JP2014114790A - 強制空冷式内燃機関およびそれを備えた鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドおよび／またはシリンダブロックの鋳造性と冷却効率の両方に優れた強制空冷式内燃機関を提供する。
【解決手段】強制空冷式内燃機関（１０１）は、鋳造により成形されたシリンダブロック（１０３）と、鋳造により成形され、シリンダブロックに重なるように設けられたシリンダヘッド（１００）と、シリンダブロックの少なくとも一部およびシリンダヘッドの少なくとも一部を覆うシュラウド（１３０）と、回転することによってシュラウド内に空気を導入するファン（１２１）とを備える。シリンダブロックおよびシリンダヘッドの少なくとも一方は、少なくともシュラウドによって覆われる部分に形成された冷却フィン（１０）と、冷却フィンに交差するように設けられ、冷却フィンに接続された交差フィン（２０）とを有する。交差フィンの先端部（２０ａ）における厚さ（ｔ’）は、冷却フィンの先端部における厚さ（ｔ）よりも大きい。
【選択図】図１０

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、強制空冷式内燃機関に関する。また、本発明は、強制空冷式内燃機関を備えた鞍乗型車両にも関する。

鞍乗型車両用の内燃機関は、水冷式と空冷式とに大別される。水冷式は、水等の冷却液を媒体として冷却を行う方式であり、空冷式は、空気を利用して冷却を行う方式である。空冷式の内燃機関では、冷却効率を向上させるために、内燃機関の表面に多数の冷却フィンが設けられる（例えば特許文献１参照）。

また、空冷式の内燃機関として、自然空冷式の内燃機関と強制空冷式の内燃機関とが知られている。自然空冷式では、冷却フィンに走行風が当たることによって冷却が行われる。特許文献１に開示されている内燃機関は、自然空冷式である。これに対し、強制空冷式では、内燃機関の動力でファンを駆動し、ファンによってシュラウド（導風板）内に導入された冷却風を冷却フィンに当てることによって冷却が行われる。

特開２０１０−１５９７０３号公報

本願発明者は、強制空冷式の内燃機関に最適な冷却フィンの構造に関して検討を重ねた。具体的には、本願発明者は、冷却フィンの厚さおよびピッチを小さくする（つまり薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置する）ことによってなるべく多くの冷却フィンをシリンダヘッドおよびシリンダブロックに設け、それによって冷却効率を高くすることを検討した。その結果、薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置すると、冷却効率は高くなるものの、鋳造によってシリンダヘッドやシリンダブロックを成形する際に、冷却フィン周辺における湯回り性が低下し、鋳造不良が発生する場合があることを見出した。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダヘッドおよび／またはシリンダブロックの鋳造性と冷却効率の両方に優れた強制空冷式内燃機関を提供することにある。

本発明による強制空冷式内燃機関は、鋳造により成形されたシリンダブロックと、鋳造により成形され、前記シリンダブロックに重なるように設けられたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの少なくとも一部および前記シリンダヘッドの少なくとも一部を覆うシュラウドと、回転することによって前記シュラウド内に空気を導入するファンと、を備え、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの少なくとも一方は、少なくとも前記シュラウドによって覆われる部分に形成された冷却フィンと、前記冷却フィンに交差するように設けられ、前記冷却フィンに接続された交差フィンとを有し、前記交差フィンの先端部における厚さは、前記冷却フィンの先端部における厚さよりも大きい。

ある好適な実施形態において、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドのうちの少なくとも前記シリンダヘッドが、前記交差フィンを有する。

ある好適な実施形態において、前記交差フィンは、シリンダ軸線方向から見たときに前記ファンの回転軸に対して４５°以下の角をなすように設けられている。

ある好適な実施形態において、前記交差フィンは、シリンダ軸線方向から見たときに燃焼室と重なるように設けられている。

ある好適な実施形態において、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとを結合する複数のヘッドボルトをさらに備え、前記複数のヘッドボルトは、シリンダ軸線に対して前記ファン側に位置する２つのヘッドボルトを含み、前記交差フィンは、前記２つのヘッドボルト間にその一部が位置するように設けられている。

ある好適な実施形態において、前記交差フィンのシリンダ軸線方向に沿った幅は、前記交差フィンの先端部において、前記交差フィンの根元部においてよりも小さい。

ある好適な実施形態において、前記交差フィンの厚さは、前記交差フィンの先端部側から根元部側に向かうにつれて大きくなる。

ある好適な実施形態において、前記交差フィンの厚さは、前記シリンダブロックに近づくほど大きくなる。

ある好適な実施形態において、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記少なくとも一方の見切り位置が、前記冷却フィンの中央と前記冷却フィンの先端部との間にある。

ある好適な実施形態において、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記少なくとも一方は、前記冷却フィンを複数有し、前記複数の冷却フィンのそれぞれの先端部における厚さをｔ（ｍｍ）、前記複数の冷却フィンのうちの隣接する２つの冷却フィンの先端部同士の間隔をｃ（ｍｍ）としたとき、前記厚さｔおよび前記間隔ｃは、ｔ≦３およびｔ≦ｃ≦３ｔの関係を満足する。

