(57)【要約】【課題】タンブル流制弁とスロットル弁とを効率的に配置することができる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】スロットル弁２２を支持する第一回動軸２２ａに支持される第一アーム部７１と、タンブル制御弁６５を支持する第一回動軸２２ａと平行な第二回動軸６５ａに支持される第二アーム部７２と、第一アーム部７１及び第二アーム部７２を連動可能に連結するリンク部材７８と、第一アーム部７１の所定回動まで第二アーム部７２の回動開始を保留するロストモーション機構７３と、を備える。【選択図】図８
2014199035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ（４６）により開閉される吸気ポート（４４）を有するシリンダヘッド（１７）と、
前記吸気ポート（４４）に接続されるインレットパイプ（２０）と、
前記インレットパイプ（２０）の少なくとも一部を含む吸気通路（Ｐ）をシリンダ内周側に至る上吸気通路（ＰＵ）とシリンダ外周側に至る下吸気通路（ＰＬ）とに仕切るべく前記吸気通路（Ｐ）内に設けられる仕切り板（６０）と、
前記インレットパイプ（２０）に設けられて吸気量を調整するスロットル弁（２２）と、
前記仕切り板（６０）の上流側端部（６１ｂ）近傍に設けられて前記下吸気通路（ＰＬ）を開閉するタンブル制御弁（６５）と、を備え、
前記タンブル制御弁（６５）を閉じたときは前記上吸気通路（ＰＵ）のみを流れる吸気とし、前記タンブル制御弁（６５）を開いたときは前記上下吸気通路（ＰＵ，ＰＬ）を流れる吸気として吸気量を増加させる内燃機関（１０）の吸気装置において、
前記スロットル弁（２２）を支持する第一回動軸（２２ａ）に支持される第一アーム（７１）と、
前記タンブル制御弁（６５）を支持する前記第一回動軸（２２ａ）と平行な第二回動軸（６５ａ）に支持される第二アーム（７２）と、
前記第一アーム（７１）及び第二アーム（７２）を連動可能に連結するリンク部材（７８）と、
前記第一アーム（７１）の所定回動まで前記第二アーム（７２）の回動開始を保留するロストモーション機構（７３）と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記第一回動軸（２２ａ）及び第二回動軸（６５ａ）の軸方向視で、前記第一アーム（７１）及びリンク部材（７８）を連結する連結部（７９）が、前記第一回動軸（２２ａ）及び第二回動軸（６５ａ）の両軸心（Ｃ９，Ｃ１２）を結ぶ直線（Ｔ１）と直交するとともに前記第一回動軸（２２ａ）の軸心（Ｃ９）を通過する直交線（Ｔ２）と交差する位置にあるとき、前記タンブル制御弁（６５）が全閉状態にあり、この状態から前記第一回動軸（２２ａ）の回動に伴い前記連結部（７９）が移動することで、前記第二回動軸（６５ａ）が回動して前記タンブル制御弁（６５）を開くことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記軸方向視で、前記第二アーム（７２）及びリンク部材（７８）を連結する第二連結部（８３）が、前記直線（Ｔ１）と直交するとともに前記第二回動軸（６５ａ）の軸心（Ｃ１２）を通過する第二直交線（Ｔ３）を基準に、前記タンブル制御弁（６５）の全閉時には前記スロットル弁（２２）と反対側に位置し、前記タンブル制御弁（６５）の全開時には前記スロットル弁（２２）側に位置することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記第一アーム（７１）における前記連結部（７９）及び第一回動軸（２２ａ）間の距離が、前記第二アーム（７２）における前記第二連結部（８３）及び第二回動軸（６５ａ）間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記第二アーム（７２）が、前記リンク部材（７８）を連結するとともに前記第二回動軸（６５ａ）に相対回動自在に支持される連結アーム（８１）と、前記連結アーム（８１）から分離して前記第二回動軸（６５ａ）に一体回動可能に支持されるバルブアーム（８２）と、を含み、
前記連結アーム（８１）及びバルブアーム（８２）が、前記ロストモーション機構（７３）を構成し、前記スロットル弁（２２）の全閉時には互いに離間し、前記スロットル弁（２２）が所定量開いたときには一体回動可能に係合することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記連結アーム（８１）が、前記バルブアーム（８２）に対して、前記タンブル制御弁（６５）の回動方向で閉じ側に離間して配置されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
前記リンク部材（７８）が、前記連結アーム（８１）近傍で前記バルブアーム（８２）を避ける湾曲部（７８ａ）を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気装置において、吸気通路内の仕切り板によってこの吸気通路を上吸気通路と下吸気通路とに仕切り、下吸気通路の上流側端部にはこれを閉塞可能なタンブル制御弁を設け、このタンブル制御弁を閉じて上吸気通路にのみ吸気を流すことで、燃焼室内のタンブル流（縦渦流）の強さを調整するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５１０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃焼室内のタンブル流は、低負荷領域ではより強くし、また広いスロットル開度域で発生させ、高負荷領域ではタンブル流を抑制するとともに吸気量を増やすことが望ましい。
