JP4793871B2 - ４サイクルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッドに形成される吸、排気通路の構造と、ピストンとシリンダヘッドとの間に形成されるスキッシュエリアの構造とが互いに関連する４サイクルエンジンに関するものである。

上記４サイクルエンジンには、従来、下記特許文献１の特に図１，２に示されるものがある。この公報のものによれば、シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路がシリンダヘッドに形成されている。また、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成されている。一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路が上記シリンダヘッドに形成されている。また、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成されている。また、上死点におけるピストンの上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアが形成されている。

上記エンジンの運転時の吸気行程において、上記各吸気開口が開かれ、大気側の空気が上記吸気通路を通り燃焼室に吸入される。そして、このように吸入される空気と、別途供給される燃料とにより生成された混合気が圧縮行程を経た後、爆発行程で上記燃焼室において燃焼に供される。そして、この燃焼による熱エネルギーが動力に変換され、出力される。次に、排気行程において、上記各排気開口が開かれ、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、排気として上記排気通路を通りシリンダの外部の大気側に排出される。

上記圧縮行程において、上記ピストンが上死点に達するとき、上記スキッシュエリアで圧縮され押し出された混合気により、勢いよく流動するスキッシュ流が生成される。そして、このスキッシュ流により、燃焼室の混合気が混合されて、濃度がより均一にされ、これにより、エンジン性能の向上が図られている。

ところで、上記したように、吸気通路の下流端は燃焼室の後部側（吸気側）に形成されている。このため、上記吸気通路を通り燃焼室に吸入されて間もない燃焼室の後部側の混合気は、この燃焼室の前部側（排気側）で温められた混合気よりも、低温になりがちである。そして、このように、燃焼室の後部側における混合気が低温であると、その後の爆発行程におけるこの混合気の燃焼時の火炎伝播が遅くなりがちとなる。この結果、燃焼室の後部側において、ノッキングが発生するおそれを生じる。

ここで、上記従来の技術では、スキッシュエリアの後部における第１隙間寸法は、上記スキッシュエリアの前部における第２隙間寸法よりも大きくされている。このため、上記従来の技術では、次の作用が生じると考えられる。

即ち、上記圧縮行程において、ピストンが上死点に達するとき、上記スキッシュエリアの後部で生成され前方に向かって流動するスキッシュ流よりも、スキッシュエリアの前部で生成され後方に向かって流動するスキッシュ流のほうが強力となる。この結果、上記燃焼室の前部側における高温の混合気が、上記燃焼室の後部側における低温の混合気に供給されて、この混合気に混合させられる。これにより、燃焼室における混合気の温度がより均一にされ、燃焼時の火炎伝播が部分的に遅くなる、ということが防止されて、ノッキングの発生がより防止される、と考えられる。
特開２００２−１１５５４９号公報

ところで、上記従来の技術では、スキッシュエリアの前部の左右各部分で生じるスキッシュ流はそれぞれ単に後方に向かって流動しがちとなる。このため、燃焼室における混合気の混合が不十分となって、混合気の濃度と温度とを共により均一にさせる、ということができなくなるおそれがある。よって、その後の爆発行程における混合気の燃焼時に、この混合気の一部において火炎伝播に遅れが生じるおそれがある。つまり、上記従来の技術には、ノッキングの発生を防止する上で、改善の余地が残されている。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、エンジンの爆発行程において、燃焼室での混合気の燃焼時に、この混合気の各部における火炎伝播に遅れが生じないようにして、ノッキングの発生をより確実に防止できるようにすることである。

請求項１の発明は、シリンダ２の軸心３を縦向きとしたこのシリンダ２の平面視（図１，２，８）で、ある水平な一方向を前方（Ｆｒ）としたとき、大気側をシリンダ２の燃焼室１１に連通させる吸気通路１２の下流端が上記燃焼室１１の後部側に位置するよう上記吸気通路１２をシリンダヘッド６に形成すると共に、上記吸気通路１２の下流端が左右方向で複数の吸気開口２０−２２となるよう形成し、一方、上記燃焼室１１を大気側に連通させる排気通路１３の上流端が上記燃焼室１１の前部側に位置するよう上記排気通路１３を上記シリンダヘッド６に形成すると共に、上記排気通路１３の上流端が左右方向で複数の排気開口２８となるよう形成し、上死点におけるピストン８の外縁部の上面と上記シリンダヘッド６の下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリア６２を形成した４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダ２の軸心３と上記一方向（Ｆｒ）とに直交する方向に沿った視線による上記ピストン８の外観上の側面視（図３）で、このピストン８の上端が上記シリンダ２の軸心３に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａにおける第１隙間寸法Ｔ１を上記スキッシュエリア６２の前端部６２ｂにおける第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくし、上記スキッシュエリア６２の前後方向の中途部６２ｃにおける第３隙間寸法Ｔ３を上記第１、第２隙間寸法Ｔ１，Ｔ２のいずれか一方の隙間寸法に合致させたものである。

