JP2010007646A5 - - Google Patents

Description

空冷エンジン

本発明は、燃焼室の状態を検知する検出器、あるいは動弁機構を潤滑したオイルの温度を測定する油温センサを備えた空冷エンジンに関するものである。

油温を検出する油温センサを、シリンダヘッドの吸気ポート側方に支持しつつ、車体前後方向に配置した構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。上記従来技術では、油温センサがシリンダから大きく突出することとなり、油温センサとエンジン補機との干渉を避けるため、エンジン補機をシリンダから離して配置することとなり、エンジン周辺のレイアウトが困難であった。

特願２００７−１７５２４９号公報

本発明は、燃焼室の状態を検出する検出器を備えるシリンダヘッドにおいて、検出器がシリンダヘッドから吸気通路の上流側へ突出する場合であっても、その突出量を小さくし、エンジン補機をシリンダブロック及びシリンダヘッドに近づけることができる空冷式エンジンを提供しようとするものである。

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、
クランクケースと、摺動するピストンを内部に収容するシリンダと、吸気通路に連通する吸気ポートを有し燃焼室が形成されているシリンダヘッドと、を備えたエンジンと、
吸気通路側方に配置される燃料ポンプ、スロットルバルブ駆動機構、スロットルボディ制御装置等を含むエンジン補機と、
上記シリンダヘッドの吸気ポートの開口部と同じ壁面に支持され、平面視にて上記吸気通路に対し上記エンジン補機と同じ側に配置され上記燃焼室の状態を検知する検出器と、
を備えた空冷エンジンにおいて、
上記検出器は、シリンダヘッド外壁と交差する軸を備え、
上記検出器の軸の外端は車体中央に向けて傾けて配置されていることを特徴とする空冷エンジンに関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空冷エンジンにおいて、
上記シリンダヘッドの外壁には、垂直方向に突出する空冷フィンを備えつつ、空冷フィンの一部を不連続としてフィン不存在部が形成され、
上記検出器は、オイルの温度を測定する油温センサであり、上記油温センサは、上記フィン不存在部に配置さ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２に記載の空冷エンジンにおいて、
上記燃焼室の温度測定のためのオイル溜まりの底面と油温センサの先端の検知部との間に所定の間隔が設けてあることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２乃至請求項３に記載の空冷エンジンにおいて、
上記吸気ポートの開口は前傾している上記シリンダの後面に設けられ、上記油温センサは上記シリンダの後面に設けられ、
上記フィン不存在部の下方に上記空冷フィンのうちの最下フィンを配置し、同最下フィンに水抜き孔を設けたことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の空冷エンジンにおいて、
上記シリンダヘッドにおいて、吸気ポートの開口面と、検出器の取付け座面とを平行にしたことを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の空冷エンジンにおいて、
上記シリンダヘッドの外壁には、前記エンジンを車体フレームに支持するエンジンハンガーを備え、前記エンジンハンガーの下方に前記フィン不存在部が形成されることを特徴とするものである。

請求項１の発明において、
検出器を、排気側から離して常温の吸気ポートおよび吸気通路に隣接して配置してあるので、熱の影響を避けることができ、また、検出器の外端を車体中央に向けて傾けて配置してあるので、シリンダヘッドから吸気通路の上流側への突出量を小さくし、エンジン補機をシリンダブロック及びシリンダヘッドに近づけることができる。検出器の軸は、シリンダヘッド外壁と交差するが、シリンダヘッドの外壁を貫通していても、貫通していなくても、どちらでも良い。

請求項２の発明において、
上記油温センサは、動弁機構を潤滑したオイルの温度を検知することによって、請求項１に記載した燃焼室の温度を間接的に検知することができる。油温センサは、フィン不存在部に設けられるので、油温センサで検出される油の冷却が防がれ、精度良く燃焼室温度を検出することができる。

請求項３の発明において、
上記オイル溜まりの底部に砂などが詰まった場合でも、温度センサの検知部に異物が触れないので、簡易な構成で検知精度を高めることができる。

請求項４の発明において、
空冷フィンを不連続としてフィン不存在部を形成した場合であっても最下フィンを残しておくことによってシリンダヘッドの強度を保つことができる。
油温センサは吸気ポートの開口と同じく前傾シリンダの後面に設けられる。前傾シリンダの後面のフィンには水が溜まり易い。このため簡易な構成で溜まった水を抜くことができる。