また、吸気装置には、タンブル制御弁に加えてスロットル弁も設けられるため、これらを効率的に配置することが臨まれる。
【０００５】
そこで本発明は、タンブル流制弁とスロットル弁とを効率的に配置することができる内燃機関の吸気装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、吸気バルブ（４６）により開閉される吸気ポート（４４）を有するシリンダヘッド（１７）と、前記吸気ポート（４４）に接続されるインレットパイプ（２０）と、前記インレットパイプ（２０）の少なくとも一部を含む吸気通路（Ｐ）をシリンダ内周側に至る上吸気通路（ＰＵ）とシリンダ外周側に至る下吸気通路（ＰＬ）とに仕切るべく前記吸気通路（Ｐ）内に設けられる仕切り板（６０）と、前記インレットパイプ（２０）に設けられて吸気量を調整するスロットル弁（２２）と、前記仕切り板（６０）の上流側端部（６１ｂ）近傍に設けられて前記下吸気通路（ＰＬ）を開閉するタンブル制御弁（６５）と、を備え、前記タンブル制御弁（６５）を閉じたときは前記上吸気通路（ＰＵ）のみを流れる吸気とし、前記タンブル制御弁（６５）を開いたときは前記上下吸気通路（ＰＵ，ＰＬ）を流れる吸気として吸気量を増加させる内燃機関（１０）の吸気装置において、前記スロットル弁（２２）を支持する第一回動軸（２２ａ）に支持される第一アーム（７１）と、前記タンブル制御弁（６５）を支持する前記第一回動軸（２２ａ）と平行な第二回動軸（６５ａ）に支持される第二アーム（７２）と、前記第一アーム（７１）及び第二アーム（７２）を連動可能に連結するリンク部材（７８）と、前記第一アーム（７１）の所定回動まで前記第二アーム（７２）の回動開始を保留するロストモーション機構（７３）と、を備えることを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、前記第一回動軸（２２ａ）及び第二回動軸（６５ａ）の軸方向視で、前記第一アーム（７１）及びリンク部材（７８）を連結する連結部（７９）が、前記第一回動軸（２２ａ）及び第二回動軸（６５ａ）の両軸心（Ｃ９，Ｃ１２）を結ぶ直線（Ｔ１）と直交するとともに前記第一回動軸（２２ａ）の軸心（Ｃ９）を通過する直交線（Ｔ２）と交差する位置にあるとき、前記タンブル制御弁（６５）が全閉状態にあり、この状態から前記第一回動軸（２２ａ）の回動に伴い前記連結部（７９）が移動することで、前記第二回動軸（６５ａ）が回動して前記タンブル制御弁（６５）を開くことを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、前記軸方向視で、前記第二アーム（７２）及びリンク部材（７８）を連結する第二連結部（８３）が、前記直線（Ｔ１）と直交するとともに前記第二回動軸（６５ａ）の軸心（Ｃ１２）を通過する第二直交線（Ｔ３）を基準に、前記タンブル制御弁（６５）の全閉時には前記スロットル弁（２２）と反対側に位置し、前記タンブル制御弁（６５）の全開時には前記スロットル弁（２２）側に位置することを特徴とする。
請求項４に記載した発明は、前記第一アーム（７１）における前記連結部（７９）及び第一回動軸（２２ａ）間の距離が、前記第二アーム（７２）における前記第二連結部（８３）及び第二回動軸（６５ａ）間の距離よりも大きいことを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、前記第二アーム（７２）が、前記リンク部材（７８）を連結するとともに前記第二回動軸（６５ａ）に相対回動自在に支持される連結アーム（８１）と、前記連結アーム（８１）から分離して前記第二回動軸（６５ａ）に一体回動可能に支持されるバルブアーム（８２）と、を含み、前記連結アーム（８１）及びバルブアーム（８２）が、前記ロストモーション機構（７３）を構成し、前記スロットル弁（２２）の全閉時には互いに離間し、前記スロットル弁（２２）が所定量開いたときには一体回動可能に係合することを特徴とする。
請求項６に記載した発明は、前記連結アーム（８１）が、前記バルブアーム（８２）に対して、前記タンブル制御弁（６５）の回動方向で閉じ側に離間して配置されることを特徴とする。
請求項７に記載した発明は、前記リンク部材（７８）が、前記連結アーム（８１）近傍で前記バルブアーム（８２）を避ける湾曲部（７８ａ）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載した発明によれば、タンブル制御弁を全閉状態から開く際、互いに離間した第一回動軸及び第二回動軸を時間差で回動させることで、低負荷時には広いスロットル開度域でタンブルを発生させ、所定のスロットル開度を過ぎてからは上下吸気通路を流れる吸気により速やかにタンブルを解消し、かつ吸気量を増大させることができる。
請求項２に記載した発明によれば、連結部の移動ベクトルの分散を抑えて少ない入力でタンブル制御弁を大きく回動させることができる。これにより、タンブル制御弁を閉じた低負荷モードからタンブル制御弁を開いた高負荷モードへと速やかに移行することができる。
