JP6116107B2 - 内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、２つの排気ポート部と、排気が合流する集合排気ポート部とを備える内燃機関のシリンダヘッドにおいて、排気ガスセンサの検出精度を向上させることができる内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造に関する。

内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造として、従来、内燃機関のシリンダヘッドにおける排気ポートに、排気ガスセンサとしてのヒータレス酸素センサの先端部を臨ませるようにして、排気ガスセンサを取り付けたものが、例えば下記特許文献１に示されるように、知られている。

ところで、下記特許文献１に示されるものは、１つの排気弁とこれに対応する１つの排気ポート部とを備えた内燃機関のシリンダヘッドであるが、所望の出力特性を実現するために、２つの排気弁とこれに対応する２つの排気ポート部を形成し、その２つの排気ポート部をその下流で集合させて合流させるようにしたシリンダヘッドがある。

そのようなシリンダヘッドにおいて、下記特許文献１のように排気ガスセンサをシリンダヘッドに取付ける場合、合流した排気ポート部に先端部が臨むように排気ガスセンサを取付けることが考えられるが、排気ガスセンサの取付け位置によっては、合流前の各排気ポート部からの排気ガスが良好に混ざらない状態で排気ガスセンサに到達してしまうことがあり、その場合は検出精度が悪くなる可能性がある。
したがって、検出精度を向上させるために、排気ガスセンサの取付け位置が制約を受けやすくなる。

特開２０１２−１０２６６２号公報（図３〜図９）

本発明は、上記従来技術に鑑みなされたものであり、２つの排気ポート部をその下流で集合させて合流させるようにした内燃機関のシリンダヘッドにおいて、排気ガスを良好に混合させた状態で排気ガスセンサに導き、排気ガスセンサの検出精度を向上させることができる内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに、第１排気弁によって上流側入口が開閉される第１排気通路部と、第２排気弁によって上流側入口が開閉される第２排気通路部と、前記第１排気通路部および前記第２排気通路部の下流側が合流して単一の排気通路をなす集合通路部とが形成され、同集合通路部の下流端に排気管取付け部が形成され、排気ガスセンサが、その検知部を前記集合通路部に位置させるようにして、前記シリンダヘッドに取付けられる内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造において、前記排気ガスセンサと対向する側の前記集合通路部の内壁面における、前記排気ガスセンサよりも上流側の位置に、前記内壁面を膨出させて排気ガスを前記排気ガスセンサへ向けて案内するガイド部が形成されたことを特徴とする内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造を提供する。

本発明の好適な実施形態では、前記排気ガスセンサの取付け位置が、前記集合通路部の通路中心線に対して前記第１排気通路部および前記第２排気通路部のいずれか一方に寄った位置に取り付けられ、前記ガイド部が、前記通路中心線を基準として前記排気ガスセンサの取付け位置の反対側に形成される。

本発明の好適な実施形態では、前記ガイド部は、前記集合通路部の内壁面を上流側から下流側へと前記排気ガスセンサへ近づくように膨出して設けられ、前記集合通路部の上流側端部が、前記ガイド部における前記排気ガスセンサ側への膨出量が最大となる最大膨出位置よりも、上流側に位置する。

本発明の好適な実施形態では、前記排気ガスセンサの検知部が、シリンダ軸線と前記集合通路部の上流側端部の位置における通路中心部とを通る第１仮想線と重なって位置するようにして、前記排気ガスセンサが取付けられる。

本発明の好適な実施形態よれば、前記排気ガスセンサ側の前記集合通路部の内壁面の上流側よりも下流側が、シリンダ軸線と前記集合通路部の上流側端部の位置における通路中心部とを通る第１仮想線へ近づくように傾斜する。

本発明の好適な実施形態では、前記排気ガスセンサと対向する側の前記集合通路部の内壁面のうち、前記ガイド部の前記最大膨出位置よりも下流側の部位は、前記第１仮想線から離れる方向へ傾斜する。

本発明の好適な実施形態では、前記第１排気通路部と前記第２排気通路部および前記集合通路部は、前記内燃機関の略前方に指向する前記上流側入口から前記内燃機関の略下方に指向する前記集合通路部の前記下流端に至るまで側面視で弧状に形成され、前記排気ガスセンサの取付け孔は、前記集合通路部の通路中心線より前記内燃機関の前方側にオフセットされて設けられる。

本発明の好適な実施形態では、前記内燃機関が鞍乗型車両に搭載されるとともに、車幅方向に前記第１排気通路部と前記第２排気通路部とが並ぶように設けられ、前記集合通路部における前記排気ガスセンサ側の内壁面の傾斜によって、前記排気管取付け部の軸線が前記第１仮想線に対して車幅方向一方にオフセットして設けられる。

本発明の好適な実施形態では、前記排気ガスセンサ側の前記集合通路部の内壁面であって、前記ガイド部における前記排気ガスセンサ側への膨出量が最大となる最大膨出位置と対向する位置には、前記集合通路部の前記通路中心線に沿う方向に延在する排気ガス捕集溝が形成され、前記排気ガスセンサが取付けられる取付け孔が前記排気ガス捕集溝の下流側に連設される。