請求項２の発明は、シリンダ２の軸心３を縦向きとしたこのシリンダ２の平面視（図１，２，８）で、ある水平な一方向を前方（Ｆｒ）としたとき、大気側をシリンダ２の燃焼室１１に連通させる吸気通路１２の下流端が上記燃焼室１１の後部側に位置するよう上記吸気通路１２をシリンダヘッド６に形成すると共に、上記吸気通路１２の下流端が左右方向で複数の吸気開口２０−２２となるよう形成し、一方、上記燃焼室１１を大気側に連通させる排気通路１３の上流端が上記燃焼室１１の前部側に位置するよう上記排気通路１３を上記シリンダヘッド６に形成すると共に、上記排気通路１３の上流端が左右方向で複数の排気開口２８となるよう形成し、上死点におけるピストン８の外縁部の上面と上記シリンダヘッド６の下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリア６２を形成した４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダ２の軸心３と上記一方向（Ｆｒ）とに直交する方向に沿った視線による上記ピストン８の外観上の側面視（図３）で、このピストン８の上端が上記シリンダ２の軸心３に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａにおける第１隙間寸法Ｔ１を上記スキッシュエリア６２の前端部６２ｂにおける第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくし、上記スキッシュエリア６２の前後方向の中途部６２ｃにおける第３隙間寸法Ｔ３を上記第１隙間寸法Ｔ１よりも小さく第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくしたものである。

請求項３の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記スキッシュエリア６２の隙間寸法Ｔ１−Ｔ３が、上記シリンダ２の径方向においてこのシリンダ２の軸心３に向かうに従い大きくなるようにしたものである。

請求項４の発明は、特に、図８に例示するように、シリンダ２の軸心３を縦向きとしたこのシリンダ２の平面視（図８）で、ある水平な一方向を前方（Ｆｒ）としたとき、大気側をシリンダ２の燃焼室１１に連通させる吸気通路１２の下流端が上記燃焼室１１の後部側に位置するよう上記吸気通路１２をシリンダヘッド６に形成すると共に、上記吸気通路１２の下流端が左右方向で複数の吸気開口２０−２２となるよう形成し、一方、上記燃焼室１１を大気側に連通させる排気通路１３の上流端が上記燃焼室１１の前部側に位置するよう上記排気通路１３を上記シリンダヘッド６に形成すると共に、上記排気通路１３の上流端が左右方向で複数の排気開口２８となるよう形成し、上死点におけるピストン８の外縁部の上面と上記シリンダヘッド６の下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリア６２を形成し、上記吸気通路１２が上記シリンダ２の後方域から上記燃焼室１１に向かって延びるようにし、上記シリンダ２の軸心３を通り前後方向に延びる仮想線５３を設定したとき、上記吸気通路１２が、後方に向かうに従い上記仮想線５３の一方の側方に向けて、この仮想線５３からより大きく離れるようにした４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダ２の軸心３と上記一方向（Ｆｒ）とに直交する方向に沿った視線による上記ピストン８の外観上の側面視（図３）で、このピストン８の上端が上記シリンダ２の軸心３に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａにおける第１隙間寸法Ｔ１を上記スキッシュエリア６２の前端部６２ｂにおける第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくし、上記スキッシュエリア６２の前後方向の中途部６２ｃにおける左右の第３隙間寸法Ｔ３を互いに相違させたものである。

請求項５の発明は、請求項１から４のうちいずれか１つの発明に加えて、上記吸気通路１２が、その上流側を形成する一本の主通路１６と、上記吸気通路１２の下流側を形成して上記主通路１６の下流端から上記燃焼室１１に向かって分岐する３本の第１−第３分岐通路１７−１９とを備え、上記燃焼室１１に向かって開口する上記第１−第３分岐通路１７−１９の第１−第３吸気開口２０−２２をそれぞれ開閉可能とする第１−第３吸気弁２３−２５を設けた４サイクルエンジンにおいて、
上記第１−第３分岐通路１７−１９のうち、長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを、他の吸気弁のそれよりも早くしたものである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成した４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法を上記第１、第２隙間寸法のいずれか一方の隙間寸法に合致させている。