請求項５の発明において、
吸気ポート開口面と検出器の取付け座面とを平行にしてあるので、穴あけ加工およびネジ加工の際に、シリンダヘッドの固定位置を変更する必要がないので、シリンダヘッドの加工性が向上する。

請求項６の発明において、
油温センサは、エンジンハンガー及び周囲の空冷フィンによって保護される。
エンジンハンガーという蓄熱部を温度センサの近くに有し、かつ冷却作用のある空冷フィンが除去されているので、温度センサによって検知されるオイルの温度を高く維持することができ、燃焼室温度をより正確に推定することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る空冷エンジン１を搭載した自動二輪車２の側面図である。自動二輪車２の車体フレームはヘッドパイプ３と、同ヘッドパイプ３から斜め後方に延出するメインフレーム４と、メインフレーム４の後端から下方に延出するセンターフレーム５と、ヘッドパイプ３から下方に伸びるダウンフレーム６と、メインフレーム４から後方に延出するシートステー７と、センターフレーム５の下端とシートステー７の中央を結ぶミッドフレーム８と、ダウンフレーム６とメインフレーム４とを結ぶ補強フレーム９と、を備えている。前輪10を支持するフロントフォーク11がヘッドパイプ３によって操向可能に支持され、フロントフォーク11にはステアリングハンドル12が連結されている。また、後輪13を支持するリアフォーク14がセンターフレーム５の後部に上下揺動可能に支持されている。シートステー７とリアフォーク14との間にはクッションユニット15が設けられている。

エンジン１は、メインフレーム４と補強フレーム９との接続部に設けられたエンジン支持ブラケット16によって、吊り下げ支持されると共に、ダウンフレーム６とセンターフレーム５によってエンジン１の前後を支持されている。エンジン１の動力は、後輪駆動用チェーン17を介して後輪13に伝達される。メインフレーム４には、エンジン１の上方に位置するようにして燃料タンク18が設けられ、シートステー７上には運転者用と同乗者用のタンデム型シート19が取付けられている。エンジン１の左側前方には空冷式オイルクーラ20が設けてある。エンジンから排気管21が延出し、下方へ曲がり、さらに後方へ伸び、後部のマフラー22に接続されている。

図２は、上記空冷エンジン１の中央の縦断面を示した右面図である。このエンジン１は、内燃機関24と変速機25とが一体となったエンジンである。このエンジン１は左右半割り型のクランクケース26Ｌ、26Ｒを備え、さらにそれぞれの外側に左右のクランクケースカバー27Ｌ、27Ｒを備えている。図には、右クランクケース26Ｒを取り除き、左クランクケース26Ｌと、左右クランクケース26Ｌ、26Ｒの合わせ面26ａを示してある。さらに、図には、クランク軸28、変速機のメイン軸29、変速機のカウンタ軸30、シフトロッド31及びシフトドラム32の断面と、シフトフォーク33が示してある。またクランク軸の下方にオイルポンプ34が示してある。

クランクケース26の上面には、シリンダブロック37、シリンダヘッド38、及びシリンダヘッドカバー39が接続され、図にはその内部が示してある。クランク軸28に連なるクランクピン40に、コンロッド41を介してピストン42が接続されている。ピストン42の上面に向き合うシリンダヘッド38の下面には燃焼室43が形成され、点火プラグ（図示なし）の先端が、この燃焼室43に臨むよう外部から装着される。シリンダヘッド38の内部には、吸気ポート44、排気ポート45、吸気弁46、および排気弁47が設けてある。シリンダヘッド38とシリンダヘッドカバー39の境界部には、動弁機構48が設けてある。動弁機構48は、カム軸49、吸気ロッカー軸50、排気ロッカー軸51、吸気ロッカーアーム52、および排気ロッカーアーム53等から構成されている。吸気ポート44にはスロットルボディ54と燃料噴射装置55が接続されている。

