JP6741362B2 - 内燃機関の吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室に吸気を供給するための内燃機関の吸気構造に関する。

内燃機関を構成するシリンダヘッドにおいて、吸気通路内に金属製の仕切部を設け、吸気通路内を複数個の吸気通路、すなわち、主流路とタンブル流路に区分することがある。この場合、燃焼室内に導入される吸気に縦渦（いわゆるタンブル）が発生するために流動性が大きくなるので、急速燃焼し、燃費効果を図ることができる。例えば、特開２０１６−１８３６３９号公報には、鋳造によってシリンダヘッドと一体的に形成されるとともに、直線状に延在する仕切部が開示されている。

スロットル弁の徐開時（内燃機関の低負荷時）に、燃焼室においてタンブル渦流を生成するためには、吸気弁の排気弁寄りの傘部背面と燃焼室の天井面との間に、タンブル流路からの吸気を導くことが好ましい。これを実現するべく、タンブル流路の出口（下流端）を燃焼室の天井面に指向させ、且つタンブル流路の下流側端部を主流路よりも下流に位置させることが想起される。

ところで、スロットル弁の全開時（内燃機関の高負荷時）には、吸気が主流路とタンブル流路の両方を通る。上記のようにタンブル流路の下流側端部を主流路よりも下流に位置させた構成では、タンブル流路を通過した吸気と主流路を通過した吸気が仕切部の終点下流側で衝突を起こしてしまう。このため、内燃機関の高負荷時に燃焼室内でタンブル渦流を生じさせることが困難となる。

本発明の主たる目的は、スロットル弁徐開（内燃機関低負荷）時におけるタンブル渦流の強化と、内燃機関高負荷時における主流路とタンブル流路のそれぞれを流れる吸気量の確保とを同時に達成することができる内燃機関の吸気構造を提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、吸気通路（８０）に吸気流れ方向（Ｆ）に沿って仕切部（８１）が設けられ、前記吸気通路（８０）が前記仕切部（８１）によってタンブル流路（８０Ａ）と主流路（８０Ｂ）とに区分された内燃機関（３０）の吸気構造において、
前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）は、燃焼室（３６）の天井面（３２ａ）を指向し、
前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）中心から吸気通路（８０）の幅方向外方に延出するとともに、その先端が、前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の下流側に位置するガイド部（１００、１０２）が設けられる内燃機関（３０）の吸気構造が提供される。

このように、本発明では、上記した位置関係を満たすようにしてガイド部を設けるようにしている。これにより、内燃機関の高負荷時に、主流路を流通した吸気がガイド部によって燃焼室の近傍まで案内される。つまり、主流路を流通した吸気を、該吸気が慣性力を備えた状態で燃焼室に勢いよく導くことができる。このため、主流路を流通した吸気と、タンブル流路を流通した吸気とが仕切部の終点下流側で衝突を起こすことを可及的に抑制することができる。また、スロットル弁徐開（内燃機関の低負荷時）では、タンブル流路の下流端を燃焼室の天井面に指向させているので、燃焼室の天井面に到達することが容易である。

つまり、スロットル弁徐開（内燃機関低負荷）時におけるタンブル渦流の強化と、内燃機関高負荷時における主流路とタンブル流路のそれぞれを流れる吸気量の確保とを同時に達成することができる。

ガイド部（１００、１０２）は、吸気通路（８０）の中心軸線（ＣＬ）を通る平面視で、仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）の中心を起点とし、下流側に向かうにつれて漸次的に前記吸気通路（８０）の外方に延出するようにして、仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）に設けることができる。

このように、ガイド部がタンブル流路まで延出する場合であっても、ガイド部が下流側に向かうにつれて漸次的に吸気通路の外方側に延出する構造であるので、タンブル流路を流通した吸気にガイド部が干渉することを抑制し易くなる。すなわち、主流路を流通した吸気と、タンブル流路を流通した吸気とが仕切部の終点下流側で衝突を起こすことを抑制することが一層容易となる。

さらに、タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）を前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の下流側に位置させるとともに、ガイド部（１００、１０２）をタンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の上流側に設けることが好ましい。

