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1. (WO2019008900) AIR INTAKE STRUCTURE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
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明 細 書

発明の名称 内燃機関の吸気構造

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004  

課題を解決するための手段

0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021  

発明の効果

0022  

図面の簡単な説明

0023  

発明を実施するための形態

0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146  

符号の説明

0147  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39  

明 細 書

発明の名称 : 内燃機関の吸気構造

技術分野

[0001]
 本発明は、吸気流路が主流路とタンブル流路とに仕切られた内燃機関の吸気構造に関する。

背景技術

[0002]
 スロットル弁の下流側にタンブル制御弁(TCV、吸気振分け弁、または吸気制御弁とも言う)が設けられ、タンブル制御弁の下流側の吸気流路が、仕切板部により、主流路と、通った吸気が燃焼室内でタンブル過流を発生するように構成されたタンブル流路とに仕切られて、タンブル制御弁により、主流路とタンブル流路を流れる吸気の割合を変更させる内燃機関の吸気構造が、例えば、下記特許文献1に示されている。
 しかし、下記特許文献1に示されるものは、スロットル弁の下流に個別にタンブル制御弁を設ける構造であるため、スロットル弁の動きに対応してタンブル制御弁を作動させる連動機構、あるいは、タンブル制御弁を単独で作動させるアクチュエータが必要であり、部品点数が増加し、コストが上昇する。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : WO2013/146703A1号公報(図2、図6~図8)

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 本発明は、上記従来技術に鑑みなされたものであり、タンブル制御弁(TCV)を設けることなくタンブル流路に吸気を導くことができて、燃焼室内のタンブル渦流を強化することができ、装置構成を簡素化できる内燃機関の吸気構造を提供する。

課題を解決するための手段

[0005]
 上記の課題を解決するために、本発明は、
内燃機関の燃焼室に連なる吸気流路の一部を構成する吸気路を有するスロットルボディと、同スロットルボディ内に設けられ前記吸気路の流路面積を可変制御するスロットル弁とを備え、前記吸気流路は、前記スロットル弁より下流側で、仕切部により、通った吸気が前記燃焼室内でタンブル過流を発生するように構成されたタンブル流路と同タンブル流路を除く主流路とに仕切られ、燃料噴射弁によって燃料が噴射供給される内燃機関の吸気構造において、
前記スロットル弁は、前記吸気路の中心軸線に対し垂直に交差して配向されたスロットル弁軸により前記スロットルボディ内に回転自在に軸支されたバタフライ式の弁であり、同スロットル弁の弁体は、前記スロットル弁軸を挟んで二等分されて一端側半体と他端側半体とを有し、
 前記主流路の断面面積が、前記タンブル流路の断面面積より大きく形成されたことを特徴とする内燃機関の吸気構造である。
[0006]
 上記構成によれば、主流路がタンブル流路よりも大きく設定されたことで、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、にスロットル弁を通過し主流路に流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路に流れた吸気は、スロットル弁の直下流部に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、断面面積の大きい主流路を逆流した吸気は、タンブル流路側の直下流部に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁を通過した吸気とともにタンブル流路に流れ込み、タンブル流路を流れる吸気が増大する。
 したがって、タンブル制御弁(TCV)を設けることなく単一のスロットル弁によって、主流路の断面面積をタンブル流路の断面面積より大きく設定することで、一旦主流路に流れた吸気をタンブル流路に導くことができ、燃焼室内のタンブル渦流を強化することができる。また、装置構成を簡素化でき、タンブル制御弁を設ける場合に比べ、部品点数が低減し、コストを削減することができる。
[0007]
 また、上記の構成においてさらに、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD、前記仕切部の上流側端部の流路幅方向中心から前記スロットル弁軸の中心までの前記吸気流路の中心軸線方向の距離をLとした時に、前記スロットル弁徐開時、あるいは前記内燃機関の低負荷時に、前記スロットル弁を通過し前記主流路に流れる吸気が上流側に逆流し、前記タンブル流路に吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されてもよい。
 その構成によれば、
主流路がタンブル流路よりも大きく設定され、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、スロットル弁を通過し主流路に流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路に吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されたことで、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、にスロットル弁を通過し主流路に流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路に流れた吸気は、スロットル弁の直下流部に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、断面面積の大きい主流路を逆流した吸気は、タンブル流路側の直下流部に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁を通過した吸気とともにタンブル流路に流れ込み、タンブル流路を流れる吸気が増大する。 
[0008]
 前記本発明の頭書構成において、
前記スロットル弁軸に垂直で前記吸気路の中心軸線に沿った断面視で、全閉時の前記スロットル弁の前記一端側半体が下流側の前記吸気路の内面と鋭角をなして接し、同スロットル弁の前記他端側半体が下流側の同吸気路の内面と鈍角をなして接し、前記一端側半体の下流側に前記吸気流路の前記タンブル流路が位置し、前記他端側半体の下流側に前記吸気流路の前記主流路が位置するようにしてもよい。
 その構成によれば、
吸気の流れ方向において、一端側半体から仕切部までの距離が、他端側半体から仕切部までの距離より大きい場合でも、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、下流側が吸気路の内面と鋭角をなすスロットル弁の一端側半体の周縁では、吸気の収束する流れが生じ、下流側が吸気路の内面と鈍角をなすスロットル弁の他端側半体の周縁では、吸気の発散する流れが生じるため、発散する流れの逆流を、収束する吸気に取り込んでタンブル流路に導くことで、タンブル流路に流れる吸気を増大することができる。
[0009]
 前記構成において、
 前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)とし、前記仕切部に直交し前記吸気流路の中心軸線に沿った断面視で、同吸気流路の中心軸線と前記仕切部の前記タンブル流路側の面との距離を仕切り高さH(単位:mm)とした時に、
 H/Dが、
 式1:(H/D)max=-0.00002D +0.0025D+0.31 
 式2:(H/D)min=0.00005D -0.0064D+0.26 
で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「H/D:仕切部高さ位置」を、式1、式2で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0010]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、吸気路断面面積をスロットルボア断面面積Sthとし、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとした時に、
 A/Sth(スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式3:(A/Sth)max=-0.006D +0.79D+19.82 
 式4:(A/Sth)min=0.002D -0.33D+15.59 
で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式3、式4で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0011]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、前記タンブル流路の断面面積をAとし、前記主流路(の断面面積をBとした時に、
 A/(A+B)(全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式5:(A/(A+B))max=-0.0052D +0.6402D+26.35 
 式6:(A/(A+B))min=0.0023D -0.3287D+15.19 
で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(mm)に対応して、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式5、式6で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0012]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径をスロットルボアD、前記仕切部(81)の上流側端部(81a)の流路幅方向中心(83)から前記スロットル弁軸(76)の中心までの前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)方向の距離をL(単位:mm)とした時に、
 スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部奥行き位置L/Dが、
 式7:(L/D)max=0.00008D -0.0192D+2.58
で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「L/D:仕切部奥行き位置」を、式7で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0013]
 前記構成において、
前記仕切部の上流側端部に、下流側に凹む切欠き凹部(82)が形成されてもよい。
 その構成によれば、
吸気流路に流入する吸気が仕切部に当たる面積が徐々に増大するようにして、圧力と速度の変化を緩やかにし、流量損失を少なくすることができる。
[0014]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径Dより、同スロットルボディの下流側に接続するインレットパイプの吸気流路の径Dpが大きくしてもよい。
 その構成によれば、
径Dと径Dpの差により、吸気流路中に仕切部が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
[0015]
 前記構成において、
前記インレットパイプの上流端から下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部が形成されてもよい。
 その構成によれば、
上流端から下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部により、インレットパイプ内の流路断面面積を大きくすることで、仕切部が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
[0016]
 前記構成において、
前記タンブル流路が、湾曲した前記吸気流路(80)の湾曲内周側に設けられるとともに、前記主流路(80B)が、湾曲した前記吸気流路(80)の湾曲外周側に設けられ、前記インレットパイプにおける前記主流路の湾曲径方向の高さHBは、前記インレットパイプにおける前記タンブル流路の湾曲径方向の高さHAより大きく形成され、前記燃料噴射弁が前記主流路側に配置されてもよい。
 その構成によれば、
吸気流路のうち、主流路の湾曲径方向の高さHBが、タンブル流路の湾曲径方向の高さHAより大きいため、吸気流路の湾曲外周側に主流路を設けることにより、吸気流路の湾曲外周側をタンブル流路にする場合に比べ、燃料噴射弁と仕切部との距離を大きくとることができ、燃料噴射弁から噴射された燃料に仕切部が干渉し難くすることができる。
[0017]
 また、前記の本発明の頭書構成において、
前記スロットル弁軸に垂直で前記吸気路の中心軸線に沿った断面視で、全閉時の前記スロットル弁の前記一端側半体が下流側の前記吸気路の内面と鈍角をなして接し、同スロットル弁の前記他端側半体が下流側の同吸気路の内面と鋭角をなして接し、前記一端側半体の下流側に前記吸気流路の前記タンブル流路が位置し、前記他端側半体の下流側に前記吸気流路の前記主流路が位置するようにしてもよい。
 その構成によれば、
スロットル弁軸に垂直で吸気路の中心軸線に沿った断面視で、全閉時のスロットル弁の一端側半体が下流側の吸気路の内面と鈍角をなして接するように配置されたので、スロットル弁の下流側において一端側半体が主流路からタンブル流路へ向けて傾斜しており、スロットル弁徐開時等において、主流路の逆流がタンブル流路側に導かれ易くなるとともに、仕切部を一端側半体に近接することができ、吸気流れ方向において、一端側半体から仕切部までの距離が、他端側半体から仕切部までの距離より小さい。そのため、一端側半体を通過した吸気がタンブル流路に流入し易く、タンブル流路に流入する吸気を多くすることができる。 
[0018]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)とし、前記仕切部に直交し前記吸気流路の中心軸線に沿った断面視で、同吸気流路の中心軸線と前記仕切部の前記タンブル流路側の面との距離を仕切り高さH(単位:mm)とした時に、
 H/Dが、
 式11:(H/D)max=-0.000004D +0.0006D+0.34
 式12:(H/D)min=-0.0000004D +0.0006D+0.02
で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「H/D:仕切部高さ位置」を、式1、式2で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0019]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、吸気路断面面積をスロットルボア断面面積Sthとし、前記タンブル流路の断面面積をAとした時に、
 A/Sth(スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式13:(A/Sth)max=-0.001D +0.06D+45.34
 式14:(A/Sth)min=0.0005D -0.08D+11.54
で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式3、式4で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0020]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとし、前記主流路(80B)の断面面積をBとした時に、
 A/(A+B)(全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式15:(A/(A+B))max=0.0024D -0.3283D+55.48
 式16:(A/(A+B))min=0.0008D -0.1187D+12.4
で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式5、式6で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
[0021]
 前記構成において、
前記スロットルボディの前記吸気路の前記スロットル弁の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、前記仕切部の上流側端部の流路幅方向中心から前記スロットル弁軸の中心までの前記吸気流路の中心軸線方向の距離をL(単位:mm)とした時に、
 スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部奥行き位置L/Dが、
 式17:(L/D)max=0.0002D -0.0308D+2.78
で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内であるようにするとよい。
 その構成によれば、
スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「L/D:仕切部奥行き位置」を、式7で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。

発明の効果

[0022]
 本発明の内燃機関の吸気構造によれば、
主流路がタンブル流路よりも大きく設定されたことで、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、にスロットル弁を通過し主流路に流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路に流れた吸気は、スロットル弁の直下流部に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、断面面積の大きい主流路を逆流した吸気は、タンブル流路側の直下流部に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁を通過した吸気とともにタンブル流路に流れ込み、タンブル流路を流れる吸気が増大する。
 したがって、主流路の断面面積をタンブル流路の断面面積より大きく設定することで、一旦主流路に流れた吸気をタンブル流路に導くことができ、タンブル制御弁(TCV)を設けることなく、燃焼室内のタンブル渦流を強化することができる。また、装置構成を簡素化でき、タンブル制御弁を設ける場合に比べ、部品点数が低減し、コストを削減することができる。
 またさらに、主流路がタンブル流路よりも大きく設定され、スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、スロットル弁を通過し主流路に流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路に吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されれば、
スロットル弁徐開時、あるいは内燃機関の低負荷時に、にスロットル弁を通過し主流路に流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路に流れた吸気は、スロットル弁の直下流部に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。そして、断面面積の大きい主流路を逆流した吸気は、タンブル流路側の直下流部に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁を通過した吸気とともにタンブル流路に流れ込み、タンブル流路を流れる吸気が増大する。

