JP6771359B2 - 自動二輪車のノックセンサ配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケースとシリンダとシリンダヘッドとがヘッドボルトにより連結されたエンジンにノックセンサを配置するノックセンサ配置構造に関するものである。

自動二輪車に搭載されるエンジンにおいて、ノッキングの兆候を表す振動を検出するノックセンサが取り付けられたものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１では、多気筒エンジンのシリンダの外側面に、一つのノックセンサが取り付けられ、単一のすべての気筒のノッキングを検出している。

国際公開ＷＯ２０１５／０７２０３４号

エンジンの出力を向上させつつ、部品点数増加によるコスト増大を抑制するため、ノックセンサの数を増やすことなく、ノッキングの検出精度を高めることが求められている。

本発明は、ノッキングの検出精度を高めることができる自動二輪車のノックセンサ配置構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のノックセンサ配置構造は、クランクケースとシリンダとシリンダヘッドとがヘッドボルトにより連結された自動二輪車のエンジンにノックセンサを配置する構造であって、後面に吸気系が接続された前記シリンダヘッドに、前記ヘッドボルトの挿通孔が貫通するボスと、前記シリンダヘッドの下部の後部に位置して前記ボスに連なりシリンダ軸心方向に肉厚が大きい取付座とが形成され、前記取付座の後面に前記ノックセンサが取り付けられている。ここで、「シリンダ軸心方向に肉厚が大きい」とは、シリンダ軸心方向に直交する他の方向よりも肉厚が大きいことをいう。

この構成によれば、ノックセンサがノッキングの発生源の燃焼室近傍に配置され、且つシリンダヘッドにおけるノッキング振動伝達箇所であるヘッドボルトからノックセンサへの伝達経路が直線状に形成される。したがって、ノッキングの兆候を表す振動がノックセンサに伝わり易くなるから、ノックセンサの検出精度が向上する。また、取付座のシリンダ軸心方向の肉厚が他の方向よりも大きいので、取付座とボスとの接続部がシリンダ軸心方向に長くなる。これにより、ボスから取付座に十分振動が伝達されて、ノックセンサの感度が良好になるうえに、取付座の強度が向上する。さらに、比較的低温である吸気系に近い後面に、ノックセンサが配置されるので、ノックセンサが高温にさらされるのを抑制できる。

本発明において、前記取付座の後面が、凹入部の底面により形成されていることが好ましい。この構成によれば、ノックセンサが、シリンダヘッドの後面に接続された吸気系の構成部品や、シリンダの後方に配置された部品の配置効率を向上できる。

本発明において、前記取付座がウォータジャケットに接していることが好ましい。この構成によれば、吸気系に近い後面で、ウォータジャケット付近にノックセンサが配置されている。これにより、ノックセンサが比較的低温の領域に配置されるので、ノックセンサの動作が安定する。

前記取付座がウォータジャケットに接している場合、前記取付座が１つのシリンダボアの後方で一側方に配置され、前記１つのシリンダボアの後方で他側方に前記ウォータジャケットに連通する冷却水出口が配置されていることが好ましい。この構成によれば、冷却水入口ではなく冷却水出口が取付座と近接しているので、取付座により狭くなる冷却水通路は取付座から冷却水出口までの短い距離で済む。この場合、前記冷却水出口に接続された冷却水導出ホースが、前記ノックセンサを前記取付座に締結する締結部材の抜けを阻止するように近接していることが好ましい。この構成によれば、冷却水導出ホースにより、締結部材の脱落が防止される。

本発明において、前記吸気系が過給機を有し、前記過給機の出口と前記ノックセンサが前記シリンダにおける車幅方向中心線から同一方向に偏位していることが好ましい。ノッキングが起こり易い気筒の近くで、ノックシグナルを検出するので、ノッキングの検出精度が向上する。