ある好適な実施形態において、前記厚さｔは、さらに、１≦ｔの関係を満足する。

ある好適な実施形態において、前記間隔ｃは、さらに、３≦ｃの関係を満足する。

ある好適な実施形態において、前記冷却フィンは、１．０°以上２．０°以下の抜き勾配を有する。

本発明による鞍乗型車両は、上述した構成を有する強制空冷式内燃機関を備える。

本発明による内燃機関は、シュラウドおよびファンを備えた強制空冷式内燃機関である。そのため、冷却効率の向上を目的としてなるべく多くの冷却フィンを設けるために、冷却フィンの厚さおよびピッチを小さくしても（つまり薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置しても）、隣接する冷却フィン同士の間隙に十分に冷却風を送ることができる。また、本発明による強制空冷式内燃機関では、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの少なくとも一方が、冷却フィンだけでなく、冷却フィンに交差するように設けられ、冷却フィンに接続された交差フィンを有する。この交差フィンの先端部における厚さは、冷却フィンの先端部における厚さよりも大きい。このような交差フィンが設けられることにより、冷却効率の向上のために薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置しても、鋳造時の湯回り性の低下を防止することができるので、鋳造不良の発生を防止することができる。このように、本発明による強制空冷式内燃機関は、シリンダヘッドおよび／またはシリンダブロックの鋳造性と冷却効率の両方に優れている。

シリンダブロックおよびシリンダヘッドのうちの少なくともシリンダヘッドが、交差フィンを有することが好ましい。一般に、シリンダヘッドは、シリンダブロックに比べて形状が複雑であることが多いので、薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置すると、冷却フィン周辺における湯回り性の低下が発生しやすい。少なくともシリンダヘッドに交差フィンを設けることにより、鋳造不良の発生を効果的に防止することができる。

交差フィンが、シリンダ軸線方向から見たときにファンの回転軸に対して４５°以下の角をなすように設けられていると、ファンによって送られる冷却風に対する抵抗となりにくい。そのため、交差フィンが設けられていることに起因した冷却効率の低下を防止することができる。

交差フィンは、シリンダ軸線方向から見たときに燃焼室と重なるように設けられていることが好ましい。つまり、交差フィンは、燃焼室を規定する燃焼室壁に接続されていることが好ましい。交差フィンがこのように設けられていることにより、燃焼室で発生した熱を、交差フィンを介して冷却フィンに伝達することができるので、冷却効率が向上する。

典型的には、本発明による内燃機関は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを結合する複数のヘッドボルトを備えており、複数のヘッドボルトは、シリンダ軸線に対してファン側に位置する２つのヘッドボルトを含む。交差フィンは、これら２つのヘッドボルト間にその一部が位置するように設けられていることが好ましい。交差フィンをこのように設けることにより、交差フィンを燃焼室の中心に近づけることができるので、より多くの熱を交差フィンを介して冷却フィンに伝達することができ、冷却効率のいっそうの向上を図ることができる。

交差フィンのシリンダ軸線方向に沿った幅が、交差フィンの先端部において、交差フィンの根元部においてよりも小さいと、先端部側で冷却フィンを多く設けることができるとともに、根元部側ではカム室を燃焼室側に近づけてシリンダヘッドを小型化することができる。つまり、冷却性の確保と小型化とを両立することができる。

交差フィンの厚さは、交差フィンの先端部側から根元部側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。交差フィンの厚さがこのように設定されていることにより、燃焼室からより多くの熱を冷却フィンに伝達することができる。

また、交差フィンの厚さは、シリンダブロックに近づくほど大きくなることが好ましい。交差フィンの厚さがこのように設定されていることにより、燃焼室からより多くの熱を冷却フィンに伝達することができる。

シリンダブロックおよび／またはシリンダヘッドの見切り位置（鋳造時の型割り位置）は、冷却フィンの中央と冷却フィンの先端部との間にあることが好ましい。このような位置に見切り位置を設けることにより、見切り位置におけるバリを除去しやすくなる。これに対し、見切り位置が冷却フィンの中央と冷却フィンの根元部との間にあると、バリを除去する作業を行いにくい。

複数の冷却フィンのそれぞれの先端部における厚さをｔ（ｍｍ）、複数の冷却フィンのうちの隣接する２つの冷却フィンの先端部同士の間隔をｃ（ｍｍ）としたとき、厚さｔおよび間隔ｃは、ｔ≦３およびｔ≦ｃ≦３ｔの関係を満足することが好ましい。このような関係を満足するように薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置することにより、冷却フィンを数多く設けることができ、冷却効率を向上させることができる。

冷却フィンの先端部における厚さｔは、１≦ｔの関係を満足することが好ましい。冷却フィンの厚さが小さいほど、冷却フィンの数を増やすことができるが、冷却フィンの厚さが小さすぎると、シリンダブロックやシリンダヘッドから熱を奪いにくくなる。冷却フィンの先端部における厚さｔが１ｍｍ以上である（つまり１≦ｔ）と、そのような問題が発生しない。

隣接する２つの冷却フィンの先端部同士の間隔ｃは、３≦ｃの関係を満足することが好ましい。隣接する２つの冷却フィンの先端部同士の間隔ｃが３ｍｍ以上である（つまり３≦ｃ）と、冷却フィンの根元部まで冷却風を供給しやすくなるので、冷却効率が向上する。

