車両用エンジンの排気制御装置
【課題】彎曲部を有して排気弁口に連なる排気通路を形成する排気通路形成手段に、排気通路の開口面積を変化させ得る排気制御弁が配設される車両用エンジンの排気制御装置において、排気流速を良好に制御することを可能とする。
【解決手段】排気制御弁であるロータリバルブ７１が、排気弁口に最も近い彎曲部６５ａでの排気通路６７の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして排気通路形成手段７０に配設される。
【解決手段】排気制御弁であるロータリバルブ７１が、排気弁口に最も近い彎曲部６５ａでの排気通路６７の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして排気通路形成手段７０に配設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に臨んでシリンダヘッドに設けられる排気弁口を開閉可能な排気弁が、前記シリンダヘッドに開閉作動可能に配設され、彎曲部を有して前記排気弁口に連なる排気通路を形成する排気通路形成手段に、前記排気通路の開口面積を変化させ得る排気制御弁が配設される車両用エンジンの排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
彎曲部を有して排気弁口に連なる排気通路の前記彎曲部に、バタフライバルブである排気制御弁が配置された自動二輪車用エンジンの排気制御装置が、特許文献１で知られている。
【特許文献１】特開平２−０４９９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、排気通路の彎曲部の略中央にバタフライバルブが配置されており、バタフライバルブを全閉状態としたときには、彎曲部において彎曲外側の流速の速い部分で排気通路の内壁およびバタフライバルブ間を排気が流通するだけでなく、彎曲内側の流速の遅い部分で排気通路の内壁およびバタフライバルブ間を排気が流通するので、排気流速が一定ではなく、排気流速や流れを正確に制御することが難しい。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排気流速を良好に制御することを可能とした車両用エンジンの排気制御装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、燃焼室に臨んでシリンダヘッドに設けられる排気弁口を開閉可能な排気弁が、前記シリンダヘッドに開閉作動可能に配設され、彎曲部を有して前記排気弁口に連なる排気通路を形成する排気通路形成手段に、前記排気通路の開口面積を変化させ得る排気制御弁が配設される車両用エンジンの排気制御装置において、前記排気制御弁であるロータリバルブが、前記排気弁口に最も近い前記彎曲部での前記排気通路の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして前記排気通路形成手段に配設されることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ロータリバルブを開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータと、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータの作動を制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、 前記ロータリバルブを開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータと、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションに基づいて前記ロータリバルブを開閉すべく前記アクチュエータの作動を制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットが、エンジン始動時に前記ロータリバルブを閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記スロットル開度またはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションとは無関係に前記ロータリバルブを強制的に閉弁させる信号を前記制御ユニットに入力する手動操作スイッチを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、排気制御弁は、排気弁口に最も近い彎曲部での排気通路の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させるロータリバルブであるので、燃焼室に近く排気流速の速い部分で排気の流れをロータリバルブで制御することになり、排気弁および吸気弁の開弁時期のオーバーラップによる新気の吹き抜けを抑制することができ、排気制御弁を大型化することなく、エンジンの最大出力を制御するようにしてスロットル操作による出力操作を良好なものとすることができる。また排気通路形成手段において彎曲部の彎曲外側にロータリバルブが配置されるので、ロータリバルブを燃焼室から極力離してロータリバルブの耐久性を高めることができ、排気通路形成手段へのロータリバルブの取付け性を良好とすることができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、エンジン出力がスロットル操作量に比例して直線的に変化するので、車両運転者の操作感の向上を図ることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、燃焼室の状態を表す指標すなわちスロットル開度またはエンジン回転数、ならびに変速機のギヤポジションに合わせて最適なロータリバルブの開閉制御を行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、エンジン始動時にスロットル開度が急激に増大してもエンジン出力を低くすることで車輪のグリップを良好なものとすることができる。
【００１４】
さらに請求項５記載の発明によれば、手動操作スイッチの操作によって、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションとは無関係にロータリバルブを強制的に閉弁させることにより、子供向け車両や練習用車両においてスロットル操作感を損なうことなくエンジン出力を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は自動二輪車の要部右側面図、図２は４サイクルエンジンの縦断左側面図であって図３の２−２線に沿う縦断側面図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５はロータリバルブの全開時（ａ）および全閉時（ｂ）の状態を図４の５−５線に沿って示す断面図、図６はロータリバルブの制御系を示すブロック図、図７はエンジン始動時のロータリバルブの開度変化を示す図、図８はロータリバルブの開度変化に伴う出力変化を示す図である。
【００１７】
先ず図１において、小型の車両である自動二輪車の車体フレームＦは、その前端のヘッドパイプ１５と、該ヘッドパイプ１５から後下がりに延びる左右一対のメインフレーム１６…と、それらのメインフレーム１６…の後部にそれぞれ連設されて下方に延びる左右一対のピボットプレート１７…と、前記ヘッドパイプ１５から下方に延びるダウンフレーム１８と、ダウンフレーム１８の下端および前記両ピボットプレート１７…間を結ぶ左右一対のロアフレーム１９…とを有し、４サイクルの水冷式である単気筒エンジンのエンジン本体２４が、前記メインフレーム１６…、前記ピボットプレート１７…、前記ダウンフレーム１８および前記ロアフレーム１９…で囲まれる空間に配置されるようにして車体フレームＦに支持される。またエンジン本体２４の前方にはダウンフレーム１８の左右に分かれたラジエータ２５…が配置されており、それらのラジエータ２５…が前記ダウンフレーム１８で支持される。
【００１８】
図２を併せて参照して、前記エンジン本体２４は、自動二輪車の左右方向に延びる軸線を有するクランクシャフト２６を回転自在に使用するクランクケース２７と、シリンダボア２８を有して前記クランクケース２７の上部に結合されるシリンダブロック２９と、該シリンダブロック２９の上部に結合されるシリンダヘッド３０と、該シリンダヘッド３０の上部に結合されるヘッドカバー３１とを備える。しかも前記シリンダブロック２９は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では、前記シリンダボア２８の軸線ＣＢをわずかに前上がりに傾斜させるようにして前記クランクケース２７に結合される。
