(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に臨む吸気ポートに連通する吸気通路内に、バタフライ形のスロットル弁を備えたエンジンの吸気通路構造において、
前記スロットル弁の下流側の吸気通路を、このスロットル弁の弁軸と平行な隔壁により２分割して第１、第２の２つの分割通路を形成し、
第１分割通路は燃焼室の中央部側の吸気ポートに臨むように形成し、
第２分割通路は燃焼室の縁部側の吸気ポートに臨むように形成し、
前記第２分割通路側のスロットル弁の低開度側の弁体端部に沿って、この第２分割通路の壁面から前記吸気通路の中央側に向けて突出する吸気制限用の堰を設けてなり、
前記堰は、前記スロットル弁の弁体の回動端の軌跡に沿う形状を有し、前記弁軸より下流側に設けられていることを特徴とするエンジンの吸気通路構造。
【請求項２】
前記堰の中央部に燃料逃し用の溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気通路構造。
【請求項３】
前記隔壁は、前記弁軸に近接して設けられ、弁軸近傍では、全開位置の弁体よりさらに開放側にオフセットして設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの吸気通路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの吸気通路構造に関し、特に希薄燃焼に適したタンブル流を発生させる吸気通路構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室に臨む吸気ポートに連通する吸気通路を隔壁によって仕切り、一方の通路を燃焼室の中央部側の吸気ポートに連通させ、他方の通路を燃焼室の縁部側に連通させ、低負荷時に中央部側の吸気ポートに連通する通路側から吸気を燃焼室内に導入することにより、吸気流速を高め燃焼室内に縦方向のタンブル流を起こして希薄混合気を成層化して安定した希薄燃焼を行う吸気通路構造が開発提案されている。
【０００３】
このような隔壁により２分割された吸気通路構造は、摺動式スロットル弁を用いることにより、負荷に応じたスロットル弁のスライド開度に対応して、低開度のときは一方の通路を閉じたままとして他方の通路のみから混合気を流し、スライド開度が大きくなると両方の通路から混合気を流すようにして低開度時に吸気流速を高めタンブル流を起こすことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている２分割された吸気通路構造は、摺動式スロットル弁を用いた場合には、負荷に応じて分割された一方の通路を閉じることが容易にできるが、バタフライ形スロットル弁を備えた吸気通路に対してはそのまま適用することはできない。これは、スロットル弁の周囲から吸気が流れるため、分割された一方の通路にのみ吸気を流すことが困難だからである。
【０００５】
分割した吸気通路構造でバタフライ形スロットル弁を用いる場合には、一方の通路を開閉する制御弁等の可動機構を併用しなければならない。
【０００６】
しかしながら、吸気通路内に可動機構を設けると、構造が複雑になり、調整も面倒であり、また長期の使用によりスロットル弁との同調がずれることがあり、安定した吸気制御が難しい。
【０００７】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、バタフライ形スロットル弁を装着した吸気通路において、隔壁により吸気通路を２分割するとともに、可動機構を用いることなく、簡単な構造で、安定して分割された一方の通路を開閉できるエンジンの吸気通路構造の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、燃焼室に臨む吸気ポートに連通する吸気通路内に、バタフライ形のスロットル弁を備えたエンジンの吸気通路構造において、前記スロットル弁の下流側の吸気通路を、このスロットル弁の弁軸と平行な隔壁により２分割して第１、第２の２つの分割通路を形成し、第１分割通路は燃焼室の中央部側の吸気ポートに臨むように形成し、第２分割通路は燃焼室の縁部側の吸気ポートに臨むように形成し、前記第２分割通路側のスロットル弁の低開度側の弁体端部に沿って、この第２分割通路の壁面から前記吸気通路の中央側に向けて突出する吸気制限用の堰を設けてなり、前記堰は、前記スロットル弁の弁体の回動端の軌跡に沿う形状を有し、前記弁軸より下流側に設けられていることを特徴とするエンジンの吸気通路構造を提供する。