冷却フィンは、２．０°以下の抜き勾配を有することが好ましい。抜き勾配を２．０°以下と小さくすることにより、冷却フィンの根元部における間隔を大きくすることができるので、冷却性をさらに向上させることができる。ただし、離型を容易にする観点からは、冷却フィンの抜き勾配は、１．０°以上であることが好ましい。

本発明によると、シリンダヘッドおよび／またはシリンダブロックの鋳造性と冷却効率の両方に優れた強制空冷式内燃機関が提供される。

本発明の実施形態における自動二輪車（鞍乗型車両）１を模式的に示す右側面図である。 図１中の２Ａ−２Ａ’線に沿った断面図である。 図２中に示されているエンジン（内燃機関）１０１近傍を拡大して示す図である。 エンジン１０１の一部分の右側面図である。 は、エンジン１０１の左側面断面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す上面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す底面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す正面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す背面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す左側面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す右側面図である。 本発明の実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００を模式的に示す図であり、図１０中の１２Ａ−１２Ａ’線に沿った断面図である。 （ａ）は、シリンダヘッド１００の冷却フィン１０を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、シリンダヘッド１００の交差フィン２０を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

図１に、本実施形態における鞍乗型車両１を示す。図１に示す鞍乗型車両１は、スクータ型の自動二輪車である。なお、本発明による鞍乗型車両は、スクータ型の自動二輪車１に限定されない。本発明による鞍乗型車両は、いわゆるモペット型、オフロード型、オンロード型等の他の形式の自動二輪車であってもよい。また、本発明による鞍乗型車両は、乗員が跨って乗車する任意の車両を意味し、二輪車に限られない。本発明による鞍乗型車両は、車体を傾けることによって進行方向を変える形式の三輪車等であってもよく、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）等の他の鞍乗型車両であってもよい。

以下の説明において、前、後、左、右は、それぞれ自動二輪車１の乗員から見た前、後、左、右を意味するものとする。図中の参照符号Ｆ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を表している。

自動二輪車１は、図１に示すように、車両本体２と、前輪３と、後輪４と、後輪４を駆動するエンジンユニット５とを備えている。車両本体２は、乗員によって操作されるハンドル６と、乗員が着座するシート７とを備えている。エンジンユニット５は、いわゆるユニットスイング式のエンジンユニットであり、ピボット軸８を中心として搖動可能なように、車体フレーム（図１には示されていない）に支持されている。つまり、エンジンユニット５は、車体フレームに搖動可能に支持されている。

続いて、図２〜図５を参照しながら、自動二輪車１のエンジンユニット５の構成をより具体的に説明する。図２は、図１中の２Ａ−２Ａ’線に沿った断面図である。図３は、図２中に示されているエンジン１０１近傍を拡大して示す図である。図４は、エンジン１０１の一部分の右側面図である。図５は、エンジン１０１の左側面断面図である。

エンジンユニット５は、図２に示すように、エンジン（内燃機関）１０１と、Ｖベルト式無段変速機（以下では「ＣＶＴ」と呼ぶ）１５０とを備えている。なお、図２に示す例では、エンジン１０１とＣＶＴ１５０とが一体となってエンジンユニット５を構成しているが、エンジン１０１と変速機とが別々であってもよいことは勿論である。

エンジン１０１は、単一の気筒を備えた単気筒エンジンである。エンジン１０１は、吸気工程、圧縮工程、燃焼行程および排気工程を順次繰り返す４ストロークエンジンである。エンジン１０１は、クランクケース１０２と、クランクケース１０２から前方（なお、ここで言う「前方」とは、厳密な意味での前方、すなわち水平線と平行な方向に限られず、水平線から傾いた方向も含まれる）に延び、クランクケース１０２に結合されたシリンダブロック１０３と、シリンダブロック１０３の前部に接続されたシリンダヘッド１００と、シリンダヘッド１００の前部に接続されたシリンダヘッドカバー１０５とを備えている。

シリンダブロック１０３は、鋳造（例えば重力鋳造）により成形されている。シリンダブロック１０３の材料は、例えば、アルミニウム合金や鋳鉄である。シリンダブロック１０３の内部には、シリンダ１０６が形成されている。

なお、シリンダ１０６は、シリンダブロック１０３の本体（すなわち、シリンダブロック１０３のうちのシリンダ１０６以外の部分）内に挿入されたシリンダライナ等によって形成されていてもよく、シリンダブロック１０３の本体と一体化されていてもよい。言い換えると、シリンダ１０６は、シリンダブロック１０３の本体と分離可能に形成されていてもよく、シリンダブロック１０３の本体と分離できないように形成されていてもよい。シリンダ１０６内には、ピストン１０７が摺動自在に収容されている。ピストン１０７は、上死点ＴＤＣと下死点ＢＤＣとの間で往復運動自在に配置されている。

シリンダヘッド１００は、シリンダ１０６を覆うようにシリンダブロック１０３に重ねられている。シリンダヘッド１００は、鋳造（例えば重力鋳造）により成形されている。シリンダヘッド１００の材料は、例えば、アルミニウム合金や鋳鉄である。シリンダヘッド１００と、ピストン１０７の頂面と、シリンダ１０６の内周面とにより、燃焼室１１０が規定される。シリンダヘッド１００の、燃焼室１１０を規定する部分３０は、燃焼室壁と呼ばれる。

