(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項1に記載の鞍乗型車両において、前記ノックセンサは、前記シリンダ構造体の壁の内部に形成される冷却通路よりも前記前後方向外側に配置されている鞍乗型車両。
請求項1または2に記載の鞍乗型車両において、前記ノックセンサは、前記シリンダ構造体における前記吸気ポートが配置された後面に近い部分に配置されている鞍乗型車両。
請求項1から3のいずれか一項に記載の鞍乗型車両において、前記ノックセンサは、前記エンジンの回転力をカム軸に伝達する動力伝達機構と反対側の前記シリンダ構造体の側端面に取り付けられている鞍乗型車両。
請求項1から5のいずれか一項に記載の鞍乗型車両において、前記ノックセンサは、前記エンジンの一側部に装着されたカバーの外側端縁よりも前記車幅方向内側に配置されている鞍乗型車両。
請求項1から8のいずれか一項に記載の鞍乗型車両において、前記シリンダ構造体の側端面のうち前記ミッションケース側に近い部分に前記ノックセンサが配置されている鞍乗型車両。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、シリンダヘッドの後方には、スタータモータ、スロットルボディのようなエンジン周辺部品が配置されることが多く、特許文献1のようにシリンダヘッドの後面にノックセンサを配置すると、これらのエンジン周辺部品とノックセンサとの干渉を避けるのが難しい。
【0005】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、エンジン周辺部品とノックセンサとの干渉を回避して、エンジン周辺のスペースを有効活用できるエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明のエンジンは、内燃機関の燃焼室を形成するシリンダ構造体を備え、前記シリンダ構造体におけるエンジンの回転軸方向の側端面に、エンジンのノッキングを検出するノックセンサが取り付けられている。自動二輪車に搭載されるエンジンの場合、一般に、回転軸方向は車幅方向(左右方向)であり、したがって、シリンダ構造体の車幅方向の側端面にノックセンサが取り付けられる。
【0007】
この構成によれば、ノックセンサが、シリンダ構造体におけるエンジンの回転軸方向の側端面に取り付けられている。これにより、エンジンにおける回転軸に直交する側に隣接して周辺部品を配置した場合でも、ノックセンサが部品と干渉することがなく、エンジン周辺のスペースを有効活用できるうえに、ノックセンサの組付性、メンテナンス性が向上する。周辺部品は、例えば、スロットルバルブ、冷却水取入口、バランサ、スタータモータ、過給機、ブリーザ室の少なくとも1つである。
【0008】
本発明において、前記ノックセンサは、前記シリンダ構造体における前記回転軸方向およびボア軸線方向の両方に直交する直交方向の端部に配置されていることが好ましい。この構成によれば、シリンダ構造体の壁のうち回転軸方向の延びる壁、およびボア軸線方向に直交して延びる壁を介して、気筒の振動を検出できる。
【0009】
ノックセンサが前記直交方向の端部に配置されている場合、前記ノックセンサは、前記シリンダ構造体の壁の内部に形成される冷却通路(ウォータジャケット)よりも前記直交方向外側に配置されていることが好ましい。この構成によれば、気筒からの振動が、冷却通路をかわして直接ノックセンサに伝わるから、精度よくノッキングを検出できる。
【0010】
本発明において、前記ノックセンサは、前記シリンダ構造体における吸気ポートが配置された外面に近い部分に配置されていることが好ましい。この構成によれば、吸気側は排気側よりも低温であるから、ノックセンサの温度上昇が抑制される。
【0011】
本発明において、前記ノックセンサは、前記エンジンの回転力をカム軸に伝達する動力伝達機構と反対側の前記シリンダ構造体の側端面に取り付けられていることが好ましい。動力伝達機構は例えばチェーン、ベルト、シャフトである。この構成によれば、動力伝達機構とノックセンサとが干渉することがなく、エンジン周辺のスペースを一層有効に活用できる。
【0012】
ノックセンサが前記直交方向の端部に配置されている場合、前記シリンダ構造体に前記ボア軸線方向に延びる取付用の孔が形成されており、前記ノックセンサは、前記孔よりも前記直交方向の外側に配置されていることが好ましい。前記取付用の孔は、例えば、シリンダヘッドとシリンダブロックとを連結するボルトが挿通される孔である。この構成によれば、気筒からの振動が、孔をかわして直接ノックセンサに伝わるから、精度よくノッキングを検出できる。
【0013】
