(57)【要約】【課題】  噴射器による体積効率の向上効果を最大限発揮させることによって、エンジン性能を飛躍的に向上させる。【解決手段】  エアクリーナ５の内部には、スロットルボディ２６の上流端に接続され且つ吸気室１２に開口する第１ファンネル２４と、第１ファンネル２４と同軸状に配置され且つ第１ファンネル２４から離隔した第２ファンネル２５と、第２ファンネル２５に挿入された円筒２３とが設けられている。エンジンは、円筒２３を移動させることによって吸気通路９の長さを変化させる通路長可変機構４０を備えている。また、エンジンは、円筒２３よりも上流側から燃料を噴射する上流インジェクタ７を備えている。【選択図】  図２
2006132371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有するエンジン本体と、
空気を導入する導入部を有する吸気室と、
前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、
前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、
前記燃焼室から燃焼ガスを導出する排気通路と、
前記吸気通路及び前記排気通路の少なくとも一方に発生する圧力波を利用して、エンジン回転数の変化に対するトルクの変化を示すトルク特性曲線の谷部をなくすようにトルク特性を変化させる制御を実行する制御機構と、
を備えたエンジン。
【請求項２】
前記制御機構は、前記噴射器の燃料噴射に起因するトルク特性の変化よりも速い速度でトルク特性を変化させる、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
燃焼室を有するエンジン本体と、
空気を導入する導入部を有する吸気室と、
前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、
前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、
前記吸気通路に発生する圧力波の位相と前記燃焼室の吸気時期とを同調させる制御を実行する制御機構と、
を備えたエンジン。
【請求項４】
燃焼室を有するエンジン本体と、
空気を導入する導入部を有する吸気室と、
前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、
前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、
前記燃焼室から燃焼ガスを導出する排気通路と、
前記排気通路に発生する圧力波の位相と前記燃焼室の排気時期とを同調させる制御を実行する制御機構と、
を備えたエンジン。
【請求項５】
前記制御機構は、前記吸気通路の長さを変化させる通路長可変機構を備えている、請求項１又は３に記載のエンジン。
【請求項６】
前記通路長可変機構は、上流側開口部と下流側開口部とを有する筒状体と、前記筒状体と前記吸気通路とを通路方向に相対移動させる駆動機構と、を備え、
前記噴射器は、前記筒状体が最も下流側に移動したときの前記上流側開口部よりも上流側に燃料を噴射する、請求項５に記載のエンジン。
【請求項７】
前記噴射器は、前記筒状体が最も上流側に移動したときの前記上流側開口部よりも上流側に燃料を噴射する、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記吸気通路は、前記エンジン本体に固定され、
前記駆動機構は、前記筒状体を移動させる、請求項６に記載のエンジン。
【請求項９】
前記噴射器は、燃料を前記上流側開口部よりも上流側で広がるように噴射する、請求項６に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記通路長可変機構は、上流側開口部と下流側開口部とを有する筒状体と、前記筒状体と前記吸気通路とを通路方向に相対移動させる駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、前記筒状体と前記吸気通路とが接触する第１の状態と、前記筒状体と前記吸気通路とが離れる第２の状態との間で、前記筒状体と前記吸気通路とを相対移動させる、請求項５に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記燃焼室には吸気口が形成され、
前記吸気口を開閉する吸気バルブと、
前記吸気バルブを駆動するバルブ開閉機構と、を備え、
前記制御機構は、前記バルブ開閉機構による前記吸気バルブの開閉時期又は開放時間を変更する吸気タイミング可変機構を備えている、請求項１又は３に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記制御機構は、前記排気通路の長さを変化させる通路長可変機構を備えている、請求項１又は４に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記燃焼室には排気口が形成され、
前記排気口を開閉する排気バルブと、
前記排気バルブを駆動するバルブ開閉機構と、を備え、
前記制御機構は、前記バルブ開閉機構による前記排気バルブの開閉時期又は開放時間を変更する排気タイミング可変機構を備えている、請求項１又は４に記載のエンジン。
【請求項１４】
前記排気通路に設けられ、圧力波を反射する反射部材を備え、
前記制御機構は、前記反射部材による反射面積を変更する反射面積可変機構を備えている、請求項１又は４に記載のエンジン。
【請求項１５】
前記スロットルバルブと前記燃焼室との間に燃料を噴射する下流噴射器と、
前記噴射器及び前記下流噴射器を制御する噴射制御装置と、を備え、
前記噴射制御装置は、前記制御機構が前記制御を実行する前後にわたって、前記噴射器からの燃料噴射を継続させる、請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のエンジン。
【請求項１６】
前記スロットルバルブと前記燃焼室との間に燃料を噴射する下流噴射器と、
前記噴射器及び前記下流噴射器を制御する噴射制御装置と、を備え、
前記噴射制御装置は、前記制御機構が前記制御を実行する前後にわたって、前記噴射器及び前記下流噴射器の噴射割合を一定に保つ、請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のエンジン。
【請求項１７】
前記スロットルバルブと前記燃焼室との間に燃料を噴射する下流噴射器と、
前記噴射器及び前記下流噴射器を制御する噴射制御装置と、を備え、
前記噴射制御装置は、前記燃焼室への空気流量が所定量よりも少ないときには、前記噴射器の噴射割合を前記下流噴射器の噴射割合よりも小さくし、前記燃焼室への空気流量が所定量以上のときには、前記噴射器の噴射割合を前記下流噴射器の噴射割合よりも大きな一定の噴射割合とする、請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のエンジン。
【請求項１８】
前記制御機構の少なくとも一部は、前記吸気室内に配置されている、請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のエンジン。
【請求項１９】
