JP6748782B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気構造に関し、特に内燃機関の吸気通路の仕切部に関する。

シリンダヘッドの吸気通路、すなわち吸気ポート内に仕切板が設けられ、吸気ポートがタンブル流路と主流路とに仕切られる内燃機関において、仕切板が吸気流れの上流側から下流側へ直線状に形成された吸気構造が、例えば、下記特許文献１に示されている。
燃焼室においてタンブル渦流を生成するためには、吸気弁の排気弁寄りの傘部背面と燃焼室の天井面との間に、タンブル流路からの吸気を導くことが好ましい。そのため、下記特許文献１に記載の吸気構造ではタンブル流路の出口を燃焼室の天井面に指向させている。
下記特許文献１に記載の吸気構造では、仕切板が直線状に形成されており、このため、シリンダヘッドのタンブル流路と主流路の通路形状と配置に制約が生じる。

日本国特開２０１６−１８３６３９号公報（図１、図２、図４、図５）

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、タンブル流路と主流路の通路形状と配置の自由度を向上させ、燃焼室におけるタンブル渦流をより強化できる内燃機関の吸気構造を提供する。

上記の課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックに連結されたシリンダヘッドの吸気通路に吸気流れ方向に沿って仕切部が設けられ、前記吸気通路が前記仕切部によってタンブル流路と主流路とに仕切られた内燃機関の吸気構造において、
前記シリンダヘッドの前記仕切部は、前記シリンダブロック側に向けて曲がる下流側端部を有し、前記タンブル流路の下流端は、前記内燃機関の燃焼室の天井面を指向するとともに、前記シリンダヘッドの前記タンブル流路は、前記シリンダブロックのシリンダ軸線方向において前記シリンダブロック側に向けて凹状に湾曲する第１湾曲部と、同シリンダブロック側に向けて凸状に湾曲する第２湾曲部とを備えることを特徴とする内燃機関の吸気構造を提供する。

上記内燃機関の吸気構造によれば、シリンダヘッドの仕切部の下流側端部がシリンダブロック側に向けて曲がり、シリンダヘッドのタンブル流路が互いに反対向きに湾曲する二つの湾曲部を備えることで、シリンダヘッド内のタンブル流路の通路形状と配置の自由度が向上し、タンブル流路と主流路の断面面積を大きく変えることなく、タンブル流路の下流端を燃焼室の天井面に指向させることができ、タンブル流路からの吸気によって燃焼室におけるタンブル渦流を強化できる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドの前記仕切部は吸気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて変化する厚さを有するようにすることができる。
その構成によれば、シリンダヘッドのタンブル流路が複数の湾曲部を有する場合でも、シリンダヘッドの仕切部の厚さを変化させることによって、シリンダヘッドのタンブル流路と主流路の断面面積の調整設定が容易になり、タンブル流路の通路形状と配置の自由度を向上させることができる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドは、前記シリンダヘッドの吸気ポートの上流端に、吸気用インレットパイプが接続される接続面を備え、同接続面の領域において前記吸気通路と前記吸気用インレットパイプの吸気通路は、同接続面に対して直交するようにしてよい。
その構成によれば、シリンダヘッドの吸気ポートとインレットパイプとの接続面の領域において、吸気通路が接続面に対して直交しているため、シリンダヘッドへのインレットパイプの取付けが容易となる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記内燃機関は、前記シリンダ軸線を水平近くにまで前傾させて車両に搭載された内燃機関とされ、前記インレットパイプは、前記シリンダヘッドとの接続部から車両後方に湾曲して延出され、同インレットパイプ内の吸気通路は、吸気流れ方向に沿って設けられた仕切部によってタンブル流路と主流路とに仕切られ、前記インレットパイプの仕切部は、吸気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて変化する厚さを有するようにしてもよい。
その構成によれば、インレットパイプが、シリンダヘッドとの接続部から車両後方に湾曲して延出され、吸気通路が湾曲する場合であっても、インレットパイプの仕切部の厚さを変化させることによって、インレットパイプのタンブル流路と主流路の断面面積の調整設定が容易となり、タンブル流路の通路形状の自由度を向上させることができる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドと前記インレットパイプの間にインシュレータが介装され、前記シリンダヘッド、前記インレットパイプおよび前記インシュレータのそれぞれにフランジ部が設けられ、同フランジ部の螺入部に螺入された締結部材により、前記インレットパイプが前記シリンダヘッドに締結接合され、前記シリンダヘッドのタンブル流路の前記第１湾曲部は、前記第２湾曲部より吸気流れ方向の上流側に設けられるとともに、前記シリンダヘッドの前記インレットパイプとの接続面の下流側に設けられ、前記第１湾曲部の曲率半径は、前記第２湾曲部の曲率半径より小さいようにすることができる。
その構成によれば、シリンダヘッドのインレットパイプとの接続面の下流側に曲率半径の小さい第１湾曲部が設けられることで、接続面におけるタンブル流路を主流路に近付けて配置でき、タンブル流路と主流路の配置をコンパクトにできるので、各フランジ部の大きさを小さくすることができる。
つまり、インレットパイプが車両後方に延出される吸気構造において、タンブル渦流を生成させるため、シリンダヘッドのタンブル流路の下流端が燃焼室の天井面を指向するようにすると、シリンダヘッドのインレットパイプとの接続面でのタンブル流路がシリンダ軸線方向でシリンダブロック側に寄って位置しやすく、接続面を拡大する必要を生じる。
それにより、接続面の構造が複雑になり、締結部材を多くする必要が生じ、部品点数も増加する恐れがある。
しかし、上流側の第１湾曲部の曲率半径を、第２湾曲部の曲率半径より小さくすることで、接続面におけるタンブル流路を主流路に近付けて配置でき、かかる第１湾曲部の下流側に第２湾曲部が接続することで、タンブル流路の下流端を燃焼室の天井面に指向させてタンブル渦流を強化でき、かつ、接続面を小さくすることができ、構造の複雑化、部品点数の増加を防止できる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドの前記タンブル流路は、そのシリンダブロック側内壁部に曲率の異なる複数の屈曲部を備えるようにすることができる。
その構成によれば、シリンダヘッドのタンブル流路のシリンダヘッド側内壁部に曲率の異なる複数の曲がり部を設けることで、タンブル流路の通路形状の自由度を向上させることができる。