図面の簡単な説明

[0023]
[図1] 本発明の実施形態1または実施形態2に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットを搭載した自動二輪車の右側面である。
[図2] 図1の自動二輪車の車体カバーを外した後部右側面である。
[図3] 図2中のパワーユニットを取出して、図2に示すと略同じ配向により示す、実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例1Aのパワーユニットの側面断面図である。
[図4] 図3の要部拡大図である。
[図5] 図4中V-V矢視による、スロットルボディの上流側正面図である。
[図6] 図4中VI矢視による断面図であり、仕切部の上流側端部が示される。
[図7] 実施形態1のスロットルボディのスロットル弁近傍部分の、吸気路の中心軸線を含みスロットル弁軸に垂直な断面図である。
[図8] スロットル弁軸に垂直で吸気路の中心軸線に沿った断面視で、図7においてスロットル弁を徐開位置としたときの、吸気の流れを模式的に示す説明図である。
[図9] 図8中IX-IX矢視に相当する、吸気路を上方から見たときの、吸気の流れを模式的に示す説明図である。
[図10] 図8中X-X矢視に相当する、吸気路を下方から見たときの、吸気の流れを模式的に示す説明図である。
[図11] 図8と同様の断面視において、仕切部を設けた状態を模式的に示す説明図である。
[図12] 実施形態1のスロットルボディのスロットル弁前後の吸気路と、それに連続する吸気流路の形態を、仕切部に直交し吸気流路の中心軸線に沿った断面で模式的に示す説明図である。
[図13] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態1の「L/D:仕切部奥行き位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
[図14] 図13から導かれた、「L/D:仕切部奥行き位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図15] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態1の「H/D:仕切部高さ位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図16] 図15から導かれた、「H/D:仕切部高さ位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図17] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態1の「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図18] 図17から導かれた、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図19] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態1の「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図20] 図19から導かれた、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図21] 実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例1Bのパワーユニットの一部断面とする右側面図である。
[図22] 実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例1Cのパワーユニットの一部断面とする左側面図である。
[図23] 実施形態1に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例1Dのパワーユニットの一部断面とする左側面図である。
[図24] 図2中のパワーユニットを取出して、図2に示すと略同じ配向により示す、実施形態2に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例2Aのパワーユニットの側面断面図である。
[図25] 図24の要部拡大図である。
[図26] 実施形態2のスロットルボディのスロットル弁近傍部分の、吸気路の中心軸線を含みスロットル弁軸に垂直な断面図である。
[図27] スロットル弁軸に垂直で吸気路の中心軸線に沿った断面視で、図26においてスロットル弁を徐開位置としたときの、仕切部を設けた状態を模式的に示す説明図である。
[図28] 実施形態2のスロットルボディのスロットル弁前後の吸気路と、それに連続する吸気流路の形態を、仕切部に直交し吸気流路の中心軸線に沿った断面で模式的に示す説明図である。
[図29] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態2の「L/D:仕切部奥行き位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
[図30] 図29から導かれた、「L/D:仕切部奥行き位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図31] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態2の「H/D:仕切部高さ位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図32] 図31から導かれた、「H/D:仕切部高さ位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図33] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態2の「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図34] 図33から導かれた、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図35] スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、実施形態2の「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフである。
[図36] 図35から導かれた、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
[図37] 実施形態2に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例2Bのパワーユニットの一部断面とする右側面図である。
[図38] 実施形態2に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例2Cのパワーユニットの一部断面とする左側面図である。
[図39] 実施形態2に係る内燃機関の吸気構造を備えた実施例2Dのパワーユニットの一部断面とする左側面図である。