本発明の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造によれば、第１排気通路部と第２排気通路部とが合流した集合通路部に排気ガスセンサを設ける場合に、排気ガスセンサと対向する側の集合通路部の内壁面における排気ガスセンサよりも上流側の位置に、同内壁面を膨出させて排気ガスを排気ガスセンサへ向けて案内するガイド部が形成されているので、仮に第１排気通路部または第２排気通路部のいずれかが排気ガスセンサから遠い位置に設けられる場合であっても、ガイド部によって排気ガスセンサから遠い側の排気通路部を通った排気ガスを排気ガスセンサ側へ案内することができるため、第１および第２排気通路部の各々を通った排気ガスを、排気ガスセンサの取付け位置、またはその上流側で混合させた状態で排気ガスセンサへ導くことができ、排気ガスセンサの検出精度を向上させることができるとともに、排気ガスセンサの取付け位置の自由度も向上する。

本発明の好適な実施形態によれば、排気ガスセンサの取付け位置が集合通路部の通路中心線に対して第１排気通路部および第２排気通路部のいずれか一方に寄った位置に取り付けられている場合であっても、ガイド部によって、排気ガスセンサから遠い側となる第１排気通路部ないし第２排気通路部のいずれか他方からの排気ガスを効果的に排気ガスセンサの方向に向かわせることができ、排気ガスセンサの検出精度を向上できる。

本発明の好適な実施形態によれば、集合通路部における上流側端部が、ガイド部における排気ガスセンサ側への膨出量が最大となる最大膨出位置よりも上流側に位置するので、ガイド部における最大膨出位置での通路断面積を確保しやすくすることができ、排気ガスの流路抵抗を低減することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、第１排気通路部と第２排気通路部のそれぞれを通過した排気ガスを、効果的に排気ガスセンサへ当てることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、第１ないし第２排気通路部のいずれか一方の排気通路部に近い位置に排気ガスセンサを取付ける場合であっても、第１ないし第２排気通路部の他方の排気通路部側に排気ガスセンサを近づけて配置することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、請求項５に記載のように排気ガスセンサ側の内壁面を傾斜させた場合において、ガイド部の最大膨出位置よりも下流側の対向する内壁面が第１仮想線から離れる方向、すなわち排気ガスセンサから離れる方向へ傾斜するので、排気ガスセンサ側の内壁面の傾斜に対応させて、対向する内壁面も傾斜させることとなり、通路断面を確保することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、側面視で弧状に形成された集合通路部において、集合通路部の通路中心線より内燃機関の前方側、すなわち弧状の通路の外周側に排気ガスセンサの取付け孔が設けられたので、排気ガスの流速が早く排気ガスが滞留しにくい領域で排気ガスの検出ができ、排気ガスセンサの検出精度が向上する。

本発明の好適な実施形態によれば、第１仮想線を基準として排気管取付け部の軸線が配置される側と反対側に排気ガスセンサが取付けられることになるので、排気ガスセンサの車幅方向への突出量を抑制することができ、鞍乗型車両に好適な排気ガスセンサの取付け構造とすることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、ガイド部によって排気ガスを排気ガス捕集溝へ案内することができるので、排気ガス捕集溝に第１排気通路部を通った排気ガスと第２排気通路を通った排気ガスを集めることができるため、より一層効果的にこれらの排気ガスを混合することができ、排気ガスセンサの検出精度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造を備えた内燃機関を搭載する自動二輪車の左面図である。 図１の自動二輪車の、パワーユニットの左側面図である。なお、クランクケースにおいてベルト式無段変速機を収容する伝動ケースとなる左クランクケース半体が示されるが、ベルト式無段変速機自体は取り外された状態が示される。 図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視による、パワーユニットの断面展開図である。 図３中ＩＶ−ＩＶ矢視による、ヘッドカバーを外して示す、シリンダヘッドの要部前面図であり、 図２に示される内燃機関のシリンダヘッドを殻体として取り出して示す左側面図である。 図５中ＶＩ−ＶＩ矢視による、殻体としてのシリンダヘッドの前面断面図である。なお、排気ガスセンサがシリンダヘッドに取付けられた状態で示される。 図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ矢視による、殻体としてのシリンダヘッドの右側面断面図である。 図５中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視による、本実施形態の一変形例の、図６と同様の殻体としてのシリンダヘッドの前面断面図である。なお、図６と異なり、排気ガスセンサは記載省略している。 図８中ＩＸ−ＩＸ矢視による、本実施形態の一変形例の、図７と同様の殻体としてのシリンダヘッドの右側面断面図である。 図９中Ｘ−Ｘ矢視による殻体としてのシリンダヘッドの下面図である。 図９（または図５）中ＸＩ−ＸＩ矢視による、殻体としてのシリンダヘッドの前面図である。

図面を参照して、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造につき説明する。
特許請求の範囲および本明細書の説明における前後左右上下等の向きは、本実施形態の排気ガスセンサの取付け構造を備えた内燃機関を搭載した車両の向きに従うものとする。本実施形態による内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造を備えた車両は鞍乗型車両であり、具体的には自動二輪車である。
図中矢印ＦＲは車両前方、ＬＨは車両左方、ＲＨは車両右方、ＵＰは車両上方の概略方向を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る排気ガスセンサの取付け構造を備えた内燃機関を搭載する鞍乗型車両としての自動二輪車１の左面図である。図１に示されるように、図示された自動二輪車１は、車体フレーム２を合成樹脂製の車体カバー（カウル）11で覆われている。
自動二輪車１の車体の骨格をなす車体フレーム２は、車体前部のヘッドパイプ20から左右一対のダウンチューブ21、21が下方へ延出し、ダウンチューブ21、21の下端で左右一対のフロアパイプ22、22が接続し水平に屈曲して後方へ延び、その後部の屈曲部22ａで斜め上方に屈曲して立ち上がって後方に延び、その各後端にそれぞれ左右一対のメインパイプ23、23の前後方向おける中央部が接続している。