吸気系に過給機を有する場合、前記エンジンは車幅方向に並ぶ多気筒エンジンで、平面視で、車幅方向に関して、前記過給機の出口の少なくとも一部が前記ノックセンサに重なっていることが好ましい。ここで、過給機の出口とノックセンサとは、車幅方向に関して重なっていればよく、前後方向および上下方向に離間していてもよい。吸気系に過給機を有する場合、特に、過給機の出口に近い気筒ほど空気が多量に入り易く、ノッキングを最初に起こす可能性が高い。この構成によれば、ノッキングを最初に起こす可能性が高い気筒の近くにノックセンサが配置されるので、いち早くノッキングを検出して、ノッキングの抑制制御を介入させることができる。

本発明の自動二輪車のノックセンサ配置構造によれば、ノックセンサがノッキングの発生源の燃焼室近傍に配置され、且つシリンダヘッドにおけるノッキング振動伝達箇所であるヘッドボルトからノックセンサへの伝達経路が直線状に形成されるので、検出精度が向上する。

本発明の第１実施形態に係るノックセンサ配置構造を備えた自動二輪車を示す側面図である。 同自動二輪車のエンジンを後方斜め上方から見た斜視図である。 同エンジンを示す水平断面図である。 同ノックセンサの取付部を拡大して示す水平断面図である。 同エンジンを示す縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「左側」および「右側」は、車両に乗車した運転者から見た左右側をいう。

図１は本発明の第１実施形態に係るノックセンサ配置構造を備えた自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を形成するメインフレーム１と、後半部を形成するリヤフレーム２とを有している。メインフレーム１の前端にヘッドパイプ４が設けられ、このヘッドパイプ４にステアリングシャフト（図示せず）を介してフロントフォーク８が回動自在に軸支されている。フロントフォーク８の上端部に操向用のハンドル６が固定され、フロントフォーク８の下端部に前輪１０が取り付けられている。

メインフレーム１の後端部に、スイングアームブラケット９が設けられている。このスイングアームブラケット９に取り付けたピボット軸１６の回りに、スイングアーム１２が上下揺動自在に軸支されている。このスイングアーム１２の後端部に、後輪１４が回転自在に支持されている。

メインフレーム１の下部でスイングアームブラケット９の前側に、エンジンＥが取り付けられている。エンジンＥの回転力が、ドライブチェーン１１を介して後輪１４に伝達され、後輪１４を駆動する。本実施形態のエンジンＥは、各気筒が車幅方向に並ぶ４気筒４サイクルの多気筒エンジンである。ただし、エンジンＥの形式はこれに限定されるものではなく、各気筒が車幅方向に並ぶ並列２気筒エンジンまたは並列３気筒エンジンであってもよい。

エンジンＥは、エンジン回転軸であるクランク軸２６を支持するクランクケース２８と、クランクケース２８の前部の上面から上方に突出したシリンダ３０と、その上方のシリンダヘッド３２とを有している。クランクケース２８とシリンダ３０とシリンダヘッド３２とは、シリンダ軸心ＣＸと平行に延びたヘッドボルト３１により連結されている。本実施形態のエンジンＥは、クランクケース２８とシリンダ３０とが型成形により一体形成され、これにシリンダヘッド３２がヘッドボルト３１により連結されている。シリンダ３０およびシリンダヘッド３２は前方に傾斜している。換言すれば、シリンダ軸心ＣＸが前方に向かって上方に傾斜して延びている。つまり、エンジンＥは、側面視で前方に傾斜したほぼＬ字形である。

シリンダヘッド３２の前面の４つの排気ポート３５に、４本の排気管３６が接続されている。これら４本の排気管３６が、エンジンＥの下方で集合され、後輪１４の右側に配置された排気マフラ３８に接続されている。ただし、排気マフラ３８は、後輪１４の左側に配置されていてもよい。

メインフレーム１の上部に燃料タンク１５が配置され、リヤフレーム２にライダー用シート１８および同乗者用シート２０が支持されている。また、車体前部に、樹脂製のカウリング２２が装着されている。カウリング２２は、前記ヘッドパイプ４の前方から車体前部の外側方にかけての部分を覆っている。カウリング２２には、空気取入口２４が形成されている。空気取入口２４は、カウリング２２の前端に位置し、外部からエンジンＥへの吸気を取り入れる。

