JP6057966B2 - 内燃機関の排ガスセンサ配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、排気ポートの集合部に排ガスセンサが配置された内燃機関の排ガスセンサ配置構造に関する。

従来、酸素センサを内燃機関のシリンダヘッドにおける排気ポートが形成された突出部に設けた技術がある（例えば、特許文献１参照）。
上記技術では、シリンダヘッドに単一の排気バルブが設けられ、酸素センサをシリンダヘッドの突出部の側部に取付けることで、排気ポートにおける排気バルブ側から出口に至る経路の途中に酸素センサの検出部を差し込んで排ガスを検出する。

特開２００６−１８３４８９号公報

ところで、内燃機関によっては、高出力化を図るために吸気及び排気の各バルブ数を増やしたタイプも有り、このような内燃機関についても、前述のような排ガス検出方法を採用することが可能である。
しかしながら、複数の排気バルブを備える内燃機関において、複数の排気バルブ側からそれぞれ延びる排気ポートが合流する構造では、排気ポートの合流部にシリンダ側方から酸素センサの検出部を差し込んで排ガスを検出しようとすると、検出部が排気ポート内の側方寄りの位置では、排気ポートの形状によっては、排ガスの混合が均一状態に至りにくいことが分かった。そこで、排気ポートに合流部が形成された内燃機関においても、単一の酸素センサで精度良く排ガス検出ができるような酸素センサの配置が望まれていた。
本発明の目的は、精度良い検出が可能な内燃機関の排ガスセンサ配置構造を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、内燃機関（４５）が、シリンダー（７５）と、このシリンダー（７５）に取付けられて燃焼室（１０５）を形成するシリンダヘッド（７６）とを備え、前記シリンダヘッド（７６）の排気ポート（７６ｍ）の内部に検出部（８５ｅ）が挿入されて排ガス成分を検出する排ガスセンサ（８５）がシリンダヘッド（７６）に設けられた内燃機関の排ガスセンサ配置構造において、前記シリンダヘッド（７６）が気筒当たり複数の排気バルブ（１１１）を有し、前記排気ポート（７６ｍ）が、前記排気バルブ（１１１）側からそれぞれ延びる上流側ポート（７６ｎ）と、これらの上流側ポート（７６ｎ）が下流側で合流して出来る下流側ポート（７６ｐ）とから形成され、前記排気ポート（７６ｍ）の前記燃焼室（１０５）側の入口開口（７６ｓ）から前記下流側ポート（７６ｐ）側の出口開口（７６ｖ）まで途中が湾曲し、前記下流側ポート（７６ｐ）における流路軸線（１０６）に直交する断面が略円形となる部位の中で、前記排気ポート（７６ｍ）の湾曲が凸となる側の前記略円形の半円部（７６Ｘ）に、前記検出部（８５ｅ）が配置され、前記直線部は、水平線（１１５）であり、前記排気ポート（７６ｍ）は、前記燃焼室（１０５）側の入口開口（７６ｓ）から前記下流側ポート（７６ｐ）側の出口開口（７６ｖ）まで上方に向かって凸となるように湾曲し、前記排ガスセンサ（８５）の前記検出部（８５ｅ）は、湾曲した前記排気ポート（７６ｍ）の最も高くなった頂部（７６ｚ）から前記出口開口（７６ｖ）寄りに配置され、前記内燃機関（４５）は、鞍乗り型車両における前輪（１３）と後輪（１６）との間に搭載されて、シリンダ軸線（７５ａ）が前傾して前記シリンダヘッド（７６）が前記前輪（１３）側に近接するように配置され、前記シリンダヘッド（７６）の前面の幅方向中央から前方斜め下方に曲げられるように延びる延出部（７６ａ）が形成され、前記排気ポート（７６ｍ）は、複数の前記排気バルブ（１１１）側から前記前輪（１３）に向かって延びて前記延出部（７６ａ）に前方斜め下方に向けて開口する前記出口開口（７６ｖ）が設けられ、前記延出部（７６ａ）の上部に、前記排ガスセンサ（８５）が取付けられる取付穴（７６ｗ）が形成され、この取付穴（７６ｗ）の軸線（７６ｙ）が前記シリンダ軸線（７５ａ）に対して更に前傾することを特徴とする。

上記構成において、前記半円部（７６Ｘ）の縁部を形成する直線部（１１５）は、前記流路軸線（１０６）を通り、前記検出部（８５ｅ）は、前記直線部（１１５）に重ならないように配置されるようにしても良い。
また、上記構成において、前記半円部（７６Ｘ）のうち、前記流路軸線（１０６）を通って前記直線部（１１５）に直交する直線（１１７）を中心にして角度９０°の範囲に前記検出部（８５ｅ）が配置されるようにしても良い。

また、上記構成において、前記排気ポート（７６ｍ）の前記出口開口（７６ｖ）が形成された端面（７６ｕ）は、前記シリンダ軸線（７５ａ）に対して更に前傾し、この端面（７６ｕ）の前傾角度よりも前記排ガスセンサ（８５）の取付穴（７６ｗ）の軸線（７６ｙ）の前傾角度が小さくても良い。