フロアパイプ22、22の屈曲部22ａとダウンチューブ21、21の上部との間は左右一対のセンターフレーム部材24、24で接続され、左右のセンターフレーム部材24、24間は上方に湾曲したクロスフレーム25が接続されている。
メインパイプ23、23は、前端がそれぞれ左右のセンターフレーム部材24、24に固定されるとともに、後方に斜め上方に延びて、その後端どうしが連結されている。
また、左右のフロアパイプ22、22は、屈曲部22ａ近傍後方においてクロスパイプ22ｂ（図２参照）で結合され剛性を有して構成されている。

ダウンチューブ21、21とフロアパイプ22、22とセンターフレーム部材24、24とに囲まれた領域には燃料タンク12が搭載され、メインパイプ23、23の上方にはシート13が配置されている。
車体前部においては、ヘッドパイプ20に回転可能に支持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。
フロアパイプ22、22の屈曲部22ａの後部にはブラケット26、26が下方に突設され、ブラケット26、26にリンク部材27を介してパワーユニット３が揺動可能に連結支持されている。

パワーユニット３は、その前部が単気筒４ストロークの水冷式ＳＯＨＣ型の内燃機関４であり、シリンダのシリンダ軸線Ｘ（図２参照）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、そのクランクケース30の下端から前方に突出したハンガーブラケット32の端部が前記リンク部材27にピボット軸28を介して連結されている。

パワーユニット３は、内燃機関４から後方にかけてベルト式無段変速機５が構成され、その後部に設けられた減速ギヤ機構51の出力軸である後車軸51ａに後輪17が支持されている。
減速ギヤ機構51のあるパワーユニット３の後部に立設されたブラケット33と、メインパイプ23の後部に突設されたブラケット23ａとの間にリヤクッション18が介装されている。

パワーユニット３の左側面図である図２を参照して、内燃機関４はクランクケース30から略前方にシリンダブロック41，シリンダヘッド42，ヘッドカバー43が順次重ねられてシリンダ軸線Ｘを大きく略水平に近く前傾して締結されており、パワーユニット３の上部では、内燃機関４の大きく前傾したシリンダヘッド42の上部の吸気ポート71入口から吸気管61が延出して後方に湾曲し、吸気管61に接続されたスロットルボディ62がシリンダブロック41の上方に位置し、スロットルボディ62に連結管63を介して連結されるエアクリーナ64がベルト式無段変速機５の上方に配設されている。吸気管61には吸気ポート71に向けて燃料を噴射するインジェクタ65が装着されている。
なお、図２においては、クランクケース30においてベルト式無段変速機５を収容する伝動ケースとなる左クランクケース半体30Ｌ（図３参照）が示されるが、ベルト式無段変速機５自体は取り外された状態が示される。

一方、シリンダヘッド42の下部の排気ポート72出口から下方に延出した排気管66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67に接続される。
シリンダヘッド42の左側部には、点火プラグ34が装着され、排気ポート72出口近傍に排気ガスセンサ７が取付けられている。点火プラグ34と排気ガスセンサ７は、側面視で車体フレーム２（フロアパイプ22）と重なっており、車体フレーム２に覆われ、保護されている。
シリンダブロック41の右下部には、シリンダヘッド42とヘッドカバー43の右側部に設けられた後述のウォータポンプ36（図３参照）からの冷却水チューブ36ｂが、シリンダヘッド42の右側部から回り込んで接続している。

図３は、図２中ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視による、パワーユニット３の断面展開図である。
内燃機関４は、シリンダブロック41のシリンダライナ41ａ内を往復動するピストン44とクランク軸31のクランクピン31ａとをコネクティングロッド45が連結している。
シリンダヘッド42には、ピストン44の頂面と相対して燃焼室40が形成されている。
クランクケース30は、左右割りの左クランクケース半体30Ｌと右クランクケース半体30Ｒとを合体して構成されるもので、右クランクケース半体30Ｒは、クランクケース部30ａの半体をなし、左クランクケース半体30Ｌは、前部がクランクケース部30ａの半体をなすとともに、後方に膨出して前後に長尺のベルト式無段変速機５を収容する伝動ケースを兼ねる。

伝動ケースとしての左クランクケース半体30Ｌの前後長尺の左側開放面は、伝動ケースカバー56により覆われ、内部にベルト式無段変速機５が収納される変速室57が形成され、後部の右側開放面は減速ギヤカバー58により覆われ、内部に減速ギヤ機構51が収納される減速ギヤ室59が形成される。

図３に示されるように、左クランクケース半体30Ｌの前部と右クランクケース半体30Ｒとの合体により構成されるクランクケース部30ａ内には、クランク軸31が左、右クランクケース半体30Ｌ、30Ｒの各側壁に左右の主軸受で回転自在に支持されるが、左右の主軸受は、左側が主ボールベアリング８Ｌ、右側が相対的に小径でも大きい定格負荷が得られるローラベアリングによる主ローラベアリング８Ｒで構成されている。
クランク軸31の左右水平方向に延びた外側軸部のうち右外側軸部にはカムチェーン駆動スプロケット46が嵌着されるとともに、右端にＡＣジェネレータ47が設けられ、左外側軸部にはベルト式無段変速機５の遠心ウエイト52と駆動プーリ53が設けられる。