発明を実施するための形態

[0024]
 図1から図23に基づき、本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造につき説明する。
 なお、本明細書の説明および特許請求の範囲における前後左右上下等の向きは、本実施形態に係る内燃機関の吸気構造を備えたパワーユニットを、車両に搭載した状態での車両の向きに従うものとする。本実施形態において車両は小型車両であり、具体的には自動二輪車である。
 ただし、スロットルボディ7の吸気路70、および吸気流路80に関しては、それらを吸気流れ方向に沿って分割する仕切部81の上方を「上」側、下方を「下」側として記載する。
(図3、図4参照)。
 また、図中矢印FRは車両前方を、LHは車両左方を、RHは車両右方を、UPは車両上方を、それぞれ示す。
 以上のことは、図24から図39に示す実施形態2において同様である
[0025]
 図1に、本発明の実施形態1の内燃機関の吸気構造を備えた実施例1Aのパワーユニット3を搭載した自動二輪車1の右側面を示す。
 また、図2に、図1の自動二輪車1の車体カバー10を外した後部右側面を示す。
 なお、図1と図2は、後述の実施形態2においても同様に参照される。
[0026]
 本実施形態1に係る自動二輪車1は、いわゆるスクータ型自動二輪車であり、車体前部1Aと車体後部1Bとが、低いフロア部1Cを介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレーム2は、概ねダウンチューブ21とメインパイプ22(図2参照)とからなる。
 すなわち車体前部1Aのヘッドパイプ20からダウンチューブ21が下方へ延出し、ダウンチューブ21は下端で水平に屈曲してフロア部1Cの下方を後方へ延び、図2に示されるようにその後端において車幅方向に配設された連結フレーム23を介して、左右一対のメインパイプ22が連結され、メインパイプ22は連結フレーム23から傾斜部22aをなして斜め後方に立ち上がって、途中、傾斜をゆるめるように屈曲して後方に延びている。
[0027]
 メインパイプ22の傾斜部22aの上方には収納ボックス11と燃料タンク12が支持されるとともに、収納ボックス11と燃料タンク12はその上方に取付けられた乗員シート13で塞がれ、収納ボックス11、燃料タンク12を含め、乗員シート13の下方は、車体カバー10で覆われている。
 一方、車体前部1Aにおいては、ヘッドパイプ20に軸支されて上方にハンドル14が設けられ、下方にフロントフォーク15が延びてその下端に前輪16が軸支されている。
[0028]
 図2に、車体カバー10を外した自動二輪車1の後部右側面を示すように、メインパイプ22の傾斜部22aの下端付近にブラケット24が突設され、ブラケット24にリンク部材25を介して実施例1Aのパワーユニット3が揺動可能に連結支持されている。
 実施例1Aのパワーユニット3は、その前部が単気筒4ストロークサイクルの空冷式内燃機関(以下、単に「内燃機関」という。)30であり、クランクケース部50aを構成するパワーユニットケース50の前部に、クランク軸51を車幅方向に配して回転自在に軸支し、シリンダ軸Cを略水平に近い状態にまで大きく前傾した姿勢にあって、パワーユニットケース50の下端から前方に突出したハンガアーム52の端部が、メインパイプ22のブラケット24に取付けられたリンク部材25を介して上下揺動自在に連結される。
[0029]
 パワーユニット3には、クランクケース部50aを構成するパワーユニットケース50の前部に略水平に大きく前傾して内燃機関30を構成するシリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が順次積み上げられるように締結されるほか、クランクケース部50aから左側後方にかけてベルト式無段変速機等を備えた動力伝動ケース部55が一体に延在し、その後部にパワーユニット3の出力軸である後車軸56が設けられ、後輪17が取り付けられている。
 すなわち、パワーユニット3はいわゆるスイングユニットであり、パワーユニット3の後部の動力伝動ケース部55と、メインパイプ22の後部との間には図示しないリヤクッションが介装されている。
[0030]
 図2に示されるように、パワーユニット3の上部では、内燃機関30の大きく前傾したシリンダヘッド32の上部からインレットパイプ6が延出して後方に湾曲し、インレットパイプ6に接続されたスロットルボディ7がシリンダブロック31の上方に位置し、スロットルボディ7にコネクティングチューブ85を介して接続するエアクリーナ装置86が動力伝動ケース部55の上方に配設されている。
 一方、シリンダヘッド32の下部から下方に延出した排気管38は、後方へ屈曲し右側に偏って後方に延びて後輪17の右側のマフラ39に接続される。
[0031]
 図3は、図2のパワーユニット3を取出して、図2に示すと略同じ配向により示す、パワーユニット3の側面断面図である。
 パワーユニット3における内燃機関30は、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33の左半面の断面が示され、パワーユニットケース50は、左ケース半体50Lが、図示しない右ケース半体との合わせ面50bを図示手前に向けて示される。
[0032]
 パワーユニットケース50は、左右割りの左ケース半体50Lと図示されない右ケース半体とを合体して構成されるもので、右ケース半体は、クランクケース部50aの右半体をなし、左ケース半体50Lは、前部がクランクケース部50aの左半体をなすとともに、後方に延設されて、クランク軸51と後輪17の後車軸56との間の前後に図示しない長尺のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構57等を含む伝動装置を収容する動力伝達ケース部55を形成する。
 減速ギヤ機構57は、動力伝達ケース部55の後部の右側開放面55Rの内部に収納され、図示しない減速機ケースにより覆われる。減速ギヤ機構57の出力軸は、後輪17の後車軸56である。
 而して、内燃機関30のクランクケース部50aのクランク軸51の回転動力は、動力伝達ケース部55内のベルト式無段変速機と減速ギヤ機構57を介して、後輪17に伝達される。
[0033]
 シリンダブロック31のシリンダボア31a内を往復動するピストン34は、クランクケース部50aのクランク軸51のクランクピン51aと、コネクティングロッド35により連結されている。
 シリンダブロック31のシリンダボア31a内に摺動自在に嵌合されるピストン34の頂面34aと、頂面34aが対向するシリンダヘッド32の燃焼室天井面32aとの間には燃焼室36が構成される。
[0034]
 実施例1Aにおいて内燃機関30は、SOHC型式の2バルブシステムを採用しており、シリンダヘッド32に動弁機構9が設けられている。動弁機構9を覆うように、シリンダヘッド32にはシリンダヘッドカバー33が重ねられて被せられる。
 シリンダヘッドカバー33内の動弁機構9に動力伝達を行うため、図示しない無端状のカムチェーンが、クランクケース部50a、シリンダブロック31、シリンダヘッド32のクランク軸51方向の一方側に設けられた図示しないカムチェーン室を通って、カム軸91とクランク軸51との間に架設され、カム軸91はクランク軸51に同期して1/2の回転速度で回転する。
 なお、シリンダヘッド32において前記カムチェーン室と反対側(クランク軸51方向の他方側)から燃焼室36内に向かって図示しない点火プラグが嵌挿されている。
[0035]
 図3、および図3の要部拡大図である図4に示されるように、シリンダ軸線Cを略水平に近く大きく前傾したシリンダヘッド32において、燃焼室天井面32aに開口した吸気弁口40と排気弁口41からは、各々吸気ポート42と排気ポート43が互いに上下に離れる方向に湾曲しながら延出して形成される。
 吸気ポート42の上流端は、シリンダヘッド32の上方に向けて開口し、インレットパイプ6と接続して、連続した吸気流路80が構成され、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
 排気ポート43の下流端は、シリンダヘッド32の下方に向けて開口し、排気管38(図2参照)に連結される。
[0036]
 シリンダヘッド32における吸気ポート42の湾曲外壁部42aに一体に円筒状の吸気弁ガイド44が嵌着され、吸気弁ガイド44に摺動可能に支持された吸気弁46が、吸気ポート42の燃焼室36に臨む吸気弁口40を開閉する。
 また、シリンダヘッド32における排気ポート43の湾曲外壁部43aに一体に嵌着された排気弁ガイド45に摺動可能に支持された排気弁47が、排気ポート43の燃焼室36に臨む排気弁口41を開閉する。
[0037]
 吸気弁46および排気弁47はその傘部46a、47aが、いずれも燃焼室36に臨む吸気弁口40、排気弁口41を閉じるように、弁ばね48により上方に付勢されているが、図3に示すように、カム軸91の吸気カム92、排気カム93に当接揺動する吸気ロッカアーム94、排気ロッカアーム95によって、吸気弁46、排気弁47のステムエンド46b、47bが押し下げられて、所定のタイミングで吸気弁46、排気弁47が開弁し、吸気ポート42と燃焼室36、また、排気ポート43と燃焼室36が連通し、所定のタイミングの吸気、排気がなされる。
[0038]
 以上のような実施例1Aの内燃機関30において、燃焼室36でのより好ましい燃焼を得るために燃焼室36において燃料・空気混合気のタンブル渦流T、すなわち縦回転を与えるための吸気構造が構成されている。
 すなわち、内燃機関30の吸気ポート42の上流端には、インシュレ-タ61を介してインレットパイプ6が接続して、連続した断面略円形の吸気流路80が構成され、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
 スロットルボディ7は、内燃機関30の燃焼室36に連なる吸気流路80の一部を構成する断面略円形の吸気路70を有し、その上流側は、コネクティングチューブ85を介して、エアクリーナ装置86(図2参照)に接続している。
[0039]
 スロットルボディ7は、吸気路70の吸気流れ方向Fと垂直、すなわち吸気路70の中心軸線Xと垂直に交差して略水平に配向するスロットル弁軸76によってスロットルボディ7内に回転自在に軸支されて、吸気路70の流路面積を可変制御し、吸気路70を開閉し得るスロットル弁75を備えている。
 図4中V-V矢視による、スロットルボディ7の上流側正面図である図5に示されるように、スロットル弁75はバタフライ式のもので、スロットル弁軸76と、スロットル弁軸76に固定され共に一体的に回転する円盤状の弁体77とを有し、弁体77は、スロットル弁軸76を挟んで二等分されて、一方側の半円盤状の一端側半体77Aと、他方側の半円盤状の他端側半体77Bとからなる。
[0040]
 スロットル弁75は運転者の操作等により、図3、図4図示において時計回りに開弁方向に回動可能となっているとともに、図示しない復帰ばねにより、弁体77は回動する一端側半体77Aが吸気路70の内面70aに当接するとともに、回動する他端側半体77Bが吸気路70の内面70aに当接する全閉位置に位置するように、閉弁方向に反時計回りに付勢されている。
 実施例1Aでは、スロットルボディ7の吸気路70は略水平に配向しており、下端側弁体が一端側半体77Aであり、上端側弁体が他端側半体77Bである。
[0041]
 実施例1Aにおいて、吸気流路80は、インレットパイプ6から吸気ポート42へと続けて仕切部81によって、吸気流れ方向に沿って分割され、通った吸気が燃焼室36内でタンブル過流Tを発生するように構成されたタンブル流路80Aと、タンブル流路80Aを除く主流路80Bとに仕切られている。
 本発明において「タンブル流路」とは、スロットル弁75低開度時、つまり、内燃機関30低負荷時に燃焼室36にタンブル過流Tを発生させるための吸気の流路である。
[0042]
 実施例1Aにおいて、吸気流路80の仕切部81によって仕切られた下側部分がタンブル流路80A、上側部分が主流路80Bとなるが、本発明においてはその上下配置に限定されない。
 また、本明細書において、吸気流路80や吸気路70、スロットル弁75についての「上、下」とは、シリンダ軸線C方向においてシリンダヘッド32ないしシリンダヘッドカバー33方向を「上」、クランク軸51方向を「下」といい、空間上の絶対的な「上、下」の意味ではない。
[0043]
 仕切部81は、インレットパイプ側仕切部81Aと、インシュレータ側仕切部81Bと、吸気ポート側仕切部81Cが、吸気流の上流側から下流側へと連続して位置して構成される。
 図5に示されるように、図示上側の主流路80Bと図示下側のタンブル流路80Aとは、インレットパイプ6から吸気ポート42へ縦通し仕切部81により、スロットル弁75の下流側の吸気流路80を図示上下に区画することで、各々断面略半円状に画成される。
 なお、仕切部81の吸気流路80幅方向の面とスロットル弁軸76とは平行である。
[0044]
 したがって、スロットルボディ7の吸気路70の下流側に接続するインレットパイプ6の吸気流路80のタンブル流路80Aの入口開口80Aaは、スロットル弁75の一端側半体77Aの下流側に位置して開口し、主流路80Bの入口開口80Baは、スロットル弁75の他端部71Bの下流側に位置して開口する。
 なお、インレットパイプ6には、主流路80Bに上方外部から貫通して、吸気弁口40に向けて燃料を噴射供給するように配置された燃料噴射弁87が取り付けられる。
 本実施形態では、インレットパイプ6に燃料噴射弁87を配置しているが、シリンダヘッド32、あるいは、シリンダブロック31に燃料噴射弁87を配置し、燃焼室36に燃料を噴射する直噴構造でもよい。
[0045]
 また、図4に示されるように、仕切部81の下流側端部81b、すなわちシリンダヘッド32の吸気ポート42内に位置する下流側端部81bは、シリンダヘッド32においてシリンダブロック31側に向けて屈曲して一体に形成され、且つタンブル流路80Aの終端80Abは、シリンダヘッド32の燃焼室天井面32aを指向するように形成されている。
 そのため、タンブル流路80Aを流れる吸気を、図4中小矢印が示すように、吸気弁46の傘部46aの上方を通過させたうえで、シリンダボア31a内に流入させことができるため、燃焼室36内においてタンブル渦流Tが発生しやすくすることができる。そのように、タンブル流路80Aは、通過した吸気がタンブル渦流Tを発生させるように構成されている。
[0046]
 図6は、図4中VI矢視による断面図であり、仕切部81の上流側端部81aが示される。
 上流側端部81aは、図6に実線で示されるように、吸気の流れ方向Fに垂直に直線状に形成されてもよいが、2点鎖線で示されるように、流路幅方向中心83に向けて下流側に凹む切欠き凹部82を有するように形成されてもよい。その場合は、吸気流路80に流入する吸気が仕切部81に当たる面積が徐々に増大するので、吸気の圧力と速度の変化が緩やかになり、流量損失を少なくすることができる。
 切欠き凹部82は、実施例1Aのように仕切部81の上流側端部81aがインレットパイプ6内に位置するものに限らず、他の実施例で示されるように吸気ポート42内に位置するものにおいても採用でき同様の効果が得られる。
 いずれの場合も、後述の「仕切部奥行き位置L/D」の「L」は、仕切部81の上流側端部81aの流路幅方向中心83からスロットル弁軸76の中心までの吸気流路80の中心軸線X′方向の距離としている。
[0047]
 従来装置においては一般に、吸気流量を制御するスロットル弁の下流側に、スロットル弁が徐開位置にあるときの吸気をタンブル流路に導くためのTCV(Tanble Control Valve:タンブル制御弁)を設けるが、本発明においては、TCVを設けることなく、また、吸気流路80や吸気路70に特に障壁やガイドを設けることなく、内燃機関30の低負荷時のスロットル弁75の徐開時に吸気を多くタンブル流路80Aに導き、内燃機関30の高負荷時にはスロットル弁75の開度(スロットル開度)に応じて吸気を支障なくタンブル流路80Aと主流路80Bとに導くことを可能としている
 なお、特許請求の範囲で記載した本発明において、また実施形態で、記載する「徐開」とは、スロットル弁全閉時から内燃機関低負荷時における所定開度までのことであり、低負荷における内燃機関の特性により任意に設定することができる。本実施形態では、スロットル弁全閉時からスロットル開度30%までの領域を想定しているが、その開度に限定されることはない。例えば、運転手の運転特性や道路状況に合わせて、使用頻度の高いスロットル開度に適宜設定してもよい。
[0048]
 本発明の特徴は、本発明者らの鋭意研究から見出されたものであって、従来装置を従来同様に用いる観点からは知得されるものではなく、本実施形態に示されるようにスロットル弁75と仕切部81とが特定の設定で構成されたことで、スロットル弁75の全閉から徐開の領域で、スロットル弁75によって主流路80Bへの吸気の流入を抑制することができるとともに、吸気の流れを偏らせてタンブル流路80Aに導き、燃焼室36内のタンブル渦流Tを強化することができる。
[0049]
 本実施形態のスロットルボディ7のスロットル弁75近傍部分の、吸気路70の中心軸線Xを含みスロットル弁軸76に垂直な断面を示す図7に示されるように、本実施形態において、スロットル弁75は、図示において時計回りRに開弁方向に回動可能となっているとともに、反時計回りR′に付勢された全閉位置では、スロットル弁75の弁体77は、回動する一端側半体77Aが吸気路70の図示下側の内面70aに接し、回動する他端側半体77Bが吸気路70の図示上側の内面70aに接して位置する。
 全閉位置のスロットル弁75の一端側半体77Aは、吸気流れ方向Fの下流側における吸気路70の内面70aとの当接角αが鋭角であり、スロットル弁75の他端側半体77Bは、吸気流れ方向Fの下流側における吸気路70の内面70aとの当接角βが鈍角である。
[0050]
 そのような状態の全閉位置から、スロットル弁75が徐開位置になると、吸気は、吸気路70の上流側から、一端側半体77Aと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鋭角側間隙」という)71A、および他端側半体77Bと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鈍角側間隙」という)71Bを通り、吸気路70の下流側から吸気流路80へと流れる。
 鋭角側間隙71Aと鈍角側間隙71Bの直下流部72(図示、黒色部)には強い負圧が生じるとともに、スロットル弁軸76を含むスロットル弁75の下流側範囲に広い負圧域73(図示、点ハッチング部)が発生する。
[0051]
 ここで、後述の図11に示すと同様に、スロットル弁75の下流側の吸気流路80を、吸気流れ方向Fに沿ってスロットル弁軸76と平行な面を有する仕切部81により、断面面積が大、小となる二つの流路80B、80Aに仕切り、断面面積が大きい側の流路Bを他端側半体77Bの下流側に、断面面積の小さい側の流路Aを一端側半体77Aの下流側に配置すると、
スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し断面面積の大きい流路80Bに流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った断面面積の大きい流路80Bに流れた吸気は、スロットル弁75の一端側半体77Aと他端側半体77Bの各端部の直下流部72(図示、黒色部)に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、逆流した吸気は、断面面積の小さい流路80A側の一端側半体77Aの直下流部72に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁75を通過した吸気とともに断面面積の小さい流路80Aに流れ込み、流路80Aを流れる吸気が増大する。
[0052]
 したがって、断面面積の大きい流路80Bを主流路とし、断面面積の小さい流路80Aをタンブル流路とする、すなわち、主流路80Bの断面面積をタンブル流路80Aの断面面積より大きく設定することで、一旦主流路80Bに流れた吸気をタンブル流路80Aに導くことができることを、本発明者らは見出した。
 すなわち、主流路80Bの断面面積をタンブル流路80Aの断面面積より大きく設定すれば、一旦主流路80Bに流れた吸気をタンブル流路80Aに導くことができ、タンブル制御弁(TCV)を設けることなく、燃焼室36内のタンブル渦流Tを強化することができるものとなる。また、内燃機関30の吸気構造の装置構成を簡素化でき、タンブル制御弁(TCV)を設ける場合に比べ、部品点数が低減し、コストを削減できるものとなる。
[0053]
 図8は、スロットル弁軸76に垂直で吸気路70の中心軸線Xに沿った断面視で、図7においてスロットル弁75を徐開位置としたときの、吸気の流れを模式的に示すものである。
 図9は、図8中IX-IX矢視に相当する、吸気路70を上方から見たときの、吸気の流れを模式的に示すものである。
 図10は、図8中X-X矢視に相当する、吸気路70を下方から見たときの、吸気の流れを模式的に示すものである。
 図中、実線の矢印は、スロットル弁75の上流側において吸気路70の中心軸線Xより図8図示下方、すなわち一端側半体77A側を流れて来た吸気の流れを示し、破線の矢印は、スロットル弁75の上流側において吸気路70の中心軸線Xより図8図示上方、すなわち他端側半体77B側を流れて来た吸気の流れを示す。
[0054]
 本発明者らの鋭意研究からさらに見出された知見によれば、図10に示される通り、スロットル弁75の一端側半体77Aの鋭角側間隙71Aを通過する吸気は、収束する流れfaを生じることが分かった。
 また、図9に示される通り、スロットル弁75の他端側半体77Bの鈍角側間隙71Bを通過する吸気は、発散する流れfbを生じることが分かった。
[0055]
 鋭角側間隙71Aを通過した吸気は、強い収束する流れfaとして下流に向かう一方、鈍角側間隙71Bを通過した吸気は、スロットル弁軸76の下流側を含む広い負圧域73に発散する流れfbとして広がり、その一部は図中fcのように逆流して、鋭角側間隙71Aを通過した収束する流れfaに合流する。
 その傾向は、スロットル弁75の下流側に仕切部81を挿入しても変わらないことが分かった。
[0056]
 本実施形態はさらに、以上の知見から、スロットル弁75の下流側に接続する吸気流路80に仕切部81を設置して、吸気流路80を吸気流れ方向Fに沿って仕切り、鋭角側間隙71A側、すなわちスロットル弁75の一端側半体77Aの下流側にタンブル流路80Aを配置し、鈍角側間隙71B側、すなわちスロットル弁75の他端側半体77Bの下流側に主流路80Bを配置し、スロットル弁75の徐開時に、主流路80Bの逆流fcを合流させて取り込むことで、タンブル流路80Aに吸気を偏流させている。
[0057]
 この場合、吸気の流れ方向Fにおいて、一端側半体77Aから仕切部81までの距離が、他端側半体77Bから仕切部81までの距離より大きい場合でも、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、下流側が吸気路70の内面70aと鋭角αをなすスロットル弁75の一端側半体77Aの周縁77Aaでは、吸気の収束する流れfaが生じ、下流側が吸気路70の内面70aと鈍角βをなすスロットル弁75の他端側半体77Bの周縁77Baでは、吸気の発散する流れfbが生じるため、発散する流れfbの逆流fcを、収束する吸気faに取り込んでタンブル流路80Aに導くことで、タンブル流路80Aに流れる吸気を増大することができる。
[0058]
 図11は、図8と同様の断面視において、仕切部81を設けた状態を模式的に示すものである。
 図11に示されるように、吸気路70と吸気流路80とは、その中心軸線Xと中心軸線X′とを一致させて連続しており、本実施形態では吸気路70の中心軸線Xより図示下側の鋭角側間隙71A側、すなわちスロットル弁75の一端側半体77A側に位置させた仕切部81によって、吸気流路80を図示下側のタンブル流路80Aと図示上側の主流路80Bとに仕切り、スロットル弁75徐開時の吸気流の分布を確認した。
[0059]
 その結果、タンブル流路80Aの断面面積Aと主流路80Bの断面面積Bとの比A:Bが2:8の時、スロットル弁75の上流側では吸気路70の中心軸線Xより図示上半を流れる吸気fUの全吸気fTに対する割合が52%、中心軸線Xより図示下半を流れる吸気fLの全吸気fTに対する割合が48%であったとき、開度15%の徐開状態のスロットル弁75通過後は、鋭角側間隙71Aの下流側のタンブル流路80Aを流れる吸気fAの全吸気fTに対する割合、タンブル流路流量比率(fA/fT)が約81%であることが確認され、タンブル流路80Aに吸気を十分偏流させられることが判明した。
 なお、仕切部81をあまり上方に配置して上記比A:Bを大きくし過ぎるか、あまり下方に配置して上記比A:Bを小さくし過ぎると、タンブル流路流量比率(fA/fT)が低下することも判明した。
[0060]
 すなわち、前述の従来のTCV(タンブル制御弁)を設けることなく、内燃機関30の低負荷時のスロットル弁75の徐開時に吸気を多くタンブル流路80Aに導き、低負荷時の燃焼室36でのタンブル渦流Tを強化できることが分かった。
 また、スロットル弁75の前後の吸気流路80や吸気路70に特に障壁やガイドを設ける必要がないため、内燃機関30の高負荷時にはスロットル弁75の開度に応じて吸気を支障なく主流路80Bとタンブル流路80Aとに導くことが可能である。
[0061]
 そのように本実施形態1に示される本発明の内燃機関の吸気構造によれば、スロットル弁75の徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、下流側が吸気路70の内面70aと鋭角αをなすスロットル弁75の一端側半体77Aの周縁77Aaでは負圧が発生するとともに吸気の収束する流れfaが生じ、下流側が吸気路70の内面70aと鈍角βをなすスロットル弁75の他端側半体77Bの周縁77Baでは負圧が発生するとともに吸気の発散する流れfbが生じるため、他端側半体77Bの下流に位置する主流路80B側に吸気の逆流fcが発生し、逆流吸気fcが一端側半体77Aの下流のタンブル流路80Aに導かれるので、タンブル制御弁(TCV)を設けることなくタンブル流路80Aに吸気を導くことができ、燃焼室36内のタンブル渦流Tを強化することができる。 
[0062]
 なお、図4に示されるように、本実施形態では、タンブル流路80Aが、湾曲した吸気流路80の湾曲内周側に設けられるとともに、主流路80Bが、湾曲した吸気流路80の湾曲外周側に設けられ、インレットパイプ6における主流路80Bの湾曲径方向の高さHBは、インレットパイプ6におけるタンブル流路80Aの湾曲径方向の高さHAより大きく形成され、燃料噴射弁87が主流路80B側に配置されている。
 そのように、吸気流路80の湾曲外周側に主流路80Bを設けることにより、吸気流路80の湾曲外周側をタンブル流路80Aにする場合に比べ、燃料噴射弁87と仕切部81との距離を大きくとることができ、燃料噴射弁87からの燃料に仕切部81が干渉し難くなっている。
[0063]
 ここで、図12に、本実施形態のスロットルボディ7のスロットル弁75前後の吸気路70と、それに連続する吸気流路80の形態を模式的に、仕切部81に直交し吸気流路80の中心軸線X′に沿った断面で示す。なお、吸気路70と吸気流路80は中心軸線X,X′を一致させて連続しており、仕切部81の吸気流路80幅方向の面とスロットル弁軸76とは平行であるので、図12は、スロットル弁軸76に垂直で吸気路70の中心軸線Xに沿った断面を示すものでもある。図中、右に隣接して吸気流路80の断面を示し、左に隣接してスロットル弁75の位置での吸気路70の断面を示す。
[0064]
 図12に示されるように、スロットルボディ7の吸気路70のスロットル弁75の位置での径、すなわちスロットルボアDより、スロットルボディ7の下流側に接続するインレットパイプ6の吸気流路80の径Dpは大きく形成されている、
 また、インレットパイプ6の上流端6aから下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部6bが形成されている。
 径Dと径Dpの差により、吸気流路80中に仕切部が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
 また、上流端から下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部6bにより、インレットパイプ6内の流路断面面積を大きくすることで、仕切部81が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
 本実施形態では、テーパ角度θtは、3.5度が良好で、5度以下としているが、仕切部81の構造に合わせて適宜変更可能である。
[0065]
 図12中、Aは、仕切部81の上流側端部81a近傍におけるタンブル流路80Aの断面面積、Bは、仕切部81の上流側端部81a近傍における主流路80Bの断面面積、Sthは、スロットル弁75の位置の吸気路70におけるスロットルボア断面面積である。
 Hは、「仕切り高さ」であり、仕切部81の上流側端部81a近傍における吸気流路80の中心軸線X′から仕切部81のタンブル流路80A側の面までの距離である。
 Lは、「仕切部奥行き」であり、スロットル弁軸76中心から仕切部81の上流側端部81aの流路幅方向中心83(図6参照)までの、吸気流路80の中心軸線X′方向の距離である。なお、当該部の中心軸線X′が湾曲している場合は、湾曲に沿った距離を採る。
 Vは、スロットル弁75の開度(スロットル開度)を示し、全閉状態(0%)から全開状態(100%)までの、開いた割合(%)を示す。
[0066]
 本発明者らはさらに、上述のようなスロットル弁75と仕切部81による、タンブル流路80Aへの吸気の偏流が、どのような条件で好ましく達成できるかを解析した。
 すなわち、自動二輪車1の市街地走行の燃費測定モードでは、通常、内燃機関の低負荷時、スロットル弁の徐開時に相当するスロットル開度0~約30%が用いられることから、その中間領域のスロットル開度15%を代表開度として、スロットル開度15%時の燃焼室36内のタンブル渦流Tが強化される条件を求めた。
[0067]
 スロットル弁75を通過する吸気の全吸気をfTとし、タンブル流路80Aを流れる吸気をfAとしたとき、一般に、全吸気fTに対するタンブル流路80Aを流れる吸気fAの割合、タンブル流路流量比率(fA/fT)が上昇するに従い、燃焼室のタンブル渦流Tのタンブル比TR(タンブル渦流の回転速度の、クランク軸の回転速度に対する比)が向上するが、タンブル比TRが1.2以上で、急速燃焼が得られ、燃費効果が現れる。
 本発明者らは、タンブル流路流量比率(fA/fT)が63%以上で、タンブル比TRが1.2以上となり、急速燃焼し、燃費効果を図ることができることを踏まえ、タンブル流路流量比率(fA/fT)=63%以上を目標値として、スロットルボアDが24φ(直径24mm)、48φ(直径48mm)、80φ(直径80mm)についてCFD(computational fluid dynamics: 数値流体力学)解析を行い、以下に述べるように、好ましいL/D、H/D、A/Sth、A/(A+B)の範囲を見出した。
[0068]
 図13は、タンブル流路80Aの断面面積Aと主流路80Bの断面面積Bとの比A:Bが2:8で、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「L/D:仕切部奥行き位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「L」、「D」、「fA」、「fT」は、図12に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「L/D:仕切部奥行き位置」の1.57を上限値として、最小値0.0との間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、最小値0.0~「L/D」の上限値1.85の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、最小値0.0~「L/D」の上限値2.17の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0069]
 図14は、図13から導かれた、「L/D:仕切部奥行き位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図14に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「L/D:仕切部奥行き位置」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(L/D)の上限値(L/D)maxをプロットした。
 その上で、上限値(L/D)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(L/D)の上限値(L/D)maxを算出する「式7」を、下記のように割り出した。
 (L/D)max=0.00008D -0.0192D+2.58 ………(式7)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「L/D:仕切部奥行き位置」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、
タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(L/D)maxが、式7から得られる。
 (L/D)の下限値は、流体力学的には最小値0.0となる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「L/D:仕切部奥行き位置」を、式7で算出される上限値(H/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 また、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
[0070]
 なお、「仕切部奥行きL」はスロットル弁軸76等の構造的制約で、0.0とは成り得ず、構造的制約による下限値Lminを採る場合がある。この場合、(L/D)も最小値0.0を取ることができない。
 仮に、スロットルボアDに関わらず、Lmin=6mmとした場合、構造的制約による「L/D」の下限値(L/D)minは、(Lmin/D)=6/Dとなり、スロットルボアD80φで0.08、スロットルボアD48φで0.13、スロットルボアD24φで0.25、となる。
 しかし、構造的制約による「L/D」の下限値は、流体力学的な下限値ではなく、構造上の条件によって変化する設計上の値である。つまり、「L/D」の下限値は、スロットルボディ7の弁体77が回動する際に、弁体77が仕切部81に干渉しない範囲の内「L/D」が最小となる値のことである。 
[0071]
 以上のように、スロットルボディ7の吸気路70のスロットル弁75の位置での径をスロットルボアD、仕切部81の上流側端部81aの流路幅方向中心83からスロットル弁軸76の中心までの吸気流路80の中心軸線X′方向の距離をLとした時に、主流路80Bの断面面積Bが、タンブル流路80Aの断面面積Aより大きく形成されて、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されている。
[0072]
 そのため、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し主流路80Bに流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路80Bに流れた吸気は、スロットル弁75の直下流部72に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、断面面積の大きい主流路80Bを逆流した吸気は、タンブル流路80A側の直下流部72に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁75を通過した吸気とともにタンブル流路80Aに流れ込み、タンブル流路80Aを流れる吸気が増大する。 
[0073]
 図15は、上記のように、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「H/D:仕切部高さ位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「H」、「D」、「fA」、「fT」は、図12に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、(H/D)の0.047を下限値とし、0.405を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、(H/D)の下限値0.060~上限値0.395の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、(H/D)の下限値0.133~上限値0.365の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。 
[0074]
 図16は、図15から導かれた、「H/D:仕切部高さ位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図16に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「H/D:仕切部高さ位置」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(H/D)の上限値(H/D)maxと下限値(H/D)minをプロットした。
 その上で、上限値(H/D)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部高さ位置:H/Dの上限値(H/D)maxを算出する「式1」を、下記のように割り出した。
 (H/D)max=-0.00002D +0.0025D+0.31 ………(式1)