前記内燃機関の吸気構造において、前記シリンダヘッドの前記タンブル流路の下流端は、前記燃焼室の前記天井面を指向する方向性を端縁において有するように、端縁流路壁により形成され、前記タンブル流路の下流端は、それにより案内された吸気が前記吸気ポートの主流路により案内された吸気に合流するように、前記吸気ポートの主流路に開口するようにすることができる。
その構成によれば、タンブル流路の下流端の開口を拡大した場合の吸気が吸気弁の傘部の背部全般に拡散することが防がれ、吸気弁の排気弁寄りの傘部の背面と燃焼室の天井面との間にタンブル流路からの吸気を導くことを強化され、燃焼室におけるタンブル渦流の強化が図られる。

本発明の内燃機関の吸気構造によれば、シリンダヘッドの仕切部の下流側端部がシリンダブロック側に向けて屈曲し、シリンダヘッドのタンブル流路が互いに反対向きに湾曲する二つの湾曲部を備えることで、シリンダヘッド内のタンブル流路の通路形状と配置の自由度が向上し、タンブル流路と主流路の断面面積を大きく変えることなく、タンブル流路の下流端を燃焼室の天井面に指向させることができ、タンブル流路からの吸気によって燃焼室におけるタンブル渦流を強化できる。

本発明の実施形態１に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットを搭載した自動二輪車の右側面である。 図１の自動二輪車の、車体カバーを外した後部右側面図である。 図２のパワーユニットを取出して、図２に示すと略同じ配向により示す、パワーユニットの側面断面図である。 図３の要部拡大図である。 図４の部分詳細図である。 シリンダヘッドのタンブル流路の模式的断面図であり、（ａ）部は湾曲部の接続でＳ字形状をなす例、（ｂ）部はＳ字形状部に直線状部が接続する例である。 実施形態２に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットの一部断面とする右側面図である。

図１から図５に基づき、本発明の内燃機関の吸気構造の実施形態１につき説明する。
なお、本明細書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（図３、図４参照）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。
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。
以上のことは、図７に示す実施形態２において同様である

図１は、本発明の実施形態１に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニット３を搭載した自動二輪車１の右側面を示す。
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、図２に示すように概ねダウンチューブ21とメインパイプ22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に連結され、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。

メインパイプ22の傾斜部22ａの上方には収納ボックス11と燃料タンク12が支持されるとともに、収納ボックス11と燃料タンク12はその上方に取付けられた乗員シート13で塞がれ、収納ボックス11、燃料タンク12を含め、乗員シート13の下方は、車体カバー10で覆われている。
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。

図２に、車体カバー10を外した自動二輪車１の後部右側面を示すように、メインパイプ22の傾斜部22ａの下端付近にブラケット24が突設され、ブラケット24にリンク部材25を介してパワーユニット３が揺動可能に連結支持されている。
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Ｃ線を略水平に近い状態、例えば水平に対して１／２直角以下、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。