請求項３に記載した発明によれば、第二連結部をタンブル制御弁の全閉時と全開時との間で移動させる際、リンク部材を両回動軸の離間方向で移動させるポイントを跨ぐため、第二連結部の移動ベクトルの分散を抑えて少ない入力でタンブル制御弁を大きく回動させることができる。これにより、タンブル制御弁を閉じた低負荷モードからタンブル制御弁を開いた高負荷モードへ速やかに移行することができる。
請求項４に記載した発明によれば、スロットル弁側のアーム長がタンブル制御弁側のアーム長よりも長くなり、スロットル弁の少ない回動角でタンブル制御弁を大きく回動させることができる。
請求項５に記載した発明によれば、スロットル弁が所定量開くまではタンブル制御弁を全閉状態とし、スロットル弁が所定量開いた後はタンブル制御弁を連動させて開くロストモーション機構を簡単に構成でき、低負荷モードにおけるタンブル流の発生を良好に維持することができる。
請求項６に記載した発明によれば、連結アームの回動にバルブアームを遅れて追従させる機構を簡単かつコンパクトに構成することができる。
請求項７に記載した発明によれば、リンク部材をバルブアームを避けて連結アームに連結する構造を簡単かつコンパクトに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態におけるエンジンの右側面図である。
【図２】図１の要部を拡大した第一作用説明図である。
【図３】図１の要部を拡大した第二作用説明図である。
【図４】図１の要部を拡大した第三作用説明図である。
【図５】上記エンジンのシリンダヘッドの天井面をシリンダ軸線方向から見た下面図である。
【図６】上記エンジンのスロットル弁の回動角度を横軸、タンブル制御弁の回動角度を縦軸としてこれらの関係を示すグラフである。
【図７】上記スロットル弁及びタンブル制御弁を連動させるリンク機構の側面図である。
【図８】上記リンク機構の第一作動図である。
【図９】上記リンク機構の第二作動図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ本実施形態のエンジン１０を搭載する車両における向きと同一とする。以下の説明に用いる図中適所には、前方を示す矢印ＦＲ、及び上方を示す矢印ＵＰが示されている。
【００１０】
図１に示すエンジン（内燃機関）１０は、空冷四ストロークＯＨＣ二バルブ式の単気筒エンジンであり、自動二輪車等の鞍乗り型車両の原動機に用いられる。エンジン１０は、クランク軸１２の回転中心軸線（クランク軸線）Ｃ１を左右方向（車体幅方向）に指向させる。エンジン１０は、クランクケース１１の前部上方にシリンダ１３を起立させる。クランクケース１１の前部内にはクランク軸１２が収容され、クランクケース１１の後部内にはトランスミッション１４が収容される。クランクケース１１及びシリンダ１３等の本体部品はアルミ合金製であるが、シリンダ１３内には鉄製のシリンダスリーブ１５が鋳込み等により一体的に鋳込まれる。シリンダ１３の起立方向に沿う軸線（シリンダ軸線）Ｃ２は、鉛直方向に対して上部が前方に位置するように傾斜する。図中矢印Ｆ１はクランク軸１２のエンジン運転時の回転方向（正転方向）を示す。
【００１１】
シリンダ１３は、クランクケース１１の前部上方に取り付けられる（又は一体形成される）シリンダブロック１６と、シリンダブロック１６の上方に取り付けられるシリンダヘッド１７と、シリンダヘッド１７の上方に取り付けられるヘッドカバー１８とを有する。シリンダブロック１６内には、シリンダ軸線Ｃ２に沿う円筒状のシリンダスリーブ１５が設けられる。シリンダスリーブ１５内には、ピストン２５が往復動可能に嵌装される。ピストン２５を左右方向で貫通するピストンピン２５ａには、コネクティングロッド２６の小端部２７が揺動自在に取り付けられる。コネクティングロッド２６の大端部２８は、クランク軸１２のクランクピン１２ａに回転自在に取り付けられる。図中符号２９はコネクティングロッド２６における小端部２７及び大端部２８間に渡って延びる柄部を示す。
【００１２】
シリンダヘッド１７の後部内には吸気ポート４４が形成され、シリンダヘッド１７の前部内には排気ポート４５が形成される。
図５を併せて参照し、吸気ポート４４の燃焼室側開口である吸気弁口４２は吸気バルブ４６によって開閉され、排気ポート４５の燃焼室側開口である排気弁口４３は排気バルブ４７によって開閉される。吸気ポート４４のシリンダ外側開口には吸気系部品であるインレットパイプ２０等が接続され、排気ポート４５のシリンダ外側開口には排気系部品である不図示の排気管が接続される。
【００１３】
吸気ポート４４及び排気ポート４５は、それぞれのシリンダ外側開口からシリンダ中心側に延びた後、シリンダブロック１６側に向けて下方に湾曲し、吸気弁口４２及び排気弁口４３に至る。吸気弁口４２及び排気弁口４３は、シリンダヘッド１７におけるシリンダブロック１６の上端部に対向する下端部に形成されたドーム状凹部５１の前後に振り分けて配置される。吸気弁口４２は排気弁口４３よりも大径であり、シリンダ軸線Ｃ２を対称軸にした振り分け位置よりもやや前方にオフセットして配置される。これに伴い、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７もやや前方にオフセットして配置される。
【００１４】
シリンダヘッド１７内には、クランク軸１２と平行をなして左右に延びるカム軸３８が配設される。カム軸３８は、吸気ロッカーアーム３９ａを介して吸気バルブ４６を作動させる吸気カム、及び排気ロッカーアーム３９ｂを介して排気バルブ４７を作動させる排気カムを有する。カム軸３８は、例えばカムチェーンを介してクランク軸１２と同期して連係駆動する。