このような位置関係を構築することによっても、タンブル流路を流通した吸気にガイド部が干渉することを抑制し易くなる。すなわち、この構成も、主流路を流通した吸気と、タンブル流路を流通した吸気とが仕切部の終点下流側で衝突を起こすことを抑制することに寄与する。

そして、主流路（８０Ｂ）の断面積をタンブル流路（８０Ａ）よりも大きく設定し、且つ燃料噴射弁（８７）を主流路（８０Ｂ）側に配置することが好ましい。

断面積（吸気面積）が大きな主流路に燃料噴射弁を配置することで、燃料噴射弁と仕切部との離間距離を大きくすることができる。このため、燃料噴射弁から噴射された燃料が仕切部に遮られることが防止され、燃焼室側に供給される。また、この場合、主流路の吸気面積の一部が燃料噴射弁で閉塞されるために吸気面積が小さくなるが、主流路の吸気面積をタンブル流路に比して大きくしているので減少面積は若干である。従って、内燃機関の高負荷時に要求される流量の吸気を燃焼室に供給することができるという利点もある。

本発明によれば、所定の位置関係を満たすようにしてガイド部を設けるようにしているので、内燃機関の高負荷時等において、主流路を流通した吸気がガイド部によって燃焼室の近傍まで案内される。その一方で、タンブル流路の下流端を燃焼室の天井面に指向させているので、タンブル流路を流通した吸気が燃焼室の天井面に到達することが容易である。

従って、主流路を流通した吸気と、タンブル流路を流通した吸気とが仕切部の終点下流側で衝突を起こすことが抑制される。これにより、スロットル弁徐開（内燃機関低負荷）時におけるタンブル渦流の強化と、内燃機関高負荷時における主流路とタンブル流路をそれぞれ流通する吸気量の確保とを同時に達成することができる。

本発明の実施の形態に係る吸気構造が設けられた内燃機関を含むパワーユニットの要部概略断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１に示される吸気通路の長手方向に交差する方向で切断したときに視認される断面の模式図である。 図２の部分詳細図である。 ガイド部が設けられた吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部拡大斜視断面図である。 図５に示す吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部側面断面図である。 図５及び図６に示す吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部平面断面図である。 別の形状のガイド部が設けられた吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部斜視断面図である。 図８に示す吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部側面断面図である。 図８及び図９に示す吸気通路の下流端近傍の長手方向に沿う要部平面断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の吸気構造につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下における前後、左右及び上下は、特に断りのない限り、パワーユニットが搭載された車両の運転席にユーザが着座したときの前後、左右及び上下を指す。本実施の形態においては、車両は小型車両であり、具体的には自動二輪車である。また、図面中の「ＦＲ」は前方を示し、「ＵＰ」は上方を示す。

図１は、パワーユニット３の要部概略断面図である。このパワーユニット３は、本実施の形態に係る吸気構造が設けられた単気筒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」とも表記する）３０を前部に含んで構成される。

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。なお、図１では、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るとともに、パワーユニットケース５０の左ケース半体５０Ｌが、図示しない右ケース半体との合わせ面５０ｂを紙面手前に向けて示される。

すなわち、パワーユニットケース５０は、左ケース半体５０Ｌと前記右ケース半体とを合体して構成されるものであり、前記右ケース半体はクランクケース部５０ａの右半体をなす。また、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、後部は、クランク軸５１と後車軸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等を含む伝動装置とを収容する動力伝達ケース部５５を形成する。

このように、パワーユニットケース５０には、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達ケース部５５が一体に延在する。そして、動力伝達ケース部５５の後部には、パワーユニット３の出力軸である後車軸５６が設けられる。該後車軸５６には、図示しない後輪が取り付けられる。

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する。また、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の上方に位置するとともに、該スロットルボディ７にコネクティングチューブ８５を介して接続されたエアクリーナ装置８６が、動力伝達ケース部５５の上方に配設されている。