このため、エンジンの圧縮行程において、上記ピストンが上死点に達するとき、上記スキッシュエリアの後端部で生成され前方に向かって流動するスキッシュ流よりも、スキッシュエリアの前端部で生成され後方に向かって流動するスキッシュ流のほうが強力となる。この結果、上記燃焼室の前部側における高温の混合気が、上記燃焼室の後部側における低温の混合気に供給されて、この混合気に混合させられる。これにより、燃焼室における混合気の温度がより均一にされ、その後の爆発行程における混合気の燃焼時の火炎伝播が部分的に遅くなる、ということが防止されて、ノッキングの発生がより防止される。

しかも、上記したように、スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法を上記第１、第２隙間寸法のいずれか一方の隙間寸法に合致させている。

このため、上記ピストンが上死点に達するとき、上記スキッシュエリアの各中途部で生成された各スキッシュ流は、上記スキッシュエリアの後端部と前端部とで生成されたスキッシュ流にほぼ直交するよう、かつ、互いに対向するよう流動する。よって、上記スキッシュエリアの各部で生成される各スキッシュ流は互いに十分に混合させられることとなる。この結果、この混合気の濃度と温度とがより均一にさせられて、ノッキングの発生が、より確実に防止される。

請求項２の発明は、シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成した４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法を上記第１隙間寸法よりも小さく第２隙間寸法よりも大きくしている。

このため、前記請求項１と同様の作用効果が生じる。

請求項３の発明は、上記スキッシュエリアの隙間寸法が、上記シリンダの径方向においてこのシリンダの軸心に向かうに従い大きくなるようにしている。

このため、上記スキッシュエリアの各部で生成されるスキッシュ流は、上記シリンダの軸心に向かわされがちとなって、互いに対向し、混合気の混合がより確実に行われる。よって、ノッキングの発生が更に確実に防止される。

請求項４の発明は、シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成し、上記吸気通路が上記シリンダの後方域から上記燃焼室に向かって延びるようにし、上記シリンダの軸心を通り前後方向に延びる仮想線を設定したとき、上記吸気通路が、後方に向かうに従い上記仮想線の一方の側方に向けて、この仮想線からより大きく離れるようにした４サイクルエンジンにおいて、
上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における左右の第３隙間寸法を互いに相違させている。

ここで、上記したように、吸気通路が仮想線の一方の側方に向けて離れるようにした場合には、上記吸気通路を通り燃焼室に吸入される吸気のうち、上記一方の側方の吸気開口を流動する吸気の流量と、他方の側方の吸気開口を流動するそれとは、互いに相違しがちとなる。そして、上記吸気の流量が多い側の燃焼室の側部では混合気が低温となりがちである。

そこで、上記の場合には、混合気が低温となりがちな燃焼室の側部に向かって、より多くのスキッシュ流が流動するよう上記したように左右第３隙間寸法を互いに相違させればよい。このようにすれば、上記した低温となりがちな混合気に、より高温の混合気が混合させられる。これにより、燃焼室における混合気の温度がより均一にされて、ノッキングの発生が、より確実に防止される。

請求項５の発明は、上記吸気通路が、その上流側を形成する一本の主通路と、上記吸気通路の下流側を形成して上記主通路の下流端から上記燃焼室に向かって分岐する３本の第１−第３分岐通路とを備え、上記燃焼室に向かって開口する上記第１−第３分岐通路の第１−第３吸気開口をそれぞれ開閉可能とする第１−第３吸気弁を設けた４サイクルエンジンにおいて、
上記第１−第３分岐通路のうち、長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを、他の吸気弁のそれよりも早くしている。

ここで、長さがより大きい分岐通路を流動する吸気の圧力損失はより大きくなりがちである。このため、この吸気の燃焼室への吸入タイミングは他の分岐通路を流動する吸気に比べて遅れがちとなる。そこで、上記のように長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを早くするようにしたのであり、このため、上記の長さが大きい分岐通路を流動する吸気を、他の分岐通路を流動する他の吸気に対し大きくは遅れることなく燃焼室に吸入させることができる。

よって、各分岐通路をそれぞれ流動する各吸気をほぼ同時に燃焼室に吸入させることができる。この結果、上記各吸気の燃焼室への吸入タイミングに差異がある場合に比べて、流れの方向がより明確であり、かつ、流速がより速いという、いわゆる“強いタンブル流”の混合気を燃焼室に得ることができて、総合的に高い充填効率を得ることができる、という「効果」が生じる。

即ち、上記発明によれば、エンジンの吸入行程において“強いタンブル流”の混合気を得ることができると共に、その後の圧縮行程において濃度と温度とがより均一な混合気を得ることができるため、エンジン性能上極めて有益である。

