(57)【要約】【課題】  シリンダとシリンダヘッドとからなる機関本体を備え、上記シリンダヘッドの、上記シリンダ軸線に関してほぼ対称な側面に、それぞれ吸気ポートと排気ポートの開口を備え、上記シリンダヘッドの吸排気ポートの設けられていない側部にカムシャフトを駆動する伝動部材収納空間を備えた内燃機関において、広いスペースを必要とせず、また、伝動部材収納空間や排気管に邪魔されること無く、排気ガスセンサを内燃機関の周囲に取付ける構造を提供する。【解決手段】  上記排気ポートに連なる排気管が、上記排気ポートの近傍では上記伝動部材収納空間とは反対の方向に湾曲して伸び、上記伝動部材収納空間とは反対側のシリンダヘッド壁面から上記排気ポートに貫通する排気ガスセンサを取付ける。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダとシリンダヘッドとからなる機関本体を備え、上記シリンダヘッドの、上記シリンダ軸線に関してほぼ対称な側面に、それぞれ吸気ポートと排気ポートの開口を備え、上記シリンダヘッドの吸排気ポートの設けられていない側部にカムシャフトを駆動する伝動部材収納空間を備えた内燃機関において、
上記排気ポートに連なる排気管が、上記排気ポートの近傍では上記伝動部材収納空間とは反対の方向に湾曲して伸び、上記伝動部材収納空間とは反対側のシリンダヘッド壁面から上記排気ポートに貫通する排気ガスセンサが取付けられることを特徴とする内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造。
【請求項２】
シリンダおよびシリンダヘッドからなる機関本体がクランクケースから水平方向に延出し、排気管が機関本体の下方に配置され、上記排気ガスセンサ取付孔の中心線が外方に向けてやや上方へ傾斜し、上記排気ガスセンサが、その後端配線部をやや上方に指向して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造。
【請求項３】
上記排気ポートに２次空気導入口が設けられ、上記排気ガスセンサの排気ガス検出部が、上記２次空気導入口の排気ポート側開口の排気ポート下流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排気ガスセンサ取り付け構造。
【請求項４】
上記排気ポートに２次空気導入口が設けられ、その排気ポート側開口が、上記排気ガスセンサの排気ガス検出部に対向して設けられたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに排気ガスセンサを取り付ける構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関においては、排気管の延伸方向と排気ガスセンサの取り付け位置とが、左右反対側となっていたので、内燃機関を自動二輪車等に搭載した時、排気ガスセンサは下方に露出した状態となり、路面からの飛石、跳ね水等に対し排気ガスセンサを保護する工夫が必要であった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特公平３−３０７０２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、排気ガスセンサを配置するための広いスペースを必要とせず、また、伝動部材収納空間や排気管に邪魔されること無く、排気ガスセンサを内燃機関の周囲に取り付ける構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、シリンダとシリンダヘッドとからなる機関本体を備え、上記シリンダヘッドの、上記シリンダ軸線に関してほぼ対称な側面に、それぞれ吸気ポートと排気ポートの開口を備え、上記シリンダヘッドの吸排気ポートの設けられていない側部にカムシャフトを駆動する伝動部材収納空間を備えた内燃機関において、
上記排気ポートに連なる排気管が、上記排気ポートの近傍では上記伝動部材収納空間とは反対の方向に湾曲して伸び、上記伝動部材収納空間とは反対側のシリンダヘッド壁面から上記排気ポートに貫通する排気ガスセンサが取付けられることを特徴とする内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造に関するものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造において、シリンダおよびシリンダヘッドからなる機関本体がクランクケースから水平方向に延出し、排気管が機関本体の下方に配置され、上記排気ガスセンサの取り付け孔の中心線が外方に向けてやや上方へ傾斜し、上記排気ガスセンサが、その後端配線部をやや上方に指向して取り付けられることