JP2011163141A - 水冷式四サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造が容易な水冷式四サイクルエンジンを提供する。
【解決手段】シリンダブロック３，シリンダヘッド４及び第１クランクケース半体８ａとよりなるエンジンコア２を，一体鋳造された単一部品で構成し，このエンジンコア２に，シリンダジャケット４０ｃ及びヘッドジャケット４０ｈよりなるウォータジャケット４０を形成した水冷式四サイクルエンジンにおいて，エンジンコア２の，クランク軸１５の軸線Ｘに平行な第１側面２ａに，鋳抜き形成された吸気ポート５とウォータジャケット４０の一半周部４０Ａとを開口させると共に，その一半周部４０Ａの開口部４１を閉鎖する第１蓋板４６を接合し，またエンジンコア２の，第１側面２ａと反対側の第２側面２ｂに，鋳抜き形成された排気ポート６とウォータジャケット４０の他半周部４０Ｂとを開口させると共に，その他半周部４０Ｂの開口部４２を閉鎖する第２蓋板４７を接合した。
【選択図】 図１

Description

本発明は，主として汎用の水冷式四サイクルエンジンに関し，特に，シリンダボアを有するシリンダブロックと，燃焼室及びそれに開口する吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッドと，クランク室の一半部を有する第１クランクケース半体とよりなるエンジンコアを，一体鋳造された単一部品で構成し，このエンジンコアと，クランク室の他半部を有して第１クランクケース半体に接合される第２クランクケース半体と，シリンダヘッドに接合されて，それとの間に動弁室を画成するヘッドカバーとでエンジン本体を構成し，クランク室に収容されるクランク軸を前記第１及び第２クランクケース半体により支持し，動弁室に収容されるカム軸をシリンダヘッドで支持し，エンジンコアには，シリンダボアを囲むシリンダジャケットと，このシリンダジャケットと連通して燃焼室，吸気ポート及び排気ポートを囲むヘッドジャケットとよりなるウォータジャケットを形成した水冷式四サイクルエンジンの改良に関する。

かゝる水冷式四サイクルエンジンは，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。

特開平５−２６０９９号公報

特許文献１に開示される水冷式四サイクルエンジンでは，シリンダ周りのシリンダジャケットを鋳抜き形成するためにシリンダブロックの両側面に一対の開口部を設け，また燃焼室周りのヘッドジャケットを鋳抜き形成するための開口部をシリンダヘッドの上面に設けているので，ウォータジャケットを鋳抜き形成するための開口部は３つも必要となり，鋳造金型の構造が複雑でコスト高となり，またそれら開口部を水密に閉鎖する蓋板も３個必要となり，部品点数及び組立工数が多く，これもコスト高の要因となるのみならず，エンジンの小型化を困難にする欠点がある。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ウォータジャケットを鋳抜き形成するための開口部は２つで足り，したがってそれらを水密に閉鎖する蓋板も２枚で足り，鋳造が容易であると共に，部品点数及び組立工数が少なく，コストの低減に寄与し得る水冷式四サイクルエンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，シリンダボアを有するシリンダブロックと，燃焼室及びそれに開口する吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッドと，クランク室の一半部を有する第１クランクケース半体とよりなるエンジンコアを，一体鋳造された単一部品で構成し，このエンジンコアと，クランク室の他半部を有して第１クランクケース半体に接合される第２クランクケース半体と，シリンダヘッドに接合されて，それとの間に動弁室を画成するヘッドカバーとでエンジン本体を構成し，クランク室に収容されるクランク軸を前記第１及び第２クランクケース半体により支持し，動弁室に収容されるカム軸をシリンダヘッドで支持し，エンジンコアには，シリンダボアを囲むシリンダジャケットと，このシリンダジャケットと連通して燃焼室，吸気ポート及び排気ポートを囲むヘッドジャケットとよりなるウォータジャケットを形成し，またエンジンコアの一側には，クランク軸及びカム軸間を連結するタイミングベルトを収容するタイミングベルト室を設けた水冷式四サイクルエンジンにおいて，エンジンコアの，クランク軸の軸線に平行な第１側面に，鋳抜き形成された前記吸気ポートと前記ウォータジャケットの一半周部とを開口させると共に，その一半周部の開口部を水密に閉鎖する第１蓋板を接合し，またエンジンコアの，前記第１側面と反対側の第２側面に，鋳抜き形成された前記排気ポートと前記ウォータジャケットの他半周部とを開口させると共に，その他半周部の開口部を水密に閉鎖する第２蓋板を接合したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記第１蓋板に，この第１蓋板を貫通して前記吸気ポートの上流端に連なる吸気延長ポートと，この第１蓋板の外側面にあって前記吸気延長ポートに連なる吸気系部材を取り付ける第１取り付け座とを設けたことを第２の特徴とする。尚，前記吸気系部材は，後述する本発明の実施例中の気化器５２に対応する。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記第２蓋板に，この第２蓋板を貫通して前記排気ポートの下流端に連なる排気延長ポートと，この第１蓋板の外側面にあって前記排気延長ポートに連なる排気系部材を取り付ける第２取り付け座とを設けたことを第３の特徴とする。尚，前記排気系部材は，後述する本発明の実施例中の排気マフラ５３に対応する。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，エンジンコアの，前記第１及び第２側面と直交する第３側面側の側壁に，クランク軸及びカム軸間を連結するタイミングベルトを収容するタイミングベルト室を前記シリンダボアに隣接して設け，このタイミングベルト室を，エンジンコアの上面側から鋳抜き形成したことをダ第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第４の特徴に加えて，前記タイミングベルト室及びシリンダボア間の隔壁に，前記ウォータジャケットの一半周部及び他半周部を食い込ませたことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，エンジンコアの鋳造時，タイミングベルト室に干渉されることなく，クランク軸の軸線と直交する２方向からの鋳抜きにより吸気ポートと，シリンダジャケット及びヘッドジャケットを含むウォータジャケットの一半周部，並びに排気ポートと上記ウォータジャケットの他半周部を形成することができ，したがって吸気及び排気ポート及びウォータジャケット付きのエンジンコアの鋳造を容易に行うことができる。