【００１９】
前記シリンダボア２８にはピストン３２が摺動自在に嵌合されており、このピストン３２はコネクティングロッド３３を介して前記クランクシャフト２６に連接される。また前記シリンダブロック２９および前記シリンダヘッド３０間には、前記ピストン３２の頂部を臨ませる燃焼室３４が形成される。
【００２０】
ところで前記ピストン３２のシリンダボア２８内での往復摺動に応じて前記クランクシャフト２６は矢印３５で示す回転方向に回転するのであるが、前記シリンダボア２８の軸線ＣＢは、クランクシャフト２６の軸線ＣＣよりも前記回転方向３５にオフセットするように設定されており、このようにシリンダボア２８の軸線ＣＢをクランクシャフト２６の軸線ＣＣに対してオフセットするように設定することにより、シリンダボア２８の内面へのピストン３２の摺接による摩耗を抑え、シリンダブロック２９および燃焼室３４が前記摩耗によって高温となることを防止することができる。
【００２１】
前記シリンダヘッド３０には、前記燃焼室３４に臨む一対の吸気弁口３６…および一対の排気弁口３７…が設けられる。前記両吸気弁口３６…を個別に開閉する一対の吸気弁３８…ならびに前記両排気弁口３７…を個別に開閉する一対の排気弁３９…がシリンダヘッド３０に開閉作動可能に配設されており、両吸気弁３８…は弁ばね４０…でそれぞれ閉弁方向に付勢され、両排気弁３９…は弁ばね４１…でそれぞれ閉弁方向に付勢される。
【００２２】
図３をさらに併せて参照して、前記シリンダヘッド３０および前記ヘッドカバー３１間には、前記両吸気弁３８…および前記両排気弁３９…を開閉駆動する動弁装置４４が収容されるものであり、この動弁装置４４は、クランクシャフト２６と平行な軸線を有して前記両吸気弁３８…の上方に配置されるとともにシリンダヘッド３０で回転自在に支承されるカムシャフト４５と、該カムシャフト４５に設けられる一対の吸気側カム４８…および前記両吸気弁３８…間にそれぞれ介在する一対のバルブリフタ４６…と、前記カムシャフト４５に設けられる一対の排気側カム４９…に従動して揺動することで両排気弁３９…を開閉駆動する一対のロッカアーム４７…とを有してＳＯＨＣ型に構成される。
【００２３】
前記両バルブリフタ４６…は、上端を閉塞端とした有底円筒状に形成されており、前記吸気弁３８…の作動軸線と同軸の軸線方向に摺動するようにしてシリンダヘッド３０に嵌合される。前記吸気弁３８…のステム３８ａ…の上端は前記バルブリフタ４６…の閉塞端内面に当接され、両バルブリフタ４６…の閉塞端外面に前記吸気側カム４８…が当接する。また前記燃焼室３４に先端部を臨ませるようにしてシリンダヘッド３０に螺合される点火プラグ（図示せず）を挿入せしめプラグ挿入筒５０がシリンダヘッド３０に取付けられており、プラグ挿入筒５０の両側に配置される前記両ロッカアーム４７…は、前記カムシャフト４５と平行な軸線を有してシリンダヘッド３０に支持されるロッカシャフト５１で回動可能に支承される。しかも前記両ロッカアーム４７…の一端部には前記排気側カム４９…に転がり接触するローラ５２…がそれぞれ軸支され、前記両ロッカアーム４７…の他端部が前記排気弁３９…のステム３９ａ…の上端にそれぞれ当接される。
【００２４】
このようなＳＯＨＣ型の動弁装置４４では、クランクシャフト２６の軸線に直交する平面への投影図上で吸気弁３８…および排気弁３９…の作動軸線がなす角度αを比較的小さく設定することが可能であり、吸気弁３８…および排気弁３９…をより近づけて配置してシリンダヘッド３０の小型化を図ることができる。
【００２５】
エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態で左端部となる前記カムシャフト４５の一端部には、前記クランクシャフト２６の回転動力が調時伝動機構５３によって１／２の減速比で伝達されるものであり、該調時伝動機構５３は、クランクシャフト２６に設けられる駆動スプロケット（図示せず）と、前記カムシャフト４５の一端部に固定される被動スプロケット５５とに無端状のカムチェーン５６が巻き掛けられて成る。しかもシリンダブロック２９およびシリンダヘッド３０には、前記カムチェーン５６を走行させるカムチェーン室５７が形成されており、このカムチェーン室５７は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態で前記シリンダブロック２９および前記シリンダヘッド３０の左側端部に位置することになる。
【００２６】
前記シリンダヘッド３０には、前記両吸気弁口３６…に共通に通じる単一の吸気ポート５８が設けられており、この吸気ポート５８の一部を形成してシリンダヘッド３０の後部側面から後方に突出するようにしてシリンダヘッド３０に一体に設けられる吸気側接続管部５９には、前記吸気ポート５８に通じる吸気路６０を形成して前記シリンダヘッド３０の後方に配置されるスロットルボディ６１がインシュレータ６２を介して接続される。このスロットルボディ６１には、前記吸気路６０の開口面積を変化させるスロットル弁６３が回動可能に支承されるとともに、前記吸気ポート５８に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁６４が取付けられる。
【００２７】
またシリンダヘッド３０には、前記両排気弁口３７…に共通に通じる単一の排気ポート６５が設けられており、この排気ポート６５の一部を形成してシリンダヘッド３０の前部側面から前方に突出する排気側接続管部６６がシリンダヘッド３０に一体に設けられる。この排気側接続管部６６には、前記排気ポート６５を含む排気通路６７を形成するようにして排気ポート６５に上流端を通じさせる排気管６８が接続されており、この排気管６８の下流端は排気マフラー６９（図１参照）に接続される。而して排気側接続管部６６を一体に有するシリンダヘッド３０の一部および前記排気管６８は排気通路６７を協働して形成する排気通路形成手段７０を構成する。
【００２８】
前記排気側接続管部６６は、彎曲部６５ａを排気ポート６５の一部が形成するようにしてシリンダヘッド３０に一体に連設されるものであり、前記彎曲部６５ａは、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では自動二輪車の左右方向の一方、この実施例では右方向に凸に膨らむようにして水平方向で彎曲するものであり、車体フレームＦの一部を構成してシリンダヘッド３０の前方に配置されるダウンフレーム１８を避けるようにして、前記ダウンフレーム１８の後方で左側に屈曲するように形成されてシリンダヘッド３０に一体に連設される。
【００２９】
前記排気管６８の上流端は排気側接続管部６６に接続されるものであり、この排気管６８は、その長さを長くするために、図１で示すように前記排気側接続管部６６の延長方向に左側にわずかに延びてから前記ダウンフレーム１８の前方に回り込むようにして下方に延びる垂下管部６８ａと、該垂下管部６８ａの下端から右側に屈曲して右側斜め上方に延びる第１上昇管部６８ｂと、第１上昇管部６８ｂの後端から左側に屈曲して車体フレームＦの幅方向中央側に寄りつつわずかに後上がりとして後方に延びる第２上昇管部６８ｃとを有する。
【００３０】
図４を併せて参照して、前記排気通路６７のうち前記排気弁口３７…に最も近い位置に配置される彎曲部すなわち排気ポート６５の一部が形成する前記彎曲部６５ａの通路断面積は排気制御弁であるロータリバルブ７１で変化せしめられる。
【００３１】
このロータリバルブ７１は、その閉弁時に排気通路６７における排気ポート６５の内壁から排気ポート６５内に一部を突出させることで前記彎曲部６５ａの彎曲外側の一部通路断面積を変化させるようにして前記シリンダヘッド３０の排気側接続管部６６に配設されるものであり、前記彎曲部６５ａの中心ＣＬから彎曲外側にオフセットした位置、この実施例では、排気ポート６５の中心ＣＬから前記カムチェーン室５７とは反対側にオフセットした位置でシリンダボア２８の軸線ＣＢと略平行として上下方向に指向した回動軸線ＣＲを有するロータリバルブ７１が排気側接続管部６６に配設される。
【００３２】
前記ロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを中心とする円柱状の外面形状を有するバルブ主体７２に、図４および図５（ａ）で示す全開時には前記排気通路６７における排気ポート６５の一部を構成する通路部７３が前記バルブ主体７２の一部を切欠くようにして形成されて成り、前記バルブ主体７２の両端には、その回動軸線ＣＲと同軸である回動軸部７２ａ，７２ｂが同軸にかつ一体に突設される。また前記ロータリバルブ７１の閉弁時に、該ロータリバルブ７１の外面すなわちバルブ主体７２の外面の一部は、図５（ｂ）で示すように、前記排気通路６７における排気ポート６５の内壁から突出する。しかもバルブ主体７２は円柱状のものであるので、閉弁状態にあるロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の少なくとも前記内壁からの突出先端側外面、この実施例ではロータリバルブ７１の回動軸線ＣＲが排気通路６７を横切る位置にあるのでロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の突出先端側外面が、前記内壁からの突出量を排気通路６７の上流側から下流側に向かうにつれて次第に増加することになる。
