(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドには、燃焼室に開口する排気ポートと、前記排気ポートに排気浄化用の２次空気を導く２次空気通路とが設けられた内燃機関において、
前記２次空気通路は、前記シリンダヘッドの側壁に開口する入口と、前記排気ポートに開口する出口とを有し、
前記２次空気通路は、シリンダ軸線方向で、前記燃焼室に対して前記排気ポートよりも遠い位置にあると共に、前記２次空気通路と前記排気ポートとの間にオイル通路が設けられることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記シリンダヘッドには、前記シリンダヘッドを冷却するための冷却流体が流れる冷却流体通路が、前記燃焼室と前記２次空気通路との間に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは、前記排気ポートを開閉する排気弁を駆動する動弁装置が収容される動弁室を形成し、
前記オイル通路は、前記動弁室内で前記シリンダヘッドの側壁と前記２次空気通路が設けられた隆起部とにより形成される凹部に集まるオイルを、前記シリンダヘッドに設けられたオイル戻り通路に導くことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。
【請求項４】
前記シリンダヘッドは鋳造により形成された鋳造品であり、
前記シリンダヘッドには、前記動弁装置のカム軸を駆動する無端伝動帯が収容される伝動室が形成され、
前記オイル戻り通路は前記伝動室であり、
前記オイル通路は前記伝動室を形成する中子により形成された孔で構成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
【請求項５】
前記２次空気通路は、前記入口を有する上流通路と、前記出口を有する下流通路と、前記上流通路に対して前記下流通路が屈曲して接続する屈曲部とから構成され、
前記上流通路および前記屈曲部は、シリンダ軸線方向で前記オイル通路に対して前記燃焼室とは反対側に位置し、
前記屈曲部は、シリンダ軸線方向から見て、前記オイル通路と重なる位置または前記入口から延びている前記上流通路において前記オイル通路を越えた部分にあることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関。
【請求項６】
前記上流通路は、前記シリンダヘッドの前記側壁からの機械加工により形成された直線状の孔であり、前記下流通路は、前記燃焼室を通じて前記排気ポートの壁面からの機械加工により形成された直線状の孔であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に開口する排気ポートと、排気ポートに排気浄化用の２次空気を導く２次空気通路とが設けられたシリンダヘッドを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、シリンダブロックと一体化されたシリンダヘッドに、燃焼室に開口する排気ポートと、排気ポートに排気浄化用の２次空気を導く２次空気通路とが設けられたものは知られている。（例えば特許文献１，２参照）
【特許文献１】実公昭６１−４６４７号公報
【特許文献２】特開２０００−７３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
内燃機関のシリンダヘッドに設けられた排気ポートに供給される２次空気は、排気ガス中のＨＣなどの可燃成分（以下、「可燃成分」という。）を燃焼させて排気ガスを浄化するための空気であり、可燃成分を効率よく燃焼させることが望ましい。このため、シリンダヘッドに設けられた２次空気通路内の２次空気が、シリンダヘッドに設けられた燃焼室または排気ポートからの熱により加熱されることは、可燃成分の燃焼を促進させる点で好ましいものである。
しかしながら、２次空気通路が、シリンダブロックのシリンダ軸線方向で燃焼室と排気ポートとの間に設けられる場合や、排気ポートの真下または真上で排気ポートに沿って設けられる場合には、２次空気通路内で２次空気が過度に加熱されるおそれがある。そして、過度に加熱された２次空気では、その密度が低下して、酸素濃度が低下する結果、可燃成分の燃焼効率の低下を招来する。
そこで、シリンダヘッドに設けられた２次空気通路内での２次空気の過度な加熱を防止するために、２次空気通路を囲むよう冷却流体通路を設けるのでは、シリンダヘッドが大型化したり、シリンダヘッドの構造が複雑化してコストが増大する。
また、２次空気通路を形成するために、シリンダヘッドにより形成される動弁室の底室壁に通路形成部が設けられる場合、該通路形成部が隆起部であると、該隆起部が動弁室内でのオイルの流動を妨げて、動弁室内での潤滑箇所の潤滑後のオイルがオイル戻り通路に流入しにくくなることがある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜６記載の発明は、燃焼室および排気ポートからの熱による２次空気の過度な加熱を防止して、２次空気による排気浄化性能を高めること、およびシリンダヘッドの小型化を図ることを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、シリンダヘッド内での２次空気の過度な加熱防止効果を高めながらシリンダヘッドの一層の小型化を図ることを目的とし、請求項３，５記載の発明は