JP2006250128A - 空冷エンジンのシリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダヘッドに設けられる冷却通路の通気抵抗を小さくしてシリンダヘッドの冷却効率を向上する。
【解決手段】 シリンダヘッド本体４３には燃焼室に吸入空気を供給する吸気ポート２８と燃焼室内の排気ガスを排出する排気ポート２９が設けられており、吸気ポート２８と排気ポート２９は車両の走行方向に隣り合って配置されている。シリンダヘッド本体４３には、吸気ポート２８と排気ポート２９の車幅方向両側に冷却通路４８，４９がシリンダヘッド本体４３を貫通して真っ直ぐに形成されており、それぞれの冷却通路４８，４９の流入開口部４８ａ，４９ａは走行方向前側に設けられ、流出開口部４８ｂ，４９ｂは走行方向後側に設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は走行風によるエンジン冷却効率を高めるようにした空冷エンジンのシリンダヘッドに関する。

空冷エンジンは全地形走行車(ATV)や２輪車等の原動機として使用されており、ピストンが組み込まれるシリンダと、吸気ポートおよび排気ポートが設けられシリンダに取り付けられるシリンダヘッドとには、走行風によりエンジンを冷却するためにそれぞれ放熱フィンが設けられている。ＡＴＶ車両等に搭載される空冷エンジンにおいては、排気ポートの周辺の方が吸気ポートの周辺よりも高温となるので、エンジン冷却効果を高めるために、シリンダヘッドの走行方向前側に排気ポートが配置され、走行方向後側に吸気ポートが配置されている（特許文献１参照）。
特開２０００−３２０３９６号公報

上記従来のシリンダヘッドにおいては、吸気ポートと排気ポートが車幅方向にずらして配置されており、シリンダヘッドの走行方向前側に開口する入口側通路と、走行方向後側に開口する出口側通路とが走行方向に延びてシリンダヘッドに形成されるとともに入口側通路と出口側通路とを連通させる連通通路が吸気ポートと排気ポートとの間に車幅方向に延びて形成されている。点火プラグは連通通路内に突出するようにシリンダヘッドに取り付けられており、車両走行時の走行風は入口側通路に流入し、車幅方向に直角に折れ曲がって点火プラグの周囲を流れた後に再度直角方向に折れ曲がるように出口側通路に流入してからシリンダヘッド外部に流出するようになっている。このため、シリンダヘッドを冷却する冷却風は、大きく折れ曲がってシリンダヘッド内を蛇行するので、冷却風の通気抵抗が大きくなる。

本発明の目的は、シリンダヘッドに設けられる冷却通路の通気抵抗を小さくしてシリンダヘッドの冷却効率を向上することにある。

本発明の空冷エンジンのシリンダヘッドは、ピストンが組み込まれるシリンダに取り付けられ、燃焼室に吸入空気を供給する吸気ポートと燃焼室内の排気ガスを排出する排気ポートが設けられた空冷エンジンのシリンダヘッドにおいて、シリンダヘッド本体に車両の走行方向に隣り合わせて前記吸気ポートと前記排気ポートとを配置し、それぞれ前記シリンダヘッド本体の走行方向前側に流入開口部を有し走行方向後側に流出開口部を有する冷却通路を、前記吸気ポートおよび前記排気ポートの車幅方向両側に位置させて前記シリンダヘッド本体に形成することを特徴とする。

本発明の空冷エンジンのシリンダヘッドは、一方の前記冷却通路に点火プラグの一部を突出させることを特徴とする。

本発明の空冷エンジンのシリンダヘッドは、一方の前記冷却通路から他方の前記冷却通路に向けて前記吸気ポートと前記排気ポートとの間に伸びる側方冷却通路を前記シリンダヘッド本体に形成することを特徴とする。

本発明によれば、車両走行時の走行風はシリンダヘッドに走行方向に設けられた冷却通路内を蛇行することなく真っ直ぐに流れるので、冷却風が蛇行する場合よりも冷却風速度が相対的に向上し、単位時間当たりにシリンダヘッドから熱を奪う放熱性が向上する。これにより、シリンダヘッドの冷却効率が向上し、混合気の充填効率を向上させることができ、エンジンの燃焼効率を高めることができるとともに点火進角限界を高めることができる。