本発明の４サイクルエンジンに関し、エンジンの爆発行程において、燃焼室での混合気の燃焼時に、この混合気の各部における火炎伝播に遅れが生じないようにして、ノッキングの発生をより確実に防止できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路がシリンダヘッドに形成されている。また、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成されている。一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路が上記シリンダヘッドに形成されている。また、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成されている。上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアが形成されている。

上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端は、上記シリンダの軸心に直線的に直交させられている。上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法が上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくされている。また、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法が上記第１、第２隙間寸法のいずれか一方の隙間寸法に合致させられている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例１を添付の図１−７に従って説明する。

図１−５において、符号１は自動二輪車などの車両に用いられる４サイクル単気筒エンジンである。なお、説明の便宜上、矢印Ｆｒの方向を前方として以下説明する。

上記エンジン１は、不図示のクランク軸を支承するクランクケースから上方に突出するシリンダ２を備えている。このシリンダ２は、上記クランクケースから上方に突出し、軸心３が縦向きのシリンダ孔４が形成されたシリンダ本体５と、このシリンダ本体５の上端面に取り付けられて上記シリンダ孔４の上端開口を閉じるシリンダヘッド６と、このシリンダヘッド６の上面側を閉じるようこのシリンダヘッド６に取り付けられるシリンダヘッドカバー７と、上記シリンダ孔４に軸方向に摺動可能となるよう嵌入され、不図示の連接棒により上記クランク軸と連動連結されるピストン８とを備えている。上記シリンダ孔４の軸心３は、上記シリンダ２の軸心に相当する。

上記シリンダ本体５の上部、シリンダヘッド６、および上死点の近傍に位置するピストン８により囲まれた空間が燃焼室１１とされている。この燃焼室１１に対応する上記シリンダヘッド６の下面は円錐台凹形状とされ、いわゆるペントルーフとされている。上記シリンダヘッド６の後部には、大気側を上記燃焼室１１に連通させる吸気通路１２が形成されている。この吸気通路１２は、上記シリンダ２の後上方域から上記燃焼室１１に向かって延びている。また、上記シリンダヘッド６の前部には、上記燃焼室１１を大気側に連通させる排気通路１３が形成されている。この排気通路１３は上記燃焼室１１から上記シリンダ２の前上方域に向かって延びている。

上記吸気通路１２は、その上流側を形成する１本の主通路１６と、上記吸気通路１２の下流側を形成して上記主通路１６の下流端から上記燃焼室１１の後部に向けて分岐する３本の第１−第３分岐通路１７−１９とを備えている。これら第１−第３分岐通路１７−１９の下流端は、上記燃焼室１１の後部に向かって開口する第１−第３吸気開口２０−２２とされ、これら第１−第３吸気開口２０−２２は左右方向に並設されている。上記第１−第３吸気開口２０−２２を上記燃焼室１１側から開閉可能に閉じる第１−第３吸気弁２３−２５が設けられている。また、これら各吸気弁２３−２５を閉弁動作させるよう付勢するばね２６が設けられている。

上記排気通路１３は、この排気通路１３の上流側を形成して、上記燃焼室１１の前部から前方に向けて延出する左右一対の分岐通路２７を備えている。これら各分岐通路２７の上流端は、上記燃焼室１１の前部に向かって開口する左右一対の排気開口２８とされている。これら各排気開口２８を上記燃焼室１１側から開閉可能に閉じる２つの排気弁２９が設けられている。また、これら各排気弁２９を閉弁動作させるよう付勢するばね３０が設けられている。

上記各吸気弁２３−２５と排気弁２９とを適宜開、閉弁動作させる動弁装置３３が設けられている。この動弁装置３３は、上記シリンダヘッド６とシリンダヘッドカバー７との間に形成されたカム室３４に設けられる吸気カム軸３５と排気カム軸３６とを備えている。これら吸気カム軸３５と排気カム軸３６とは、それぞれ左右に延びる軸心３８，３９回りに回転可能となるよう上記シリンダヘッド６に支持されている。上記吸気カム軸３５と排気カム軸３６とはタイミングチェーンを有するチェーン巻掛装置４０により前記クランク軸に連動連結されている。

上記吸気カム軸３５は、上記軸心３８回りに回転可能な軸本体４２と、この軸本体４２に一体的に突設され、それぞれリフター４３を介し上記第１−第３吸気弁２３−２５にカム係合する３つの第１−第３カムノーズ４４−４６とを備えている。一方、上記排気カム軸３６も、それぞれリフター４７を介し上記各排気弁２９にカム係合している。