ピストン１０７は、コンロッド１１１を介してクランクシャフト１１２に連結されている。クランクシャフト１１２は、左方および右方に延びており、クランクケース１０２に支持されている。クランクシャフト１１２に接続されたカムチェーン１１３により、カムシャフト１０８が駆動される。カムチェーン１１３は、カムチェーン室７０に収容されている。

なお、本実施形態では、クランクケース１０２、シリンダブロック１０３、シリンダヘッド１００およびシリンダヘッドカバー１０５は、別体であるが、これらは必ずしも別体である必要はなく、適宜一体化されていてもよい。例えば、クランクケース１０２とシリンダブロック１０３とが一体的に形成されていてもよいし、シリンダブロック１０３とシリンダヘッド１００とが一体的に形成されていてもよい。また、シリンダヘッド１００とシリンダヘッドカバー１０５とが一体的に形成されていてもよい。

ＣＶＴ１５０は、図２に示すように、駆動側のプーリである第１プーリ１５１と、従動側のプーリである第２プーリ１５２と、第１プーリ１５１および第２プーリ１５２に巻き掛けられたＶベルト１５３とを備えている。クランクシャフト１１２の左端部は、クランクケース１０２から左方に突出している。第１プーリ１５１は、クランクシャフト１１２の左端部に取り付けられている。第２プーリ１５２は、メインシャフト１５４に取り付けられている。メインシャフト１５４は、図示しないギア機構を介して後輪シャフト１５５に連結されている。クランクケース１０２の左方には、変速機ケース１５６が設けられている。ＣＶＴ１５０は、変速機ケース１５６内に収容されている。

クランクシャフト１１２の右側部分には、発電機１２０が設けられている。クランクシャフト１１２の右端部には、冷却ファン（以下では単に「ファン」と呼ぶ）１２１が固定されている。ファン１２１は、クランクシャフト１１２とともに回転する。ファン１２１は、回転することによって空気を左方に吸引するように形成されている。発電機１２０およびファン１２１は、シュラウド１３０内に収容されている。シュラウド１３０は、シリンダブロック１０３の少なくとも一部およびシリンダヘッド１００の少なくとも一部を覆うように設けられている。

エンジン１０１は、図４に示すように、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００が水平方向または水平方向から若干前上がりに傾斜した方向に延びる型式のエンジン、すなわち、いわゆる横置き式のエンジンである。図中の参照符号Ｌ１は、シリンダ１０６の中心を通る線（シリンダ軸線）を表している。シリンダ軸線Ｌ１は、水平方向または水平方向から若干傾斜した方向に延びている。ただし、シリンダ軸線Ｌ１の方向は、特に限定されるわけではない。例えば、水平面に対するシリンダ軸線Ｌ１の傾斜角度は０°〜１５°であってもよく、それ以上であってもよい。なお、図中の参照符号Ｌ２は、クランクシャフト１１２の中心線を表している。

シリンダヘッド１００の上部には、吸気管１４１が接続されている。また、シリンダヘッド１００の下部には、排気管１４２が接続されている。シリンダヘッド１００の内部には、吸気通路４０および排気通路５０が形成されている。吸気管１４１は、吸気通路４０とつながっており、排気管１４２は、排気通路５０とつながっている。吸気通路４０および排気通路５０には、それぞれ吸気バルブ１５１および排気バルブ１５２が設けられている。

本実施形態のエンジン１０１は、空気によって冷却される空冷エンジンであり、より具体的には、強制空冷式エンジンである。図２〜図４に示すように、シリンダブロック１０３は、少なくともシュラウド１３０によって覆われる部分に形成された複数の冷却フィン１１４を有する。冷却フィン１１４は、シリンダ軸線Ｌ１と略直交する方向に延びている。また、後述するように、シリンダヘッド１００も、少なくともシュラウド１３０によって覆われる部分に形成された複数の冷却フィン１０（図８〜図１０参照）を有する。

シュラウド１３０は、内側部材１３１と外側部材１３２とを有しており、内側部材１３１と外側部材１３２とが組み立てられることによって形成されている。図４に示すように、内側部材１３１と外側部材１３２とは、ボルト１３３によって固定されている。内側部材１３１および外側部材１３２は、例えば合成樹脂から形成されている。

内側部材１３１には、点火プラグ等の点火装置１１５が挿入される孔１３１ａが形成されている。外側部材１３２には、吸込口１３２ａが形成されている。シュラウド１３０がエンジンユニット５に取り付けられたときに、吸込口１３２ａは、ファン１２１と対向する位置に配置される（図３参照）。図４中の参照符号Ｆは、ファン１２１の外周を表しており、参照符号Ｂは、ファン１２１の回転方向を表している。

シュラウド１３０は、クランクケース１０２、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００に取り付けられ、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００に沿うように前方に延びている。シュラウド１３０は、クランクケース１０２、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００の右側部分を覆っている。また、シュラウド１３０の一部は、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００の上側部分および下側部分の一部も覆っている。

クランクシャフト１１２の回転に伴ってファン１２１が回転すると、シュラウド１３０の外部の空気は、吸込口１３２ａを通じてシュラウド１３０内に導入される。シュラウド１３０内に導入された空気は、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００に吹き付けられる。シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００は、この空気によって冷却される。