【００３３】
ロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０と一体である排気側接続管部６６に一体に設けられるバルブハウジング７４に収容される。このバルブハウジング７４は、前記バルブ主体７２を回動可能に収容する収容部７４ａと、該収容部７４ａの上部に一体に連なる函状部７４ｂとから成るものであり、函状部７４ｂは、収容部７４ａから前記カムチェーン室５７とは反対側に延びて上部を開放した矩形状に形成される。
【００３４】
前記収容部７４ａには、前記排気ポート６５における彎曲部６５ａの彎曲外側を上下に横切る収容孔７５と、該収容孔７５よりも小径に形成されて該収容孔７５に同軸に連なる有底の下部支持孔７６とが設けられ、収容孔７５および下部支持孔７６間には上方に臨む環状の下部支持面７７が形成される。前記収容孔７５の上端は、前記函状部７４ｂ内に臨んで収容部７４ａの上端に形成される平坦な結合面７８に開口されており、この結合面７８には、ロータリバルブ７１のバルブ主体７２を前記下部支持面７７との間に挟む押さえ部材７９が複数たとえば一対のボルト８０，８０で結合される。
【００３５】
すなわち前記バルブ主体７２は、その回動軸部７２ａを下部支持孔７６に回動可能に嵌合するようにして収容孔７５に上方から挿入されるものであり、そのバルブ主体７２を上方から押さえるようにして押さえ部材７９が前記結合面７８に締結される。しかも押さえ部材７９には、前記バルブ主体７２の回動軸部７２ｂを回動可能に貫通せしめる上部支持孔８１が設けられており、押さえ部材７９および前記回動軸部７２ｂ間には環状のシール部材８２が介装される。
【００３６】
前記ロータリバルブ７１の回動軸部７２ｂおよび押さえ部材７９間には戻しばね８３が設けられており、回動軸部７２ｂすなわちロータリバルブ７１は、前記戻しばね８３のばね力によって開弁側、すなわち図５で示すように通路部７３が排気ポート６５の内面に面一に連なる回動位置側に付勢される。
【００３７】
前記バルブハウジング７４の上端面すなわち函状部７４ｂの上端面は、シリンダヘッド３０のヘッドカバー３１への結合面８４と面一となるように形成されており、函状部７４ｂの上端面には、バルブハウジング７４との間に作動室８５を形成する蓋部材８６が締結される。
【００３８】
前記作動室８５内で前記ロータリバルブ７１の回動軸部７２ｂにはドラム８７が固定されており、このドラム８７には、牽引時に前記ロータリバルブ７１を閉弁側に回動する閉じ側ケーブル８８の一端部と、牽引時に前記ロータリバルブ７１を開弁側に回動する開き側ケーブル８９の一端部とが相互に反対側から巻き掛け、係合される。
【００３９】
閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９は、アウターケーブル８８ａ，８９ａ内にインナーケーブル８８ｂ，８９ｂが移動自在に挿通されて成るものであり、アウターケーブル８８ａ，８９ａの一端部はドラム８７から離隔した位置で前記函状部７４ｂの側壁に固定され、アウターケーブル８８ａ，８９ａの一端部から突出したインナーケーブル８８ｂ，８９ｂの一端部が前記ドラム８７に連結される。
【００４０】
一方、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９の他端部は、正逆可能な電動モータを有して車体フレームＦに支持されるアクチュエータ９０に連結されており、該アクチュエータ９０によって、閉じ側ケーブル８８を牽引することでロータリバルブ７１が閉弁方向に回動し、開き側ケーシング８９を牽引することでロータリバルブ７１が開弁側に回動することになる。
【００４１】
図６において、前記アクチュエータ９０の作動は制御ユニット９８で制御されるものであり、該制御ユニット９８には、スロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θ、ならびにギヤポジション検出手段１００で検出される変速機のギヤポジションＧＰが入力され、制御ユニット９８は、スロットル開度θおよびギヤポジションＧＰに基づいて前記ロータリバルブ７１を開閉すべく前記アクチュエータ９０の作動を制御する。なお前記スロットル開度θに代えてエンジン回転数を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また制御ユニット９８には、手動操作スイッチ１０１からの信号が入力されるものであり、制御ユニット９８は、前記手動操作スイッチ１０１の手動操作時には、スロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θまたは前記エンジン回転数、ならびにギヤポジション検出器１００で検出される変速機のギヤポジションＧＰとは無関係に前記ロータリバルブ７１を強制的に閉弁させるように前記アクチュエータ９０の作動を制御する。
【００４３】
しかも制御ユニット９８は、エンジン始動時には、図７で示すように前記ロータリバルブ７１を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ９０の作動を制御するものであり、さらにエンジン始動後は、エンジン出力が、図８で示すように、スロットル操作量すなわちスロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θに比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータ９０の作動を制御する。
【００４４】
次にこの実施例の作用について説明すると、排気通路形成手段７０で形成される排気通路６７のうち排気弁口３７…に最も近い彎曲部すなわち排気ポート６５の彎曲部６５ａでの通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積が、ロータリバルブ７１で変化せしめられるので、燃焼室３４に近く排気流速の速い部分で排気の流れをロータリバルブ７１で制御することになり、排気弁３８…および吸気弁３９…の開弁時期のオーバーラップによる新気の吹き抜けを抑制することができ、彎曲内側に配置される場合に比べてロータリバルブ７１の小型化を図ることができ、エンジンの最大出力を制御するようにしてスロットル操作による出力操作を良好なものとすることができる。また排気通路形成手段７０において彎曲部６５ａの彎曲外側にロータリバルブ７１が配置されるので、ロータリバルブ７１を燃焼室３４から極力離してロータリバルブ７１の耐久性を高めることができ、排気通路形成手段７０へのロータリバルブ７１の取付け性を良好とすることができる。
【００４５】
またロータリバルブ７１は、その全開時には前記排気通路６７における排気ポート６５の内面に面一に連なるものであり、ロータリバルブ７１の全開時に排気通路６７における排気ポート６５の断面積をロータリバルブ７１が減少させることはない。しかも閉弁状態にあるロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の少なくとも前記内壁からの突出先端側外面、この実施例では突出先端側外面の前記内壁からの突出量が排気通路６７の上流側から下流側に向かうにつれて次第に増加しており、排気流速が速い場合でもロータリバルブ７１の表面に沿って排気を滑らかに流通せしめ、ロータリバルブ７１の表面での乱流の発生を防止し、ロータリバルブ７１の開閉による良好な排気制御を実現することができる。
【００４６】
またロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを中心とする円柱状の外面形状を有するバルブ主体７２に、全開時に前記排気ポート６５の一部を構成する通路部７３がバルブ主体７２の一部を切欠くようにして形成されて成るものであり、ロータリバルブ７１の加工性を高めることができる。
【００４７】
さらにロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０に設けられる排気ポート６５の開口面積を変化させ得るものであり、排気ポート６５の中心ＣＬからカムチェーン室５７とは反対側にオフセットした位置で前記シリンダヘッド３０の排気側接続管部６６に回動可能に配設されるので、調時伝動機構５３の一部を構成してカムシャフト４５に設けられる被動スプロケット５５とのロータリバルブ７１の干渉を回避するようにしてシリンダヘッド３０の小型化を図ることができる。
