JP4201617B2

JP4201617B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP4201617B2
Application number: JP2003045700A
Authority: JP
Inventors: 孝明津久井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-02-24
Also published as: ITTO20040074A1; US6892696B2; US20040182362A1; JP2004257253A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室に開口する第１，第２吸気口をそれぞれ有する第１，第２ポートを有する吸気ポートが形成されたシリンダヘッドを備え、第１ポートから流入した吸気により燃焼室内にスワールが生成される内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば希薄混合気の燃焼性を向上させるために、吸気行程時に燃焼室内にスワールが生成される内燃機関として、特許文献１に開示されたものがある。この内燃機関において、シリンダヘッドには、燃焼室に開口する第１，第２吸気口にそれぞれ連なる第１，第２吸気ポートが形成され、さらに動弁装置により駆動されて第１，第２吸気ポートをそれぞれ開閉する第１，第２吸気弁が設けられる。動弁装置は、内燃機関の低負荷時に、第２吸気弁を休止させ、第１吸気弁のみを開閉作動させるため、第１吸気口から燃焼室内に流入する吸気により燃焼室内にスワールが生成される。なお、吸気弁を休止させる機構として、例えば特許文献２に開示された弁休止機構が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５０８５２号公報
【特許文献２】
特開２０００−２０５０３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示された内燃機関では、燃焼室の上面を形成するシリンダヘッドの底面にそれぞれ傾斜する１対のルーフ面が形成され、その一方のルーフ面に第１,第２吸気口がカム軸の回転中心線の方向に並んで開口し、第１、第２吸気弁の弁ステムの軸線は前記回転中心線に直交するように互いに平行に延びており、したがって第１、第２吸気弁の弁ステムの軸線は、平面視で、シリンダ軸線を含むと共に前記回転中心線に直交する第２基準平面に平行になっている。そのため、第１吸気口は、回転中心線方向で、燃焼室の外周寄りから前記第２基準平面に近づくときにも高さが変化しない前記一方のルーフ面に含まれることになり、さらに一般には、第１吸気口を含む平面と、シリンダ軸線を含み前記回転中心線に平行な第１基準平面に平行な平面との交線は、シリンダ軸線に直交する前記第３基準平面に平行となる結果、シリンダ軸線方向で第１平面へ投影された燃焼室の外周に対応する輪郭線との交点を両端としたときの前記交線の長さは、前記交線が前記第３基準平面に平行にならない場合に比べて小さくなることから、予め定められた径を有する燃焼室のもとでは、第１吸気口の径を大きくするためのスペースはあまりなく、第１吸気口の面積を増加させることにより、スワール生成用の吸気量を増加させて、強いスワールを生成することは困難である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構造により、スワール生成用の吸気量を増加させて、強いスワールを生成することができる内燃機関を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、ピストンが往復動可能に嵌合するシリンダと、燃焼室に開口する第１吸気口および第２吸気口をそれぞれ有する第１ポートおよび第２ポートを有する吸気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記第１ポートおよび前記第２ポートをそれぞれ開閉する第１吸気弁および第２吸気弁を開閉作動させる動弁装置と、前記第１ポートから流入した吸気により前記燃焼室内にスワールを生成させる吸気制御手段とを備える内燃機関において、前記第１吸気口を含む平面である第１平面に直交する直線を垂直線とし、シリンダ軸線を含むと共に前記第１吸気弁および前記第２吸気弁をそれぞれ開閉する第１吸気カムおよび第２吸気カムが設けられたカム軸の回転中心線に平行な平面を第１基準平面とし、前記シリンダ軸線を含むと共に前記回転中心線に直交する平面を第２基準平面とし、前記第１基準平面に平行な平面を第１直交平面とするとき、前記第１吸気口において、前記第１平面と前記第１直交平面との交線は、前記燃焼室の外周寄りの位置から前記第２基準平面に近づくにつれて上方に傾斜しており、前記第１ポートは、平面視で、前記第１吸気口から、上流に、前記シリンダ軸線を中心とする径方向で前記燃焼室の外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、前記垂直線にほぼ沿う通路形状を有し、前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムは、前記第１基準平面に直交する方向から見て、前記回転中心線に対して傾斜するカム面を有すると共に、前記回転中心線の方向で前記第２基準平面を挟んで設けられ、前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムのそれぞれの前記カム面は、前記直交方向から見て、前記回転中心線方向で前記第２基準平面に近づくにつれて前記回転中心線に近づく形状であるポート部分を有する内燃機関である。