続いて、図６〜図１２を参照しながら、本実施形態におけるエンジン１０１が備えるシリンダヘッド１００の構成を具体的に説明する。図６および図７は、シリンダヘッド１００を模式的に示す上面図および底面図である。図８および図９は、シリンダヘッド１００を模式的に示す正面図および背面図である。図１０および図１１は、シリンダヘッド１００を模式的に示す左側面図および右側面図である。また、図１２は、図１０中の１２Ａ−１２Ａ’線に沿った断面図である。一部の図面には、シリンダ軸線方向が矢印Ｄ１で示されている。なお、言うまでもないが、シリンダ軸線方向とは、シリンダ軸線Ｌ１に平行な方向である。また、以下では、吸気管１４１への接続が行われる側をシリンダヘッド１００の正面側として説明を行う。

シリンダヘッド１００は、図６〜図１２に示すように、複数の冷却フィン１０、燃焼室壁３０、吸気通路４０、排気通路５０および冷却風通路６０を有する。

複数の冷却フィン１０は、図８、図９および図１０に示すように、シリンダヘッド１００の外側面（より具体的には左側面）に設けられており、シリンダヘッド１００の外側に向かって突出するように（つまりシリンダ軸線方向Ｄ１に略直交する方向に延びるように）形成されている。また、複数の冷却フィン１０は、シリンダ軸線方向Ｄ１に沿って所定のピッチで配置されている。なお、冷却フィン１０の個数は、ここで例示されている物に限定されない。

燃焼室壁３０（図７および図１０に示されている）は、燃焼室１１０を規定する。燃焼室１１０は、シリンダヘッド１００の燃焼室壁３０と、ピストン１０７の頂面と、シリンダ１０６の内周面とによって形成される空間である。燃焼室壁３０には、図７に示すように、後述する吸気ポート４０ａおよび排気ポート５０ａの他に、プラグ孔３２が形成されている。プラグ孔３２には、点火装置１１５の点火プラグが取り付けられる。

吸気通路４０は、燃焼室１１０への吸気を行うための通路である。吸気通路４０の燃焼室壁３０側の開口部４０ａが、吸気ポートである。吸気バルブ１５１が上下動することにより、吸気ポート４０ａが開閉される。吸気通路４０の燃焼室壁３０とは反対側の開口部４０ｂ（シリンダヘッド１００の正面に位置する）には、吸気管１４１が接続される。

排気通路５０は、燃焼室１１０からの排気を行うための通路である。排気通路５０の燃焼室壁３０側の開口部５０ａが、排気ポートである。排気バルブ１５２が上下動することにより、排気ポート５０ａが開閉される。排気通路５０の燃焼室壁３０とは反対側の開口部５０ｂには、排気管１４２が接続される。

典型的には、複数の冷却フィン１０は、排気通路５０を規定する排気通路壁から延びる冷却フィン１０（図１０において相対的に右側に位置する）を含む。本実施形態では、複数の冷却フィン１０は、さらに、吸気通路４０を規定する吸気通路壁から延びる冷却フィン１０（図１０において相対的に左側に位置する）を含む。

冷却風通路６０（図１０に示されている）は、冷却風を通すための通路である。図７に示すように、冷却風通路６０の入口６０ａは、シリンダヘッド１００の左側面に位置し、冷却風通路６０の出口６０ｂは、シリンダヘッド１００の右側面に位置する。ファン１２１によってシュラウド１３０内に導入された冷却風ＣＡは、入口６０ａから冷却風通路６０内に導入され、冷却風通路６０を通過する過程でシリンダヘッド１００を冷却した後、出口６０ｂからシリンダヘッド１００の外部に排出される。

また、シリンダヘッド１００は、図６、図７および図１２に示すように、それぞれにヘッドボルトが挿通される複数のボルト孔８０ａ〜８０ｄを有する。これらのボルト孔８０ａ〜８０ｄに挿通されたヘッドボルト（典型的にはスタッドボルトである）により、シリンダヘッド１００はシリンダブロック１０３に結合される。ボルト孔８０ａ〜８０ｄを有するボス８０は、ヘッドボルト用ボスまたはスタッドボルト用ボスと呼ばれることもある。

シリンダヘッド１００は、さらに、冷却フィン１０に交差するように設けられ、冷却フィン１０に接続された交差フィン２０を有する。本実施形態では、２つの交差フィン２０が設けられている。２つの交差フィン２０の一方（図１０において相対的に排気通路５０側に位置する）は、排気通路壁から延びる冷却フィン１０に接続されている。また、他方（図１０において相対的に吸気通路４０側に位置する）は、吸気通路壁から延びる冷却フィン１０に接続されている。