パワーユニット３には、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の前部に略水平に大きく前傾して内燃機関30を構成するシリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が順次積み上げられるように締結されるほか、クランクケース部50ａから左側後方にかけてベルト式無段変速機等を備えた動力伝動ケース部55が一体に延在し、その後部にパワーユニット３の出力軸である後車軸56が設けられ、後車軸56に後輪17が取り付けられている。
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。

図２に示されるように、パワーユニット３の上部では、内燃機関30の大きく前傾したシリンダヘッド32の上部からインレットパイプ６が延出して後方に湾曲し、インレットパイプ６に接続されたスロットルボディ７がシリンダブロック31の上方に位置し、スロットルボディ７にコネクティングチューブ85を介して接続するエアクリーナ装置86が動力伝動ケース部55の上方に配設されている。
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16の右側のマフラ39に接続される。

図３は、図２のパワーユニット３を取出して、図２に示すと略同じ配向により示す、パワーユニット３の側面断面図である。
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。

パワーユニットケース50は、左右割りの左ケース半体50Ｌと図示されない右ケース半体とを合体して構成されるもので、右ケース半体は、クランクケース部50ａの右半体をなし、左ケース半体50Ｌは、前部がクランクケース部50ａの左半体をなすとともに、後方に延設されて、クランク軸51と後輪17の後車軸56との間の前後に図示しない長尺のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構57等を含む伝動装置を収容する動力伝動ケース部55を形成する。
減速ギヤ機構57は、動力伝動ケース部55の後部の右側開放面55Ｒの内部に収納され、図示しない減速機ケースにより覆われる。減速ギヤ機構57の出力軸は、後輪17の後車軸56である。
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57を介して、後輪17に伝達される。

シリンダブロック31のシリンダボア31ａ内を往復動するピストン34は、クランクケース部50ａのクランク軸51のクランクピン51ａと、コネクティングロッド35により連結されている。
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（「天井面」）32ａとの間には燃焼室36が構成される。

本実施形態において内燃機関30は、ＳＯＨＣ（single overhead camshaft）型式の２バルブシステムを採用しており、シリンダヘッド32に動弁機構９が設けられている。動弁機構９を覆うように、シリンダヘッド32にはシリンダヘッドカバー33が重ねられて被せられる。
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。

図３、および図３の要部拡大図である図４に示されるように、シリンダ軸線Ｃを略水平に近く大きく前傾したシリンダヘッド32において、燃焼室天井面32ａに開口した吸気弁口40と排気弁口41からは、各々吸気ポート42と排気ポート43が互いに上下に離れる方向に湾曲しながら延出して形成される。
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。

シリンダヘッド32における吸気ポート42の湾曲外壁部42ａに一体に円筒状の吸気弁ガイド44が嵌着され、吸気弁ガイド44に摺動可能に支持された吸気弁46が、吸気ポート42の燃焼室36に臨む吸気弁口40を開閉する。
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ガイド45に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。

吸気弁46および排気弁47はその傘部46ａ、47ａが、いずれも燃焼室36に臨む吸気弁口40、排気弁口41を閉じるように、弁ばね48により上方に付勢されているが、図３に示すように、カム軸91の吸気カム92、排気カム93に当接揺動する吸気ロッカアーム94、排気ロッカアーム95によって、吸気弁46、排気弁47のステムエンド46ｂ、47ｂが押し下げられて、所定のタイミングで吸気弁46、排気弁47が開弁し、吸気ポート42と燃焼室36、また、排気ポート43と燃焼室36が連通し、所定のタイミングの吸気、排気がなされる。

以上のような内燃機関30において、燃焼室36でのより好ましい燃焼を得るために燃焼室36において燃料・空気混合気のタンブル渦流Ｔ、すなわち縦回転を与えるための吸気構造が構成されている。
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、連続した断面略円形の吸気通路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。
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。

スロットルボディ７は、吸気路70の吸気流れ方向Ｆと垂直、すなわち吸気路70の中心軸線Ｘと垂直で略水平に配向するスロットル弁軸76によってスロットルボディ７内に回転自在に軸支されて、吸気路70の流路面積を可変制御し、吸気路70を開閉し得るスロットル弁75を備えている。

スロットル弁75はバタフライ式のもので、スロットル弁軸76と、スロットル弁軸76に固定され共に一体的に回転する一端部77Ａと他端部77Ｂを備えた円盤状の弁体77とを有する。
スロットル弁75は運転者の操作等により、図３、図４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