、さらに、２次空気の過度な加熱防止効果を高めるためのオイル通路を利用して動弁室内からのオイル戻りの不良を解消することを目的とし、請求項４記載の発明は、さらに、２次空気通路が設けられたシリンダヘッドのコスト削減を図ることを目的とし、請求項６記載の発明は、さらに、屈曲した２次空気通路の形成を容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを備え、前記シリンダヘッドには、燃焼室に開口する排気ポートと、前記排気ポートに排気浄化用の２次空気を導く２次空気通路とが設けられた内燃機関において、前記２次空気通路は、前記シリンダヘッドの側壁に開口する入口と、前記排気ポートに開口する出口と有し、前記２次空気通路は、シリンダ軸線方向で、前記燃焼室に対して前記排気ポートよりも遠い位置にあると共に、前記２次空気通路と前記排気ポートとの間にオイル通路が設けられる内燃機関である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関において、前記シリンダヘッドには、前記シリンダヘッドを冷却するための冷却流体が流れる冷却流体通路が、前記燃焼室と前記２次空気通路との間に設けられるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関において、前記シリンダヘッドは、前記排気ポートを開閉する排気弁を駆動する動弁装置が収容される動弁室を形成し、前記オイル通路は、前記動弁室内で前記シリンダヘッドの側壁と前記２次空気通路が設けられた隆起部とにより形成される凹部に集まるオイルを、前記シリンダヘッドに設けられたオイル戻り通路に導くものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の内燃機関において、前記シリンダヘッドは鋳造により形成された鋳造品であり、前記シリンダヘッドには、前記動弁装置のカム軸を駆動する無端伝動帯が収容される伝動室が形成され、前記オイル戻り通路は前記伝動室であり、前記オイル通路は前記伝動室を形成する中子により形成された孔で構成されるものである。
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の内燃機関において、前記２次空気通路は、前記入口を有する上流通路と、前記出口を有する下流通路と、前記上流通路に対して前記下流通路が屈曲して接続する屈曲部とから構成され、前記上流通路および前記屈曲部は、シリンダ軸線方向で前記オイル通路に対して前記燃焼室とは反対側に位置し、前記屈曲部は、シリンダ軸線方向から見て、前記オイル通路と重なる位置または前記入口から延びている前記上流通路において前記オイル通路を越えた部分にあるものである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の内燃機関において、前記上流通路は、前記シリンダヘッドの前記側壁からの機械加工により形成された直線状の孔であり、前記下流通路は、前記燃焼室を通じて前記排気ポートの壁面からの機械加工により形成された直線状の孔であるものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、２次空気通路は、燃焼室に対して排気ポートよりも遠い位置にあるので、燃焼室の熱による２次空気の加熱が抑制され、しかも２次空気通路と排気ポートとの間にオイル通路が設けられるので、オイル通路を流れるオイルにより排気ポートから２次空気通路への伝熱量が減少して、排気ポートの熱による２次空気の加熱も抑制される。この結果、燃焼室および排気ポートの熱により、２次空気が２次空気通路内で過度に加熱されることが抑制されるので、過度の加熱に起因する２次空気の密度の低下による酸素濃度の低下が防止されて、２次空気による排気ガス中の可燃成分の燃焼が促進され、内燃機関の排気浄化性能が向上する。
また、２次空気通路と排気ポートとの間隔が小さくされる場合にも、オイル通路を利用して２次空気の過度な加熱を防止することができるので、シリンダヘッドの小型化が可能になる。
請求項２記載の事項によれば、冷却流体通路を流れる冷却流体により燃焼室から２次空気通路への伝熱量が減少するので、燃焼室の熱による２次空気の加熱が抑制される。この結果、燃焼室と２次空気通路との間隔を小さくする場合にも、シリンダヘッドを冷却するための冷却流体通路を利用して２次空気の過度な加熱を防止することができるので、シリンダヘッドの小型化が可能になる。
請求項３記載の事項によれば、２次空気通路を設けるために動弁室内に隆起部が形成され、該隆起部により、動弁室内のオイルが溜まるような凹部が形成される場合にも、該凹部に集まるオイルをオイル戻り通路に導くオイル通路が設けられるので、動弁室内のオイルの戻りが該隆起部により阻害されない。この結果、２次空気の過度な加熱防止効果を高めるためのオイル通路を利用することにより、動弁室内からのオイル戻りの不良を解消することができる。そして、動弁室内に貯留したままになるオイル量が減少するので、内燃機関に必要なオイル量を減少することができる。
請求項４記載の事項によれば、オイル通路がシリンダヘッドに設けられる伝動室を形成するための中子を利用して形成される。この結果、オイル通路を形成するためだけに、機械加工などの加工が必要になる場合に比べて、シリンダヘッドに対する加工工程が少なくなるので、２次空気通路が設けられたシリンダヘッドのコストを削減することができる。