【００４８】
ところで吸気弁３８…および排気弁３９…を開閉駆動する動弁装置４４では、吸気弁３８…の上方に配置されるカムシャフト４５に設けられる排気側カム４９…が、該排気側カム４９…に従動して揺動するロッカアーム４７…を介して排気弁３９…に連動、連結されており、このような動弁装置４４は、クランクシャフト２６の軸線に直交する平面への投影図上で吸気弁３８…および排気弁３９…の作動軸線がなす角度αを比較的小さく設定することが可能であり、吸気弁３８…および排気弁３９…をより近づけて配置してシリンダヘッド３０の小型化を図ることができるのであるが、ロータリバルブ７１の回動軸線ＣＲがシリンダブロック２９におけるシリンダボア２８の軸線ＣＢと略平行に設定されるので、シリンダボア２８およびクランクシャフト２６の軸線に直交する方向でエンジン本体２４をコンパクト化することができる。
【００４９】
しかも前記ロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０と一体の排気側接続管部６６に一体に設けられるバルブハウジング７４に回動可能に収容されるので、ロータリバルブ７１を収容するバルブハウジングを特別に用意することが不要であり、部品点数を低減することができる。
【００５０】
前記排気側接続管部６６は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では自動二輪車の右方向に凸に膨らんで水平方向に彎曲した彎曲部６５ａを排気ポート６５の一部が形成するようにしてシリンダヘッド３０に一体に連設されるものであり、ロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを上下方向に指向させて前記バルブハウジング７４に収容されるので、バルブハウジング７４のシリンダヘッド３０との干渉を避けることが可能であり、ロータリバルブ７１の回動軸部７２ａ，７２ｂを燃焼室３４から離隔させて前記回動軸部７２ａ，７２ｂが高温になることを防止することができる。またロータリバルブ７１を駆動する駆動機構であるドラム８７や、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９等をバルブハウジング７４の上部に配設することによってドラム８７や、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９等を下方からの飛び石等から容易に保護することができる。
【００５１】
またバルブハウジング７４は、前記ロータリバルブ７１を上方から組付けることを可能として上方に開放するようにしてシリンダヘッド３０と一体の排気側接続管部６６に一体に設けられ、バルブハウジング７４の上端面が、前記シリンダヘッド３０のヘッドカバー３１への結合面８４と面一に形成されているので、バルブハウジング７４の加工性を良好にするとともにバルブハウジング７４のロータリバルブ７１の組付けを容易とすることができる。
【００５２】
さらにエンジン本体２４は、そのシリンダボア２８の軸線ＣＢが、クランクシャフト２６の軸線ＣＣから該クランクシャフト２６の回転方向３５にオフセットして配置されるように構成されるので、シリンダボア２８の内面へのピストン３２の摺接による摩擦を抑え、シリンダブロック２９および燃焼室３４がより高温となることを防止することができ、排気ポート６５に配設されるロータリバルブ７１への熱影響をより小さくすることができる。
【００５３】
またロータリバルブ７１を開閉作動せしめるアクチュエータ９０を制御する制御ユニット９８は、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにしてアクチュエータ９０の作動を制御するので、自動二輪車の運転者の操作感の向上を図ることができる。
【００５４】
また制御ユニット９８は、スロットル開度θまたはエンジン回転数と、変速機のギヤポジションＧＰとに基づいて前記ロータリバルブ７１を開閉するようにアクチュエータ９０の作動を制御するので、燃焼室３４の状態を表す指標すなわちスロットル開度θまたはエンジン回転数、ならびに変速機のギヤポジションＧＰに合わせて最適なロータリバルブ７１の開閉制御を行うことができる。
【００５５】
またエンジン始動時に制御ユニット９８は、ロータリバルブ７１を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ９０の作動を制御するので、エンジン始動時にスロットル開度θが急激に増大してもエンジン出力を低くすることで車輪のグリップを良好なものとすることができる。
【００５６】
さらに手動操作スイッチ１０１の操作による信号が制御ユニット９８に入力されたときに、該制御ユニット９８は、スロットル開度θまたはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションＧＰとは無関係にロータリバルブ７１を強制的に閉弁させるようにアクチュエータ９０の作動を制御するので、子供向け車両や練習用車両においてスロットル操作感を損なうことなくエンジン出力を低下させることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】自動二輪車の要部右側面図である。
【図２】４サイクルエンジンの縦断左側面図であって図３の２−２線に沿う縦断側面図である。
【図３】図２の３−３線拡大断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】ロータリバルブの全開時（ａ）および全閉時（ｂ）の状態を図４の５−５線に沿って示す断面図である。
【図６】ロータリバルブの制御系を示すブロック図である。
【図７】エンジン始動時のロータリバルブの開度変化を示す図である。
【図８】ロータリバルブの開度変化に伴う出力変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
３０・・・シリンダヘッド
３４・・・燃焼室
３７・・・排気弁口
３９・・・排気弁
６５ａ・・・彎曲部
６７・・・排気通路
７０・・・排気通路形成手段
７１・・・ロータリバルブ
９０・・・アクチュエータ
９８・・・制御ユニット
１０１・・・手動操作スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に臨んでシリンダヘッドに設けられる排気弁口を開閉可能な排気弁が、前記シリンダヘッドに開閉作動可能に配設され、彎曲部を有して前記排気弁口に連なる排気通路を形成する排気通路形成手段に、前記排気通路の開口面積を変化させ得る排気制御弁が配設される車両用エンジンの排気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
彎曲部を有して排気弁口に連なる排気通路の前記彎曲部に、バタフライバルブである排気制御弁が配置された自動二輪車用エンジンの排気制御装置が、特許文献１で知られている。
【特許文献１】特開平２−０４９９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記特許文献１で開示されたものでは、排気通路の彎曲部の略中央にバタフライバルブが配置されており、バタフライバルブを全閉状態としたときには、彎曲部において彎曲外側の流速の速い部分で排気通路の内壁およびバタフライバルブ間を排気が流通するだけでなく、彎曲内側の流速の遅い部分で排気通路の内壁およびバタフライバルブ間を排気が流通するので、排気流速が一定ではなく、排気流速や流れを正確に制御することが難しい。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、排気流速を良好に制御することを可能とした車両用エンジンの排気制御装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、燃焼室に臨んでシリンダヘッドに設けられる排気弁口を開閉可能な排気弁が、前記シリンダヘッドに開閉作動可能に配設され、彎曲部を有して前記排気弁口に連なる排気通路を形成する排気通路形成手段に、前記排気通路の開口面積を変化させ得る排気制御弁が配設される車両用エンジンの排気制御装置において、前記排気制御弁であるロータリバルブが、前記排気弁口に最も近い前記彎曲部での前記排気通路の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして前記排気通路形成手段に配設されることを特徴とする。