また、上記構成において、前記前輪（１３）には上方を覆う円弧状の泥除けとなるフロントフェンダ（４３）が設けられ、前記前輪（１３）が収縮可能なフロントフォーク（１２）に懸架されて前記フロントフェンダ（４３）とともに上下移動可能に保持され、前記フロントフォーク（１２）が最大量縮んだ状態で、前記フロントフェンダ（４３）の後部下端部（４３ａ）が前記排ガスセンサ（８５）の外部に露出する部位よりも下方に位置するようにしても良い。
また、上記構成において、前記排気ポート（７６ｍ）の前記出口開口（７６ｖ）には、排ガスを下流のマフラ（５４）に導く排気管（５３）が接続され、この排気管（５３）に接続のために設けられたフランジ部（５３ａ）が、一対の締結部材挿通穴（５３ｆ，５３ｇ）を対角に有する略菱形に形成され、これら一対の締結部材挿通穴（５３ｆ，５３ｇ）が上下にずれるように配置されるようにしても良い。
また、前記シリンダヘッド（７６）が気筒当たり複数の吸気バルブ（１１２）と前記複数の排気バルブ（１１１）とを有し、前記複数の吸気バルブ（１１２）の間及び前記複数の排気バルブ（１１１）の間と、前記シリンダヘッド（７６）の中央部に開けられた点火プラグ用ねじ穴（７６ｋ）の中心とを通って前後方向に且つ鉛直に延びる仮想平面に沿うように前記下流側ポート（７６ｐ）が延出し、前記仮想平面に重なるように前記検出部（８５ｅ）が配置されるようにしても良い。

本発明は、シリンダヘッドが気筒当たり複数の排気バルブを有し、排気ポートが、排気バルブ側からそれぞれ延びる上流側ポートと、これらの上流側排気ポートが下流側で合流して出来る下流側ポートとから形成され、排気ポートの燃焼室側の入口開口から下流側ポート側の出口開口まで途中が湾曲し、下流側ポートにおける流路軸線に直交する断面が略円形となる部位の中で、排気ポートの湾曲が凸となる側の略円形の半円部に、検出部が配置されるので、途中が凸となるように湾曲する排気ポートにおいて、排気ポートの湾曲が凸となる側に位置する半円部で均一に混ざり合うため、排ガスの検出精度を向上させることができる。

また、半円部の縁部を形成する直線部は、流路軸線を通り、検出部は、直線部に重ならないように配置されるので、各排気ポートから排出される排ガスが比較的均一に混ざり合いやすい下流側ポートの半円部の略中央部で排ガスを検出するため、検出精度を向上させることができる。
また、半円部のうち、流路軸線を通って直線部に直交する直線を中心にして角度９０°の範囲に検出部が配置されるので、排ガスが比較的均一に混ざり合いやすい半円部の中央部付近で排ガスを検出するため、検出精度を向上させることができる。
また、直線部は、水平線であり、排気ポートは、燃焼室側の入口開口から下流側ポート側の出口開口まで上方に向かって凸となるように湾曲し、排ガスセンサの検出部は、湾曲した排気ポートの最も高くなった頂部から出口開口寄りに配置されるので、排ガスが湾曲した排気ポートを通過する際に、排ガスの混合が促されて、より均一となった排ガスを検出部で検出可能となり、検出精度を向上させることができる。

また、内燃機関は、鞍乗り型車両における前輪と後輪との間に搭載されて、シリンダ軸線が前傾してシリンダヘッドが前輪側に近接するように配置され、シリンダヘッドの前面の幅方向中央から前方斜め下方に曲げられるように延びる延出部が形成され、排気ポートは、複数の排気バルブ側から前輪に向かって延びて延出部に前方斜め下方に向けて開口する出口開口が設けられ、延出部の上部に、排ガスセンサが取付けられる取付穴が形成され、この取付穴の軸線がシリンダ軸線に対して更に前傾するので、排気ポートの前輪側への突出量を抑えることができ、前輪と内燃機関との距離を縮めて車両のホイールベースを小さくして車両の小型化が図れる上に、排ガスセンサの取付穴の軸線をシリンダ軸線に対して平行にする場合に比べて、延出部の長さを大きくすることなく前輪との空きスペースを利用して排ガスセンサを配置できる。
また、排気ポートの出口開口が形成された端面は、シリンダ軸線に対して更に前傾し、この端面の前傾角度よりも排ガスセンサの取付穴の軸線の前傾角度が小さいので、延出部から排ガスセンサが突出する寸法を小さくして前輪との干渉を防止することができる。