請求項５記載の事項によれば、上流通路および下流通路が屈曲部で接続されていることから、２次空気通路がシリンダヘッド内で屈曲しているので、例えば入口から出口までがほぼ一直線状の２次空気通路に比べて、シリンダヘッドにおける２次空気通路の配置の自由度が大きくなり、シリンダヘッドの小型化を可能としながら、シリンダヘッド内での２次空気の過度な加熱防止効果を有する２次空気通路を設けることができる。
また、屈曲部を利用して、シリンダ軸線方向でオイル通路に対して燃焼室とは反対側でオイル通路を回避するように２次空気通路を設けることができるので、例えば入口から出口までがほぼ一直線状の２次空気通路に比べて、２次空気通路がオイル通路の配置を制約することが少なくなる。この結果、２次空気通路と排気ポートとの間に設けられるオイル通路の通路面積を大きくすることができるので、動弁室内のオイルをオイル戻り通路に円滑に流出させることが可能になって、２次空気の過度な加熱防止効果を高めるためのオイル通路を利用して動弁室内からのオイル戻りの不良が解消され、しかもシリンダヘッドを小型化することができる。
請求項６記載の事項によれば、ドリルなどの直線状の孔を形成する工具により、簡単な機械加工で屈曲部を有する２次空気通路を形成することができるので、シリンダヘッド内での屈曲した２次空気通路の形成が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された内燃機関Ｅは、機械としての車両である自動二輪車Ｖに、クランク軸28が車幅方向に指向する横置き配置で搭載される空冷式の４ストローク内燃機関であり、クランク軸28に連結される入力軸を備える変速機と共にパワーユニットＰを構成する。
なお、明細書において、上下方向は鉛直方向であり、実施形態において、前後および左右は、それぞれ、内燃機関Ｅを備える自動二輪車Ｖを基準にしたときの前後および左右を意味するものとする。そして、左右方向は、車幅方向および後述するカム軸41（図３参照）の軸方向に一致する。また、右方および左方の一方を左右方向での一方向とするとき、右方および左方の他方は、左右方向での他方向である。
【０００８】
自動二輪車Ｖは、車体フレームＦと該車体フレームＦを覆う車体カバーＣとを備える車体と、車体フレームＦに支持されるパワーユニットＰとを備える。車体フレームＦは、ヘッドパイプ１と、該ヘッドパイプ１から後方に延びていると共に燃料タンク14を支持する左右１対のメインフレーム２と、メインフレーム２の下方でヘッドパイプ１から後方に向かって斜め下方に延びている１つのダウンチューブ３と、各メインフレーム２の後部に接続されて後方に延びると共にシート15を支持する左右１対のシートレール４と、左右のメインフレーム２の後部と左右のシートレール４の後部とをそれぞれ連結する左右１対のリヤフレーム５と、各メインフレーム２の後部に接続されて下方に延びている左右１対のピボットプレート６とを備える。
【０００９】
ヘッドパイプ１には、下端部に前輪８が軸支されると共に上端部にハンドル11が取り付けられたフロントフォーク10が操向可能に支持される。左右のピボットプレート６に支持されるピボット軸７には、左右１対のスイングアーム12の前端部が揺動可能に支持される。各スイングアーム12の後端部は、シートレール４の後部に結合されたリヤクッション13を介して車体フレームＦに支持されると共に後輪９を軸支する。
【００１０】
両メインフレーム２とダウンチューブ３との間に配置されたパワーユニットＰは、ダウンチューブ３およびピボットプレート６に取り付けられる。パワーユニットＰの後部には前記変速機の出力軸16が配置され、内燃機関Ｅが発生した動力は、クランク軸28を通じて前記変速機に入力されて変速された後に、出力軸16から終減速機構17を介して後輪９に伝達される。該終減速機構17は、出力軸16に結合された駆動スプロケット17ａと、駆動輪としての後輪９に結合された被動スプロケット17ｂと、両スプロケット17ａ，17ｂに巻掛けられた無端のチェーン17ｃとから構成される。
【００１１】
併せて図２，図３を参照すると、内燃機関Ｅは、前傾した１つのシリンダ20ａを有するシリンダブロック20と、シリンダブロック20の上部に配置されるシリンダヘッド21と、シリンダヘッド21の上部に配置されるヘッドカバー22と、シリンダブロック20の下部に配置されるクランクケース23とから構成される機関本体を備える。クランクケース23は、前記変速機を収容するミッションケース24と一体成形されている。
【００１２】
シリンダヘッド21およびクランクケース23は、複数であるヘッドボルト25，26により、シリンダブロック20を挟んでシリンダ軸線Ｌｃの方向（以下、「シリンダ軸線方向」という。）での両端部である上端部および下端部にそれぞれ結合されて、シリンダブロック20と一体化される。ヘッドボルト25は、カムホルダ44の一対の軸受部44ａ，44ｂおよびシリンダヘッド21に設けられた挿通孔25ａ（図４も参照）およびシリンダブロック20に設けられた挿通孔（図示されず）に挿通されてクランクケース23にねじ込まれ、ナット25ｂにより締め付けられる。
【００１３】
シリンダ20ａは、シリンダ軸線Ｌｃがクランク軸28から上方に向かって鉛直線に対してやや斜め前方に指向した状態で、車体に配置される。シリンダ20ａのシリンダボア20ｂにはピストン27が往復運動可能に嵌合し、該ピストン27がコンロッドを介して連結されるクランク軸28は、主軸受を介してクランクケース23に回転可能に支持される。
【００１４】
