JP2008008229A - 内燃機関の冷却水通路 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼室と吸排気ポートを備えると共にこれらを冷却する冷却水通路を内部に備えたシリンダヘッドと、クランクケースとシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結するボルトの挿通孔を内部に有するシリンダブロックとを備えた内燃機関において、シリンダヘッドへ冷却水を送る冷却水通路の、低コストの製作手段を提供する。
【解決手段】上記シリンダブロックのボルト挿通孔を、上記シリンダヘッド内冷却水通路と連通させて、シリンダヘッドへ冷却水を送る冷却水通路として利用する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水冷式内燃機関の冷却水通路に関するものである。

従来は、クランクケース内にもうけられている水ポンプからシリンダヘッドに冷却水を送るために、シリンダブロックに、専用の冷却水通路を穿設することが行われていた。このための冷却水通路製作コストがかかっていた。

また、内燃機関を冷間において始動する場合に、ラジエータを通過しない冷却水をブローバイガスで加熱して冷却水温度を早期に上昇させて、冷間始動時の暖機性を向上させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、ブローバイガスはガス中の水分や燃料分の液化を防ぐ観点では高い温度で排出することが望ましいにもかかわらず、上記の技術ではブローバイガスと冷却水とを熱交換させるので、ブローバイガスの温度が低下するという問題があった。

また、内燃機関には、シリンダヘッドのみ水冷とし、シリンダブロックの冷却は空冷で行うものがある。このようなエンジンでは、燃焼によって生じたシリンダの熱が冷却水に伝熱されないので、冷間始動時の冷却水温度の上昇に時間がかかっていた。

実公平６−３９０８５号公報。

シリンダヘッドへ冷却水を送る冷却水通路の、低コストの製作手段を提供する。また、冷間始動時の暖機性を向上させるための冷却水加熱には、ブローバイガスを使わずに、シリンダブロックからの熱伝導による手段を提供する。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、燃焼室と吸排気ポートを備えると共にこれらを冷却する冷却水通路を内部に備えたシリンダヘッドと、クランクケースとシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結するボルトの挿通孔を内部に有するシリンダブロックとを備えた内燃機関の冷却水通路において、上記シリンダブロックのボルト挿通孔を上記シリンダヘッド内冷却水通路と連通させて、シリンダブロック内冷却水通路としたことを特徴とする内燃機関の冷却水通路に関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の冷却水通路において、上記シリンダブロックには、空冷フィンが設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却水通路において、上記シリンダブロックの冷却水通路は、シリンダ軸線を挟んでカムチェーン室の反対側のボルト挿通孔に設けられることを特徴とするものである。

請求項１の発明によって、シリンダブロックのボルト挿通孔を、シリンダヘッドに通じる冷却水通路としたことによって、冷却水通路製作コストが低減する。また、シリンダブロックの熱を冷却水に伝えることができるので、冷却水温度を早期に上昇させて、冷間始動時の暖機運転時間を短縮することができる。

請求項２の発明によって、シリンダ冷却のために空冷と水冷が併用されるので、シリンダの冷却性能が向上する。

請求項３の発明において、シリンダブロックのカムチェーン室の反対側は、スペースの余裕があるので、ボルト挿通孔のサイズを大きくすることができ、十分な量の水を通すことが出来る。

図７は、本発明の一実施形態に係る内燃機関１を搭載したスクータ型自動二輪車51の側面図である。この車両は車体フレームと車体カバーを備えている。車体フレームは、前端部に位置するヘッドパイプ52とヘッドパイプ52から後方斜め下方に延びる一つのダウンチューブ53と、ダウンチューブ53の下部を構成する水平部53ａと、水平部53ａに接続されて、水平部53ａの左右両側から後方斜め上方に延びる左右一対のリヤフレーム54と、左右のリヤフレーム54を連結する複数のクロスメンバーとを備えている。