また、前輪には上方を覆う円弧状の泥除けとなるフロントフェンダが設けられ、前輪が収縮可能なフロントフォークに懸架されてフロントフェンダとともに上下移動可能に保持され、フロントフォークが最大量縮んだ状態で、フロントフェンダの後部下端部が排ガスセンサの外部に露出する部位よりも下方に位置するので、フロントフォークの収縮により前輪とフロントフェンダが最大量移動した場合でも、排ガスセンサを泥の飛散等から保護できる。
また、排気ポートの出口開口には、排ガスを下流のマフラに導く排気管が接続され、この排気管に接続のために設けられたフランジ部が、一対の締結部材挿通穴を対角に有する略菱形に形成され、これら一対の締結部材挿通穴が上下にずれるように配置されるので、略菱形の一辺を略水平にすることができ、この一辺の近傍に形成された延出部の面に排ガスセンサが取付けられる取付穴を開けることができ、取付穴の穴加工が容易になる。

本発明の第１実施形態の酸素センサ配置構造を備える内燃機関が搭載された自動二輪車の右側面図である。 内燃機関及びその周囲を示す右側面図である。 内燃機関及びその周囲を示す斜視図である。 シリンダヘッドの前部を示す正面図である。 図４のＶ矢視図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 排気ポート内の酸素センサ検出部の配置（第１実施形態）を示す説明図である。 排気ポート内の酸素センサ検出部の配置（第２実施形態）を示す説明図である。 排気ポート内の酸素センサ検出部の配置（第３実施形態）を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。また、各図に示す符号ＦＲは車体前方を示し、符号ＵＰは車体上方を示し、符号ＬＨは車体左方を示している。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の酸素センサ配置構造を備える内燃機関が搭載された自動二輪車１０の右側面図である。
自動二輪車１０は、骨格となる車体フレーム１１と、車体フレーム１１の前端部にフロントフォーク１２を介して支持された前輪１３と、車体フレーム１１の下部にスイングアーム１４を介して支持された後輪１６とを備える鞍乗り型車両である。
車体フレーム１１は、ヘッドパイプ２１、左右一対のメインフレーム２２、左右一対のセンタフレーム２３、左右一対のシートレール２４、左右一対のサブフレーム２６、左右一対のダウンフレーム２７を備える。

ヘッドパイプ２１は、車体フレーム１１の前端部を構成する。メインフレーム２２は、ヘッドパイプ２１の上部から後方斜め下方に略直線状に延びている。センタフレーム２３は、メインフレーム２２の後端部から下方に延びるプレート状のフレームであり、左右のセンタフレーム２３にピボット軸３１が渡されて支持されている。ピボット軸３１は、スイングアーム１４の前端部を上下揺動可能に支持している。シートレール２４は、左右のメインフレーム２２から後方斜め上方に延びて、乗員が座るシート３２を支持している。サブフレーム２６は、センタフレーム２３の上端部から後方斜め上方に延びて後端部がシートレール２４の後端部に接続されている。ダウンフレーム２７は、ヘッドパイプ２１の下部からメインフレーム２２の下方を後方斜め下方に延びている。なお、符号３５，３６はダウンフレーム２７の下端部からメインフレーム２２に延びる補強フレームである。

フロントフォーク１２には、上端部にバーハンドル４１、下端部に車軸４２を介して前輪１３、中間部に前輪１３を上方から覆うフロントフェンダ４３がそれぞれ取付けられている。
車体フレーム１１の下部には、内燃機関４５が支持されている。詳しくは、内燃機関４５は、その前部がダウンフレーム２７の下端部から下方に延びるエンジンハンガ部材４６で支持され、後部がセンタフレーム２３で支持されている。
内燃機関４５は、クランクケース４７と、クランクケース４７の前部上部から上方斜め前方に延びる気筒部４８とを備え、後部に変速機５０が付設されている。
気筒部４８の前面には排気装置５２が接続されている。排気装置５２は、気筒部４８（詳しくは、後述するシリンダヘッド）の前面に接続された排気管５３と、排気管５３の後端部に接続されたマフラ５４とを備え、排気管５３の途中には排ガスを浄化するキャタライザ５５が設けられている。なお、符号５６はマフラ５４を上方から覆う遮熱カバーである。

スイングアーム１４は、その前端部がセンタフレーム２３に支持されたピボット軸３１に上下スイング可能に支持され、後端部に車軸５８を介して後輪１６が支持されている。
ヘッドパイプ２１とシート３２との間には燃料タンク６１が配置され、車体フレーム１１の前部及び燃料タンク６１の前部が左右一対のフロントカウル６２で側方から覆われている。なお、符号６５はヘッドライト、６６は運転者用ステップ、６７は同乗者用ステップ、６８は後輪１６を上方から覆うリヤフェンダである。

図２は、内燃機関４５及びその周囲を示す右側面図である。図３は、内燃機関４５及びその周囲を示す斜視図である。
図２及び図３に示すように、内燃機関４５の気筒部４８は、クランクケース４７の上部に取付けられたシリンダー７５と、シリンダー７５の上部に取付けられたシリンダヘッド７６と、シリンダヘッド７６の上部開口を覆うヘッドカバー７７とを備える。シリンダー７５内には、ピストンが移動可能に挿入されるシリンダ穴が形成され、そのシリンダ穴の軸線、即ちシリンダ軸線７５ａは、前傾している。
シリンダヘッド７６は、その前面から一体に前側に延びる延出部７６ａが設けられ、延出部７６ａに排気管５３が一対のボルト８１及びナット８２で接続されている。延出部７６ａの上部には、シリンダ穴、ピストン及びシリンダヘッド７６で形成される燃焼室から排出される排ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ８５が取付けられている。