内燃機関４は、ＳＯＨＣ型式の４バルブシステムを採用しており、シリンダヘッド42内にカムシャフト91等からなる動弁機構９が設けられている。
動弁機構９は、シリンダヘッド42の前部に、シリンダヘッド42およびヘッドカバー43からなる動弁室90内に収容され、吸気カム95と排気カム96が形成されたカムシャフト91が、シリンダヘッド42の左側壁42ｂとカムチェーン室49を構成する内側壁42ｃとに、左右のベアリング94Ｌ、94Ｒを介して回転自在に支承され、カムシャフト91の回転に伴い、吸気カム95と排気カム96が回転し、吸気弁73と排気弁74（図４参照）を開閉するものである。

なお、動弁機構９を覆うように、シリンダヘッド42の合わせ面42ａに弾性シール部材からなるガスケット48を介してヘッドカバー43が重ねられて被せられる。
ヘッドカバー43内の動弁機構９に動力伝達を行うカムチェーン92がカムシャフト91とクランク軸31との間に架設されており、そのためのカムチェーン室49が、右クランクケース半体30Ｒ，シリンダブロック41，シリンダヘッド42に連通して設けられている。

すなわち左右水平方向に指向したカムシャフト91の右端に嵌着されたカムチェーン被動スプロケット93と、クランク軸31に嵌着されたカムチェーン駆動スプロケット46との間にカムチェーン92が、カムチェーン室49内を通って架渡され、クランク軸31の１／２の回転数でカムシャフト91が同期して回転駆動される。
一方、シリンダヘッド42においてカムチェーン室49と反対側（左側）から燃焼室40に向かって点火プラグ34が嵌挿されている（図２参照）。

シリンダヘッド42とヘッドカバー43の右側面には両者の合わせ面において円開口が形成され、同円開口にウォータポンプ36の円筒形状をしたウォータポンプボディ37が水密に嵌入されて支持されている。
ウォータポンプ36のポンプ駆動軸36ａはカムシャフト91の右端に同軸に連結されている

パワーユニット３の左側のベルト式無段変速機５は、駆動プーリ53と被動プーリ54とにＶベルト55が掛け渡されてクランク軸31からの動力が伝達されるもので、機関回転数に応じて遠心ウエイト52により駆動プーリ53におけるＶベルト55の巻掛け径が変化し、これに伴い同時に被動プーリ54における巻掛け径が変化することにより変速比が自動的に変更されて無段変速され、さらに、減速ギヤ機構51によって減速されて後車軸51ａに回転動力が伝達され、後輪17が駆動される。
図示のベルト式無段変速機５と減速ギヤ機構51からなる変速伝動機構自体は、従来公知のものであり、以下、変速伝動機構の詳細な説明は省略する。

図４は、図３中ＩＶ−ＩＶ矢視による、ヘッドカバー43を外して示す、シリンダヘッド42の要部前面図であり、内燃機関４を前方から見た図のため、図示左方がシリンダヘッド42右方であり、図示右方がシリンダヘッド42左方である。
図４に示されるように、カムシャフト91の前方（図３参照）には平行に、一対の吸気側、排気側ロッカアームシャフト101、102が、シリンダヘッド42の左側壁42ｂと内側壁42ｃとの間に架設されており、吸気側、排気側ロッカアームシャフト101、102に、吸気側ロッカアーム103と排気側ロッカアーム104が隣り合って揺動自在に軸支されている。

本実施形態が組み込まれた自動二輪車１における内燃機関４は、単気筒であり、ＳＯＨＣ型式の４バルブシステムを採用しているので、シリンダヘッド42には吸気弁73が２つ、排気弁74が２つ設けられ、吸気側ロッカアーム103は、内方に延出して二股に分かれたローラ支持部103ａに、吸気カム95に接するカムフォロアとしてのローラ105が回転自在に支持されており、外方に二股に延出した端部103ｂ、103ｃは、２つ吸気弁73の各ステム部73ａの端部にそれぞれ接している。

排気側ロッカアーム104は、内方に延出して二股に分かれたローラ支持部104ａに、排気カム96に接するカムフォロアとしてのローラ106が回転自在に支持されており、外方に二股に延出した端部104ｂ、104ｃは、２つ排気弁74の各ステム部74ａの端部にそれぞれ接している。

吸気弁73および排気弁74は、図示しないバルブスプリングにより常に閉方向に付勢されているので、吸気側、排気側ロッカアーム103、104のローラ105、106は常に吸気カム95、排気カム96に当接する方向に付勢され、カムシャフト91の吸気カム95および排気カム96の回転に伴い、吸気カム95の外周形状および排気カム96の外周形状に追従して、吸気側ロッカアーム103および排気側ロッカアーム104が揺動され、吸気弁73、排気弁74が所定の開閉時期およびリフト量で開閉駆動されるようになっている。

図２、図３を参照して、吸気ポート71に吸入された空気は、インジェクタ65から供給された燃料と混合して混合気を形成し、吸気行程において開弁した吸気弁73を経て燃焼室40に吸入され、ピストン44がシリンダヘッド42に近づく圧縮行程において混合気の状態で圧縮される。

混合気は圧縮行程の終期に点火プラグ34により点火されて燃焼し、ピストン44がシリンダヘッド42から遠ざかる膨張行程において燃焼ガスの圧力により駆動されるピストン44がクランク軸31を回転駆動する。
燃焼ガスは、ピストン44がシリンダヘッド42に近づく排気行程において開弁した排気弁74を経て、排気ガスとして燃焼室40から排気ポート72を通った後、排気管66を通って内燃機関４の外部に排出される。

図５は、図２に示される内燃機関４のシリンダヘッド42を殻体として取り出して示す左側面図である。
なお、図５においては、ヘッドカバー43が取付けられる合わせ面42ａより前方に向け、左側壁42ｂ（図３参照）が突出して示され、その図示向こう側に内側壁42ｃが位置する。