ヘッドパイプ52に回動可能に支持されるステアリング軸56にはその上端部には操向ハンドル57がその下端部にフロントフォーク58がそれぞれ設けてある。前輪59はフロントフォークの下端部に軸支され、後輪60は、後輪60を回転駆動するパワーユニットＰの後端部に軸支される。パワーユニットＰはその前端部でリヤフレーム54の前部に設けてある支持プレート61にリンク62を解して支持されるピボット軸63に枢支され、その後端部でリヤサスペンション64を介して左側のリヤフレーム54の後部に支持されている。これによって、パワーユニットＰは車体フレームに上下方向に揺動可能に支持される。

車体フレームの周りは、運転者が足を載せるフロアボード65、ボディカバー66、およびリヤフェンダ67を含む複数の合成樹脂製部材から構成される車体カバーにより覆われる。ボディカバー66に囲まれて形成される収納空間には、左右のリヤフレーム54の間に配置された燃料タンク68が収納され、この収納空間の上部開口は、ボディカバー66の上端に設置されたタンデム型シート69によって開閉可能に覆われている。

パワーユニットＰは、車幅方向に延びるクランク軸を備えた横置きの内燃機関１と内燃機関１が発生する動力を後輪60に伝達する動力伝達装置70とからなっている。内燃機関１は、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ヘッドカバー５を備えている。動力伝達装置70はＶベルト自動変速機（図示なし）とＶベルト自動変速機を収納するミッションケース71とを備えている。内燃機関１はエアクリーナ72、スロットルボディ11、吸気管10からなる吸気装置と、排気管73、消音器74からなる排気装置を備えている。

図１は、上記自動二輪車搭載用内燃機関１の要部の側面を左方から見た図である。図において、矢印Ｆは車両搭載時の前方を指している。この内燃機関１の外殻は、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ヘッドカバー５からなり、内燃機関１の左側から後方に向けて、図示していないＶベルト式無段変速機が構成されている。クランクケースの右側には冷却水を空冷するラジエータ６が設けてあり、その外側にラジエータカバー７が設けてある。シリンダブロックの右側面に冷却水温度を調整するためのサーモスタット８が設けてある。シリンダヘッド４の上側に吸気ポートとそれに続く吸気管10が設けてあり、吸気管10にはスロットルボディ11が設けてある。シリンダヘッド4の下側に排気ポート12が設けてある。シリンダヘッドの右側面から、燃焼室に臨む点火プラグ13が装着されている。

シリンダブロック３の、クランクケース２との隣接部に、図示していない水ポンプを介して、サーモスタット８に連なるシリンダブロック冷却水入口14が設けられ、ここから流入した冷却水は、後述のシリンダブロック３に設けられたスタッドボルト挿通孔利用冷却水通路とシリンダヘッド４に設けられた冷却水通路空洞を経てシリンダヘッド冷却水出口15から出る。冷却水出口15から出た冷却水は、シリンダヘッド出口配管16を経由して一部はラジエータ６へ送られ、他の部分は、シリンダヘッド出口配管16の中間部から分岐し、ラジエータ６をバイパスするバイパス配管17を経由してサーモスタット８へ送られる。ラジエータ６を通過して冷やされた冷却水は、ラジエータ出口配管18を経由してサーモスタット８へ送られる。上記シリンダヘッド冷却水出口15の近傍には、シリンダヘッド出口の冷却水温度を検知する水温センサ19が設けてある。サーモスタット８において、ラジエータ経由水流とラジエータバイパス水流の流量比が調節され、この合流水は前記水ポンプを介して冷却水入口14に送り込まれる。

図２は上記内燃機関１の要部縦断面図である。図において、シリンダブロック３の中に形成されているシリンダ孔20に、ピストン21が摺動可能に嵌装されている。シリンダ孔20の前端部に向き合うシリンダヘッド４の底面には、燃焼室22が形成されている。この燃焼室22は、図１に示される点火プラグ13が、その先端の電極が燃焼室22に臨むように装着される部分である。シリンダヘッド３の上部には吸気ポート９が形成され、シリンダヘッド３の下部には排気ポート12が形成されている。吸気ポート９の外側開口には吸気管10が接続されており、この吸気管10にはエアクリーナ（図示なし）、スロットルボディ11及び燃料噴射弁32が接続されている。排気ポート12の外側開口には排気管（図示なし）およびマフラ（図示なし）が接続される。