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造において、上記排気ポートに２次空気導入口が設けられ、上記排気ガスセンサの排気ガス検出部が、上記２次空気導入口の排気ポート側開口の排気ポート下流側に位置することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の内燃機関の排気ガスセンサ取り付け構造において、上記排気ポートに２次空気導入口が設けられ、その排気ポート側開口が、上記排気ガスセンサの排気ガス検出部に対向して設けられたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によって、伝動部材収納空間および排気管に邪魔されること無く、排気ガスセンサを内燃機関の周囲に取り付けることができる。
【００１０】
請求項２の発明によって、排気ガスセンサを排気ポートにコンパクトに配置しながら、下方位置となるセンサ配線の被水を低減することができる。
【００１１】
請求項３の発明によって、２次空気を含む排気ガスの成分を、単一のセンサで測定でき、部品点数を削減することができる。
【００１２】
請求項４の発明によって、２次空気導入口の排気ポート側開口と排気ガスセンサの排気ガス検出部とが互いに対向する側に設けてあるので、双方の取り付け位置を排気ポートの燃焼室側開口部に近づけることができ、排気ポートのレイアウトが容易になると共に、排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の排気ガスセンサ取り付け構造を有する内燃機関を搭載したスクータ型自動二輪車１の側面図である。この自動二輪車１では、車体フレーム２の前端にヘッドパイプ３が一体に形成され、ヘッドパイプ３にフロントフォーク４が左右に旋回自在に嵌装され、フロントフォーク４の下端に前車輪５が回転自在に取り付けられている。車体フレーム２の後部には、パワーユニット６が、上下揺動可能に取り付けられている。この揺動式パワーユニット６は、ロッカアーム型頭上弁式４ストロークサイクル単気筒の水冷式内燃機関７と動力伝達装置８と後車輪支持部９とが一体化されて構成されている。後車輪支持部９は後車輪10を具備している。また、車体フレーム２の後部とパワーユニット６の後部との間にリヤサスペンション11が介装されている。車体フレーム２の後方上部に物品収納部12が設けられ、この物品収納部12の上部開口を開閉自在に覆うシート13が設けられている。車体中央部のステップフロア14の下部に燃料タンク15が配設されている。車体フレーム２はボディカバー16で覆われている。
【００１４】
図２は上記パワーユニット６の縦断面を側方から見た図、図３は同パワーユニット６のシリンダ軸線、クランク軸、プーリ軸、歯車軸を含む面に関する断面の展開図である。このパワーユニットの内燃機関７は、シリンダブロック20と、シリンダヘッド21と、シリンダヘッドカバー22と、クランクケース23とよりなり、略水平方向に指向したシリンダブロック20の前端にシリンダヘッド21が結合され、シリンダヘッド21の前端にシリンダヘッドカバー22が結合され、シリンダブロック20の後端にクランクケース23が結合されている。クランクケース23は左右のクランクケース23Ａ、23Ｂとからなっている。
【００１５】
図２、図３において、シリンダブロック20に形成されたシリンダ孔24にピストン25が摺動可能に嵌装されるとともに、左右のクランクケース23Ａ、23Ｂに保持されたベアリング26、27に、クランク軸28が回転可能に枢支されている。ピストン25およびクランク軸28に、それぞれピストンピン29およびクランクピン30を介して、コネクティングロッド31の両端が回転可能に枢着されており、ピストン25が往復すると、クランク軸28が回転駆動されるようになっている。
【００１６】
パワーユニット６における動力伝達装置８は、Ｖベルト式無段変速機32と歯車減速機33とよりなり、動力伝達装置８の本体ケースは、右変速機ケース40、左変速機ケース41および後車輪支持ケース42から構成されている。右変速機ケース40は左クランクケース23Ａと一体に製作されている。左変速機ケース41は右変速機ケース40に結合され、後車輪支持ケース42は右変速機ケース40に結合されている。
【００１７】
Ｖベルト式無段変速機32の駆動軸は、クランク軸28そのものであり、これにＶベルト式無段変速機32の駆動プーリ43が設けてある。Ｖベルト式無段変速機32の従動軸44は、右変速機ケース40と後車輪支持ケース42とに回転自在に支持されており、この従動軸44に遠心クラッチ45を介してＶベルト式無段変速機32の従動プーリ46が設けてある。駆動プーリ43と従動プーリ46とに無端Ｖベルト47が架渡されている。Ｖベルト式無段変速機32では、クランク軸28が所定回転数を越えて回転すると、遠心クラッチ45が接続状態となり、従動軸44が回転を始める。クランク軸28の回転数がさらに増大すると、駆動プーリ43の遠心力応用機構によって、クランク軸28の回転数よりも従動軸44の回転数の方がが大きくなるようになっている。