【０００９】
この構成によれば、吸気通路を隔壁により仕切って２分割し、燃焼室の縁部側に連通する第２分割通路に堰が設けられ、この堰により、スロットル弁が低開度のとき、この第２分割通路が閉じられて第１分割通路のみから吸気が燃焼室内に導入される。これにより、低負荷運転時に吸気バルブの燃焼室中央部側から排気弁側に向かって混合気が吸気され燃焼室内にタンブル流を起こすことができる。これにより、可動機構を用いることなく、簡単な構造で確実にタンブル流形成機能が得られ、面倒な調整作業も必要なく、長期の使用後においてもスロットル弁との同期がずれることはなく信頼性の高い機能が安定して維持される。
【００１０】
好ましい構成例では、前記堰の中央部に燃料逃し用の溝が形成されたことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、スロットル弁近傍で液化した燃料は堰に溜まることなく、この堰に設けた溝を通して下流側に流れて吸気管の熱により気化される。
【００１２】
さらに好ましい構成例では、前記隔壁は、前記弁軸に近接して設けられ、弁軸近傍では、全開位置の弁体よりさらに開放側にオフセットして設けられたことを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、隔壁が弁軸に近接しているため、隔壁の吸気流上流側端部と弁軸との間を介して吸気の漏れや逆流を生じることはない。また、この弁軸に近接した隔壁は、全開位置の弁体よりさらに開放側にオフセットしているため、スロットル弁の全開位置までの作動を阻害することはない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジンの構成図である。
このエンジン１は、シリンダ２とその上部に装着されたシリンダヘッド３とを有し、シリンダ２内をピストン４が摺動する。このエンジン１は、４サイクル２バルブエンジンであり、シリンダヘッド３の中央部に、クランク軸（図示しない）に連結されたカム軸５が備る。カム軸５のカム５ａ，５ｂに摺接して従動する吸気側ロッカーアーム６および排気側ロッカーアーム７が備る。各ロッカーアーム６，７は吸気弁８および排気弁９をクランク回転に同期して開閉駆動する。８ａ，９ａはそれぞれバルブスプリングである。
【００１５】
ピストン４の上面のシリンダ２の上部に燃焼室１０が形成される。この燃焼室１０に臨んでシリンダヘッド３側に点火プラグ（図示しない）が装着される。この例のエンジン１は、燃焼室１０の頂部中央に吸気弁８と排気弁９が近接して配置された２バルブエンジンであるため、点火プラグは燃焼室１０の頂部からオフセットして設けられている。
【００１６】
燃焼室１０に臨んでシリンダヘッド３に吸気ポート１１および排気ポート１２が形成される。各吸気ポート１１および排気ポート１２の燃焼室側の開口端部に吸気弁８および排気弁９が開閉可能に装着される。排気ポート１２は排気管１３に接続され、吸気ポート１１は吸気管１４に接続される。吸気管１４には図示しないエアクリーナに接続された気化器１５が取付けられる。これらの吸気管１４および気化器１５を通して吸気通路１６が形成される。
【００１７】
気化器１５は、ダイヤフラム室１７における大気圧と吸気負圧とのバランスによりフリーピストンに取り付けられたジェットニードル１８を駆動し、メインノズル１９を介してベンチュリ部２０に燃料を吸引させる。ダイヤフラム室１７の下流側にアイドル時燃料調整のためのパイロットスクリュウ２１と、低開度時燃料出口となるバイパス２１ａが備る。この気化器１５の吸気通路１６内に、弁軸２２にバタフライ形の弁体２３を固定したバタフライ形のスロットル弁２４が装着される。
【００１８】
スロットル弁２４の下流側の吸気通路１６は、弁軸２２に平行な隔壁２５で仕切られて上下に２分割される。この隔壁２５は、弁軸２２に近接した位置から吸気通路１６に沿って設けられ、吸気通路１６内に上側の第１分割通路２６と下側の第２分割通路２７が形成される。上側の第１分割通路２６は、燃焼室１０の中央部側の吸気ポート１１ａに臨み、下側の第２分割通路２７は、燃焼室１０の縁部側の吸気ポート１１ｂに臨む。シリンダヘッド３内の吸気ポート１１は、シリンダヘッド３と一体成形された隔壁１１ｃにより上側（中央部側）の吸気ポート（第１分割通路）１１ａと下側（縁部側）の吸気ポート（第２分割通路）１１ｂとに２分割されている。