請求項１、３及び４のいずれか一つに記載のエンジンを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びそれを備えた車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸気経路における燃焼室から比較的遠く離れた箇所に燃料を噴射するいわゆる上流インジェクタを備えたエンジンが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２に開示されたエンジンでは、上流インジェクタはスロットルバルブの上流側に設けられており、スロットルバルブの下流側に設けられた下流インジェクタと共に使用されている。上記エンジンによれば、上流インジェクタと下流インジェクタとを併用することにより、燃料噴射量を増加させることができる。また、上流インジェクタ及び下流インジェクタの噴射時期を調整することにより、高度な噴射制御を実現することができる。このように、上記エンジンでは、上流インジェクタを利用することにより、エンジン性能の向上が図られている。
【特許文献１】特開平１０−１９６４９４号公報
【特許文献２】特開２００４−１００６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、エンジン性能の飛躍的な向上が望まれている。しかしながら、上述のような従来の上流インジェクタの利用態様では、もはや性能向上の限界に近づきつつあり、エンジン性能の飛躍的な向上が期待できないのが実情である。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上流インジェクタを新たな態様で利用することにより、エンジン性能の飛躍的向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るエンジンは、燃焼室を有するエンジン本体と、空気を導入する導入部を有する吸気室と、前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、前記燃焼室から燃焼ガスを導出する排気通路と、前記吸気通路及び前記排気通路の少なくとも一方に発生する圧力波を利用して、エンジン回転数の変化に対するトルクの変化を示すトルク特性曲線の谷部をなくすようにトルク特性を変化させる制御を実行する制御機構と、を備えたものである。
【０００６】
本発明に係る他のエンジンは、燃焼室を有するエンジン本体と、空気を導入する導入部を有する吸気室と、前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、前記吸気通路に発生する圧力波の位相と前記燃焼室の吸気時期とを同調させる制御を実行する制御機構と、を備えたものである。
【０００７】
本発明に係る他のエンジンは、燃焼室を有するエンジン本体と、空気を導入する導入部を有する吸気室と、前記吸気室内に開口する開口部を有し、前記開口部から前記燃焼室へ前記吸気室内の空気を案内する吸気通路と、前記導入部と前記開口部との間に燃料を噴射する噴射器と、前記燃焼室から燃焼ガスを導出する排気通路と、前記排気通路に発生する圧力波の位相と前記燃焼室の排気時期とを同調させる制御を実行する制御機構と、を備えたものである。
【０００８】
上記エンジンによれば、吸気通路を流れる空気は、噴射器から噴射された燃料によって、比較的長い時間にわたって気化冷却される。そのため、空気密度が上昇し、エンジンの体積効率が向上する。加えて、上記エンジンでは、制御機構によって、トルク特性曲線の谷部がなくなるようにトルク特性が調整される。そのため、噴射器からの燃料噴射によって吸気通路内の脈動波の周期が変化するものの、トルクの低下は抑制される。したがって、噴射器による体積効率の向上効果を最大限発揮させることができ、エンジン性能の飛躍的向上が図られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、噴射器による体積効率の向上効果を最大限発揮させることができるので、エンジン性能を飛躍的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態の説明に先立ち、始めに、本発明によるエンジン性能向上の原理について説明する。
【００１１】
通常、エンジンのトルク特性曲線（エンジン回転数（又は回転速度）に対するトルクの変化を表す曲線。例えば、横軸にエンジン回転数をとり、縦軸にトルクをとった曲線である。）は、全体として、所定の回転数でトルクが最大となるような凸状の曲線となる。しかしながら、実際には、吸気弁又は排気弁の開閉に伴って吸気経路又は排気経路に圧力波が生じるため、吸気又は排気の動的効果に起因して、エンジンのトルク特性曲線には部分的な山及び谷が形成される。すなわち、エンジンのトルク特性曲線は、部分的に山と谷（以下、トルク谷という）とを交互に有しながら全体的に凸状となる曲線（図５（ｂ）の曲線Ｓ参照）になる。
【００１２】
ここで、下流インジェクタに代えて、又は下流インジェクタと共に上流インジェクタから燃料を噴射すると、見かけ上トルク谷を埋めることができ、その結果、エンジン性能を向上させることができる。すなわち、上流インジェクタは、トルク谷を埋める機能を有していると考えられる。
【００１３】
しかし、本発明者らは、研究を重ねた結果、一見したところ上流インジェクタによってトルク谷が埋められたように見えるものの、実際には、トルク特性曲線は低回転数側（図５（ｂ）の左側）に移動しているに過ぎないことを見いだした（曲線５（ｂ）の曲線Ｔ参照）。すなわち、トルク特性曲線が低回転数側に移動することにより、トルク谷も低回転数側に移動し、その結果、一見したところ元のトルク谷がなくなったように見える。ところが、トルク特性曲線自体は上側（トルクが大きくなる側）に移動する訳ではなかった。そのため、上流インジェクタのみでは、トルク特性の向上に関して一定の限界があることが分かった。
【００１４】
ところで、上流インジェクタは、燃焼室から離れた位置にあるため、燃料の霧化を促進することができる。また、燃料の霧化によって空気を気化冷却することができ、空気密度を高めることができるので、エンジンの体積効率を向上させることができる。このように、上流インジェクタは種々の機能を有している。
【００１５】
ところが、空気が冷却されると、空気の音速が変化する。そのため、上流インジェクタから燃料を噴射すると、トルク谷を埋めることができる一方、吸気通路に発生する脈動波の周期が変化するので、新たなトルク谷が発生することとなる。したがって、上流インジェクタのみでは、トルク谷の出現が避けられず、エンジン性能の飛躍的向上は難しい。
【００１６】
そこで、本発明者らは、トルク谷を抑制する別の機構を導入し、上流インジェクタを上記機構と組み合わせることによって、上流インジェクタ本来の能力を最大限発揮させることに思い至った。すなわち、トルク谷を上記機構で抑制することにより、上流インジェクタによる燃料の霧化促進効果及び体積効率向上の効果を最大限利用することとした。
【００１７】
