JP6262587B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

Description

燃料噴射弁を備えた内燃機関の吸気構造に関するものである。

従来の内燃機関の吸気構造のうち、吸気マニホールド内に差し込まれた燃料噴射弁から噴霧された噴霧燃料が空気と混合されて混合気がつくられる吸気構造では、燃料噴射弁から噴霧される噴霧燃料が、吸気マニホールドが接続される吸気ポート内部に付着することによって、噴霧燃料の霧化が妨げられ、内燃機関の燃焼効率が低下することがあった。このような噴霧燃料の吸気ポート内への付着による内燃機関の燃料効率の低下を防止するために、吸気ポートの吸気マニホールド側の開口部には、燃料噴射弁の噴霧ノズルに対向するに上方部位に、噴霧燃料の付着を避けるための逃げ部が形成されている内燃機関の吸気構造があった（特許文献１参照）。

また、内燃機関の始動直後における燃焼室内の混合気の燃焼を安定させるために、燃焼室内にタンブルを発生させることを目的として、吸気マニホールド内に吸気通路を上下に二分割する仕切り壁と、吸気を吸気通路の上面側に偏向させる吸気制御弁を設けて、内燃機関の始動直後に、吸気制御弁で吸気ポートの開口面積を絞って混合気の流速を高め、燃焼室内のタンブルを増加させ、空気と噴霧燃料の混合を促進して混合気の燃焼を安定させる内燃機関の吸気構造が特許文献２に開示されている。

このような内燃機関の吸気構造では、吸気ポート内での混合気の流速を高めるために吸気ポート内が上下に仕切られているため、燃料を噴霧する空間がより狭い空間となっており、吸気ポートの開口部の上方部位が切り欠かれているのみでは、燃料噴射弁から噴霧された噴霧燃料の吸気マニホールドへの付着を妨げることが難しく、噴霧燃料の霧化が妨げられ、内燃機関の出力および燃費を向上させることが難しかった。

特開平１０−００２２５７号公報 特開２００８−１５１０７８号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気ポート内を通過する混合気の流速を高めつつ、燃料噴射弁から噴霧された噴霧燃料の吸気ポートへの付着を防ぎ噴霧燃料の霧化を促進させ、燃費の向上と内燃機関の出力を向上させる内燃機関の吸気構造を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に係る内燃機関の吸気構造は、シリンダ軸線と交差する方向からシリンダ軸線に沿う方向にシリンダヘッド内に湾曲して設けられた吸気ポートと、該吸気ポートから燃焼室内への吸気の流れを開閉する単一の吸気バルブを備えた内燃機関の吸気構造において、前記吸気ポート内が仕切り壁により吸気通路が上下に分割されるとともに、湾曲外側となる上側通路に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁が、前記吸気ポートの上流側に接続された上流側部品に配置され、前記吸気ポートの上壁に、前記燃料噴射弁からの噴射された燃料が拡散して気化を促進させる燃料ドーム室が前記シリンダヘッド内に形成され、前記燃料ドーム室は、前記吸気ポートの上流側に設けられ前記燃料噴射弁からの噴霧燃料の外縁を避けて囲うように前記吸気ポートの通路から上方に向かって吸気流れ方向視において三日月形に拡張された半筒状の溝に形成された溝状凹部と、該吸気ポートの下流側に設けられ、前記溝状凹部に連なって吸気ポート軸線方向に所定距離延長させ、下流側にいくにつれて高さが徐々に減少するドーム形状に形成されたドーム状部とからなり、前記吸気ポートの軸線方向における該ドーム状部の先端部が、前記吸気バルブのバルブガイド近傍まで延びていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸気構造において、前記仕切り壁の下流端部は、前記吸気バルブのバルブ軸線を越えて下流側に延びていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気構造において、前記仕切り壁は、前記吸気ポートの上側通路が下側通路より通路面積が小さくなるように上側にオフセットして設けられることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気構造において、前記吸気ポートは、シリンダ軸線に沿う方向に見て湾曲して形成され、前記ドーム室も湾曲して形成されることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項３に記載の内燃機関の吸気構造において、前記燃料ドーム室が形成されている領域の上側通路の通路断面積は、前記上側通路の下流端縁側の通路断面積より大きく形成されることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、吸気ポートの上壁に、燃料噴射弁からの噴射された燃料が拡散して気化を促進させる燃料ドーム室が形成されているので、吸気ポート内が仕切り壁により吸気通路が上下に分割されて、燃料が狭い上側の吸気ポート内に噴射される構造であっても、吸気ポートの上壁の燃料ドーム室により噴射燃料のポート壁面への付着が低減され、噴射燃料の霧化が促進されるとともに、さらに燃料ドーム室内において噴射燃料を拡散させることができるので、霧化された燃料の気化が促進されて、内燃機関の燃費と出力を向上させることができる。
さらに、吸気ポートの上流側に設けられ燃料噴射弁からの噴霧燃料の外縁を避けて囲う溝状凹部により、吸気ポート内への燃料の付着が低減される。さらに、燃料ドーム室は、吸気ポートの下流側に設けられ溝状凹部に連なって吸気ポート軸線方向に所定距離延長させたドーム状部とからなり、吸気ポートの軸線方向におけるドーム状部の先端部が、吸気バルブのバルブガイド近傍まで延びているので、燃料ドーム室の容積が拡大されて、噴射燃料の吸気ポートの壁面への付着がさらに低減される。また噴射燃料が拡散される容積が大きくなるので、噴射燃料の気化の促進を図ることができる。

