JP6691564B2 - 内燃機関の吸気通路 - Google Patents
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Description
しかし、下記特許文献1の構造では、流路断面の小さい吸気ポートの幅内で低負荷用通路(タンブル流路)を二つに分割するため、流路断面がさらに減少し吸入空気量が低下する。また、バルブガイドボスを避けるように低負荷用通路を高負荷用通路に接続すると構造が複雑となり、製造上の制約を受け易くなる。
スロットル弁より下流側で、仕切部により、通った吸気が前記燃焼室内でタンブル過流を発生するように構成されたタンブル流路と同タンブル流路を除く主流路とに吸気流れ方向に沿って仕切られ、前記タンブル流路は、下流側に向けて二つの分割タンブル流路に分岐する分岐部を有する内燃機関の吸気通路において、
前記二つの分割タンブル流路は、前記主流路よりカム軸線方向外側に偏位し、吸気バルブステム軸線視で、前記二つの分割タンブル流路の最大幅は、前記主流路の幅よりも大きく形成され、前記分割タンブル流路の下流側は、前記主流路のカム軸線方向外側に接続されてなり、前記各分割タンブル流路は、吸気バルブステム軸線視で、湾曲形状であり、前記分割タンブル流路と前記主流路との前記接続部の中心は、吸気バルブステム軸線視で、吸気バルブステム軸線と交差しカム軸線方向と平行な仮想線上に設けられたことを特徴とする内燃機関の吸気通路である。
タンブル流路内の吸気を燃焼室に導く際に、分割タンブル流路が、主流路より幅広くカム軸線方向外側に偏位し、吸気バルブステムを避けて主流路の外側に接続するので、タンブル流路の流路断面が大きく取れて、タンブル流路を流れる吸入空気量の低下が防止されるとともに、分割タンブル流路と主流路との接続が簡易な構造となる。
また、分割タンブル流路への分岐部と、主流路への接続部との間を滑らかに形成できて、直線形状に比べ製造が容易であり、分割タンブル流路と主流路との接続部を吸気バルブステムより排気弁寄りに設けず、接続部の中心を吸気バルブステム軸線の左右に設けても、分割タンブル流路が湾曲して形成されているので、分割タンブル流路を流れる吸気を勢いを保ったまま主流路の吸気バルブステムより排気弁寄りに流入させることができ、そのため、吸気バルブステムが干渉せず、分割タンブル流路を流れる吸気の吸入効率を向上させることができ、吸気弁口の排気弁寄りの側から燃焼室に送り込めるので、タンブル渦流を効果的に発生できる。
前記タンブル流路は前記吸気通路の燃焼室側に位置し、前記主流路は前記吸気通路の燃焼室側と反対側に位置して、前記分割タンブル流路と前記主流路の接続部は、前記燃焼室に向けて屈曲した下流側の前記主流路における、カム軸線方向視でシリンダヘッドの吸気弁ステムガイドと重ならない位置に設けられてもよい。
その構成によれば、
分割タンブル流路と主流路の接続部を、シリンダヘッドの吸気弁ステムガイドと重ならない位置に設けたので、分割タンブル流路が主流路と合流する際に、分割タンブル流路の吸気が吸気弁ステムガイドで干渉されることを抑制することができる。
前記分割タンブル流路への前記分岐部は、前記タンブル流路の全長の上流端から7部目以上の位置に設けられてもよい。
その構成によれば、
タンブル流路が燃焼室に近い位置で分割タンブル流路に分岐するので、流路抵抗が抑制され、吸気の吸入効率が良い。
タンブル流路内の吸気を燃焼室に導く際に、分割タンブル流路が、主流路より幅広くカム軸線方向外側に偏位し、吸気バルブステムを避けて主流路の外側に接続するので、タンブル流路の流路断面が大きく取れて、タンブル流路を流れる吸入空気量の低下が防止されるとともに、分割タンブル流路と主流路との接続が簡易な構造となる。
また、分割タンブル流路への分岐部と、主流路への接続部との間を滑らかに形成できて、直線形状に比べ製造が容易であり、分割タンブル流路と主流路との接続部を吸気バルブステムより排気弁寄りに設けず、接続部の中心を吸気バルブステム軸線の左右に設けても、分割タンブル流路が湾曲して形成されているので、分割タンブル流路を流れる吸気を勢いを保ったまま主流路の吸気バルブステムより排気弁寄りに流入させることができ、そのため、吸気バルブステムが干渉せず、分割タンブル流路を流れる吸気の吸入効率を向上させることができ、吸気弁口の排気弁寄りの側から燃焼室に送り込めるので、タンブル渦流を効果的に発生できる。