本発明において、前記ノックセンサは、前記エンジンの一側部に装着されたカバーの外側端縁よりも前記回転軸方向内側に配置されていることが好ましい。エンジンの一側部に装着されたカバーは、例えば、発電機カバーである。この構成によれば、ノックセンサがカバーよりも内側に配置されているので、エンジンが横転してもカバーによりノックセンサが保護される。
【0014】
本発明において、前記エンジンは複数気筒エンジンであり、前記ノックセンサは、ノッキングが発生しやすい気筒の近傍に配置されていることが好ましい。ノッキングが発生しやすい気筒は、例えば、隣接する気筒よりも先に点火される気筒である。4気筒エンジンで、1番気筒、2番気筒、4番気筒、3番気筒の順で点火される場合、1番気筒は隣接する2番気筒よりも先に点火され、4番気筒は隣接する3番気筒よりも先に点火される。これに対し、2番気筒は隣接する1番気筒が点火された後に点火され、3番気筒は隣接する4番気筒が点火された後に点火される。隣接する気筒よりも先に点火される気筒は、隣接する気筒が点火した後に点火される気筒に比べて、吸気を多く気筒に導くことができるので、高出力となる。このような高出力の気筒の近傍にノックセンサを配置することで、ノッキングを効果的に検出できる。
【0015】
本発明において、クランクケースにミッションケースが形成される場合、前記シリンダ構造体の側端面のうち前記ミッションケース側に近い部分に前記ノックセンサを配置してもよい。その場合、外気を圧縮してエンジンに供給する過給機を、前記ミッションケースの上方に配置することができる。これにより、エンジン周辺のスペースをより一層有効に活用できる。
【0016】
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「左側」および「右側」は、車両に乗車した運転者から見た左右側をいう。
【0019】
図1は本発明の第1実施形態に係るノックセンサ付きエンジンを搭載した自動二輪車の側面図である。この自動二輪車の車体フレームFRは、前半部を形成するメインフレーム1と、後半部を形成するシートレール2とを有している。シートレール2は、メインフレーム1の後部に取り付けられている。メインフレーム1の前端にヘッドパイプ4が設けられ、このヘッドパイプ4にステアリングシャフト(図示せず)を介してフロントフォーク8が回動自在に軸支されている。フロントフォーク8の下端部に前輪10が取り付けられ、フロントフォーク8の上端部に操向用のハンドル6が固定されている。
【0020】
一方、車体フレームFRの中央下部であるメインフレーム1の後端部に、スイングアームブラケット9が設けられている。このスイングアームブラケット9に取り付けたピボット軸16の回りに、スイングアーム12が上下揺動自在に軸支されている。このスイングアーム12の後端部に、後輪14が回転自在に支持されている。車体フレームFRの中央下部でスイングアームブラケット9の前側に、駆動源であるエンジンEが取り付けられている。エンジンEがドライブチェーン11を介して後輪14を駆動する。エンジンEは、4気筒4サイクルの並列多気筒水冷エンジンである。ただし、エンジンEの形式はこれに限定されるものではなく、1〜3気筒、または5気筒以上でもよい。
【0021】
エンジンEは、左右方向(車幅方向)に延びる回転軸を有するクランク軸26と、クランク軸26を支持するクランクケース28と、クランクケース28の前方上面から上方に突出したシリンダブロック30と、その上方のシリンダヘッド32と、その上部を覆うシリンダヘッドカバー32aと、クランクケース28の下方に設けられたオイルパン34とを有している。クランクケース28の後部は、変速機を収容するミッションケース33を兼ねている。クランクケース28とミッションケース33は別体としてもよい。クランク軸26の左端部に発電機(図示せず)が設けられ、クランクケース28の左側面に、この発電機を外側方から覆う発電機カバー27が取り付けられている。
【0022】
本実施形態のエンジンEでは、シリンダブロック30およびシリンダヘッド32が若干前傾している。つまり、シリンダのボア軸線X1が上方斜め前方に延びている。これらシリンダブロック30およびシリンダヘッド32により、内燃機関の燃焼室71(
図3)を形成するシリンダ構造体が構成されている。
【0023】
シリンダヘッド32の前面の4つの排気ポート35(
図3)に、4本の排気管36が接続されている。これら4本の排気管36が、エンジンEの下方で集合され、後輪14の右側に配置された排気マフラー38に接続されている。
【0024】
メインフレーム1の上部に燃料タンク15が配置され、シートレール2に操縦者用シート18および同乗車用シート20が支持されている。また、車体前部に、樹脂製のカウリング22が装着されている。カウリング22は、前記ヘッドパイプ4の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆っている。カウリング22には、空気取入口24が形成されている。空気取入口24は、カウリング22の前端に位置し、外部からエンジンEへの吸気を取り入れる。