クランクケース26内に設けられているオイルポンプ34は、歯車を介してクランク軸28によって連係駆動され、オイルパン56内に貯留される潤滑オイルを吸入して、シリンダヘッド38、変速機のメイン軸29及びカウンタ軸30等へ供給するとともに、オイルクーラ20を介してクランク軸28にオイルを供給する。

図３は、上記空冷エンジン１のカムチェーン室59の断面と、左クランクケースカバー27Ｌを取り外した左クランクケース26Ｌの内部とを示す左面図である。カムチェーン室59は、シリンダブロック37、シリンダヘッド38、シリンダヘッドカバー39を貫いて設けてある。カム軸49の左端にカム軸従動スプロケット60が設けてあり、クランク軸28に設けられたカム軸駆動スプロケット61との間に、カムチェーン62がカムチェーン室59の中を通って架渡され、クランク軸28の回転によってカム軸49が回転駆動される。

クランク軸28の左端には交流発電機63が設けてある。図にはクランク軸28の軸端に設けられているロータ63Ａと、左クランクケースカバー27Ｌに固定されているステータ63Ｂが示してある。変速機のカウンタ軸30は出力軸であり、カウンタ軸30の左端に後輪駆動スプロケット64が設けられ、後輪駆動用チェーン17が架渡されている。

シリンダヘッド38の後面の上部にエンジンハンガー65が形成されている。これは、メインフレーム４と補強フレーム９との接続部に設けられたエンジン支持ブラケット16（図１）によって、エンジン１を吊り下げ支持するためのものである。

シリンダヘッド内部の後部に、下方へ窪むオイル溜まり69が形成されている。このオイル溜まり69は、前記オイルポンプ34でシリンダヘッド38へ供給され、カム軸49等を潤滑したオイルの飛沫が溜まる場所である。シリンダヘッド38の後面の外壁を貫通して、油温センサ70が、その先端の検知部70ａをオイル溜まり69の中に臨むようにして設けてある。オイル溜まり69の底面と油温センサの検知部70ａとの間には間隔ｄが設けてある。これは、油温センサ70の底部に砂などの異物が溜まった場合でも、油温センサ70の検知部70ａに異物が触れないようにして、検出精度を良好に保つためである。油温センサ70の取付け座面とスロットルボディ54の取付け座面とは平行である。したがって、油温センサ70の軸線70ｘとスロットルボディ54の取付け座面の軸線54ｘは平行である。

油温センサ70は、空冷フィン71のうち、上記エンジンハンガー65の下方の複数の空冷フィンを不連続として形成したフィン不存在部71ｃに設置されている。シリンダヘッド38の、油温センサ70の下側には、１枚の最下フィン71ａが、シリンダヘッド38の強度保持のために除去されずに残してある。このエンジン１は、シリンダ部36を若干前傾して車両に搭載される。このため空冷フィン71も傾いているので、水がたまりやすい。水抜きのため、最下フィン71ａには水抜き孔71ｂが設けてある。

図４は、シリンダヘッド38の上面図である。矢印Ｆは前方を指している。クランクケース26とシリンダブロック37とシリンダヘッド38とを締結する４本のスタッドボルトのうちの１本のスタッドボルト72と、スタッドボルト挿通孔73との隙間に形成されたシリンダヘッド潤滑油路74を経てシリンダヘッド38に達したオイルは、シリンダヘッド潤滑油路74の連通経路74ａを経てカム軸49の中心孔49ａに供給される。さらにカム軸49に設けられた半径方向の小径孔から周囲に散布され、ロッカーアーム52、53の先端とカムとの摺動部、ロッカー軸50、51とロッカーアーム52、53との摺動部、吸気弁46および排気弁47の弁軸46ａ、47ａの摺動部、カムチェーン62等へ供給される。これらの潤滑部を潤滑した後、空間に散布されたオイルは飛沫オイルとして、最終的にはカムチェーン室59を経てオイルパン56に回収されるが、シリンダヘッドの内側の後部壁面に付着して流下した一部のオイルは、オイル溜まり69に溜まる。油温センサ70は、その先端の検知部70ａがオイル溜まり69の中に臨むようにして設けてある。図４からわかるように、オイル溜まり69はカムチェーン室59の後方に形成されている。