 同様にして、下限値(H/D)minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部高さ位置:H/Dの下限値(H/D)minを算出する「式2」を、下記のように割り出した。
 (H/D)min=0.00005D -0.0064D+0.26 ………(式2)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「H/D:仕切部高さ位置」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(H/D)maxと下限値(H/D)minが、式1、式2から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「H/D:仕切部高さ位置」を、式1、式2で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
 また、スロットルボアが楕円形状あるいは長円形状の場合は、スロットル弁軸76の中心を通り、スロットル弁軸76に垂直で吸気路70の上下の内面70aに直交する、上下の内面70a間の距離をスロットルボアD(単位:mm)とする。
[0075]
 図17は、上記のように、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「A」、「Sth」、「fA」、「fT」は、図12に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「A/Sth」の3.7%を下限値として、46.5%を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、(A/Sth)の下限値5.0%~上限値44.6%の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、(A/Sth)の下限値9.0%~上限値35.5%の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲におい、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0076]
 図18は、図17から導かれた、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図18に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(A/Sth)の上限値(A/Sth)maxと下限値(A/Sth)minをプロットした。
 その上で、上限値(A/Sth)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/Sth)の上限値(A/Sth)maxを算出する「式3」を、下記のように割り出した。
 (A/Sth)max=-0.006D +0.79D+19.82 ………(式3)