図１０に示されているように、交差フィン２０の先端部における厚さｔ’は、冷却フィン１０の先端部における厚さｔよりも大きい。なお、冷却フィン１０は、実際には、図１３（ａ）に示すように、その先端にアールが付いている。つまり、冷却フィン１０は、湾曲面を有する湾曲部分１０ｃと、平坦な面を有する直線部分１０ｄとを有している。本願明細書において、冷却フィン１０の先端部における厚さｔは、直線部分１０ｄのもっとも外側における厚さ、言い換えると、湾曲部分１０ｃと直線部分１０ｄとの境界における厚さを指す。また、交差フィン２０も、実際には、図１３（ｂ）に示すように、その先端にアールが付いている。つまり、交差フィン２０は、湾曲面を有する湾曲部分２０ｃと、平坦な面を有する直線部分２０ｄとを有している。本願明細書において、交差フィン２０の先端部における厚さｔ’は、直線部分２０ｄのもっとも外側における厚さ、言い換えると、湾曲部分２０ｃと直線部分２０ｄとの境界における厚さを指す。なお、図１３（ａ）および（ｂ）では、冷却フィン１０および交差フィン２０の抜き勾配が誇張して示されている。

本実施形態におけるエンジン（内燃機関）１０１は、上述したように、シュラウド１３０およびファン１２１を備えた強制空冷式エンジンである。そのため、冷却効率の向上を目的としてなるべく多くの冷却フィン１０を設けるために、冷却フィン１０の厚さおよびピッチを小さくしても（つまり薄肉の冷却フィン１０を間隔を狭くして配置しても）、隣接する冷却フィン１０同士の間隙に十分に冷却風ＣＡを送ることができる。

また、本実施形態における強制空冷式エンジン１０１では、シリンダヘッド１００が、冷却フィン１０に交差するように設けられる交差フィン２０を有する。交差フィン２０は、冷却フィン１０に接続されている。この交差フィン２０の先端部における厚さｔ’は、冷却フィン１０の先端部における厚さｔよりも大きい。このような交差フィン２０が設けられることにより、冷却効率の向上のために薄肉の冷却フィン１０を間隔を狭くして配置しても、鋳造時の湯回り性の低下を防止することができるので、鋳造不良の発生を防止することができる。

このように、本実施形態における強制空冷式エンジン１０１は、シリンダヘッド１００の鋳造性と冷却効率の両方に優れている。

湯回り性の低下をより確実に防止する観点からは、交差フィン２０の先端部における厚さｔ’は、冷却フィン１０の先端部における厚さｔの１．５倍以上であることが好ましい。また、冷却性を十分に確保する観点からは、交差フィン２０の先端部における厚さｔ’は、冷却フィン１０の先端部における厚さｔの１０倍以下であることが好ましい。

なお、本実施形態では、シリンダヘッド１００が交差フィン２０を有する構成を例示したが、シリンダヘッド１００だけでなく（あるいはシリンダヘッド１００の代わりに）シリンダブロック１０３が、冷却フィン１１４に交差するように設けられ、冷却フィン１１４に接続された交差フィンを有していてもよい。シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００の少なくとも一方が冷却フィンに加えて交差フィンを有することにより、シリンダヘッド１００および／またはシリンダブロック１０３の鋳造性と冷却効率の両方に優れたエンジン１０１が得られる。

ただし、以下の理由から、本実施形態で例示したように、シリンダブロック１０３およびシリンダヘッド１００のうちの少なくともシリンダヘッド１００が交差フィン２０を有することが好ましい。一般に、シリンダヘッドは、シリンダブロックに比べて形状が複雑であることが多いので、薄肉の冷却フィンを間隔を狭くして配置すると、冷却フィン周辺における湯回り性の低下が発生しやすい。本実施形態のように少なくともシリンダヘッド１００に交差フィン２０を設けることにより、鋳造不良の発生を効果的に防止することができる。

交差フィン２０は、図１２に示すように、シリンダ軸線方向Ｄ１から見たとき、本実施形態のように、ファン１２１の回転軸（クランクシャフト１１２の中心線Ｌ２（参考のために図１２に示している）に一致する）に対して４５°以下の角をなすように設けられていることが好ましい。交差フィン２０が、シリンダ軸線方向Ｄ１から見たときにファン１２１の回転軸に対して４５°以下の角をなすように設けられている（本実施形態のような横置き式では、上下方向よりも左右方向に近い向きに延びるように形成されているといえる）と、ファン１２１によって送られる冷却風ＣＡに対する抵抗となりにくい。そのため、交差フィン１２１が設けられていることに起因した冷却効率の低下を防止することができる。

また、交差フィン２０は、図１２に示すように、シリンダ軸線方向から見たときに燃焼室１１０と重なるように設けられていることが好ましい。つまり、交差フィン２０は、燃焼室１１０を規定する燃焼室壁３０に接続されていることが好ましい。交差フィン２０がこのように設けられていることにより、燃焼室１１０で発生した熱を、交差フィン２０を介して冷却フィン１０に伝達することができるので、冷却効率が向上する。

本実施形態におけるエンジン１０１が有する複数のヘッドボルトは、シリンダ軸線Ｌ１に対してファン１２１側に位置する２つのヘッドボルト（ボルト孔８０ｃおよび８０ｄに対応）を含んでおり、交差フィン２０は、図１０および図１２に示すように、これらの２つのヘッドボルト間（つまりボルト孔８０ｃおよび８０ｄ間）にその一部が位置するように設けられている。交差フィン２０をこのように設けることにより、交差フィン２０を燃焼室１１０の中心に近づけることができるので、より多くの熱を交差フィン２０を介して冷却フィン１０に伝達することができ、冷却効率のいっそうの向上を図ることができる。