請求項２に記載の内燃機関の吸気構造によれば、吸気ポートの仕切り壁の下流端部は吸気バルブのバルブ軸線を越えて下流側に延びているので、内燃機関の回転数が比較的低い場合であっても、吸気ポートの湾曲外側を通過する混合気の流速を燃焼室の吸気弁口近傍まで維持させて、流速の早い混合気を燃焼室内中心部へ導くことができ、燃焼室内におけるタンブルの発生を促進させて空気と燃料の混合をより促進させることができるので、燃焼が良好となり、内燃機関の燃費と出力をさらに向上させることができる。

請求項３に記載の内燃機関の吸気構造によれば、吸気ポートの仕切り壁は、吸気ポートの上側通路が下側通路より通路面積が小さくなるように、上側にオフセットして設けられているので、内燃機関が中速から低速の運転領域内で稼働されていても、燃焼室に流入する混合気の流速を高めることができるとともに、燃料噴射弁から燃料が吸気ポートの狭い上側通路内に噴射されても、燃料ドーム室により噴射燃料のポート壁面への付着が低減され、噴霧燃料の霧化が促進され、さらに上側通路を通過する混合気が燃料ドーム室内において膨張して燃料の気化が促進され、内燃機関の燃費と出力をさらに向上させることがきる。

請求項４に記載の内燃機関の吸気構造によれば、吸気ポートは、シリンダ軸線に沿う方向に見て湾曲して形成され、燃料ドーム室も湾曲して形成されているので、燃料ドーム室内で噴霧燃料と空気との渦流が生じ易くなり、噴霧燃料の霧化および噴射燃料と空気の混合が促進されて、内燃機関の燃費と出力の向上をさらに図ることができる。

請求項５に記載の内燃機関の吸気構造によれば、燃料ドーム室が形成されている領域の上側通路の通路断面積は、上側通路の下流端縁側の通路断面積より大きく形成されているので、上側通路内の流速を、燃料ドーム室側から吸気ポートの出口側に向かって確実に高めることができ、より良好な燃焼にともなう内燃機関の燃費と出力の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気構造を備えた自動二輪車の右側面図である。 図１の要部拡大図である。 自動二輪車の要部拡大平面図である。 内燃機関の右側断面図である。 図４の要部拡大図である。 インレットパイプ、シリンダヘッドの吸気ポートおよび燃料噴霧領域を略右側から見た斜視図である。 インレットパイプ、シリンダヘッドの吸気ポートおよび燃料噴霧領域を示した略上側から見た斜視図である。 インレットパイプ、シリンダヘッドの吸気ポートおよび燃料噴霧領域を示した略前側から見た斜視図である。 図６のIX-IX断面図である。 図６のX-X断面図である。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１０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の吸気構造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は以下のようになっている。ヘッドパイプ２ａに固着されたメインフレーム２ｂが、自動二輪車１の内燃機関10のシリンダヘッド13を囲むように車体中心線上に後方へ延出した後に下方に屈曲されており、該メインフレーム２ｂの下端部には車幅方向に指向した連結部材２ｃが取付けられ、連結部材２ｃの左右端から左右一対の下部フレーム２ｄ，２ｄが延びている。

ヘッドパイプ２ａから斜め急角度に下方へダウンフレーム２ｅが延出した後、内燃機関10のクランクケース11に下端部が固着される。

メインフレーム２ｂの上部後方からは、左右一対のシートレール２ｆ，２ｆが左右に開きながら後方に延出し、同シートレール２ｆ，２ｆの中央部と下部フレーム２ｄ，２ｄとを連結したバックステー２ｇ，２ｇがシートレール２ｆ，２ｆを支持している。

こ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、該フロントフォーク３の上端に左右に延びたハンドル66が取り付けられ、下端に前輪４が軸支され、メインフレーム２ｂの下部に設けられたピボットプレート２ｈ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２ｆ，２ｆ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２ｆ，２ｆ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15を車体幅方向に指向させ、内燃機関10の上方から後方に向かってメインフレーム２ｂに囲われ、後方から下方に向かって下部フレーム２ｄ，２ｄに囲われ、前方から下方に向かってダウンフレーム２ｅに囲われるように内燃機関10気筒を若干前傾されて搭載されている。