しかも上記ウォータジャケット４０の鋳抜き形成のための開口部は，エンジンコアの第１及び第２側面の開口部のみで，それらを水密に閉鎖する蓋板も，第１及び第２蓋板の２枚で足り，部品点数及び組立工数が少なく，コストの低減に寄与し得る。

本発明の第２の特徴によれば，ウォータジャケットの一半周部に接する第１蓋板が，エンジンコアから気化器又はスロットルボディへの熱伝導を抑える断熱部材を兼ねることになる。

本発明の第３の特徴によれば，ウォータジャケットの他半周部に接する第２蓋板が排気マフラからエンジンコアへの熱伝導を抑える断熱部材を兼ねることになる。

本発明の第４の特徴によれば，エンジンコアの鋳造時，シリンダヘッドの上面側からタイミングベルト室を，ウォータジャケットに干渉されることなく鋳抜きにより形成することができる。

本発明の第５の特徴によれば，ウォータジャケットの容積の減少を極力抑えながら，タイミングベルト室の，シリンダボアへの近接配置を可能にし，エンジンコアのコンパクト化に寄与し得る。

本発明の一実施例に係る水冷式四サイクルエンジンの縦断正面図。 図１の２−２線断面図。 図１のの３−３線断面図。 図２の４−４線断面図。 図２の５−５線断面図。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１〜図３において，水冷式四サイクルエンジンＥのエンジン本体１はエンジンコア２を有する。このエンジンコア２は，シリンダボア３ａを有するシリンダブロック３と，シリンダボア３ａに連なる燃焼室４ａ及びそれに開口する吸気ポート５及び排気ポート６を有するシリンダヘッド４と，クランク室７の一半部を有する第１クランクケース半体８ａとをダイキャスト鋳造により一体成形してなる単一部品を構成するものであり，このエンジンコア２と，クランク室７の他半部を有して第１クランクケース半体８ａに複数のボルト９により接合される第２クランクケース半体８ｂと，シリンダヘッド４に複数のボルト１０により接合されて，それとの間に動弁室１１を画成するヘッドカバー１２とでエンジン本体１が構成される。

エンジンコア２の一側には，クランク室７及び動弁室１１間を連通するタイミングベルト室１３が形成される。

第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂは，互いに接合されてクランクケースを構成するもので，それらの接合面１４は，シリンダボア３ａの軸線Ｙに直交する平面上に来るように形成される。クランク室７に収容されるクランク軸１５は，これら第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂ間に挟持されるボールベアリング１６，１６に支承されると共に，シリンダボア３ａに摺動自在に嵌装されるピストン１７にコンロッド１８を介して連接される。このクランク軸１５には，前記タイミングベルト室１３に臨む歯付きの駆動プーリ１９が固設される。

シリンダヘッド４には，吸気及び排気ポート５，６を開閉する吸気及び排気弁２４，２５が設けられ，これら吸気及び排気弁２４，２５を開閉する動弁装置２６が前記動弁室１１に収容される。