車体フレームＦＲの左側に、吸気ダクト５０が配置されている。吸気ダクト５０は、前端開口５０ａをカウリング２２の空気取入口２４に臨ませた配置でヘッドパイプ４に支持されている。つまり、吸気ダクト５０の前端開口５０ａが空気取入口２４に連通している。空気取入口２４は、前方に開口しており、走行風を吸気Ｉとして取り入れる。これにより、吸気ダクト５０の前端開口５０ａから導入された空気は、ラム効果により昇圧される。

シリンダ３０およびシリンダヘッド３２の後方でクランクケース２８の後部の上面に、エアクリーナ４０および過給機４２が、エアクリーナ４０を外側にして車幅方向に並んで配置されている。吸気ダクト５０は、エンジンＥの前方からシリンダ３０およびシリンダヘッド３２の左外側方を通過して、エアクリーナ４０を介して過給機４２に吸気Ｉを導いている。吸気ダクト５０は、シリンダ３０の後方で車幅方向内側に湾曲し、図２に示すように、その後端５０ｂでエアクリーナ４０の入口４０ａに接続されている。エアクリーナ４０は、吸気ダクト５０から導入された空気（吸気Ｉ）を濾過して浄化する。過給機４２は、エアクリーナ４０で浄化された清浄空気を加圧してエンジンＥに供給する。

図１に示す過給機４２とシリンダヘッド３２の後部の吸気ポート５４との間に、吸気タンク５５が配置され、過給機４２と吸気タンク５５とが接続されている。吸気タンク５５の内部に、過給機４２から供給された高圧の吸気Ｉを貯留する吸気チャンバ５２が形成されている。吸気タンク５５と吸気ポート５４との間には、スロットルボディ４４が配置されている。

このように、吸気ダクト５０．エアクリーナ４０、過給機４２、吸気タンク５５およびスロットルボディ４４で、エンジンＥ内の吸気通路５７に連なる吸気ポート５４に吸気を供給する吸気系ＩＳを形成している。

吸気チャンバ５２は、過給機４２およびスロットルボディ４４の上方でシリンダヘッド３２の後方に配置されている。エアクリーナ４０は、側面視で、クランクケース２８とその上方の吸気タンク５５との間に配置されている。吸気タンク５５およびスロットルボディ４４の上方に、前記燃料タンク１５が配置されている。

平面図である図２に示すように、過給機４２はエアクリーナ４０の右側に配置され、図示しないボルトによりクランクケース２８の上面に固定されている。この過給機４２は、エンジンＥのクランク軸２６（図１）の回転力によって、図示しない伝動機構を介して駆動される遠心式インペラ５６を有する機械式過給機である。過給機４２は、車幅方向（左右方向）に延びる回転軸心ＡＸを有する。クランクケース２８の上方でエンジンＥの車幅方向の中央部に、左向きに開口した過給機４２の吸込口４６と上向きに開口した吐出口４８が位置している。

過給機４２の吸込口４６は、エアクリーナ４０のクリーナ出口４０ｂに接続されている。過給機４２の吐出口４８は、吸気タンク５５に接続されている。つまり、過給機４２は、車幅方向から吸い込んだ吸気Ｉを、インペラ５６の回転によって圧縮して上方に吐出している。

吸気タンク５５の前面に、吸気タンク５５内の内圧の上昇を抑制するリリーフ弁５８が設けられている。リリーフ弁５８から逃された高圧空気は、リリーフ配管５９を介して、シリンダ３０の後方のエアクリーナ４０の清浄室に接続されている。詳細には、リリーフ配管５９は、吸気タンク５５の右外側方を後方斜め下方に延び、吸気タンク５５の下方でシリンダ３０と過給機４２との間を車幅方向に延びてエアクリーナ４０に接続されている。