 同様にして、下限値(A/Sth)minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/Sth)の下限値(A/Sth)minを算出する「式4」を、下記のように割り出した。
 (A/Sth)min=0.002D -0.33D+15.59 ………(式4)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(A/Sth)maxと下限値(A/Sth)minが、式3、式4から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式3、式4で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
[0077]
 図19は、上記のように、スロットル弁75徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁75を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「A」、「B」、「fA」、「fT」は、図12に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「A/(A+B)」の3.3%を下限値として、44.0%を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、「A/(A+B)」の下限値4.6%~上限値45.0%の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、「A/(A+B)」の下限値8.6%~上限値38.7%の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0078]
 図20は、図19から導かれた、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図20に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(A/(A+B))の上限値(A/(A+B))maxと下限値(A/(A+B))minをプロットした。
 その上で、上限値(A/(A+B))maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/(A+B))の上限値(A/(A+B))maxを算出する「式5」を、下記のように割り出した。
 (A/(A+B))max=-0.0052D +0.6402D+26.35 …(式5)

 同様にして、下限値(A/(A+B))minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/(A+B))の下限値(A/(A+B))minを算出する「式6」を、下記のように割り出した。
 (A/(A+B))min=0.0023D -0.3287D+15.19 ……(式6)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(A/(A+B))maxと下限値(A/(A+B))minが、式5、式6から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式5、式6で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。 
[0079]
 以上、本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造が、スイングユニットをなすパワーユニット3に適用された場合を、実施例1Aとして説明したが、本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造は、そのようなシリンダ軸線Cが略水平に近く前傾したパワーユニット3のみに適用を限定されるものではなく、他の様式のパワーユニットにも適用されるものである。
 例えば、図21に示されるようなシリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関130を備えた車載用のパワーユニット103においても本発明に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例1Bとして以下説明する。
[0080]
 図21に一部断面とする右側面が示される実施例1Bのパワーユニット103は、図21に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース150前部に、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関130が構成されている。
 本実施例1Bにおいては、内燃機関130はSOHC型式の2バルブシステムを採用している。
 パワーユニットケース150の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸158a、カウンタ軸158bを有するギヤ変速装置158が備えられ、カウンタ軸158bが出力軸となっている。
[0081]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方には吸気ポート42が開口し、後方に向けて、すなわち吸気の流れの上流側に向けてインレットパイプ6、スロットルボディ7、コネクティングチューブ85が順次接続し、さらに図示しないエアクリーナ装置に接続している。
[0082]
 スロットルボディ7には実施例1Aと同様のスロットル弁75が設けられる。燃料噴射弁87は実施例1Aと同様に、インレットパイプ6の主流路80A側に設けられている。
 インレットパイプ6、吸気ポート42内の吸気流路80には、実施例1Aと同様に仕切部81が設けられ、スロットル弁75の下端側弁体が、一端側半体77Aであり、一端側半体77Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。すなわちタンブル流路80Aは、吸気流路80の下側に配置されている。
 したがって、本実施例1Bにおいても図21に図示のように、実施例1Aと同様の本発明の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0083]
 図22に示されるものも、シリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関230を備えた車載用のパワーユニット203であり、本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例1Cとして以下説明する。
[0084]
 図22に一部断面とする左側面が示される実施例1Cのパワーユニット203は、図22に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース250前部にシリンダブロック31が設けられ、それにシリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関230が構成されている。
 本実施例1Cにおいて内燃機関230は、WOHC型式である。
 パワーユニットケース250の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸258a、カウンタ軸258bを有するギヤ変速装置258が備えられ、カウンタ軸258bが出力軸となっている。
[0085]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方上方に向けて突出した吸気ポート42が開口し、吸気の流れの上流側に向けスロットルボディ7、図示しないエアクリーナ装置が接続している。
 突出した吸気ポート42内の吸気流路80は吸気流れ方向Fに沿って仕切部81で仕切られ、主流路80Bは下側に、タンブル流路80Aは上側に配置されている。
[0086]
 スロットルボディ7には実施例1Aと同様のスロットル弁75が設けられる。燃料噴射弁87はスロットルボディ7に設けられるが、実施例1Aと同様に、主流路80B側に設けられている。
 本実施例1Cでは、スロットル弁75の上端側弁体が一端側半体77Aであり、一端側半体77Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。
 したがって、実施例1Cにおいても図22に図示のように、実施例1Aと同様の本発明の実施形態1の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0087]
 図23に示されるものも、シリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関330を備えた車載用のパワーユニット303であり、本発明の実施形態1に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例1Dとして以下説明する。
[0088]
 図23に一部断面とする左側面が示される実施例1Dのパワーユニット303は、図23に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース350前部に、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関330が構成されている。
 本実施例1Dにおいて内燃機関330は、WOHC型式である。
 パワーユニットケース350の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸358a、カウンタ軸358bを有するギヤ変速装置358が備えられ、カウンタ軸358bが出力軸となっている。
[0089]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方に向けて突出した吸気ポート42が開口し、吸気の流れの上流側に向けスロットルボディ7、図示しないエアクリーナ装置に接続している。
 突出した吸気ポート42内の吸気流路80は吸気流れ方向Fに沿って仕切部81で仕切られ、タンブル流路80Aが下側に、主流路80Bが上側に配置されている。
[0090]
 スロットルボディ7には実施例1Aと同様のスロットル弁75が設けられる。燃料噴射弁87はスロットルボディ7に設けられるが、実施例1Aと同様に、主流路80B側に設けられている。
 本実施例1Dでは、スロットル弁75の下端側弁体が一端側半体77Aであり、一端側半体77Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。
 したがって、実施例1Dにおいても図23に図示のように、実施例1Aと同様の本発明の実施形態1の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0091]
 以上の実施形態1の多様な実施例に見られるように、タンブル流路80Aは吸気流路80において上下いずれの側に設置されても本発明は構成され得る。それに合わせてスロットル弁75の開弁回動方向、閉弁回動方向が設定される。
 また、インレットパイプ6を設けることなく吸気ポート42内にのみ仕切部81が設けられるものにも本発明は構成され得、燃料噴射弁87はそれによって適宜位置に設けられる。
[0092]
 図1、図2、および図24から図39に基づき、本発明の実施形態2に係る内燃機関の吸気構造につき説明する。
 図1は、本発明の実施形態2の内燃機関の吸気構造を備えた実施例2Aのパワーユニット3を搭載した自動二輪車1の右側面も、実施形態1と同様に示すものである。
 また、図2は、図1の自動二輪車1の車体カバー10を外した後部右側面を示すものであり、本実施形態2に於いても参照される。
[0093]
 実施形態2に於いては、内燃機関の吸気構造中のスロットル弁575に関する構造配置が、実施形態1に於けるものと異なるだけで、他の部分の構造配置は実施形態1に於けるものと同様である。
 したがって、実施形態1に於けるものと同様な部分には、実施形態1と同じ符号を付し、説明を省略し、あるいは簡略とし、異なる部分には、対応する実施形態1における部分と符号の下二桁を同じくする500番台の符号を付して説明する。
[0094]
 したがって、図1、図2を参照して上記説明した事項は、本実施形態2の内燃機関の吸気構造を備えた自動二輪車1、パワーユニット3に於いて同様であるので、説明を省略する。
 図24は、図2のパワーユニット3を取出して、図2に示すと略同じ配向により示す、パワーユニット3の側面断面図である。
 図24においては、図示されるように、スロットル弁575、スロットル弁軸576、弁体577が、図3に示される実施形態1におけるスロットル弁75、スロットル弁軸76、弁体77と異なるだけで、他の部分の構造配置は同様である。
 したがって、実施形態1と異なるスロットル弁575、スロットル弁軸576、弁体577に関しては後述し、図24を参照した上記の他の部分の説明は省略する。
[0095]
 実施形態2の実施例2Aは、図24の要部拡大図である図25に示されるように、シリンダ軸線Cを略水平に近く大きく前傾したシリンダヘッド32において、燃焼室天井面32aに開口した吸気弁口40と排気弁口41からは、各々吸気ポート42と排気ポート43が互いに上下に離れる方向に湾曲しながら延出して形成される。
 吸気ポート42の上流端は、シリンダヘッド32の上方に向けて開口し、インレットパイプ6と接続して、連続した吸気流路80が構成され、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
 排気ポート43の下流端は、シリンダヘッド32の下方に向けて開口し、排気管38(図2参照)に連結される。
[0096]
 シリンダヘッド32における吸気ポート42の湾曲外壁部42aに一体に円筒状の吸気弁ガイド44が嵌着され、吸気弁ガイド44に摺動可能に支持された吸気弁46が、吸気ポート42の燃焼室36に臨む吸気弁口40を開閉する。
 また、シリンダヘッド32における排気ポート43の湾曲外壁部43aに一体に嵌着された排気弁ガイド45に摺動可能に支持された排気弁47が、排気ポート43の燃焼室36に臨む排気弁口41を開閉する。
[0097]
 吸気弁46および排気弁47はその傘部46a、47aが、いずれも燃焼室36に臨む吸気弁口40、排気弁口41を閉じるように、弁ばね48により上方に付勢されているが、図25に示すように、カム軸91の吸気カム92、排気カム93に当接揺動する吸気ロッカアーム94、排気ロッカアーム95によって、吸気弁46、排気弁47のステムエンド46b、47bが押し下げられて、所定のタイミングで吸気弁46、排気弁47が開弁し、吸気ポート42と燃焼室36、また、排気ポート43と燃焼室36が連通し、所定のタイミングの吸気、排気がなされる。
[0098]
 以上のような本実施例2Aの内燃機関30において、燃焼室36でのより好ましい燃焼を得るために燃焼室36において燃料・空気混合気のタンブル渦流T、すなわち縦回転を与えるための吸気構造が構成されている。
 すなわち、内燃機関30の吸気ポート42の上流端には、インシュレ-タ61を介してインレットパイプ6が接続して、連続した断面略円形の吸気流路80が構成され、インレットパイプ6の上流側に、スロットルボディ7が接続される。
 スロットルボディ7は、内燃機関30の燃焼室36に連なる吸気流路80の一部を構成する断面略円形の吸気路70を有し、その上流側は、コネクティングチューブ85を介して、エアクリーナ装置86(図2参照)に接続している。
[0099]
 スロットルボディ7は、吸気路70の吸気流れ方向Fと垂直、すなわち吸気路70の中心軸線Xと垂直に交差し略水平に配向するスロットル弁軸576によってスロットルボディ7内に回転自在に軸支されて、吸気路70の流路面積を可変制御し、吸気路70を開閉し得る単一のスロットル弁575を備えている。
 実施形態2のスロットルボディ7の上流側正面は、後述のように弁体577の回転方向が異なること以外、実施形態1の図5に示されると同様であり、スロットル弁575はバタフライ式のもので、スロットル弁軸576と、スロットル弁軸576に固定され共に一体的に回転する円盤状の弁体577とを有し、弁体577は、スロットル弁軸576を挟んで二等分されて、一方側の半円盤状の一端側半体577Aと、他方側の半円盤状の他端側半体577Bとからなる(図5中において、カギカッコ内に符号を示す)。
[0100]
 スロットル弁575は運転者の操作等により、図24、図25図示において反時計回りに開弁方向に回動可能となっているとともに、図示しない復帰ばねにより、弁体577は回動する一端側半体577Aが吸気路70の内面70aに当接するとともに、回動する他端側半体577Bが吸気路70の内面70aに当接する全閉位置に位置するように、閉弁方向に時計回りに付勢されている。
 本実施例2Aでは、スロットルボディ7の吸気路70は略水平に配向しており、下端側弁体が一端側半体577Aであり、上端側弁体が他端側半体577Bである
[0101]
 本実施例2Aにおいて、吸気流路80は、インレットパイプ6から吸気ポート42へと続けて仕切部81によって、吸気流れ方向に沿って分割され、通った吸気が燃焼室36内でタンブル過流Tを発生するように構成されたタンブル流路80Aと、タンブル流路80Aを除く主流路80Bとに仕切られている。
 本発明において「タンブル流路」とは、スロットル弁575低開度時、つまり、内燃機関30低負荷時に燃焼室36にタンブル過流Tを発生させるための吸気の流路である。
[0102]
 本実施例2Aにおいて、吸気流路80の仕切部81によって仕切られた下側部分がタンブル流路80A、上側部分が主流路80Bとなるが、本発明においてはその上下配置に限定されない。
 また、本明細書において、吸気流路80や吸気路70、スロットル弁575についての「上、下」とは、シリンダ軸線C方向においてシリンダヘッド32ないしシリンダヘッドカバー33方向を「上」、クランク軸51方向を「下」といい、空間上の絶対的な「上、下」の意味ではない。
[0103]
 仕切部81は、インレットパイプ側仕切部81Aと、インシュレータ側仕切部81Bと、吸気ポート側仕切部81Cが、吸気流の上流側から下流側へと連続して位置して構成される。
 図示上側の主流路80Bと図示下側のタンブル流路80Aとは、インレットパイプ6から吸気ポート42へ縦通し仕切部81により、図5に示されると同様に、スロットル弁575の下流側の吸気流路80を図示上下に区画することで、各々断面略半円状に画成される。
 なお、仕切部81の吸気流路80幅方向の面とスロットル弁軸576とは平行である。
[0104]
 したがって、スロットルボディ7の吸気路70の下流側に接続するインレットパイプ6の吸気流路80のタンブル流路80Aの入口開口80Aaは、スロットル弁575の一端側半体577Aの下流側に位置して開口し、主流路80Bの入口開口80Baは、スロットル弁575の他端側半体577Bの下流側に位置して開口する。
 なお、インレットパイプ6には、主流路80Bに上方外部から貫通して、吸気弁口40に向けて燃料を噴射供給するように配置された燃料噴射弁87が取り付けられる。
 本実施例2Aでは、インレットパイプ6に燃料噴射弁87を配置しているが、シリンダヘッド32、あるいは、シリンダブロック31に燃料噴射弁87を配置し、燃焼室36に燃料を噴射する直噴構造でもよい。
[0105]
 また、図25に示されるように、仕切部81の下流側端部81b、すなわちシリンダヘッド32の吸気ポート42内に位置する下流側端部81bは、シリンダヘッド32においてシリンダブロック31側に向けて屈曲して一体に形成され、且つタンブル流路80Aの終端80Abは、シリンダヘッド32の燃焼室天井面32aを指向するように形成されている。
 そのため、タンブル流路80Aを流れる吸気を、図25中小矢印が示すように、吸気弁46の傘部46aの上方を通過させたうえで、シリンダボア31a内に流入させことができるため、燃焼室36内においてタンブル渦流Tが発生しやすくすることができる。そのように、タンブル流路80Aは、通過した吸気がタンブル渦流Tを発生させるように構成されている。
[0106]
 従来装置においては一般に、吸気流量を制御するスロットル弁の下流側に、スロットル弁が徐開位置にあるときの吸気をタンブル流路に導くためのTCV(Tanble Control Valve:タンブル制御弁)を設けるが、本発明においては、TCVを設けることなく、また、吸気流路80や吸気路70に特に障壁やガイドを設けることなく、内燃機関30の低負荷時のスロットル弁575の徐開時に吸気を多くタンブル流路80Aに導き、内燃機関30の高負荷時にはスロットル弁575の開度(スロットル開度)に応じて吸気を支障なくタンブル流路80Aと主流路80Bとに導くことを可能としている
 なお、特許請求の範囲で記載した本発明において、また実施形態で、記載する「徐開」とは、スロットル弁全閉時から内燃機関低負荷時における所定開度までのことであり、低負荷における内燃機関の特性により任意に設定することができる。本実施形態2では、スロットル弁全閉時からスロットル開度30%までの領域を想定しているが、その開度に限定されることはない。例えば、運転手の運転特性や道路状況に合わせて、使用頻度の高いスロットル開度に適宜設定してもよい。
[0107]
 本発明の特徴は、本発明者らの鋭意研究から見出されたものであって、従来装置を従来同様に用いる観点からは知得されるものではなく、本実施形態2に示されるようにスロットル弁575と仕切部81とが特定の設定で構成されたことで、スロットル弁575の全閉から徐開の領域で、スロットル弁575によって主流路80Bへの吸気の流入を抑制することができるとともに、吸気の流れを偏らせてタンブル流路80Aに導き、燃焼室36内のタンブル渦流Tを強化することができる。
[0108]
 本実施形態2のスロットルボディ7のスロットル弁575近傍部分の、吸気路70の中心軸線Xを含みスロットル弁軸576に垂直な断面を示す図26に示されるように、本実施形態において、スロットル弁575は、図示において反時計回りRに開弁方向に回動可能となっているとともに、時計回りR′に付勢された全閉位置では、スロットル弁575の弁体577は、回動する一端側半体577Aが吸気路70の図示下側の内面70aに接し、回動する他端側半体577Bが吸気路70の図示上側の内面70aに接して位置する。
 全閉位置のスロットル弁575の一端側半体577Aは、吸気流れ方向Fの下流側における吸気路70の内面70aとの当接角α′が鈍角であり、スロットル弁575の他端側半体577Bは、吸気流れ方向Fの下流側における吸気路70の内面70aとの当接角β′が鋭角である。言い換えれば、スロットル弁575は傾斜しており、スロットル弁575の一端側半体577Aは、吸気路70の下流側に位置し、スロットル弁575の他端側半体577Bは、吸気路70の上流側に位置する。
[0109]
 そのような状態の全閉位置から、スロットル弁575が徐開位置になると、吸気は、吸気路70の上流側から、一端側半体577Aと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鈍角側間隙」という)571A、および他端側半体577Bと吸気路70の内面70aとの間に形成される間隙(以下、「鋭角側間隙」という)571Bを通り、吸気路70の下流側から吸気流路80へと流れる。
 鈍角側間隙571Aと鋭角側間隙571Bの直下流部72(図示、黒色部)には強い負圧が生じるとともに、スロットル弁軸576を含むスロットル弁575の下流側範囲に広い負圧域73(図示、点ハッチング部)が発生する。
[0110]
 図27は、スロットル弁軸576に垂直で吸気路70の中心軸線Xに沿った断面視であり、図26において、吸気流路80に仕切部81を設け、スロットル弁575を徐開位置としたときの吸気の流れを模式的に示すものである。
 すなわち、図27に示されるように、スロットル弁575の下流側の吸気流路80を、吸気流れ方向Fに沿ってスロットル弁軸576と平行な面を有する仕切部81により、断面面積が大、小となる二つの流路80B、80Aに仕切り、断面面積が大きい側の流路80Bを他端側半体577Bの下流側に、断面面積の小さい側の流路80Aを一端側半体577Aの下流側に配置すると、
スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し断面面積の大きい流路80Bに流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った断面面積の大きい流路80Bに流れた吸気は、スロットル弁575の一端側半体577Aと他端側半体577Bの各端部の直下流部72(図示、黒色部)に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、逆流した吸気は、断面面積の小さい流路80A側の一端側半体577Aの直下流部72に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁575を通過した吸気とともに断面面積の小さい流路80Aに流れ込み、流路80Aを流れる吸気が増大する。
[0111]
 したがって、断面面積の大きい流路80Bを主流路とし、断面面積の小さい流路80Aをタンブル流路とする、すなわち、主流路80Bの断面面積をタンブル流路80Aの断面面積より大きく設定することで、一旦主流路80Bに流れた吸気をタンブル流路80Aに導くことができることを、本発明者らは見出した。
 したがって、主流路80Bの断面面積をタンブル流路80Aの断面面積より大きく設定すれば、一旦主流路80Bに流れた吸気をタンブル流路80Aに導くことができ、タンブル制御弁(TCV)を設けることなく、燃焼室36内のタンブル渦流Tを強化することができるものとなる。また、内燃機関30の吸気構造の装置構成を簡素化でき、タンブル制御弁(TCV)を設ける場合に比べ、部品点数が低減し、コストを削減できるものとなる。
[0112]
 さらに本実施形態では、スロットル弁軸576に垂直で吸気路70の中心軸線Xに沿った断面視で、全閉時のスロットル弁575の一端側半体577Aが下流側の吸気路70の内面70aと鈍角α′をなして接し、スロットル弁575の他端側半体577Bが下流側の吸気路70の内面70aと鋭角β′をなして接し、一端側半体577Aの下流側に吸気流路80のタンブル流路80Aが位置し、他端側半体577Bの下流側に吸気流路80の主流路80Bが位置している。
 そのように、全閉時のスロットル弁575の一端側半体577Aが下流側の吸気路70の内面70aと鈍角α′をなして接するように配置されたので、スロットル弁575の下流側において一端側半体577Aが、主流路80Bからタンブル流路80Aへ向けて傾斜しており、スロットル弁575徐開時等において、主流路80Bの逆流がタンブル流路80A側に導かれ易くなるとともに、仕切部81を一端側半体577Aに近接することができ、吸気流れ方向Fにおいて、一端側半体577Aから仕切部81までの距離が、他端側半体577Bから仕切部81までの距離より小さい。そのため、一端側半体577Aを通過した吸気がタンブル流路80Aに流入し易く、タンブル流路80Aに流入する吸気を多くすることができる。 
[0113]
 図27に示されるように、吸気路70と吸気流路80とは、スロットルボディ7の吸気路70の中心軸線Xと、スロットルボディ7の吸気路70より下流側の吸気流路80の中心軸線X′とを一致させて連続しており、本実施形態では吸気路70の中心軸線Xより図示下側の鈍角側間隙571A側、すなわちスロットル弁75の一端側半体577A側に位置させた仕切部81によって、吸気流路80を図示下側のタンブル流路80Aと図示上側の主流路80Bとに仕切り、スロットル弁575徐開時の吸気流の分布を確認した。
 本実施形態では、吸気流路80は、スロットルボディ7の吸気路70と、スロットルボディ7の吸気路70より下流側の吸気流路80を備え、スロットルボディ7の吸気路70より下流側の吸気流路80は、インレットパイプ6とシリンダヘッド32の吸気ポート42が相当する。
[0114]
 その結果、タンブル流路80Aの断面面積Aと主流路80Bの断面面積Bとの比A:Bが2:8の時、スロットル弁575の上流側では吸気路70の中心軸線Xより図示上半を流れる吸気fUの全吸気fTに対する割合が52%、中心軸線Xより図示下半を流れる吸気fLの全吸気fTに対する割合が48%であったとき、開度15%の徐開状態のスロットル弁575通過後は、鋭角側間隙571Bの下流側のタンブル流路80Aを流れる吸気fAの全吸気fTに対する割合、タンブル流路流量比率(fA/fT)が、後述の63%より十分大であることが確認され、タンブル流路80Aに吸気を十分偏流させられることが判明した。
 なお、仕切部81をあまり上方に配置して上記比A:Bを大きくし過ぎるか、あまり下方に配置して上記比A:Bを小さくし過ぎると、タンブル流路流量比率(fA/fT)が低下することも判明した。
[0115]
 すなわち、前述の従来のTCV(タンブル制御弁)を設けることなく、内燃機関30の低負荷時のスロットル弁575の徐開時に吸気を多くタンブル流路80Aに導き、低負荷時の燃焼室36でのタンブル渦流Tを強化できることが分かった。
 また、スロットル弁575の前後の吸気流路80や吸気路70に特に障壁やガイドを設ける必要がないため、内燃機関30の高負荷時にはスロットル弁575の開度に応じて吸気を支障なく主流路80Aとタンブル流路80Bとに導くことが可能である。 
[0116]
 なお、図25に示されるように、本実施形態では、タンブル流路80Aが、湾曲した吸気流路80の湾曲内周側に設けられるとともに、主流路80Bが、湾曲した吸気流路80の湾曲外周側に設けられ、インレットパイプ6における主流路80Bの湾曲径方向の高さHBは、インレットパイプ6におけるタンブル流路80Aの湾曲径方向の高さHAより大きく形成され、燃料噴射弁87が主流路80B側に配置されている。
 そのように、吸気流路80の湾曲外周側に主流路80Bを設けることにより、吸気流路80の湾曲外周側をタンブル流路80Aにする場合に比べ、燃料噴射弁87と仕切部81との距離を大きくとることができ、燃料噴射弁87からの燃料に仕切部81が干渉し難くなっている。
[0117]
 ここで、図28に、本実施形態のスロットルボディ7のスロットル弁575前後の吸気路70と、それに連続する吸気流路80の形態を模式的に、仕切部81に直交し吸気流路80の中心軸線X′に沿った断面で示す。なお、吸気路70と吸気流路80は中心軸線X,X′を一致させて連続しており、仕切部81の吸気流路80幅方向の面とスロットル弁軸76とは平行であるので、図28は、スロットル弁軸576に垂直で吸気路70の中心軸線Xに沿った断面を示すものでもある。図中、右に隣接して吸気流路80の断面を示し、左に隣接してスロットル弁575の位置での吸気路70の断面を示す。
[0118]
 図28に示されるように、スロットルボディ7の吸気路70のスロットル弁575の位置での径、すなわちスロットルボアDより、スロットルボディ7の下流側に接続するインレットパイプ6の吸気流路80の径Dpは大きく形成されている、
 また、インレットパイプ6の上流端6aから下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部6bが形成されている。
 径Dと径Dpの差により、吸気流路中に仕切部が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
 また、上流端から下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部6bにより、インレットパイプ6内の流路断面面積を大きくすることで、仕切部81が加えられることによる流路断面面積の変化を抑制することができる。
 本実施形態では、テーパ角度θtは、3.5度が良好で、5度以下としているが、仕切部81の構造に合わせて適宜変更可能である。
[0119]
 図28中、Aは、仕切部81の上流側端部81a近傍におけるタンブル流路80Aの断面面積、Bは、仕切部81の上流側端部81a近傍における主流路80Bの断面面積、Sthは、スロットル弁75の位置の吸気路70におけるスロットルボア断面面積である。
 Hは、「仕切り高さ」であり、仕切部81の上流側端部81a近傍における吸気流路80の中心軸線X′から仕切部81のタンブル流路80A側の面までの距離である。
 Lは、「仕切部奥行き」であり、スロットル弁軸576中心から仕切部81の上流側端部81aの流路幅方向中心83(図6参照)までの、吸気流路80の中心軸線X′方向の距離である。なお、当該部の中心軸線X′が湾曲している場合は、湾曲に沿った距離を採る。
 Vは、スロットル弁75の開度(スロットル開度)を示し、全閉状態(0%)から全開状態(100%)までの、開いた割合(%)を示す。
[0120]
 本発明者らはさらに、上述のようなスロットル弁575と仕切部81による、タンブル流路80Aへの吸気の偏流が、どのような条件で好ましく達成できるかを解析した。
 すなわち、自動二輪車1の市街地走行の燃費測定モードでは、通常、内燃機関の低負荷時、スロットル弁の徐開時に相当するスロットル開度0~約30%が用いられることから、その中間領域のスロットル開度15%を代表開度として、スロットル開度15%時の燃焼室36内のタンブル渦流Tが強化される条件を求めた。
[0121]
 スロットル弁575を通過する吸気の全吸気をfTとし、タンブル流路80Aを流れる吸気をfAとしたとき、一般に、全吸気fTに対するタンブル流路80Aを流れる吸気fAの割合、タンブル流路流量比率(fA/fT)が上昇するに従い、燃焼室のタンブル渦流Tのタンブル比TR(タンブル渦流の回転速度の、クランク軸の回転速度に対する比)が向上するが、タンブル比TRが1.2以上で、急速燃焼が得られ、燃費効果が現れる。
 本発明者らは、タンブル流路流量比率(fA/fT)が63%以上で、タンブル比TRが1.2以上となり、急速燃焼し、燃費効果を図ることができることを踏まえ、タンブル流路流量比率(fA/fT)=63%以上を目標値として、多用されるスロットルボアDが24φ(直径24mm)、48φ(直径48mm)、80φ(直径80mm)についてCFD(computational fluid dynamics: 数値流体力学)解析を行い、以下に述べるように、好ましいL/D、H/D、A/Sth、A/(A+B)の範囲を見出した。
[0122]
 図29は、タンブル流路80Aの断面面積Aと主流路80Bの断面面積Bとの比A:Bが2:8で、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「L/D:仕切部奥行き位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「L」、「D」、「fA」、「fT」は、図28に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「L/D:仕切部奥行き位置」の1.69を上限値として、最小値0.0との間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、最小値0.0~「L/D」の上限値1.80の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、最小値0.0~「L/D」の上限値2.17の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0123]
 図30は、図29から導かれた、「L/D:仕切部奥行き位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図30に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「L/D:仕切部奥行き位置」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(L/D)の上限値(L/D)maxをプロットした。
 その上で、上限値(L/D)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(L/D)の上限値(L/D)maxを算出する「式17」を、下記のように割り出した。
 (L/D)max=0.0002D -0.0308D+2.78 …………(式17)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「L/D:仕切部奥行き位置」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、
タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(L/D)maxが、式17から得られる。
 (L/D)の下限値は、流体力学的には最小値0.0となる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「L/D:仕切部奥行き位置」を、式17で算出される上限値(H/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 また、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
[0124]
 なお、「仕切部奥行きL」はスロットル弁575等の構造的制約で、0.0とは成り得ず、構造的制約による下限値Lminを採る場合がある。この場合、(L/D)も最小値0.0を取ることができない。
 仮に、スロットルボアDに関わらず、Lmin=6mmとした場合、構造的制約による「L/D」の下限値(L/D)minは、(Lmin/D)=6/Dとなり、スロットルボアD80φで0.08、スロットルボアD48φで0.13、スロットルボアD24φで0.25、となる。
 しかし、構造的制約による「L/D」の下限値は、流体力学的な下限値ではなく、構造上の条件によって変化する設計上の値である。つまり、「L/D」の下限値は、スロットル弁75の弁体77が回動する際に、弁体77が仕切部81に干渉しない範囲の内「L/D」が最小となる値のことである。
[0125]
 以上のように、スロットルボディ7の吸気路70のスロットル弁575の位置での径をスロットルボアD、仕切部81の上流側端部81aの流路幅方向中心83からスロットル弁軸576の中心までの吸気流路80の中心軸線X′方向の距離をLとした時に、主流路80Bの断面面積Bが、タンブル流路80Aの断面面積Aより大きく形成されて、スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されている。
[0126]
 そのため、スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し主流路80Bに流れる吸気の勢いが衰えやすくなり、勢いを失った主流路80Bに流れた吸気は、スロットル弁575の直下流部72に発生する負圧に誘引され、上流側に逆流する。
 そして、断面面積の大きい主流路80Bを逆流した吸気は、タンブル流路80A側の直下流部72に発生する負圧に誘引された後、スロットル弁575を通過した吸気とともにタンブル流路80Aに流れ込み、タンブル流路80Aを流れる吸気が増大する。 
[0127]
 図31は、上記のように、スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「H/D:仕切部高さ位置」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「H」、「D」、「fA」、「fT」は、図28に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、(H/D)の0.068を下限値とし、0.365を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、(H/D)の下限値0.050~上限値0.361の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、(H/D)の下限値0.036~上限値0.353の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。 
[0128]
 図32は、図31から導かれた、「H/D:仕切部高さ位置」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図32に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「H/D:仕切部高さ位置」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(H/D)の上限値(H/D)maxと下限値(H/D)minをプロットした。
 その上で、上限値(H/D)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部高さ位置:H/Dの上限値(H/D)maxを算出する「式11」を、下記のように割り出した。
 (H/D)max=-0.000004D +0.0006D+0.34 ……(式11)