【００１５】
吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、それぞれ吸気ロッカーアーム３９ａ及び排気ロッカーアーム３９ｂを介して、カム軸３８の吸気カム及び排気カムによって開作動する。吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、それぞれ吸気弁口４２及び排気弁口４３に整合する傘状の弁体４６ａ，４７ａと、各弁体４６ａ，４７ａからヘッドカバー１８側に延びる棒状のステム４６ｂ，４７ｂと、を有する。両ステム４６ｂ，４７ｂは、図１における側面視でヘッドカバー１８側に開くＶ字状をなすように、シリンダ軸線Ｃ２に対して傾斜して配置される。両ステム４６ｂ，４７ｂ間にはカム軸３８が配置される。各ロッカーアーム３９ａ，３９ｂ及びカム軸３８は、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７と同様、シリンダ軸線Ｃ２に対してやや前方にオフセットして配置される。
【００１６】
各ステム４６ｂ，４７ｂの先端部には、それぞれリテーナ４６ｃ，４７ｃが取り付けられる。各リテーナ４６ｃ，４７ｃとシリンダヘッド１７の座面との間には、それぞれバルブスプリング４６ｄ，４７ｄが縮設される。これら各バルブスプリング４６ｄ，４７ｄのバネ力によって、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７がヘッドカバー１８側に付勢され、吸気弁口４２及び排気弁口４３を閉塞する。一方、カム軸３８の作動により、各バルブスプリング４６ｄ，４７ｄの付勢力に抗して吸気バルブ４６及び排気バルブ４７を燃焼室４０側にストロークさせることで、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７が吸気弁口４２及び排気弁口４３を開放する。各ステム４６ｂ，４７ｂは、それぞれ筒状のバルブガイド４６ｅ，４７ｅを介してシリンダヘッド１７にストローク可能に保持される。
【００１７】
吸気バルブ４６の開弁時にピストン２５が下降すると、インレットパイプ２０を通じて吸気ポート４４内に外気が導入されるとともに、インジェクタ２３から燃料が噴射され、これらが混合気となって燃焼室４０に導入される。この混合気は、吸気バルブ４６の閉弁後にピストン２５の上昇により圧縮され、不図示の点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気バルブ４７の開弁時にピストン２５の上昇により燃焼室４０から排気ポート４５を通じて排出され、不図示の排気管等を介して排気される。
【００１８】
図１を参照し、エンジン１０は、燃焼室４０内での最大圧力時（燃焼行程初期、ピストン２５が上死点から下降し始めたとき）におけるピストン２５のシリンダ内壁への押し付け力（摺動抵抗）の低減を目的として、シリンダ軸線Ｃ２をクランク軸線Ｃ１よりも前方（ピストン２５が上死点にあるときのクランクピン１２ａの正転方向下流側）へ所定量だけオフセットさせたオフセットシリンダ機構を採用する。
【００１９】
シリンダヘッド１７の後部に連結管１９を介して接続されるインレットパイプ２０には、吸気上流側から順にスロットル弁２２、タンブル制御弁６５及びインジェクタ２３が設けられる。インレットパイプ２０の後部は、スロットル弁２２を支持するスロットルボディ２１で構成される。インレットパイプ２０の後方には、不図示のエアクリーナが接続される、このエアクリーナを経た外気が、インレットパイプ２０を経てエンジン１０内に導入される。以下、吸気上流側、吸気下流側を単に上流側、下流側ということがある。
【００２０】
燃焼室４０は、シリンダスリーブ１５内のピストン２５の頂面２５ｂと、シリンダヘッド１７におけるピストン２５の頂面２５ｂに対向する天井面４１との間に形成される。
図５を参照し、天井面４１の周縁４１ａは、シリンダ軸線Ｃ２方向から見て、シリンダスリーブ１５の内周面とほぼ一致する円形とされる。天井面４１は、図５の下面視で前後に長い楕円形状のドーム状凹部５１を形成する。ドーム状凹部５１の長軸方向両側には、吸気弁口４２及び排気弁口４３がそれぞれ開口する。ドーム状凹部５１の左右両側方には、ドーム状凹部５１の周縁５１ａと天井面４１の周縁４１ａとの間に挟まれた下面視三日月形状の左右一対のスキッシュ５２が形成される。
【００２１】
ドーム状凹部５１における吸気弁口４２及び排気弁口４３間でこれらを避けた左右一側には、点火プラグの電極部分を臨ませるプラグ取り付け孔４８が形成される。このプラグ取り付け孔４８周りに混合気を集めるように、本実施形態では、タンブル制御弁６５の開閉により吸気流をコントロールし、特に低負荷時における吸気流の流れ（タンブル流）の最適化を図っている。
【００２２】
吸気弁口４２は、天井面４１の周縁４１ａよりも外周側にはみ出すことで、周縁４１ａの外周側に下面視三日月形状のはみ出し部４２ａを形成する。