シリンダヘッド21には、ピストン27とシリンダヘッド21との間の燃焼室29にそれぞれ開口する吸気口30ａを有する吸気ポート30および排気口31ａを有する排気ポート31が設けられ、点火栓32が燃焼室29に臨んで装着される。シリンダヘッド21に設けられる吸気弁33および排気弁34は、シリンダヘッド21に固定された案内筒35に摺動可能に支持されて、弁バネ36により閉弁方向に付勢される。
ここで、燃焼室29は、シリンダ軸線方向においてピストン27とシリンダヘッド21との間で、シリンダボア20ｂとシリンダヘッド21の凹部とにより形成される空間であるとする。
【００１５】
吸気弁33および排気弁34は、動弁用伝動機構37を介して伝達されるクランク軸28の動力により回転駆動されるカム軸41を備える動弁装置40により開閉駆動され、クランク軸28の回転に同期して、吸気口30ａおよび排気口31ａをそれぞれ開閉する。
【００１６】
動弁室38に収容される動弁装置40は、シリンダヘッド21に一体成形されて設けられたカムホルダ44の軸受部44ａ，44ｂを介してシリンダヘッド21に回転可能に支持されるカム軸41と、カム軸41に設けられる吸気カム41ｉおよび排気カム41ｅによりそれぞれ駆動されて揺動する吸気ロッカアーム42ｉおよび排気ロッカアーム42ｅと、各ロッカアーム42ｉ，42ｅを揺動可能に支持する１対のロッカ軸43ｉ，43ｅとを備える。カムホルダ44に設けられた孔44ｉ，44ｅに挿入されて保持されるロッカ軸43ｉ，43ｅは、ヘッドボルト25により抜け止めされる。
【００１７】
伝動機構37は、クランク軸28の軸端部に設けられる駆動スプロケットとカム軸41の軸端部に設けられて動弁室38内に配置される被動スプロケット37ａと、前記駆動スプロケットおよび被動スプロケット37ａに掛け渡される無端伝動帯であるチェーン37ｂとを備える。
【００１８】
チェーン37ｂは、シリンダヘッド21においてカム軸41の回転中心線Ｌａの方向（以下、「カム軸方向」という。）での一方の端部に設けられる空洞45ａ、および、シリンダブロック20においてカム軸方向での一方の端部に設けられる空洞（図示されず）により構成される伝動室としてのチェーン室45に収容される。
シリンダブロック20およびシリンダヘッド21は、軽金属材料、例えばアルミニウム合金材料から、鋳造により形成された鋳造品であり、空洞45ａはシリンダヘッド21を鋳造するための鋳型の一部である中子により形成される。
【００１９】
動弁室38は、シリンダヘッド21およびヘッドカバー22により形成される。そして、動弁室38の室壁として、底室壁48ｅと、底室壁48ｅから上方または反燃焼室側に立ち上がってシリンダ軸線Ｌｃを囲む筒状の側室壁49とが、シリンダヘッド21により形成され、天井室壁48ｆがヘッドカバー22により形成される。
併せて図４，図５を参照すると、側室壁49は、シリンダ軸線Ｌｃを囲むシリンダヘッド21の側壁47の一部により形成され、該側壁47は、この実施形態では、前後方向で対向する前壁47ａおよび後壁47ｂと、左右方向で対向する左壁47ｃおよび右壁47ｄとにより構成される。そして、側室壁49は、前後方向で対向する前室壁49ａおよび後室壁49ｂと、左右方向で対向する左室壁49ｃおよび右室壁49ｄとにより構成される。したがって、前室壁49ａ、後室壁49ｂ、左室壁49ｃおよび右室壁49ｄは、それぞれ、前壁47ａ、後壁47ｂ、左壁47ｃおよび右壁47ｄの一部である。
【００２０】
なお、内燃機関Ｅの部分や部材などに対して、燃焼室側とは、シリンダ軸線方向で燃焼室29に近い位置（この実施形態では上下方向で下側でもある。）を意味し、反燃焼室側とは、シリンダ軸線方向で燃焼室29から遠い位置（この実施形態では上下方向で上側でもある。）を意味するものとする。
【００２１】
図１〜図３を参照すると、内燃機関Ｅは、燃焼室29に吸入空気を導く吸気通路を形成する吸気装置50と、吸入空気に燃料を供給して混合気を形成する混合気形成手段としての気化器51と、排気ガスを内燃機関Ｅの外部に導く排気通路を形成する排気装置52とを備える。
吸気装置50は、外気を取り入れるエアクリーナ50ａと、該エアクリーナ50ａからの吸入空気の流量を制御するスロットル弁が設けられるスロットルボディ50ｂと、スロットルボディ50ｂとシリンダヘッド21の吸気側の側壁47である後壁47ｂとを接続する吸気管50ｃとを備える。スロットルボディ50ｂは、気化器51のボディにより構成される。
排気装置52は、シリンダヘッド21の排気側の側壁47である前壁47ａに接続される排気管52ａと、排気管52ａの下流に接続される排気マフラ52ｂとを備える。
【００２２】
前記スロットル弁により流量制御される吸入空気は、気化器51から供給された燃料と混合して混合気を形成し、吸気弁33の開弁時に吸気ポート30を経て燃焼室29に吸入される。そして、該混合気は燃焼室29内で点火栓32により点火されて燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動されるピストン27がコンロッドを介してクランク軸28を回転駆動する。燃焼ガスは排気ガスとして排気弁34の開弁時に排気ポート31に排出され、さらに排気管52ａおよび排気マフラ52ｂを経て大気中に放出される。
そして、クランク軸28の動力は、変速機により変速された後に、終減速機構17を介して後輪９を駆動する。
【００２３】