シリンダヘッド42の左側面42ｄには点火プラグ取付け孔35が設けられ、取付けられた点火プラグ34の先端は、図３に示されるように、２つの吸気バルブと２つの排気バルブに囲まれた燃焼室40の略中央に位置する。
シリンダヘッド42には、排気ポート72が内在する排気導出部42ｅが下方に延出し、その下端に排気ポート72の出口となる排気管取付け部42ｆが形成されている。
排気導出部42ｅの左側面には、排気ガスセンサ７を取付けるための排気ガスセンサ取付け孔（本発明における「取付け孔」）70が設けられ、排気ポート72内に連通している。
排気ガスセンサ７は、理論空燃比を境としたリーン（空気過剰）域またはリッチ（燃料過剰）域を判別するために用いられるヒータレス酸素センサ等であり、検出結果は、図示しないＥＣＵ（Engine Control Unit）に送られ、内燃機関４の燃焼制御に用いられる。

なお、本実施形態が組み込まれた自動二輪車１においては、搭載されたシリンダヘッド42の前方には、図２に示されるようにクロスパイプ22ｂが車幅方向に配向して位置しており、内燃機関４の揺動時に十分なクリアランスを得難いため、シリンダヘッド42の排気導出部42ｅの前方に排気ガスセンサ７を設けることが難しく、また、シリンダヘッド42の右側部には、図２に示されるようにウォータポンプ36からの冷却水チューブ36ｂが配置されるため、排気導出部42ｅの右方に排気ガスセンサ７を設けることも難しい。
一方、本実施形態における排気導出部42ｅは後述のようにシリンダ軸線Ｘに対して右側にオフセットされているので、シリンダヘッド42の左側部にはスペースが得やすく、また、干渉する部品もないので、排気ガスセンサ７はシリンダヘッド42の排気導出部42ｅの左方に設けられている。

図６は、図５中ＶＩ−ＶＩ矢視による、殻体としてのシリンダヘッド42の前面断面図であり、略水平に近く配向されるシリンダヘッドを前方から見た図示のため、図示左方がシリンダヘッド42右方であり、図示右方がシリンダヘッド42左方である。なお、排気ガスセンサ７がシリンダヘッド42に取付けられた状態で示される。
本実施形態を組み込んだ内燃機関４はＳＯＨＣ型式の４バルブシステムを採用しているので、図６に示されるように、シリンダヘッド42に形成された排気ポート72は、第１排気弁としての右排気弁74Ａによって上流側入口72Ａａが開閉される第１排気通路部としての右排気ポート部72Ａと、第２排気弁としての左排気弁によって上流側入口72Ｂａが開閉される第２排気通路部としての左排気ポート部72Ｂと、右排気ポート部72Ａおよび左排気ポート部72Ｂの下流側が合流して単一の排気通路をなす集合通路部としての集合排気ポート部72Ｃで構成されている。
集合排気ポート部72Ｃの下流端72Ｃｂには排気管取付け部42ｆが形成される。

集合排気ポート部72Ｃの左排気ポート部72Ｂに近い側の内壁面76Ｂには、排気ガスセンサ取付け孔70が穿設されており、排気ガスセンサ７がその先端近くの検知部７ａを集合排気ポート部72Ｃ内に位置させるようにして排気ガスセンサ取付け孔70に螺入されてシリンダヘッド42に取付けられている。
一方、排気ガスセンサ７と対向する側の集合排気ポート部72Ｃの右排気ポート部72Ａに近い側の内壁面76Ａには、排気ガスセンサ７よりも上流側の位置に、排気ガスを排気ガスセンサ７へ向けて案内するために内壁面76Ａを膨出させた円弧状のガイド部80が形成されている。

そのため、右排気ポート部72Ａのほうが排気ガスセンサ７から遠い位置に設けられていても、ガイド部80によって排気ガスセンサ７から遠い側の右排気ポート部72Ａを通った排気ガスを排気ガスセンサ７側へ案内することができるため、右排気ポート部72Ａおよび左排気ポート部72Ｂの各々を通った排気ガスを、排気ガスセンサ７の取付け位置、またはその上流側で混合させた状態で排気ガスセンサ７へ導くことができ、排気ガスセンサ７の検出精度が向上する。

すなわち、排気ガスセンサ７の取付け位置が、図６中に示される集合排気ポート部72Ｃの通路中心線Ｃに対して左、右排気ポート部72Ｂ、72Ａの一方である左排気ポート部72Ｂ側に寄った位置にあり、ガイド部80は通路中心線Ｃを挟んで排気ガスセンサ７の取付け位置の反対側である右排気ポート部72Ａ側に寄った位置に形成されている。
そのため、排気ガスセンサ７の取付け位置が集合排気ポート部72Ｃの通路中心線Ｃに対して一方に寄った位置にあっても、ガイド部80によって、排気ガスセンサ７から遠い側となる右排気ポート部72Ａからの排気ガスを効果的に排気ガスセンサ７の方向に向かわせることができ、排気ガスセンサの検出精度を向上できる。
また、排気ガスセンサ７がヒータレス酸素センサの場合にあっては、センサの早期活性化が得られる。