図２および図４に示されるように、内燃機関10は、クランクケース11の上にシリンダブロック12、シリンダヘッド13が順次重ねられて、ボルト(不図示)により一体に締結されている。シリンダヘッド13の上方はヘッドカバー14に覆われている。

図４に示されるように、内燃機関10のクランク軸15を回転自在に軸支するクランクケース11は、左右２つ割りのクランクケース構造をなし、クランクケース11内には、クランク軸15が回転自在に支承されており、クランク軸15の後方に配設されるメイン軸16とカウンタ軸17とに変速歯車機構18が支持されており、カウンタ軸17と後輪６との間に設けられたチェーン（不図示）によってクランク軸15の動力が後輪６に伝達される。

シリンダブロック12には上下に貫通するシリンダボア12ａが形成され、シリンダボア12ａ内にピストン19が上下方向に摺動可能に嵌合されており、クランク軸15のクランクピン15ｐはコンロッド20を介してピストン19と連結されている。シリンダヘッド13には燃焼室21が形成されており、内燃機関10の燃焼室21における燃焼エネルギーは、ピストン19の運動エネルギーへ変換され、これによりピストン19が上下動されて、コンロッド20を介してクランク軸15が回転駆動されるようになっている。

図３および図５に示されるように、シリンダヘッド13には、前記燃焼室21の上壁面に開口する吸気弁口22および排気弁口23がそれぞれ１つずつ形成され、吸気弁口22と排気弁口23の略中央に位置するように点火プラグ(不図示)が挿入される点火プラグ孔(不図示)が開口している。吸気弁口22および排気弁口23はそれぞれシリンダヘッド13に形成された吸気ポート41および排気ポート45と連通している。

図３に示されるように、平面視において、吸気ポート41と排気ポート45はシリンダ軸線Ｌを挟んで対向して形成されている。吸気ポート41は、吸気弁口22から吸気ポート41の入口41ｄに向かって右方向へ緩やかに湾曲されて形成されており、入口41ｄの周囲のシリンダヘッド13には、インレットパイプ50を取り付けるための吸気側フランジ部13ａが形成されている。排気ポート45は、排気弁口23から排気ポート45の出口45ａに向かって右方に湾曲されて形成されており、出口45ａの周囲のシリンダヘッド13には排気側フランジ部13ｂが形成され、該排気側フランジ部13ｂには排気管46が接続されている。

図５に示されるように、内燃機関10の縦断面を右側から見ると、吸気ポート41は、シリンダヘッド13の吸気側フランジ部13ａから燃焼室21の吸気弁口22に向かって、シリンダ軸線Ｌと交差する方向である後方から、シリンダ軸線Ｌに沿う方向である下方に向かって緩やかに湾曲して形成されている。

本内燃機関10は、吸気ポート41から燃焼室21内への吸気の流れを開閉する単一の吸気バルブ25と、燃焼室21から排気ポート45への排気の流れを開閉する単一の排気バルブ26を具備している。吸気弁口22には吸気弁口22を開閉するための吸気バルブ25が、排気弁口23には排気弁口23を開閉するための排気バルブ26がそれぞれ配設されている。吸気バルブ25および排気バルブ26は、それぞれ傘部25ａ，26ａおよび軸部25ｂ，26ｂとからなっている。傘部25ａ、26ａはバルブシート28が圧入された吸気弁口22、排気弁口23を開閉する弁体であって、軸部25ｂ、26ｂは傘部25ａ、26ａから燃焼室21の外方に延び、シリンダヘッド13に嵌合されたバルブガイド29に摺動自在に嵌装されている。

吸気バルブ25および排気バルブ26の軸端部25ｃ、26ｃはバルブガイド29の上方に突出されており、この軸端部25ｃ、26ｃは、スプリングリテーナ30に保持されている。スプリングリテーナ30と、これと対向するようにシリンダヘッド13に支持されたバネ受け部材31との間に、吸気バルブ25の軸部25ｂおよび排気バルブ26の軸部26ｂの周りを囲むようにコイル状弁バネ32が圧縮状態で取り付けられており、該コイル状弁バネ32により吸気バルブ25および排気バルブ26は常に閉弁方向に付勢されている。