図３，図４を参照すると、シリンダヘッド21の底壁46ｅと天井壁46ｆとの間には、シリンダ軸線方向から見て燃焼室29および動弁室38と重なる領域に、冷却流体としての空気が流れる冷却流体通路としての冷却空気通路55が設けられる。そして、冷却空気通路55を流れる空気により、シリンダヘッド21が冷却され、より具体的には燃焼室29の燃焼室壁29ｗおよび排気ポート31の排気ポート壁31ｗが冷却される。
そして、底壁46ｅは、燃焼室壁29ｗ、吸気ポート30の吸気ポート壁30ｗおよび排気ポート壁31ｗを形成し、動弁室の底室壁48ｅは、燃焼室壁29ｗを除く底壁46ｅの一部および天井壁46ｆにより構成される。
ここで、底壁46ｅは、シリンダヘッド21においてシリンダ軸線方向で燃焼室側に位置してシリンダブロック20との合せ面を有する壁であり、天井壁46ｆは、シリンダヘッド21においてシリンダ軸線方向で底壁46から反燃焼室側に離隔する壁である。
【００２４】
冷却空気通路55は、カム軸方向で排気ポート31とチェーン室45との間に位置すると共に前方に向かって開放する第１連通路55ａと、カム軸方向で吸気ポート30とチェーン室45との間に位置すると共に後方に向かって開放する第２連通路55ｂと、カム軸方向で燃焼室29を間にしてチェーン室45と対向すると共に右方に向かって開放する第３連通路55ｃとを有し、それら連通路55ａ，55ｂ，55ｃを通じて内燃機関Ｅの雰囲気（すなわち冷却流体供給源である。）である大気と連通する。第３連通路55ｃを形成する燃焼室壁29ｗの部分には点火栓32が螺合して取り付けられる取付部57が設けられる。
【００２５】
冷却空気通路55には、直交方向で吸気ポート30と排気ポート31との間に、空気の流れを吸気側および排気側に分流する分流壁56が、底壁46ｅと天井壁46ｆとを連結して設けられる。
ここで、直交方向は、シリンダ軸線Ｌｃを含むと共にカム軸41の回転中心線Ｌａに平行な平面またはシリンダ軸線Ｌｃおよび回転中心線Ｌａを含む平面である中心平面に直交する方向であり、この実施形態ではシリンダ軸線方向から見て前後方向に平行である。また、内燃機関Ｅにおいて、該中心平面に対して吸気ポート30が位置する側が吸気側であり、該中心平面に対して排気ポート31が位置する側が排気側であるとする。
【００２６】
自動二輪車Ｖ（図１参照）の走行中に、冷却空気通路55には連通路55ａから走行風（空気）が流入し、冷却空気通路55を流れる該空気により、燃焼室壁29ｗ、排気ポート壁31ｗおよび点火栓32が冷却される。具体的には、冷却空気通路55に流入した空気は、排気側の燃焼室壁29ｗおよび排気ポート壁31ｗを冷却する。その後、該空気の一部が、連通路55ｂに向かって流れて吸気側の燃焼室壁29ｗを冷却した後、連通路55ｂから後方に流出する。また、該空気の別の一部が、分流壁56により排気側および吸気側に分流されて、燃焼室壁29ｗおよび排気ポート壁31ｗを冷却し、分流壁56の下流側で合流して点火栓32を冷却した後に、連通路55ｃから右方に流出する。したがって、第１連通路55ａは冷却空気通路55への空気の流入通路である。
【００２７】
図２，図３を参照すると、動弁室38内の潤滑箇所である動弁装置40には、内燃機関Ｅに備えられる潤滑系統を構成するオイルポンプから吐出されたオイルが供給される。具体的には、クランク軸28（図１参照）により駆動されるオイルポンプがクランクケース23（図１参照）に設けられたオイル貯留部から汲み上げて吐出するオイルは、クランクケース23、シリンダブロック20およびシリンダヘッド21に設けられた油路を経て、動弁室38内に噴射されて、動弁装置40の摺動部などの潤滑箇所が潤滑される。動弁装置40を潤滑した後のオイルは、動弁室38の底室壁48ｅ上を流れて、オイル戻り通路としてのチェーン室45に流入し、該チェーン室45を流下して前記オイル貯留部に戻る。
【００２８】
併せて図４〜図７を参照すると、シリンダヘッド21には、動弁室38内でのオイルをチェーン室45に導くオイル通路60（図２では太い破線で示される。）が設けられる。オイル通路60は、シリンダ20ａが前傾しているために、動弁室38内において、排気ポート壁31ｗを含む底室壁48ｅと、後述する隆起部76と、前室壁49ａおよび右室壁49ｄとにより形成される凹部65に集まるオイルを、チェーン室45に導く。そして、該凹部65により形成される空間66は、動弁室38における最下部である。
【００２９】
動弁室38とチェーン室45とを連通させるオイル通路60は、カム軸方向で排気弁34とチェーン室45との間に位置する隆起部76を、後述する２次空気通路80の上流通路81の下方で貫通しており、チェーン室45を形成する際に使用される前記中子により形成される孔により構成される。
オイル通路60は、凹部65の空間66に開口する流入口61とチェーン室45に開口する流出口62とを有し、上下方向またはシリンダ軸線方向で、その上方または反燃焼室側に位置する２次空気通路80とその下方または燃焼室側に位置する冷却空気通路55の第１連通路55ａとの間に位置する。したがって、オイル通路60は、２次空気通路80と連通路55ａと間に位置し、シリンダ軸線方向から見て２次空気通路80および連通路55ａと重なる位置にある。
【００３０】
図１，図２を参照すると、内燃機関Ｅは、排気ガス中の未燃成分（例えばＨＣ，ＣＯ）を燃焼させて排気を浄化するために排気ガス中に排気浄化用の２次空気を供給する２次空気供給装置70を備える。