【０００７】
これにより、第１吸気口が含まれる第１平面は、回転中心線方向で、燃焼室の外周寄りから第２基準平面に近づくにつれて上方に傾斜する斜面となり、交線はシリンダ軸線に直交する平面である第３基準平面に平行にならないので、スワール生成用の吸気が流入する吸気口が含まれる平面と、第１基準平面に平行な平面との交線が、第３基準平面に平行となる前記従来技術に比べて、回転中心線方向で第１吸気口の径を大きくして、開口面積を大きくすることができる。さらに、第１ポートのポート部分は、第１吸気口から上流に燃焼室よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で第１吸気口に直交する方向に延びる通路となるので、第１吸気口から上流に延びるポート部分での通路断面積（吸気の流線に直交する平面での通路面積）を決定する要素である平面視での通路幅をほぼ最大にすることができる。
【０００８】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、第１吸気口において、第１平面と第１直交平面との交線は、燃焼室の外周寄りの位置から第２基準平面に近づくにつれて上方に傾斜し、第１ポートは、第１吸気口から上流に燃焼室よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、垂直線にほぼ沿う通路形状を有するポート部分を有することにより、簡単な構造により、第１吸気口の開口面積を大きくすると共にポート部分の平面視での通路幅をほぼ最大にしてその通路断面積を大きくすることができるので、吸気制御手段が第１ポートから流入した吸気により燃焼室内にスワールを生成させるときに、第１吸気口から燃焼室に流入するスワール生成用の吸気量を増加させることができて、強いスワールを生成することができることから、希薄燃焼での燃焼性が一層向上して、より希薄な混合気での燃焼が可能になって、燃費が改善される。さらに、強いスワールが生成されるにも拘わらず、スワール生成時に燃焼室に流入する吸気が絞られることが回避されるので、ポンピングロスを低減することができて、この点でも燃費の改善に寄与できる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、ピストンが往復動可能に嵌合するシリンダと、燃焼室に開口する第１吸気口および第２吸気口をそれぞれ有する第１ポートおよび第２ポートを有する吸気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記第１吸気口および前記第２吸気口をそれぞれ開閉する第１吸気弁および第２吸気弁を開閉作動させると共に特定運転域で第２吸気弁を休止するバルブ休止機構を有する動弁装置とを備える内燃機関において、シリンダ軸線を含むと共に前記第１吸気弁および前記第２吸気弁をそれぞれ開閉する第１吸気カムおよび第２吸気カムが設けられたカム軸の回転中心線に平行な平面を第１基準平面とし、前記シリンダ軸線を含むと共に前記回転中心線に直交する平面を第２基準平面とするとき、前記第１吸気口および前記第２吸気口は、前記回転中心線の方向に並んで設けられ、ポペット弁から構成される前記第１吸気弁は、その弁ステムの軸線が平面視で前記弁ステムの先端部側から前記第１吸気弁の傘部側に向かうにつれて前記第２基準平面に次第に近づくように配置され、ポペット弁から構成される前記第２吸気弁は、その弁ステムの軸線が平面視で前記弁ステムの先端部側から前記第２吸気弁の傘部側に向かうにつれて前記第２基準平面に次第に近づくように配置され、前記第１ポートは、平面視で、前記第１吸気口から、上流に、前記シリンダ軸線を中心とする径方向で前記燃焼室の外方の位置に至る所定通路長に渡って、平面視で、前記第１吸気弁の前記弁ステムの軸線にほぼ沿う通路形状を有するポート部分を有し、前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムは、前記第１基準平面に直交する方向から見て、前記回転中心線に対して傾斜するカム面を有すると共に、前記回転中心線方向で前記第２基準平面を挟んで設けられ、前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムのそれぞれの前記カム面は、前記直交方向から見て、前記回転中心線方向で前記第２基準平面に近づくにつれて前記回転中心線に近づく形状であり、
前記バルブ休止機構は、前記第２吸気カムと前記第２吸気弁の前記先端部との間に設けられて、作動油により作動する内燃機関である。
【００１０】
これにより、ポペット弁から構成される第１吸気弁により開閉される第１吸気口は、回転中心線方向で、燃焼室の外周寄りから基準平面に近づくにつれて上方に傾斜する傾斜平面に含まれることになるので、スワール生成用の吸気が流入する吸気口が回転中心線方向で高さが変化しない前記従来技術に比べて、回転中心線方向で第１吸気口の径を大きくして、開口面積を大きくすることができる。さらに、第１ポートのポート部分は、第１吸気口から上流に燃焼室よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で第１吸気口にほぼ直交する方向に延びる通路となるので、第１吸気口から上流に延びるポート部分での通路断面積（吸気の流線に直交する平面での通路面積）を決定する要素である平面視での通路幅をほぼ最大にすることができる。
【００１１】