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記ロータリバルブを開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータと、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータの作動を制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、 前記ロータリバルブを開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータと、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションに基づいて前記ロータリバルブを開閉すべく前記アクチュエータの作動を制御する制御ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットが、エンジン始動時に前記ロータリバルブを閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータの作動を制御することを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記スロットル開度またはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションとは無関係に前記ロータリバルブを強制的に閉弁させる信号を前記制御ユニットに入力する手動操作スイッチを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、排気制御弁は、排気弁口に最も近い彎曲部での排気通路の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させるロータリバルブであるので、燃焼室に近く排気流速の速い部分で排気の流れをロータリバルブで制御することになり、排気弁および吸気弁の開弁時期のオーバーラップによる新気の吹き抜けを抑制することができ、排気制御弁を大型化することなく、エンジンの最大出力を制御するようにしてスロットル操作による出力操作を良好なものとすることができる。また排気通路形成手段において彎曲部の彎曲外側にロータリバルブが配置されるので、ロータリバルブを燃焼室から極力離してロータリバルブの耐久性を高めることができ、排気通路形成手段へのロータリバルブの取付け性を良好とすることができる。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、エンジン出力がスロットル操作量に比例して直線的に変化するので、車両運転者の操作感の向上を図ることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、燃焼室の状態を表す指標すなわちスロットル開度またはエンジン回転数、ならびに変速機のギヤポジションに合わせて最適なロータリバルブの開閉制御を行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、エンジン始動時にスロットル開度が急激に増大してもエンジン出力を低くすることで車輪のグリップを良好なものとすることができる。
【００１４】
さらに請求項５記載の発明によれば、手動操作スイッチの操作によって、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションとは無関係にロータリバルブを強制的に閉弁させることにより、子供向け車両や練習用車両においてスロットル操作感を損なうことなくエンジン出力を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１は自動二輪車の要部右側面図、図２は４サイクルエンジンの縦断左側面図であって図３の２−２線に沿う縦断側面図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５はロータリバルブの全開時（ａ）および全閉時（ｂ）の状態を図４の５−５線に沿って示す断面図、図６はロータリバルブの制御系を示すブロック図、図７はエンジン始動時のロータリバルブの開度変化を示す図、図８はロータリバルブの開度変化に伴う出力変化を示す図である。
【００１７】
先ず図１において、小型の車両である自動二輪車の車体フレームＦは、その前端のヘッドパイプ１５と、該ヘッドパイプ１５から後下がりに延びる左右一対のメインフレーム１６…と、それらのメインフレーム１６…の後部にそれぞれ連設されて下方に延びる左右一対のピボットプレート１７…と、前記ヘッドパイプ１５から下方に延びるダウンフレーム１８と、ダウンフレーム１８の下端および前記両ピボットプレート１７…間を結ぶ左右一対のロアフレーム１９…とを有し、４サイクルの水冷式である単気筒エンジンのエンジン本体２４が、前記メインフレーム１６…、前記ピボットプレート１７…、前記ダウンフレーム１８および前記ロアフレーム１９…で囲まれる空間に配置されるようにして車体フレームＦに支持される。またエンジン本体２４の前方にはダウンフレーム１８の左右に分かれたラジエータ２５…が配置されており、それらのラジエータ２５…が前記ダウンフレーム１８で支持される。
【００１８】
図２を併せて参照して、前記エンジン本体２４は、自動二輪車の左右方向に延びる軸線を有するクランクシャフト２６を回転自在に使用するクランクケース２７と、シリンダボア２８を有して前記クランクケース２７の上部に結合されるシリンダブロック２９と、該シリンダブロック２９の上部に結合されるシリンダヘッド３０と、該シリンダヘッド３０の上部に結合されるヘッドカバー３１とを備える。しかも前記シリンダブロック２９は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では、前記シリンダボア２８の軸線ＣＢをわずかに前上がりに傾斜させるようにして前記クランクケース２７に結合される。
【００１９】
前記シリンダボア２８にはピストン３２が摺動自在に嵌合されており、このピストン３２はコネクティングロッド３３を介して前記クランクシャフト２６に連接される。また前記シリンダブロック２９および前記シリンダヘッド３０間には、前記ピストン３２の頂部を臨ませる燃焼室３４が形成される。
【００２０】
ところで前記ピストン３２のシリンダボア２８内での往復摺動に応じて前記クランクシャフト２６は矢印３５で示す回転方向に回転するのであるが、前記シリンダボア２８の軸線ＣＢは、クランクシャフト２６の軸線ＣＣよりも前記回転方向３５にオフセットするように設定されており、このようにシリンダボア２８の軸線ＣＢをクランクシャフト２６の軸線ＣＣに対してオフセットするように設定することにより、シリンダボア２８の内面へのピストン３２の摺接による摩耗を抑え、シリンダブロック２９および燃焼室３４が前記摩耗によって高温となることを防止することができる。
【００２１】
前記シリンダヘッド３０には、前記燃焼室３４に臨む一対の吸気弁口３６…および一対の排気弁口３７…が設けられる。前記両吸気弁口３６…を個別に開閉する一対の吸気弁３８…ならびに前記両排気弁口３７…を個別に開閉する一対の排気弁３９…がシリンダヘッド３０に開閉作動可能に配設されており、両吸気弁３８…は弁ばね４０…でそれぞれ閉弁方向に付勢され、両排気弁３９…は弁ばね４１…でそれぞれ閉弁方向に付勢される。
【００２２】
図３をさらに併せて参照して、前記シリンダヘッド３０および前記ヘッドカバー３１間には、前記両吸気弁３８…および前記両排気弁３９…を開閉駆動する動弁装置４４が収容されるものであり、この動弁装置４４は、クランクシャフト２６と平行な軸線を有して前記両吸気弁３８…の上方に配置されるとともにシリンダヘッド３０で回転自在に支承されるカムシャフト４５と、該カムシャフト４５に設けられる一対の吸気側カム４８…および前記両吸気弁３８…間にそれぞれ介在する一対のバルブリフタ４６…と、前記カムシャフト４５に設けられる一対の排気側カム４９…に従動して揺動することで両排気弁３９…を開閉駆動する一対のロッカアーム４７…とを有してＳＯＨＣ型に構成される。
【００２３】
前記両バルブリフタ４６…は、上端を閉塞端とした有底円筒状に形成されており、前記吸気弁３８…の作動軸線と同軸の軸線方向に摺動するようにしてシリンダヘッド３０に嵌合される。前記吸気弁３８…のステム３８ａ…の上端は前記バルブリフタ４６…の閉塞端内面に当接され、両バルブリフタ４６…の閉塞端外面に前記吸気側カム４８…が当接する。また前記燃焼室３４に先端部を臨ませるようにしてシリンダヘッド３０に螺合される点火プラグ（図示せず）を挿入せしめプラグ挿入筒５０がシリンダヘッド３０に取付けられており、プラグ挿入筒５０の両側に配置される前記両ロッカアーム４７…は、前記カムシャフト４５と平行な軸線を有してシリンダヘッド３０に支持されるロッカシャフト５１で回動可能に支承される。しかも前記両ロッカアーム４７…の一端部には前記排気側カム４９…に転がり接触するローラ５２…がそれぞれ軸支され、前記両ロッカアーム４７…の他端部が前記排気弁３９…のステム３９ａ…の上端にそれぞれ当接される。