上記吸気通路１２の上流端側には、燃料供給装置である気化器４８が設けられている。また、上記シリンダ２のほぼ軸心３上で、上記シリンダヘッド６に点火プラグ４９が取り付けられている。この点火プラグ４９の放電部５０は、上記軸心３の近傍、かつ、上記燃焼室１１の上端部に配置されている。

上記エンジン１を、より具体的に説明する。

上記シリンダ２の平面視（図１）で、上記第１−第３吸気開口２０−２２は、上記燃焼室１１の後部側に形成され、上記各排気開口２８は上記燃焼室１１の前部側に形成されている。上記シリンダ２の軸心３を通り前後方向に延びる仮想線５３の一側方Ｒに上記第１吸気開口２０が形成されている。一方、上記仮想線５３の他側方Ｌに上記第３吸気開口２２が形成されている。また、上記第１吸気開口２０と第３吸気開口２２とは、前後方向で互いにほぼ同じところに位置し、これら第１、第３吸気開口２０，２２よりも後方で、上記仮想線５３上に上記第２吸気開口２１、主通路１６、および第２分岐通路１８が形成されている。上記第１、第３分岐通路１７，１９は、後方に向かうに従い上記仮想線５３に接近して主通路１６の下流端に向かうよう傾斜している。

図１−４において、上記ピストン８の上面６０は、ほぼ全体的にシリンダ２の軸心３に直交する平坦面とされている。上死点における上記ピストン８の外縁部の上面６０と上記シリンダヘッド６の下面６１との間には、これら上、下面６０，６１間の隙間寸法Ｔ１−Ｔ３が小さいスキッシュエリア６２が形成されている。上記スキッシュエリア６２の各部では、上、下面６０，６１は互いにほぼ平行に延びている。また、上記スキッシュエリア６２の各隙間寸法は、０．３ｍｍ−０．９ｍｍ程度である。

上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａにおける第１隙間寸法Ｔ１は、上記スキッシュエリア６２の前端部６２ｂにおける第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくされている。また、上記スキッシュエリア６２の前後方向の左右各中途部６２ｃにおける各第３隙間寸法Ｔ３は、互いにほぼ同じとされ、かつ、上記第１、第２隙間寸法Ｔ１，Ｔ２のいずれか一方に合致させられている。なお、上記第３隙間寸法Ｔ３は、上記第１隙間寸法Ｔ１よりも小さくし、第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくしてもよい。

図２において、上記スキッシュエリア６２よりもシリンダ２の軸心３側におけるピストン８の上面には、このピストン８が上死点に達し、かつ、上記吸気弁２３−２５と排気弁２９とがそれぞれ開弁動作したときに、これら各弁２３−２５，２９の下端部を嵌脱可能に嵌入させる嵌入孔６５が形成されている。これにより、上死点に達した上記ピストン８の上面と開動作した各弁２３−２５，２９とが互いに干渉し合う、ということが防止され、かつ、燃焼室１１の最小容積をより小さくさせることにより、混合気５５の圧縮比の向上が図られている。

図１−６において、上記エンジン１の運転時には、上記クランク軸に動弁装置３３が連動する。そして、この動弁装置３３の吸気カム軸３５と排気カム軸３６とが上記各吸気弁２３−２５と各排気弁２９とにカム係合することにより、これら各吸気弁２３−２５と各排気弁２９とがそれぞれ適宜開、閉弁動作させられる。

特に、図６において、図中、ＴＤＣはピストン８の上死点、ＩＮは吸気弁２３−２５の弁動作、ＥＸは排気弁２９の弁動作を示している。この図６によれば、クランク角（時間）の進行に伴い、上記吸、排気弁２３−２５，２９の各リフト量が増大して開弁動作させられ、リフト量が減少することにより閉弁動作させられる。

上記エンジン１の吸気行程において、上記各吸気弁２３−２５の開弁により、大気側の空気と、上記気化器４８により供給された燃料とが上記吸気通路１２を通り燃焼室１１に吸入される。そして、上記吸気行程に続く圧縮行程の後の爆発行程において、上記のように吸入される空気と燃料とにより生成された混合気５５が上記燃焼室１１において燃焼に供される。この燃焼による燃焼ガスは、排気行程において、排気５６として上記排気通路１３を通り大気側に排出される。上記の場合、吸気通路１２を通り燃焼室１１に吸入される空気や燃料による混合気５５の慣性力により、上記混合気５５がタンブル流となるよう上記吸気通路１２が形成されている。