酸素センサ８５は、延出部７６ａに形成されたねじ穴にねじ込まれるおねじと、ねじ穴におねじをねじ込む際に工具を掛ける六角部８５ｂとを備え、上端部から検出信号を車体に備えるＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に伝える導線８６が延びている。
図２中に示した前輪１３及びフロントフェンダ４３は、フロントフォーク１２（図３参照）が最も縮んだときの位置を示している。このときのフロントフェンダ４３の後部下端部４３ａは、酸素センサ８５の前方に近接している。これにより、フロントフォーク１２が最も縮んだ状態でも、前方から酸素センサ８５に泥等が飛散するのをフロントフェンダ４３により防止することができる。
酸素センサ８５の上側の近傍にはラジエータ８７が配置されている。酸素センサ８５よりも後方には、ダウンフレーム２７の下端部２７ａが近接配置されている。
シリンダヘッド７６の後部には、吸気装置８８が接続されている。

シリンダヘッド７６の延出部７６ａは、酸素センサ８５が取付けられた前方延出部７６ｂと、前方延出部７６ｂの前端部から下方に屈曲した下方屈曲部７６ｃとが一体に形成されている。酸素センサ８５は、前方延出部７６ｂの上面を構成する突出部上面７６ｊから一段高くなった段部７６ｄに取付けられている。下方屈曲部７６ｃには一対のボルト（スタッドボルト）８１の一端部が埋め込まれ、下方屈曲部７６ｃの端面７６ｅには、排気管５３の端部に設けられた略菱形状のフランジ部５３ａが対向配置されている。このように、延出部７６ａに下方屈曲部７６ｃを設けることで、排気管５３と前輪１３及びフロントフェンダ４３との前後方向のクリアランスを確保することができる。
ダウンフレーム２７の下端部２７ａは、ボルト９１でシリンダヘッド７６の側面７６ｆに設けられたボス部７６ｇに取付けられ、ダウンフレーム２７で内燃機関４５が支持されている。

図４は、シリンダヘッド７６の前部を示す正面図である。
酸素センサ８５の軸線８５ｃは、正面視でシリンダ軸線７５ａに重なっている。
排気管５３の略菱形状のフランジ部５３ａは、菱形の対向する二つの辺５３ｂ，５３ｃが略水平に且つ平行に延び、他の対向する二つの辺５３ｄ，５３ｅが辺５３ｂ，５３ｃに対して傾斜するように且つ平行に延びている。シリンダヘッド７６の下方屈曲部７６ｃは、その輪郭形状がフランジ部５３ａの輪郭形状と略同一であり、下方屈曲部７６ｃの上面７６ｈは、その幅方向が前下がりに傾斜しつつ長手方向が略水平に延びている。これにより、上面７６ｈの後縁から後方に延びる突出部上面７６ｊを略水平面とすることができ、突出部上面７６ｊを構成する段部７６ｄに酸素センサ８５を取付けるねじ穴を容易に開けることができる。

図５は、図４のＶ矢視図である。
シリンダヘッド７６の中央部には点火プラグをねじ込むプラグ用ねじ穴７６ｋが開けられ、プラグ用ねじ穴７６ｋより前方には複数の排気バルブを軸方向移動可能に支持する複数の排気用バルブステムガイド９５が設けられ、プラグ用ねじ穴７６ｋより後方には複数の吸気バルブを軸方向移動可能に支持する複数の吸気用バルブステムガイド９６が設けられている。
排気用バルブステムガイド９５側には、後で詳述する燃焼室に開口する開口部から延出部７６ａの端部の開口部まで延びる排気ポート７６ｍが開けられている。排気ポート７６ｍは、各排気バルブ毎に設けられた上流側ポート７６ｎ，７６ｎと、上流側ポート７６ｎ，７６ｎが集合して出来た下流側ポート７６ｐからなり、下流側ポート７６ｐの途中に酸素センサ８５の検出部が配置されている。
排気管５３は、シリンダヘッド７６の延出部７６ａから前方に延びた後、湾曲して後方斜め右方に延びている。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
シリンダー７５は、シリンダ穴７５ｂが形成され、シリンダ穴７５ｂにピストン１０１が移動可能に挿入されている。ピストン１０１にはピストンピン１０２を介してコンロッド１０３が揺動可能に連結されている。
シリンダヘッド７６は、その下面に断面略Ｖ字状に凹んだ凹部７６ｑが形成され、凹部７６ｑと、シリンダー７５のシリンダ穴７５ｂとピストン１０１の頂面１０１ａとで燃焼室１０５が形成される。
排気ポート７６ｍは、凹部７６ｑの底面７６ｒに開口する燃焼室側排気開口７６ｓから上方に凸となるように湾曲して延出部７６ａの端部凹部７６ｔの底面７６ｕに開口する前端部開口７６ｖまで延びている。