以下、上記原理に基づく本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１に示すように、自動二輪車１００は、空気を取り入れる空気取入口１と、エアクリーナ５と、エンジン本体１３と、マフラー１７とを備えている。空気取入口１とエアクリーナ５とは、吸気ダクト３を介して接続されている。エアクリーナ５とエンジン１３本体の燃焼室１３ｃ（図２参照。図１では図示せず）とは、吸気通路９を介して接続されている。上記燃焼室１３ｃとマフラー１７とは、排気通路１５を介して接続されている。エアクリーナ５の内部には上流インジェクタ７が配置され、吸気通路９には下流インジェクタ１１が配置されている。エンジンは並列４気筒エンジンであり、吸気通路９は車幅方向（図１の紙面表裏方向）に沿って４つ設けられている。
【００１９】
図２に示すように、エアクリーナ５は、上方に開いた碗状の下側ケース４と、下方に開いた碗状の上側ケース２とを備えている。上側ケース２と下側ケース４とは、互いの周縁部が突き合わされた状態で結合されている。これにより、上側ケース２及び下側ケース４の内側に、吸気室１２が区画されている。吸気室１２の内部には、空気中に含まれるごみや不純物を除去するエレメント８が配置されている。
【００２０】
下側ケース４の前側（図２の左側）には、空気を導入する導入口１０が形成されている。また、下側ケース４の底面の後部には、車幅方向に並ぶ４つの貫通孔２２が形成されている。
【００２１】
前述したように、エンジンには、車幅方向に並ぶ４つの吸気通路９が形成されている。各吸気通路９は、貫通孔２２に嵌め込まれた第１ファンネル２４と、第１ファンネル２４に嵌め込まれたスロットルボディ２６と、スロットルボディ２６の下流端に接続されたジョイント部材３６と、ジョイント部材３６の下流端に接続された吸気ポート１３ｆとを備えている。第１ファンネル２４は吸気室１２内で開口している。スロットルボディ２６の内部には、スロットルバルブ２８が設けられている。
【００２２】
吸気ポート１３ｆは、燃焼室１３ｃに連通している。吸気ポート１３ｆには、吸気カム１３ａによって駆動される吸気バルブ１３ｂが配置されている。また、燃焼室１３ｃには排気通路１５（図２では図示せず。図１参照）も連通している。排気通路１５の排気ポート（図示せず）には、排気カム１３ｄによって駆動される排気バルブ１３ｅが設けられている。
【００２３】
スロットルボディ２６におけるスロットルバルブ２８よりも下流側の部分には、下流インジェクタ１１を取り付ける取付部２６ｂが形成されている。下流インジェクタ１１は取付部２６ｂに取り付けられており、下流インジェクタ１１のノズル１１ａは吸気通路９の内部に向かって延びている。したがって、下流インジェクタ１１は、スロットルバルブ２８よりも下流側に燃料を噴射する。
【００２４】
上側ケース２の後部の内面側には、別室カバー１４が取り付けられている。別室カバー１４と上側ケース２との間には別室１６が区画されており、上流インジェクタ７は別室１６に配置されている。ただし、上流インジェクタ７のノズル７ａは別室カバー１４を貫通し、吸気室１２にまで延びている。上流インジェクタ７は、第１ファンネル２４の内側に向かって燃料を噴射するように配置されている。
【００２５】
下側ケース４の後部の底面には、斜め上方に突出する支持台１８が形成されている。支持台１８には、第１ファンネル２４の開口方向と平行に延びる支持棒１９が取り付けられている。支持棒１９の上端部には、車幅方向（図２の紙面表裏方向）に延びる支持プレート２０がボルト２１により固定されている。図４に示すように、支持プレート２０には、車幅方向に並ぶ４つの第２ファンネル２５が固定されている。
【００２６】
第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４と同様、上流端がベルマウス状に形成された筒状体からなっている。本実施形態では、第２ファンネル２５の内径は、第１ファンネル２４の内径と実質的に等しい。また、第２ファンネル２５の外径も第１ファンネル２４の外径とほぼ等しくなっている。ただし、第１ファンネル２４及び第２ファンネル２５の内径又は外径は、互いに異なっていてもよい。
【００２７】
第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４の延長線上に配置されている。すなわち、第２ファンネル２５は、第１ファンネル２４と同軸状に配置されている。第２ファンネル２５は第１ファンネル２４から離れた位置に配置されており、第１ファンネル２４の上流端と第２ファンネル２５の下流端との間には、隙間が形成されている。
【００２８】
第２ファンネル２５の内側には、アルミニウム製の円筒２３が挿入されている。円筒２３は、第１ファンネル２４及び第２ファンネル２５と同軸状に配置されている。円筒２３の長さは、第１ファンネル２４の上流端と第２ファンネル２５の上流端との間の距離にほぼ等しい。
【００２９】
後述するように、円筒２３は軸方向に移動自在である。具体的には、円筒２３は、下端部が第１ファンネル２４に嵌り込んだ位置（図２参照）と、下端部が第１ファンネル２４から離れた位置（図３参照）との間を移動する。
【００３０】
円筒２３の外径は、第２ファンネル２５の内径とほぼ等しい。そのため、円筒２３と第２ファンネル２５との間には、実質的に隙間は形成されない。したがって、円筒２３は軸方向に移動自在であるが、円筒２３と第２ファンネル２５とは連続している。
【００３１】
また、円筒２３の外径は、第１ファンネル２４の内径とほぼ等しい。そのため、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込むと、円筒２３と第１ファンネル２４とは連続する。円筒２３の位置に拘わらず、円筒２３と第２ファンネル２５とは連続している。したがって、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込むと、第１ファンネル２４と第２ファンネル２５とが円筒２３を介して連続し、吸気通路９の全長が長くなる。このように、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込んだ状態では、円筒２３及び第２ファンネル２５も吸気通路９の一部となる。
【００３２】
円筒２３が第１ファンネル２４から離れた状態では、第１ファンネル２４の上端が吸気通路９の開放端となる。一方、円筒２３が第２ファンネル２５に嵌り込んだ状態では、第２ファンネル２５の上端が吸気通路９の開放端となる。以下では、円筒２３が第１ファンネル２４から離れた状態（図３参照）をショート状態といい、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込んだ状態（図２参照）をロング状態という。
【００３３】
第２ファンネル２５は、上流インジェクタ７のノズル７ａと第１ファンネル２４との間に位置している。ノズル７ａは第２ファンネル２５の上流端よりも斜め上方に配置されている。詳しくは、ノズル７ａは、第２ファンネル２５の上流端から第２ファンネル２５の軸方向に所定距離離れた位置に配置されている。また、ノズル７ａは、第２ファンネル２５の軸方向から見て、第２ファンネル２５の開口の中心に配置されている。すなわち、ノズル７ａは、第２ファンネル２５の上流端から離れた位置から、第２ファンネル２５の中心に向かって燃料を噴射する。
【００３４】
なお、ショート状態（図３参照）では、円筒２３は第２ファンネル２５から斜め上方に突出する。本実施形態では、ノズル７ａは、ショート状態における円筒２３の上端よりも斜め上方に位置している。したがって、ノズル７ａは、常に、円筒２３及び第２ファンネル２５から斜め上方に離れた位置に燃料を噴射する。