【００２４】
このようなＳＯＨＣ型の動弁装置４４では、クランクシャフト２６の軸線に直交する平面への投影図上で吸気弁３８…および排気弁３９…の作動軸線がなす角度αを比較的小さく設定することが可能であり、吸気弁３８…および排気弁３９…をより近づけて配置してシリンダヘッド３０の小型化を図ることができる。
【００２５】
エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態で左端部となる前記カムシャフト４５の一端部には、前記クランクシャフト２６の回転動力が調時伝動機構５３によって１／２の減速比で伝達されるものであり、該調時伝動機構５３は、クランクシャフト２６に設けられる駆動スプロケット（図示せず）と、前記カムシャフト４５の一端部に固定される被動スプロケット５５とに無端状のカムチェーン５６が巻き掛けられて成る。しかもシリンダブロック２９およびシリンダヘッド３０には、前記カムチェーン５６を走行させるカムチェーン室５７が形成されており、このカムチェーン室５７は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態で前記シリンダブロック２９および前記シリンダヘッド３０の左側端部に位置することになる。
【００２６】
前記シリンダヘッド３０には、前記両吸気弁口３６…に共通に通じる単一の吸気ポート５８が設けられており、この吸気ポート５８の一部を形成してシリンダヘッド３０の後部側面から後方に突出するようにしてシリンダヘッド３０に一体に設けられる吸気側接続管部５９には、前記吸気ポート５８に通じる吸気路６０を形成して前記シリンダヘッド３０の後方に配置されるスロットルボディ６１がインシュレータ６２を介して接続される。このスロットルボディ６１には、前記吸気路６０の開口面積を変化させるスロットル弁６３が回動可能に支承されるとともに、前記吸気ポート５８に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁６４が取付けられる。
【００２７】
またシリンダヘッド３０には、前記両排気弁口３７…に共通に通じる単一の排気ポート６５が設けられており、この排気ポート６５の一部を形成してシリンダヘッド３０の前部側面から前方に突出する排気側接続管部６６がシリンダヘッド３０に一体に設けられる。この排気側接続管部６６には、前記排気ポート６５を含む排気通路６７を形成するようにして排気ポート６５に上流端を通じさせる排気管６８が接続されており、この排気管６８の下流端は排気マフラー６９（図１参照）に接続される。而して排気側接続管部６６を一体に有するシリンダヘッド３０の一部および前記排気管６８は排気通路６７を協働して形成する排気通路形成手段７０を構成する。
【００２８】
前記排気側接続管部６６は、彎曲部６５ａを排気ポート６５の一部が形成するようにしてシリンダヘッド３０に一体に連設されるものであり、前記彎曲部６５ａは、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では自動二輪車の左右方向の一方、この実施例では右方向に凸に膨らむようにして水平方向で彎曲するものであり、車体フレームＦの一部を構成してシリンダヘッド３０の前方に配置されるダウンフレーム１８を避けるようにして、前記ダウンフレーム１８の後方で左側に屈曲するように形成されてシリンダヘッド３０に一体に連設される。
【００２９】
前記排気管６８の上流端は排気側接続管部６６に接続されるものであり、この排気管６８は、その長さを長くするために、図１で示すように前記排気側接続管部６６の延長方向に左側にわずかに延びてから前記ダウンフレーム１８の前方に回り込むようにして下方に延びる垂下管部６８ａと、該垂下管部６８ａの下端から右側に屈曲して右側斜め上方に延びる第１上昇管部６８ｂと、第１上昇管部６８ｂの後端から左側に屈曲して車体フレームＦの幅方向中央側に寄りつつわずかに後上がりとして後方に延びる第２上昇管部６８ｃとを有する。
【００３０】
図４を併せて参照して、前記排気通路６７のうち前記排気弁口３７…に最も近い位置に配置される彎曲部すなわち排気ポート６５の一部が形成する前記彎曲部６５ａの通路断面積は排気制御弁であるロータリバルブ７１で変化せしめられる。
【００３１】
このロータリバルブ７１は、その閉弁時に排気通路６７における排気ポート６５の内壁から排気ポート６５内に一部を突出させることで前記彎曲部６５ａの彎曲外側の一部通路断面積を変化させるようにして前記シリンダヘッド３０の排気側接続管部６６に配設されるものであり、前記彎曲部６５ａの中心ＣＬから彎曲外側にオフセットした位置、この実施例では、排気ポート６５の中心ＣＬから前記カムチェーン室５７とは反対側にオフセットした位置でシリンダボア２８の軸線ＣＢと略平行として上下方向に指向した回動軸線ＣＲを有するロータリバルブ７１が排気側接続管部６６に配設される。
【００３２】
前記ロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを中心とする円柱状の外面形状を有するバルブ主体７２に、図４および図５（ａ）で示す全開時には前記排気通路６７における排気ポート６５の一部を構成する通路部７３が前記バルブ主体７２の一部を切欠くようにして形成されて成り、前記バルブ主体７２の両端には、その回動軸線ＣＲと同軸である回動軸部７２ａ，７２ｂが同軸にかつ一体に突設される。また前記ロータリバルブ７１の閉弁時に、該ロータリバルブ７１の外面すなわちバルブ主体７２の外面の一部は、図５（ｂ）で示すように、前記排気通路６７における排気ポート６５の内壁から突出する。しかもバルブ主体７２は円柱状のものであるので、閉弁状態にあるロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の少なくとも前記内壁からの突出先端側外面、この実施例ではロータリバルブ７１の回動軸線ＣＲが排気通路６７を横切る位置にあるのでロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の突出先端側外面が、前記内壁からの突出量を排気通路６７の上流側から下流側に向かうにつれて次第に増加することになる。
【００３３】
ロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０と一体である排気側接続管部６６に一体に設けられるバルブハウジング７４に収容される。このバルブハウジング７４は、前記バルブ主体７２を回動可能に収容する収容部７４ａと、該収容部７４ａの上部に一体に連なる函状部７４ｂとから成るものであり、函状部７４ｂは、収容部７４ａから前記カムチェーン室５７とは反対側に延びて上部を開放した矩形状に形成される。
【００３４】
前記収容部７４ａには、前記排気ポート６５における彎曲部６５ａの彎曲外側を上下に横切る収容孔７５と、該収容孔７５よりも小径に形成されて該収容孔７５に同軸に連なる有底の下部支持孔７６とが設けられ、収容孔７５および下部支持孔７６間には上方に臨む環状の下部支持面７７が形成される。前記収容孔７５の上端は、前記函状部７４ｂ内に臨んで収容部７４ａの上端に形成される平坦な結合面７８に開口されており、この結合面７８には、ロータリバルブ７１のバルブ主体７２を前記下部支持面７７との間に挟む押さえ部材７９が複数たとえば一対のボルト８０，８０で結合される。
【００３５】
すなわち前記バルブ主体７２は、その回動軸部７２ａを下部支持孔７６に回動可能に嵌合するようにして収容孔７５に上方から挿入されるものであり、そのバルブ主体７２を上方から押さえるようにして押さえ部材７９が前記結合面７８に締結される。しかも押さえ部材７９には、前記バルブ主体７２の回動軸部７２ｂを回動可能に貫通せしめる上部支持孔８１が設けられており、押さえ部材７９および前記回動軸部７２ｂ間には環状のシール部材８２が介装される。
【００３６】
前記ロータリバルブ７１の回動軸部７２ｂおよび押さえ部材７９間には戻しばね８３が設けられており、回動軸部７２ｂすなわちロータリバルブ７１は、前記戻しばね８３のばね力によって開弁側、すなわち図５で示すように通路部７３が排気ポート６５の内面に面一に連なる回動位置側に付勢される。
【００３７】
前記バルブハウジング７４の上端面すなわち函状部７４ｂの上端面は、シリンダヘッド３０のヘッドカバー３１への結合面８４と面一となるように形成されており、函状部７４ｂの上端面には、バルブハウジング７４との間に作動室８５を形成する蓋部材８６が締結される。
【００３８】