この結果、請求項２記載の発明によれば、第１吸気弁は、その弁ステムの軸線が平面視で弁ステムの先端部側から吸気弁の傘部側に向かうにつれて基準平面に次第に近づくように配置され、第１ポートは、第１吸気口から上流に燃焼室よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、前記弁ステムの軸線にほぼ沿う通路形状を有するポート部分を有することにより、ポペット弁から構成される第１吸気弁を開閉すると共に特定運転域で第２吸気弁を休止するバルブ休止機構を有する動弁装置を備える内燃機関において、バルブ休止機構が第２吸気弁を休止するときに、第１吸気口から燃焼室に流入するスワール生成用の吸気量を増加させることができて、請求項１と同様の効果が奏される。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の内燃機関において、複数の前記シリンダが前記回転中心線方向に直列に配列され、前記ポート部分は、平面視で、前記第１吸気口から上流に向かうにつれて次第に前記第２基準平面から遠ざかり、前記第２ポートは、平面視で、前記第２吸気口から上流に向かうにつれて次第に前記第２基準平面に近づき、前記シリンダヘッドには、前記回転中心線方向で隣接する１対の前記シリンダについて、一方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第１ポートと、他方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートとが前記回転中心線方向で隣接して、または、一方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートと、他方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートとが前記回転中心線方向で隣接して形成される。
【００１２】
なお、この明細書において、特に断らない限り、上方は、シリンダ軸線の方向において、ピストンの下死点に対してその上死点が位置する方向であるとする。また、径方向とは、シリンダ軸線を中心とする放射方向を意味し、平面視とは、シリンダ軸線の方向から見ることを意味する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図４を参照して説明する。
図１〜図３を参照すると、本発明が適用された内燃機関Ｅは、自動二輪車に搭載されるＤＯＨＣ型の直列４気筒４ストローク内燃機関であり、希薄混合気での燃焼を行う内燃機関である。図１，図２を参照すると、内燃機関Ｅは、下端部にクランクケースが結合されるシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上端部に結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるヘッドカバー３とを備える。
【００１４】
シリンダブロック１に形成される４つのシリンダ1aの各シリンダ孔1bには、ピストン４がそれぞれ往復動可能に嵌合する。４つのシリンダ 1a は、後述する回転中心線方向Ａに直列に配列される。各ピストン４は、前記クランクケースに回転可能に支持されるクランク軸にコンロッドを介して連結されて、該クランク軸を回転駆動する。
【００１５】
シリンダ1a毎に、シリンダヘッド２の下面にシリンダ軸線L1の方向でシリンダ孔1bに対向する位置に凹部が形成され、該凹部とピストン４の頂部との間に燃焼室５が形成される。さらに、シリンダヘッド２には、燃焼室５毎に、燃焼室５に開口する第１，第２吸気口6_１a，6_２aを有する吸気ポート６および燃焼室５に開口する１対の排気口7aを有する排気ポート７が形成され、また後述する動弁装置Ｖにより開閉作動させられて、第１，第２吸気口6_１a，6_２aをそれぞれ開閉する第１，第２吸気弁８_１，８_２および１対の排気口7aをそれぞれ開閉する１対の排気弁９が支持される。そして、燃焼室５内の混合気に着火する点火栓10は、シリンダヘッド２にねじ込まれて固定され、各燃焼室５の中心線でもあるシリンダ軸線L1と交差する位置で、燃焼室５の中心部に臨んでいる。
【００１６】
各燃焼室５において、第１，第２吸気口6_１a，6_２aは、シリンダ軸線L1を含みかつ後述する吸気カム軸21の回転中心線L2に平行な平面である第１基準平面Pc1（図３参照）に対して一方の側である吸気側に、回転中心線L2の方向Ａ（以下、「回転中心線方向Ａ」という。）に並んで設けられ、１対の排気口7aは、第１基準平面Pc1に対して他方の側である排気側に、回転中心線方向Ａに並んで設けられる。
【００１７】
各吸気ポート６の入口6bが開口するシリンダヘッド２の前記吸気側の側壁2aには、吸入空気に燃料を供給する燃料供給装置としての燃料噴射弁と吸入空気を各吸気ポート６に導く吸気マニホルドとを備える吸気装置（図示されず）が接続される。そして、各排気ポート７の出口7bが開口するシリンダヘッド２の前記排気側の側壁2bには、燃焼室５から排気ポート７に排出された燃焼ガスを内燃機関Ｅの外部に放出する排気装置（図示されず）が接続される。
【００１８】
図１〜図３を参照すると、各吸気ポート６は、入口6b（図１参照）よりも吸気下流側に位置する隔壁6cにより仕切られることにより互いに独立して形成される第１，第２ポート6_１，6_２を有し、第１，第２ポート6_１，6_２は、それぞれ第１，第２吸気口6_１a，6_２aを有する。第１吸気口6_１aは、その周縁に全周で接する第１平面Pa1上に形成され（図１，図２参照）、同様に、第２吸気口6_２aは、その周縁に全周で接する第２平面Pa2上に形成される（図２参照）。
【００１９】