【0025】
車体フレームFRの左側に、吸気ダクト50が配置されている。吸気ダクト50は、前端開口50aをカウリング22の空気取入口24に臨ませた配置でヘッドパイプ4に支持されている。吸気ダクト50の前端開口50aから導入された空気は、ラム効果により昇圧される。
【0026】
シリンダブロック30の後方でクランクケース28の上面、すなわち、ミッションケース33の上方に、外気を浄化するエアクリーナ40および過給機42が車幅方向に並んで配置されている。吸気ダクト50は、エンジンEの前方からシリンダブロック30およびシリンダヘッド32の左外側方を通過して、エアクリーナ40に走行風Aを吸気Iとして導いている。過給機42は、エアクリーナ40からの清浄空気を加圧してエンジンEに供給する。
【0027】
過給機42の吐出口48とエンジンEの吸気ポート54との間に、吸気チャンバ52が配置され、過給機42の吐出口48と吸気チャンバ52とが直接接続されている。吸気チャンバ52は、過給機42の吐出口48から供給された高圧の吸気Iを貯留する。吸気チャンバ52と吸気ポート54との間には、スロットルボディ44が配置されている。
【0028】
このスロットルボディ44において、吸入空気中に燃料噴射弁45(
図2)から燃料が噴射されて混合気が生成され、この混合気が各吸気ポート47からエンジンEのシリンダボア69(
図3)内の燃焼室71(
図3)に供給される。吸気チャンバ52は、過給機42およびスロットルボディ44の上方に配置されている。吸気チャンバ52およびスロットルボディ44の上方に、前記燃料タンク15が配置されている。
【0029】
図2に示すように、過給機42は、エアクリーナ40の右側に隣接して配置され、ボルト43によりクランクケース28におけるミッションケース部分33の上面に固定されている。過給機42の吸込口46はクランクケース28の上方でエンジンEの幅方向の中央部やや左寄りに位置し、過給機42の吐出口48はエンジンEの車幅方向の中央部に位置している。吸込口46は左向きに開口し、吐出口48は上向きに開口している。
【0030】
エアクリーナ40のクリーナ出口40bが、過給機42の吸込口46に接続されている。吸気ダクト50の後端部50bは、エアクリーナ40のクリーナ入口40aに接続されている。吸気ダクト50のフランジ部50fとエアクリーナ40のフランジ部40fとの間に、外気(吸気)Iを浄化するエレメント55が配置されている。吸気チャンバ52の前面52aに、吸気チャンバ52内の内圧の上昇を抑制するリリーフ弁70が設けられている。リリーフ弁70から逃された高圧空気は、逃がし配管72を介して、シリンダブロック30の後方のエアクリーナ40の清浄室に接続されている。
【0031】
シリンダブロック30における左側端面30aに、エンジンEのノッキングを検出するノックセンサ80が取り付けられている。ノックセンサ80は、シリンダブロック30におけるボアに近接する位置、具体的にはシリンダヘッド32に近接する位置に配置するのが好ましい。ノックセンサ80は、各気筒からシリンダブロック30に伝わる特定の周波数の振動波形を検知するもので、エンジンコントロールユニット(図示せず)が、検出された波形から各気筒におけるノッキングの有無を判断し、この判断に基づいて、吸気圧、吸気量、エンジン点火時期、燃料噴射量等を調整する。
【0032】
ノックセンサ80は、シリンダブロック30に取り付けられた状態で、その一部(先端部)が、シリンダブロック30からエンジン回転軸方向の一方(本実施形態では左側)に突出する。このノックセンサ80の突出端80aは、発電機カバー27の外側端縁27aを通過し前後方向に延びる仮想平面よりも車幅方向内側に配置されている。
図1に示すように、ノックセンサ80の外側方を吸気ダクト50が通過している。これによりノックセンサ80が吸気ダクト50により隠されて側方から見えない。
【0033】
図3は、エンジンEをシリンダのボア軸線X1方向(上方斜め前方)から見た図である。
図3は、シリンダヘッドを取り外した状態を示している。シリンダブロック30の後方で、クランクケース28の上面における過給機42の前方に、スタータモータ82が配置されている。スタータモータ82の左側にバランサギヤ(図示せず)が配置され、クランクケース28およびシリンダブロック30にボルト固定されたバランサギヤカバー84により上方から覆われている。スタータモータ82の上方で、シリンダブロック30の後面に後方に向いたブローバイガス取出口86が形成され、エアクリーナ40(
図2)の清浄室に接続されている。
【0034】