【００３５】
また、ノズル７ａは、燃料を円筒２３の上流端よりも上流側で広がるように噴射する。このような噴射態様は、ノズル７ａの径、ノズル７ａの円筒２３からの距離、ノズル７ａの噴射方向、噴射速度等を適宜に設定することにより、容易に実現することができる。
【００３６】
次に、円筒２３を移動させる移動機構について説明する。図４に示すように、円筒２３には、車幅方向に延びる連結棒２７が取り付けられている。連結棒２７は各円筒２３を貫通しており、４つの円筒２３を連結している。図２に示すように、第２ファンネル２５の車幅方向の両側には、第２ファンネル２５の軸方向に延びる溝孔２９が形成されている。連結棒２７は溝孔２９内に配置されている。
【００３７】
連結棒２７の長手方向中央部は、前後方向（図２の左右方向）に延びるレバー３０の一端に回転自在に支持されている。レバー３０の他端には、側方に突出したカム受けローラ３１が設けられている。レバー３０の他端側には、カム３２と、カム３２を回転させるモータ３３とが配置されている。カム３２はカム受けローラ３１の上方に配置されており、カム受けローラ３１と接触している。レバー３０の中途部は支持軸３４に回転自在に支持されており、支持軸３４の後側には、レバー３０の他端側を上方に引っ張るばね３５が取り付けられている。
【００３８】
レバー３０の他端側がばね３５によって上方に引き上げられると、円筒２３は斜め下方に押し下げられる。その結果、円筒２３は第１ファンネル２４に嵌り込み、吸気通路９はロング状態となる。一方、カム３２が回転してレバー３０の他端部を押し下げると、円筒２３は斜め上方に押し上げられる。その結果、円筒２３は第１ファンネル２４から外れ、吸気通路９はショート状態となる。
【００３９】
このように、本実施形態においては、円筒２３及び第２ファンネル２５と、円筒２３を移動させる移動機構とにより、吸気通路９の長さ（吸気通路長）を変化させる通路長可変機構４０が構成されている。
【００４０】
なお、符号６０は、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１の噴射制御や通路長可変機構４０の制御を行うコントローラである。
【００４１】
次に、エアクリーナ５及び吸気通路９における空気の流れについて説明する。
【００４２】
エアクリーナ５の導入口１０から導入された空気は、エレメント８により浄化された後、吸気通路９に吸入される。この際、吸気通路９がロング状態であれば、空気は第２ファンネル２５から吸い込まれる。一方、吸気通路９がショート状態であれば、空気は第１ファンネル２４から吸い込まれる。詳しくは、一部の空気は第２ファンネル２５を通過してから第１ファンネル２４に吸い込まれ、他の空気は第１ファンネル２４と第２ファンネル２５との間の隙間から第１ファンネル２４に吸い込まれる。
【００４３】
エンジン本体１３の吸気行程においては、吸気カム１３ａによって吸気バルブ１３ｂが開かれ、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１の少なくとも一方から燃料が噴射される。
【００４４】
ところで、吸気バルブ１３ｂが開かれると、吸気ポート１３ｆの付近から上流側に向かう衝撃波が発生する。この衝撃波が発生した後、空気と燃料とが燃焼室１３ｃへ流入し始めるため、吸気ポート１３ｆ付近は負圧状態となり、空気の疎密波である脈動波が吸気通路９内を下流側から上流側に向かって伝播する。
【００４５】
衝撃波は吸気通路９の上流端へ達し、吸気室１２内へ伝播する。一方、脈動波は、衝撃波より遅れて吸気通路９の上流端に達する。吸気通路９の上流端は吸気室１２に開放された開放端となっているので、吸気通路９の上流端において、上記脈動波の伝播方向は反転する。そして、上記脈動波は、吸気通路９内を上流側から下流側へ向かって伝播する。この伝播方向が反転した脈動波を利用して、燃焼室１３ｃに対する空気及び燃料の流入を促進させることにより、体積効率を向上させることができる。すなわち、脈動波を吸気タイミングと同調させることにより、エンジンのトルクを向上させることができる。
【００４６】
しかしながら、脈動波の到達時期と吸気タイミングとが同調しなければ、空気及び燃料の流入が逆に阻害される場合もある。ここで、脈動波と吸気タイミングとの同調は、エンジン回転数に依存する。したがって、エンジンのトルク特性曲線は、図５（ｂ）の曲線Ｓに示すように山と谷とを有し、所定回転数で最大値を有する全体的に凸状の曲線となる。なお、曲線Ｓは、吸気通路９がショート状態で固定され、且つ下流インジェクタ１１のみから燃料を噴射した場合のトルク特性を表している。
【００４７】
ところで、上流インジェクタ７は燃焼室１３ｃから比較的遠い位置に設けられているため、上流インジェクタ７から噴射された燃料が燃焼室１３ｃに到達するまでの時間は比較的長くなる。そのため、燃料の霧化が促進される。また、燃料の霧化による空気の冷却時間が長くなる。したがって、上流インジェクタ７によれば、空気の密度を高めることができ、エンジンの体積効率を向上させることができる。
【００４８】
一方、脈動波の周期は空気の音速に依存し、空気の音速は空気温度に依存する。したがって、燃料の噴射によって空気温度が低下すると、それに伴って音速も低下し、脈動波の周期が変化する。それゆえ、上流インジェクタ７は、空気密度を上昇させる機能と、脈動波の周期を変化させる機能とを有していると言える。
【００４９】
そこで、吸気通路長が一定であっても、上流インジェクタ７の燃料噴射量を適宜に調整することにより、燃焼室１３ｃに向かう脈動波のタイミングを調整することができる。曲線Ｔは、吸気通路９をショート状態に固定しつつ、曲線Ｓのトルク谷を埋めるように上流インジェクタ７の噴射割合を変化させた場合のトルク特性曲線である。なお、図５（ａ）の一点鎖線は、上流インジェクタ７の噴射割合を示している。
【００５０】
図５（ｂ）から分かるように、上流インジェクタ７を適宜に噴射させることによって、トルク特性曲線Ｓのトルク谷を見かけ上埋めることができる。しかしながら、曲線Ｓと曲線Ｔとを比較すると分かるように、実際には、曲線Ｔは曲線Ｓを低回転数側に移動させたものに過ぎず、曲線Ｓに比べてトルクが大幅に向上している訳ではない。その原因は、上流インジェクタ７による脈動波の周期を変化させる効果が空気密度を上昇させる効果を上回り、結果として、空気密度の上昇による体積効率の向上が十分に果たされていないことにあると推定される。
【００５１】
これに対し、本実施形態によれば、上流インジェクタ７とは別の手段によって、脈動波の周期を制御することができる。すなわち、吸気通路９をショート状態とロング状態との間で切り替えることによって、脈動波の周期を調整することができる。したがって、上流インジェクタ７による燃料噴射に拘わらず、トルク特性曲線の谷を埋めることが可能である。
【００５２】
そこで、本実施形態では、上流インジェクタ７による空気密度の上昇効果を十分に発揮させるため、トルク特性曲線の谷は、吸気通路長を変化させることによって埋めることとした。
【００５３】
図５（ｂ）の曲線Ｕは、本実施形態に係るエンジンのトルク特性曲線である。本実施形態によれば、トルクを大幅に向上させることができる。
【００５４】