シリンダー７５とシリンダヘッド７６との合わせ面７３から前側に延長線７４を延ばしたときに、延長線７４から最も離れた点（黒丸で示した点）が排気ポート７６ｍの頂部７６ｚであり、この頂部７６ｚの前側寄りに酸素センサ８５が配置されている。なお、符号１０６は排気ポート７６ｍの各横断面の断面中心を繋いだ流路軸線である。
燃焼室側排気開口７６ｓは、凹部７６ｑの底面７６ｒに埋め込まれた円筒状のバルブシート１０７の一端面に形成され、この燃焼室側排気開口７６ｓが排気バルブ１１１によって開閉される。端部凹部７６ｔは、排気管５３（図５参照）の端部が挿入される部分である。排気バルブ１１１は、排気用バルブステムガイド９５内に挿入されて移動可能に案内される軸部１１１ａと、軸部１１１ａの下端に一体に設けられた傘部１１１ｂとからなり、傘部１１１ｂによって燃焼室側排気開口７６ｓが開閉される。

シリンダヘッド７６の凹部７６ｑには、吸気装置８８（図２参照）に接続される吸気ポート７９ａが形成されている。吸気ポート７９ａは、凹部７６ｑに形成された燃焼室側吸気開口７９ｂから上方に凸となるように湾曲してシリンダヘッド７６の後面７９ｃに開口する後面側開口７９ｄまで延びている。燃焼室側吸気開口７９ｂは、凹部７６ｑの底面７６ｒに埋め込まれた円筒状のバルブシート１０８の一端面に形成され、この燃焼室側吸気開口７９ｂが、吸気バルブ１１２によって開閉される。吸気バルブ１１２は、吸気用バルブステムガイド９６内に挿入されて移動可能に案内される軸部１１２ａと、軸部１１２ａの下端に一体に設けられた傘部１１２ｂとからなり、傘部１１２ｂによって燃焼室側吸気開口７９ｂが開閉される。

酸素センサ８５は、延出部７６ａに形成されたねじ穴（めねじ部）７６ｗにねじ結合されるおねじ部８５ｄと、おねじ部８５ｄの端部に設けられた検出部８５ｅとを備える。
ねじ穴７６ｗの軸線７６ｙは、シリンダ軸線７５ａに平行な直線１１０Ａに対して前方に角度θ１だけ傾いている。即ち、軸線７６ｙは、シリンダ軸線７５ａに対して更に前傾している。

また、底面７６ｕは、シリンダ軸線７５ａに平行な直線１１０Ｂに対して前方に角度θ２だけ傾いている。この角度θ２よりも上記角度θ１は小さい。即ち、軸線７６ｙの前傾角度は、底面７６ｕの前傾角度よりも小さい。このように、軸線７６ｙの前傾角度を底面７６ｕの前傾角度よりも小さくすることで、酸素センサ８５の前方への突出量をより小さくすることができ、酸素センサ８５とフロントフェンダ４３とのクリアランスを確保することができる。

酸素センサ８５の検出部８５ｅは、排気ポート７６ｍの下流側ポート７６ｐ内、詳しくは、下流側ポート７６ｐの流路軸線１０６よりも上方に配置されている。
排ガスが排気ポート７６ｍ内を流れるときには、排ガスに慣性力が作用し、直線運動を続けようとする性質を示す。従って、上方に凸となるように湾曲した排気ポート７６ｍでは、排ガスは、流路軸線１０６の下方より上方に集まりやすくなる。また、排ガスが、複数の上流側ポート７６ｎから下流側ポート７６ｐで合流した直後には、排ガスの混合が十分に行われていないが、合流部分から離れた頂部７６ｚの前側寄りでは排ガスがより均一に混合される。従って、酸素センサ８５の検出部８５ｅを、頂部７６ｚの前側寄りで流路軸線１０６の上方に配置することで、より精度の高い排ガス検出が可能になる。

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。ただし、酸素センサ８５（図６参照）については省いている。
排気ポート７６ｍの下流側ポート７６ｐは、酸素センサ８５が取付けられる位置では、断面が真円に形成されている。排気管５３（図５参照）を締結するためのボルト８１がねじ込まれた一対のねじ穴７６Ｆ，７６Ｇは、下流側ポート７６ｐを通る水平線１１３に対して上下にオフセットし、突出部上面７６ｊは略水平となり、突出部上面７６ｊに形成された段部７６ｄも略水平となる。この結果、酸素センサ８５がねじ込まれるねじ穴７６ｗを上方から工具で容易に加工して形成することができる。