前記作動室８５内で前記ロータリバルブ７１の回動軸部７２ｂにはドラム８７が固定されており、このドラム８７には、牽引時に前記ロータリバルブ７１を閉弁側に回動する閉じ側ケーブル８８の一端部と、牽引時に前記ロータリバルブ７１を開弁側に回動する開き側ケーブル８９の一端部とが相互に反対側から巻き掛け、係合される。
【００３９】
閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９は、アウターケーブル８８ａ，８９ａ内にインナーケーブル８８ｂ，８９ｂが移動自在に挿通されて成るものであり、アウターケーブル８８ａ，８９ａの一端部はドラム８７から離隔した位置で前記函状部７４ｂの側壁に固定され、アウターケーブル８８ａ，８９ａの一端部から突出したインナーケーブル８８ｂ，８９ｂの一端部が前記ドラム８７に連結される。
【００４０】
一方、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９の他端部は、正逆可能な電動モータを有して車体フレームＦに支持されるアクチュエータ９０に連結されており、該アクチュエータ９０によって、閉じ側ケーブル８８を牽引することでロータリバルブ７１が閉弁方向に回動し、開き側ケーシング８９を牽引することでロータリバルブ７１が開弁側に回動することになる。
【００４１】
図６において、前記アクチュエータ９０の作動は制御ユニット９８で制御されるものであり、該制御ユニット９８には、スロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θ、ならびにギヤポジション検出手段１００で検出される変速機のギヤポジションＧＰが入力され、制御ユニット９８は、スロットル開度θおよびギヤポジションＧＰに基づいて前記ロータリバルブ７１を開閉すべく前記アクチュエータ９０の作動を制御する。なお前記スロットル開度θに代えてエンジン回転数を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また制御ユニット９８には、手動操作スイッチ１０１からの信号が入力されるものであり、制御ユニット９８は、前記手動操作スイッチ１０１の手動操作時には、スロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θまたは前記エンジン回転数、ならびにギヤポジション検出器１００で検出される変速機のギヤポジションＧＰとは無関係に前記ロータリバルブ７１を強制的に閉弁させるように前記アクチュエータ９０の作動を制御する。
【００４３】
しかも制御ユニット９８は、エンジン始動時には、図７で示すように前記ロータリバルブ７１を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ９０の作動を制御するものであり、さらにエンジン始動後は、エンジン出力が、図８で示すように、スロットル操作量すなわちスロットル開度検出手段９９で検出されるスロットル開度θに比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータ９０の作動を制御する。
【００４４】
次にこの実施例の作用について説明すると、排気通路形成手段７０で形成される排気通路６７のうち排気弁口３７…に最も近い彎曲部すなわち排気ポート６５の彎曲部６５ａでの通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積が、ロータリバルブ７１で変化せしめられるので、燃焼室３４に近く排気流速の速い部分で排気の流れをロータリバルブ７１で制御することになり、排気弁３８…および吸気弁３９…の開弁時期のオーバーラップによる新気の吹き抜けを抑制することができ、彎曲内側に配置される場合に比べてロータリバルブ７１の小型化を図ることができ、エンジンの最大出力を制御するようにしてスロットル操作による出力操作を良好なものとすることができる。また排気通路形成手段７０において彎曲部６５ａの彎曲外側にロータリバルブ７１が配置されるので、ロータリバルブ７１を燃焼室３４から極力離してロータリバルブ７１の耐久性を高めることができ、排気通路形成手段７０へのロータリバルブ７１の取付け性を良好とすることができる。
【００４５】
またロータリバルブ７１は、その全開時には前記排気通路６７における排気ポート６５の内面に面一に連なるものであり、ロータリバルブ７１の全開時に排気通路６７における排気ポート６５の断面積をロータリバルブ７１が減少させることはない。しかも閉弁状態にあるロータリバルブ７１のうち前記排気通路６７内に突出して上流側を向く外面の少なくとも前記内壁からの突出先端側外面、この実施例では突出先端側外面の前記内壁からの突出量が排気通路６７の上流側から下流側に向かうにつれて次第に増加しており、排気流速が速い場合でもロータリバルブ７１の表面に沿って排気を滑らかに流通せしめ、ロータリバルブ７１の表面での乱流の発生を防止し、ロータリバルブ７１の開閉による良好な排気制御を実現することができる。
【００４６】
またロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを中心とする円柱状の外面形状を有するバルブ主体７２に、全開時に前記排気ポート６５の一部を構成する通路部７３がバルブ主体７２の一部を切欠くようにして形成されて成るものであり、ロータリバルブ７１の加工性を高めることができる。
【００４７】
さらにロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０に設けられる排気ポート６５の開口面積を変化させ得るものであり、排気ポート６５の中心ＣＬからカムチェーン室５７とは反対側にオフセットした位置で前記シリンダヘッド３０の排気側接続管部６６に回動可能に配設されるので、調時伝動機構５３の一部を構成してカムシャフト４５に設けられる被動スプロケット５５とのロータリバルブ７１の干渉を回避するようにしてシリンダヘッド３０の小型化を図ることができる。
【００４８】
ところで吸気弁３８…および排気弁３９…を開閉駆動する動弁装置４４では、吸気弁３８…の上方に配置されるカムシャフト４５に設けられる排気側カム４９…が、該排気側カム４９…に従動して揺動するロッカアーム４７…を介して排気弁３９…に連動、連結されており、このような動弁装置４４は、クランクシャフト２６の軸線に直交する平面への投影図上で吸気弁３８…および排気弁３９…の作動軸線がなす角度αを比較的小さく設定することが可能であり、吸気弁３８…および排気弁３９…をより近づけて配置してシリンダヘッド３０の小型化を図ることができるのであるが、ロータリバルブ７１の回動軸線ＣＲがシリンダブロック２９におけるシリンダボア２８の軸線ＣＢと略平行に設定されるので、シリンダボア２８およびクランクシャフト２６の軸線に直交する方向でエンジン本体２４をコンパクト化することができる。
【００４９】
しかも前記ロータリバルブ７１は、シリンダヘッド３０と一体の排気側接続管部６６に一体に設けられるバルブハウジング７４に回動可能に収容されるので、ロータリバルブ７１を収容するバルブハウジングを特別に用意することが不要であり、部品点数を低減することができる。
【００５０】
前記排気側接続管部６６は、エンジン本体２４の車体フレームＦへの搭載状態では自動二輪車の右方向に凸に膨らんで水平方向に彎曲した彎曲部６５ａを排気ポート６５の一部が形成するようにしてシリンダヘッド３０に一体に連設されるものであり、ロータリバルブ７１は、その回動軸線ＣＲを上下方向に指向させて前記バルブハウジング７４に収容されるので、バルブハウジング７４のシリンダヘッド３０との干渉を避けることが可能であり、ロータリバルブ７１の回動軸部７２ａ，７２ｂを燃焼室３４から離隔させて前記回動軸部７２ａ，７２ｂが高温になることを防止することができる。またロータリバルブ７１を駆動する駆動機構であるドラム８７や、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９等をバルブハウジング７４の上部に配設することによってドラム８７や、閉じ側ケーブル８８および開き側ケーブル８９等を下方からの飛び石等から容易に保護することができる。
【００５１】
またバルブハウジング７４は、前記ロータリバルブ７１を上方から組付けることを可能として上方に開放するようにしてシリンダヘッド３０と一体の排気側接続管部６６に一体に設けられ、バルブハウジング７４の上端面が、前記シリンダヘッド３０のヘッドカバー３１への結合面８４と面一に形成されているので、バルブハウジング７４の加工性を良好にするとともにバルブハウジング７４のロータリバルブ７１の組付けを容易とすることができる。
【００５２】
さらにエンジン本体２４は、そのシリンダボア２８の軸線ＣＢが、クランクシャフト２６の軸線ＣＣから該クランクシャフト２６の回転方向３５にオフセットして配置されるように構成されるので、シリンダボア２８の内面へのピストン３２の摺接による摩擦を抑え、シリンダブロック２９および燃焼室３４がより高温となることを防止することができ、排気ポート６５に配設されるロータリバルブ７１への熱影響をより小さくすることができる。