なお、図５（ａ）に示すように、本実施形態では、上流インジェクタ７の噴射割合は広範囲の回転数域にわたって１００％である。これにより、上流インジェクタ７による空気密度の上昇効果を最大限活用することができる。
【００５５】
図５（ｃ）の曲線は、エンジン回転数に対する吸気通路９の長さの変化を表している。図５（ａ）及び（ｃ）に示すように、本実施形態では、上流インジェクタ７から燃料を噴射しているときに吸気通路９の長さを変化させ、しかも、吸気通路９の長さを変化させる際には、上流インジェクタ７の噴射割合を一定とする。ここで、吸気通路長が変化すると、トルク特性が変化する。したがって、本実施形態では、トルク特性の変化の前後にわたって、上流インジェクタ７の燃料噴射割合は一定である。
【００５６】
ところで、エンジンの燃焼室１３ｃに対する空気流量が少ないと、上流インジェクタ７によるエンジン性能の向上の効果は小さい。一方、燃焼室１３ｃへの空気流量が少ないと、上流インジェクタ７から噴射された燃料は吸気通路９内に溜まりやすくなる。そこで、燃焼室１３ｃへの空気流量が少ないとき（例えば、アイドリング状態などのように、エンジン回転数が所定数よりも小さいとき、又はスロットルバルブ２８の開度が小さいとき等）には、上流インジェクタ７の噴射割合を下流インジェクタ１１の噴射割合よりも小さくし、燃焼室１３ｃへの空気流量が所定量以上になると、上流インジェクタ７の噴射割合を下流インジェクタ１１の噴射割合よりも大きな一定値にすることが好ましい。本実施形態では、そのような制御を実行する。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、吸気通路９の上流端よりも上流側で燃料を噴射する上流インジェクタ７と、トルク特性曲線の谷部をなくすようにトルク特性を変化させる制御機構とを組み合わせることとしたので、上流インジェクタ７による体積効率の向上の機能を最大限に発揮させることができ、エンジン性能を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００５８】
本実施形態では、トルク特性を変化させる制御機構として、吸気通路９の長さを変更する通路長可変機構４０を用いることとした。トルク特性は、吸気通路長の変化に従って変化し、また、上流インジェクタ７の燃料噴射によっても変化する。ところが、吸気通路長の変化に起因するトルク特性の変化速度は、上流インジェクタ７の燃料噴射に起因するトルク特性の変化速度よりも大きい。したがって、本実施形態によれば、トルク谷を効果的に抑制することができる。
【００５９】
通路長可変機構４０は、モータ３３によって円筒２３を移動させるものである。したがって、吸気通路９の長さを迅速に変化させることができ、トルク特性を迅速に変化させることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、円筒２３はアルミニウムによって形成されており、軽量化されている。そのため、吸気通路長を容易且つ迅速に変化させることができる。ただし、円筒２３の材料はアルミニウムに限定される訳ではない。また、円筒２３を比重の重い材料で形成することも勿論可能である。
【００６１】
また、本実施形態では、円筒２３が第２ファンネル２５内で移動することにより、第１ファンネル２４と第２ファンネル２５とが連続又は不連続となり、それによって吸気通路長が変化する。そのため、吸気通路長の変化の度合いが大きい。したがって、エンジンのトルク特性を大きく変化させることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、エンジンの吸気系統側でトルク特性の制御を行うこととした。すなわち、吸気通路長を変化させることによって、吸気通路９に発生する圧力波の位相と燃焼室１３ｃの吸気時期とを同調させることとした。したがって、上流インジェクタ７の燃料噴射に起因するトルク谷の発生を、より直接的に抑制することができる。
【００６３】
本実施形態では、上流インジェクタ７は、円筒２３が第１ファンネル２４に嵌り込んで吸気通路９がロング状態になったときに、当該円筒２３の上流端よりも上流側に燃料を噴射する。また、上流インジェクタ７は、円筒２３が第１ファンネル２４から外れて吸気通路９がショート状態になったときであっても、当該円筒２３の上流端よりも上流側に燃料を噴射する。したがって、燃料の霧化を促進させることができ、空気密度をより上昇させることができる。
【００６４】
また、上流インジェクタ７は、燃料を円筒２３の上流端よりも上流側で広がるように噴射するので、燃料の霧化を促進させることができ、空気密度を更に上昇させることができる。
【００６５】
通路長可変機構４０の一部、すなわち、第２ファンネル２５及び円筒２３等は、吸気室１２の内部に配置されている。そのため、通路長可変機構４０の小型化を図ることができる。その結果、車両のレイアウトの自由度を向上させる等の効果を得ることができる。
【００６６】
本実施形態によれば、吸気通路長の変更の際に上流インジェクタ７がＯＮ／ＯＦＦされることはない。したがって、過渡状態の制御が容易である。
【００６７】
また、本実施形態によれば、吸気通路長の変化の前後にわたって、上流インジェクタ７の噴射割合は一定である。したがって、過渡状態の制御を更に容易に行うことができる。
【００６８】
さらに、本実施形態によれば、上流インジェクタ７の噴射割合は、幅広い回転数域にわたって一定である。そのため、上流インジェクタ７を回転数の変化に応じて細かく制御する必要はない。したがって、広範囲の回転数域で運転され、また、回転数の変化の大きい車両、例えば自動二輪車等にとって、特に好適である。なお、本明細書でいう「自動二輪車」には、いわゆるモータバイクの他、スクータ等も含まれる。
【００６９】
なお、上記実施形態のエンジンは、上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１を備えており、いわゆるツインインジェクタ式のエンジンであった。しかし、本発明に係るエンジンは、上流インジェクタ７のみを備えたものであってもよい。
【００７０】
上記実施形態では、上流インジェクタ７は、エアクリーナ５の内部に配置されていた。しかしながら、上流インジェクタ７は、吸気室１２の内部に燃料を噴射するものである限り、エアクリーナ５の外部に配置されていてもよい。
【００７１】
上流インジェクタ７及び下流インジェクタ１１を制御する制御装置と、通路長可変機構４０の制御装置とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００７２】
トルク谷を抑制するようにトルク特性曲線を変化させる制御機構は、上記実施形態の通路長可変機構４０に限定される訳ではない。次に、通路長可変機構４０以外の制御機構を備えた他の実施形態について説明する。
【００７３】
（実施形態２）
実施形態１は、モータ３３によって吸気通路長を変更するものであった。これに対し、実施形態２は、吸気負圧で作動するシリンダによって吸気通路長を変更するものである。
【００７４】
図６に示すように、本実施形態においても、エアクリーナ５の内部に、吸気室１２から区画された別室１６が形成され、別室１６内に上流インジェクタ７が配置されている。
【００７５】