図４、および図４の部分詳細図である図５に示されるように、本実施形態において、吸気通路80（シリンダヘッド32の吸気通路80Ｈ、およびインレットパイプ６の吸気通路80Ｐからなる）は、インレットパイプ６から吸気ポート42へと続けて仕切部81によって、吸気流れ方向Ｆに沿って分割され、通った吸気が燃焼室36内でタンブル渦流Ｔを発生するように構成されたタンブル流路80Ａと、タンブル流路80Ａを除く主流路80Ｂとに仕切られている。タンブル流路80Ａは、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHと、インレットパイプ６のタンブル流路80ＡPとからなる。また、タンブル流路80Ａを除く主流路80Ｂは、シリンダヘッド32の主流路80ＢHと、インレットパイプ６の主流路80ＢPとからなる。

本実施形態において、吸気通路80の仕切部81によって仕切られた下側部分がタンブル流路80Ａ、上側部分が主流路80Ｂとなるが、本発明においてはその上下配置に限定されない。
また、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」、シリンダブロック31方向を「下」といい、空間上の絶対的な「上、下」の意味ではない。

仕切部81は、インレットパイプ側仕切部81Ａと、インシュレータ側仕切部81Ｂと、吸気ポート側仕切部81Ｃが、吸気流の上流側から下流側へと連続して位置して構成される。
図示上側の主流路80Ｂと図示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を図示上下に区画することで、各々断面略半円状に画成される。
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。

したがって、スロットルボディ７の吸気路70の下流側に接続するインレットパイプ６の吸気通路80Ｐのタンブル流路80ＡPの入口開口80Ａａは、スロットル弁75の一端部77Ａの下流側に位置して開口し、主流路80ＢPの入口開口80Ｂａは、スロットル弁75の他端部77Ｂの下流側に位置して開口する。
なお、インレットパイプ６には、主流路80ＢP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。

また、図４および図５に示されるように、シリンダヘッド32の吸気通路80Ｈの仕切部81の下流側端部81ｂ、すなわち吸気ポート42内に位置する下流側端部81ｂは、シリンダヘッド32においてシリンダブロック31側に向けて曲がって一体に形成され、且つタンブル流路80ＡHの下流端80Ａbは、シリンダヘッド32の燃焼室天井面32ａを指向するように形成されている。
そのため、タンブル流路80ＡHを流れる吸気を、図４中小矢印が示すように、吸気弁46の傘部46ａの上方を通過させたうえで、吸気弁46の排気弁47寄りの傘部46ａの背面と燃焼室天井面32ａとの間からシリンダボア31ａ内に流入させことができるので、燃焼室36内においてタンブル渦流Ｔが発生しやすくすることができる。そのように、タンブル流路80Ａは、通過した吸気がタンブル渦流Ｔを発生させるように構成されている。

本実施形態では、内燃機関30の低負荷時のスロットル弁75の徐開時に吸気を多くタンブル流路80Ａに導き、内燃機関30の高負荷時にはスロットル弁75の開度（スロットル開度）に応じて吸気を支障なくタンブル流路80Ａと主流路80Ｂとに導くことを可能としている
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。

本実施形態のスロットル弁75は、図４に示されるように、全閉位置において、一端部77Ａの、吸気流れ方向Ｆの下流側における吸気路70の内面70ａとの当接角αが鋭角であり、他端部77Ｂの、吸気流れ方向Ｆの下流側における吸気路70の内面70ａとの当接角βが鈍角である。

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80Ｐへと流れる。

鋭角側間隙71Ａを通過した吸気は、強い収束する流れとして下流に向かう一方、鈍角側間隙71Ｂを通過した吸気は、スロットル弁軸76の下流側を含む広い負圧域に発散する流れとして広がり、その一部は逆流して、鋭角側間隙71Ａを通過した収束する流れに合流する。

そこで、スロットル弁75の下流側に接続する吸気通路80に仕切部81を設置して、吸気通路80を吸気流れ方向Ｆに沿って仕切り、鋭角側間隙71Ａ側、すなわちスロットル弁75の一端部77Ａの下流側にタンブル流路80Ａを配置し、鈍角側間隙71Ｂ側、すなわちスロットル弁75の他端部77Ｂの下流側に、タンブル流路80Ａより断面面積が大きくスロットル弁軸76の下流側を含む主流路80Ｂを配置し、スロットル弁75の徐開時に、主流路80Ｂの逆流をタンブル流路80Ａに合流させて取り込むことで、タンブル流路80Ａに吸気を偏流させている。