吸気弁口４２の左右両側方には、はみ出し部４２ａの左右両端近傍を始点として、吸気弁口４２の開口縁に沿って排気弁口４３側へ延びる左右一対のガイド壁部５３が設けられる。左右ガイド壁部５３は、吸気弁口４２の左右端近傍までは、吸気弁口４２の開口縁とドーム状凹部５１の周縁５１ａとの間で排気弁口４３側ほど広がるように形成され、吸気弁口４２の左右端近傍を過ぎてからは、ドーム状凹部５１の周縁５１ａから離間して排気弁口４３側ほど狭まるように形成される。左右ガイド壁部５３の排気弁口４３側は、天井面４１前側の始点と同等の左右位置で終端する。
【００２３】
図２を併せて参照し、シリンダブロック１６の上端部における吸気弁口４２のはみ出し部４２ａに対向する部位には、吸気バルブ４６のリフト時にこれを避けるための切り欠き円曲面５５が形成される。切り欠き円曲面５５は、シリンダブロック１６の上端部におけるフランジレスのシリンダスリーブ１５の上端部を覆う内フランジ部５５ａに形成される。切り欠き円曲面５５は、吸気バルブ４６の弁体４６ａの周縁に沿うように湾曲して形成され、吸気バルブ４６のストローク方向に沿って最大バルブリフト位置まで延びる。
【００２４】
吸気バルブ４６の弁体４６ａは、リフト時には切り欠き円曲面５５に近接してストロークする。これにより、吸気バルブ４６の開き始めから最大バルブリフト位置に至るまでの間、吸気弁口４２のはみ出し部４２ａ側（シリンダ外周側）では、吸気バルブ４６の弁体４６ａの周縁と切り欠き円曲部との間に狭い隙間が形成されるのみとなり、燃焼室４０への吸気が妨げられたマスキング状態となる。
【００２５】
これにより、吸気弁口４２におけるシリンダ外周側からの吸気が小量となり、吸気弁口４２におけるシリンダ内周側からの吸気が主になることで、タンブル流が発生し易い構造となる。吸気弁口４２の開口縁の全周長に対するはみ出し部４２ａの開口周長の割合をマスキング割合とすると、本実施形態では、吸気弁口４２のオフセットによるマスキング割合は２０〜５０％程度である。
【００２６】
ピストン２５の頂面２５ｂの周縁部における吸気弁口４２に対向する部位には、吸気バルブ４６の弁体４６ａの先端面と平行をなすピストン切り欠き面５６が形成される。これにより、ピストン２５が上死点付近にあるときに吸気バルブ４６が開弁した際、吸気弁口４２におけるシリンダ外周側から切り欠き円曲面５５に沿って流入する吸気の流入方向とピストン切り欠き面５６とが垂直になり、吸気弁口４２におけるシリンダ外周側からの吸気が抑えられ、逆タンブル流の発生が抑えられる。
【００２７】
図２を参照し、インレットパイプ２０及び吸気ポート４４に跨って延びる吸気通路Ｐには、インレットパイプ２０の下流側から吸気ポート４４の下流側（湾曲部）まで延びる仕切り板６０が設けられる。仕切り板６０は、吸気通路Ｐを上吸気通路ＰＵ及び下吸気通路ＰＬに仕切る。仕切り板６０は、インレットパイプ２０下流側の樹脂形成部分に一体形成されるインレットパイプ側仕切り板６１と、アルミ合金製のシリンダヘッド１７に一体形成される吸気ポート側仕切り板６２と、を有する。
【００２８】
インレットパイプ側仕切り板６１は、その下流側端部６１ａがインレットパイプ２０の下流側開口端よりも下流側に突出して吸気ポート４４内に入り込む。このインレットパイプ側仕切り板６１の下流側端部６１ａが、弾性変形による押圧力をもって吸気ポート側仕切り板６２の上流側端部６２ａ上に圧接される。これにより、インレットパイプ側仕切り板６１と吸気ポート側仕切り板６２とが連続的に連なる。
【００２９】
仕切り板６０は、断面円形状の吸気通路Ｐの上下幅中心を延びる通路中心線Ｃ３よりも上方に偏って配置される。これにより、上吸気通路ＰＵの通路断面積が下吸気通路ＰＬの通路断面積よりも小さくなる。本実施形態では、上吸気通路ＰＵの通路断面積と下吸気通路ＰＬの断面積との割合は、両通路の上流側端から下流側端に至るまで略３対７とされる。
【００３０】
吸気ポート側仕切り板６２は、吸気ポート４４の長手方向に沿うように曲げられる。吸気ポート側仕切り板６２の下流側端部６２ｂは、Ｕ字状に切り欠かれて下流側に開放し、この下流側端部６２ｂ内に吸気バルブ４６のバルブガイド４６ｅの下端部が整合するように入り込む。これにより、吸気ポート側仕切り板６２の下流側端部６２ｂが吸気バルブ４６のバルブガイド４６ｅの下端部と側面視で重なる位置まで可及的に延び、吸気通路Ｐの下流端（吸気弁口４２）近傍まで吸気通路Ｐを上吸気通路ＰＵ及び下吸気通路ＰＬに区画する。
【００３１】
上吸気通路ＰＵは、ヘッドカバー１８側からシリンダ内周側に至り、吸気弁口４２のシリンダ内周側を経て燃焼室４０の中央部に通じる。下吸気通路ＰＬは、シリンダブロック１６側からシリンダ外周側に至り、吸気弁口４２のシリンダ外周側を経て燃焼室４０の外周部に通じる。上吸気通路ＰＵにはインジェクタ２３の燃料噴射口が臨み、上吸気通路ＰＵを流れる吸気に対して燃料を噴射する。
【００３２】
スロットル弁２２は、例えば左右方向に延びて両端部をインレットパイプ２０に支持された第一回動軸２２ａの径方向両側に、一対の半円形状の板弁体２２ｂを延ばしたバタフライバルブである。スロットル弁２２は、両板弁体２２ｂの外周縁をインレットパイプ２０の内周面に整合又は近接させることで、吸気通路Ｐを最小に絞った全閉状態となる。
図３、図４を併せて参照し、スロットル弁２２は、全閉状態から図中矢印Ｆ２方向に回動することで、吸気通路Ｐを開き、両板弁体２２ｂを通路中心線Ｃ３と平行にすることで全開状態となる（図４参照）。スロットル弁２２は、付勢バネ等により吸気通路Ｐを閉じる側に付勢され、この付勢力に抗して回動することで吸気通路Ｐを開く。
【００３３】