吸気バルブ25および排気バルブ26の開閉作動をなすための動弁装置35が、ヘッドカバー14内に設けられている。動弁装置35は、ロッカアーム方式のＳＯＨＣ型が採用され、カム軸36と、吸気ロッカアーム37と、排気ロッカアーム38と、吸気ロッカアーム37および排気ロッカアーム38とを回動自在に支承する一対のロッカアーム軸39とを備えている。カム軸36には被駆動ギア(不図示)が一体に回転されるよう設けられており、該被駆動ギアと、クランク軸15と一体回転される駆動ギア(不図示)とに、カムチェーン(不図示)が架け渡されており、クランク軸15の回転にともないカム軸36が回転されるようになっている。カム軸36の回転にともない吸気ロッカアーム37および排気ロッカアーム38が所定タイミングで揺動され、吸気ロッカアーム37の押圧部37ａが吸気バルブ25の軸端部25ｃを、排気ロッカアーム38の端部38ａが排気バルブ26の軸端部26ｃをそれぞれ押動し、吸気弁口22および排気弁口23が所定のタイミングで開閉されるようになっている。

内燃機関10の吸気構造40は、図２ないし図５に示されるように、エアクリーナ58から取り入れられた外気が、シリンダヘッド13の吸気ポート41、インレットパイプ50、スロットルボディ55およびコネクティングチューブ57とが吸気の上流側から順次接続されてなる吸気通路Ｐ内に送られ、吸気通路Ｐの途中においてインレットパイプ50に挿入された燃料噴射弁54から噴射された噴霧燃料が混合されて混合気となり、吸気ポート41内に供給されて燃焼室21に送られるようになっている。

図３に示されるように、シリンダ軸線Ｌ方向視においてすなわち本実施例では上面視において、吸気弁口22から右側後方に向かって緩やかに湾曲された吸気ポート41の入口41ｄには、インレットパイプ50およびスロットルバルブ56が、吸気ポート41の流れ方向中心線に連なるように、斜め右側後方に向かって接続されている。

図２および図３に示されるように、インレットパイプ50およびスロットルバルブ56は、メインフレーム２ｂのうち内燃機関10よりも後方に位置した部分よりも前方に位置するように配設され、すなわち図２に示されるように側面視において内燃機関10とメインフレーム2ｂの間に位置するよう配設されているので、車幅方向中央に配設されたメインフレーム２ｂの側方に配置されることなく車幅方向に対してコンパクトに収めることができる。

外気が取り入れられるエアクリーナ58は、図１ないし図３に示されるように、車幅方向に対して略中央に位置して、メインフレーム２ｂの後方かつメインフレーム２ｂから後方に延びたシートレール２ｆの下方であって、バックステー２ｇの上方に位置するように、メインフレーム２ｂ、シートレール２ｆおよびバックステー２ｇで囲まれる空間内に配設されている。車両の後方から取り入れられた外気は、エアクリーナ58内で不純物が濾過される。

図３に示されるように、エアクリーナ58の出口57ａは前側右方に設けられており、該出口57ａは樹脂製のコネクティングチューブ57の上流側と接続されている。さらにコネクティングチューブ57は、メインフレーム２ｂのうち内燃機関10の後方に位置する部分のメインフレーム２ｂを迂回するように湾曲してスロットルボディ55の上流側と接続されている。

図５に示されるように、吸気通路Ｐは、吸気ポート41内に形成された吸気ポート仕切壁71と、インレットパイプ50内に形成されたインレットパイプ仕切壁72とからなる仕切壁70により、上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐとに分けられており、スロットルボディ55内に設けられたフラップ73により、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ようになっている。インレットパイプ50には、吸気ポート41の上流側であって吸気通路Ｐのうち湾曲の外側となる上側吸気通路Ｕｐに向かって燃料を噴射するように、燃料噴射弁54が配設されている。

図６ないし図８には、吸気通路Ｐのうち、シリンダヘッド13の吸気ポート41、吸気ポート仕切壁71、インレットパイプ50、燃料噴射弁54、および燃料噴射弁54から噴霧される噴霧燃料のおおよその領域である燃料噴霧領域Ｆが示されており、シリンダヘッド13は省略され、シリンダヘッド13と吸気ポート41との境界と、吸気ポート仕切壁71と、燃料噴射弁54およびインレットパイプ50とが実線で示されており、燃料噴霧領域Ｆは二点鎖線で囲われドットによりハッチングされた領域によって示されている。

シリンダヘッド13内に形成された吸気ポート41は、図３に示されるように、シリンダ軸線Ｌに沿う方向から見て、吸気弁口22から吸気ポート41の入口41ｄに向かって右方向へ緩やかに湾曲されて形成され、入口41ｄがコネクティングチューブ57の出口57aに向かうように右後方に傾斜して形成されており、さらに図７に示されるように、インレットパイプ50の燃料噴射弁54から噴霧される噴霧燃料が、吸気ポート41の入口41ｄから吸気ポート41の出口となる吸気弁口22に向かうように、緩やかな湾曲形状に形成されている。また、図５に示されるように、内燃機関10の縦断面を右側から見ると、吸気ポート41は、シリンダヘッド13の吸気側フランジ部13ａから燃焼室21の吸気弁口22に向かって、シリンダ軸線Ｌと交差する方向である後方から、シリンダ軸線Ｌに沿う方向である下方に向かって緩やかに湾曲して形成されている。