２次空気供給装置70は、シリンダヘッド21に設けられた２次空気通路80と、空気源としてのエアクリーナ50ａ内の空気を２次空気通路80に供給する供給通路72を形成する供給管71と、２次空気通路80を通って排気ガス中に導かれる２次空気の空気量を制御する制御弁73とから構成される。
供給通路72の途中に設けられる制御弁73は、制御装置により制御されて、内燃機関Ｅの機関運転状態、例えば機関負荷などに応じて空気量を制御する。
【００３１】
併せて図３，図５を参照すると、供給管71は、供給通路72をシリンダヘッド21にて２次空気通路80に連通させるための接続部としてのフランジ71ａを有し、該フランジ71ａがシリンダヘッド21の前壁47ａに設けられた接続部としての取付座74にネジ孔75ａに螺合するボルト75により取り付けられることで、シリンダヘッド21に接続される。
前後方向でダウンチューブ３に対向する前壁47ａに接続される供給管71および排気管52ａは、左右方向でダウンチューブ３を挟んで該ダウンチューブ３の左右に振り分けられて配置される（図２参照）。このため、前壁47ａから前方に延出する排気管52ａおよび供給管71が設けられたシリンダヘッド21と前傾したシリンダ20ａとを備える内燃機関Ｅを、前後方向でダウンチューブ３に近接させて配置することができるので、内燃機関Ｅ、ひいてはパワーユニットＰを前後方向でコンパクトに車体に配置することができる。
【００３２】
図２〜図５を参照すると、シリンダヘッド21内に位置する２次空気通路80は、前壁47ａにおいて取付座74に開口する入口80ｉおよび排気ポート31において排気口31ａ付近に開口する出口80ｏを有する。具体的には、２次空気通路80は、入口80ｉを有する直線状の上流通路81と、出口80ｏを有する直線状の下流通路82と、上流通路81に対して下流通路82が屈曲して接続する接続部である屈曲部83とから構成される屈曲した通路である。入口80ｉは、シリンダ軸線方向およびカム軸方向で排気ポート31から離隔した位置において、側壁47である前壁47ａの外面に開口する。
２次空気通路80は、カム軸方向から見て排気弁34の弁ステム34ａと排気ポート31の間に位置する（図３参照）と共に、カム軸方向で排気弁34とチェーン室45との間に位置する（図２参照）。
【００３３】
併せて図６，図７を参照すると、上流通路81、屈曲部83および下流通路82は、動弁室38の底室壁48ｅにおいて反燃焼室側または上方に隆起している通路形成部である隆起部76に設けられる。上流通路81はシリンダヘッド21の前壁47ａの外面から、また下流通路82は燃焼室29を通じて排気ポート31の壁面（すなわち排気ポート壁31ｗの内面）から、いずれもドリルによる機械加工により形成された直線状の孔であり、屈曲部83は前記両孔の交差部である。
【００３４】
入口80ｉから直交方向に屈曲部83まで延びている上流通路81は、直交方向から見たとき、カム軸方向で排気ポート31から最小となる間隔Ａ（図５参照）をおいて離隔する。
上流通路81の全体および屈曲部83は、シリンダ軸線方向で燃焼室29に対して排気ポート31よりも遠い位置にあり、したがってシリンダ軸線方向で排気ポート31において燃焼室29から最も離れた部分より反燃焼室側に位置する。それゆえ、上流通路81の全体および屈曲部83は、上下方向またはシリンダ軸線方向で、オイル通路60および冷却空気通路55の連通路55ａに対して燃焼室29とは反対側に位置する。したがって、上流通路81の全体および屈曲部83と燃焼室29との間には、燃焼室29寄りから順に、連通路55ａおよびオイル通路60が配置される。
【００３５】
そして、上流通路81の全体は、シリンダ軸線Ｌｃに直交する平面（以下、「直交平面」という。）のうちの１つである特定直交平面上に位置し、直交方向に平行またはほぼ平行である。このため、上流通路81の、直交平面に対する傾斜角は、０°または極めて小さく、下流通路82の、直交平面に対する傾斜角よりも小さい。このように、屈曲部83を境に、上流通路81と下流通路82とは、直交平面に対するそれぞれの傾斜角が異なるように形成されている。なお、上流通路81全体は、シリンダ軸線方向から見て直交方向に対して傾斜していてもよい。
【００３６】
上下方向またはシリンダ軸線方向から見て、上流通路81および屈曲部83は、オイル通路60および連通路55ａと重なる位置にある一方、上流通路81の全体および屈曲部83は、排気ポート31および燃焼室29とは部分的にも重ならない位置にある。そして、上流通路81および屈曲部83は、オイル通路60および連通路55ａの真上に位置し、２次空気通路80は、シリンダ軸線方向から見て、オイル通路60と重なる位置で屈曲している。このため、連通路55ａおよびオイル通路60は、燃焼室29と上流通路81の全体および屈曲部83との間に設けられる。また、オイル通路60は、排気ポート31と上流通路81の全体および屈曲部83との間に設けられる。
【００３７】
屈曲部83から出口80ｏおよび排気口31ａに向かって斜め下方に延びている下流通路82は、シリンダ軸線方向から見てカム軸方向および直交方向に対して傾斜し、屈曲部83から排気ポート31に近づく方向に延びている。下流通路82は、シリンダ軸線方向から見て排気ポート31および燃焼室29と重ならない位置にあると共にオイル通路60および連通路55ａと重なる位置にある上流側部分82ａと、屈曲部83寄りの上流側部分82ａ以外の部分であって、出口80ｏ寄りの下流側部分82ｂとから構成される。
【００３８】