なお、本発明において、内燃機関30の低負荷時やスロットル弁75の徐開時にタンブル流路80Ａに吸気を多く導く機構は、上記の本実施形態のスロットル弁75に限定されるものではなく、スロットル弁の構造、配置、動作の異なるものでもよく、スロットル弁の他にタンブル流路へ吸気を導く別の制御弁を加えたもの等であってもよい。
何れにおいても、本発明は、吸気通路80のタンブル流路80Ａと主流路80Ｂとを仕切る仕切部81、およびタンブル流路80Ａの構成等に特徴を有する。

本実施形態では前述のように、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHの下流端80Ａbは、燃焼室天井面32ａを指向するとともに、シリンダヘッド32の仕切部81（吸気ポート側仕切部81Ｃ）の下流側端部81ｂは、シリンダブロック31側に向けて曲がっている。
そしてさらに、図４の部分詳細図である図５、および、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHの模式的断面を示す図６に示されるように、シリンダヘッド32のタンブル流路80Ａは、シリンダ軸線Ｃ方向においてシリンダブロック31側に向けて凹状に湾曲する第１湾曲部82と、第１湾曲部82の下流側においてシリンダブロック31側に向けて凸状に湾曲する第２湾曲部83とを備えて、いわばＳ字形状をなしている。

そのように、本実施形態では、シリンダヘッド32の仕切部81（吸気ポート側仕切部81Ｃ）は、例えば、シリンダヘッド32の鋳造時に平板状部材を鋳込むことで形成して吸気流れの上流側から下流側へ直線状に形成するのではなく、画成されたタンブル流路80Ａが好ましい作用を奏するような自由な形状に形成されている。
これは、目的とする形状を有した仕切部材をシリンダヘッド32の鋳造時に鋳込むとか、目的とする形状を有した中子を用いてシリンダヘッド32の鋳造を行うとか、適宜の製造方法で実現可能である。

すなわち、本実施形態においては、シリンダヘッド32の仕切部81（吸気ポート側仕切部81Ｃ）の下流側端部81ｂがシリンダブロック31側を向く成分を有するように曲がり、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHが互いに反対向きに湾曲する二つの湾曲部を備えることで、シリンダヘッド32内のタンブル流路80ＡHの通路形状と配置の自由度が向上し、タンブル流路80ＡHと主流路80ＢHの断面面積を大きく変えることなく、タンブル流路80Ａの下流端80Ａbを燃焼室天井面32ａに指向させることができる。
なお、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHは、図６（ａ）部に模式的に示すような、第１湾曲部82と第２湾曲部83の二つの湾曲部のみで形成されるＳ字形状であってもよいが、それに限らず、図６（ｂ）部に模式的に示すように、第１湾曲部82の下流側延出方向を第２湾曲部83で変更した後、タンブル流路80ＡHが直線状部80Ａcを備えて下流端80Ａbに至るように形成されてもよい。
第１湾曲部82と第２湾曲部83は、局所的な湾曲部であってもよい。
また、上記の「Ｓ字形状」とは、第１湾曲部82と第２湾曲部83とが直接接続するものに限られず、図示しないが、第１湾曲部82と第２湾曲部83との間に直線状の流路部分が介在するものであってもよい。

また、シリンダヘッド32の仕切部81（吸気ポート側仕切部81Ｃ）は吸気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて厚さｄ1が変化するように成形されており、それによって、シリンダヘッド32のタンブル流路80Ａが複数の湾曲部を有する場合でも、シリンダヘッド32の仕切部81（吸気ポート側仕切部81Ｃ）の厚さｄ1を変化させることによって、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHと主流路80ＢHの断面面積の調整設定が容易になり、タンブル流路80ＡHの通路形状と配置の自由度が向上している。

図４、図５に示されるように、シリンダヘッド32は、吸気ポート42の上流端に、インレットパイプ６が接続される接続面32ｂを備え、接続面32ｂにはインシュレータ61を介して、インレットパイプ６の接続部６ｂが締結接続されるが、接続面32ｂにおける吸気通路80（80Ｈ、80Ｐ）は、接続面32ｂに対して直交している。
そのため、シリンダヘッド32へのインレットパイプ６の取付けが容易である。

また、本実施形態において内燃機関30は、前述のように、シリンダ軸線Ｃを水平近くにまで前傾させて自動二輪車１に搭載されており、インレットパイプ６は、シリンダヘッド32との接続部６ｂから車両後方に湾曲して延出され、インレットパイプ６の吸気通路80Ｐは、吸気流れ方向に沿って仕切部81（インレットパイプ側仕切部81Ａ）が設けられて、仕切部81によってタンブル流路80ＡPと主流路80ＢPとに仕切られているが、インレットパイプ６の仕切部81（インレットパイプ側仕切部81Ａ）は、吸気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて厚さｄ2が変化するように成形されている。