インレットパイプ２０におけるスロットル弁２２よりも下流側でインレットパイプ側仕切り板６１の上流側端部６１ｂの直下となる部位には、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬの吸気流量を調整して燃焼室４０内のタンブル流を制御するタンブル制御弁６５が配置される。タンブル制御弁６５は、スロットル弁２２の第一回動軸２２ａと平行に延びて両端部をインレットパイプ２０に支持された第二回動軸６５ａの径方向一側に、単一の半円形状の板弁体６５ｂを延ばしたフラップバルブである。タンブル制御弁６５は、後述するリンク機構７０を介してスロットル弁２２と連動し、スロットル弁２２とともに開閉可能である。
【００３４】
タンブル制御弁６５は、板弁体６５ｂを通路中心線Ｃ３に対して上流側ほど下側に位置するように傾斜させ、板弁体６５ｂの外周縁をインレットパイプ２０の内周面に整合させるように当接させるとともに、板弁体６５ｂの直線状の基端縁をインレットパイプ側仕切り板６１の上流側端部６１ｂの下面に当接させる。これにより、タンブル制御弁６５が下吸気通路ＰＬの上流端を閉塞した全閉状態となる（図２参照）。
【００３５】
タンブル制御弁６５は、全閉状態から図中矢印Ｆ３方向に回動することで、下吸気通路ＰＬの上流端を開き、板弁体６５ｂを通路中心線Ｃ３と略平行にすることで全開状態となる（図４参照）。タンブル制御弁６５は、付勢バネ等により下吸気通路ＰＬを閉じる側に付勢され、この付勢力に抗して回動することで下吸気通路ＰＬを開く。このタンブル制御弁６５の回動によって、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬの吸気流量の割合が変更される。
【００３６】
エンジン１０において、スロットル開度（スロットル弁２２の全閉状態からの回動角度）が小さいときは低負荷状態（低負荷モード）であり、スロットル開度が大きいときは高負荷状態（高負荷モード）である。タンブル制御弁６５は、スロットル開度に応じて（すなわちエンジン１０の負荷状態に応じて）、後述するリンク機構７０を介して機械的に回動制御される。
【００３７】
図６のグラフは、スロットル弁２２の全閉状態を０°としたときのスロットル開度（横軸）に対するタンブル制御弁６５の回動角度（縦軸）の変化を示す。
タンブル制御弁６５は、スロットル開度が所定角度θ１（例えば２０°）となるまでは開作動せず、前記所定角度を過ぎてからはスロットル開度の増加に伴い開作動する。タンブル制御弁６５の回動角度の増加はスロットル開度の増加に完全には比例せず、タンブル制御弁６５の開き始めは素早く開いてタンブルを解消する設定である。タンブル制御弁６５は、スロットル弁２２が全開状態になったときに全開状態となる。
【００３８】
図２を参照し、エンジン１０が低負荷運転状態のとき、スロットル開度が前記所定角度未満の小開度であると、タンブル制御弁６５は開作動せず、下吸気通路ＰＬの吸気入口を閉じたままとする。これにより、スロットル弁２２の周囲を流れた吸気は全て比較的狭い上吸気通路ＰＵに流入し、上吸気通路ＰＵを高速で流れる。この吸気は、仕切り板６０によって吸気弁口４２近傍まで案内された後、吸気弁口４２のシリンダ外周側の流路が絞られることと相まって、大部分が吸気弁口４２のシリンダ内周側から燃焼室４０の中央部に導入される。この吸気は、排気弁口４３側を指向する高速の流れを伴うことで、燃焼室４０内に強いタンブル流を発生させる。またこのとき、吸気弁口４２のシリンダ外周側からの吸気が抑えられることで、この吸気による逆タンブル流の発生も抑えられる。これにより、燃焼室４０内のタンブル流が強まって低負荷時の燃焼が促進される。
【００３９】
図３を参照し、エンジン１０が中負荷運転状態のとき、スロットル開度が前記所定角度を超えた中開度になると、タンブル制御弁６５が開作動して下吸気通路ＰＬを開き始める。この開き量に応じて下吸気通路ＰＬへの吸気流入量が増加し、吸気通路Ｐ全体の吸気流量を増加させる。このとき、上吸気通路ＰＵの吸気流速が抑えられるとともに、下吸気通路ＰＬを通じても吸気がなされることで、上吸気通路ＰＵを流れる吸気による燃焼室４０内のタンブル流が抑えられるとともに、下吸気通路ＰＬを流れる吸気による逆タンブル流によっても燃焼室４０内のタンブル流が抑えられる。
【００４０】
図４を参照し、エンジン１０が高負荷運転状態のとき、スロットル開度が最大（全開）になると、タンブル制御弁６５も全開となって下吸気通路ＰＬへの吸気導入量が最大になる。これにより、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬに十分な吸気が流れ、燃焼室４０内のタンブル流がより抑えられるとともに、吸気通路Ｐ全体で十分な吸気量が確保される。
【００４１】
このように、本実施形態のエンジン１０では、吸気通路Ｐを区画する仕切り板６０の上流側端部６１ｂ近傍にタンブル制御弁６５を設け、このタンブル制御弁６５をスロットル開度に応じて開閉し、上下吸気通路ＰＵ，ＰＬを流れる吸気の割合を変化させることで、エンジン１０の負荷状態に応じてタンブル流の強さ及び吸気流量を調整して良好な燃焼を実現することができる。
【００４２】
図７〜図９は、スロットル弁２２及びタンブル制御弁６５を連動させるリンク機構７０を第一回動軸２２ａ及び第二回動軸６５ａの軸方向から見た側面図である。なお、これらの図中では第一回動軸２２ａ及び第二回動軸６５ａを水平に並べて示す。