シリンダブロック30の後面におけるバランサギヤカバー84とブローバイガス取出口86との間に、冷却水取入口88が形成されている。冷却水取入口88から取り入れられた冷却水は、シリンダブロック30およびシリンダヘッド32の壁の内部に形成されたウォータージャケット(冷却通路)90を流れて、エンジンの各部を冷却する。
【0035】
さらに、シリンダブロック30には、ボア軸線X1方向に延びる複数、この例では10個のボルト孔96が形成されている。ボルト孔96には、
図1のシリンダヘッド32を貫通したボルトが挿通されて、クランクケース28にねじ込まれている。これにより、シリンダブロック30およびシリンダヘッド32がクランクケース28に連結される。また、ボルト孔96の外側にノックピン99が配置されている。
【0036】
シリンダブロック30の右側に、エンジンEの回転力をカム軸(図示せず)に伝達する動力伝達機構であるカムチェーン100が設けられている。カムチェーン100は、シリンダブロック30の壁に形成されたチェーントンネル102内に配置されている。前記ノックセンサ80は、カムチェーン100と反対側の左側端面30aに取り付けられている。
【0037】
ノックセンサ80は、ノッキングが発生しやすい気筒の近傍に配置するのがよい。本実施形態では、4気筒エンジンの1サイクルにおける最先のタイミングで点火される左端の1番気筒CY1の近傍に配置されている。点火の順序は、1番気筒CY1→2番気筒CY2、4番気筒CY4→3番気筒CY3である。
【0038】
ノッキングが発生しやすい気筒は、隣接する気筒よりも先に点火される気筒である。本実施形態では、1番気筒CY1は隣接する2番気筒CY2よりも先に点火され、4番気筒CY4は隣接する3番気筒CY3よりも先に点火される。これに対し、2番気筒CY2は隣接する1番気筒CY1が点火された後に点火され、3番気筒CY3は隣接する4番気筒CY4が点火された後に点火される。隣接する気筒よりも先に点火される気筒は、隣接する気筒が点火した後に点火される気筒に比べて、高圧の吸気を多く気筒に導くことができるので、高出力となる。このような高出力の気筒の近傍にノックセンサ80を配置することで、ノッキングを効果的に検出できる。
【0039】
例えば、点火順序、点火時期、圧縮比、吸気通路の形状、排気通路の形状、空燃比、吸気量、燃料供給量、吸排気バルブの特性の差異などによって気筒毎に出力が変化する場合、ノックセンサ80は、低出力の気筒よりも高出力の気筒の近傍に配置するのがよい。また、例えば、ノックセンサ80に近接する気筒が他の気筒よりも出力が高くなるように、点火順序を変えてもよい。点火順序のほかに、点火時期、圧縮比、通路の形状、空燃比等を設定して、ノックセンサ80に近接する気筒の出力を他の気筒の出力よりも高くなるようにしてもよい。
【0040】
また、ノックセンサ80は、前後方向に延びて、燃料噴射装置、計器等とコントロールユニットとを電気的に接続するメインハーネス98の近くに配置されている。これにより、ノックセンサ80のメインハーネス98までのリード線80bが短くて済むので、配線が容易になる。
【0041】
図1に示すボア軸線方向X1およびエンジンの回転軸方向X2の両方に直交する直交方向(前後方向)X3に対して、
図3のノックセンサ80は、シリンダブロック30の左側端面30aにおける直交方向X3の端部、具体的には、左側端面30aの後端部に配置されている。換言すれば、ノックセンサ80は、シリンダ構造体のシリンダヘッド32における吸気ポート54が配置された外面(後面)に近い部分であって、ミッションケース33に近い部分(後部)に配置されている。また、ノックセンサ80は、シリンダブロック30の壁の内部に形成されるウォータージャケット90およびボルト孔96よりも後ろ側に配置されている。
【0042】
詳細には、シリンダブロック30の左側端面30aの後端部に、外側方(左方向)に延びるボス部92が形成され、このボス部92にノックセンサ80が取り付けられている。
図4に示すように、ノックセンサ80は、円盤状のセンサ本体104の中空部に、金属製の筒部106aに鍔部106bが形成された片側鍔付カラー106を一体的に挿入した構造である。
【0043】
鍔付カラー106の鍔部106bの端面をボス部92の左側端面に当接させた状態で、外側方から鍔付ボルト108をカラー106の内部に挿通させたのち、ボス部92に形成されたねじ孔92aに締め付けることで、ノックセンサ80がシリンダブロック30に支持される。
【0044】
上記構成において、
図3に示すように、シリンダブロック30の後部には、冷却水取入口88、バランサ、スタータモータ82、ブリーザ取出口86等の周辺部品が多く配置されている。しかしながら、ノックセンサ80が、シリンダブロック30の左側端面30aに取り付けられているので、ノックセンサ80が、シリンダブロック30の後方の周辺部品と干渉することがなく、エンジン周辺のスペースを有効活用できる。その結果、ノックセンサ80の組付性およびメンテナンス性が向上する。