図３を参照すると、シリンダ軸線L1を含むと共に回転中心線L2に直交する平面を第２基準平面Pc2とし、第１基準平面Pc1に平行な平面を第１直交平面Pb1（図３には一例が示されている。）とし、第１基準平面Pc1に直交すると共に第２基準平面Pc2に平行な平面を第２直交平面Pb2（図３には一例が示されている。）とするとき、第１吸気口6_１aにおいて、第１平面Pa1と第２直交平面Pb2との交線は、燃焼室５の外周寄りの位置から第１基準平面Pc1に近づくにつれて上方に傾斜し、第１平面Pa1と第１直交平面Pb1との交線n1（図２参照）は、燃焼室５の外周寄りの位置から第２基準平面Pc2に近づくにつれて上方に傾斜する。それゆえ、交線n1は、シリンダ軸線L1と直交する平面である第３基準平面Pc3（図２には一例が示されている。）に平行にならない。
【００２０】
同様に、第２吸気口6_２aにおいて、第２平面Pa2と第２直交平面Pb2との交線は、燃焼室５の外周寄りの位置から第１基準平面Pc1に近づくにつれて上方に傾斜し、第２吸気口6_２aが含まれる第２平面Pa2と第１直交平面Pb1との交線n2（図２参照）は、燃焼室５の外周寄りの位置から第２基準平面Pc2に近づくにつれて上方に傾斜する。それゆえ、交線n2は、第３基準平面Pc3に平行にならない。
【００２１】
また、図１を参照すると、各燃焼室５において、１対の排気口7aは、その周縁に全周で接する平面である第３平面Pa3上に形成され、該第３平面Pa3は、各排気口7aにおいて、第３平面Pa3と第２直交平面Pb2との交線は、燃焼室５の外周寄りの位置から第１基準平面Pc1に近づくにつれて上方に傾斜し、第３平面Pa3と第１直交平面Pb1との交線は、第３基準平面Pc3に平行である。
【００２２】
また、第１平面Pa1に直交する直線を垂直線L3（図３には一例が示されている。）とするとき、図３に示されるように、各第１ポート6_１は、第１吸気口6_１aから上流に所定通路長、この実施例では、平面視で、第１吸気口6_１aから上流に燃焼室５よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、垂直線L3にほぼ沿う通路形状を有するポート部分6_１cを有する。それゆえ、ポート部分6_１cは、平面視で、第１吸気口6_１aに向かって次第に第２ポート6_２または第２基準平面Pc2に近づく通路形状を有し、ポート部分6_１cの通路中心線またはポート部分6_１cを流れる吸気の主流は、垂直線L3に沿うものとなる。それゆえ、ポート部分 6 _１ c は、平面視で、第１吸気口 6 _１ａから上流に向かうにつれて次第に第２基準平面 Pc2 から遠ざかる。
そして、第１吸気口6_１aにおいて、吸気の主流は、第２基準平面Pc2に対して第１吸気口6_１aが位置する側でシリンダ軸線L1に対して燃焼室５の外周寄りに偏倚した位置を指向する。
【００２３】
一方、第２平面Pa2に直交する直線を垂直線L4（図３には一例が示されている。）とするとき、平面視で、第２ポート6_２は、第２吸気口6_２aから上流に直線状に延びると共に上流に向かうにつれて第２基準平面Pc2に次第に近づくのに対して、吸気の上流に向かって延びる垂直線L4は、次第に第２基準平面Pc2から遠ざかる。
【００２４】
図１，図２を参照すると、第１，第２吸気弁８_１，８_２および排気弁９は、いずれもポペット弁から構成され、それぞれ、シリンダヘッド２に圧入されて固定される弁ガイド11に摺動可能に挿通される弁ステム8_１a，8_２a，9aを有し、該弁ステム8_１a，8_２a，9aの軸線L5，L6，L7の方向に往復動可能にシリンダヘッド２に支持される。そして、第１吸気弁８_１は１対の弁バネ12，13により、また第２吸気弁８_２は弁バネ14により、それぞれ閉弁方向に常時付勢され、各排気弁９は１対の弁バネ15，16により閉弁方向に常時付勢される。
【００２５】
図２を参照すると、図１に示されるように回転中心線方向Ａから見てシリンダ軸線L1に対して傾斜して配置される第１，第２吸気弁８_１，８_２は、第１基準平面Pc1に直交する方向（以下、「直交方向」という。）から見て、シリンダ軸線L1に対して、互いに等しい角度で傾斜して配置される。そして、第１吸気弁８_１の弁ステム8_１aの軸線L5は、垂直線L3と平行であるか、または一致し、第２吸気弁８_２の弁ステム8_２aの軸線L6は、垂直線L4と平行であるか、または一致する。
【００２６】
図３を併せて参照すると、第１吸気弁８_１は、弁ステム 8 _１ a の軸線 L5 が平面視で前記弁ステム8_１aの先端部8_１a1側から第１吸気弁８_１の傘部8_１b側に向かうにつれて、第２基準平面Pc2に次第に近づくように配置される。それゆえ、ポート部分6_１cは、第１吸気口6_１ａから上流に前記所定通路長に渡って、平面視で、弁ステム8_１aの軸線L5にほぼ沿う通路形状を有することになる。
また、第２吸気弁８ _２は、弁ステム 8 _２ a の軸線 L6 が平面視で弁ステム 8 _２ a の先端部 8 _２ a1 側から第２吸気弁８ _２の傘部 8 _２ b 側に向かうにつれて、第２基準平面 Pc2 に次第に近づくように配置される。
そして、図３を参照すると、シリンダヘッド２には、回転中心線方向Ａでの端部に位置するシリンダ 1a と、回転中心線方向Ａで該シリンダ 1a に隣接するシリンダ 1a とからなる１対のシリンダ 1a について、一方のシリンダ 1a に対応する燃焼室５に開口する第１ポート 6 _１と、他方のシリンダ 1a に対応する燃焼室５に開口する第２ポート 6 _２とが回転中心線方向Ａで隣接して形成され、また、回転中心線方向Ａでの両端部に位置する両シリンダ 1a の間に位置すると共に回転中心線方向Ａで隣接する１対のシリンダ 1a について、一方のシリンダ 1a に対応する燃焼室５に開口する第２ポート 6 _２と、他方のシリンダ 1a に対応する燃焼室５に開口する第２ポート 6 _２とが回転中心線方向Ａで隣接して形成される。