図７に示すように、スロットルボディ２６の上流端には、第１ファンネル１１４が接続されている。車幅方向に並ぶ４つの第１ファンネル１１４は、共通の固定プレート１１５に固定されている。第１ファンネル１１４の開口側には、第１ファンネル１１４に対して接離自在な第２ファンネル１１６が配設されている。車幅方向に並ぶ４つの第２ファンネル１１６は、可動プレート１１７によって一体的に支持されている。
【００７６】
可動プレート１１７には、第２ファンネル１１６を挿通させる円孔１１７ａが形成されている。第２ファンネル１１６は、この円孔１１７ａ内に摺動自在に嵌め込まれている。第２ファンネル１１６の外周面にはストッパ１１８が固定され、ストッパ１１８と可動プレート１１７との間には、スプリング１１９が配置されている。これにより、第２ファンネル１１６は、スプリング１１９によって第１ファンネル１１４側（図中の下側）に常時付勢されている。
【００７７】
第２ファンネル１１６の外周面側には、段部１１６ａが形成されている。図７に示すように、第２ファンネル１１６が第１ファンネル１１４から離れているときには、第２ファンネル１１６は段部１１６ａが可動プレート１１７に当接する位置で静止している。したがって、図７に示す状態では、第２ファンネル１１６は可動プレート１１７と共に一体的に移動することができる。
【００７８】
固定プレート１１５の中央部には、アクチュエータとしてのシリンダ１２０が取り付けられている。固定プレート１１５の一端には、固定プレート１１５から垂直に延びるガイドバー１２１が取り付けられている。ガイドバー１２１は、可動プレート１１７の円孔を摺動自在に貫通している。
【００７９】
シリンダ１２０の本体１２２の内部には、ピストン１２３が第２ファンネル１１６の軸方向と平行に摺動自在に嵌め込まれている。そして、シリンダ本体１２２の内部には、ピストン１２３によって区画される室Ｓ１（図８参照）及び室Ｓ２が形成されている。シリンダ本体１２２には、室Ｓ１，Ｓ２に開口するポート１２４，１２５が形成されている。これらポート１２４，１２５は、それぞれパイプ１２６，１２７を経て、ソレノイド式の切換バルブ１２８に接続されている。切換バルブ１２８は、パイプ１２９を経てエンジン本体１３の吸気系に接続されている。
【００８０】
シリンダ１２０のピストン１２３からは、ロッド１３１が上方に向かって延出している。ロッド１３１の端部には、可動プレート１１７の中央部がナット１３２によって固定されている。
【００８１】
コントローラ１３０が切換バルブ１２８をパイプ１２７側に切り換えると、エンジン本体１３に発生する吸気負圧が、パイプ１２９，１２７及びポート１２５を経てシリンダ１２０内の室Ｓ２に導かれる。この結果、ピストン１２３は図８に示すように吸気負圧に引かれて下降し、ロッド１３１を介して可動プレート１１７を第１ファンネル１１４側に移動させる。このように可動プレート１１７が移動すると、第２ファンネル１１６も同じ方向へ移動し、第１ファンネル１１４の開口部に当接して、第１ファンネル１１４と第２ファンネル１１６とが連続する。すなわち、吸気通路はロング状態となる。
【００８２】
一方、コントローラ１３０が切換バルブ１２８をパイプ１２６側へ切り替えると、エンジン本体１３に発生する吸気負圧は、パイプ１２９，１２６及びポート１２４を経てシリンダ１２０内の室Ｓ１に導かれる。すると、ピストン１２３は図７に示すように吸気負圧に引かれて上昇し、ロッド１３１を介してプレート１１７を第２ファンネル１１６と共に上昇させる。この結果、第２ファンネル１１６は第１ファンネル１１４から離れ、吸気通路はショート状態となる。
【００８３】
以上のように、実施形態２においても、吸気通路長を変化させることができ、トルク特性曲線の谷部を抑制することができる。したがって、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、可動プレート１１７を駆動するアクチュエータとして、エンジン本体１３に発生する吸気負圧で作動するシリンダ１２０を採用したため、第２ファンネル１１６の移動動作の応答性が高い。したがって、トルク特性を迅速に変化させることができる。
【００８５】
なお、上記通路長可変機構に関するその他の構成又は動作等は、特許第２７７９１９８号公報に記載された通りである。本実施形態は、同公報に開示された内容のすべてを含むものである。ただし、当該公報に開示された実施形態等と同等の機能を有していればよく、それらの実施形態等に限定されるものではない。
【００８６】
（実施形態３）
前記実施形態１及び２は、吸気通路長を変化させることによってトルク特性を変化させるものであった。これに対し、実施形態３は、動弁装置を備え、吸気バルブ又は排気バルブの開閉時期又は開閉時間を変化させることにより、トルク特性曲線を変えるものである。
【００８７】
以下では、吸気系に動弁装置を設けた実施形態について説明する。ただし、排気系に動弁装置を設けることも勿論可能である。
【００８８】
また、図示は省略するが、本実施形態では、吸気通路内にスロットルバルブは設けられていない。すなわち、本実施形態は、いわゆるノンスロットルバルブ式のエンジンである。
【００８９】
図９に示すように、吸気バルブ１３ｂは、バルブ軸２０３ｂと、バルブ軸２０３ｂの先端に取り付けられたバルブヘッド２０３ａと、バルブ軸２０３ｂの根元部（上端部）に固定されたリテーナ２０４とを備えている。リテーナ２０４とシリンダヘッド２０２のばね座２０５との間には、弁ばね２０６が配置されている。これにより、吸気バルブ１３ｂは、弁ばね２０６により閉方向に常時付勢されている。
【００９０】
吸気バルブ１３ｂの上方には、動弁装置２０７が配設されている。この動弁装置２０７は、揺動部材２０９、中間ロッカ２１０、及びロッカアーム２１１を備えている。動弁装置２０７は、吸気カム軸２０８により揺動部材２０９を揺動させ、揺動部材２０９により中間ロッカ２１０を介してロッカアーム２１１を揺動させ、ロッカアーム２１１の揺動により吸気バルブ１３ｂを軸方向に進退させ、もって吸気開口２０２ｂを開閉する。
【００９１】
吸気カム軸２０８には、カムノーズ２０８ｃが形成されている。カムノーズ２０８ｃは、一定の外径を有するベース円部２０８ａと、所定のカムプロフィールを有するリフト部２０８ｂとから構成されている。
【００９２】
揺動部材２０９は、吸気カム軸２０８と平行に配置され且つ揺動軸２１２に揺動自在に支持された一対の揺動アーム部２０９ａと、それら揺動アーム部２０９ａの先端部（下端部）同士を連結するように形成された揺動カム面２０９ｂと、揺動アーム部２０９ａの途中に揺動軸２１２と平行に且つ揺動アーム部２０９ａを貫通するように配置されたローラ軸２０９ｃと、ローラ軸２０９ｃに回転自在に支持された揺動ローラ２０９ｄとを備えている。なお、この揺動ローラ２０９ｄは、カムノーズ２０８ｃに常時接触している。
【００９３】
また、揺動アーム２０９ａの基部（上端部）には、揺動軸２１２が揺動自在に貫通している。この揺動軸２１２には、コイルスプリングからなるバランスばね２１３が取り付けられている。バランスばね２１３の一端２１３ａは揺動アーム部２０９ａに係止し、他端２１３ｂはシリンダヘッド２０２に係止されている。バランスばね２１３は、揺動ローラ２０９ｄがカムノーズ２０８ｃに当接するように揺動部材２０９を付勢し、これにより揺動部材２０９の重量が弁ばね２０６に作用することを回避している。
【００９４】