オイル溜まり69と油温センサ70はシリンダヘッド38の後部左側に設けてある。一方、吸気ポート44はシリンダヘッド38の後部右側には開口しているので対照的である。油温センサ70の軸の外端は車体中央に向けて傾けて配置されている。

オイル溜まり69はシリンダヘッド38の後部にあり、かつシリンダ部36は前傾しているので、オイル溜まり69へ流下するオイルは少ない。そのためオイル溜まり69内のオイルの入れ替えは少ないので、燃焼サイクルによる油温の変動に影響されることなく、油温の平均値を検出することができる。燃焼室43を構成するシリンダヘッド38に一体にオイル溜まり69を設けたので、オイル溜まり69内のオイルは燃焼室43の温度に追随して変動することとなり、より精度良く温度を検出できる。またオイル溜まり69と油温センサ70は排気ポート45から離れた位置に設けてあるので、排気熱の影響を受けることが少なく、精度の高い油温検知を行うことが出来る。

油温測定の目的は、燃焼室43の温度を直接測定することが困難であるため、燃焼室43に隣接している壁体を通じて温度上昇する油温を検知して、間接的に燃焼室43の温度を推定することである。この推定値に基づいて燃料噴射装置55（図２）の燃料噴射量が制御される。

図５は、シリンダヘッド38と、シリンダヘッド38に接続された吸気系、排気系の位置関係を示す上面図である。Ｃ−Ｃは車体中心線である。シリンダヘッド38の前面の排気ポート45には排気管21が接続され、右側下方へ曲がってさらに後方へ伸び、マフラー22（図１）に接続されている。

シリンダヘッド38の後面の吸気ポート44にはスロットルボディ54が接続され、その上流端は、吸気管57を介してエアクリーナ58（図１も参照）に接続されている。吸気管57は車体のセンターフレーム５を回避して、センターフレーム５の右側を通して左方へ曲げてある。油温センサ70の取付け面と吸気ポートの開口面即ちスロットルボディ54の取付け面とは平行である。したがって、油温センサ70の軸線70ｘとスロットルボディ54の取付け座面の軸線54ｘは平行である。これによってシリンダヘッド38の加工性が向上している。

スロットルボディ54の上面に燃料噴射装置55が設けてありエアクリーナ58の前方に設けてある燃料ポンプ76（図１も参照）から、配管76ａを介して、燃料が供給される。スロットルボディ54の中にバタフライバルブ77（図２も参照）があり、スロットルボディ54の右側に設けられたスロットルバルブ駆動機構78によって駆動される。スロットルボディ54の左側にスロットルボディ制御機構79が設けてある。スロットルボディ制御機構79には、回転角センサ、吸気圧センサ、温度センサ等が収容されている。

以上詳述した本実施形態においては、次のような効果がもたらされている。
（１）油温センサ70を、排気側から離して常温の吸気ポート44および吸気通路に隣接して配置してあるので、熱の影響を避けることができる。また、油温センサ70の外端を車体中央に向けて傾けて配置してあるので、シリンダヘッド38から吸気通路の上流側への突出量を小さくし、エンジン補機をシリンダブロック37及びシリンダヘッド38に近づけた場合でも油温センサ70との干渉を避けることができる。なお、油温センサ70の軸は、シリンダヘッド外壁と交差するが、シリンダヘッドの外壁を貫通していても、貫通していなくても、どちらでも良い。貫通しない場合は、シリンダヘッドの外壁の壁体温度を測って、燃焼室の温度を推定することになる。
（２）上記油温センサ70は、動弁機構48を潤滑したオイルの温度を検知することによって、燃焼室43の温度を間接的に検知することができる。
（３）オイル溜まり69の底面と油温センサ70の先端の検知部との間に間隔ｄが設けてあるので、オイル溜まり69の底部に異物が詰まった場合でも、油温センサ70の検知部70ａに異物が触れないので、検知精度を高めることができる。
（４）最下フィン71ａを残しておくことによってシリンダヘッド38の強度を保つことができる。油温センサ70は吸気ポート44の開口と同じく前傾シリンダの後面に設けられており、前傾シリンダの後面のフィンには水が溜まり易い。このため水抜き孔71ｂが設けてあり、溜まった水を抜くことができる。
（５）スロットルボディ54の取付座面と油温センサ70の取付け座面とを平行にしてあるので、穴あけ加工およびネジ加工の際に、シリンダヘッドの固定位置を変更する必要がなく、したがってシリンダヘッド38の加工性が向上する。
（６）油温センサ70の近くに蓄熱性の大きいエンジンハンガーを有し、かつ冷却作用のある空冷フィン71が除去されているので、油温センサ70によって検知されるオイルの温度を高く維持することができ、燃焼室43の温度をより正確に推定することができる。