ガイド部80は、集合排気ポート部72Ｃの右排気ポート部72Ａに近い側の内壁面76Ａにおいて上流側から下流側へと排気ガスセンサ７へ近づくように膨出量を大きくしたスロープ部80ｂを有するように設けられ、排気ガスセンサ７側への膨出量が最大となる最大膨出位置80ａに至っている。
一方、集合排気ポート部72Ｃの上流側端部72Ｃａは、ガイド部80の最大膨出位置80ａよりも上流側に位置している。
そのため、本実施形態では、ガイド部80における最大膨出位置80ａでの通路断面積を確保しやすくすることができ、排気ガスの流路抵抗が低減されている。

排気ガスセンサ７は、シリンダヘッド42の排気導出部42ｅの排気ガスセンサ取付け孔70に、左方外部から螺入され取付けられており、先端近くの検知部７ａは、集合排気ポート部72Ｃ内において、正面視においてシリンダ軸線Ｘと集合排気ポート部72Ｃの上流側端部72Ｃａの位置における通路中心部77とを通る第１仮想線Ａと重なって位置している。
そのため、右排気ポート部72Ａと左排気ポート部72Ｂのそれぞれを通過した排気ガスを、効果的に排気ガスセンサ７へ当てることができる。
なお、排気ガスセンサ７の軸線は、第１仮想線Ａに直交している。

また、集合排気ポート部72Ｃの排気ガスセンサ７側の内壁面76Ｂにおいては、上流側よりも下流側が第１仮想線Ａへ近づくように右方向に傾斜しており、このため、左、右排気ポート部72Ｂ、72Ａのうちの一方である左排気ポート部72Ｂ側に近い位置に排気ガスセンサ７を取付けていても、排気ガスセンサ７の検知部７ａは、他方の右排気ポート部72Ａ側に排気ガスセンサ７を近づけて配置されている。

一方、排気ガスセンサ７と対向する側の集合排気ポート部72Ｃの右排気ポート部72Ａに近い側の内壁面76Ａのうち、ガイド部80における最大膨出位置80ａよりも下流側の部位76Ａｂは、第１仮想線Ａから右方向に離れる方向へ傾斜している。
したがって、排気ガスセンサ７側の内壁面76Ｂを、上記のように右側に傾斜させた場合において、ガイド部80の最大膨出位置80ａよりも下流側の対向する内壁面76Ａの下流側の部位76Ａｂが第１仮想線Ａから右方向に離れる方向、すなわち排気ガスセンサ７から離れる方向へ傾斜するので、排気ガスセンサ７側の内壁面76Ｂの傾斜に対応させて、略平行となるように対向する内壁面76Ａも傾斜させることとなり、通路断面が確保されている。

本実施形態を組み込んだ内燃機関４は鞍乗型車両である自動二輪車１に搭載されており（図１参照）、図６に示される通り、車幅方向に右排気ポート部72Ａと左排気ポート部72Ｂとが並ぶように設けられ、集合排気ポート部72Ｃにおける排気ガスセンサ７側の内壁面76Ｂの右方向への傾斜によって、排気管取付け部42ｆの軸線Ｂが第１仮想線Ａに対して車幅方向右方にオフセットして設けられ、したがって、集合排気ポート部72Ｃが内在し排気ガスセンサ７が取付けられるシリンダヘッド42の排気導出部42ｅも車幅方向右方にオフセットしている。
そのため、第１仮想線Ａを基準として排気管取付け部42ｆの軸線Ｂが配置される側と反対側に排気ガスセンサ７が取付けられることになるので、排気ガスセンサ７の車幅方向への突出量を抑制することができ、自動二輪車１に好適な排気ガスセンサ７の取付け構造となっている。

図７は、図６中ＶＩＩ−ＶＩＩ矢視による殻体としてのシリンダヘッド42の右側面断面図である。
図７に示されるように、右排気ポート部72Ａ（図７には示されず）と左排気ポート部72Ｂおよび集合排気ポート部72Ｃは、内燃機関４（シリンダヘッド42）の略前方に指向する上流側入口72Ａａ、72Ｂａから内燃機関４（シリンダヘッド42）の略下方に指向する集合排気ポート部72Ｃの下流端72Ｃｂに至るまで、側面視で弧状に形成され、排気ガスセンサ７の取付け孔70は、集合排気ポート部72Ｃの通路中心線Ｃより内燃機関４の前方側にオフセットされて設けられている。

そのため、側面視で弧状に形成された集合排気ポート部72Ｃにおいて、集合排気ポート部72Ｃの通路中心線Ｃより内燃機関４の前方側、すなわち弧状通路の外周側72Ｃｏに排気ガスセンサ取付け孔70が設けられることとなり、排気ガスの流速が早く排気ガスが滞留しにくい領域で排気ガスの検出ができ、排気ガスセンサ７の検出精度が向上している。

図８、図９に基づき、本実施形態の一変形例を説明する。
図８は、図５中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視による、図６と同様の殻体としてのシリンダヘッド42の前面断面図であるが、排気ガスセンサ７は記載省略している。
図９は、図８中ＩＸ−ＩＸ矢視による、図７と同様の殻体としてのシリンダヘッド42の右側面断面図である。

図８、図９に示されるように、本変形例においては、集合排気ポート部72Ｃの排気ガスセンサ７側の内壁面76Ｂの、ガイド部80における排気ガスセンサ７側への膨出量が最大となる最大膨出位置80ａと対向する位置に、集合排気ポート部72Ｃの通路中心線Ｃに沿う方向に延在する排気ガス捕集溝85が形成されている。
そして、排気ガス捕集溝85の下流側には、排気ガスセンサ７が取付けられる排気ガスセンサ取付け孔70が連設されている。