【0045】
また、ノックセンサ80は、シリンダブロック30の左側端面30aにおける後端部に配置されている。これにより、シリンダブロック30の壁のうち回転軸方向X2および直交方向(前後方向)X3に延びる壁を介してノックセンサ80から離れた気筒CY2〜CY4の振動も検出できる。
【0046】
さらに、ノックセンサ80は、ウォータージャケット90およびボルト孔96よりも後側に配置されている。これにより、各気筒CY1〜CY4からの振動が、ウォータージャケット90およびボルト孔96をかわして直接ノックセンサ80に伝わるから、精度よくノッキングを検出できる。
【0047】
また、ノックセンサ80は、シリンダブロック30の左側端面30aにおける吸気ポート54(
図1)が配置される外面(後面)に近い部分に配置されている。吸気側は排気側よりも低温であるから、ノックセンサ80の温度上昇が抑制される。
【0048】
さらに、ノックセンサ80は、カムチェーン100とは反対側であるシリンダブロック30の左側端面30aに取り付けられている。これにより、カムチェーン100とノックセンサ80とが干渉することがなく、エンジン周辺のスペースを一層有効に活用できる。また、ノックセンサ80は、サイドスタンド29が配置される左側に配置されているので、吸気ダクト50がない場合でも、サイドスタンド29を用いて自動二輪車を自立させたときにノックセンサ80およびリード線80bが目立たない。
【0049】
また、ノックセンサ80は、発電機カバー27の外側端縁27aよりも車幅方向内側に配置されている。これにより、自動二輪車が横転した場合でも、発電機カバー27によりノックセンサ80の損傷を防ぐことができる。
【0050】
さらに、ノックセンサ80は、1サイクルにおける最先のタイミングで点火される1番気筒の近傍に配置されているので、ノッキングを効果的に検出できる。さらに、ノックセンサ80から離れた気筒についても、シリンダブロック30の後壁30bを介して振動がノックセンサ80に伝わるので、1つのノックセンサ80ですべての気筒のノッキングを検知できる。
【0051】
また、ノックセンサ80が、シリンダブロック30の左側端面30aのうちミッションケース33(クランクケース28の後部)に近い部分である後部に配置され、ミッションケースの上方に過給機42が配置されている。これにより、エンジン周辺のスペースをより一層有効に活用できる。
【0052】
ノックセンサ80は、気筒のボアよりも直交方向外側(本実施形態では後側)に配置されるのが好ましい。また、ノックセンサ80は、ウォータージャケット90よりも直交方向外側(本実施形態では後側)に配置されるのが好ましい。さらに、ノックセンサ80は、ボルト孔96よりも直交方向外側(本実施形態では後側)および/または回転軸方向外側(本実施形態では左側)に配置されるのが好ましい。これにより、ノックセンサ80から離れた位置の気筒の振動を検出しやすくなる。
【0053】
本発明は、特に、ノッキング生じやすい過給機搭載のエンジンに適用できる。過給機は、クランク軸の回転力によって駆動されるほか、排気エネルギー、電気モータ等で駆動されてもよい。また、複数気筒エンジンでは、ノックセンサの数を減らすことができ、製造コストを抑えることができる。特に、エンジン回転軸方向に複数の気筒が並ぶエンジンに好適に適用できる。
【0054】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、ノックセンサ80を
図1のシリンダブロック30に取り付けていたが、シリンダヘッド32に取り付けてもよい。シリンダブロック30に取り付ける場合、燃焼室71(
図3)に近い上部に取り付けるのが好ましく、シリンダヘッド32に取り付ける場合、燃焼室71(
図3)に近い下部に取り付けるのが好ましい。
【0055】
また、上記実施形態では、シリンダブロック30の左側端面30aに一つのノックセンサ80を設けているが、このノックセンサ80に加えて、補助的にサブのノックセンサを設けて、両方のノックセンサによって、より正確にノッキングを検出するようにしてもよい。その場合、サブのノックセンサは、任意の位置に配置してもよいが、特に、メインのノックセンサ80から離れた右側部に設けるのが好ましい。
【0056】
上記実施形態では、過給機を搭載した4気筒4サイクルエンジンについて説明したが、本発明のエンジンは2気筒エンジンでも、単気筒エンジンでもよく、過給機は搭載されていなくてもよい。また、本発明のエンジンは、自動二輪車以外の車両、船舶等のエンジンにも適用可能で、さらに、地上設置のエンジンにも適用できる。従って、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。