揺動カム面２０９ｂは、ベース円部２０９ｅとリフト部２０９ｆとが連続してなる湾曲面である。ベース円部２０９ｅは、揺動軸２１２の軸心を揺動中心ａとする半径Ｒ１の円弧状をなしている。そのため、ベース円部２０９ｅが揺動ローラ２０９ｄに接触している間は、揺動部材２０９の揺動角度が増加しても、吸気バルブ１３ｂは全閉位置にあり、リフトされない。
【００９５】
一方、リフト部２０９ｆは、リフト部２０８ｂの頂部に近い部分が揺動ローラ２０９ｄを押圧するほど、つまり揺動部材２０９の揺動角度が大きくなるほど、吸気バルブ１３ｂを大きくリフトさせる。本実施形態では、このリフト部２０８ｂは、速度が一定のランプ区間と、速度が変化する加速区間と、速度が略一定のリフト区間とから構成されている。
【００９６】
ロッカアーム２１１は、円筒状の基部２１１ｃと、基部２１１ｃから前方（吸気バルブ側）に延びるアーム部２１１ｄとから構成されている。基部２１１ｃは、吸気カム軸２０８と平行に配置されたロッカ軸２１４に揺動自在に支持されている。アーム部２１１ｄの先端下部には、バルブ押圧面２１１ａが形成されている。このバルブ押圧面２１１ａは、バルブ軸２０３ｂの上端に取り付けられたシム２０３ｃを押圧する。また、アーム部２１１ｄの上縁には、ロッカ押圧面２１１ｂが形成されている。ロッカ押圧面２１１ｂは、中間ロッカ２１０のロッカピン２１０ａと接触しており、ロッカピン２１０ａによって押圧される。このロッカ押圧面２１１ｂは、バルブ全閉状態において、揺動部材２０９の揺動中心ａを中心とする半径Ｒ２の円弧をなすように形成されている。
【００９７】
ロッカ軸２１４には、モータ２５０が設けられている。コントローラ２５１がモータ２５０を制御することにより、ロッカ軸２１４の回転角度位置は自由に調整される。ロッカ軸２１４の途中には、軸心ｂから半径方向外方に偏心した偏心ピン部２１４ａが設けられている。中間ロッカ２１０の中間アーム部２１０ｂの基端部には凹部２１０ｃが形成されており、この凹部２１０ｃは偏心ピン部２１４ａに係止されている。
【００９８】
中間ロッカ２１０は、上記中間アーム部２１０ｂと、中間アーム部２１０ｂの先端に連結され且つカム軸方向に延びるロッカピン２１０ａとを備えている。ロッカローラ２１０ｄは、ロッカピン２１０ａに回転自在に支持されている。ロッカローラ２１０ｄは揺動部材２０９の揺動カム面２０９ｂに接触しており、ロッカピン２１０ａはロッカアーム２１１のロッカ押圧面２１１ｂに接触している。
【００９９】
ここで、揺動部材２０９の揺動中心ａと、揺動カム面２０９ｂと中間ロッカローラ２１０ｄとの接点ｃとを結ぶ直線を直線Ａとする。そして、直線Ａからロッカアーム２１１の揺動中心ｂまでの距離をＬｃ、バルブ軸線Ｂからロッカアーム２１１の揺動中心ｂまでの距離をＬｖとすると、ロッカレバー比はＬｖ／Ｌｃとなる。このレバー比は、バルブ開期間が短いほど大きくなる。
【０１００】
上記モータ２５０によりロッカ軸２１４の回転角度位置を変化させると、中間ロッカローラ２１０ｄ、中間ロッカピン２１０ａがそれぞれ揺動カム面２０９ｂ、ロッカ押圧面２１１ｂに沿って移動し、バルブの開角度及びリフト量が連続的に変化する。
【０１０１】
具体的には、例えば図９に示すように、バルブ開期間が最小で且つ最大リフト量が最小の小開度状態では、ロッカ軸２１４は偏心ピン部２１４ａが揺動カム面２０９ｂから最も離れるように回転駆動される。これにより、中間ロッカローラ２１０ｄと揺動カム面２０９ｂとの接点ｃの位置は、リフト部２０９ｆから最も遠い位置になる。また、接点ｃがロッカアーム２１１の揺動中心ｂ側に最も近くなり、上記Ｌｃが小さくなることから、ロッカレバー比は最大となる。そのため、リフトカーブは、図１１の曲線Ｃ１となる。
【０１０２】
一方、図１０に示すように、バルブ開期間が最大で且つ最大リフト量が最大の大開度状態では、ロッカ軸２１４は偏心ピン２１４ａが揺動カム面２０９ｂ側に最も接近するように回転駆動される。これにより、中間ロッカローラ２１０ｄと揺動カム面２０９ｂとの接点ｃ’の位置は、リフト部９ｆ側に最も近い位置になる。上記接点ｃ’がロッカアーム２１１の揺動中心ｂから離れ、上記Ｌｃが最大となることから、ロッカレバー比は最小となる。そのため、リフトカーブは図１１の曲線Ｃ３となる。そして、上記小開度状態から大開度状態に移行するにつれて、リフトカーブは曲線Ｃ１からＣ３に連続的に変化する。
【０１０３】
ここで、図１１における曲線Ｃ１’〜Ｃ３’は、ロッカレバー比が一定の場合の比較例のリフトカーブを示している。すなわち、この比較例装置を、本実施形態の大開度状態におけるリフトカーブと同じ特性を有するように設定し、ここから小開度状態側に移行する場合のリフト量の変化を比較したものである。同図から明らかなように、ロッカレバー比が一定の比較例装置の場合には、リフト量はカーブＣ３’からＣ２’を経てＣ１’に移行し、大きく落ち込んでいく。これに対し、ロッカレバー比を小開度状態側ほど大きく設定した本実施形態の場合には、リフト量はカーブＣ３からＣ２を経てＣ１に移行し、落ち込みが抑制される。このように、同一開度で比較したときのリフト量の落ち込みは、本実施形態の方が上記比較例装置よりも小さいことが分かる。
【０１０４】
本実施形態によれば、吸気バルブ１３ｂの開閉時期及び開閉期間を変化させることにより、吸気通路の脈動波の発生時期及び周期を制御することができ、エンジンのトルク特性を変化させることができる。したがって、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、上記実施形態は、動弁装置２０７を吸気側に設け、吸気バルブ１３ｂの開閉時期及び開閉期間を変化させる形態であった。しかし、動弁装置２０７を排気側に設け、排気バルブの開閉時期及び開閉期間を変化させるようにしてもよい。この場合であっても、トルク特性曲線の谷部を抑制させるようにトルク特性を変化させることが可能である。
【０１０６】
上記動弁装置２０７は、バルブの開閉時期及び開閉期間の両方を変化させるものであった。しかし、動弁装置２０７は、バルブの開閉時期及び開閉期間のいずれか一方のみを変化させるものであってもよい。
【０１０７】
動弁装置は、電磁弁式又は油圧弁式のものであってもよい。動弁装置は、特定の形式のものに限定される訳ではない。
【０１０８】
なお、本実施形態は、国際公開ＷＯ０３／０９８０１２号パンフレットに開示された内容のすべてを含むものである。ただし、当該パンフレットに開示された実施形態等と同等の機能を有していればよく、それらの実施形態等に限定されるものではない。
【０１０９】
（実施形態４）
実施形態４は、トルク特性を変化させる制御機構として、排気通路の長さを変化させる機構を備えたものである。本実施形態に係る制御機構は、排気通路に発生する圧力波の位相と燃焼室の排気時期とを同調させる制御を実行する。
【０１１０】
図１２に模式的に示すように、本実施形態のエンジンは４気筒４バルブエンジンからなり、気筒毎に２つの吸気バルブ１３ｂ及び２つの排気バルブ１３ｅを備えている。
【０１１１】
エンジンの排気装置３０８は、左端部及び右端部の気筒の排気ポートを合流させる右マニホールド３０９ａと、中央の２つの気筒の排気ポートを合流させる左マニホールド３０９ｂと、これらマニホールド３０９ａ，３０９ｂを１つに合流させる合流管３０９とを備えている。
【０１１２】