【００１８】
歯車減速機33は３本の回転軸に設けられた歯車群によって構成されている。第１の軸はは、右変速機ケース40と後車輪支持ケース42とに支持されているＶベルト式無段変速機32の従動軸44そのものであり、ピニオンギヤ48が形成されている。第２の軸は、右変速機ケース40と後車輪支持ケース42とに回転自在に支持されている中間軸49であり、上記従動軸のピニオンギヤ48に噛合うギヤ50が一体に嵌着されるとともに、それに隣接してピニオンギヤ51が形成されている。第３の軸は、右変速機ケース40と後車輪支持ケース42とに回転自在に支持されている後車輪軸52であり、上記中間軸のピニオンギヤ51に噛合うギヤ53が嵌着されている。後車輪軸52には、後車輪10が一体的に固定されている。この構成によって、従動軸44のトルクは、ピニオンギヤ48、ギヤ50、中間軸49、ピニオンギヤ51およびギヤ53を介して後車輪軸52に伝達されるので、後車輪軸52は従動軸44に対して大幅に減速されるようになっている。
【００１９】
図４は内燃機関７の前部の拡大縦断面を左方から見た図である。図において、矢印Ｆは内燃機関の前方を表し、矢印Ｕｐは上方を表している。シリンダブロック20に形成されているシリンダ孔24の前端部に向き合うシリンダヘッド21の底面には燃焼室60が形成され、シリンダヘッド21の上部には吸気ポート61が形成され、シリンダヘッド21の下部には排気ポート62が形成されている。吸気ポート61の、燃焼室側開口61ａを開閉する吸気弁63と、排気ポート62の燃焼室側開口62ａを開閉する排気弁64とが、シリンダヘッド21にそれぞれ摺動自在に嵌装されている。
【００２０】
吸気ポート61の外側開口61ｂには吸気管65の下流端が接続されている。この吸気管65には、上流側から順に、エアクリーナ66（図２）、スロットルバルブ67、および燃料噴射弁68が接続されている。排気ポート62の外側開口62ｂには排気管69の上流端が接続され、排気管69の下流端はマフラ70（図２、図３）に接続されている。さらにまた、バルブスプリング71により開弁方向に付勢されている上記吸気弁63および排気弁64（図４）は、シリンダヘッド21とシリンダヘッドカバー22とで形成される動弁室72内に配置された動弁装置73により開閉駆動されるようになっている。
【００２１】
図５は内燃機関７の前部の拡大水平断面図である。図において、矢印Ｆは内燃機関の前方、矢印Ｒは右方を表している。図４、図５において、吸気弁63および排気弁64により挟まれたＶ字状空間（図４）内に位置して、左右１対のベアリング74を介して左右水平方向に指向した１本のカム軸75（図５）が回転自在に枢支されている。このカム軸75の右側と左側とには吸気カム76と排気カム77とが一体に形成されている。図４に示すように、カム軸75より前方でかつ上方に位置してシリンダヘッド21に吸気ロッカ軸78が軸架され、吸気ロッカ軸78の下方に位置してシリンダヘッド21に排気ロッカ軸79が軸架され、この吸気ロッカ軸78および排気ロッカ軸79にそれぞれ吸気ロッカアーム80および排気ロッカアーム81が揺動自在に枢支されている。この吸気ロッカアーム80および排気ロッカアーム81の一端に摺動部80ａ、81ａが設けられ、吸気ロッカアーム80および排気ロッカアーム81の他端には、吸気弁63および排気弁64のステムの頂端に当接する当接部80ｂ、81ｂが設けてある。
【００２２】
カム軸75の左端部には、ドリブンスプロケット82（図５、図３）が一体的に設けられている。クランク軸28の左側クランクウエブ28ａと前述のドライブプーリ43の間には、上記ドリブンスプロケット82の半分の歯数を持つドライブスプロケット83（図３）が一体的に嵌着されている。シリンダブロック20とシリンダヘッド21の左側部に、上記ドライブスプロケット83とドリブンスプロケット82とをつなぐ伝動部材収納空間84が設けられ、この空間の中において、上記ドライブスプロケット83とドリブンスプロケット82に無端チェン85が架渡されている。以上が動弁装置73の構成である。クランク軸28が回転すると、カム軸75が半分の回転数で回転駆動され、所定のタイミングで吸気カム76および排気カム77により、吸気弁63および排気弁64が開閉される。
【００２３】