動弁装置２６は，クランク軸１５と平行にシリンダヘッド４に回転自在に支持される支軸３７に回転自在に支承されるカム軸２７と，このカム軸２７と平行にシリンダヘッド４に支持される吸気及び排気ロッカ軸２８ａ，２８ｂと，吸気ロッカ軸２８ａに揺動自在に支持されてカム軸２７及び吸気弁２４間を連接する吸気ロッカアーム２９ａと，排気ロッカ軸２８ｂに揺動自在に支持されてカム軸２７及び排気弁２５間を連接する排気ロッカアーム２９ｂと，吸気及び排気弁２４，２５をそれぞれ閉じ方向に付勢する弁ばね３０ａ，３０ｂとよりなっている。

図２に示すように，支軸３７は，タイミングベルト室１３を跨ぐようにシリンダヘッド４に設けられる一対の軸受部３１，３２により支持され，この支軸３７に支承されて軸受部３１，３２間に配置されてカム軸２７に，タイミングベルト室１３に臨む歯付きの従動プーリ２０が同軸状に固着されている。この従動プーリ２０と，前記駆動プーリ１９とに巻き掛けかけられる歯付きのタイミングベルト２１がタイミングベルト室１３に配設される。従動プーリ２０は，歯数が前記駆動プーリ１９より２倍になっており，駆動プーリ１９の回転が２分の１に減速されてカム軸２７に伝達される。

クランク軸１５の一端部には，発電コイル３３を備えるフライホイール３４が固着され，その他端部には，各種作業機（図示せず）を駆動する出力軸３５が連結される。

またシリンダヘッド４には，シリンダボア３ａの軸線Ｙを挟んでタイミングベルト室１３と反対側で，前記燃焼室４ａに電極を臨ませる点火プラグ３６が螺着される。

図１，図２，図３及び図５に示すように，エンジンコア２にはウォータジャケット４０が形成される。このウォータジャケット４０は，シリンダボア３ａを囲むシリンダジャケット４０ｃと，このシリンダジャケット４０ｃと連通して燃焼室４ａ，吸気ポート５及び排気ポート６を囲むヘッドジャケット４０ｈとよりなっている。

図４及び図５に示すように，エンジンコア２において，クランク軸１５の軸線Ｘに平行して互いに反対方向を向く両側面を第１及び第２側面２ａ，２ｂ，これら第１及び第２側面２ａ，２ｂと直交する側面を第３側面２ｃと呼ぶことにし，その第１側面２ａには，前記吸気ポート５と前記ウォータジャケット４０の一半周部４０Ａとが鋳抜き形成されて開口し，また第２側面２ｂには，前記排気ポート６と前記シリンダジャケット４０ｃ及びヘッドジャケット４０ｈの他半周部４０Ｂとが鋳抜き形成されて開口し，第３側面２ｃ側の側壁にタイミングベルト室１３がシリンダヘッド４の上面側から鋳抜き形成される。そして，第１側面２ａには，シリンダジャケット４０ｃの一半周部４０Ａの開口部４１を水密に閉鎖する第１蓋板４６が，また第２側面２ｂには，シリンダジャケット４０ｃの他半周部４０Ｂの開口部４２を水密に閉鎖する第２蓋板４７がそれぞれ複数のボルト４８，４９により接合される。

また前記タイミングベルト室１３も，エンジンコア２の上面側から鋳抜きにより形成され，前記ウォータジャケット４０の一半周部４０Ａ及び他半周部４０Ｂは，このタイミングベルト室１３及びシリンダボア３ａ間の隔壁４４（図５参照）の両側部に食い込むように形成される。

図１及び図４に示すように，前記第１蓋板４６には，この第１蓋板４６を貫通して前記吸気ポート５の上流端に連なる吸気延長ポート５ａと，この第１蓋板４６の外側面から隆起していて吸気延長ポート５ａが開口する第１取り付け座５０とが形成され，この第１取り付け座５０に気化器５２が取り付けられる。

また前記第２蓋板４７には，この第２蓋板４７を貫通して前記排気ポート６の下流端に連なる排気延長ポート６ａと，この第２蓋板４７の外側面から隆起していて排気延長ポート６ａが開口する第２取り付け座５１とが形成され，この第２取り付け座５１に排気マフラ５３が取り付けられる。

図１及び図５に示すように，第１蓋板４６には，ヘッドジャケット４０ｈに開口する入口管５４が設けられ，また第２蓋板４７には，シリンダジャケット４０ｃの下部に開口する出口管５５が設けられる。図示しないラジエータで冷却された冷却水は，入口管５４からヘッドジャケット４０ｈに供給され，ヘッドジャケット４０ｈを流れながら吸，排気ポート５，６及び燃焼室４ａ周りを冷却し，そしてシリンダジャケット４０ｃに移り，その上部から下部に流れてシリンダボア３ａ周りを冷却した後，出口管５５から流出してラジエータに戻るようになっている。