吸気ポート９の燃焼室側開口を開閉する吸気弁23と、排気ポート12の燃焼室側開口を開閉する排気弁24が、シリンダヘッド４にそれぞれ摺動自在に嵌装されている。吸気弁23および排気弁24によって囲まれたＶ字状空間内に位置して、左右一対のベアリングを介して、水平方向に指向した１本のカム軸25が回転自在に支持されている。このカム軸25には吸気カム26と排気カム27とが一体に形成されている。カム軸25より前方で、かつ上方に位置して、吸気ロッカ軸28がシリンダヘッド４に支持され、吸気ロッカ軸28の下方に、排気ロッカ軸29がシリンダヘッド４に支持されている。この吸気ロッカ軸28及び排気ロッカ軸29にそれぞれ吸気ロッカアーム30及び排気ロッカアーム31が揺動自在に支持されている。これらのロッカアーム30、31は、カム軸25の回転に応じて、吸気カム26と排気カム27に駆動され、上記の吸気弁23と排気弁24を開閉駆動する。カム軸25の左端には、ドリブンスプロケット（図示なし）が一体的に設けられ、クランク軸に設けられたドライブスプロケットとの間に掛け回されたカムチェーンによって、カム軸25はクランク軸によって回転駆動される。

図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図であり、シリンダブロック３の前端面を表している
。図４は図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。前述のカムチェーンは図３のカムチェーン室35の中に掛けまわされている。シリンダ孔20の周囲部に４箇所、カムチェーン室の外側に２箇所、合計６箇所のスタッドボルト挿通孔36Ａ〜36Ｆが設けてある。これらは、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ヘッドカバー５を結合するスタッドボルトを挿通する孔である。このスタッドボルト挿通孔のうち、シリンダ軸線を挟んでカムチェーン室35の反対側にあるボルト挿通孔の一つであるスタッドボルト挿通孔36Ａは、他の挿通孔とは異なり、孔の径はスタッドボルト37の径より十分大きくしてある。これは、スタッドボルト挿通孔36Ａを冷却水通路として利用するものであり、スタッドボルト37の外面と挿通孔36Ａの内面との間を冷却水通路として利用するために十分な隙間が設けてある。 図２及び図４において、スタッドボルト挿通孔36Ａは、シリンダブロック３の一側をシリンダ軸線に平行に穿設されている。図２と図３において、スタッドボルト挿通孔36Ａの後端部（クランクケース側）に図１に示したシリンダブロック冷却水入口14が設けてある。

図５はシリンダヘッドの側面図、図６は同シリンダヘッドの底面図である。シリンダヘッド底面には、燃焼室42が形成され、吸気ポート内側開口43、排気ポート内側開口44、及び点火プラグ装着孔45が設けてある。シリンダヘッド４内には冷却水通路空洞38が設けてある。冷却水通路空洞38は図にて点線ハッチングを付して示した部分である。シリンダヘッド４とシリンダブロック３との当接面に上記空洞の入口39が設けてある。これは冷却水通路空洞38に繋がるシリンダヘッド側の入口部分39Ａ（図５、図６）と、上記入口部分に対向するシリンダブロック側の凹部39Ｂ（図３、図４）とからなっている。シリンダブロックのスタッドボルト挿通孔36Ａの前端部（シリンダヘッド側）と上記冷却水通路空洞38の入口39とを結ぶ冷却水連絡通路40がシリンダヘッド４とシリンダブロック３との当接面に形成されている。これは互いに対向する位置に設けられたシリンダヘッド側冷却水連絡通路溝40Ａ（図６）とシリンダブロック側冷却水連絡通路溝40Ｂ（図３、図４）が一体となって冷却水連絡通路40（図２）として形成されているものである。上記空洞入口39から遠い位置に図１に示したシリンダヘッド冷却水出口15と、水温センサ19への接続孔46が設けてある。