そのため、ガイド部80によって排気ガスを排気ガス捕集溝85へ案内することができるので、排気ガス捕集溝85に、右排気ポート部72Ａを通った排気ガスと左排気ポート部72Ｂを通った排気ガスを集めることができるため、より一層効果的にこれらの排気ガスを混合することができ、それを排気ガスセンサ７に導けるので、排気ガスセンサ７が排気ガスにより温まりやすく、排気ガスセンサ７の検出精度の向上をさらに図ることができ、また、排気ガスセンサ７がヒータレス酸素センサの場合にあっては、その早期活性化が得られる。

なお、排気ガス捕集溝85はその上流端85ａが、図８に示されるように、ガイド部80の最大膨出位置80ａよりも上流側まで延出することが望ましく、そのことにより最大膨出位置80ａの位置における集合排気ポート部72Ｃの通路断面積の確保が容易となる。
ただし、その上流端85ａは、左排気ポート部72Ｂの排気ガスが集まり過ぎないように、集合排気ポート部72Ｃの上流側端部72Ｃａまでの範囲が好ましい。

また、本実施形態および上記変形例において、図９に示されるように（図７において同様に）、シリンダヘッド42のヘッドカバー43との合わせ面42ａを形成するフランジ部42ｇの裏面と、その後部に連なる排気導出部42ｅとの間には、複数の凹部42ｈが形成され、断熱空間69をなしている。
図９中Ｘ−Ｘ矢視による、殻体としてのシリンダヘッド42の下面図である図１０に示されるように、凹部42ｈは、集合排気ポート部72Ｃが内在する排気導出部42ｅの略全幅に亘って形成され、断熱空間69も同じく集合排気ポート部72Ｃの略全幅に亘って形成されている。

そのため、集合排気ポート部72Ｃの熱が排気導出部42ｅの表面から直接フランジ部42ｇの裏面に伝わることが抑制されて、図８に示されるようにフランジ部42ｇの合わせ面42ａに当接するヘッドカバー43側の弾性シール部材からなるガスケット48（図３参照）に悪影響を与えることを防止している。

図１１は、図９（または図５）中ＸＩ−ＸＩ矢視による殻体としてのシリンダヘッド42の前面図であり、断熱空間69は、集合排気ポート部72Ｃが内在する排気導出部42ｅの略全幅に亘って形成されていることが示される。
また、断熱空間69を形成するためにシリンダヘッド42に形成された凹部42ｈによって、シリンダヘッド42の内側下部にカムチェーン室49に向かって下降する傾斜底面42ｉが形成され、シリンダヘッド42内で滴下したオイルを、オイル戻し通路として機能するカムチェーン室49に導き流下させること（図中破線太線矢印参照）を容易にしている。

以上、本発明に係る一実施形態およびその変形例の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造につき説明したが、本発明の態様が上記実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲で、多様な態様で実施されるものを含むことは勿論である。
例えば、本発明を組み込む内燃機関は、多様な内燃機関であっても請求項の要件を備える内燃機関であればよい。鞍乗型車両は図示の自動二輪車に限らず、３輪、４輪のバギー車等も含めた多様な鞍乗型車両を含む。
排気ガスセンサは、例示したヒータレス酸素センサ以外の排気ガスセンサであってもよい。
また、各機器の左右の配置は、説明の便宜上、図示のものに特定して記載したが、上記実施形態に示すものと左右逆となる配置のものであってもよく、本発明に含まれる。
また、ガイド部80の形状は、内壁面76Ａを膨出させて排気ガスを排気ガスセンサ７へ向けて案内する形状であればよく、内壁面76Ａに突出壁部や段部等を設けてガイド部80を形成するようにしてもよい。

１…自動二輪車（鞍乗型車両）、２…車体フレーム、３…パワーユニット、４…内燃機関、５…ベルト式無段変速機、７…排気ガスセンサ、７ａ…検知部、22…フロアパイプ、22ａ…屈曲部、22ｂ…クロスパイプ、30…クランクケース、31…クランク軸、34…点火プラグ、36…ウォータポンプ、36ｂ…冷却水チューブ、42…シリンダヘッド、42ａ…合わせ面、42ｄ…左側面、42ｅ…排気導出部、42ｆ…排気管取付け部、42ｇ…フランジ部、42ｈ…凹部、42ｉ…傾斜底面、43…ヘッドカバー48…ガスケット、49…カムチェーン室、69…断熱空間、70…排気ガスセンサ取付け孔（取付け孔）、71…吸気ポート、72…排気ポート、72Ａ…右排気ポート部（第１排気通路部）、72Ａａ…上流側入口、72Ｂ…左排気ポート部（第２排気通路部）、72Ｂａ…上流側入口、72Ｃ…集合排気ポート部（集合通路部）、72Ｃａ…上流側端部、72Ｃｂ…下流端、72Ｃｏ…外周側、73…吸気弁、74Ａ…右排気弁（第１排気弁）、74Ｂ…左排気弁（第２排気弁）、76Ａ…（右排気ポート72Ａに近い側の）内壁面、76Ａｂ…下流側の部位、76Ｂ…（左排気ポート72Ｂに近い側の）内壁面、77…通路中心部、80…ガイド部、80ａ…最大膨出位置、80ｂ…スロープ部、85…排気ガス捕集溝、85ａ…上流端、Ｘ…シリンダ軸線、Ａ…第１仮想線、Ｂ…（排気管取付け部42ｆの）軸線、Ｃ…（集合排気ポート72Ｃの）通路中心線。

Claims (9)