本発明によれば、冷却通路が真っ直ぐに伸びてシリンダヘッドを貫通しているので、中子型を用いることなく、シリンダヘッドを鋳造することができ、シリンダヘッドの製造コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）は車両用エンジンの一例を示す概略図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）における１Ｂ−１Ｂ線の方向から見たエンジンの概略図である。このエンジン１０は全地形走行車(ATV)に搭載されるエンジンであり、クランク軸１１はクランクケース１２に回転自在に装着されており、クランクケース１２に設けられたシリンダ１３にはピストン１４が往復動自在に組み込まれ、ピストン１４はコネクティングロッド１５によりクランク軸１１に連結され、ピストン１４の往復動によりクランク軸１１が回転駆動される。

クランクケース１２には発電体ケース１６が取り付けられており、発電体ケース１６内には発電体１７が装着される。発電体１７はクランク軸１１に取り付けられるアウターロータ１７ａと、クランクケース１２に仕切り板１８を介して取り付けられるステータ１７ｂとを有しており、エンジン１０が駆動されてクランク軸１１が回転すると、発電体１７により発電された電力が図示しないバッテリに充電される。

バッテリから供給される電力により図示しないスタータが駆動されてエンジン１０を始動するようになっているが、バッテリの充電不足によってエンジン１０をスタータにより始動させることができないときに、手動によりエンジン１０を始動させるため、発電体ケース１６内にはリコイルスタータ１９が設けられている。リコイルスタータ１９は発電体ケース１６に回転自在に装着されるリコイルプーリ２０を有し、リコイルプーリ２０に巻き付けられたリコイルロープ２１を引き出してリコイルプーリ２０を回転させると、リコイルプーリ２０に組み込まれた係合部材がクランク軸１１に係合してクランク軸１１が回転され、エンジン１０を手動でも始動させることができる。

クランクケース１２に固定されるカバー２２には、クランク軸１１に同心状となって出力軸２３が回転自在に装着されており、クランク軸１１と出力軸２３との間には遠心クラッチ２４が組み込まれている。この遠心クラッチ２４はクランク軸１１の回転数が所定値以上となると、遠心力によって出力軸２３とクランク軸１１とを連結し、クランク軸１１の回転が出力軸２３に伝達される。出力軸２３のトルクは図示しない変速機等の動力伝達装置を介して駆動輪に伝達される。

シリンダ１３にはシリンダヘッド２５が取り付けられ、シリンダヘッド２５にはロッカカバー２６が取り付けられている。シリンダヘッド２５には、図１（Ｂ）に示すように、燃焼室２７に開口して吸気ポート２８と排気ポート２９が形成されており、吸気ポート２８から燃焼室２７に供給された混合気を点火するための点火プラグ３０が燃焼室２７に突出してシリンダヘッド２５に取り付けられている。吸気ポート２８を開閉する吸気弁３１と排気ポート２９を開閉する排気弁３２がシリンダヘッド２５に装着されている。クランク軸１１の回転により吸気弁３１と排気弁３２とを開閉駆動するために、シリンダヘッド２５に回転自在に装着されたカムシャフト３３とクランク軸１１にはそれぞれスプロケット３４，３５が固定され、これらのスプロケット３４，３５にはチェーン３６が掛け渡されている。カムシャフト３３が回転すると、ロッカシャフト３７に設けられたロッカアーム３８ａ，３８ｂを介して吸気弁３１と排気弁３２とがそれぞれ駆動される。

エンジン１０は、図１（Ｂ）において矢印Ｆで示す方向が車両の走行方向となるように車両に搭載される。

図２は図１（Ｂ）における矢印２−２線方向から見た本発明の一実施の形態であるシリンダヘッドの底面図であり、図３は図２における矢印３方向から見たシリンダヘッドの左側面図であり、図４は図２における矢印４方向から見たシリンダヘッドの右側面図であり、図５は図２における矢印５方向から見たシリンダヘッドの正面図である。