【００２７】
シリンダヘッド２とヘッドカバー３とにより形成される動弁室20内には、各燃焼室５の第１，第２吸気弁８_１，８_２および１対の排気弁９を、前記クランク軸の回転位置に応じて所定のタイミングで開閉する動弁装置Ｖが配置される。動弁装置Ｖは、シリンダヘッド２に回転可能に支持されて互いに平行な回転中心線L2を有する１対のカム軸である吸気カム軸21および排気カム軸22と、吸気カム軸21に一体に設けられて第１，第２吸気弁８_１，８_２をそれぞれ開閉する動弁カムである第１，第２吸気カム23，24と、排気カム軸22に一体に設けられて１対の排気弁９をそれぞれ開閉する動弁カムである排気カム25と、第１吸気カム23が摺接すると共に第１吸気弁８_１の弁ステム8_１aの先端面に当接可能な間隔調整用のシム26に当接して第１吸気カム23の開弁力を第１吸気弁８_１に伝達する第１バルブリフタ27と、第２吸気カム24が摺接すると共に第２吸気カム24の開弁力を第２吸気弁８_２に伝達可能な第２バルブリフタ28と、排気カム25が摺接すると共に排気弁９の弁ステムの先端に当接可能な間隔調整用のシム30に当接して排気カム25の開弁力を排気弁９に伝達するバルブリフタ29と、内燃機関Ｅの特定運転域、例えば機関回転速度の低速運転域または機関負荷の低負荷運転域で第２吸気弁８_２の開閉作動を休止するバルブ休止機構40とを備える。
【００２８】
タイミングチェーンを有する伝動機構を介して前記クランク軸に連動してその１／２の回転速度で回転駆動される吸気カム軸21および排気カム軸22は、それぞれのジャーナル部（図２には吸気カム軸21のジャーナル部21aが示されている。）にて、シリンダヘッド２に一体成形された複数の下部軸受部2cと、シリンダヘッド２にボルトにより結合された一体型のカムホルダ31に形成されて各下部軸受部2cに対応する上部軸受部31cとにより回転可能に支持される。
【００２９】
第１，第２吸気弁８_１，８_２が前記直交方向から見てシリンダ軸線L1に対して傾斜する斜めバルブであることに対応して、各吸気カム23，24は、回転中心線L2に対して傾斜するカム面を有する。一方、排気カム25は回転中心線L2に対して平行なカム面を有する。
図２に示されるように、第１吸気カム 23 および第２吸気カム 24 は、第１基準平面 Pc1 に直交する方向から見て、回転中心線 L1 に対して傾斜するカム面を有すると共に、回転中心線方向Ａで第２基準平面 Pc2 を挟んで吸気カム軸 21 に設けられる。そして、第１吸気カム 23 および第２吸気カム 24 のそれぞれのカム面は、第１基準平面 Pc1 に直交する方向から見て、回転中心線方向Ａで第２基準平面 Pc2 に近づくにつれて回転中心線 L2 に近づく形状である。
また、第１，第２吸気カム23，24が摺接する天井壁27a，28aを有する第１，第２バルブリフタ27，28、および排気カム25が摺接する天井壁29aを有するバルブリフタ29は、シリンダヘッド２に一体成形される支持部32，33，34の支持孔32a，33a，34aに往復動可能に嵌合する。そして、第１吸気弁８_１および排気弁９は、内燃機関Ｅが運転されるとき、動弁装置Ｖにより常時開閉作動される。
【００３０】
燃焼室５毎に、第２バルブリフタ28と第２吸気弁８_２との間には、回転する第２吸気カム24に押圧されて往復動する第２バルブリフタ28から第２吸気弁８_２への開弁力の伝達および非伝達を切り換えるバルブ休止機構40が設けられる。各バルブ休止機構40は、後述する駆動機構50により制御されて、内燃機関Ｅの特定運転域、例えば低速運転域または低負荷運転域で、第２バルブリフタ28の往復運動にかかわらず第２吸気弁８_２の開閉作動を休止して、第２吸気弁８_２を閉弁状態に保つ。
【００３１】
図１，図２，図４を参照すると、バルブ休止機構40は、第２バルブリフタ28の内側に摺動可能に嵌合される円筒状のピンホルダ41と、ピンホルダ41に往復動可能に嵌合されるスライドピン42と、作動油の油圧により往復動するスライドピン42を付勢する戻しバネ43と、スライドピン42の軸線まわりの回転を阻止するストッパピン44とを備える。
【００３２】
ピンホルダ41は、第２バルブリフタ28の内周面に面接触する外周面を有するリング部41aと、該リング部41aを直径方向に連結する連結部41bと、連結部41bの中央部から上方に突出して第２バルブリフタ28の天井壁28aに当接する当接部41cとが一体成形された部材である。そして、リング部41aの外周面には、全周に渡って油路としての環状溝41dが形成され、連結部41bには、第２バルブリフタ28の軸線と直交する軸線を有して環状溝41dに開放する開放端41e1および底壁41fにより閉塞された閉塞端41e2を有する有底の収容孔41eと、ピンホルダ41の軸線を軸線として第２吸気弁８_２の弁ステム8_２aの先端部8_２a1が嵌合していると共に上端が収容孔41eに開放する嵌合孔41gとが形成され、当接部41cには、ピンホルダ41の軸線を軸線として第２吸気弁８_２の弁ステム8_２aの先端部8_２a1が挿通可能であると共に下端が収容孔41eに開放する貫通孔41hが形成される。
【００３３】
スライドピン42が収容孔41eに嵌合したピンホルダ41には、開放端41e1側でスライドピン42と第２バルブリフタ28との間に、環状溝41dに通じる油圧室45が形成され、閉塞端41e2側でスライドピン42の凹部42eと底壁41fとの間に、油圧室45の容積を減少する方向にスライドピン42を付勢する戻しバネ43が収納されるバネ室46が形成される。