上流側部分82ａのほぼ全体は、シリンダ軸線方向で燃焼室29に対して排気ポート31よりも遠い位置にあり、したがってシリンダ軸線方向で排気ポート31において燃焼室29から最も離れた部分より反燃焼室側に位置する。それゆえ、上流側部分82ａは、上下方向またはシリンダ軸線方向でオイル通路60および連通路55ａに対して燃焼室29とは反対側に位置すると共に、オイル通路60および連通路55ａの真上に位置する。したがって、上流側部分82ａと燃焼室29との間には、燃焼室29寄りから順に、連通路55ａおよびオイル通路60が配置される。このため、連通路55ａおよびオイル通路60は、燃焼室29と上流側部分82ａとの間に設けられ、またオイル通路60は、排気ポート31と上流側部分82ａとの間に設けられる。
【００３９】
したがって、２次空気通路80は、シリンダ軸線方向から見て排気ポート31および燃焼室29と重ならない位置にあると共にオイル通路60および連通路55ａと重なる位置にある第１通路と、該第１通路以外の第２通路とから構成される。そして、前記第１通路は上流通路81、屈曲部83および上流側部分82ａから構成され、前記第２通路は下流側部分82ｂにより構成される。
【００４０】
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
シリンダヘッド21内に設けられる２次空気通路80は、シリンダヘッド21の側壁47である前壁47ａに開口する入口80ｉを有する上流通路81と、排気ポート31に開口する出口80ｏを有する下流通路82と、上流通路81に対して下流通路82が屈曲して接続する屈曲部83とから構成され、上流通路81の全体は、シリンダ軸線方向で、燃焼室29に対して排気ポート31よりも遠い位置にあると共に、シリンダ軸線方向から見て排気ポート31と重ならない位置にあることにより、２次空気通路80の一部である上流通路81の全体は、燃焼室29に対して排気ポート31よりも遠い位置にあるので、燃焼室29内の燃焼ガスの熱による加熱が抑制され、しかもシリンダ軸線方向から見て排気ポート31と重ならない位置にあるので、排気ポート31を流れる排気ガスの熱による加熱も抑制される。一方、２次空気通路80が屈曲部83で屈曲することにより、２次空気通路80の通路長を長くすることができるので、２次空気通路80内での２次空気を過度な加熱状態にならない程度に適度に加熱することができる。この結果、燃焼室29および排気ポート31の熱により、２次空気が２次空気通路80内で過度に加熱されることが防止されるので、過度な加熱に起因する２次空気の密度の低下による酸素濃度の低下が防止されて、２次空気による排気ガス中の可燃成分の燃焼が促進され、内燃機関Ｅの排気浄化性能が向上する。
また、シリンダヘッド21には、２次空気通路80と排気ポート31との間にオイル通路60が設けられることにより、オイル通路60を流れるオイルにより排気ポート31から２次空気通路80への伝熱量が減少するので、排気ポート31の熱による２次空気の加熱が抑制される。この結果、排気ポート31と２次空気通路80との間隔が小さくされる場合にも、オイル通路60を利用して２次空気の過度な加熱を防止することができるので、シリンダヘッド21の小型化が可能になる。
【００４１】
シリンダヘッド21には、該シリンダヘッド21を冷却するための冷却空気が流れる冷却空気通路55が、燃焼室29と２次空気通路80との間に設けられることにより、冷却空気通路55を流れる空気により燃焼室29から２次空気通路80への伝熱量が減少するので、燃焼室29の熱による２次空気の加熱が抑制される。この結果、燃焼室29と２次空気通路80との間隔を小さくする場合にも、燃焼室壁29ｗなどを含むシリンダヘッド21を冷却するための冷却空気を利用して２次空気の過度な加熱を防止することができるので、シリンダヘッド21の小型化が可能になる。
また、シリンダ軸線方向から見て、２次空気通路80と重なる連通路55ａは、冷却空気通路55への空気の流入通路であることから、燃焼室壁29ｗや排気ポート壁31ｗを冷却した後の空気に比べて低温であるので、燃焼室29および排気ポート31の熱による２次空気の加熱が一層抑制される。
【００４２】
上流通路81および下流通路82が屈曲部83で接続されていることから、２次空気通路80がシリンダヘッド21内で屈曲しているので、例えば入口から出口までがほぼ一直線状の２次空気通路に比べて、シリンダヘッド21における２次空気通路80の配置の自由度が大きくなり、シリンダヘッド21の小型化を可能としながら、シリンダヘッド21内での２次空気の過度な加熱防止効果を有する２次空気通路80を設けることができる。
【００４３】
シリンダヘッド21は、排気ポート31を開閉する排気弁34を駆動する動弁装置40が収容される動弁室38を形成し、オイル通路60は、動弁室38内で、排気ポート壁31ｗを含む底室壁48ｅと、２次空気通路80が設けられた隆起部76と、動弁室38の前室壁49ａおよび右室壁49ｄとにより形成される凹部65に集まるオイルを、シリンダヘッド21に設けられたオイル戻り通路であるチェーン室45に導くことにより、２次空気通路80を設けるために動弁室38内に隆起部76が形成され、該隆起部76により、動弁室38内のオイルが溜まるような凹部65が形成される場合にも、該凹部65に集まるオイルをチェーン室45に導くオイル通路60が設けられるので、動弁室38内のオイルの戻りが該隆起部76により阻害されない。この結果、２次空気の過度な加熱防止効果を高めるためのオイル通路60を利用することにより、動弁室38内からのオイル戻りの不良が解消される。そして、動弁室38内に貯留したままになるオイル量が減少するので、内燃機関Ｅに必要なオイル量を減少することができる。