図８は、排気ポート７６ｍ内の酸素センサ検出部の配置（第１実施形態）を示す説明図である。
酸素センサ８５の検出部８５ｅは、排気ポート７６ｍの流路軸線１０６に直交する略円形（この実施形態では真円）断面における流路軸線１０６を通る水平線１１５より上方の上半円部７６Ｘ（ハッチングを施した領域である。）に配置される。酸素センサ８５の軸線８５ｃは、鉛直に配置されるとともに、流路軸線１０６及び水平線１１５に交差する。検出部８５ｅは、好ましくは、水平線１１５上には重ならないように配置される。
排気管５３（図５参照）のフランジ部５３ａにはボルト８１を通すために略菱形の対向する角部の近傍に一対のボルト挿通穴５３ｆ，５３ｇが開けられている。一方のボルト挿通穴５３ｆは、水平線１１５より下方にオフセットして配置され、他方のボルト挿通穴５３ｇは水平線１１５よりも上方にオフセットして配置されている。

上記した図２、図５、図６及び図８に示したように、内燃機関４５が、シリンダー７５と、このシリンダー７５に取付けられて燃焼室１０５を形成するシリンダヘッド７６とを備え、シリンダヘッド７６の排気ポート７６ｍの内部に検出部８５ｅが挿入されて排ガス成分を検出する排ガスセンサとしての酸素センサ８５がシリンダヘッド７６に設けられた内燃機関４５の排ガスセンサ配置構造において、シリンダヘッド７６が気筒当たり複数の排気バルブ１１１を有し、排気ポート７６ｍが、排気バルブ１１１側からそれぞれ延びる上流側ポート７６ｎと、これらの上流側ポート７６ｎが下流側で合流して出来る下流側ポート７６ｐとから形成され、排気ポート７６ｍの燃焼室１０５側の入口開口としての燃焼室側排気開口７６ｓから下流側ポート７６ｐ側の出口開口としての前端部開口７６ｖまで途中が上方に凸となるように湾曲し、下流側ポート７６ｐにおける流路軸線１０６に直交する断面が略円形となる部位の中で、排気ポート７６ｍの湾曲が凸となる側の半円部としての上半円部７６Ｘに、検出部８５ｅが配置される。
この構成によれば、途中が凸となるように湾曲する排気ポート７６ｍにおいて、排気ポート７６ｍの湾曲が凸となる側に位置する上半円部７６Ｘで排ガスが均一に混ざり合うため、排ガスの検出精度を高めることができる。

また、図８に示したように、上半円部７６Ｘの縁部を形成する直線部としての水平線１１５は、流路軸線１０６を通り、検出部８５ｅは、水平線１１５に重ならないように配置されるので、各上流側ポート７６ｎから排出される排ガスが比較的均一に混ざり合いやすい下流側ポート７６ｐの上半円部７６Ｘの略中央部で排ガスを検出するため、検出精度を高めることができる。

また、図６及び図８に示したように、直線部は、水平線１１５であり、排気ポート７６ｍは、燃焼室１０５側の燃焼室側排気開口７６ｓから下流側ポート７６ｐ側の前端部開口７６ｖまで上方に向かって凸となるように湾曲し、酸素センサ８５の検出部８５ｅは、湾曲した排気ポート７６ｍの最も高くなった頂部７６ｚから前端部開口７６ｖ寄りに配置されるので、排ガスが湾曲した排気ポート７６ｍを通過する間に、排ガスの混合が促されて、より均一となった排ガスを検出部８５ｅで検出可能となり、検出精度を高めることができる。

また、図１及び図６に示したように、内燃機関４５は、鞍乗り型車両としての自動二輪車１０における前輪１３と後輪１６との間に搭載されて、シリンダ軸線７５ａが前傾してシリンダヘッド７６が前輪１３側に近接するように配置され、シリンダヘッド７６の前面の幅方向中央から前方斜め下方に曲げられるように延びる延出部７６ａが形成され、排気ポート７６ｍは、複数の排気バルブ１１１側から前輪１３に向かって延びて延出部７６ａに前方斜め下方に向けて開口する前端部開口７６ｖが設けられ、延出部７６ａの上部に、酸素センサ８５が取付けられる取付穴としてのねじ穴７６ｗが形成され、このねじ穴７６ｗの軸線７６ｙがシリンダ軸線７５ａに対して更に前傾するので、排気ポート７６ｍの前輪１３側への突出量を抑えることができ、前輪１３と内燃機関４５との距離を縮めて車両のホイールベースを小さくして車両の小型化が図れる上に、酸素センサ８５のねじ穴７６ｗの軸線７６ｙをシリンダ軸線７５ａに対して平行にする場合に比べて、延出部７６ａの長さを大きくすることなく前輪１３との空きスペースを利用して酸素センサ８５を配置できる。

また、図６に示したように、排気ポート７６ｍの前端部開口７６ｖが形成された端面としての底面７６ｕは、シリンダ軸線７５ａに対して更に前傾し、この底面７６ｕの前傾角度よりも酸素センサ８５のねじ穴７６ｗの軸線７６ｙの前傾角度が小さいので、延出部７６ａから酸素センサ８５が突出する寸法を小さくして前輪１３との干渉を防止することができる。
また、図１及び図２に示したように、前輪１３には上方を覆う円弧状の泥除けとなるフロントフェンダ４３が設けられ、前輪１３が収縮可能なフロントフォーク１２に懸架されてフロントフェンダ４３とともに上下移動可能に保持され、フロントフォーク１２が最大量縮んだ状態で、フロントフェンダ４３の後部下端部４３ａが酸素センサ８５の外部に露出する部位よりも下方に位置するので、フロントフォーク１２の収縮により前輪１３とフロントフェンダ４３が最大量移動した場合でも、酸素センサ８５を泥の飛散等から保護できる。