【００３４】
また、弁バネ14を囲んで配置されたバネ17は、ピンホルダ41の当接部41cを第２バルブリフタ28に当接させると共に、ピンホルダ41を介して第２バルブリフタ28の天井壁28aが第２吸気カム24に接触するように、第２バルブリフタ28を付勢する。さらに、第２バルブリフタ28が嵌合する支持部33の内周面には、油路としての環状溝47が全周に渡って形成され、第２バルブリフタ28の側壁に形成された連通孔28bを介して環状溝47がピンホルダ41の環状溝41dに常時連通している。
【００３５】
スライドピン42の軸線方向での中間部には、第２吸気弁８_２の弁ステム8_２aの先端部8_２a1が貫通可能であると共に嵌合孔41gおよび貫通孔41hに同軸に連なることが可能な貫通孔42aが設けられる。貫通孔42aは、嵌合孔41g側で、嵌合孔41gに対向してスライドピン42の外周面に形成される平坦な当接面42bに開口する。当接面42bは、スライドピン42の軸線方向に沿って貫通孔42aの径よりも長く形成され、貫通孔42aは、当接面42bにおいて戻しバネ43寄りに開口する。
【００３６】
スライドピン42は、スライドピン42の一端に作用する油圧室45の油圧による駆動力と、戻しバネ43によりスライドピン42の他端に作用するバネ力との大きさに応じて軸線方向に移動する。そして、作動油が供給される油圧室45の油圧が低圧になるとき、スライドピン42は、戻しバネ43のバネ力により、嵌合孔41gに嵌合している弁ステム8_２aの先端部8_２a1が貫通孔42aおよび貫通孔41hを挿通可能な、図２に示される休止位置を占める。そして、油圧室45の油圧が高圧になるとき、スライドピン42は、油圧による駆動力で、貫通孔42aが嵌合孔41gおよび貫通孔41hからずれて、弁ステム8_２aの先端部8_２a1が当接面42bに当接するように、図２で右方に移動した作動位置を占める。
【００３７】
スライドピン42が前記休止位置を占めるとき、第２吸気カム24からの開弁力によって第２バルブリフタ28 が摺動するのに応じてピンホルダ41およびスライドピン42は第２バルブリフタ28と共に第２吸気弁８_２に向けて移動するが、弁ステム8_２aの先端部8_２a1が貫通孔42aおよび貫通孔41hに入り込むために、第２吸気カム24の開弁力が第２吸気弁８_２に作用することはなく、第２吸気弁８_２は閉弁状態に保たれて休止する。また、スライドピン42が前記作動位置を占めるとき、弁ステム8_２aの先端部8_２a1はスライドピン42の当接面42bに当接し、第２吸気カム24の開弁力が第２バルブリフタ28、ピンホルダ41およびスライドピン42を介して第２吸気弁８_２に伝達されるので、第２吸気カム24の回転に応じて第２吸気弁８_２が開閉作動する。
このように、バルブ休止機構 40 は、第２吸気弁８ _２の先端部 8 _２ a1 と第２吸気カム 24 との間に設けられる。
【００３８】
ストッパピン44は、収容孔41eの開放端41e1側でピンホルダ41に設けられる１対の装着孔41m，41nに圧入されて、油圧室45に開放して設けられるスリット42cを貫通する。このため、スリット42cを貫通したストッパピン44は、スライドピン42の軸線方向への移動を許容すると共に、スリット42cの底壁面42dに当接することによりスライドピン42の油圧室45側への最大移動量を規定する。
【００３９】
バルブ休止機構40のスライドピン42を移動させるための駆動機構50は、前記クランク軸の動力により駆動されるオイルポンプから吐出された潤滑油を作動油とする油圧作動式のものであり、シリンダヘッド２に形成されて環状溝47に連通する油路51と、前記オイルポンプから供給される作動油の油圧を制御する油圧制御弁52と、機関運転状態である機関回転速度または機関負荷などに応じて油圧制御弁52の作動を制御する制御装置53とを備える。油圧制御弁52は、制御装置53からの指令により、内燃機関Ｅの前記特定運転域で油圧室45の油圧が低圧になり、それ以外の運転域で油圧室45の油圧が高圧になるように、油路51を流れる作動油の油圧を制御する。
【００４０】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅが前記特定運転域で運転されるとき、バルブ休止機構40のスライドピン42は前記休止位置を占めるため、第２吸気弁８_２が休止状態になって、第１吸気弁８_１のみが開閉作動するため、吸気行程時に吸気ポート６を流れる吸気は第１ポート6_１を通って第１吸気口6_１aのみから燃焼室５に流入する。そして、吸気の主流は、第１吸気口6_１aにおいて、シリンダ軸線L1に対して燃焼室５の外周寄りに偏倚した位置を指向しているので、第１吸気口6_１aから流入する吸気により燃焼室５内にはスワールＳ（図３参照）が生成される。
【００４１】
それゆえ、バルブ休止機構40は、第１ポート6_１から流入した吸気により燃焼室５内にスワールＳを生成させる吸気制御手段を構成する。すなわち、この吸気制御手段は、吸気が第２吸気口6_２aから燃焼室５に実質的に流入しないようにして、第１ポート6_１から流入した吸気により燃焼室５内にスワールＳを生成させる手段である。ここで、吸気が第２吸気口6_２aから燃焼室５に実質的に流入しないとは、前述のように第２吸気弁８_２が閉弁状態になって吸気が第２吸気口6_２aから流入しない場合のほかに、例えば第２吸気弁８_２が僅かに開弁されて、第２吸気弁８_２上での燃料の滞留防止などのために、スワールＳの生成に殆ど影響を与えない程度の吸気が第２吸気口6_２aから燃焼室５に流入してもよいことを意味する。
【００４２】