交差フィン２０のシリンダ軸線方向Ｄ１に沿った幅ｗ（図１０参照）は、交差フィン２０の先端部２０ａ（図１２参照）において、交差フィン２０の根元部２０ｂ（図１２参照）においてよりも小さい。交差フィン２０の幅ｗがこのように設定されていると、先端部２０ａ側で冷却フィン１０を多く設けることができるとともに、根元部２０ｂ側ではカム室を燃焼室１１０側に近づけてシリンダヘッド１００を小型化することができる。つまり、冷却性の確保と小型化とを両立することができる。

なお、図１２では、交差フィン２０は、その厚さが先端部２０ａから根元部２０ｂまで一定であるように図示されているが、交差フィン２０の厚さは、先端部２０ａ側から根元部２０ｂ側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。交差フィン２０の厚さがこのように設定されていることにより、燃焼室１１０からより多くの熱を冷却フィン１０に伝達することができる。

また、図１０では、交差フィン２０は、その厚さがシリンダ軸線方向Ｄ１に沿って変化しないように図示されているが、交差フィン２０の厚さは、シリンダブロック１０３に近づくほど（つまり図１０において上側から下側に向かうにつれて）大きくなることが好ましい。交差フィン２０の厚さがこのように設定されていることにより、燃焼室１１０からより多くの熱を冷却フィン１０に伝達することができる。

また、シリンダヘッド１００および／またはシリンダブロック１０３の見切り位置（鋳造時の型割り位置）Ｐは、図１２に示すように、冷却フィン１０（あるいは冷却フィン１１４）の中央と先端部との間にあることが好ましく、より具体的には、冷却フィン１０（あるいは冷却フィン１１４）の先端部から１０ｍｍ以内にあることが好ましい。このような位置に見切り位置Ｐを設けることにより、見切り位置Ｐにおけるバリを除去しやすくなる。これに対し、見切り位置Ｐが冷却フィン１０（あるいは冷却フィン１１４）の中央と根元部との間にあると、バリを除去する作業を行いにくい。

複数の冷却フィン１０のそれぞれの先端部における厚さｔ（ｍｍ）と、複数の冷却フィン１０のうちの隣接する２つの冷却フィン１０の先端部同士の間隔ｃ（ｍｍ）（図１０参照）とは、ｔ≦３およびｔ≦ｃ≦３ｔの関係を満足することが好ましい。つまり、厚さｔは３ｍｍ以下であることが好ましく、間隔ｃは厚さｔの１倍以上３倍以下であることが好ましい。このような関係を満足するように薄肉の冷却フィン１０を間隔を狭くして配置することにより、冷却フィン１０を数多く設けることができ、冷却効率を向上させることができる。なお、シリンダブロック１０３に設けられる複数の冷却フィン１１４の先端部における厚さおよび先端部同士の間隔も、同様の関係を満足することが好ましい（つまり先端部における厚さが３ｍｍ以下であり、先端部同士の間隔が先端部における厚さの１倍以上３倍以下であることが好ましい）。

冷却フィン１０の先端部における厚さｔは、１≦ｔの関係を満足することが好ましい。つまり、冷却フィン１０の先端部における厚さｔは、１ｍｍ以上であることが好ましい。冷却フィン１０の厚さが小さいほど、冷却フィン１０の数を増やすことができるが、冷却フィン１０の厚さが小さすぎると、シリンダヘッド１００から熱を奪いにくくなる。冷却フィン１０の先端部における厚さｔが１ｍｍ以上である（つまり１≦ｔ）と、そのような問題が発生しない。シリンダブロック１０３の冷却フィン１１４についても同様に、先端部において１ｍｍ以上の厚さを有することが好ましい。

また、隣接する２つの冷却フィン１０の先端部同士の間隔ｃは、３≦ｃの関係を満足することが好ましい。つまり、隣接する２つの冷却フィン１０の先端部同士の間隔ｃは３ｍｍ以上であることが好ましい。間隔ｃが３ｍｍ以上である（３≦ｃ）と、冷却フィン１０の根元部まで冷却風ＣＡを供給しやすくなるので、冷却効率が向上する。シリンダブロック１０３の冷却フィン１１４についても同様に、隣接する２つの冷却フィン１１４の先端部同士の間隔が３ｍｍ以上であることが好ましい。

シリンダヘッド１００の冷却フィン１０および／またはシリンダブロック１０３の冷却フィン１１４は、２．０°以下の抜き勾配を有することが好ましい。抜き勾配を２．０°以下と小さくすることにより、シリンダヘッド１００の冷却フィン１０および／またはシリンダブロック１０３の冷却フィン１１４の根元部における間隔を大きくすることができるので、冷却性をさらに向上させることができる。ただし、離型を容易にする観点からは、シリンダヘッド１００の冷却フィン１０および／またはシリンダブロック１０３の冷却フィン１１４の抜き勾配は、１．０°以上であることが好ましい。

また、シリンダヘッド１００の複数の冷却フィン１０は、排気通路５０を規定する排気通路壁から延びる冷却フィン１０を含んでいることが好ましい。排気通路５０は、シリンダヘッド１００の中でも高温となり易い箇所であるので、冷却フィン１０が排気通路壁から延びていることにより、冷却効率を向上させることができる。排気通路壁から延びる冷却フィン１０は、十分に高い冷却効率を確保する観点から、より具体的には、排気通路壁のうちの、少なくとも、ボルト孔（排気通路壁から延びる冷却フィン１０にもっとも近いボルト孔）８０ｃに対応したボス（スタッドボルト用ボス）８０よりもシリンダ軸線Ｌ１側に位置する部分から延びている（図１０参照）。