【００５３】
またロータリバルブ７１を開閉作動せしめるアクチュエータ９０を制御する制御ユニット９８は、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにしてアクチュエータ９０の作動を制御するので、自動二輪車の運転者の操作感の向上を図ることができる。
【００５４】
また制御ユニット９８は、スロットル開度θまたはエンジン回転数と、変速機のギヤポジションＧＰとに基づいて前記ロータリバルブ７１を開閉するようにアクチュエータ９０の作動を制御するので、燃焼室３４の状態を表す指標すなわちスロットル開度θまたはエンジン回転数、ならびに変速機のギヤポジションＧＰに合わせて最適なロータリバルブ７１の開閉制御を行うことができる。
【００５５】
またエンジン始動時に制御ユニット９８は、ロータリバルブ７１を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ９０の作動を制御するので、エンジン始動時にスロットル開度θが急激に増大してもエンジン出力を低くすることで車輪のグリップを良好なものとすることができる。
【００５６】
さらに手動操作スイッチ１０１の操作による信号が制御ユニット９８に入力されたときに、該制御ユニット９８は、スロットル開度θまたはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションＧＰとは無関係にロータリバルブ７１を強制的に閉弁させるようにアクチュエータ９０の作動を制御するので、子供向け車両や練習用車両においてスロットル操作感を損なうことなくエンジン出力を低下させることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】自動二輪車の要部右側面図である。
【図２】４サイクルエンジンの縦断左側面図であって図３の２−２線に沿う縦断側面図である。
【図３】図２の３−３線拡大断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】ロータリバルブの全開時（ａ）および全閉時（ｂ）の状態を図４の５−５線に沿って示す断面図である。
【図６】ロータリバルブの制御系を示すブロック図である。
【図７】エンジン始動時のロータリバルブの開度変化を示す図である。
【図８】ロータリバルブの開度変化に伴う出力変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
３０・・・シリンダヘッド
３４・・・燃焼室
３７・・・排気弁口
３９・・・排気弁
６５ａ・・・彎曲部
６７・・・排気通路
７０・・・排気通路形成手段
７１・・・ロータリバルブ
９０・・・アクチュエータ
９８・・・制御ユニット
１０１・・・手動操作スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（３４）に臨んでシリンダヘッド（３０）に設けられる排気弁口（３７）を開閉可能な排気弁（３９）が、前記シリンダヘッド（３０）に開閉作動可能に配設され、彎曲部（６５ａ）を有して前記排気弁口（３７）に連なる排気通路（６７）を形成する排気通路形成手段（７０）に、前記排気通路（６７）の開口面積を変化させ得る排気制御弁（７１）が配設される車両用エンジンの排気制御装置において、前記排気制御弁であるロータリバルブ（７１）が、前記排気弁口（３７）に最も近い前記彎曲部（６５ａ）での前記排気通路（６７）の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして前記排気通路形成手段（７０）に配設されることを特徴とする車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項２】
前記ロータリバルブ（７１）を開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータ（９０）と、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータ（９０）の作動を制御する制御ユニット（９８）とを備えることを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項３】
前記ロータリバルブ（７１）を開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータ（９０）と、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションに基づいて前記ロータリバルブ（７１）を開閉すべく前記アクチュエータ（９０）の作動を制御する制御ユニット（９８）とを備えることを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニット（９８）が、エンジン始動時に前記ロータリバルブ（７１）を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ（９０）の作動を制御することを特徴とする請求項３記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項５】
前記スロットル開度またはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションとは無関係に前記ロータリバルブ（７１）を強制的に閉弁させる信号を前記制御ユニット（９８）に入力する手動操作スイッチ（１０１）を含むことを特徴とする請求項３記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項１】
燃焼室（３４）に臨んでシリンダヘッド（３０）に設けられる排気弁口（３７）を開閉可能な排気弁（３９）が、前記シリンダヘッド（３０）に開閉作動可能に配設され、彎曲部（６５ａ）を有して前記排気弁口（３７）に連なる排気通路（６７）を形成する排気通路形成手段（７０）に、前記排気通路（６７）の開口面積を変化させ得る排気制御弁（７１）が配設される車両用エンジンの排気制御装置において、前記排気制御弁であるロータリバルブ（７１）が、前記排気弁口（３７）に最も近い前記彎曲部（６５ａ）での前記排気通路（６７）の通路断面積のうち彎曲外側の一部通路断面積を変化させ得るようにして前記排気通路形成手段（７０）に配設されることを特徴とする車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項２】
前記ロータリバルブ（７１）を開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータ（９０）と、エンジン出力をスロットル操作量に比例して直線的に変化させるようにして前記アクチュエータ（９０）の作動を制御する制御ユニット（９８）とを備えることを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項３】
前記ロータリバルブ（７１）を開閉駆動する動力を発揮するアクチュエータ（９０）と、スロットル開度またはエンジン回転数ならびに変速機のギヤポジションに基づいて前記ロータリバルブ（７１）を開閉すべく前記アクチュエータ（９０）の作動を制御する制御ユニット（９８）とを備えることを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項４】
前記制御ユニット（９８）が、エンジン始動時に前記ロータリバルブ（７１）を閉弁状態から徐々に開弁するように前記アクチュエータ（９０）の作動を制御することを特徴とする請求項３記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【請求項５】
前記スロットル開度またはエンジン回転数ならびに前記変速機のギヤポジションとは無関係に前記ロータリバルブ（７１）を強制的に閉弁させる信号を前記制御ユニット（９８）に入力する手動操作スイッチ（１０１）を含むことを特徴とする請求項３記載の車両用エンジンの排気制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−８５１０１（Ｐ２００９−８５１０１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５６５３５（Ｐ２００７−２５６５３５）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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