一方、シリンダヘッド３２の下部からは、排気管３８が下方に延出する。排気管３８は、後方に屈曲して右側に偏り、さらに後方に延在して図示しないマフラに接続される。

クランク軸５１と後車軸５６との間の減速ギヤ機構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、後車軸５６である。すなわち、内燃機関３０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を介して後輪に伝達される。

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に対し、コネクティングロッド３５を介して連結されている。シリンダボア３１ａ内に摺動自在に収容されるピストン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が形成される。

本実施の形態において、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。シリンダヘッド３２には、動弁機構９を覆うようにシリンダヘッドカバー３３が重ねられて被せられる。

動弁機構９に動力を伝達するべく、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との間に架設される。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。

図１、及び該図１の要部拡大図である図２に示されるように、シリンダヘッド３２は、シリンダ軸線Ｃが水平方向に近接するように大きく前傾する。このシリンダヘッド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、それぞれ、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、連続した吸気通路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。一方、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、前記排気管３８に連結される。

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（吸気弁囲繞部）には、円筒状の吸気弁ガイド４４が一体的に嵌着される。また、吸気弁ガイド４４には吸気弁４６が摺動可能に支持され、該吸気弁４６は、吸気ポート４２の燃焼室３６に臨む吸気弁口４０を開閉する。

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には、排気弁ガイド４５が一体に嵌着される。排気弁ガイド４５に摺動可能に支持された排気弁４７は、排気ポート４３の燃焼室３６に臨む排気弁口４１を開閉する。

吸気弁４６及び排気弁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。一方、吸気弁４６及び排気弁４７の先端には、カム軸９１の吸気カム９２、排気カム９３に当接することに伴って揺動する吸気ロッカアーム９４、排気ロッカアーム９５が連結される。吸気ロッカアーム９４、排気ロッカアーム９５が揺動することにより、所定のタイミングでステムエンド４６ｂ、４７ｂが押し下げられて吸気弁４６、排気弁４７が開弁する。その結果、吸気ポート４２と燃焼室３６、又は、排気ポート４３と燃焼室３６が連通し、所定のタイミングで吸気、排気がなされる。

内燃機関３０には、燃焼室３６で一層好ましい燃焼を得るべく、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。

詳細には、内燃機関３０の吸気ポート４２の上流端には、インシュレータ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通路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に連なる吸気通路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に接続されている。

スロットルボディ７は、スロットル弁７５を備える。該スロットル弁７５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と垂直に交わり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る。スロットル弁７５が回転することにより、吸気路７０の流路面積が可変制御される。

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一端側弁体７７Ａと他端側弁体７７Ｂを備えた円盤状の弁体７７とを有する。ここで、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弁体７７Ａ、上端側弁体が他端側弁体７７Ｂである。なお、ここでは、シリンダ軸線Ｃ方向におけるシリンダヘッドカバー３３方向を「上」、シリンダブロック３１方向を「下」と表している。

弁体７７は、図示しない復帰ばねによって図１及び図２における反時計回りに付勢されている。弁体７７の一端側弁体７７Ａ、他端側弁体７７Ｂの双方が吸気路７０の内面７０ａに当接することで、スロットル弁７５が全閉となる。一方、スロットル弁７５は、運転者の操作等によって弁体７７が時計回りに回動し、これに伴って一端側弁体７７Ａ、他端側弁体７７Ｂの双方が内面７０ａから離間することで開弁する。

吸気通路８０には、インレットパイプ６から吸気ポート４２に延在する仕切部８１が設けられる。この仕切部８１によって、吸気通路８０の、スロットル弁７５の下流側が吸気流れ方向Ｆに沿って分割される。すなわち、仕切部８１は、吸気通路８０を、流通した吸気が燃焼室３６内でタンブル渦流Ｔを発生するように構成された下方のタンブル流路８０Ａと、該タンブル流路８０Ａよりも断面積が大きな上方の主流路８０Ｂとに区分する。

なお、本実施の形態では、仕切部８１によって仕切られた吸気通路８０の下方側がタンブル流路８０Ａ、上方側が主流路８０Ｂとなっている。図３は、吸気通路８０を長手方向に対して交差する方向で切断したときに視認される断面である。該断面における主流路８０Ｂの断面積、すなわち、吸気面積Ｓ２は、同一断面におけるタンブル流路８０Ａの断面積（吸気面積）Ｓ１よりも大きくなるように設定されている。