図１に示すように、シリンダヘッド３２の後面３２ａに、エンジンＥのノッキングを検出するノックセンサ６０が取り付けられている。ノックセンサ６０は、各気筒からシリンダ３０やシリンダヘッド３２に伝わる特定の周波数の振動波形を検出するもので、検出された信号は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９０に送られる。エンジンコントロールユニット９０が、検出された波形から各気筒におけるノッキングの有無を判断し、この判断に基づいて、例えば、エンジン点火時期を調整する。

図３に示すように、一つのノックセンサ６０で４つの１〜４番気筒６１〜６４すべてのノッキングを検出している。ノックセンサ６０は、多気筒のうちの中央寄りの２つの気筒の間に配置され、本実施形態では、４気筒のうち中央の２気筒６２，６３との間に配置されている。

図４に示すように、シリンダヘッド３２に、ヘッドボルト３１の挿通孔６５が貫通するボス６６と、ボス６６に連なるシリンダ軸心ＣＸ（図１）方向に肉厚が大きい取付座６８とが形成されている。取付座６８は、図５に示すシリンダ軸心ＣＸ方向の肉厚ｔ１が、シリンダ軸心ＣＸと直交する他の方向、例えば車幅方向の肉厚ｔ２（図４）よりも大きい。これにより、取付座６８とボス６６との接続部がシリンダ軸心ＣＸ方向に長くなるので、ボス６６から取付座６８に十分振動が伝達されて、ノックセンサ６０の感度が良好になるうえに、取付座６８の強度が向上する。

この取付座６８の後面６８ａに、ノックセンサ６０が取り付けられている。詳細には、取付座６８に、後面６８ａから前後方向に延びるねじ孔６８ｂが形成されており、ボルトのような締結部材６９を用いてノックセンサ６０が取付座６８に取り付けられている。ボス６６および取付座６８は、シリンダヘッド３２の型成形時にシリンダヘッド３２に一体形成され、ノックセンサ取付座面は機械加工により平面度と表面粗さが一定以下に保たれ、ノックセンサ６０を締結部材６９で締結した際に、その締結力（軸力）を好適に保持できる。

ヘッドボルト３１は、ノッキング発生時にクランクケース２８からの振動をシリンダ３０およびシリンダヘッド３２に伝達する。つまり、シリンダ３０およびシリンダヘッド３２における振動伝達箇所となる。ヘッドボルト３１、詳細には、ノックセンサ６０に最も近接して配置されるヘッドボルト３１Ａとノックセンサ６０は車幅方向でずれて配置されている。これにより、ヘッドボルト３１Ａのボス６６の強度を確保しつつ、ボス６６と取付座６８とを隣接配置して振動を検知し易くしている。また、取付座６８における締結部材６９のねじ部６８ｂの深さを一定量確保し易くなる。このように、ヘッドボルト３１Ａに干渉しない範囲で、ノックセンサ６０は、ヘッドボルト３１Ａのボス６６に近づけて配置されている。

図５に示すように、取付座６８の後面６８ａは、凹入部７０の底面により形成されている。凹入部７０は、吸気ポート５４の下方で、シリンダヘッド３２の後面３２ａから前方に凹入している。ノックセンサ６０は、シリンダヘッド３２の下部に位置している。詳細には、ノックセンサ６０は、燃焼室７２の近く、つまりシリンダヘッド３２とシリンダ３０との合い面７４の近傍に配置されている。

図３に示すように、取付座６８は、エンジンＥの冷却水通路であるウォータジャケット７６に接している。詳細には、取付座６８が２番気筒６２のシリンダボア７５の後方で右側方（一側方）に配置され、２番気筒６２のシリンダボア７５の後方で左側方（他側方）に、ウォータジャケット７６に連通する冷却水出口７８が配置されている。

この冷却水出口７８に、冷却水導出ホース８０が接続されている。冷却水導出ホース８０は、冷却水出口７８から右側方に延びて、ノックセンサ６０の後方近傍を通過している。クランクケース２８の内部の圧力をブリーザ室（図示せず）逃がすブリーザパイプ８２が、リリーフ配管５９と冷却水導出ホース８０との間に配置されている。