なお、本明細書の説明および特許請求の範囲における前後左右上下等の向きは、本実施形態に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットを、車両に搭載した状態での車両の向きに従うものとする。本実施形態において車両は小型車両であり、具体的には自動二輪車である。
ただし、スロットルボディ7の吸気路70、および吸気通路80に関しては、それらを吸気流れ方向に沿って分割する仕切部81の上方を「上」側、下方を「下」側として記載する。(図3参照)。
また、図中矢印FRは車両前方を、LHは車両左方を、RHは車両右方を、UPは車両上方を、それぞれ示す。
本実施形態の自動二輪車1は、いわゆるスクータ型自動二輪車であり、車体前部1Aと車体後部1Bとが、低いフロア部1Cを介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレーム2は、概ねダウンチューブ21とメインパイプ22(図2参照)とからなる。
すなわち車体前部1Aのヘッドパイプ20からダウンチューブ21が下方へ延出し、ダウンチューブ21は下端で水平に屈曲してフロア部1Cの下方を後方へ延び、図2に示されるようにその後端において車幅方向に配設された連結フレーム23を介して、左右一対のメインパイプ22が連結され、メインパイプ22は連結フレーム23から傾斜部22aをなして斜め後方に立ち上がって、途中、傾斜をゆるめるように屈曲して後方に延びている。
一方、車体前部1Aにおいては、ヘッドパイプ20に軸支されて上方にハンドル14が設けられ、下方にフロントフォーク15が延びてその下端に前輪16が軸支されている。
パワーユニット3は、その前部が単気筒4ストロークサイクルの空冷式内燃機関(以下、単に「内燃機関」という。)30であり、クランクケース部50aを構成するパワーユニットケース50の前部に、クランク軸51を車幅方向に配して回転自在に軸支し、シリンダ軸線Cを略水平に近い状態にまで大きく前傾した姿勢にあって、パワーユニットケース50の下端から前方に突出したハンガアーム52の端部が、メインパイプ22のブラケット24に取付けられたリンク部材25を介して上下揺動自在に連結される。
すなわち、パワーユニット3はいわゆるスイングユニットであり、パワーユニット3の後部の動力伝動ケース部55と、メインパイプ22の後部との間には図示しないリヤクッションが介装されている。
一方、シリンダヘッド32の下部から下方に延出した排気管38は、後方へ屈曲し右側に偏って後方に延びて後輪17の右側のマフラ39に接続される。
パワーユニット3における内燃機関30は、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33の左半面の断面が示され、パワーユニットケース50は、左ケース半体50Lが、図示しない右ケース半体との合わせ面50bを図示手前に向けて示される。
而して、内燃機関30のクランクケース部50aのクランク軸51の回転動力は、動力伝動ケース部55内のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構を介して、後輪17に伝達される(図1、図2参照)。
シリンダブロック31のシリンダボア31a内に摺動自在に嵌合されるピストン34の頂面34aと、頂面34aが対向するシリンダヘッド32の燃焼室天井面32aとの間には燃焼室36が構成される。
シリンダヘッドカバー33内の動弁機構9に動力伝達を行うため、図示しない無端状のカムチェーンが、クランクケース部50a、シリンダブロック31、シリンダヘッド32のクランク軸51方向の一方側に設けられた図示しないカムチェーン室を通って、カム軸91とクランク軸51との間に架設され、カム軸91はクランク軸51に同期して1/2の回転速度で回転する。
なお、シリンダヘッド32において前記カムチェーン室と反対側(クランク軸51方向の他方側)から燃焼室36内に向かって図示しない点火プラグが嵌挿されている。
吸気ポート42の上流端は、シリンダヘッド32の上方に向けて開口し、インレットパイプ6と接続して、連続した吸気通路80が構成され、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
排気ポート43の下流端は、シリンダヘッド32の下方に向けて開口し、排気管38(図2参照)に連結される。