上記第１−第３分岐通路１７−１９のうち、長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングが、他の吸気弁のそれよりも早くされている。具体的には、上記各吸気弁２３−２５がそれぞれ開弁動作している期間（約３００°）やリフト量は互いに同じであるが、上記第１、第３吸気弁２３，２５の各開弁動作（図６中実線）は、上記第２吸気弁２４の開弁動作（図６中二点鎖線）よりも全体的に少しの期間（５−１０°）だけ早められている。

上記のように、各吸気弁２３−２５の開弁動作の開始タイミングを早くさせたり、遅くさせたりすることは、上記吸気カム軸３５の周方向における上記第１−第３カムノーズ４４−４６の相対的な位置を適正に定めることにより得られる。

上記構成によれば、第１−第３分岐通路１７−１９のうち、長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを、他の吸気弁のそれよりも早くしている。

ここで、長さがより大きい分岐通路を流動する吸気５７の圧力損失はより大きくなりがちである。このため、この吸気５７の燃焼室１１への吸入タイミングは他の分岐通路を流動する吸気５７に比べて遅れがちとなる。そこで、上記のように長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを早くするようにしたのであり、このため、上記の長さが大きい分岐通路を流動する吸気５７を、他の分岐通路を流動する他の吸気５７に対し大きくは遅れることなく燃焼室１１に吸入させることができる。

よって、各分岐通路をそれぞれ流動する各吸気５７をほぼ同時に燃焼室１１に吸入させることができる。この結果、上記各吸気５７の燃焼室１１への吸入タイミングに差異がある場合に比べて、流れの方向がより明確であり、かつ、流速がより速いという、いわゆる“強いタンブル流”の混合気５５を燃焼室１１に得ることができて、総合的に高い充填効率を得ることができ、つまり、エンジン１の燃費をより向上させることができる、という「効果」が生じる。

より具体的には、上記したように、第１、第３吸気開口２０，２２よりも後方に第２吸気開口２１と主通路１６とが形成されている。このため、上記第１、第３吸気開口２０，２２に対応する第１、第３分岐通路１７，１９は、上記第２吸気開口２１に対応する第２分岐通路１８に比べて長くなりがちであり、これにより、上記第１、第３分岐通路１７，１９を流動する吸気５７の圧力損失がより大きくなりがちである。

そこで、上記したように、第１、第３吸気開口２０，２２を開閉する第１、第３吸気弁２３，２５の各開弁動作の開始タイミングを、第２吸気弁２４のそれよりも早くしている。このため、上記したように、第１、第３分岐通路１７，１９を流動する吸気５７の圧力損失がより大きいとしても、これら吸気５７を、上記第２分岐通路１８を流動する吸気５７に対し大きくは遅れることなく上記燃焼室１１に吸入させることができる。よって、上記した具体的構成において、前記「効果」と同様の効果が生じる。

なお、上記第１吸気弁２３と第３吸気弁２５との各開弁動作の開始タイミングは、ほぼ同時であってもよいが、いずれかが多少早くてもよい。

また、前記したように、スキッシュエリア６２の後端部６２ａにおける第１隙間寸法Ｔ１を上記スキッシュエリア６２の前端部６２ｂにおける第２隙間寸法Ｔ２よりも大きくし、上記スキッシュエリア６２の前後方向の中途部６２ｃにおける第３隙間寸法Ｔ３を上記第１、第２隙間寸法Ｔ１，Ｔ２のいずれか一方の隙間寸法に合致させている。

このため、エンジン１の圧縮行程において、上記ピストン８が上死点に達するとき、上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａで生成され前方に向かって流動するスキッシュ流Ｓよりも、スキッシュエリア６２の前端部６２ｂで生成され後方に向かって流動するスキッシュ流Ｓのほうが強力となる。この結果、上記燃焼室１１の前部側における高温の混合気５５が、上記燃焼室１１の後部側における低温の混合気５５に供給されて、この混合気５５に混合させられる。これにより、燃焼室１１における混合気５５の温度がより均一にされ、その後の爆発行程における混合気５５の燃焼時の火炎伝播が部分的に遅くなる、ということが防止されて、ノッキングの発生がより防止される。

しかも、上記したように、スキッシュエリア６２の前後方向の中途部６２ｃにおける第３隙間寸法Ｔ３を上記第１、第２隙間寸法Ｔ１，Ｔ２のいずれか一方の隙間寸法に合致させている。

このため、上記ピストン８が上死点に達するとき、上記スキッシュエリア６２の各中途部６２ｃで生成された各スキッシュ流Ｓは、上記スキッシュエリア６２の後端部６２ａと前端部６２ｂとで生成されたスキッシュ流Ｓにほぼ直交するよう、かつ、互いに対向するよう流動する。よって、上記スキッシュエリア６２の各部６２ａ−６２ｃで生成される各スキッシュ流Ｓは互いに十分に混合させられることとなる。この結果、この混合気５５の濃度と温度とがより均一にさせられて、ノッキングの発生が、より確実に防止される。