また、内燃機関Ｅが前記特定運転域以外の運転域、例えば高速運転域または高負荷運転域で運転されるとき、バルブ休止機構40のスライドピン42は前記作動位置を占めるため、第２吸気弁８_２はバルブ休止機構40を介して第２吸気カム24により開閉されて、燃焼室５内には第１，第２ポート6_１，6_２から吸気が流入するので、スワールＳが生成されることはなく、吸入空気量が多い運転域において、第１，第２ポート6_１，6_２から吸気が多くの吸気が燃焼室５内に流入するので、高出力を発生することができる。
【００４３】
このように、バルブ休止機構40により休止状態にある第２吸気弁８_２が第２ポート6_２を閉じて、第１ポート6_１から燃焼室５に流入する吸気によりスワールＳが生成されるとき、第１吸気口6_１aにおいて、第１平面Pa1と第１直交平面Pb1との交線n1は、燃焼室５の外周寄りの位置から第２基準平面Pc2に近づくにつれて上方に傾斜し、第１ポート6_１は、第１吸気口6_１aから上流に、燃焼室５よりも径方向外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、垂直線L3にほぼ沿う通路形状を有するポート部分6_１cを有することにより、第１吸気口6_１aにおいて、第１平面Pa1は、燃焼室５の外周寄りから第２基準平面Pc2に近づくにつれて上方に傾斜する斜面となり、交線n1は第３基準平面Pc3に平行にならないので、換言すれば、ポペット弁から構成される第１吸気弁８_１により開閉される第１吸気口6_１aは、回転中心線方向Ａで、燃焼室５の外周寄りから第２基準平面Pc2に近づくにつれて上方に傾斜する傾斜平面である第１平面Pa1に含まれることになるので、前記従来技術に比べて、回転中心線方向Ａで第１吸気口6_１aの径を大きくし、ひいては第１吸気口6_１aの開口面積を大きくすることができ、しかも第１ポート6_１のポート部分6_１cは、平面視で第１吸気口6_１aに直交する方向に延びる通路または平面視で第１吸気口6_１aにほぼ直交する方向に延びる通路となるので、第１吸気口6_１aから上流に延びるポート部分6_１cでの通路断面積（吸気の流線に直交する平面での通路面積）を決定する要素である平面視での通路幅をほぼ最大にすることができる。
【００４４】
この結果、簡単な構造により、第１吸気口6_１aの開口面積を大きくすると共にポート部分6_１cの平面視での通路幅をほぼ最大にしてその通路断面積を大きくすることができるので、バルブ休止機構40が第２吸気弁８_２を休止することにより、バルブ休止機構40が第１ポート６_１から流入した吸気により燃焼室５内にスワールＳを生成させるときに、第１吸気口6_１aから燃焼室５に流入するスワール生成用の吸気量を増加させることができて、強いスワールＳを生成することができることから、希薄燃焼での燃焼性が一層向上して、より希薄な混合気での燃焼が可能になって、燃費が改善される。さらに、強いスワールＳが生成されるにも拘わらず、スワール生成時に燃焼室５に流入する吸気が絞られることが回避されるので、ポンピングロスを低減することができて、この点でも燃費の改善に寄与できる。
【００４５】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
吸気制御手段は、前記実施例では、第２バルブリフタ28に設けられたバルブ休止機構40であったが、バルブリフタ以外に設けられるバルブ休止機構、例えばほぼベース円のみからなる休止カムを有するバルブ休止機構であってもよい。また、吸気制御手段は、第２吸気弁８_２よりも上流の第２ポート6_２に設けられて第２ポート6_２を閉塞可能な制御弁、または吸気装置の吸気通路に設けられて第２ポート6_２への吸気の流入を阻止する制御弁により構成されてもよい。
【００４６】
吸気ポートは、３つの吸気弁によりそれぞれ開閉される３つの吸気口を有する３つのポートを有するものであってもよく、その場合には、スワールを生成するポートを第１ポ−トとして、本発明が適用される。また、請求項１記載の発明の実施例として、吸気弁および排気弁はポペット弁以外の弁から構成されてもよい。
【００４７】
内燃機関は、自動二輪車以外の車両や機械に搭載されるものであってもよく、さらに４気筒以外の多気筒内燃機関または単気筒内燃機関であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である内燃機関の吸気弁および排気弁の弁ステムの軸線に沿うと共に、概ね図３のＩ−Ｉ矢視での断面図である。
【図２】図１の内燃機関の２つの吸気弁の弁ステムの軸線に沿うと共に、概ね図３のＩＩ−ＩＩ矢視での断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視でのシリンダヘッドの断面図である。
【図４】図１の内燃機関のバルブ休止機構の分解斜視図である。
【符号の説明】
１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ヘッドカバー、４…ピストン、５…燃焼室、６…吸気ポート、6_１…第１ポート、6_２…第２ポート、6_１a…第１吸気口、6_２a…第２吸気口、6_１c…ポート部分、７…排気ポート、7a…排気口、８_１…第１吸気弁、８_１a…弁ステム、８_１a1…先端部、８_１b…傘部、８_２…第２吸気弁、９…排気弁、10…点火栓、11…弁ガイド、12〜16…弁バネ、17…バネ、
20…動弁室、21…吸気カム軸、22…排気カム軸、23，24…吸気カム、25…排気カム、26，30…シム、27〜29…バルブリフタ、31…カムホルダ、32〜34…支持部、
40…バルブ休止機構、41…ピンホルダ、42…スライドピン、43…戻しバネ、44…ストッパピン、45…油圧室、46…バネ室、47…環状溝、