また、シリンダヘッド32における排気ポート43の湾曲外壁部43aに一体に嵌着された排気弁ステムガイド45に排気バルブステム47cを摺動可能に支持された排気弁47が、排気ポート43の燃焼室36に臨む排気弁口41を開閉する。
すなわち、内燃機関30の吸気ポート42の上流端には、インシュレ−タ61を介してインレットパイプ6が接続して、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
スロットルボディ7は、内燃機関30の燃焼室36に連なる吸気通路80の一部を構成する断面略円形の吸気路70を有し、その上流側は、コネクティングチューブ85を介して、エアクリーナ装置86(図2参照)に接続している。
スロットル弁75は運転者の操作等により、図3図示において時計回りに開弁方向に回動可能となっているとともに、弁体77は図示しない復帰ばねにより、回動する一端部77Aが吸気路70の内面70aに当接するとともに、回動する他端部77Bが吸気路70の内面70aに当接する全閉位置に位置するように、閉弁方向に反時計回りに付勢されている。
本実施形態では、スロットルボディ7の吸気路70は略水平に配向しており、下端側弁体が一端部77Aであり、上端側弁体が他端部77Bである
本実施形態において、シリンダ軸線C方向において吸気通路80の燃焼室36側、すなわち仕切部81によって仕切られた下側部分がタンブル流路80A、吸気通路80の燃焼室36側と反対側、すなわち上側部分が主流路80Bとなる。
なお、本明細書において、吸気通路80や吸気路70、スロットル弁75についての「上、下」とは、シリンダ軸線C方向においてシリンダヘッドカバー33方向を「上」、燃焼室36方向を「下」といい、空間上の絶対的な「上、下」の意味ではない。
上側の主流路80Bと下側のタンブル流路80Aとは、インレットパイプ6から吸気ポート42へ縦通し仕切部81により、スロットル弁75の下流側の吸気通路80を上下に区画することで画成される。
なお、仕切部81の吸気通路80幅方向の面とスロットル弁軸76とは平行である。
なお、インレットパイプ6には、主流路80Bに上方外部から貫通して、吸気弁口40に向けて燃料を噴射供給するように配置された燃料噴射弁87が取り付けられる。
分割された二つの分割タンブル流路80Aaは、カム軸線方向X視でシリンダヘッド32の吸気弁ステムガイド44と重ならないように、下流側が吸気バルブステム46cを挟むように、燃焼室36に向けて屈曲した下流側の主流路80Bのカム軸線方向X外側に接続されている。図3においては、吸気流れ方向左側、図示向う側の分割タンブル流路80Aaと、その主流路80Bへの接続部83が示されている。
なお、本明細書で記載する「徐開」とは、スロットル弁全閉時から内燃機関低負荷時における所定開度までのことであり、低負荷における内燃機関の特性により任意に設定することができる。本実施形態では、スロットル弁全閉時からスロットル開度30%までの領域を想定しているが、その開度に限定されることはない。
そのような状態の全閉位置から、スロットル弁75が徐開位置になると、吸気は、吸気路70の上流側から、一端部77Aと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鋭角側間隙」という)71A、および他端部77Bと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鈍角側間隙」という)71Bを通り、吸気路70の下流側からインレットパイプ6の吸気通路80へと流れる。
何れにおいても、本発明は、吸気通路80のタンブル流路80Aの構成等に特徴を有する。
なお、図3と異なり、図示上、シリンダ軸線Cを上下方向に配している。
図5は、図4中V−V矢視の、吸気バルブステム軸線Y視による、同様の吸気通路80、燃焼室36等の前面図である。
なお、図3と異なり、図示上、シリンダ軸線Cを上下方向に配している。
図7は、図4、図6中VII−VII矢視の、吸気バルブステム軸線Y視による、同様の吸気通路80、燃焼室36等の前面断面図である。
図4、図6に示されるように、吸気通路80は、インレットパイプ6においてタンブル流路80Aと、タンブル流路80Aを除く主流路80Bとに、吸気流れ方向Fに沿って仕切られ、シリンダヘッド32に入ると、燃焼室36の手前の接続部83で、タンブル流路80Aが主流路80Bに接続する。