図７は、上記エンジン１についての実験結果を示している。即ち、上記エンジン１による結果（図中実線）と、従来の５バルブのエンジンによる結果（図中一点鎖線）とを比較した場合、気化器４８の各スロットル開度（％）において、それぞれ概ね出力（ｋｗ）が向上することがわかる。

なお、図４中一点鎖線で示すように、上記スキッシュエリア６２の隙間寸法Ｔ１−Ｔ３が、上記シリンダ２の径方向においてこのシリンダ２の軸心３に向かうに従い大きくなるようにしてもよい。

上記のようにすれば、上記スキッシュエリア６２の各部で生成されるスキッシュ流Ｓは、上記シリンダ２の軸心３に向かわされがちとなって、互いに対向し、混合気５５の混合がより確実に行われる。よって、ノッキングの発生が更に確実に防止される。

即ち、上記構成によれば、エンジン１の吸入行程において“強いタンブル流”の混合気５５を得ることができると共に、その後の圧縮行程において濃度と温度とがより均一な混合気５５を得ることができるため、エンジン性能上極めて有益である。

なお、以上は図示の例によるが、上記左右吸気開口を左右一対のみとして、エンジン１を４バルブとしてもよい。また、燃料供給装置は燃料噴射弁によるものであってもよい。

以下の図８は、実施例２を示している。この実施例２は、前記実施例１と構成、作用効果において多くの点で共通している。そこで、これら共通するものについては、図面に共通の符号を付してその重複した説明を省略し、異なる点につき主に説明する。また、これら実施例における各部分の構成を、本発明の目的、作用効果に照らして種々組み合せてもよい。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例２を添付の図８に従って説明する。

図８において、上記主通路１６は、後方に向かうに従い上記仮想線５３の一方の側方である他側方Ｌに向けて、この仮想線５３からより大きく離れるよう屈曲されている。また、上記第１吸気弁２３の開弁動作の開始タイミングは、上記第３吸気弁２５のそれよりも早くされている。

ここで、上記したように、主通路１６は、後方に向かうに従い上記仮想線５３の他側方Ｌに向けて、この仮想線５３からより大きく離れることとされている。このため、上記第１吸気開口２０に対応する第１分岐通路１７は、上記第３吸気開口２２に対応する第３分岐通路１９に比べて長くなりがりがちであり、これにより、上記第１分岐通路１７を流動する吸気５７の圧力損失がより大きくなりがちである。

そこで、上記したように、第１吸気開口２０を開閉する第１吸気弁２３の開弁動作の開始タイミングを、第３吸気弁２５のそれよりも早くしている。このため、上記したように、第１分岐通路１７を流動する吸気５７の圧力損失がより大きいとしても、この吸気５７を、上記第３分岐通路１９を流動する吸気５７に対し大きくは遅れることなく上記燃焼室１１に吸入させることができる。よって、上記した具体的構成において、前記「効果」と同様の効果が生じる。

なお、上記第２吸気弁２４と第３吸気弁２５との各開弁動作の開始タイミングは、ほぼ同時であってもよいが、図例では、第２分岐通路１８よりも第３分岐通路１９が長いため、上記第３吸気弁２５の開弁動作の開始タイミングを第２吸気弁２４のそれよりも少し早くすることが好ましい。

また、上記ピストン８の左右各外縁部の上面６０に対応する左右の各第３隙間寸法Ｔ３は互いに相違させられている。

ここで、上記したように、吸気通路１２が仮想線５３の一方の側方（他側方Ｌ）に向けて離れるようにした場合には、上記吸気通路１２を通り燃焼室１１に吸入される混合気５５（吸気５７）のうち、一側方Ｒの第１吸気開口２０を流動する混合気５５（吸気５７）の流量と、他側方Ｌの第３吸気開口２２を流動するそれとは、互いに相違しがちとなる。そして、上記混合気５５（吸気５７）の流量が多い側の燃焼室１１の側部では混合気５５が低温となりがちである。

そこで、上記の場合には、混合気５５が低温となりがちな燃焼室１１の側部に向かって、より多くのスキッシュ流Ｓが流動するよう上記したように左右第３隙間寸法Ｔ３を互いに相違させればよい。このようにすれば、上記した低温となりがちな混合気５５に、より高温の混合気５５が混合させられる。これにより、燃焼室１１における混合気５５の温度がより均一にされて、ノッキングの発生が、より確実に防止される。