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とを有し、これらは、吸気流の上流側から下流側へと連続するように構成される。

なお、仕切部８１の吸気通路８０の幅方向の面とスロットル弁軸７６は平行である。タンブル流路８０Ａの、インレットパイプ６側の入口開口８０Ａａは、スロットル弁７５の一端側弁体７７Ａの下流側に近接して開口し、主流路８０Ｂの入口開口８０Ｂａは、スロットル弁７５の他端側弁体７７Ｂの下流側に近接して開口する。

図２に示すように、仕切部８１の、吸気ポート４２内に位置する下流側端部８１ｂは、シリンダブロック３１側に向けて屈曲している。

また、タンブル流路８０Ａは、図２の部分詳細図である図４に示されるように、シリンダ軸線Ｃ方向において主流路８０Ｂないし燃焼室３６から離間する方向に湾曲する第１湾曲部８２と、主流路８０Ｂないし燃焼室３６に接近する方向に湾曲する第２湾曲部８３とを備えてＳ字形状をなしている。これら第１湾曲部８２、第２湾曲部８３により、タンブル流路８０Ａの下流端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。後述するように、このために燃焼室３６内においてタンブル渦流Ｔが発生し易くなる。

すなわち、本実施の形態においては、仕切部８１（吸気ポート側仕切部８１Ｃ）の下流側端部８１ｂをシリンダブロック３１側に向けて屈曲し、且つタンブル流路８０Ａの下流端８０ＡｂをＳ字形状としている。その結果、タンブル流路８０Ａの通路形状と配置の自由度が向上し、タンブル流路８０Ａと主流路８０Ｂの断面積を大きく変えることなく、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂを燃焼室天井面３２ａに指向させることができる。

仕切部８１の厚みは、吸気流れ方向Ｆの上流側と下流側で相違する。具体的には、上流側の湾曲部では大きく、且つその下流側（燃焼室３６側）では小さい。さらに、それよりも下流側では、厚みは、下流側に向かうに従って緩やかに大きくなる。

要部の斜視断面を拡大した図５、吸気通路８０の中心軸線ＣＬを通る側面視、平面視である図６、図７に示すように、吸気通路８０の下流端において、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂは、仕切部８１の下流側端部８１ｂよりも吸気流れ方向Ｆの下流側に位置する。そして、仕切部８１の下流側端部８１ｂの幅方向中心からは、吸気通路８０の幅方向外方に向かってガイド面（ガイド部１００）が延出する。従って、ガイド部１００は、仕切部８１の下流側端部８１ｂの幅方向中心よりも、吸気流れ方向Ｆの下流側に位置する。

この場合、ガイド部１００は、仕切部８１の下流側端部８１ｂの幅方向中心を起点とし、下流側に向かうにつれて漸次的に吸気通路８０の外方に延出している。このため、ガイド部１００は、略Ｕ字形状となる。このＵ字形状の先端は、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂ、換言すれば、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂ（出口）よりも上流側に位置する。

すなわち、ガイド部１００は、図５〜図７に区間Ｓｅｃ１として示される範囲内の面である。そして、上記から諒解されるように、ガイド部１００は、仕切部８１の下流側端部８１ｂと、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂとの間の範囲内に含まれる面である。

以上のようなタンブル流路８０Ａ、主流路８０Ｂ、ガイド部１００を含む吸気通路８０に対し、燃料噴射弁８７が取り付けられる。燃料噴射弁８７は、インレットパイプ６の、主流路８０Ｂの上方外部から貫挿され、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る。すなわち、燃料噴射弁８７は、主流路８０Ｂ側に配置され、タンブル流路８０Ａとは仕切部８１によって隔てられている。

シリンダヘッド３２は、吸気ポート４２の上流端に、インレットパイプ６が接続される接続面３２ｂを備える。この接続面３２ｂには、インシュレータ６１を介してインレットパイプ６の接続部６ｂが締結接続される。接続面３２ｂにおける吸気通路８０は、接続面３２ｂに対して直交している。