50…駆動機構、51…油路、52…油圧制御弁、53…制御装置、
Ｅ…内燃機関、L1…シリンダ軸線、L2…回転中心線、L3，L4…垂直線、L5，L6，L7…軸線、Pa1…第１平面、Pa2…第２平面、Pa3…第３平面、Pb1…第１直交平面、Pb2…第２直交平面、Pc1…第１基準平面、Pc2…第２基準平面、Pc3…第３基準平面、Ａ…回転中心線方向、Ｖ…動弁装置。

Claims

ピストンが往復動可能に嵌合するシリンダと、燃焼室に開口する第１吸気口および第２吸気口をそれぞれ有する第１ポートおよび第２ポートを有する吸気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記第１ポートおよび前記第２ポートをそれぞれ開閉する第１吸気弁および第２吸気弁を開閉作動させる動弁装置と、前記第１ポートから流入した吸気により前記燃焼室内にスワールを生成させる吸気制御手段とを備える内燃機関において、
前記第１吸気口を含む平面である第１平面に直交する直線を垂直線とし、シリンダ軸線を含むと共に前記第１吸気弁および前記第２吸気弁をそれぞれ開閉する第１吸気カムおよび第２吸気カムが設けられたカム軸の回転中心線に平行な平面を第１基準平面とし、前記シリンダ軸線を含むと共に前記回転中心線に直交する平面を第２基準平面とし、前記第１基準平面に平行な平面を第１直交平面とするとき、
前記第１吸気口において、前記第１平面と前記第１直交平面との交線は、前記燃焼室の外周寄りの位置から前記第２基準平面に近づくにつれて上方に傾斜しており、
前記第１ポートは、平面視で、前記第１吸気口から、上流に、前記シリンダ軸線を中心とする径方向で前記燃焼室の外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、前記垂直線にほぼ沿う通路形状を有するポート部分を有し、
前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムは、前記第１基準平面に直交する方向から見て、前記回転中心線に対して傾斜するカム面を有すると共に、前記回転中心線の方向で前記第２基準平面を挟んで設けられ、
前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムのそれぞれの前記カム面は、前記直交方向から見て、前記回転中心線方向で前記第２基準平面に近づくにつれて前記回転中心線に近づく形状であることを特徴とする内燃機関。
ピストンが往復動可能に嵌合するシリンダと、燃焼室に開口する第１吸気口および第２吸気口をそれぞれ有する第１ポートおよび第２ポートを有する吸気ポートが形成されたシリンダヘッドと、前記第１吸気口および前記第２吸気口をそれぞれ開閉する第１吸気弁および第２吸気弁を開閉作動させると共に特定運転域で第２吸気弁を休止するバルブ休止機構を有する動弁装置とを備える内燃機関において、
シリンダ軸線を含むと共に前記第１吸気弁および前記第２吸気弁をそれぞれ開閉する第１吸気カムおよび第２吸気カムが設けられたカム軸の回転中心線に平行な平面を第１基準平面とし、前記シリンダ軸線を含むと共に前記回転中心線に直交する平面を第２基準平面とするとき、
前記第１吸気口および前記第２吸気口は、前記回転中心線の方向に並んで設けられ、
ポペット弁から構成される前記第１吸気弁は、その弁ステムの軸線が平面視で前記弁ステムの先端部側から前記第１吸気弁の傘部側に向かうにつれて前記第２基準平面に次第に近づくように配置され、
ポペット弁から構成される前記第２吸気弁は、その弁ステムの軸線が平面視で前記弁ステムの先端部側から前記第２吸気弁の傘部側に向かうにつれて前記第２基準平面に次第に近づくように配置され、
前記第１ポートは、平面視で、前記第１吸気口から、上流に、前記シリンダ軸線を中心とする径方向で前記燃焼室の外方の位置に至る通路長に渡って、平面視で、前記第１吸気弁の前記弁ステムの軸線にほぼ沿う通路形状を有するポート部分を有し、
前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムは、前記第１基準平面に直交する方向から見て、前記回転中心線に対して傾斜するカム面を有すると共に、前記回転中心線方向で前記第２基準平面を挟んで設けられ、
前記第１吸気カムおよび前記第２吸気カムのそれぞれの前記カム面は、前記直交方向から見て、前記回転中心線方向で前記第２基準平面に近づくにつれて前記回転中心線に近づく形状であり、
前記バルブ休止機構は、前記第２吸気カムと前記第２吸気弁の前記先端部との間に設けられて、作動油により作動することを特徴とする内燃機関。
複数の前記シリンダが前記回転中心線方向に直列に配列され、
前記ポート部分は、平面視で、前記第１吸気口から上流に向かうにつれて次第に前記第２基準平面から遠ざかり、前記第２ポートは、平面視で、前記第２吸気口から上流に向かうにつれて次第に前記第２基準平面に近づき、
前記シリンダヘッドには、前記回転中心線方向で隣接する１対の前記シリンダについて、一方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第１ポートと、他方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートとが前記回転中心線方向で隣接して、または、一方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートと、他方の前記シリンダに対応する前記燃焼室に開口する前記第２ポートとが前記回転中心線方向で隣接して形成されることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関。