図５に示すように、冷却水導出ホース８０は、ノックセンサ６０の締結部材６９の抜けを阻止するように近接して配置されている。冷却水導出ホース８０の後方にブリーザパイプ８２が配置され、ブリーザパイプ８２の後方にリリーフ配管５９が配置され、リリーフ配管５９の後方に過給機４２が配置されている。つまり、ノックセンサ６０、冷却水導出ホース８０、ブリーザパイプ８２、リリーフ配管５９および過給機４２が前後方向に並んで配置されている。

取付座６８が、エンジンＥの外側でなく内側に設けられているので、ノックセンサ６０が、シリンダヘッド３２の後面３２ａから突出するのが抑制される。さらに、ノックセンサ６０を振動源である燃焼室７２に近づけることができるうえに、シリンダヘッド３２の後方でクランクケース２８の上方にスペースが確保される。このようなスペースに、冷却水導出ホース８０、ブリーザパイプ８２、リリーフ配管５９および過給機４２が配置されているので、配置スペース効率がよい

図３に示すように、過給機４２の吐出口４８とノックセンサ６０が、シリンダ３０における車幅方向中心線Ｃから同一方向、本実施形態では左側に偏位して配置されている。また、平面視で、車幅方向に関して、ノックセンサ６０の車幅方向中心位置６０ａが、過給機４２の吐出口４８の一部に重なっている。ただし、ノックセンサ６０の車幅方向中心位置６０ａと過給機４２の吐出口４８の一部が重なっている必要はなく、過給機４２の吐出口４８の少なくとも一部が、平面視で、車幅方向に関して、ノックセンサ６０の一部に重なっていればよい。ここで、過給機４２の吐出口４８とノックセンサ６０とは、車幅方向に関して重なっていればよく、前後方向および上下方向に離間していてもよい。

上記構成によれば、図４に示すノックセンサ６０が、ノッキングの発生源の燃焼室７２の近傍に配置され、且つシリンダヘッド３２におけるノッキング発生振動場所であるヘッドボルト３１からノックセンサへの伝達経路が直線状に形成される。これにより、ノッキングの兆候を表す振動がノックセンサ６０に伝わり易くなるから、ノックセンサ６０の検出精度が向上する。図５に示すように、比較的低温である吸気系ＩＳに近いシリンダヘッド３２の後面３２ａに、ノックセンサ６０が配置されているので、ノックセンサ６０が高温にさらされるのを抑制できる。

また、取付座６８の後面６８ａが、凹入部７０の底面により形成されている。これにより、シリンダヘッド３２の後面３２ａに接続された吸気系ＩＳの構成部品や、シリンダヘッド３２の後方に配置された冷却水導出ホース８０、ブリーザパイプ８２、リリーフ配管５９等と、ノックセンサ６０が干渉するのを回避することができる。

さらに、取付座６８はウォータジャケット７６に接している。これにより、比較的低温であるリンダヘッド３２の後面３２ａに配置されるのと相俟って、ノックセンサ６０の動作が安定する。

図３に示すように、取付座６８は、１つのシリンダボア７５の後方で右側方に配置され、そのシリンダボア７５の後方で左側方に冷却水出口７８が配置されている。このように、取付座６８が冷却水入口ではなく冷却水出口７８に近接して配置されているので、取付座６８により狭くなる冷却水通路は、取付座６８から冷却水出口７８までの短い距離であるから、冷却能力の低下が抑制される。

また、冷却水出口７８に接続される冷却水導出ホース８０が、ノックセンサ６０の締結部材６９の抜けを阻止するように近接しているので、締結部材６９およびノックセンサ６０の脱落が防止される。

過給機４２の吐出口４８とノックセンサ６０が、シリンダ３０の車幅方向中心線Ｃから同一方向（右方向）に偏位している。過給機４２が搭載されたエンジンＥでは、エンジンＥの出力が向上する一方で、吸気温度が上昇するので、ノッキングが起こり易い。上記構成によれば、ノックセンサ６０の検出精度が高いので、このようなノッキングを効果的に検出することができる。さらに、比較的吸入空気量の多い過給機４２の吐出口４８に近い位置に、ノックセンサ６０が配置されるので、一番早くノッキングを起こす可能性の高い気筒の近くで、いち早くノックシグナルを検出できる。