本発明の一実施形態に係る空冷エンジンを搭載した自動二輪車の側面図である。 上記空冷エンジンの中央の縦断面を示した右面図である。 上記空冷エンジンの内部を示す左面図である。 シリンダヘッドの上面図である。 シリンダヘッドと、吸気系、排気系の位置関係を示す上面図である。

36…シリンダ部、37…シリンダブロック、38…シリンダヘッド、39…シリンダヘッドカバー、42…ピストン、43…燃焼室、44…吸気ポート、45…排気ポート、46…吸気弁、46ａ…吸気弁の弁軸、47…排気弁、47ａ…排気弁の弁軸、48…動弁機構、49…カム軸、49ａ…カム軸の中心孔、50…吸気ロッカー軸、51…排気ロッカー軸、52…吸気ロッカーアーム、53…排気ロッカーアーム、54…スロットルボディ、54ｘ…スロットルボディ取付け座面の軸線、55…燃料噴射装置、57…吸気管、58…エアクリーナ、65…エンジンハンガー、69…オイル溜まり、70…油温センサ、70ａ…検知部、70ｘ…油温センサ70の軸線、71…空冷フィン、71ａ…最下フィン、71ｂ…水抜き孔、71ｃ…フィン不存在部、72…スタッドボルト、73…スタッドボルト挿通孔、74…シリンダヘッド潤滑油路、74ａ…連通経路、76…燃料ポンプ、77…バタフライバルブ、78…スロットルバルブ駆動機構、79…スロットルボディ制御機構

Claims (6)

1. クランクケースと、摺動するピストンを内部に収容するシリンダと、吸気通路に連通する吸気ポートを有し燃焼室が形成されているシリンダヘッドと、を備えたエンジンと、
   吸気通路側方に配置される燃料ポンプ、スロットルバルブ駆動機構、スロットルボディ制御装置等を含むエンジン補機と、
   上記シリンダヘッドの吸気ポートの開口部と同じ壁面に支持され、平面視にて上記吸気通路に対し上記エンジン補機と同じ側に配置され上記燃焼室の状態を検知する検出器と、
   を備えた空冷エンジンにおいて、
   上記検出器は、シリンダヘッド外壁と交差する軸を備え、
   上記検出器の軸の外端は車体中央に向けて傾けて配置されていることを特徴とする空冷エンジン。
2. 上記シリンダヘッドの外壁には、垂直方向に突出する空冷フィンを備えつつ、空冷フィンの一部を不連続としてフィン不存在部が形成され、
   上記検出器は、オイルの温度を測定する油温センサであり、上記油温センサは、上記フィン不存在部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空冷エンジン。
3. 上記燃焼室の温度測定のためのオイル溜まりの底面と油温センサの先端の検知部との間に所定の間隔が設けてあることを特徴とする請求項２に記載の空冷エンジン。
4. 上記吸気ポートの開口は前傾している上記シリンダの後面に設けられ、上記油温センサは上記シリンダの後面に設けられ、
   上記フィン不存在部の下方に上記空冷フィンのうちの最下フィンを配置し、同最下フィンに水抜き孔を設けたことを特徴とする請求項２乃至請求項３に記載の空冷エンジン。
5. 上記シリンダヘッドにおいて、吸気ポートの開口面と、検出器の取付け座面とを平行にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の空冷エンジン。
6. 上記シリンダヘッドの外壁には、前記エンジンを車体フレームに支持するエンジンハンガーを備え、前記エンジンハンガーの下方に前記フィン不存在部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の空冷エンジン。