図６はシリンダヘッドの後端部を前方へ向かって見た図（図５のＶＩ−ＶＩ断面矢視図）である。図において、矢印Ｕｐは内燃機関の上方、矢印Ｒは右方を表している。図６には、シリンダブロック20に対するシリンダヘッド21の当接面21ａが点々で示してある.燃焼室60の中に吸気弁63と排気弁64が見える。シリンダヘッド21の左側の伝動部材収納空間84には、カム軸75、ドリブンスプロケット82、および無端チェン85があり、断面で示してある。
【００２４】
図５、図６において、シリンダヘッドの右側、即ち伝動部材収納空間84の反対側に、点火プラグ90が、その外端部を斜め前方へ向け（図５）、先端の電極90ａが燃焼室60に臨むように、シリンダヘッド21のネジ孔91に螺着されている。
【００２５】
図４、図５、および図６において、シリンダヘッド21の下部に、排気ポート62の外側開口62ｂがあり、その中心線Ｃは、鉛直面Ｖに対して約１２度ほど右方へ傾いている（図６の角α）。排気ポート62の外側開口62ｂに排気管69が接続されている。排気管69は排気ポート62の外側開口62ｂから下方へ若干伸び（図４、図６）、すぐ右方、即ち伝動部材収納空間84の反対側へ湾曲（図６）すると共に斜め後方へ伸び（図５）、その後、後方へ湾曲して（図４、図５）、マフラ70に達している（図３）。
【００２６】
図７は、排気ポート外側開口62ｂの周辺を、同開口の中心線の方向に沿って下から見た図（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図）である。図５、図６、および図７において、シリンダヘッド21下部の上記排気ポート外側開口62ｂの右側、即ち伝動部材収納空間84の反対側に、排気ガスセンサ取り付け孔92が側方から穿設されている。この排気ガスセンサ取り付け孔92は、平面図（図５）では、ほぼシリンダ軸線に直交し、シリンダヘッドを後方から見ると（図６）、排気ポート62の外側開口62ｂの中心線Ｃに対してほぼ直角方向に穿設されている。即ち、排気ガスセンサ取り付け孔92の中心線Ｄは右方へ向き、やや上方へ傾いている。排気ガスセンサ93は、上記排気ガスセンサ取り付け孔92に、その先端の排気ガス検出部93ａが排気ポート62に臨み、外端がやや上方に傾く姿勢で装着されている。排気ガスセンサ93の外部露出部は、ほぼ排気管69の上方に位置している。したがって、強度の大きい排気管69が下方にあるので、排気ガスセンサ93は、路面からの飛石、跳ね水等の異物の当接や、被水に関して、排気管69によって保護されているといえる。
【００２７】
図６、図７において、上記排気ポート62の左側に、シリンダヘッド21の左側下部から斜め上方に向かって、排気ポート62の、上記排気ガス検出部93ａの上流側に貫通する２次空気導入口94が設けてある。上記排気ガスセンサの取り付け孔の排気ポート側開口92ａに設けてある排気ガスセンサの排気ガス検出部93ａは、上記２次空気導入口の排気ポート側開口94ａの排気ポート下流側に位置している。上記２次空気導入口の排気ポート側開口94ａは、上記排気ガスセンサの排気ガス検出部93ａに対向して設けられている。この２次空気導入口94は排気管69に新鮮な空気を送って排気ガス中に含まれる有害な炭化水素ＨＣと一酸化炭素ＣＯを燃やし、無害な水蒸気Ｈ2Ｏと二酸化炭素ＣＯ2とにするためのものである。
【００２８】
本実施形態の排気ガスセンサ93は、排気ガスと新鮮な２次空気との混合気体の酸素濃度を測定するものである。この酸素濃度測定値は、燃料噴射弁68における燃料噴射量を制御して、出来るだけクリーンな排気ガスを排出するよう、電気式空燃比制御装置（図示なし）へフィードバックされるものである。
【００２９】
図１において、内燃機関７の、図では向こう側の下部に、排気ガスセンサ93が取り付けられている。排気ガスセンサ93の外端から電気コードが伸び、上記電気式空燃比制御装置につながっている。図１において、線Ｇは地面を表し、線Ｗは前車輪５の外周と燃料タンク15の下端部との共通接線である。一般に降雨時の走行において、地面に降りかかった雨水は前車輪５の外周接線方向に沿って、水滴となって、周囲へ跳ね飛ばされる。跳ね飛ばされた水滴の内、上記線Ｗより上方へ跳ね飛ばされた水滴は、燃料タンク15に衝突して地面へ落下する。上記線Ｗより下方へ跳ね飛ばされた水滴は、動力伝達装置８の下部を濡らして地面へ落下する。本実施形態の排気ガスセンサ93は上記線Ｗより上方、かつ燃料タンク15の後方に位置しているので、前車輪５による跳ね水は燃料タンク15にさえぎられて、電気コードに届かない。したがって、フィードバック制御を阻害されないので、正確な燃料噴射量制御が行われる。
【００３０】