【００１９】
本実施形態においては、スロットル弁２４の低開度側での弁体２３の端部に沿って、第２分割通路２７の通路壁面から突出する堰２８が設けられる。このような堰２８により、スロットル開度が小さい低負荷時には、図のスロットルバルブの上側開口部を通る空気がほとんどとなる。アイドル時のごく低開度ではパイロットスクリュウ２１から、さらにスロットルが開いた時にはバイパス２１ａからの燃料によって混合気となって第１分割通路を流れる。また下側の第２分割通路２７は堰によって空気流れが遮断されるため、混合気は上側の第１分割通路２６を通してのみ流れ、吸気ポート１１の開口端部の燃焼室頂部側から排気弁方向に向かって燃焼室１０内に流入する。隔壁がない場合と比べると吸気通路断面積は約１／２になるため吸気流速は約２倍に向上する。これらにより、燃焼室１０内で矢印Ａのような燃料室内における縦方向のタンブル流が形成される。強いタンブルは圧縮行程でも流動が残存し、燃焼が改善される。これにより、希薄混合気でも安定した燃焼が可能になり燃費の改善が図られる。
【００２０】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ方向から見た吸気通路の内面図である。
図示したように、前述の堰２８の中央部に、溝２９が形成される。堰２８より上流側で燃料が液化することがあってもその燃料は、この溝２９を通して下流側吸気通路内に流入し、吸気管１４の熱により気化され混合気となって燃焼室内に吸引されるため堰の上流側に溜まることがない。したがって燃焼室に供給される空燃比が安定する。
【００２１】
図３は、上記実施形態のフルスロットル状態の図である。
図示したように、隔壁２５は、スロットル弁２４の弁軸２２に近接して設けられ、全開状態で弁体２３の上側に位置するように、弁軸２２よりさらに開放側（上側）にオフセットして設けられる。このように隔壁２５を弁軸２２より上側に配置することにより、弁体２３の全開位置までの開放動作に支障を来すことはなく、高流量が確保されるので出力が維持できる。このようにスロットル低開度時には第１分割通路から、スロットル高開度時には第２分割通路からも吸気が流れることによって、燃焼室内において、高開度時よりも強いタンブルが低開度時に得られる。すなわちスロットル開度に応じた可変タンブルとできる。また、このために吸気ポートは流量係数をねらった形状とすることができ、高出力を図ることができる。
【００２２】
図４は、隔壁１１ｃの断面形状の例を示す。２バルブエンジンにおいては、燃焼室１０に臨む点火プラグ３０の位置が頂部から幾分側方へオフセットしている。低負荷時には、前述のように吸気通路内の上側の第１分割通路２６のみを通して混合気が供給される。したがって、吸気ポート１１でも隔壁１１ｃの上側の第１分割通路１１ａのみを通して混合気が供給される。この場合、点火プラグ３０側に混合気を集中させた方が、特に希薄混合気の場合確実に着火し安定した燃焼作用が得られるため好ましい。このため、本実施形態では、図示したように、隔壁１１ｃの点火プラグ３０より離れた側（図の左側）の壁厚を上側に厚くして隔壁１１ｃの上側の第１分割通路１１ａの点火プラグ寄りの通路面積を大きくしている。これにより、混合気が点火プラグ側に偏ったタンブル流となり、点火プラグ近傍に存在する混合気割合が増加するので、着火性が向上し、安定した燃焼作用が得られる。
【００２３】
図５は、吸気ポート部分の吸気通路の別の形状例を示す。この例は、吸気ポート１１部分の隔壁１１ｃの厚さは一定とし、その上側の第１分割通路２６の形状を、点火プラグ寄り（図の右側）の通路面積が広くなるように形成する。これにより、図４の例と同様に、第１分割通路２６を流れる混合気が点火プラグ寄りに集って、着火性が向上し、安定した燃焼作用が得られる。
【００２４】
図６は、本発明の別の実施形態のエンジンの構成図である。
この実施形態は、４サイクル４バルブ型式のエンジン３１に対し本発明を適用したものである。
【００２５】