1. 略水平に近い状態で車両前後方向に延びるシリンダ軸線（Ｘ）を有するように鞍乗型車両（１）に搭載された内燃機関（４）のシリンダヘッド（４２）に、第１排気弁（７４Ａ）によって上流側入口（７２Ａａ）が開閉される第１排気通路部（７２Ａ）と、第２排気弁（７４Ｂ）によって上流側入口（７２Ｂａ）が開閉される第２排気通路部（７２Ｂ）と、前記第１排気通路部（７２Ａ）および前記第２排気通路部（７２Ｂ）の下流側が合流して単一の排気通路をなす集合通路部（７２Ｃ）とが形成され、同集合通路部（７２Ｃ）の下流端（７２Ｃｂ）に排気管取付け部（４２ｆ）が形成され、排気ガスセンサ（７）が、その検知部（７ａ）を前記集合通路部（７２Ｃ）に位置させるようにして、前記シリンダヘッド（４２）に取付けられる内燃機関の排気ガスセンサ（７）の取付け構造において、
   前記排気ガスセンサ（７）と対向する側の前記集合通路部（７２Ｃ）の内壁面（７６Ａ）における、前記排気ガスセンサ（７）よりも上流側の位置に、前記内壁面（７６Ａ）を膨出させて排気ガスを前記排気ガスセンサ（７）へ向けて案内するガイド部（８０）が形成され、
   前記第１排気通路部（７２Ａ）と第２排気通路部（７２Ｂ）は、前記鞍乗型車両（１）の車幅方向に並ぶように設けられ、
   前記シリンダヘッド（４２）には、前記集合通路部（７２Ｃ）が内在する排気導出部（４２ｅ）が下方に突出するように延出して形成され、
   前記排気導出部（４２ｅ）は、前記シリンダ軸線（Ｘ）方向から見て、前記シリンダ軸線（Ｘ）に対して前記車幅方向の一方側にオフセットして形成され、
   前記排気ガスセンサ（７）は、前記シリンダ軸線（Ｘ）に対して前記車幅方向の他方側で前記排気導出部（４２ｅ）に取り付けられる
   ことを特徴とする内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
2. 前記排気ガスセンサ（７）が、前記集合通路部（７２Ｃ）の通路中心線（Ｃ）に対して前記第１排気通路部（７２Ａ）および前記第２排気通路部（７２Ｂ）のいずれか一方に寄った位置に取り付けられ、前記ガイド部（８０）が、前記通路中心線（Ｃ）を基準として前記排気ガスセンサ（７）の取付け位置の反対側に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
3. 前記ガイド部（８０）は、前記集合通路部（７２Ｃ）の内壁面（７６Ａ）を上流側から下流側へと前記排気ガスセンサ（７）へ近づくように膨出して設けられ、前記集合通路部（７２Ｃ）の上流側端部（７２Ｃａ）が、前記ガイド部（８０）における前記排気ガスセンサ（７）側への膨出量が最大となる最大膨出位置（８０ａ）よりも、上流側に位置することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
4. 前記排気ガスセンサ（７）の検知部（７ａ）が、シリンダ軸線（Ｘ）と前記集合通路部（７２Ｃ）の上流側端部（７２Ｃａ）の位置における通路中心部（７７）とを通る第１仮想線（Ａ）と重なって位置するようにして、前記排気ガスセンサ（７）が取付けられたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
5. 前記排気ガスセンサ（７）側の前記集合通路部（７２Ｃ）の内壁面（７６Ｂ）の上流側よりも下流側が、シリンダ軸線（Ｘ）と前記集合通路部（７２Ｃ）の上流側端部（７２Ｃａ）の位置における通路中心部（７７）とを通る第１仮想線（Ａ）へ近づくように傾斜することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
6. 前記排気ガスセンサ（７）と対向する側の前記集合通路部（７２Ｃ）の内壁面（７６Ａ）のうち、前記ガイド部（８０）の前記最大膨出位置（８０ａ）よりも下流側の部位（７６Ａｂ）は、前記第１仮想線（Ａ）から離れる方向へ傾斜することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
7. 前記第１排気通路部（７２Ａ）、前記第２排気通路部（７２Ｂ）および前記集合通路部（７２Ｃ）は、前記内燃機関（４）の略前方に指向する前記上流側入口（７２Ａａ，７２Ｂａ）から前記内燃機関（４）の略下方に指向する前記集合通路部（７２Ｃ）の前記下流端（７２Ｃｂ）に至るまで側面視で弧状に形成され、前記排気ガスセンサ（７）の取付け孔（７０）は、前記集合通路部（７２Ｃ）の通路中心線（Ｃ）より前記内燃機関（４）の前方側にオフセットされて設けられたことを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
8. 前記集合通路部（７２Ｃ）における前記排気ガスセンサ（７）側の内壁面（７６Ｂ）の傾斜によって、前記排気管取付け部（４２ｆ）の軸線（Ｂ）が前記第１仮想線（Ａ）に対して車幅方向一方にオフセットして設けられたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。
9. 前記排気ガスセンサ（７）側の前記集合通路部（７２Ｃ）の内壁面（７６Ｂ）であって、前記ガイド部（８０）における前記排気ガスセンサ（７）側への膨出量が最大となる最大膨出位置（８０ａ）と対向する位置には、前記集合通路部（７２Ｃ）の前記通路中心線（Ｃ）に沿う方向に延在する排気ガス捕集溝（８５）が形成され、前記排気ガスセンサ（７）が取付けられる取付け孔（７０）が前記排気ガス捕集溝（８５）の下流側に連設されたことを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガスセンサの取付け構造。

Images