実施例１を示し、エンジンの部分平面簡略図である。 実施例１を示し、ピストンを含めたエンジンの部分平面簡略図である。 実施例１を示し、エンジンの部分側面断面図である。 実施例１を示し、図３の部分拡大断面部分破断図であって、ピストンが上死点に達したときの図である。 実施例１を示し、エンジンの部分正面断面図である。 実施例１を示し、吸、排気弁の開、閉弁動作を示すグラフ図である。 実施例１を示し、気化器のスロットル開度、エンジン回転数、および出力に関し実験結果を示すグラフ図である。 実施例２を示し、図１に相当する図である。

１ エンジン
２ シリンダ
３ 軸心
４ シリンダ孔
５ シリンダ本体
６ シリンダヘッド
８ ピストン
１１ 燃焼室
１２ 吸気通路
１３ 排気通路
１６ 主通路
１７ 第１分岐通路
１８ 第２分岐通路
１９ 第３分岐通路
２０ 第１吸気開口
２１ 第２吸気開口
２２ 第３吸気開口
２３ 第１吸気弁
２４ 第２吸気弁
２５ 第３吸気弁
２８ 排気開口
３３ 動弁装置
３５ 吸気カム軸
３８ 軸心
４２ 軸本体
４３ リフター
４４ 第１カムノーズ
４５ 第２カムノーズ
４６ 第３カムノーズ
４８ 気化器
４９ 点火プラグ
５０ 放電部
５３ 仮想線
５５ 混合気
５６ 排気
５７ 吸気
６０ 上面
６１ 下面
６２ スキッシュエリア
６２ａ 後端部
６２ｂ 前端部
６２ｃ 中途部
Ｒ 一側方
Ｌ 他側方
Ｔ１ 第１隙間寸法
Ｔ２ 第２隙間寸法
Ｔ３ 第３隙間寸法
Ｓ スキッシュ流

Claims (5)

1. シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成した４サイクルエンジンにおいて、
   上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法を上記第１、第２隙間寸法のいずれか一方の隙間寸法に合致させたことを特徴とする４サイクルエンジン。
2. シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成した４サイクルエンジンにおいて、
   上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における第３隙間寸法を上記第１隙間寸法よりも小さく第２隙間寸法よりも大きくしたことを特徴とする４サイクルエンジン。
3. 上記スキッシュエリアの隙間寸法が、上記シリンダの径方向においてこのシリンダの軸心に向かうに従い大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１、もしくは２に記載の４サイクルエンジン。
4. シリンダの軸心を縦向きとしたこのシリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、大気側をシリンダの燃焼室に連通させる吸気通路の下流端が上記燃焼室の後部側に位置するよう上記吸気通路をシリンダヘッドに形成すると共に、上記吸気通路の下流端が左右方向で複数の吸気開口となるよう形成し、一方、上記燃焼室を大気側に連通させる排気通路の上流端が上記燃焼室の前部側に位置するよう上記排気通路を上記シリンダヘッドに形成すると共に、上記排気通路の上流端が左右方向で複数の排気開口となるよう形成し、上死点におけるピストンの外縁部の上面と上記シリンダヘッドの下面との間に、これら上、下面間の隙間寸法が小さいスキッシュエリアを形成し、上記吸気通路が上記シリンダの後方域から上記燃焼室に向かって延びるようにし、上記シリンダの軸心を通り前後方向に延びる仮想線を設定したとき、上記吸気通路が、後方に向かうに従い上記仮想線の一方の側方に向けて、この仮想線からより大きく離れるようにした４サイクルエンジンにおいて、
   上記シリンダの軸心と上記一方向とに直交する方向に沿った視線による上記ピストンの外観上の側面視で、このピストンの上端が上記シリンダの軸心に直線的に直交するようにし、上記スキッシュエリアの後端部における第１隙間寸法を上記スキッシュエリアの前端部における第２隙間寸法よりも大きくし、上記スキッシュエリアの前後方向の中途部における左右の第３隙間寸法を互いに相違させたことを特徴とする４サイクルエンジン。
5. 上記吸気通路が、その上流側を形成する一本の主通路と、上記吸気通路の下流側を形成して上記主通路の下流端から上記燃焼室に向かって分岐する３本の第１−第３分岐通路とを備え、上記燃焼室に向かって開口する上記第１−第３分岐通路の第１−第３吸気開口をそれぞれ開閉可能とする第１−第３吸気弁を設けた４サイクルエンジンにおいて、
   上記第１−第３分岐通路のうち、長さがより大きい分岐通路に対応する吸気弁の開弁動作の開始タイミングを、他の吸気弁のそれよりも早くしたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の４サイクルエンジン。

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