エンジン３１は、シリンダブロック３２とシリンダヘッド３３を有し、シリンダブロック３２内をピストン３４が摺動する。シリンダヘッド３３には、２つの吸気ポート３５（１つのみ図示）と２つの排気ポート３６（１つのみ図示）が形成され、それぞれ吸気弁３７および排気弁３８が装着される。各吸気弁３７および排気弁３８は、クランク軸（図示しない）に連結された吸気カム３９および排気カム４０により開閉駆動される。２つの排気ポート３６は合流して排気管４１に接続される。同様に２つの吸気ポート３５は合流して吸気管４２に接続される。吸気管４２にダウンドラフト型の気化器４３が接続される。各吸気ポート３５、吸気管４２および気化器４３を連通して吸気通路５１が形成される。気化器４３は、この吸気通路５１内に、弁軸４９に固定されたバタフライ形の弁体５０からなるバタフライ形のスロットル弁４４を有する。
【００２６】
このような構成のエンジン３１において、前述の図１の実施形態と同様に、スロットル弁４４の下流側の吸気通路５１を隔壁４６で２分割して第１分割通路４７と第２分割通路４８を形成する。また、この隔壁４６を設けるとともに、スロットル弁４４の弁体５０の端部に沿って、前述の図１の実施形態と同様に、スロットル低開度側の第２分割通路４８を閉じる堰４５を設ける。隔壁４６は、２つに分割された後の吸気ポート３５内にも延びている。このような堰４５および隔壁４６の構成および作用効果は前述の実施形態と同様である。
【００２７】
なお、本発明は、気化器を備えたエンジンに限定されず、燃料噴射弁により燃料を噴射し、バタフライ形スロットル弁により吸気量を制御するエンジンに対しても適用可能である。
【００２８】
また、４バルブ燃焼室の場合は、点火プラグは燃焼室の中心にあり、分岐後の２つの吸気ポートには同様に吸気が流れ込むようにしておけばよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、吸気通路を隔壁により仕切って２分割し、燃焼室の縁部側に連通する第２分割通路に堰が設けられ、この堰により、スロットル弁が低開度のとき、この第２分割通路が閉じられて第１分割通路のみから吸気が燃焼室内に導入される。これにより、低負荷運転時に燃焼室中央部側から排気弁側に向かって混合気が吸気され縦の流れとなるタンブル流を起こすことができる。これにより、可動機構を用いることなく、簡単な構造で確実にタンブル流形成機能が得られ、面倒な調整作業も必要なく、長期の使用後においてもスロットル弁との同期がずれることはなく信頼性の高い機能が安定して維持される。
【００３０】
これにより、特に低負荷時の希薄燃焼が効率よく安定して行われ、燃費の向上および排気エミッションの改善が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るエンジンの構成図。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ線部分の吸気通路の内面図。
【図３】  図１の実施形態のフルスロットル状態の図。
【図４】  隔壁の断面形状の一例を示す図。
【図５】  隔壁の断面形状の別の例を示す図。
【図６】  本発明の別の実施の形態に係るエンジンの構成図。
【符号の説明】
１：エンジン、２：シリンダ、３：シリンダヘッド、４：ピストン、
５：カム軸、６，７：ロッカーアーム、８：吸気弁、９：排気弁、
１０：燃焼室、１１：吸気ポート、１２：排気ポート、１３：排気管、
１４：吸気管、１５：気化器、１６：吸気通路、１７：ダイヤフラム室、
１８：ジェットニードル、１９：メインジェット、２０：ベンチュリ部、
２１：パイロットスクリュウ、２２：弁軸、２３：弁体、
２４：スロットル弁、２５：隔壁、２６：第１分割通路、
２７：第２分割通路、２８：堰、２９：溝、３０：点火プラグ、
３１：エンジン、３２：シリンダブロック、３３：シリンダヘッド、
３４：ピストン、３５：吸気ポート、３６：排気ポート、３７：吸気弁、
３８：排気弁、３９：吸気カム、４０：排気カム、４１：排気管、
４２：吸気管、４３：気化器、４４：スロットル弁、４５：堰、４６：隔壁、
４７：第１分割通路、４８：第２分割通路、４９：弁軸、５０弁体。
【図１】
0004252670.tif 000002
【図２】
0004252670.tif 000003
【図３】
0004252670.tif 000004
【図４】
0004252670.tif 000005
【図５】
0004252670.tif 000006
【図６】
0004252670.tif 000007