図３〜図５においてはシリンダヘッド２５の底面側が上側となって示されているので、これらの図における上側の取付面４１にはシリンダ１３が取り付けられ、下側の取付面４２にはロッカカバー２６が取り付けられることになる。シリンダヘッド２５は吸気ポート２８と排気ポート２９が形成されたシリンダヘッド本体４３を有し、図２においては吸排気ポート２８，２９の燃焼室２７側開口部が示されている。シリンダヘッド２５はエンジン１０が車両に搭載された状態のもとでは図２において矢印Ｆで示す方向が前進走行方向となり、吸気ポート２８は走行方向後側に配置され、排気ポート２９は走行方向前側に配置されており、吸排気ポート２８，２９は車幅方向にほぼ同一位置となっている。つまり、図２において走行方向に延びるシリンダヘッド２５の基準線Ｓ上に吸排気ポート２８，２９の開口部中心がほぼ一致するようになっている。

シリンダヘッド本体４３には、図４に示すように吸気ポート２８に連通させて吸気管（図示省略）が取り付けられる吸気管取付部４４が設けられ、図３に示すように排気ポート２９に連通させて排気管（図示省略）が取り付けられる排気管取付部４５が設けられている。図２に示すように、シリンダヘッド本体４３にはその四隅にボルト貫通孔４６が形成されており、それぞれのボルト貫通孔４６に取り付けられる図示しないボルトによりシリンダヘッド２５はシリンダ１３に取り付けられる。シリンダヘッド本体４３には外方に突出する複数の放熱フィン４７が一体に設けられており、走行風つまり冷却風によりシリンダヘッド２５の放熱性が高められている。

図２に示すように、シリンダヘッド本体４３には吸排気ポート２８，２９の車幅方向両側に位置させて２つの冷却通路４８，４９が形成されており、図３に示すようにシリンダヘッド本体４３の走行方向前側にはそれぞれの冷却通路４８，４９の流入開口部４８ａ，４９ａが設けられ、図４に示すようにシリンダヘッド本体４３の走行方向後側にはそれぞれの流出開口部４８ｂ，４９ｂが設けられている。それぞれの流入開口部４８ａ，４９ａと流出開口部４８ｂ，４９ｂは車幅方向に同一位置となっているので、それぞれの冷却通路４８，４９はほぼ真っ直ぐとなって車両走行方向に延びてシリンダヘッド本体４３を貫通している。したがって、車両走行時に冷却風はそれぞれの冷却通路４８，４９に流入すると、蛇行したり向きを変えたりすることなく真っ直ぐに流れることになり、冷却風の通気抵抗が小さくなるので、冷却通路を蛇行させた場合よりも、冷却風のそれぞれの冷却通路４８，４９における流速を相対的に向上させることができる。これにより、シリンダヘッド２５の放熱性を高めて、エンジンの冷却効率を高めることができる。

一方の冷却通路４８には、図２に示すように、点火プラグ３０の一部が突出しており、冷却通路４８を流れる冷却風によって点火プラグ３０も冷却される。点火プラグ３０の冷却効率を高めるために、冷却通路４８に連通させてここから冷却通路４９に向けて車幅方向に延びる側方冷却通路５１がシリンダヘッド本体４３に形成されており、この側方冷却通路５１は点火プラグ３０の位置から吸気ポート２８と排気ポート２９の間に伸びている。したがって、冷却通路４８から側方冷却通路５１内に流入する冷却風により点火プラグ３０および燃焼室２７の上部が冷却され、冷却通路４８，４９と側方冷却通路５１とを流れる冷却風によりシリンダヘッド２５の放熱性を高めて、エンジンの冷却効率を高めることができる。

冷却通路４８は、図２および図５に示すように、中央部分が外部に開口部５２により開口されているので、冷却通路４８に突出する点火プラグ３０には多量の冷却風が吹き付けられるとともに、側方冷却通路５１にも多量の冷却風が流入するようになっている。