 同様にして、下限値(H/D)minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部高さ位置:H/Dの下限値(H/D)minを算出する「式12」を、下記のように割り出した。
 (H/D)min=-0.0000004D +0.0006D+0.02 …(式12)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「H/D:仕切部高さ位置」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(H/D)maxと下限値(H/D)minが、式11、式12から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「H/D:仕切部高さ位置」を、式11、式12で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
 また、スロットルボアが楕円形状あるいは長円形状の場合は、スロットル弁軸576の中心を通り、スロットル弁軸576に垂直で吸気路70の上下の内面70aに直交する、上下の内面70a間の距離をスロットルボアD(単位:mm)とする。
[0129]
 図33は、上記のように、スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「A」、「Sth」、「fA」、「fT」は、図28に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「A/Sth」の8.5%を下限値として、43.7%を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、(A/Sth)の下限値9.0%~上限値45.9%の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、(A/Sth)の下限値10.0%~上限値46.2%の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲におい、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0130]
 図34は、図33から導かれた、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図34に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(A/Sth)の上限値(A/Sth)maxと下限値(A/Sth)minをプロットした。
 その上で、上限値(A/Sth)maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/Sth)の上限値(A/Sth)maxを算出する「式13」を、下記のように割り出した。
 (A/Sth)max=-0.001D +0.06D+45.34 ………(式13)

 同様にして、下限値(A/Sth)minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/Sth)の下限値(A/Sth)minを算出する「式14」を、下記のように割り出した。
 (A/Sth)min=0.0005D -0.08D+11.54 ………(式14)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(A/Sth)maxと下限値(A/Sth)minが、式13、式14から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/Sth:スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式13、式14で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。
[0131]
 図35は、上記のように、スロットル弁575徐開時、あるいは内燃機関30の低負荷時に、スロットル弁575を通過し主流路80Bに流れる吸気が上流側に逆流し、タンブル流路80Aに吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されて、スロットル開度15%における、スロットルボアDが24φ、48φ、80φの場合の、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」に対する「タンブル流路流量比率(fA/fT)」の関係の解析結果のグラフを示す。
 「A」、「B」、「fA」、「fT」は、図28に示し、上述したものである。
 図示されるように、スロットルボアD80φの線が、「A/(A+B)」の7.9%を下限値として、44.7%を上限値として、その間の範囲全域において、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超えることを示しており、その範囲において好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 スロットルボアD48φの線は、「A/(A+B)」の下限値8.5%~上限値45.3%の範囲において、
 スロットルボアD24φの線は、「A/(A+B)」の下限値10%~上限値49%の範囲において、全域で「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、その範囲において、タンブル渦流Tがより好ましく強化される。
[0132]
 図36は、図35から導かれた、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の、スロットルボアD(mm)に対応した、タンブル渦流強化成立範囲を示すグラフである。
 図36に示すように、横軸にスロットルボアD(単位:mm)を取り、縦軸に「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を取って、上記のスロットルボアD24φ、48φ、80φ毎の、(A/(A+B))の上限値(A/(A+B))maxと下限値(A/(A+B))minをプロットした。
 その上で、上限値(A/(A+B))maxの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/(A+B))の上限値(A/(A+B))maxを算出する「式15」を、下記のように割り出した。
 (A/(A+B))max=0.0024D -0.3283D+55.48 …(式15)

 同様にして、下限値(A/(A+B))minの3点から、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、(A/(A+B))の下限値(A/(A+B))minを算出する「式16」を、下記のように割り出した。
 (A/(A+B))min=0.0008D -0.1187D+12.4 ……(式16)

 したがって、一般的に、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「タンブル流路流量比率(fA/fT)」が目標値63%を超え、タンブル渦流Tがより好ましく強化されるために採るべき「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」の範囲を「タンブル渦流強化成立範囲」とすると、タンブル渦流強化成立範囲を示す上限値(A/(A+B))maxと下限値(A/(A+B))minが、式15、式16から得られる。
 すなわち、スロットルボアD(単位:mm)に対応して、「A/(A+B):全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)」を、式15、式16で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内に設定することにより、タンブル流路流量比率(fA/fT)が増大し、好ましくタンブル渦流Tが強化される。
 なお、スロットルボアD(mm)は、製造上の下限値Dminがあり、その場合、上記タンブル渦流強化成立範囲は、Dmin以上において求められる。 
[0133]
 以上、本発明の実施形態2に係る内燃機関の吸気構造が、スイングユニットをなすパワーユニット3に適用された場合を、実施例2Aとして説明したが、本発明の実施形態2に係る内燃機関の吸気構造は、そのようなシリンダ軸線Cが略水平に近く前傾したパワーユニット3のみに適用を限定されるものではなく、他の様式のパワーユニットにも適用されるものである。
 例えば、図37に示されるようなシリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関630を備えた車載用のパワーユニット603においても本発明に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例2Bとして以下説明する。
[0134]
 図37に一部断面とする右側面が示される実施例2Bのパワーユニット603は、図37に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース650前部に、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関630が構成されている。
 本実施形態2においては、内燃機関630はSOHC型式の2バルブシステムを採用している。
 パワーユニットケース650の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸658a、カウンタ軸658bを有するギヤ変速装置658が備えられ、カウンタ軸658bが出力軸となっている。
[0135]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方には吸気ポート42が開口し、後方に向けて、すなわち吸気の流れの上流側に向けてインレットパイプ6、スロットルボディ7、コネクティングチューブ85が順次接続し、さらに図示しないエアクリーナ装置に接続している。
[0136]
 スロットルボディ7には実施例2Aと同様のスロットル弁575が設けられる。燃料噴射弁87は実施例2Aと同様に、インレットパイプ6の主流路80A側に設けられている。
 インレットパイプ6、吸気ポート42内の吸気流路80には、実施例2Aと同様に仕切部81が設けられ、スロットル弁575の下端側弁体が、一端側半体577Aであり、一端側半体577Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。すなわちタンブル流路80Aは、吸気流路80の下側に配置されている。
 したがって、実施例2Bにおいても図37に図示のように、実施例2Aと同様の本発明の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0137]
 図38に示されるものも、シリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関730を備えた車載用のパワーユニット703であり、本発明に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例2Cとして以下説明する。
[0138]
 図38に一部断面とする左側面が示される実施例2Cのパワーユニット703は、図38に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース750前部にシリンダブロック31が設けられ、それにシリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関730が構成されている。
 実施例2Cにおいて内燃機関730は、WOHC型式である。
 パワーユニットケース750の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸758a、カウンタ軸758bを有するギヤ変速装置758が備えられ、カウンタ軸758bが出力軸となっている。
[0139]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方上方に向けて突出した吸気ポート42が開口し、吸気の流れの上流側に向けスロットルボディ7、図示しないエアクリーナ装置が接続している。
 突出した吸気ポート42内の吸気流路80は吸気流れ方向Fに沿って仕切部81で仕切られ、主流路80Bは下側に、タンブル流路80Aは上側に配置されている。
[0140]
 スロットルボディ7には実施例2Aと同様のスロットル弁575が設けられる。燃料噴射弁87はスロットルボディ7に設けられるが、実施例2Aと同様に、主流路80B側に設けられている。
 実施例2Cでは、スロットル弁575の上端側弁体が一端側半体577Aであり、一端側半体577Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。
 したがって、実施例2Cにおいても図38に図示のように、実施例2Aと同様の本発明の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0141]
 図39に示されるものも、シリンダ軸線Cの立ち上がった内燃機関、所謂縦型の内燃機関830を備えた車載用のパワーユニット803であり、本発明に係る内燃機関の吸気構造は同様な効果を奏して適用される。
 それを、実施例2Dとして以下説明する。
[0142]
 図39に一部断面とする左側面が示される実施例2Dのパワーユニット803は、図39に図示される姿勢で自動二輪車の車体フレームに固定搭載されるが、パワーユニットケース850前部に、シリンダブロック31、シリンダヘッド32、シリンダヘッドカバー33が、順次積み重ねるように上方に向けてやや前傾して締結され、車幅方向にクランク軸51を配向した内燃機関830が構成されている。
 実施例2Dにおいて内燃機関830は、WOHC型式である。
 パワーユニットケース850の後部には、クランク軸51と平行なメイン軸858a、カウンタ軸858bを有するギヤ変速装置858が備えられ、カウンタ軸858bが出力軸となっている。
[0143]
 シリンダヘッド32の前方に排気ポート43が開口して図示しない排気管に接続し、後方に向けて突出した吸気ポート42が開口し、吸気の流れの上流側に向けスロットルボディ7、図示しないエアクリーナ装置に接続している。
 突出した吸気ポート42内の吸気流路80は吸気流れ方向Fに沿って仕切部81で仕切られ、タンブル流路80Aが下側に、主流路80Bが上側に配置されている。
[0144]
 スロットルボディ7には実施例2Aと同様のスロットル弁575が設けられる。燃料噴射弁87はスロットルボディ7に設けられるが、実施例2Aと同様に、主流路80B側に設けられている。
 実施例2Dでは、スロットル弁575の下端側弁体が一端側半体577Aであり、一端側半体577Aの下流側にタンブル流路80Aが位置している。
 したがって、実施例2Dにおいても図39に図示のように、実施例2Aと同様の本発明の内燃機関の吸気構造が備えられ、同様の作用効果を奏することができる。
[0145]
 以上の実施形態2の多様な実施例に見られるように、タンブル流路80Aは吸気流路80において上下いずれの側に設置されても本発明は構成され得る。それに合わせてスロットル弁575の開弁回動方向、閉弁回動方向が設定される。
 また、インレットパイプ6を設けることなく吸気ポート42内にのみ仕切部81が設けられるものにも本発明は構成され得、燃料噴射弁87はそれによって適宜位置に設けられる。
[0146]
 以上、本発明の実施形態1および実施形態2の実施例につき説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能であり、本発明の要旨の範囲で、車両、内燃機関等が、多様な態様で実施されるものを含むことは勿論である。
 なお、説明の便宜上、図示の実施例の左右配置のものについて説明したが、左右配置の異なるものであっても、発明の要旨の範囲であれば本発明に含まれる。