そのため、インレットパイプ６が、シリンダヘッド32との接続部６ｂから車両後方に湾曲して延出され、吸気通路80Ｐが湾曲する場合であっても、インレットパイプ６の仕切部81（インレットパイプ側仕切部81Ａ）の厚さｄ2を変化させることによって、インレットパイプ６のタンブル流路80ＡPと主流路80ＢPの断面面積の調整設定が容易となり、タンブル流路80ＡPの通路形状の自由度を向上している。たとえば、インレットパイプ６の湾曲が最も急な箇所（曲率半径が最少となる箇所）では、インレットパイプ６の仕切部81（インレットパイプ側仕切部81Ａ）の厚さｄ２が最大となる。

また、図５に示されるように、シリンダヘッド32とインレットパイプ６とその間に介装されるインシュレータ61には締結のためにそれぞれフランジ部32ｃ、６ｃ、61ｃが設けられるが、各フランジ部32ｃ、６ｃ、61ｃには吸気通路80（80Ｈ、80Ｐ）を左右から挟むように（図５図示断面の手前側と、向う側）には螺入部32ｄ、６ｄ、61ｄが設けられ、螺入部32ｄ、６ｄ、61ｄに締結部材65が螺入されることで、インレットパイプ６がシリンダヘッド32にインシュレータ61を介して締結接合される。
そして、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHの第１湾曲部82は、第２湾曲部83より上流側に設けられるとともに、シリンダヘッド32のインレットパイプ６との接続面32ｂの下流側に設けられ、第１湾曲部82の、シリンダ軸線Ｃを含み吸気通路80を縦断する断面上、すなわち図５に示される断面上の曲率半径Ｒ1は、第２湾曲部83の同断面上の曲率半径Ｒ2より小さく形成されている

そのようにシリンダヘッド32のインレットパイプ６との接続面32ｂの下流側に曲率半径Ｒ1の小さい第１湾曲部82が設けられることで、接続面32ｂにおけるタンブル流路80ＡHを主流路80ＢHに近付けて配置でき、タンブル流路80ＡHと主流路80ＢHの配置をコンパクトにできるので、各フランジ部32ｃ、６ｃ、61ｃの大きさを小さくすることができる。

つまり、インレットパイプ６が車両後方に延出される吸気構造において、タンブル渦流Ｔを生成させるため、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHの下流端80Ａbが燃焼室天井面32ａを指向するようにすると、シリンダヘッド32のインレットパイプ６との接続面32ｂでのタンブル流路80ＡHがシリンダ軸線Ｃ方向でシリンダブロック31側に寄って位置しやすく、図５中に２点鎖線で示すように、接続面32ｂ′を拡大し、各フランジ部32ｃ、６ｃ、61ｃを大きく形成する必要が生じる。
それにより、接続面32ｂ′の構造が複雑になり、図５中に２点鎖線で示すように、締結部材65′を吸気通路80（80Ｈ、80Ｐ）の後方（図５図示左方）にも設ける等、多くする必要が生じ、部品点数が増加する。

図５に示されるように、本実施形態では、上流側の第１湾曲部82の曲率半径Ｒ１を、第２湾曲部83の曲率半径Ｒ2より小さくする、すなわち第１湾曲部82の曲りを強くすることで、接続面32ｂにおけるタンブル流路80ＡHを主流路80ＢHに近付けて配置でき、接続面32ｂの拡大が防止され、かかる第１湾曲部82の下流側に第２湾曲部83が接続することで、タンブル流路80ＡHの下流端80Ａbを燃焼室天井面32ａに指向させてタンブル渦流Ｔを強化でき、かつ、接続面32ｂを小さくすることができる。

また、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHは、そのシリンダヘッド側内壁部32ｅに曲率の異なる複数の曲がり部37が設けられており、それにより、タンブル流路80Ａの通路形状の自由度が向上している。

そして、シリンダヘッド32のタンブル流路80ＡHの下流端80Ａbでは、燃焼室天井面32ａを指向する状態を端縁において有するように端縁流路壁84が形成され、タンブル流路80ＡＨの下流端80Ａbが主流路80Ｂに対して開口して合流している。
そのため、タンブル流路80ＡHの下流端80Ａbの開口を拡大した場合に起きる、吸気の吸気弁46の傘部46ａの背部全般への拡散が防がれ、吸気弁46の排気弁47寄りの傘部46ａの背面と燃焼室天井面32ａとの間にタンブル流路80ＡHからの吸気を導くことが強化され、燃焼室36におけるタンブル渦流Ｔの強化が図られている。