インシュレータ６１には、締結のためのフランジ部３２ｃ、６ｃ、６１ｃが設けられる。各フランジ部３２ｃ、６ｃ、６１ｃには、吸気通路８０を左右から挟むように螺入部３２ｄ、６ｄ、６１ｄが設けられ、これら螺入部３２ｄ、６ｄ、６１ｄに締結部材６５が螺入されることで、インレットパイプ６がシリンダヘッド３２にインシュレータ６１を介して締結接合される。

本実施の形態に係るシリンダヘッド３２は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

自動二輪車を運転する際、内燃機関３０の燃焼室３６には、燃料と空気の混合気体が取り込まれる。内燃機関３０は、該混合気体を圧縮及び燃焼させ、これにより自動二輪車を走行させる駆動力を得る。吸気通路８０には、このための空気（吸気）が流通する。

内燃機関３０が低負荷であるとき、スロットル弁７５は徐開であり吸気をタンブル流路８０Ａに導く。一方、内燃機関３０が高負荷時であるときにはスロットル弁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、「徐開」は、スロットル弁７５の全閉時から内燃機関３０を低負荷で運転するときの所定開度までのことを意味し、所定開度は、例えば、スロットル開度３０％である。ただし、所定開度は、低負荷における内燃機関３０に求められる特性に応じて任意に設定することが可能であり、３０％に特に限定されるものではない。

スロットル弁７５が全閉位置から徐開位置になると、吸気は、吸気路７０の上流側から、一端側弁体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、及び他端側弁体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の下流側から吸気通路８０へと流れる。

鋭角側間隙７１Ａを通過した吸気は、強い収束する流れとして、スロットル弁７５の一端側弁体７７Ａの下流側であるタンブル流路８０Ａに進入する。一方、鈍角側間隙７１Ｂを通過した吸気は、スロットル弁７５の他端側弁体７７Ｂの下流側である主流路８０Ｂにおいて、広い負圧域に発散する流れとして広がり、その一部は逆流して、鋭角側間隙７１Ａを通過した収束する流れに合流する。すなわち、タンブル流路８０Ａに導かれる。以上により、タンブル流路８０Ａに吸気が偏流する。

タンブル流路８０Ａを形成するための仕切部８１（インレットパイプ側仕切部８１Ａ）は、吸気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて厚みが変化する。本実施の形態では、インレットパイプ６が、シリンダヘッド３２との接続部６ｂから車両後方に湾曲して延出し、吸気通路８０が湾曲しているが、仕切部８１の厚みが変化するので、タンブル流路８０Ａと主流路８０Ｂの断面積比を任意に設定することが容易となる。

また、タンブル流路８０Ａには、シリンダヘッド側内壁部３２ｅに曲率の異なる複数の屈曲部３７が設けられている。これにより、タンブル流路８０Ａの通路形状の自由度が向上している。

ここで、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂは、仕切部８１の下流側端部８１ｂよりも吸気流れ方向Ｆの下流側に位置する（図５及び図６参照）。このため、タンブル流路８０Ａを流れる吸気が、吸気弁４６の傘部４６ａの背面における排気弁４７寄り側と、燃焼室３６の天井面３２ａとの間に容易に導かれる。このように、本実施の形態では、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂを仕切部８１の下流側端部８１ｂよりも下流側に位置させたことにより、タンブル流路８０Ａを流れる吸気を燃焼室３６の所定箇所に導くことが容易となる。

また、シリンダヘッド３２のタンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂは、燃焼室天井面３２ａを指向した状態を端縁まで維持するように端縁流路壁８４が形成されて、主流路８０Ｂに対して開口して合流している。

このため、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂの開口を拡大した場合であっても、吸気が吸気弁４６の傘部４６ａの背部全般に拡散することが防止される。すなわち、吸気を、吸気弁４６の傘部４６ａの背面における排気弁４７寄り側と、燃焼室天井面３２ａとの間に導くことが強化される。