本発明の実施形態における内燃機関１０１は、自動二輪車、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）などの各種鞍乗型車両に好適に用いられる。また、発電機などにも好適に用いられる。

本発明によると、シリンダヘッドおよび／またはシリンダブロックの鋳造性と冷却効率の両方に優れた強制空冷式内燃機関が提供される。本発明による強制空冷式内燃機関は、冷却効率に優れているので、自動二輪車をはじめとする各種の鞍乗型車両に好適に用いられる。

１ 自動二輪車（鞍乗型車両）
１０ 冷却フィン
１０ｃ 冷却フィンの湾曲部分
１０ｄ 冷却フィンの直線部分
２０ 交差フィン
２０ａ 交差フィンの先端部
２０ｂ 交差フィンの根元部
２０ｃ 交差フィンの湾曲部分
２０ｄ 交差フィンの直線部分
３０ 燃料室壁
３２ プラグ孔
４０ 吸気通路
４０ａ 吸気ポート
４０ｂ 開口部
５０ 排気通路
５０ａ 排気ポート（排気通路の入口）
５０ｂ 開口部（排気通路の出口）
６０ 冷却風通路
６０ａ 冷却風通路の入口
６０ｂ 冷却風通路の出口
７０ カムチェーン室
８０ ヘッドボルトボス
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ ボルト孔
１００ シリンダヘッド
１０１ エンジン（内燃機関）
１０２ クランクケース
１０３ シリンダブロック
１０５ シリンダヘッドカバー
１０６ シリンダ
１０８ カムシャフト
１１０ 燃焼室
１１３ カムチェーン
１２１ ファン
１３０ シュラウド
１４１ 吸気管
１４２ 排気管
１５１ 吸気バルブ
１５２ 排気バルブ
ＣＡ 冷却風
Ｄ１ シリンダ軸線方向
Ｌ１ シリンダ軸線
Ｌ２ クランクシャフトの中心線（ファンの回転軸）
Ｐ 見切り位置

Claims (14)

1. 鋳造により成形されたシリンダブロックと、
   鋳造により成形され、前記シリンダブロックに重なるように設けられたシリンダヘッドと、
   前記シリンダブロックの少なくとも一部および前記シリンダヘッドの少なくとも一部を覆うシュラウドと、
   回転することによって前記シュラウド内に空気を導入するファンと、を備え、
   前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの少なくとも一方は、少なくとも前記シュラウドによって覆われる部分に形成された冷却フィンと、前記冷却フィンに交差するように設けられ、前記冷却フィンに接続された交差フィンとを有し、
   前記交差フィンの先端部における厚さは、前記冷却フィンの先端部における厚さよりも大きい強制空冷式内燃機関。
2. 前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドのうちの少なくとも前記シリンダヘッドが、前記交差フィンを有する請求項１に記載の強制空冷式内燃機関。
3. 前記交差フィンは、シリンダ軸線方向から見たときに前記ファンの回転軸に対して４５°以下の角をなすように設けられている請求項１または２に記載の強制空冷式内燃機関。
4. 前記交差フィンは、シリンダ軸線方向から見たときに燃焼室と重なるように設けられている請求項１から３のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
5. 前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとを結合する複数のヘッドボルトをさらに備え、
   前記複数のヘッドボルトは、シリンダ軸線に対して前記ファン側に位置する２つのヘッドボルトを含み、
   前記交差フィンは、前記２つのヘッドボルト間にその一部が位置するように設けられている請求項４に記載の強制空冷式内燃機関。
6. 前記交差フィンのシリンダ軸線方向に沿った幅は、前記交差フィンの先端部において、前記交差フィンの根元部においてよりも小さい請求項１から５のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
7. 前記交差フィンの厚さは、前記交差フィンの先端部側から根元部側に向かうにつれて大きくなる請求項１から６のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
8. 前記交差フィンの厚さは、前記シリンダブロックに近づくほど大きくなる請求項１から７のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
9. 前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記少なくとも一方の見切り位置が、前記冷却フィンの中央と前記冷却フィンの先端部との間にある請求項１から８のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
10. 前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドの前記少なくとも一方は、前記冷却フィンを複数有し、
    前記複数の冷却フィンのそれぞれの先端部における厚さをｔ（ｍｍ）、前記複数の冷却フィンのうちの隣接する２つの冷却フィンの先端部同士の間隔をｃ（ｍｍ）としたとき、
    前記厚さｔおよび前記間隔ｃは、ｔ≦３およびｔ≦ｃ≦３ｔの関係を満足する請求項１から９のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
11. 前記厚さｔは、さらに、１≦ｔの関係を満足する請求項１０に記載の強制空冷式内燃機関。
12. 前記間隔ｃは、さらに、３≦ｃの関係を満足する請求項１０または１１に記載の強制空冷式内燃機関。
13. 前記冷却フィンは、１．０°以上２．０°以下の抜き勾配を有する請求項１から１２のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の強制空冷式内燃機関を備える鞍乗型車両。

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