吸気ポート41内は、図５および図９に示されるように、シリンダヘッド13と一体に形成された吸気ポート仕切壁71により、上下に上側通路41ａと下側通路41ｂとに分割されている。図９は、シリンダヘッド13の吸気ポート下流側の断面図で、図６におけるIX-IX断面図である。図１０は、シリンダヘッド13の吸気ポート上流側であって、上壁41ｃに後述する燃料ドーム室42が形成されている領域の断面図であって、図６におけるX-X断面図である。吸気ポート仕切壁71は、上側通路41ａが下側通路41ｂよりも通路面積が小さくなるように上側にオフセットして吸気ポート41内に一体に形成されており、内燃機関の運転が中速から低速の運転領域で稼働されていても、スロットルボディ55内に設けられたフラップ73により上側通路41ａ内に流入する混合気の流量を増加させるとともに、上側通路41ａの通路面積を小さくすることにより、上側通路41ａから燃焼室21内に流入する混合気の流速を速くすることができるので、タンブルの発生を促進させ燃焼室21内の燃焼効率は向上する。

吸気ポート仕切壁71の下流端部71ａには中央に切欠凹部71ｂが形成されており、該切欠凹部71ｂ内を吸気バルブ25の軸部25ｂが貫通することができるので、吸気ポート仕切壁71の下流端部71ａは、吸気バルブ25の軸部25ｂに妨げられることなく、吸気バルブ25の長手方向中心軸線であるバルブ軸線25ｄを越えて下流側まで延伸されている。吸気ポート仕切壁71がこのように燃焼室21の略中央まで延びているので、内燃機関10が比較的低い回転数の運転領域において稼働される際にはスロットルボディ55内のフラップ73が閉じられ、混合気は湾曲された外側の上側通路41ａを通って燃焼室21の略中央まで流速が維持された状態で供給されるので、燃焼室21内においてタンブルの強い渦流が発生し、空気と燃料の混合が促進されて燃焼は良好となり、内燃機関10の燃費及び出力は向上する。

図６ないし図８に示されるように、吸気ポート41の上流側の上壁41cには、燃料噴射弁54からの噴射された噴霧燃料が拡散して気化を促進させることのできる燃料ドーム室42が形成されている。該燃料ドーム室42は、吸気ポート41の湾曲に沿って右方向へ緩やかに湾曲されて形成されている。燃料ドーム室42は、吸気ポート41の上流側に配設された燃料噴射弁54からの燃料噴霧領域Ｆの外縁を避けて囲うように半筒状の溝に形成された溝状凹部43と、吸気ポート41の下流側に溝状凹部43に連なって吸気ポート41の軸線方向に所定距離延長させたドーム形状のドーム状部44とからなっている。

溝状凹部43は、図１０に示されるように、上側通路41ａの幅よりも狭い幅であって、燃料噴射弁54からの燃料噴霧領域Ｆを避けるように吸気ポート41の上側通路41ａから上方に向かって三日月形に拡張されて、図６に示されるように、上側通路41ａの軸方向長さの約３分の１の長さに形成されている。

ドーム状部44は、溝状凹部43から上流方向に向かって連なり、吸気ポート41の軸線方向において溝状凹部43より少し短い長さ分延びつつ高さが徐々に減少するドーム形状に形成されており、図５に示されるように、ドーム状部44の先端部44ａは吸気バルブ25のバルブガイド29近傍まで延びている。

図６ないし図８に示されるように、燃料噴射弁54からの噴射された燃料噴霧領域Ｆの外縁を避けて囲うように溝状凹部43が形成されているので、噴霧燃料が溝状凹部43内において壁面に付着することを防ぐことができ、さらに吸気ポート41は、通常の吸気ポートよりも、燃料ドーム室42によって上方に向かって拡張され、さらに長さ方向にも吸気バルブ25のバルブガイド29近傍まで拡張されているので、噴霧燃料を燃料ドーム室42において拡散させ霧化を促進することができ、さらに噴霧燃料の気化を促進させることができる。

さらに図９および図１０に示されるように、燃料ドーム室42が形成されている領域の上側通路41ａの通路断面積は、下流端縁側の上側通路41ａの通路断面積より大きく形成されており、上側通路内41ａ内を通過する混合気の流速を上流側から下流側に向かって高めることができるようになっている。