図６は比較例として従来のシリンダヘッド２５を示す底面図である。従来のシリンダヘッド２５は、吸気ポート２８と排気ポート２９が車幅方向にずらして配置されており、シリンダヘッド２５の走行方向前側に開口する入口側通路６１と、走行方向後側に開口する出口側通路６２とが走行方向に延びてシリンダヘッド２５に形成されるとともに入口側通路６１と出口側通路６２とを連通させる連通通路６３が吸気ポート２８と排気ポート２９との間に車幅方向に延びて形成されている。したがって、車両走行時の走行風は入口側通路６１に流入し、車幅方向に直角に折れ曲がって点火プラグ３０の周囲を流れた後に連通通路６３から再度直角方向に折れ曲がるようにして出口側通路６２に流入しシリンダヘッド２５の外部に流出するようになっている。このため、シリンダヘッド２５を冷却する冷却風は、大きく折れ曲がってシリンダヘッド２５内を蛇行するので、冷却風の通気抵抗が大きくなる。

これに対して、本発明のシリンダヘッド２５には冷却通路４８，４９がシリンダヘッド本体４３を貫通して車両の走行方向に真っ直ぐに形成されているので、冷却風の通気抵抗が小さくなり、シリンダヘッド２５の冷却効果が向上して冷却風により吸気温度が低下することから混合気の充填効率が向上する。冷却風により点火プラグ３０および燃焼室２７の上面の温度が低下して、点火進角限界において混合気を点火することができ、燃焼効率を向上させることができる。

シリンダヘッド２５はアルミニウム合金等の溶湯を金型に注入して鋳造されており、本発明のシリンダヘッド２５には冷却通路４８，４９が車両の走行方向に延びて真っ直ぐに伸びて形成されているので、シリンダヘッド２５を鋳造するときに、３方向から金型を組み合わせるようにすれば、中子型を必要とすることなく、冷却通路４８，４９を有するシリンダヘッド２５を低コストで製造することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、このシリンダヘッド２５はＡＴＶ以外に２輪車用等のエンジンにも適用することができる。

（Ａ）は車両用エンジンの一例を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）における１Ｂ−１Ｂ線の方向から見たエンジンの概略図である。 図１（Ｂ）における矢印２−２線方向から見た本発明の一実施の形態であるシリンダヘッドの底面図である。 図２における矢印３方向から見たシリンダヘッドの左側面図である。 図２における矢印４方向から見たシリンダヘッドの右側面図である。 図２における矢印５方向から見たシリンダヘッドの正面図である。 比較例として従来のシリンダヘッドを示す底面図である。

符号の説明

１０ エンジン
１１ クランク軸
１３ シリンダ
２７ 燃焼室
２８ 吸気ポート
２９ 排気ポート
３０ 点火プラグ
４３ シリンダヘッド本体
４８，４９ 冷却通路
５１ 側方冷却通路

Claims (3)

1. ピストンが組み込まれるシリンダに取り付けられ、燃焼室に吸入空気を供給する吸気ポートと燃焼室内の排気ガスを排出する排気ポートが設けられた空冷エンジンのシリンダヘッドにおいて、
   シリンダヘッド本体に車両の走行方向に隣り合わせて前記吸気ポートと前記排気ポートとを配置し、
   それぞれ前記シリンダヘッド本体の走行方向前側に流入開口部を有し走行方向後側に流出開口部を有する冷却通路を、前記吸気ポートおよび前記排気ポートの車幅方向両側に位置させて前記シリンダヘッド本体に形成することを特徴とする空冷エンジンのシリンダヘッド。
2. 請求項１記載の空冷エンジンのシリンダヘッドにおいて、一方の前記冷却通路に点火プラグの一部を突出させることを特徴とする空冷エンジンのシリンダヘッド。
3. 請求項１または２記載の空冷エンジンのシリンダヘッドにおいて、一方の前記冷却通路から他方の前記冷却通路に向けて前記吸気ポートと前記排気ポートとの間に伸びる側方冷却通路を前記シリンダヘッド本体に形成することを特徴とする空冷エンジンのシリンダヘッド。

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