以上に詳述したように、本実施形態の内燃機関においては、排気ポートに連なる排気管が、上記排気ポートの近傍では外方へ伸びるとすぐに伝動部材収納空間とは反対の方向に湾曲して伸び、伝動部材収納空間とは反対側のシリンダヘッド壁面から上記排気ポートに貫通する排気ガスセンサ取り付け孔が形成され、そこに排気ガスセンサが取り付けられるので、伝動部材収納空間および排気管に邪魔されること無く、排気ガスセンサを内燃機関の周囲に取り付けることができる。
【００３１】
また、排気管が機関本体の下方において、同排気管の上方のシリンダヘッド壁面から排気ポートに連通する排気ガスセンサ取り付け孔が設けられ、上記排気ガスセンサが、その後端をやや上方に指向して取り付けられるので、排気ガスセンサを排気ポートにコンパクトに配置出来る。また内燃機関の下方位置に設置されるが、排気ガスセンサは、排気管の上方に設けられるので、センサの電気配線の地面からの跳ね水による被水を低減することができる。また排気ガスセンサは、燃料タンクの後部のやや上方に取りつけられるので、前車輪からの跳ね水の影響を免れることができる。
【００３２】
さらに、排気ガスセンサ取り付け孔の排気ポート側開口に設けてある排気ガスセンサの排気ガス検出部は、上記２次空気導入口の排気ポート側開口の排気ポート下流側に位置しているので、２次空気を含む排気ガスの成分を、単一のセンサで測定でき、部品点数を削減することができ、効果的である。
【００３３】
また、２次空気導入口の排気ポート側開口と排気ガスセンサの排気ガス検出部とが互いに対向する側に設けてあるので、双方の取り付け位置を排気ポートの燃焼室側開口部に近づけることができ、排気ポートのレイアウトが容易になると共に、排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の排気ガスセンサ取り付け構造を有する内燃機関を搭載したスクータ型自動二輪車１の側面図である。
【図２】上記パワーユニット６の縦断面を側方から見た図である。
【図３】上記パワーユニット６のシリンダ軸線、クランク軸、プーリ軸、歯車軸を含む面に関する断面の展開図である。
【図４】内燃機関７の前部の拡大縦断面を左方から見た図である。
【図５】内燃機関７の前部の拡大水平断面図である。
【図６】シリンダヘッドの後端部を前方へ向かって見た図（図５のＶＩ−ＶＩ断面矢視図）である。
【図７】排気ポート外側開口62ｂの周辺を、同開口の中心線の方向に沿って下から見た図（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図）である。
【符号の説明】
【００３５】
１…スクータ型自動２輪車、２…車体フレーム、３…ヘッドパイプ、４…フロントフォーク、５…前車輪、６…パワーユニット、７…内燃機関、８…動力伝達装置、９…後車輪支持部、10…後車輪、11…リヤサスペンション、12…物品収納部、13…シート、14…ステップフロア、15…燃料タンク、16…ボディカバー、20…シリンダブロック、21…シリンダヘッド、21ａ…当接面、22…シリンダヘッドカバー、23…クランクケース、23Ａ…左クランクケース、23Ｂ…右クランクケース、24…シリンダ孔、25…ピストン、26…ベアリング、27…ベアリング、28…クランク軸、28ａ…左側クランクウエブ、29…ピストンピン、30…クランクピン、31…コネクティングロッド、32…Ｖベルト式無段変速機、33…歯車減速機、40…右変速機ケース、41…左変速機ケース、42…後車輪支持ケース、43…駆動プーリ、44…従動軸、45…遠心クラッチ、46…従動プーリ、47…無端Ｖベルト、48…ピニオンギヤ、49…中間軸、50…ギヤ、51…ピニオンギヤ、52…車軸、53…ギヤ、60…燃焼室、61…吸気ポート、61ａ…燃焼室側開口、61ｂ…外側開口、62…排気ポート、62ａ…燃焼室側開口、62ｂ…外側開口、63…吸気弁、64…排気弁、65…吸気管、66…エアクリーナ、67…スロットルバルブ、68…燃料噴射弁、69…排気管、70…マフラ、71…バルブスプリング、72…動弁室、73…動弁装置、74…ベアリング、75…カム軸、76…吸気カム、77…排気カム、78…吸気ロッカ軸、79…排気ロッカ軸、80…吸気ロッカアーム、80ａ…摺動部、80ｂ…当接部、81…排気ロッカアーム、81ａ…摺動部、81ｂ…当接部、82…ドリブンスプロケット、83…ドライブスプロケット、84…伝動部材収納空間、85…無端チェン、90…点火プラグ、90ａ…電極、91…点火プラグ取り付け用ねじ孔、92…排気ガスセンサ取り付け孔、92ａ…排気ガスセンサ取り付け孔の排気ポート側開口、93…排気ガスセンサ、93ａ…排気ガス検出部、94…２次空気導入口、94ａ…２次空気導入口の排気ポート側開口。
【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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