性が良好である。

インレットパイプ側仕切板61は、下流端部61ｂがインレットパイプ20の下流開口端よりも突出して吸気ポート44内に入り込む構造であるので、インレットパイプ20の組付け時に、インレットパイプ20の下流開口端より突出したインレットパイプ側仕切板61の下流端部61bを目安に目視で吸気ポート側仕切板62の上流端部62ａと相対的に位置合せしながらインレットパイプ20をシリンダヘッド17に取り付けることができ、作業性に優れている。

フラップバルブである吸気振分け弁の変形例を、図１４および図１５に示し説明する。
本吸気振分け弁80は、回動軸81の吸気通路Ｐ内に相当する部分に回動中心軸Ｃｖを含む中心軸平面に平行な平面で切り欠かれた一対の切欠凹部81ａ，81ｂが形成されて、切欠凹部81ａ，81ｂ間の平板部81ｃに平板部81ｃの両平面に平行に貫通するスリット81ｓが穿設されている。
スリット81ｓの左右幅は、切欠凹部81ａ，81ｂと同じく、吸気通路Ｐの内径に等しい。
平板部81ｃの左右２か所に取付孔81ch，81chが穿孔されている。

この回動軸81の平板部81ｃのスリット81ｓに、板状弁体82の基端部が嵌入される。
板状弁体82は、スリット81ｓの左右幅を短径とした半楕円状をしており、直線辺を有した基端部の左右に取付孔82ｈ，82ｈが、回動軸81の平板部81ｃの取付孔81ch，81chに対応して穿孔されている。

図１４に示すように、回動軸81の平板部81ｃのスリット81ｓに、板状弁体82の基端部を嵌入し、回動軸81の取付孔81ch，81chと板状弁体82の取付孔82ｈ，82ｈを合せて、切欠凹部81ｂ側から同取付孔81ch，81chと取付孔82ｈ，82ｈにチューブラリベット83，83を貫通して切欠凹部81ａに突出したチューブラリベット83，83の先端をかしめて、回動軸81に板状弁体82を取り付けて吸気振分け弁80とする。
この吸気振分け弁80は、前記実施の形態に係るインレットパイプ20にインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａの下方近傍に回動軸81の回動中心線Ｃｖを位置させて取り付けられる。

板状弁体82は、回動軸81の回動で一体に上下に揺動し、内燃機関10が低負荷運転状態のとき、半楕円状をした外周縁が断面円形の吸気通路Ｐの通路内周面に傾斜した姿勢で接すると、回動軸81の平板部81ｃの端縁がインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａの下面に接して、下側吸気通路Ｌｐの上流側開口は吸気振分け弁65により完全に閉塞され、上側吸気通路Ｕｐのみ吸気が通って、タンブルを強く発生させることができる。

内燃機関10が中高負荷運転状態のときは、下側吸気通路Ｌｐの上流側開口は開くとともに、吸気振分け弁80の切欠凹部81ａがインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａとの間に中間通路Ｍｐを形成し、上側吸気通路Ｕｐに入りきらなかった一部の吸気が滞留することなく中間通路Ｍｐを通って円滑に下側吸気通路Ｌｐに流入することができ、吸気流の乱れを抑制することができる。
図１５は、高負荷運転状態のときの図１３のX-X線断面図に相当する断面図であり、吸気振分け弁80の切欠凹部81ａが、インレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａとの間に中間通路Ｍｐを形成している。

以上の実施の形態では、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外側にはみ出してオフセットして、燃焼室の外周部のはみ出し部をマスキングしていたが、吸気弁口42が天井面開口縁41ｓよりはみ出さない通常のシリンダヘッドを使用した内燃機関についても、本発明は適用されるものである。

すなわち、燃焼室40の外周部がマスキングされなくとも、内燃機関10が低負荷運転状態のときは、吸気振分け弁65が下側吸気通路Ｌｐの上流側開口を閉塞し（吸気振分け弁開度φ＝０度）、吸気を略全部上方に振り分けて上側吸気通路Ｕｐを流れるようにすることで、比較的狭い上側吸気通路Ｕｐに案内されて高速で流れる吸気が吸気弁口42の内側縁側（シリンダ軸Ｃ側）から燃焼室40の中央部に排気側に向けて高速で吸入され、強い渦流のタンブルが発生することができる。

そして、内燃機関10が中高負荷運転状態のときは、下側吸気通路Ｌｐの上流側開口は開くとともに、吸気振分け弁80の切欠凹部81ａがインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａとの間に中間通路Ｍｐを形成し、上側吸気通路Ｕｐに入りきらなかった一部の吸気が滞留することなく中間通路Ｍｐを通って円滑に下側吸気通路Ｌｐに流入することができ、吸気流の乱れを抑制することができる。

また、本実施の形態では、吸気振分け弁65を中負荷運転状態のとき、吸気振分け弁65の先端縁が吸気通路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）にまで揺動していたが、このような制御をせずに、低負荷運転状態から高負荷運転状態までスロットル開度θの増加に対して正比例して吸気振分け弁開度φを増加させるようにしてもよい。