右マニホールド３０９ａ及び左マニホールド３０９ｂの中途部は、連通管３０９ｃで連通されている。連通管３０９ｃには、連通管３０９ｃを開閉する排気制御弁３１０が配設されている。排気装置３０８の実質的排気通路長は、排気制御弁３１０の開閉によって変化する。すなわち、排気通路の通路長は、排気制御弁３１０が閉じられるとロング状態となり、排気制御弁３１０が開かれるとショート状態となる。なお、排気制御弁３１０は、コントローラ３０５によって制御される。
【０１１３】
このように排気通路長が変化することにより、排気通路に生じる脈動波の周期が変化する。したがって、排気通路長を変化させることによって、トルク特性を変化させることができる。本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
なお、本実施形態は、特開平１０−１７６５５８号公報に開示された内容のすべてを含むものである。ただし、当該公報に開示された実施形態等と同等の機能を有していればよく、それらの実施形態等に限定されるものではない。
【０１１５】
排気通路長を変化させる機構は、上記機構に限定されるものではない。トルク特性を変化させる制御機構として、他の機構を用いることも勿論可能である。
【０１１６】
（実施形態５）
実施形態５は、トルク特性を変化させる制御機構として、圧力波を反射する反射板を排気通路に設けたものである。すなわち、本実施形態では、排気通路に生じる圧力波の一部を反射板で反射させ、排気通路の開口端で反射する圧力波と反射板で反射した圧力波（反射波）とを相互に干渉させる。そして、この相互干渉によって圧力波を減衰させ、トルク特性を変化させる。
【０１１７】
図１３に示すように、本実施形態に係るエンジンでは、合流管（以下、本実施形態では単に排気管という）３０９内に蝶弁形の反射板３１１が設けられている。なお、ここでは実施形態４のエンジンに反射板３１１を設けた例を説明するが、排気制御弁３１０のないエンジンに反射板３１１を設けてもよいことは勿論である。
【０１１８】
反射板３１１は、排気管３０９に固定された支軸と、この支軸に回転自在に支持された円板とから構成されている。円板は排気管３１１の内面と同心状に支持されている。支軸を回転させると円板が支軸の周りを回転し、反射板３１１の断面積が変化する。円板の面積は排気管３１１の断面積の約１／２に設定されており、支軸によって反射板３１１が閉じられると、排気管３０９の断面積の１／２が閉じられ、反射面は最大となる。
【０１１９】
反射板３１１が最小開度にあるときには、排気行程開始時（排気バルブ１３ｅが開く時）に排気口に生じた正の圧力波の一部が反射板３１１によって反射され、残部は反射板３１１の周囲を通過して排気管３０９の下流端で反転し、逆方向に進行する。ここで、反射板３１１で反射した圧力波と、開口端で反射した圧力波とは、圧力波形が同じで位相のみが逆となる。そのため、両圧力波は互いに打ち消し合って、減衰する。すなわち、本実施形態では、排気圧の脈動は反射板３１１と開口端とで２分して反射され、相互に干渉することによって減衰する。
【０１２０】
したがって、本実施形態では、排気行程終期（吸気バルブ１３ｂの開き始める時）に排気口に作用する正の圧力波を減衰させ、その影響を弱めることができるので、吸気の吸入が圧力波によって妨げられることを防止することができる。これにより、トルク谷を抑制するようにトルク特性を変化させることができる。
【０１２１】
なお、本実施形態は、特公平７−７８３７０号公報に開示された内容のすべてを含むものである。ただし、当該公報に開示された実施形態等と同等の機能を有していればよく、それらの実施形態等に限定されるものではない。
【０１２２】
（その他の実施形態）
吸気通路又は排気通路に生じる脈動波を利用してトルク特性を変化させる制御機構は、前記各実施形態の機構に限定されるものではない。例えば、上記制御機構は、吸気通路又は排気通路の流路面積を変化させる機構であってもよい。上記制御機構として、吸気通路又は排気通路の流路面積を変化させる任意の機構を利用することができる。
【０１２３】
図１４は、排気通路の流路面積を変化させる機構を模式的に示した図である。この機構では、排気通路１５の中途部に、径方向に伸縮する膨張通路４０１が形成されている。膨張通路４０１は、駆動機構４００によって伸縮される。
【０１２４】
このように、流路面積を変化させることによっても、トルク特性を変化させることができる。したがって、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
また、脈動波の周期は空気の温度によって変化するので、上記制御機構は、吸気通路の温度を変化させる機構、又は排気通路の温度を変化させる機構であってもよい。また、脈動波の周期は空気の圧力によっても変化するので、上記制御機構は、吸気通路内の圧力を変化させる機構、又は排気通路内の圧力を変化させる機構であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
以上説明したように、本発明は、エンジン及びそれを備えた車両について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】自動二輪車の側面図である。
【図２】実施形態１に係るエンジンの要部の断面図である。
【図３】実施形態１に係るエンジンの要部の断面図である。
【図４】エアクリーナの分解平面図である。
【図５】（ａ）はエンジン回転数と上流インジェクタの噴射割合との関係を示すグラフ、（ｂ）はトルク特性曲線図、（ｃ）はエンジン回転数と吸気通路長との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態２に係るエンジンの要部の側面図である。
【図７】実施形態２に係るエアクリーナの内部断面図である。
【図８】実施形態２に係るエアクリーナの内部断面図である。
【図９】実施形態３に係る動弁装置の構成図である。
【図１０】実施形態３に係る動弁装置の構成図である。
【図１１】カム角とリフトとの関係を示す図である。
【図１２】実施形態４に係るエンジンの構成を示す模式図である。
【図１３】実施形態５に係るエンジンの構成を示す模式図である。
【図１４】他の実施形態に係るエンジンの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２８】
５        エアクリーナ
７        上流インジェクタ（噴射器）
９        吸気通路
１０      導入口（導入部）
１１      下流噴射器
１２      吸気室
１３      エンジン本体
１３ｂ    吸気バルブ
１３ｃ    燃焼室
１３ｅ    排気バルブ
１５      排気通路
２３      円筒（筒状体）
２４      第１ファンネル
２５      第２ファンネル
３３      モータ（駆動機構）
４０      移動機構（通路長可変機構）
６０      コントローラ（制御機構，噴射制御装置）
１００    自動二輪車（車両）
２０２ｂ  吸気開口（吸気口）
２０７    動弁装置（吸気タイミング可変機構、排気タイミング可変機構）
２０８    吸気カム軸（バルブ開閉機構）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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