以上、本発明に係る内燃機関の吸気構造が、スイングユニットをなすパワーユニット３に適用された場合を、実施形態１として説明したが、本発明に係る内燃機関の吸気構造は、そのようなシリンダ軸線Ｃが略水平に近く前傾したパワーユニット３のみに適用を限定されるものではなく、他の様式のパワーユニットにも適用されるものである。
例えば、図７に示されるようなシリンダ軸線Ｃの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関130を備えた車載用のパワーユニット103においても本発明に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
それを、実施形態２として以下説明する。

図７に一部断面とする右側面が示されるパワーユニット103は、図７に示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース150前部に、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が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関130が構成されている。
本実施形態２に係るパワーユニット103においては、内燃機関130はＳＯＨＣ型式の２バルブシステムを採用している。
パワーユニットケース150の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸158ａ、カウンタ軸158ｂを有するギヤ変速装置158が備えられ、カウンタ軸158ｂが出力軸となっている。

シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方には吸気ポート42が開口し、後方に向けて、すなわち吸気の流れの上流側に向けてインレットパイプ６、スロットルボディ７、コネクティングチューブ85が順次接続し、さらに図示しないエアクリーナ装置に接続している。

スロットルボディ７には実施形態１と同様のスロットル弁75が設けられ、実施形態１で説明した特徴を同様に備えている。
インレットパイプ６内の吸気通路80Ｐには、実施形態１と同様に仕切部81が設けられ、スロットル弁75の下端側弁体、すなわち一端部77Ａの下流側で吸気通路80Ｐの下側にタンブル流路80ＡPが配置され、タンブル流路80Ａを除く部分が主流路80ＢPとなっている。
インレットパイプ６の下流側にはシリンダヘッド32の吸気ポート42が接続し、シリンダヘッド32における吸気通路80Ｈを構成する。シリンダヘッド32の吸気通路80Ｈは、実施形態１と同様にタンブル流路80ＡHと主流路80ＢHに仕切られ、タンブル流路80ＡHは同様に第１湾曲部82と第２湾曲部83（図６参照）を備えて形成され、その下流端80Ａbは燃焼室天井部32ａを指向し、実施形態１で説明した特徴を同様に備えている。
タンブル流路80Ａと主流路80Ｂを仕切る仕切部81は、実施形態１で説明した特徴を同様に備えている。
したがって、実施形態２においても図７に示すように、実施形態１と同様の本発明の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態１、および実施形態２を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能であり、本発明の要旨の範囲で、車両、内燃機関等が、多様な態様で実施されるものを含むことは勿論である。
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。

１…自動二輪車、３、103…パワーユニット、６…インレットパイプ、６ｂ…接続部、６ｃ…フランジ部、６ｄ…螺入部、７…スロットルボディ、30、130…内燃機関、31…シリンダブロック、31ａ…シリンダボア、32…シリンダヘッド、32ａ…燃焼室天井面（本発明における「天井面」）、32ｂ、32ｂ′…接続面、32ｃ…フランジ部、32ｄ…螺入部、32ｅ…シリンダヘッド側内壁部、36…燃焼室、34…ピストン、37…曲がり部、40…吸気弁口、42…吸気ポート、42ａ…湾曲外壁部、46…吸気弁、46ａ…傘部、47…排気弁、47ａ…傘部、50、150…パワーユニットケース、51…クランク軸、61…インシュレ−タ、61ｃ…フランジ部、61ｄ…螺入部、65、65′…締結部材、70…吸気路、70ａ…内面、71Ａ…鋭角側間隙、71Ｂ…鈍角側間隙、75…スロットル弁、76…スロットル弁軸、77…弁体、77Ａ…一端部、77Ｂ…他端部、80…吸気通路、80Ｈ…吸気通路（シリンダヘッド32の）、80Ｐ…吸気通路（インレットパイプ６の）、80Ａ…タンブル流路、80ＡH…タンブル流路（シリンダヘッド32の）、80ＡP…タンブル流路（インレットパイプ６の）、80Ａａ…入口開口、80Ａｂ…下流端、80Ａc…直線状部、80Ｂ…主流路、80ＢH…主流路（シリンダヘッド32の）、80ＢP…主流路（インレットパイプ６の）、80Ｂａ…入口開口、81…仕切部、81ｂ…下流側端部、81Ａ…インレットパイプ側仕切部、81Ｂ…インシュレータ側仕切部、81Ｃ…吸気ポート側仕切部、82…第１湾曲部、83…第２湾曲部、84…端縁流路壁、Ｃ…シリンダ軸線、Ｆ…吸気の流れ方向、Ｔ…タンブル渦流、Ｘ…（吸気路70の）中心軸線、α…当接角（鋭角）、β…当接角（鈍角）、ｄ1…（シリンダヘッド32の仕切部81の）厚さ、ｄ2…（インレットパイプ６の仕切部81の）厚さ、Ｒ1…（第１湾曲部82の）曲率半径、Ｒ2…（第２湾曲部83の）曲率半径