【００４４】
シリンダヘッド21は鋳造により形成された鋳造品であり、シリンダヘッド21には、動弁装置40のカム軸41を駆動するチェーン37ｂが収容されるチェーン室45が形成され、オイル戻り通路はチェーン室45であり、オイル通路60はチェーン室45を形成する中子により形成された孔で構成されることにより、オイル通路60がシリンダヘッド21に設けられるチェーン室45を形成するための中子を利用して形成される。この結果、オイル通路60を形成するためだけに、機械加工などの加工が必要になる場合に比べて、シリンダヘッド21に対する加工工程が少なくなるので、２次空気通路80が設けられたシリンダヘッド21のコストを削減することができる。
【００４５】
上流通路81および屈曲部83は、シリンダ軸線方向でオイル通路60に対して燃焼室29とは反対側に位置し、屈曲部83は、シリンダ軸線方向から見て、オイル通路60と重なる位置にあることにより、屈曲部83を利用して、シリンダ軸線方向でオイル通路60に対して燃焼室29とは反対側でオイル通路60を回避するように２次空気通路80を設けることができるので、例えば入口から出口までがほぼ一直線状の２次空気通路に比べて、２次空気通路80がオイル通路60の配置を制約することが少なくなる。この結果、２次空気通路80と排気ポート31との間に設けられるオイル通路60の通路面積を大きくすることができるので、動弁室38内のオイルをチェーン室45に円滑に流出させることが可能になって、２次空気の過度な加熱防止効果を高めるためのオイル通路60を利用して動弁室38内からのオイル戻りの不良が解消され、しかもシリンダヘッド21を小型化することができる。
【００４６】
上流通路81はシリンダヘッド21の前壁47ａからの機械加工により形成された直線状の孔であり、下流通路82は燃焼室29を通じて排気ポート31の壁面からの機械加工により形成された直線状の孔であることにより、ドリルなどの直線状の孔を形成する工具により、簡単な機械加工で屈曲部83を有する２次空気通路80を形成することができるので、シリンダヘッド21内での屈曲した２次空気通路80の形成が容易になる。
【００４７】
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した形態について、変更した構成に関して説明する。
上流通路81は、前記実施形態では、直交平面に対してほぼ平行であったが、直交平面に対する下流通路82の傾斜角よりも小さい傾斜角で直交平面に対して傾斜していてもよく、また、上流通路81の前記傾斜角が下流通路82の前記傾斜角よりも大きくてもよい。
シリンダ軸線方向から見て、２次空気通路80が入口80ｉから延びてオイル通路60を越えた位置で屈曲するように、屈曲部83が、入口80ｉから延びている上流通路81において直交方向でオイル通路60を越えた部分に設けられてもよい。そして、この場合にも、屈曲部83により、２次空気通路80がオイル通路60の配置を制約することが少なくなって、オイル通路60の通路面積を大きくすることができるので、動弁室38内のオイルをオイル戻り通路に円滑に流出させることを可能としながら、シリンダヘッド21を小型化することができる。
伝動機構37の無端伝動帯は、ベルトであってもよい。
シリンダブロックにシリンダヘッドが一体成形されることにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとが一体化されてもよい。
内燃機関は、車両以外の機械、例えば発電機などの作業機に使用されてもよく、さらに複数のシリンダを有するシリンダブロックを備える多気筒内燃機関であってもよく、また水冷式内燃機関であってもよい。そして、水冷式内燃機関の場合、前記冷却流体通路は冷却水通路である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明が適用された内燃機関が搭載された自動二輪車の左側面図である。
【図２】図１のＩＩ矢視での、シリンダヘッドおよび動弁装置を中心とした要部の図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線での、シリンダ軸線方向から見た断面図である。
【図５】図２のＶ矢視でのシリンダヘッドの要部の図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線での要部断面図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線での要部断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
21…シリンダヘッド、22…ヘッドカバー、29…燃焼室、31…排気ポート、34…排気弁、38…動弁室、40…動弁装置、41…カム軸、45…チェーン室、47…側壁、55…冷却空気通路、60…オイル通路、65…凹部、76…隆起部、80…２次空気通路、80ｉ…入口、80ｏ…出口、81…上流通路、82…下流通路、83…屈曲部、
Ｖ…自動二輪車、Ｅ…内燃機関。
【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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