また、図１、図３及び図８に示したように、排気ポート７６ｍの前端部開口７６ｖには、排ガスを下流のマフラ５４に導く排気管５３が接続され、この排気管５３に接続のために設けられたフランジ部５３ａが、一対の締結部材挿通穴としてのボルト挿通穴５３ｆ，５３ｇを対角に有する略菱形に形成され、これら一対のボルト挿通穴５３ｆ，５３ｇが上下にずれるように配置されるので、略菱形の一辺としての辺５３ｂを略水平にすることができ、この辺５３ｂの近傍に形成された突出部上面７６ｊ（詳しくは、突出部上面７６ｊの段部７６ｄ）に酸素センサ８５が取付けられるねじ穴７６ｗを開けることができ、ねじ穴７６ｗの穴加工が容易になる。

＜第２実施形態＞
図９は、排気ポート７６ｍ内の酸素センサ検出部の配置（第２実施形態）を示す説明図である。
酸素センサ８５の検出部８５ｅは、排気ポート７６ｍの流路軸線１０６に直交する略円形（この実施形態では真円）断面における上半円部７６Ｘのうち、流路軸線１０６を通る鉛直線１１７を中心にして軸線８５ｃが９０°（片側４５°）傾斜する範囲に配置される。
このように、検出部８５ｅを、上半円部７６Ｘ内で鉛直線１１７を中心にして軸線８５ｃが９０°傾斜する範囲に配置することで、検出部８５ｅが上半円部７６Ｘのより上方に配置され、排ガス検出精度をより一層高めることができるとともに、シリンダヘッド７６への配置自由度を向上させることができる。
上記したように、上半円部７６Ｘのうち、流路軸線１０６を通って水平線１１５に直交する直線としての鉛直線１１７を中心にして角度９０°の範囲に検出部８５ｅが配置されるので、排ガスが比較的均一に混ざり合いやすい上半円部７６Ｘの中央部付近で排ガスを検出するため、検出精度をより一層高めることができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、排気ポート７６ｍ内の酸素センサ検出部の配置（第３実施形態）を示す説明図である。
酸素センサ８５の検出部８５ｅは、排気ポート７６ｍの流路軸線１０６に直交する略円形（この実施形態では真円）断面における上半円部７６Ｘのうち、流路軸線１０６を通る鉛直線１１７を中心にして軸線８５ｃが、車体左方に角度αだけ傾斜する範囲に配置され、且つ検出部８５ｅが鉛直線１１７に重なるように配置される。角度αは、例えば０〜５０°に設定される。
このように、検出部８５ｅを、上半円部７６Ｘ内で鉛直線１１７に重なるように配置することで、酸素センサ８５を鉛直線１１７に対して大きく傾けることができ、排ガス検出精度を高めながら、シリンダヘッド７６への配置自由度を増すことができる。
なお、上記では、酸素センサ８５を車体左方に傾けるようにしたが、これに限らず、検出部８５ｅが鉛直線１１７に重なるように配置しながら車体右方に傾けても良い。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態においては、排ガスセンサとして酸素センサを示したが、これに限らず、酸素センサの代わりに他の排ガスセンサをシリンダヘッドの延出部に配置しても良い。
本発明は、自動二輪車１０に適用する場合に限らず、自動二輪車以外も含む鞍乗り型車両にも適用可能である。なお、鞍乗り型車両とは、車体に跨って乗車する車両全般を含み、自動二輪車（原動機付き自転車も含む）のみならず、ＡＴＶ（不整地走行車両）に分類される三輪車両や四輪車両を含む車両である。

１０ 自動二輪車（鞍乗り型車両）
１３ 前輪
１６ 後輪
４３ フロントフェンダ
４５ 内燃機関
５３ 排気管
５３ａ フランジ部
５３ｆ，５３ｇ ボルト挿通穴（締結部材挿通穴）
５４ マフラ
７５ シリンダー
７５ａ シリンダ軸線
７６ シリンダヘッド
７６ａ 延出部
７６ｍ 排気ポート
７６ｎ 上流側ポート
７６ｐ 下流側ポート
７６ｓ 燃焼室側排気開口（入口開口）
７６ｕ 底面（端面）
７６ｖ 前端部開口（出口開口）
７６ｗ ねじ穴（取付穴）
７６Ｘ 半円部（上半円部）
７６ｙ ねじ穴の軸線（取付穴の軸線）
７６ｚ 排気ポートの頂部
８５ 酸素センサ（排ガスセンサ）
８５ｅ 検出部
１０５ 燃焼室
１０６ 流路軸線
１１１ 排気バルブ
１１５ 水平線
１１７ 鉛直線

Claims (7)