また、平面視で、車幅方向に関して、ノックセンサ６０の車幅方向中心位置６０ａが、」過給機４２の吐出口４８の一部に重なっている。過給機４２が搭載されたエンジンＥでは、特に、過給機４２の吐出口４８に近い気筒ほど空気が多量に入り易く、ノッキングが起こり易い。上記構成によれば、ノッキングが発生し易い気筒の近くにノックセンサ６０が配置されるので、ノッキングを効果的に検出することができる。その結果、過給機４２を搭載した高出力のエンジンＥでありながら、ノッキングを抑制できる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、気筒が車幅方向に並ぶ並列多気筒エンジンについて説明したが、本発明のノックセンサ配置構造は、単気筒エンジンや、シリンダが前後方向に離間して配置されてクランク軸が車幅方向に延びるＶ形エンジン、またはクランク軸が前後方向に延びてシリンダ軸心方向が車幅方向に延びる水平対向エンジンにも適用できる。

また、上記実施形態では、車体前部にカウリング２２が搭載された自動二輪車について説明したが、本発明のノックセンサ配置構造は、カウリングを搭載しないタイプの自動二輪車にも適用できる。その場合、吸気の取入口は、燃料タンクの下方のエアクリーナの近傍に配置される。本発明のノックセンサ配置構造は、過給機を搭載しないタイプの自動二輪車にも適用できる。過給機なしでカウリングつきの自動二輪車の場合、カウリングの前面から走行風を取り入れ、燃料タンクの下方のエアクリーナに吸気として導いてもよい。これにより、吸気にラム圧が付加される。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

２８ クランクケース
３０ シリンダ
３１ ヘッドボルト
３２ シリンダヘッド
４２ 過給機
４８ 吐出口（過給機の出口）
６０ ノックセンサ
６５ 挿通孔
６６ ボス
６８ 取付座
６８ａ 取付座の後面（凹入部の底面）
６９ 締結部材
７０ 凹入部
７５ シリンダボア
７６ ウォータジャケット
７８ 冷却水出口
８０ 冷却水導出ホース
ＣＸ シリンダ軸心方向
Ｅ エンジン
ＩＳ 吸気系

Claims (5)

1. クランクケースとシリンダとシリンダヘッドとがヘッドボルトにより連結された自動二輪車のエンジンにノックセンサを配置する構造であって、
   後面に吸気系が接続された前記シリンダヘッドに、前記ヘッドボルトの挿通孔が貫通するボスと、前記シリンダヘッドの下部の後部に位置して前記ボスに連なりシリンダ軸心方向に肉厚が大きい取付座とが形成され、
   前記取付座の後面に、前記ノックセンサが取り付けられ、
   前記取付座がウォータジャケットに接しており、
   前記取付座が、１つのシリンダボアの後方で一側方に配置され、
   前記１つのシリンダボアの後方で他側方に、前記ウォータジャケットに連通する冷却水出口が配置されている自動二輪車のノックセンサ配置構造。
2. 請求項１に記載のノックセンサ配置構造において、前記取付座の後面が、凹入部の底面により形成されている自動二輪車のノックセンサ配置構造。
3. 請求項１または２に記載のノックセンサ配置構造において、前記冷却水出口に接続された冷却水導出ホースが、前記ノックセンサを前記取付座に締結する締結部材の抜けを阻止するように近接している自動二輪車のノックセンサ配置構造。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のノックセンサ配置構造において、前記吸気系が、過給機を有し、
   前記過給機の出口と前記ノックセンサが、前記シリンダにおける車幅方向中心線から同一方向に偏位している自動二輪車のノックセンサ配置構造。
5. 請求項４に記載のノックセンサ配置構造において、前記エンジンは、車幅方向に並ぶ多気筒エンジンで、
   平面視で、車幅方向に関して、前記過給機の出口の少なくとも一部が、前記ノックセンサに重なっている自動二輪車のノックセンサ配置構造。

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