シリンダヘッド冷却水出口15は、図１のシリンダヘッド出口配管16に接続される。シリンダヘッド通過後の冷却水はシリンダヘッド出口配管16を経由して一部はラジエータ６へ送られる。他の部分は、シリンダヘッド出口配管16から分岐し、ラジエータ６をバイパスするバイパス配管17を経由してサーモスタット８へ送られる。ラジエータ６を通過して冷やされた冷却水は、ラジエータ出口配管18を経由してサーモスタット８へ送られる。上記シリンダヘッド冷却水出口15の近傍にシリンダヘッド出口の冷却水温度を検知する水温センサ19が設けてある。

サーモスタット８において、バイパス配管17を経由した冷却水と、ラジエータ出口配管18を経由した冷却水とが合流して流出する。サーモスタット８は冷却水温度が適正となるよう自動調整する。即ち、水温が低いときはラジエータ経由水の流入量をゼロとするか減少させ、水温が高いときはラジエータ経由水の流入量を増加させるよう弁を自動調整する。このようにして、合流して適正温度となった冷却水は、図示していない水ポンプによってシリンダブロック冷却水入口14に送り込まれ、図２に示したスタッドボルト挿通孔36Ａを経由してシリンダヘッド４へ送られて、シリンダヘッド４の冷却に供される。

本実施形態では、シリンダブロック３に専用の冷却水通路を作らず、スタッドボルト挿通孔36Ａを流用するので、製作コストが低減できる。また、サーモスタット８が設けてあり、特に冷間起動時には冷却水にラジエータ６で冷却された水を混入しないので、急速に温度上昇し、暖機運転を短縮することが出来る。更に冷却水通路36Ａはシリンダ孔20に隣接しており、高温となったシリンダブロック３の熱を冷却水に伝えることができるので、冷却水温度を早期に上昇させて、冷間始動時の暖機運転時間を短縮することができる。シリンダ冷却のために、フィン41による空冷とスタッドボルト挿通孔を利用した冷却水通路36Ａによる水冷が併用されるので、暖機運転終了後のシリンダの冷却性能が向上する。

本発明の一実施形態に係る自動二輪車搭載用内燃機関の要部の側面図である。 上記内燃機関１の要部縦断面図である。 図２のIII−III矢視図であり、シリンダブロックの前端面を表している。 図３のIV−IV断面図であり、シリンダブロックの断面図である。 シリンダヘッドの側面図である。 シリンダヘッドの底面図である。 上記内燃機関を搭載したスクータ型自動二輪車の側面図である。

符号の説明

１…内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…ヘッドカバー、９…吸気ポート、12…排気ポート、22…燃焼室、35…カムチェーン室、36Ａ〜36Ｆ…スタッドボルト挿通孔、36Ａ…スタッドボルト挿通孔を利用した冷却水通路、37…スタッドボルト、38…冷却水通路空洞、39…空洞入口、39Ａ…シリンダヘッド側の入口部分、39Ｂ…シリンダブロック側の凹部、40…冷却水連絡通路、40Ａ…シリンダヘッド側冷却水連絡通路溝、40Ｂ…シリンダブロック側冷却水連絡通路溝、41…フィン

Claims (3)

1. 燃焼室と吸排気ポートを備えると共にこれらを冷却する冷却水通路を内部に備えたシリンダヘッドと、
   クランクケースとシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結するボルトの挿通孔を内部に有するシリンダブロックとを備えた内燃機関の冷却水通路において、
   上記シリンダブロックのボルト挿通孔を上記シリンダヘッド内冷却水通路と連通させて、シリンダブロック内冷却水通路としたことを特徴とする内燃機関の冷却水通路。
2. 上記シリンダブロックには、空冷フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却水通路。
3. 上記シリンダブロックの冷却水通路は、シリンダ軸線を挟んでカムチェーン室の反対側のボルト挿通孔に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の冷却水通路。
   
   

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