1. 内燃機関（４５）が、シリンダー（７５）と、このシリンダー（７５）に取付けられて燃焼室（１０５）を形成するシリンダヘッド（７６）とを備え、前記シリンダヘッド（７６）の排気ポート（７６ｍ）の内部に検出部（８５ｅ）が挿入されて排ガス成分を検出する排ガスセンサ（８５）がシリンダヘッド（７６）に設けられた内燃機関の排ガスセンサ配置構造において、
   前記シリンダヘッド（７６）が気筒当たり複数の排気バルブ（１１１）を有し、
   前記排気ポート（７６ｍ）が、前記排気バルブ（１１１）側からそれぞれ延びる上流側ポート（７６ｎ）と、これらの上流側ポート（７６ｎ）が下流側で合流して出来る下流側ポート（７６ｐ）とから形成され、前記排気ポート（７６ｍ）の前記燃焼室（１０５）側の入口開口（７６ｓ）から前記下流側ポート（７６ｐ）側の出口開口（７６ｖ）まで途中が湾曲し、
   前記下流側ポート（７６ｐ）における流路軸線（１０６）に直交する断面が略円形となる部位の中で、前記排気ポート（７６ｍ）の湾曲が凸となる側の前記略円形の半円部（７６Ｘ）に、前記検出部（８５ｅ）が配置され、
   前記直線部は、水平線（１１５）であり、前記排気ポート（７６ｍ）は、前記燃焼室（１０５）側の入口開口（７６ｓ）から前記下流側ポート（７６ｐ）側の出口開口（７６ｖ）まで上方に向かって凸となるように湾曲し、前記排ガスセンサ（８５）の前記検出部（８５ｅ）は、湾曲した前記排気ポート（７６ｍ）の最も高くなった頂部（７６ｚ）から前記出口開口（７６ｖ）寄りに配置され、
   前記内燃機関（４５）は、鞍乗り型車両における前輪（１３）と後輪（１６）との間に搭載されて、シリンダ軸線（７５ａ）が前傾して前記シリンダヘッド（７６）が前記前輪（１３）側に近接するように配置され、
   前記シリンダヘッド（７６）の前面の幅方向中央から前方斜め下方に曲げられるように延びる延出部（７６ａ）が形成され、
   前記排気ポート（７６ｍ）は、複数の前記排気バルブ（１１１）側から前記前輪（１３）に向かって延びて前記延出部（７６ａ）に前方斜め下方に向けて開口する前記出口開口（７６ｖ）が設けられ、
   前記延出部（７６ａ）の上部に、前記排ガスセンサ（８５）が取付けられる取付穴（７６ｗ）が形成され、この取付穴（７６ｗ）の軸線（７６ｙ）が前記シリンダ軸線（７５ａ）に対して更に前傾することを特徴とする内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
2. 前記半円部（７６Ｘ）の縁部を形成する直線部（１１５）は、前記流路軸線（１０６）を通り、前記検出部（８５ｅ）は、前記直線部（１１５）に重ならないように配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
3. 前記半円部（７６Ｘ）のうち、前記流路軸線（１０６）を通って前記直線部（１１５）に直交する直線（１１７）を中心にして角度９０°の範囲に前記検出部（８５ｅ）が配置されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
4. 前記排気ポート（７６ｍ）の前記出口開口（７６ｖ）が形成された端面（７６ｕ）は、前記シリンダ軸線（７５ａ）に対して更に前傾し、この端面（７６ｕ）の前傾角度よりも前記排ガスセンサ（８５）の取付穴（７６ｗ）の軸線（７６ｙ）の前傾角度が小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
5. 前記前輪（１３）には上方を覆う円弧状の泥除けとなるフロントフェンダ（４３）が設けられ、前記前輪（１３）が収縮可能なフロントフォーク（１２）に懸架されて前記フロントフェンダ（４３）とともに上下移動可能に保持され、前記フロントフォーク（１２）が最大量縮んだ状態で、前記フロントフェンダ（４３）の後部下端部（４３ａ）が前記排ガスセンサ（８５）の外部に露出する部位よりも下方に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
6. 前記排気ポート（７６ｍ）の前記出口開口（７６ｖ）には、排ガスを下流のマフラ（５４）に導く排気管（５３）が接続され、この排気管（５３）に接続のために設けられたフランジ部（５３ａ）が、一対の締結部材挿通穴（５３ｆ，５３ｇ）を対角に有する略菱形に形成され、これら一対の締結部材挿通穴（５３ｆ，５３ｇ）が上下にずれるように配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。
7. 前記シリンダヘッド（７６）が気筒当たり複数の吸気バルブ（１１２）と前記複数の排気バルブ（１１１）とを有し、
   前記複数の吸気バルブ（１１２）の間及び前記複数の排気バルブ（１１１）の間と、前記シリンダヘッド（７６）の中央部に開けられた点火プラグ用ねじ穴（７６ｋ）の中心とを通って前後方向に且つ鉛直に延びる仮想平面に沿うように前記下流側ポート（７６ｐ）が延出し、前記仮想平面に重なるように前記検出部（８５ｅ）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排ガスセンサ配置構造。

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