シリンダヘッド13の吸気ポート41の上流側には、燃料噴射弁54が設けられるインレットパイプ50が接続されている。インレットパイプ50は、上流側がスロットルボディ55と接続され、吸気ポート41の上流側であって吸気通路Ｐのうち湾曲の外側となる上側吸気通路Ｕｐに向かって燃料を噴射するように、燃料噴射弁54が配設されている。

インレットパイプ50は、図５および図６に示されるように、内部が吸気通路Ｐとなるパイプ部51と、該パイプ部51の両端に形成された、シリンダヘッド13に取り付けられるシリンダヘッド側フランジ部52と、スロットルボディ55に取り付けられるスロットルボディ側フランジ部53と、パイプ部51の内部を上下方向に仕切るインレットパイプ仕切壁72を備えている。

パイプ部51には、図５および図６に示されるように、パイプ部51の上方に張り出してシリンダヘッド側フランジ部52に連なるように、燃料噴射弁54を挿通させるための燃料噴射弁取付部51ａが形成されている。該燃料噴射弁取付部51ａには、上面からパイプ部51の下流方向斜め下方に向かって、シリンダヘッド側フランジ部52の一部を貫通し、上側吸気通路Ｕｐに連通するように、燃料噴射弁挿入孔51ｂが形成されている。図７および図８に示されるように、パイプ部51には、左側上方に張り出して燃料噴射弁54を固定するための燃料噴射弁締結部51ｃが形成されている。

インレットパイプ50の燃料噴射弁挿入孔51ｂに挿入される燃料噴射弁54は、主軸に対してオフセット角をもって偏向して噴射する方式の燃料噴射弁が用いられている。燃料噴射弁54の本体部54ａは略円柱形状であって、本体部54ａの先端部54ｂには燃料を噴射する噴射口54ｃが形成されている。本体部54ａのうち噴射口54ｃと反対側の基端部54ｄには、インレットパイプ50に固定するための取付部54ｅが左上方向に張り出して形成されている。

さらに図３に示されるように、燃料噴射弁54の基端部54ｄには、燃料タンク８と接続され燃料が送られる燃料ホース65を接続するための燃料ホース接続部54ｇが、左方に突出して形成されており、燃料タンク８に貯留された燃料が、燃料ホース65を介して燃料噴射弁54に送られるようになっている。

また、図２および図６に示されるように、基端部54ｄから上方に向かって、ＥＣＵ(不図示)から信号が送られるケーブル(不図示)が取り付けられる電気接続部54ｈが形成されており、ＥＣＵからケーブルを介して燃料噴射弁54に、燃料噴射弁54を開閉する信号が送られるようになっている。

図８に示されるように、燃料噴射弁54の取付部54ｅには、燃料噴射弁取付ボルト61が挿通されるボルト挿通孔54ｆが形成されている。燃料噴射弁54が燃料噴射弁挿入孔51ｂに挿入された後、燃料噴射弁54の取付部54ｅのボルト挿通孔54ｆと、インレットパイプ50の燃料噴射弁締結部51ｃのボルト挿通孔51ｄとに、燃料噴射弁取付ボルト61が挿通されてナット62により締結され、インレットパイプ50に固定される。図５に示されるように、インレットパイプ50に取り付けられた燃料噴射弁54は、吸気ポート41の上側通路41ａの上流側に配置され、吸気ポート41の側面視において湾曲外側となる吸気ポート41の上側通路41aの下流方向に向かって燃料を噴射する。

図８に示されるように、シリンダヘッド側フランジ部52には、一対のボルト取付部52ａが左右方向に向かって張り出して形成され、該一対のボルト取付部52ａにはそれぞれボルト挿通孔52ｂが穿設されている。該一対のボルト取付部52ａのボルト挿通孔52ｂに、シリンダヘッド締結用ボルト59が挿通されて、シリンダヘッド13に形成された図示されないボルト穴に螺着されて、インレットパイプ50はシリンダヘッド13に取り付けられる。

スロットルボディ側フランジ部53には、一対のボルト取付部53ａがインレットパイプ50の軸中心に対して直角に斜め上下方向に張り出して形成されている。スロットルボディ側フランジ部53のボルト取付部53ａと、シリンダヘッド側フランジ部52のボルト取付部52ａとは、インレットパイプ50の軸中心に対してずれた位置に形成されている。該一対のボルト取付部53ａにはそれぞれボルト挿通孔53ｂが穿設されている。ボルト取付部53ａのボルト挿通孔53ｂに、スロットルボディ取付ボルト60が挿通されて、スロットルボディ55に形成された図示されないボルト穴に螺着されて、インレットパイプ50とスロットルボディ55は連結される。

このように、シリンダヘッド取付ボルト59と、スロットルボディ側フランジ部53のボルト取付部53ａとは、インレットパイプ50の軸中心に対してずれた位置に挿通されて締結されるので、パイプ部51の軸方向長さを短くしても、シリンダヘッド取付ボルト59のシリンダヘッド13への螺着や、スロットルボディ取付ボルト60のスロットルボディ55への螺着を妨げることがない。