また、上記したようにタンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂは燃焼室３６の天井面３２ａを指向し、且つ仕切部８１は吸気通路８０内で燃焼室３６側に湾曲している。さらに、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂ近傍には、主流路８０Ｂないし燃焼室３６から遠ざかる側に湾曲する第１湾曲部８２と、主流路８０Ｂないし燃焼室３６側に湾曲する第２湾曲部８３が設けられている。第１湾曲部８２及び第２湾曲部８３により、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂ近傍がＳ字形状のカーブを描く。

上記した形状のタンブル流路８０Ａを流通した吸気は、若干上昇状態で燃焼室３６に導入される。すなわち、吸気は、燃焼室３６内でその天井面３２ａを指向する。このように、本実施の形態では、仕切部８１を燃焼室３６側に湾曲させ、タンブル流路８０Ａの下流端８０ＡｂをＳ字形状とすることで、タンブル流路８０Ａの形状の自由度を向上させることができ、タンブル流路８０Ａと主流路８０Ｂの断面積比を大きく変化さることなく、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂを燃焼室３６に指向させることができる。

以上により、燃焼室３６におけるタンブル渦流Ｔの強化が図られている。すなわち、タンブル流路８０Ａを流れる吸気を、図４中に矢印で示したように、吸気弁４６の傘部４６ａの上方を通過させたうえで、吸気弁４６の排気弁４７寄りの傘部４６ａの背面と燃焼室天井面３２ａとの間からシリンダボア３１ａ内に流入させることができる。その結果、燃焼室３６内においてタンブル渦流Ｔが発生し易い状況となる。

このようにして吸気が燃焼室３６に供給されるとともに、燃料噴射弁８７から燃料が噴射される。ここで、該燃料噴射弁８７は、上記したように、タンブル流路８０Ａよりも吸気面積が大きな主流路８０Ｂ側に設けられている。このため、燃料噴射弁８７と仕切部８１との離間距離が、タンブル流路８０Ａ側に燃料噴射弁８７を配置したときよりも大きくなる。従って、燃料噴射弁８７から噴射された燃料が仕切部８１に遮られることが回避される。すなわち、燃料が燃焼室３６に供給され易くなる。勿論、内燃機関３０の高負荷時（後述）においても同様である。

スロットル弁７５のアクセル開度が徐開を超えると、主流路８０Ｂにも吸気が流通する。すなわち、吸気は、タンブル流路８０Ａと主流路８０Ｂの双方に分配される。なお、主流路８０Ｂにおいて燃料噴射弁８７が設けられている箇所では、該燃料噴射弁８７が主流路８０Ｂの一部を閉塞するために該主流路８０Ｂの吸気面積が小さくなる。しかしながら、本実施の形態では、主流路８０Ｂの吸気面積をタンブル流路８０Ａの吸気面積よりも大きく設定するようにしている。このため、スロットル弁７５の全開時等において、要求される流量の吸気を燃焼室３６に供給することができる。

ここで、仕切部８１の下流側端部８１ｂと、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂとの間の区間Ｓｅｃ１には、ガイド部１００が設けられている。主流路８０Ｂを流通した吸気は、このガイド部１００によって燃焼室３６近傍まで案内される。

しかも、この場合、ガイド部１００は、仕切部８１の下流側端部８１ｂを起点とし、下流側に向かうにつれて漸次的に吸気通路８０の外方に延出するような略Ｕ字形状の面からなる。加えて、ガイド部１００は、タンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂよりも上流側に設けられている。このため、ガイド部１００がタンブル流路８０Ａを流通した空気に干渉することが抑制される。

以上のような理由から、タンブル流路８０Ａを流通した吸気と主流路８０Ｂを流通した吸気が、燃焼室３６近傍まで合流することが回避される。換言すれば、主流路８０Ｂを流通した吸気とタンブル流路８０Ａを流通した吸気がタンブル流路８０Ａの下流端８０Ａｂ（出口）近傍で衝突することを抑制することができる。従って、スロットル弁７５の全開時等、内燃機関３０に高負荷が要求されるときであっても、両流路８０Ａ、８０Ｂを流通した吸気が燃焼室天井面３２ａに導入されてタンブル渦流Ｔとなる。