燃焼室40の外周部のマスキングはせずに、低負荷運転状態から高負荷運転状態までスロットル開度θの増加に対して正比例して吸気振分け弁開度φを増加させるように制御した場合のスロットル開度θに応じて吸気振分け弁65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、図１６に示す。

内燃機関10が低負荷運転状態のときは、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65は板状弁体67の先端縁が吸気通路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、下側吸気通路Ｌｐの上流側開口は吸気振分け弁65により完全に閉塞されている。

そのため、比較的狭い上側吸気通路Ｕｐに案内されて流れる吸気が、吸気弁口42の内側縁側（シリンダ軸Ｃ側）から燃焼室40の中央部に排気側に向けて高速で吸入されることになり、強い渦流のタンブルが発生し、タンブル比Ｒｔが上昇し、低負荷時の燃焼効率を向上させることができる。

スロットル開度θが大きくなり、内燃機関10の負荷運転状態が高くなるに伴って、スロットル開度θに正比例して吸気振分け弁開度φを増加させると、吸気振分け弁65は下側吸気通路Ｌｐの上流側開口を開き下側吸気通路Ｌｐを吸気が流れ、上側吸気通路Ｕｐに振り分けられた吸気も一部形成された中間通路Ｍｐを通って下側吸気通路Ｌｐを流れるので、上側吸気通路Ｕｐを流れる吸気が減少することで、吸気弁口42の内側縁側から燃焼室40に入っても、弱い渦流のタンブルしか発生せず、タンブル比Ｒｔが低下する。

スロットル開度θがある程度以上大きくなると、吸気振分け弁開度φがインレットパイプ側仕切板61の上流端部61ａと平行（吸気振分け弁開度φ＝α度）となる手前から上側吸気通路Ｕｐに振り分けられる吸気の割合は変化しないので、安定した弱い渦流のタンブルが持続し、タンブル比Ｒｔは略一定となる。
このようにして、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。

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、46ｐ…かさ部、46pf…端面、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…インレットパイプ側仕切板、61ａ…上流端部、61ｂ…下流端部、62…吸気ポート側仕切板、62ａ…上流端部、62ｂ…下流端部、
65…吸気振分け弁、Ｃｖ…回動中心線、65ｄ…切欠凹部、66…回動軸、67…板状弁体、67ａ…基端縁、68…ネジ、
70…ECU、71…吸気制御手段、72…モータ駆動機構、
80…吸気振分け弁、81…回動軸、81ａ，81ｂ…切欠凹部、81ｓ…スリット、82…板状弁体、82、83…チューブラリベット、
Ｐ…吸気通路、Ｃｐ…通路中心線、Ｕｐ…上側吸気通路、Ｌｐ…下側吸気通路、Ｍｐ…中間通路。

Claims (5)

1. シリンダブロック(16)のシリンダボア(16b)内を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、
   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)が設けられ、
   前記吸気通路(P)が部分的に仕切板(60)により燃焼室(40)の中央部に通じる上側吸気通路(Up)と燃焼室(40)の外周部に通じる下側吸気通路(Lp)に仕切られ、
   前記スロットル弁(22)よりも下流で前記仕切板(60)の上流に設けられた吸気振分け弁(65)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(71)により前記吸気振分け弁(65)が駆動制御される内燃機関の吸気装置において、
   前記仕切板(60)は、前記インレットパイプ(20)に形成されるインレットパイプ側仕切板(61)と吸気ポート(44)内に形成される吸気ポート側仕切板(62)とからなり、
   前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)と前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)が互いに上下に重なり合って連結され、
   前記吸気ポート側仕切板(62)の下流端部(62b)には先端縁からＵ字状に凹んだ凹部(62u)が形成されていて、この凹部(62u)を、前記吸気弁口(42)を開閉する吸気弁(46)の弁ガイド(34i)が貫通し、
   前記弁ガイド(34i)の外径は前記凹部(62u)の幅に等しく、前記凹部(62u)の奥まで弁ガイド(34i)が嵌合することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記インレットパイプ(20)の前記上側吸気通路(Up)側にインジェクタ(23)が前記上側吸気通路(Up)の下流側に向けて燃料噴射するように設けられ、
   前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)の上に重なるように連結され、
   前記インジェクタ(23)の中心軸線が前記吸気ポート側仕切板(62)と交わ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. 前記インジェクタ(23)は、前記吸気ポート側仕切板(62)の前記インレットパイプ側仕切板(61)との連結部(61b,62a)よりも下流側に向けて燃料噴射するように構成したことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記インレットパイプ側仕切板(61)は樹脂で形成され、
   前記インレットパイプ側仕切板(61)の下流端部(61b)が、前記吸気ポート側仕切板(62)の上流端部(62a)に弾性変形による押圧力をもって圧接し重なり合うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記インレットパイプ側仕切板(61)は、下流端部(61b)が前記インレットパイプ(20)の下流開口端よりも突出して吸気ポート(44)内に入り込むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の内燃機関の吸気装置。

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