図８に示されるように、インレットパイプ50に設けられる燃料噴射弁54は、一対のスロットルボディ締結用ボルト60のうち、シリンダヘッド側フランジ部52に対して上方である一方のスロットルボディ締結用ボルト60、すなわち本実施形態では右側に位置する右側スロットルボディ締結用ボルト60ａに隣接して配置されており、燃料噴射弁54を上方に配置しながら、スロットルボディ55との締結が良好にできるようになっている。

インレットパイプ50に設けられて燃料噴射弁54が締結される燃料噴射弁締結部51cは、スロットルボディ側フランジ部53に挿通される右側に位置する右側スロットルボディ締結用ボルト60ａと、燃料噴射弁54を挟んだ反対側に設けられており、燃料噴射弁54との締結が容易に行うことができ、吸気抵抗の増加を低減できるようになっている。

図５に示されるように、スロットルボディ55は、円筒状であって、インレットパイプ50の上流側に接続され、内部に吸気量を制限する開閉式のバタフライ式のスロットルバルブ56がバルブ軸56ａを中心として回動するように取り付けられている。
バルブ軸56ａは、スロットルボディ55の軸線方向に対して直角に指向するように、回動自在にスロットルボディ55に支承されている。

図３に示されるように、スロットルボディ55の右側には、バルブ軸56ａを回動してスロットルバルブ56を開閉するスロットルドラム63が配設されており、左側にはスロットルバルブ56の開度を検出するスロットルバルブ開度センサ64が配設されている。バルブ軸56ａの両端は、スロットルボディ55を貫通してスロットルボディ55の外側に突出しており、右側端56ｂにはスロットルドラム63が連結されており、左側端56ｃにスロットルバルブ開度センサ64が連結されている。燃料噴射弁54に接続される燃料ホース65は、スロットルドラム63の反対側から燃料噴射弁54に接続されており、燃料ホース65と後述するスロットルケーブル68との隙間が確保され、組立作業が容易になる。

スロットルドラム63は、スロットルバルブ56を閉方向に付勢する図示されないスプリングを具備しており、スロットルドラム63と、ハンドル66に設けられたスロットルグリップ67とが接続される開用ケーブル68ａおよび閉用ケーブル68ｂからなるスロットルケーブル68を介して、搭乗者のスロットルグリップ67の操作によって、スロットルバルブ56は開方向または閉方向に回動され、スロットルバルブ56は開閉されるようになっている。

スロットルドラム63と、フラップ73を回動させるフラップ軸73ａとは、リンク機構(不図示)により連結されており、スロットルドラム63の回動に伴って、フラップドラムは所定の回動量に回動されるようになっており、スロットルバルブ56の開度に従ってフラップの開度が定まり、吸気通路Ｐの上側吸気通路Ｕｐと下側吸気通路Ｌｐへの吸気の割合が変更される。

本実施形態の内燃機関10の吸気構造40は前記したように構成されているので、吸気ポート41の上壁41ｃに、燃料噴射弁54からの噴射された燃料が拡散して気化を促進させる燃料ドーム室42が形成されているので、吸気ポート41内が吸気ポート仕切壁71により吸気ポート41が上下に分割されて、燃料が吸気ポート41の狭い上側通路41ａ内に噴射される構造であっても、吸気ポート41の上壁41ｃに拡張されて形成された燃料ドーム室42により、噴射燃料のポート壁面への付着が低減され、噴射燃料の霧化が促進されるとともに、さらに燃料ドーム室42内において噴射燃料を拡散させることができるので、霧化された燃料の気化が促進されて、内燃機関10の燃費と出力を向上させることができる。

さらに、燃料ドーム室42は、吸気ポート41の上流側に設けられ燃料噴射弁54からの燃料噴霧の外縁を避けて囲う溝状凹部43と、吸気ポート41の下流側に設けられ溝状凹部43に連なって吸気ポート軸線方向に所定距離延長させたドーム状部44とからなり、吸気ポート41の軸線方向におけるドーム状部44の先端部44ａが、吸気バルブ25のバルブガイド29近傍まで延びているので、燃料ドーム室42の容積が拡大されて、噴射燃料の吸気ポート41の壁面への付着がさらに低減される。また噴射燃料が拡散される容積が大きくなって、噴射燃料の霧化および気化がより促進される。

また、吸気ポート41の吸気ポート仕切壁71の下流端部71ａには、切欠凹部71ｂが形成されて吸気バルブ25のバルブ軸線25ｄを越えて下流側に延びているので、内燃機関10の運転領域が比較的低い場合であっても、吸気ポート41の吸気ポート仕切壁71により、燃料噴射弁54からの噴射燃料を吸気ポートの湾曲外側から吸気の流速を維持しつつ、燃焼室21内の中心部へ導くことができ、燃焼室21内のタンブルの発生を促進させて、空気と燃料の混合を向上させ、燃焼を良好にして内燃機関10の燃費と出力の向上させることができる。