Claims (7)

1. シリンダブロック(31)に連結されたシリンダヘッド(32)の吸気通路(80Ｈ)に吸気流れ方向(Ｆ)に沿って仕切部(81)が設けられ、前記吸気通路(80Ｈ)が前記仕切部(81)によってタンブル流路(80ＡH)と主流路(80ＢH)とに仕切られた内燃機関(30)の吸気構造において、
   前記シリンダヘッド(32)の前記仕切部(81)は、前記シリンダブロック(31)側に向けて曲がる下流側端部(81ｂ)を有し、前記タンブル流路(80ＡH)の下流端(80Ａb)は、前記内燃機関(30)の燃焼室(36)の天井面(32ａ)を指向するとともに、
   前記シリンダヘッド(32)の前記タンブル流路(80ＡH)は、前記シリンダブロック(31)のシリンダ軸線(Ｃ)方向において前記シリンダブロック(31)側に向けて凹状に湾曲する第１湾曲部(82)と、同シリンダブロック(31)側に向けて凸状に湾曲する第２湾曲部(83)とを備えることを特徴とする内燃機関の吸気構造。
2. 前記シリンダヘッド(32)の前記仕切部(81)は吸気流れ方向(Ｆ)の上流側から下流側に向かうにつれて変化する厚さ(ｄ1)を有す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. 前記シリンダヘッド(32)は、前記シリンダヘッド(32)の吸気ポート(42)の上流端に、吸気用インレットパイプ(６)が接続される接続面(32ｂ)を備え、同接続面(32ｂ)の領域において前記吸気通路(80Ｈ)と前記インレットパイプ(６)の吸気通路(80Ｐ)は、同接続面(32ｂ)に対して直交す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. 前記内燃機関(30)は、前記シリンダ軸線(Ｃ)を水平近くにまで前傾させて車両(１)に搭載された内燃機関(30)であり、
   前記インレットパイプ(６)は、前記シリンダヘッド(32)との接続部(６ｂ)から車両後方に湾曲して延出され、同インレットパイプ(６)内の吸気通路(80Ｐ)は、吸気流れ方向(Ｆ)に沿って設けられた仕切部(81)によってタンブル流路(80ＡP)と主流路(80ＢP)とに仕切られ、
   前記インレットパイプ(６)の仕切部(81)は、吸気流れ方向(Ｆ)の上流側から下流側に向かうにつれて変化する厚さ(ｄ2)を有す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。
5. 前記シリンダヘッド(32)と前記インレットパイプ(６)の間にインシュレータ(61) が介装され、前記シリンダヘッド(32)、前記インレットパイプ(６)および前記インシュレータ(61)のそれぞれにフランジ部(32ｃ,６ｃ，61ｃ)が設けられ、同フランジ部の螺入部(32ｄ,６ｄ,61ｄ)に螺入された締結部材(65)により、前記インレットパイプ(６)が前記シリンダヘッド(32)に締結接合され、
   前記シリンダヘッド(32)のタンブル流路(80ＡH)の前記第１湾曲部(82)は、前記第２湾曲部(83)より吸気流れ方向(Ｆ)の上流側に設けられるとともに、前記シリンダヘッド(32)の前記インレットパイプ(６)との接続面(32ｂ)の下流側に設けられ、
   前記第１湾曲部(82)の曲率半径(Ｒ1)は、前記第２湾曲部(83)の曲率半径(Ｒ2)より小さいことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気構造。
6. 前記シリンダヘッド(32)の前記タンブル流路(80ＡH)は、そのシリンダブロック(31)側内壁部(32ｅ)に曲率の異なる複数の曲がり部(37)を備え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。
7. 前記シリンダヘッド(32)の前記タンブル流路(80ＡH)の下流端(80Ａb)は、前記燃焼室(36)の前記天井面(32ａ)を指向する方向性を端縁において有するように、端縁流路壁(84)により形成され、前記タンブル流路(80ＡH)の下流端(80Ａb)は、それにより案内された吸気が前記吸気ポート(42)の主流路(80ＢH)により案内された吸気に合流するように、前記吸気ポート(42)の主流路(80ＢH)に開口す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。

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