スロットル弁２２の第一回動軸２２ａの一端部には、開き側スロットルケーブル７５及び閉じ側スロットルケーブル７６を巻回させるスロットルプーリ７７が一体回動可能に取り付けられる。このスロットルプーリ７７を開き側スロットルケーブル７５が引いて矢印Ｆ２方向に回動させることで、スロットル弁２２が同方向に回動して吸気通路Ｐを開く（図３、図４参照）。スロットルプーリ７７の外周部下側には、リンク部材７８の後端部を連結させる第一突部７７ａが一体回動可能に設けられる。図中符号７９は第一突部７７ａにリンク部材７８の後端部を連結する第一回動軸２２ａと平行な第一連結軸、符号７１はスロットルプーリ７７における第一回動軸２２ａ及び第一連結軸７９間に渡る第一アーム部、符号Ｃ１１は第一回動軸２２ａの軸心Ｃ９から第一連結軸の軸心Ｃ１０まで延びる第一アーム軸線をそれぞれ示す。
【００４３】
第一アーム部７１は、スロットル弁２２が全閉状態にあるときは、図７に示すように、下側ほど前側（第二回動軸６５ａ側）に位置するように傾斜する。
第一アーム部７１は、スロットル弁２２が前記所定角度θ１だけ開いたときは、図８に示すように、ほぼ図中真下に延びる。このとき、第一アーム軸線Ｃ１１は、第一回動軸２２ａの軸心Ｃ９及び第二回動軸６５ａの軸心Ｃ１２を結ぶ直線Ｔ１と直交するとともに第一回動軸２２ａの軸心Ｃ９を通過する直交線Ｔ２と重なるように配置される。
この状態から、図９に示すように、スロットル弁２２がさらに第二の所定角度θ２（例えば６０°）だけ開いくことで、スロットル弁２２が全開状態となる。
【００４４】
タンブル制御弁６５の第二回動軸６５ａのスロットルプーリ７７と同側の一端部には、リンク部材７８の前端部を連結するとともに第二回動軸６５ａに相対回動自在に支持される連結アーム８１と、連結アーム８１から分離して第二回動軸６５ａに一体回動可能に固定されるバルブアーム８２と、が取り付けられる。連結アーム８１は、リンク部材７８を介してスロットルプーリ７７と連結される。この連結アーム８１をスロットルプーリ７７の回動に伴い矢印Ｆ３方向に回動させるとともに、連結アーム８１がバルブアーム８２を同方向に回動させることで、タンブル制御弁６５が同方向に回動して下吸気通路ＰＬを開く。図中符号８３は連結アーム８１にリンク部材７８の前端部を連結する第二回動軸６５ａと平行な第二連結軸、符号７２は連結アーム８１における第二回動軸６５ａから第二連結軸８３まで延びる第二アーム部、符号Ｃ１４は第二回動軸６５ａの軸心Ｃ１２から第二連結軸８３の軸心Ｃ１３まで延びる第二アーム軸線をそれぞれ示す。
【００４５】
第二アーム部７２の長さ（第二アーム軸線Ｃ１４の長さ）は第一アーム部７１の長さ（第一アーム軸線Ｃ１１の長さ）よりも短くされる。これら第一アーム部７１及び第二アーム部７２並びにリンク部材７８を主にリンク機構７０が構成される。また、連結アーム８１及びバルブアーム８２が分離することで、スロットル弁２２が所定角度θ１だけ開いた後にタンブル制御弁６５を開作動させるロストモーション機構７３が構成される。ロストモーション機構７３は、第一アーム部７１の所定回動まで第二アーム部７２の回動開始を保留するものであり、同様の機能を有する機構が第一アーム部７１側に構成されたり、第一アーム部７１及び第二アーム部７２に跨って構成されてもよい。
【００４６】
図７に示すスロットル弁２２の全閉状態においては、タンブル制御弁６５も全閉状態にある。このとき、第二アーム部７２（連結アーム８１）は、第一アーム部７１（スロットルプーリ７７）とリンク部材７８を介して連結された状態で、前方（第一回動軸２２ａとは反対側）を指向した姿勢で停止する。またこのとき、バルブアーム８２は、連結アーム８１に対して、第二回動軸６５ａの回動方向でタンブル制御弁６５の開き方向に第三の所定角度θ３だけ離間して配置される。
【００４７】
連結アーム８１は、図７に示す状態から図８に示す如くタンブル制御弁６５の開き方向に第三の所定角度θ３だけ回動したときに、タンブル制御弁６５の開き方向側にある係合面８１ａをバルブアーム８２の係合部８２ａに係合（当接）させる。このとき、第二アーム部７２は、下側ほど前側に位置するように傾斜する（図８参照）。連結アーム８１がバルブアーム８２に係合した後は、連結アーム８１とともにバルブアーム８２が回動する。バルブアーム８２の係合部８２ａは、アーム本体に螺着したビス８２ｂの先端部であり、このビス８２ｂの締め込み量によって、連結アーム８１及びバルブアーム８２の係合角度を調整可能である。
【００４８】
リンク部材７８は、第一連結軸７９を挿通する後端部から前方に延び、第二回動軸６５ａの下方に張り出すバルブアーム８２のさらに下方を迂回して連結アーム８１に至るべく、連結アーム８１の近傍で下方に凸の湾曲部７８ａを形成する。
【００４９】
第一アーム部７１は、スロットル弁２２を図８に示す所定角度θ１だけ開いた状態から、図９に示す全開状態とするまで、さらに第二の所定角度θ２だけ回動したとき、下側ほど後側（第二回動軸６５ａと反対側）に位置するように傾斜した姿勢となる。
このとき、第二アーム部７２は、図８に示す下側ほど前側に位置するように傾斜した姿勢から、図９に示す第四の所定角度θ４（例えば６５°）だけ回動し、図９に示す如く下側ほど後側に位置するように傾斜した姿勢となる。このとき、タンブル制御弁６５が全開状態となる。
【００５０】