さらにまた、吸気ポート41の吸気ポート仕切壁71は、吸気ポート41の上側通路41ａが下側通路41ｂより通路面積が小さくなるように、上側にオフセットして設けられているので、内燃機関10が中速から低速の運転領域で稼働されていても、燃焼室21に流入する混合気の流速を高めることができるとともに、燃料噴射弁54から燃料が、吸気ポート41の狭い上側通路41ａ内に噴射されても、燃料ドーム室42により噴射燃料の吸気ポート41の壁面への付着が低減され、さらに上側通路41ａを通過する混合気が燃料ドーム室42内において燃料の気化が促進されて、内燃機関10の燃費と出力をさらに向上させることがきる。

さらに、吸気ポートは41、シリンダ軸線Ｌに沿う方向に見て湾曲して形成され、燃料ドーム室42も湾曲して形成されているので、燃料ドーム室42内で噴射燃料と空気の渦流が生じ易くなり、噴射燃料の霧化および噴射燃料と空気の混合が促進されて、内燃機関の燃費と出力の向上をさらに図ることができる。

さらにまた、燃料ドーム室42が形成されている領域の上側通路41ａの通路断面積は、上側通路41ａの下流端縁側の通路断面積より大きく形成されているので、上側通路内41ａの流速を、燃料ドーム室42側から吸気ポート41の出口である吸気弁口22側に向かって確実に高めることができるため、より良好な燃焼にともなう内燃機関の燃費と出力の向上を図ることができる。

以上、本発明に係る実施形態の内燃機関の吸気構造について説明したが、本発明の態様は、前記実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で多様な態様で実施されるものも含むものである。

Ｌ…シリンダ軸線、１…自動二輪車、10…内燃機関、21…燃焼室、25…吸気バルブ、25ｄ…バルブ軸線、29…バルブガイド、41…吸気ポート、41ａ…上側通路、41ｂ…下側通路、42…燃料ドーム室、43…凹状溝部、44…ドーム状部、44ａ…先端部、54…燃料噴射弁、71…吸気ポート仕切壁、71ａ…下流端部。

Claims (5)

1. シリンダ軸線(L)と交差する方向からシリンダ軸線(L)に沿う方向にシリンダヘッド(13)内に湾曲して設けられた吸気ポート(41)と、該吸気ポート(41)から燃焼室(21)内への吸気の流れを開閉する単一の吸気バルブ(25)を備えた内燃機関の吸気構造において、
   前記吸気ポート(41)内が仕切り壁(71)により上下に、上側通路(41a)と下側通路(41b)に分割されるとともに、
   湾曲外側となる上側通路(41a)に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁(54)が、前記吸気ポート(41)の上流側に接続された上流側部品(50)に配置され、
   前記吸気ポート(41)の上壁(41c)に、前記燃料噴射弁(54)からの噴射された燃料が拡散して気化を促進させる燃料ドーム室(42)が前記シリンダヘッド(13)内に形成され、
   前記燃料ドーム室(42)は、前記吸気ポート(41)の上流側に設けられ前記燃料噴射弁(54)からの噴霧燃料の外縁を避けて囲うように前記吸気ポート(41)の通路から上方に向かって吸気流れ方向視において三日月形に拡張された半筒状の溝に形成された溝状凹部(43)と、該吸気ポート(41)の下流側に設けられ、前記溝状凹部(43)に連なって吸気ポート軸線方向に所定距離延長させ、下流側にいくにつれて高さが徐々に減少するドーム形状に形成されたドーム状部(44)とからなり、
   前記吸気ポート(41)の軸線方向における該ドーム状部(44)の先端部(44a)が、吸気バルブ(25)のバルブガイド(29)近傍まで延びていることを特徴とする内燃機関の吸気構造。
2. 前記仕切り壁(71)の下流端部(71a)は、前記吸気バルブ(25)のバルブ軸線(25d)を越えて下流側に延びていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気構造。
3. 前記仕切り壁(71)は、前記吸気ポート(41)の上側通路(41a)が下側通路(41b)より通路面積が小さくなるように、上側にオフセットして設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気構造。
4. 前記吸気ポート(41)は、シリンダ軸線(L)に沿う方向に見て湾曲して形成され、前記燃料ドーム室(42)も湾曲して形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気構造。
5. 前記燃料ドーム室(42)が形成されている領域の上側通路(41a)の通路断面積は、前記上側通路(41a)の下流端縁側の通路断面積より大きく形成されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気構造。

Images