次に，この第１実施例の作用について説明する。

エンジンＥの運転中，上記のように，冷却水が吸，排気ポート５，６及び燃焼室４ａ周りのヘッドジャケット４０ｈと，シリンダボア３ａ周りのシリンダジャケット４０ｃを順次流れることにより，エンジンコア２を燃焼室４ａに近い高温部からシリンダボア３ａの下部の低温部に亙り効率よく冷却することができる。

ところで，エンジンコア２の，クランク軸１５の軸線Ｘに平行な第１側面２ａには，鋳抜き形成された吸気ポート５と，シリンダジャケット４０ｃ及びヘッドジャケット４０ｈを含むウォータジャケット４０の一半周部４０Ａとが開口し，またエンジンコア２の第２側面２ｂには，鋳抜き形成された排気ポート６と上記ウォータジャケット４０の他半周部４０Ｂとが開口するので，エンジンコア２のダイキャスト鋳造時，タイミングベルト室１３に干渉されることなく，クランク軸１５の軸線Ｘと直交する２方向からの鋳抜きにより吸気ポート５とウォータジャケット４０の一半周部４０Ａと，排気ポート６とウォータジャケット４０の他半周部４０Ｂとを形成することができ，またシリンダヘッド４の上面側からタイミングベルト室１３を，ウォータジャケット４０に干渉されることなく同時に鋳抜きにより形成することができ，したがって吸気及び排気ポート５，６，ウォータジャケット４０（シリンダジャケット４０ｃ及びヘッドジャケット４０ｈを含む），並びにタイミングベルト室１３付きのエンジンコア２の鋳造を容易に行うことができる。

しかもウォータジャケット４０の鋳抜き形成のための開口部は，エンジンコア２の第１及び第２側面２ａ，２ｂの開口部４１，４２のみで，それらを水密に閉鎖する蓋板も，第１及び第２蓋板４６，４７の２枚で足り，部品点数及び組立工数が少なく，コストの低減に寄与し得る。

さらに第１蓋板４６には，シリンダヘッド４の吸気ポート５の上流端に連なる吸気延長ポート５ａと，この第１蓋板４６の外側面から隆起していて吸気延長ポート５ａが開口する第１取り付け座５０とが形成され，この第１取り付け座５０に気化器５２が取り付けられるので，ウォータジャケット４０の一半周部４０Ａに接する第１蓋板４６が，エンジンコア２から気化器５２への熱伝導を抑える断熱部材を兼ねることになる。

また第２蓋板４７には，シリンダヘッド４の排気ポート６の下流端に連なる排気延長ポート６ａと，この第２蓋板４７の外側面から隆起していて排気延長ポート６ａが開口する第２取り付け座５１とが形成され，この第２取り付け座５１に排気マフラ５３が取り付けられるので，ウォータジャケット４０の他半周部４０Ｂに接する第２蓋板４７が排気マフラ５３からエンジンコア２への熱伝導を抑える断熱部材を兼ねることになる。

また前記ウォータジャケット４０の一半周部４０Ａ及び他半周部４０Ｂは，タイミングベルト室１３及びシリンダボア３ａ間の隔壁４４の両側部に食い込むように形成されるので，ウォータジャケット４０の容積の減少を極力抑えながら，タイミングベルト室１３の，シリンダボア３ａへの近接配置を可能にし，エンジンコア２のコンパクト化に寄与し得る。

本発明は，上記実施例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の設計変更が可能である。例えば，エンジンＥが燃料噴射装置を採用する場合には，第１取り付け座５０に気化器５２に代えてスロットルボディが取り付けられる。また第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂの接合面１４は，クランク軸１５の軸線Ｘに対して斜めに交差するように形成して，第１及び第２クランクケース半体８ａ，８ｂにクランク軸１５の両端部をそれぞれ支承させることもできる。