図９に示すように、前記直線Ｔ１と直交するとともに第二回動軸６５ａの軸心Ｃ１２を通過する第二直交線Ｔ３に対し、第二連結軸８３は、タンブル制御弁６５の全閉時には第一回動軸２２ａと反対側に位置し、タンブル制御弁６５の全開時には第一回動軸２２ａ側に位置する。すなわち、第二連結軸８３は、タンブル制御弁６５の全閉時と全開時との間で、前記第二直交線Ｔ３と交差する位置を跨いで移動する。なお、タンブル制御弁６５の回動角度はスロットル弁２２の回動角度よりも大きいが、これらの大小関係はリンク機構７０の設定により適宜変更可能である。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態のエンジン１０は、第一回動軸２２ａ及び第二回動軸６５ａの軸方向視で、第一連結軸７９が、第一回動軸２２ａ及び第二回動軸６５ａの両軸心Ｃ９，Ｃ１２を結ぶ直線Ｔ１と直交するとともに第一回動軸２２ａの軸心Ｃ９を通過する直交線Ｔ２と交差する位置にあるとき、タンブル制御弁６５が全閉状態にあり、この状態から第一回動軸２２ａの回動に伴い第一連結軸７９が移動することで、第二回動軸６５ａが回動してタンブル制御弁６５を開くものである。
この構成によれば、タンブル制御弁６５を全閉状態から開く際、互いに離間した第一回動軸２２ａ及び第二回動軸６５ａ間に渡るリンク部材７８を、両回動軸２２ａ，６５ａの離間方向で移動させることができるため、第一連結軸７９の移動ベクトルの分散を抑えて少ない入力でタンブル制御弁６５を大きく回動させることができる。これにより、タンブル制御弁６５を閉じた低負荷モードからタンブル制御弁６５を開いた高負荷モードへと速やかに移行することができる。
【００５２】
また、本実施形態のエンジン１０は、前記軸方向視で、第二連結軸８３が、前記直線Ｔ１と直交するとともに第二回動軸６５ａの軸心Ｃ１２を通過する第二直交線Ｔ３を基準に、タンブル制御弁６５の全閉時にはスロットル弁２２と反対側に位置し、タンブル制御弁６５の全開時にはスロットル弁２２側に位置することで、第二連結軸８３をタンブル制御弁６５の全閉時と全開時との間で移動させる際、リンク部材７８を両回動軸２２ａ，６５ａの離間方向で移動させるポイントを跨ぐため、第二連結軸８３の移動ベクトルの分散を抑えて少ない入力でタンブル制御弁６５を大きく回動させることができる。これにより、タンブル制御弁６５を閉じた低負荷モードからタンブル制御弁６５を開いた高負荷モードへ速やかに移行することができる。
【００５３】
また、本実施形態のエンジン１０は、第一アーム部７１における第一連結軸７９及び第一回動軸２２ａ間の距離が、第二アーム部７２における第二連結軸８３及び第二回動軸６５ａ間の距離よりも大きいことで、スロットル弁２２側のアーム長がタンブル制御弁６５側のアーム長よりも長くなり、スロットル弁２２の少ない回動角でタンブル制御弁６５を大きく回動させることができる。
【００５４】
また、本実施形態のエンジン１０は、第二アーム部７１が、リンク部材７８を連結するとともに第二回動軸６５ａに相対回動自在に支持される連結アーム８１と、連結アーム８１から分離して第二回動軸６５ａに一体回動可能に支持されるバルブアーム８２と、を含み、連結アーム８１及びバルブアーム８２が、スロットル弁２２の全閉時には互いに離間し、スロットル弁２２が所定量開いたときには一体回動可能に係合することで、スロットル弁２２が所定量開くまではタンブル制御弁６５を全閉状態とし、スロットル弁２２が所定量開いた後はタンブル制御弁６５を連動させて開く機構を簡単に構成でき、低負荷モードにおけるタンブル流を良好に維持することができる。
【００５５】
また、本実施形態のエンジン１０は、連結アーム８１が、バルブアーム８２に対して、タンブル制御弁６５の回動方向で閉じ側に離間して配置されることで、連結アーム８１の回動にバルブアーム８２を遅らせて追従させる機構を簡単かつコンパクトに構成することができる。
【００５６】
また、本実施形態のエンジン１０は、リンク部材７８が、連結アーム８１近傍でバルブアーム８２を避ける湾曲部７８ａを有することで、リンク部材７８をバルブアーム８２を避けて連結アーム８１に連結する構造を簡単かつコンパクトに形成することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ＤＯＨＣ式等の種々動弁機構のエンジン、並列又はＶ型等の複数気筒エンジン、クランク軸を車両前後方向に沿わせた縦置きエンジン等、各種形式のレシプロエンジンに適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン（内燃機関）
１７  シリンダヘッド
２０  インレットパイプ
２２  スロットル弁
２２ａ  第一回動軸
Ｃ９  軸心
Ｐ  吸気通路
ＰＵ  上吸気通路
ＰＬ  下吸気通路
４０  燃焼室
４４  吸気ポート
４６  吸気バルブ
６０  仕切り板
６１ｂ  上流側端部
６５  タンブル制御弁
６５ａ  第二回動軸
Ｃ１２  軸心
７１  第一アーム部（第一アーム）
７２  第二アーム部（第二アーム）
７３  ロストモーション機構
７８  リンク部材
７８ａ  湾曲部
７９  第一連結軸（連結部）
８１  連結アーム
８２  バルブアーム
８３  第二連結軸（第二連結軸）
Ｔ１  直線
Ｔ２  直交線
Ｔ３  第二直交線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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