そして、下流に向けて二つの分割タンブル流路80Aa、80Aaが、それぞれ主流路80Bに向けて湾曲し、各分割タンブル流路80Aa、80Aaの下流側は、主流路80Bのカム軸線方向X外側に左右の接続部83で接続されている。
そのように、分割タンブル流路80Aa、80Aaと主流路80Bとの接続部83が、主流路80Bにおける左右方向で見て吸気弁ステムガイド44と重ならない位置、すなわち吸気弁ステムガイド44より下方位置の燃焼室36側に設けられたので、分割タンブル流路80Aa、80Aaが主流路80Bと合流する際に、分割タンブル流路80Aa、80Aaの吸気が吸気弁ステムガイド44によって干渉されることが抑制される。
また、図6に示されるように、分割タンブル流路80Aaの分岐部82は、タンブル流路80Aの全長Lの上流端、すなわち入口開口80Aoから7部目(0.7L)以上の距離Laの位置に設けられており、タンブル流路80Aが燃焼室36に近い位置で分割タンブル流路80Aaに分岐するので流路抵抗が抑制され、吸気の吸入効率が良くなっている。
そのため、図3を参照して、分割タンブル流路80Aaと主流路80Bとの接続部83を吸気バルブステム46cより排気弁47寄りに設けずに、接続部83の中心83aを上記仮想線A上、すなわち吸気バルブステム軸線Yの左右に設けても、分割タンブル流路80Aaが湾曲して形成されているので、分割タンブル流路80Aaを流れる吸気を、その勢いを保ったまま、主流路80Bの吸気バルブステム46cよりも排気弁47寄りに流入させることができ、旧雨季に吸気バルブステム46cが干渉せず、分割タンブル流路80Aaを流れる吸気の吸入効率を向上させることができる。
そして、吸気は、吸気弁口40の排気弁47寄りの側から燃焼室36に送り込まれるので、タンブル渦流Tを効果的に発生できる。
なお、説明の便宜上、図示の実施形態の左右配置のものについて説明したが、左右配置の異なるものであっても、発明の要旨の範囲であれば本発明に含まれる。
Claims (3)
- スロットル弁(75)より下流側で、仕切部(81)により、通った吸気が燃焼室(36)内でタンブル過流(T)を発生するように構成されたタンブル流路(80A)と同タンブル流路(80A)を除く主流路(80B)とに吸気流れ方向(F)に沿って仕切られ、前記タンブル流路(80A)は、下流側に向けて二つの分割タンブル流路(80Aa)に分岐する分岐部(82)を有する内燃機関(30)の吸気通路(80)において、
前記二つの分割タンブル流路(80Aa)は、前記主流路(80B)よりカム軸線方向(X)外側に偏位し、吸気バルブステム軸線(Y)視で、前記二つの分割タンブル流路(80Aa)の最大幅(Wa)は、前記主流路(80B)の幅(Wb)よりも大きく形成され、
前記分割タンブル流路(80Aa)の下流側は、前記主流路(80B)のカム軸線方向(X)外側に接続されてなり、
前記各分割タンブル流路(80Aa)は、吸気バルブステム軸線(Y)視で、湾曲形状であり、 前記分割タンブル流路(80Aa)と前記主流路(80B)との接続部(83)の中心(83a)は、吸気バルブステム軸線(Y)視で、吸気バルブステム軸線(Y)と交差しカム軸線方向(X)と平行な仮想線(A)上に設けられたことを特徴とする内燃機関の吸気通路。 - 前記タンブル流路(80A)は前記吸気通路(80)の燃焼室(36)側に位置し、前記主流路(80B)は前記吸気通路(80)の燃焼室(36)側と反対側に位置して、
前記分割タンブル流路(80Aa)と前記主流路(80B)の前記接続部(83)は、前記燃焼室(36)に向けて屈曲した下流側の前記主流路(80B)における、カム軸線方向(X)視でシリンダヘッド(32)の吸気弁ステムガイド(44)と重ならない位置に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気通路。 - 前記分割タンブル流路(80Aa)への前記分岐部(82)は、前記タンブル流路(80A)の全長の上流端(80Ao)から7部目以上の位置に設けられたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の吸気通路。
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