Ｅ・・・・・水冷式四サイクルエンジン
Ｘ・・・・・クランク軸の軸線
２・・・・・エンジンコア
３・・・・・シリンダブロック
３ａ・・・・シリンダボア
４・・・・・シリンダヘッド
４ａ・・・・燃焼室
５・・・・・吸気ポート
６・・・・・排気ポート
７・・・・・クランク室
８ａ・・・・第１クランクケース半体
８ｂ・・・・第２クランクケース半体
１１・・・・動弁室
１２・・・・ヘッドカバー
１３・・・・タイミングベルト室
１５・・・・クランク軸
２１・・・・タイミングベルト
２７・・・・カム軸
４０・・・・ウォータジャケット
４０Ａ・・・ウォータジャケットの一半周部
４０Ｂ・・・ウォータジャケットの他半周部
４０ｃ・・・シリンダジャケット
４０ｈ・・・ヘッドジャケット
４１・・・・開口部
４２・・・・開口部
４４・・・・隔壁
４６・・・・第１蓋板
４７・・・・第２蓋板
５０・・・・第１取り付け座
５１・・・・第２取り付け座
５２・・・・吸気系部材（気化器）
５３・・・・排気系部材（排気マフラ）

Claims (5)

1. シリンダボア（３ａ）を有するシリンダブロック（３）と，燃焼室（４ａ）及びそれに開口する吸気ポート（５）及び排気ポート（６）を有するシリンダヘッド（４）と，クランク室（７）の一半部を有する第１クランクケース半体（８ａ）とよりなるエンジンコア（２）を，一体鋳造された単一部品で構成し，このエンジンコア（２）と，クランク室（７）の他半部を有して第１クランクケース半体（８ａ）に接合される第２クランクケース半体（８ｂ）と，シリンダヘッド（４）に接合されて，それとの間に動弁室（１１）を画成するヘッドカバー（１２）とでエンジン本体（１）を構成し，クランク室（７）に収容されるクランク軸（１５）を前記第１及び第２クランクケース半体（８ａ，８ｂ）により支持し，動弁室（１１）に収容されるカム軸（２７）をシリンダヘッド（４）で支持し，エンジンコア（２）には，シリンダボア（３ａ）を囲むシリンダジャケット（４０ｃ）と，このシリンダジャケット（４０ｃ）と連通して燃焼室（４ａ），吸気ポート（５）及び排気ポート（６）を囲むヘッドジャケット（４０ｈ）とよりなるウォータジャケット（４０）を形成し，またエンジンコア（２）の一側には，クランク軸（１５）及びカム軸（２７）間を連結するタイミングベルト（２１）を収容するタイミングベルト室（１３）を設けた水冷式四サイクルエンジンにおいて，
   エンジンコア（２）の，クランク軸（１５）の軸線（Ｘ）に平行な第１側面（２ａ）に，鋳抜き形成された前記吸気ポート（５）と前記ウォータジャケット（４０）の一半周部（４０Ａ）とを開口させると共に，その一半周部（４０Ａ）の開口部（４１）を水密に閉鎖する第１蓋板（４６）を接合し，またエンジンコア（２）の，前記第１側面（２ａ）と反対側の第２側面（２ｂ）に，鋳抜き形成された前記排気ポート（６）と前記ウォータジャケット（４０）の他半周部（４０Ｂ）とを開口させると共に，その他半周部（４０Ｂ）の開口部（４２）を水密に閉鎖する第２蓋板（４７）を接合したことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
2. 請求項１記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて，
   前記第１蓋板（４６）に，この第１蓋板（４６）を貫通して前記吸気ポート（５）の上流端に連なる吸気延長ポート（５ａ）と，この第１蓋板（４６）の外側面にあって前記吸気延長ポート（５ａ）に連なる吸気系部材（５２）を取り付ける第１取り付け座（５０）とを設けたことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
3. 請求項１記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて，
   前記第２蓋板（４７）に，この第２蓋板（４７）を貫通して前記排気ポート（６）の下流端に連なる排気延長ポート（６ａ）と，この第１蓋板（４６）の外側面にあって前記排気延長ポート（６ａ）に連なる排気系部材（５３）を取り付ける第２取り付け座（５１）とを設けたことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
4. 請求項１記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて，
   エンジンコア（２）の，前記第１及び第２側面（２ａ，２ｂ）と直交する第３側面（２ｃ）側の側壁に，クランク軸（１５）及びカム軸（２７）間を連結するタイミングベルト（２１）を収容するタイミングベルト室（１３）を前記シリンダボア（３ａ）に隣接して設け，このタイミングベルト室（１３）を，エンジンコア（２）の上面側から鋳抜き形成したことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。
5. 請求項４記載の水冷式四サイクルエンジンにおいて，
   前記タイミングベルト室（１３）及びシリンダボア（３ａ）間の隔壁（４４）に，前記ウォータジャケット（４０）の一半周部（４０Ａ）及び他半周部（４０Ｂ）を食い込ませたことを特徴とする水冷式四サイクルエンジン。

Images