すなわち、本実施の形態によれば、内燃機関３０が低負荷であるとき、及び高負荷であるときの双方で、燃焼室３６内でタンブル渦流Ｔを生じさせることが容易となる。このような吸気構造が設けられたシリンダヘッド３２を含んで構成されたパワーユニット３では、内燃機関３０の燃焼室３６内で急速燃焼が起こるので、燃費特性等が向上すると期待される。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、図８〜図１０に区間Ｓｅｃ２として示すように、凹字形状に近い面をガイド部１０２としてもよい。ガイド部１００が仕切部８１の下流側端部８１ｂに対して緩やかに延出する略Ｕ字形状であるのに対し、ガイド部１０２の起端は、仕切部８１の下流側端部８１ｂに対して直角、又はそれに近い角度で交差する。

また、タンブル流路８０Ａに第１湾曲部８２及び第２湾曲部８３を形成する場合、これらは下流端８０Ａｂの近傍であればよい。すなわち、例えば、第２湾曲部８３よりも下流側に短尺な直線部を形成するようにしてもよい。

３…パワーユニット ６…インレットパイプ
７…スロットルボディ ３０…内燃機関
３１…シリンダブロック ３２…シリンダヘッド
３２ａ…燃焼室天井面 ３７…屈曲部
４０…吸気弁口 ４２…吸気ポート
４６…吸気弁 ４７…排気弁
７５…スロットル弁 ７６…スロットル弁軸
８０…吸気通路 ８０Ａ…タンブル流路
８０Ｂ…主流路 ８１…仕切部
８２…第１湾曲部 ８３…第２湾曲部
１００、１０２…ガイド部

Claims (5)

1. 吸気通路（８０）に吸気流れ方向（Ｆ）に沿って仕切部（８１）が設けられ、前記吸気通路（８０）が前記仕切部（８１）によってタンブル流路（８０Ａ）と主流路（８０Ｂ）とに区分された内燃機関（３０）の吸気構造において、
   前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）は、燃焼室（３６）の天井面（３２ａ）を指向し、
   前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）中心から吸気通路（８０）の幅方向外方に延出するとともに、その先端が、前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の下流側に位置するガイド部（１００、１０２）が設けられ、
   前記ガイド部（１００、１０２）の上流側端部が前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）に連なり、
   前記ガイド部（１００、１０２）は、前記吸気通路（８０）の中心軸線（ＣＬ）を通る平面視で、前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）の中心を起点とし、下流側に向かうにつれて漸次的に前記吸気通路（８０）の外方に延出し、
   前記ガイド部（１００、１０２）の下流側端部が前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）に連なり、
   前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）、前記ガイド部（１００、１０２）、及び前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）によって形成される開口が、前記主流路（８０Ｂ）に比して幅が小さいことを特徴とする内燃機関（３０）の吸気構造。
2. 請求項１記載の吸気構造において、前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）は、前記仕切部（８１）の下流側端部（８１ｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の下流側に位置し、
   前記ガイド部（１００、１０２）は、前記タンブル流路（８０Ａ）の下流端（８０Ａｂ）よりも吸気流れ方向（Ｆ）の上流側に設けられることを特徴とする内燃機関（３０）の吸気構造。
3. 請求項１又は３記載の吸気構造において、前記主流路（８０Ｂ）は前記タンブル流路（８０Ａ）よりも断面積が大きく、且つ燃料噴射弁（８７）が前記主流路（８０Ｂ）側に配置されていることを特徴とする内燃機関（３０）の吸気構造。
4. 請求項１、３又は４のいずれか１項に記載の吸気構造において、前記ガイド部（１００、１０２）が略Ｕ字形状をなすことを特徴とする内燃機関（３０）の吸気構造。
5. 請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の吸気構造において、前記ガイド部（１００、１０２）は、前記吸気通路（８０）を通る平面視で連続的な円弧形状をなすことを特徴とする内燃機関（３０）の吸気構造。

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