符号の説明

[0147]
 1…自動二輪車、3,103,203,303,603,703,803…パワーユニット、6…インレットパイプ、6a…上流端、6b…テーパ部、7…スロットルボディ、30,130,230,330,630,730,830…内燃機関、31…シリンダブロック、31a…シリンダボア、32…シリンダヘッド、32a…燃焼室天井面、34…ピストン、34a…頂面、36…燃焼室、40…吸気弁口、42…吸気ポート、42a…湾曲外壁部、46…吸気弁、46a…傘部、48…弁ばね、50,150,250,350,650,750,850…パワーユニットケース、50L…左ケース半体、50a…クランクケース部、51…クランク軸、61…インシュレ-タ、70…吸気路、70a…内面、71A,571B…鋭角側間隙、71B,571A…鈍角側間隙、72…直下流部、73…負圧域、75,575…スロットル弁、76,576…スロットル弁軸、77,577…弁体、77A,577A…一端側半体、77Aa…周縁、77B,577B…他端側半体、77Ba…周縁、80…吸気流路、80A…タンブル流路、80Ab…終端、80B…主流路、81…仕切部、81a…上流側端部、81b…下流側端部、82…切欠き凹部、83…流路幅方向中心、87…燃料噴射弁、C…シリンダ軸線、F…吸気の流れ方向、T…タンブル渦流、X…(吸気路70の)中心軸線、X′…(吸気流路80の)中心軸線、α…当接角(鋭角)、α′…当接角(鈍角)、β…当接角(鈍角)、β′…当接角(鋭角)、θt…テーパ角度、A…タンブル流路80Aの断面面積、B…主流路80Bの断面面積、Sth…スロットルボア断面面積、D…スロットルボア、Dp…吸気流路80の径、H…仕切り高さ、L…仕切部奥行き、H/D…仕切部高さ位置、A/Sth…スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)、A/(A+B)…全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%)、L/D:仕切部奥行き位置、V…スロットル弁75の開度(スロットル開度)、fT…全吸気、fA…タンブル流路80Aを流れる吸気、HA…タンブル流路80Aの湾曲径方向の高さ、HB…主流路80Bの湾曲径方向の高さ

請求の範囲

[請求項1]
 内燃機関(30)の燃焼室(36)に連なる吸気流路(80)の一部を構成する吸気路(70)を有するスロットルボディ(7)と、同スロットルボディ(7)内に設けられ前記吸気路(70)の流路面積を可変制御するスロットル弁(75,575)とを備え、
 前記吸気流路(80)は、前記スロットル弁(75,575)より下流側で、仕切部(81)により、通った吸気が前記燃焼室(36)内でタンブル過流を発生するように構成されたタンブル流路(80A)と同タンブル流路(80A)を除く主流路(80B)とに仕切られ、
 燃料噴射弁(87)によって燃料が噴射供給される内燃機関の吸気構造において、
 前記スロットル弁(75,575)は、前記吸気路(70)の中心軸線(X)に対し垂直に交差して配向されたスロットル弁軸(76,576)により前記スロットルボディ(7)内に回転自在に軸支されたバタフライ式の弁であり、同スロットル弁(75,575)の弁体(77,577)は、前記スロットル弁軸(76,576)を挟んで二等分されて一端側半体(77A,577A)と他端側半体(77B,577B)とを有し、
 前記主流路(80B)の断面面積が、前記タンブル流路(80A)の断面面積より大きく形成されたことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
[請求項2]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75,575)の位置での径をスロットルボアD、前記仕切部(81)の上流側端部(81a)の流路幅方向中心(83)から前記スロットル弁軸(76,576)の中心までの前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)方向の距離をLとした時に、
 前記スロットル弁(75,575)徐開時、あるいは前記内燃機関(30)の低負荷時に、前記スロットル弁(75,575)を通過し前記主流路(80B)に流れる吸気が上流側に逆流し、前記タンブル流路(80A)に吸気が流入するように仕切部奥行き位置L/Dが設定されたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項3]
 前記スロットル弁軸(76)に垂直で前記吸気路(70)の中心軸線(X)に沿った断面視で、全閉時の前記スロットル弁(75)の前記一端側半体(77A)が下流側の前記吸気路(70)の内面(70a)と鋭角(α)をなして接し、同スロットル弁(75)の前記他端側半体(77B)が下流側の同吸気路(70)の内面(70a)と鈍角(β)をなして接し、
 前記一端側半体(77A)の下流側に前記吸気流路(80)の前記タンブル流路(80A)が位置し、前記他端側半体(77B)の下流側に前記吸気流路(80)の前記主流路(80B)が位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項4]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)とし、前記仕切部(81)に直交し前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)に沿った断面視で、同吸気流路(80)の中心軸線(X′)と前記仕切部(81)の前記タンブル流路(80A)側の面との距離を仕切り高さH(単位:mm)とした時に、
 H/Dが、
 式1:(H/D)max=-0.00002D +0.0025D+0.31 
 式2:(H/D)min=0.00005D -0.0064D+0.26 
で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項5]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、吸気路断面面積をスロットルボア断面面積Sthとし、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとした時に、
 A/Sth(スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式3:(A/Sth)max=-0.006D +0.79D+19.82 
 式4:(A/Sth)min=0.002D -0.33D+15.59 
で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項6]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとし、前記主流路(80B)の断面面積をBとした時に、
 A/(A+B)(全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式5:(A/(A+B))max=-0.0052D +0.6402D+26.35 
 式6:(A/(A+B))min=0.0023D -0.3287D+15.19 
で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項7]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径をスロットルボアD、前記仕切部(81)の上流側端部(81a)の流路幅方向中心(83)から前記スロットル弁軸(76)の中心までの前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)方向の距離をL(単位:mm)とした時に、
 スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部奥行き位置L/Dが、
 式7:(L/D)max=0.00008D -0.0192D+2.58
で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項8]
 前記仕切部(81)の上流側端部(81a)に、下流側に凹む切欠き凹部(82)が形成されたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項9]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(75)の位置での径Dより、同スロットルボディ(7)の下流側に接続するインレットパイプ(6)の吸気流路(80)の径Dpが大きいことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項10]
 前記インレットパイプ(6)の上流端(6a)から下流側に向けて、径方向外側に漸次拡径するテーパ部(6b)が形成されたことを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項11]
 前記タンブル流路(80A)が、湾曲した前記吸気流路(80)の湾曲内周側に設けられるとともに、前記主流路(80B)が、湾曲した前記吸気流路(80)の湾曲外周側に設けられ、前記インレットパイプ(6)における前記主流路(80B)の湾曲径方向の高さHBは、前記インレットパイプ(6)における前記タンブル流路(80A)の湾曲径方向の高さHAより大きく形成され、前記燃料噴射弁(87)が前記主流路(80B)側に配置されたことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項12]
 前記スロットル弁軸(576)に垂直で前記吸気路(70)の中心軸線(X)に沿った断面視で、全閉時の前記スロットル弁(575)の前記一端側半体(577A)が下流側の前記吸気路(70)の内面(70a)と鈍角(α′)をなして接し、同スロットル弁(575)の前記他端側半体(577B)が下流側の同吸気路(70)の内面(70a)と鋭角(β′)をなして接し、
 前記一端側半体(577A)の下流側に前記吸気流路(80)の前記タンブル流路(80A)が位置し、前記他端側半体(577B)の下流側に前記吸気流路(80)の前記主流路(80B)が位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項13]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(575)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)とし、前記仕切部(81)に直交し前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)に沿った断面視で、同吸気流路(80)の中心軸線(X′)と前記仕切部(81)の前記タンブル流路(80A)側の面との距離を仕切り高さH(単位:mm)とした時に、
 H/Dが、
 式11:(H/D)max=-0.000004D +0.0006D+0.34
 式12:(H/D)min=-0.0000004D +0.0006D+0.02
で算出される上限値(H/D)maxと、下限値(H/D)minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項14]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(575)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、吸気路断面面積をスロットルボア断面面積Sthとし、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとした時に、
 A/Sth(スロットルボア断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式13:(A/Sth)max=-0.001D +0.06D+45.34
 式14:(A/Sth)min=0.0005D -0.08D+11.54
で算出される上限値(A/Sth)maxと、下限値(A/Sth)minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項15]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(575)の位置での径をスロットルボアD(単位:mm)、前記タンブル流路(80A)の断面面積をAとし、前記主流路(80B)の断面面積をBとした時に、
 A/(A+B)(全流路断面面積に対するタンブル流路断面面積の比率(%))が、
 式15:(A/(A+B))max=0.0024D -0.3283D+55.48
 式16:(A/(A+B))min=0.0008D -0.1187D+12.4
で算出される上限値(A/(A+B))maxと、下限値(A/(A+B))minとの間の範囲内であることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の吸気構造。
[請求項16]
 前記スロットルボディ(7)の前記吸気路(70)の前記スロットル弁(575)の位置での径をスロットルボアD、前記仕切部(81)の上流側端部(81a)の流路幅方向中心(83)から前記スロットル弁軸(576)の中心までの前記吸気流路(80)の中心軸線(X′)方向の距離をL(単位:mm)とした時に、
 スロットルボアD(単位:mm)に対応して、仕切部奥行き位置L/Dが、
 式17:(L/D)max=0.0002D -0.0308D+2.78
で算出される上限値(L/D)maxと、最小値0.0との間の範囲内であることを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の吸気構造。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25]

[ 図 26]

[ 図 27]

[ 図 28]

[ 図 29]

[ 図 30]

[ 図 31]

[ 図 32]

[ 図 33]

[ 図 34]

[ 図 35]

[ 図 36]

[ 図 37]

[ 図 38]

[ 図 39]