JP2017180145A - 空冷式内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気管接続管部と、排気管を排気管接続管部に接続するための第1および第2締結ボスとがシリンダヘッドに一体に突設され、燃焼室の周囲を冷却する冷却風通路がシリンダヘッドに形成され、第1締結ボスに隣接した位置で前記排気管接続管部に、酸素センサを取付けるためのセンサ取付けボスが一体に突設される空冷式内燃機関において、冷却風通路および酸素センサ周りの冷却風の流通をより円滑化する。【解決手段】シリンダボアの軸線およびカムシャフトの軸線と平行な平面への投影図上で、第1および第2締結ボス40,41の先端部中心40a,41aを通る仮想線Lの一方側に、センサ取付けボス59と、冷却風通路69の一端開口部69aとが配置され、仮想線Lを横切る連通路72の少なくとも一部が、シリンダボアの軸線に直交する平面への投影図上で、第1締結ボス40が有するねじ孔73および前排気ポート33間に配置される。【選択図】 図4

Description

本発明は、クランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースと、ピストンを摺動自在に嵌合させるシリンダボアを有して前記クランクケースに結合されるシリンダブロックと、前記ピストンの頂部を臨ませる燃焼室を前記シリンダブロックとの間に形成して該シリンダブロックに結合されるとともに排気弁が開閉作動可能に配設されるシリンダヘッドとを備え、前記排気弁を開閉駆動する動弁機構の一部を構成して前記シリンダボアの軸線と直交する平面に沿う軸線を有するカムシャフトが前記シリンダヘッドに回転自在に支持され、前記排気弁で前記燃焼室からの排気が制御される排気ポートの一部を内部で形成する排気管接続管部と、前記排気ポートに通じる排気管を前記排気管接続管部に接続するための第1および第2締結ボスとが前記シリンダヘッドに一体に突設され、前記燃焼室の周囲を冷却する冷却風通路が前記シリンダヘッドに形成され、第1および第2締結ボスのうち第1締結ボスに隣接した位置で前記排気管接続管部に、酸素センサを取付けるためのセンサ取付けボスが一体に突設される空冷式内燃機関に関する。
このような空冷式内燃機関は、特許文献1で知られている。
特開2013−72383号公報
ところが、上記特許文献1で開示されたものでは、シリンダボアの軸線およびカムシャフトの軸線を含む平面への投影図上で、一対の締結ボスの先端部の中心を結んだ仮想線の一方側に、酸素センサと、冷却風通路の一端開口部とが配設されており、酸素センサや締結ボスが冷却風通路を流通する冷却風の流れの妨げとなり易い。また酸素センサ周りを熱害から保護するために、酸素センサ周りの冷却性も高めることが望ましいが、一対の締結ボスのうち酸素センサの近傍に配設される締結ボスが、酸素センサ周りを流通する冷却風の流れの妨げとなり易い。したがって冷却風通路および酸素センサ周りの冷却風の流通をより円滑化することが望まれている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、冷却風通路および酸素センサ周りの冷却風の流通をより円滑化することを可能とした空冷式内燃機関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、クランクシャフトを回転自在に支持するクランクケースと、ピストンを摺動自在に嵌合させるシリンダボアを有して前記クランクケースに結合されるシリンダブロックと、前記ピストンの頂部を臨ませる燃焼室を前記シリンダブロックとの間に形成して該シリンダブロックに結合されるとともに排気弁が開閉作動可能に配設されるシリンダヘッドとを備え、前記排気弁を開閉駆動する動弁機構の一部を構成して前記シリンダボアの軸線と直交する平面に沿う軸線を有するカムシャフトが前記シリンダヘッドに回転自在に支持され、前記排気弁で前記燃焼室からの排気が制御される排気ポートの一部を内部で形成する排気管接続管部と、前記排気ポートに通じる排気管を前記排気管接続管部に接続するための第1および第2締結ボスとが前記シリンダヘッドに一体に突設され、前記燃焼室の周囲を冷却する冷却風通路が前記シリンダヘッドに形成され、第1および第2締結ボスのうち第1締結ボスに隣接した位置で前記排気管接続管部に、酸素センサを取付けるためのセンサ取付けボスが一体に突設される空冷式内燃機関において、前記シリンダボアの軸線および前記カムシャフトの軸線と平行な平面への第1の投影図上で、前記第1および第2締結ボスの先端部中心を通る仮想線の一方側に、前記センサ取付けボスと、前記冷却風通路の一端開口部とが配置され、前記を横切るようにして前記シリンダヘッドに形成される連通路の少なくとも一部が、前記シリンダボアの軸線に直交する平面への第2の投影図上で、第1締結ボスが有するねじ孔および前記排気ポート間に配置されることを第1の特徴とする。
また本発明は、第1の特徴の構成に加えて、前記第2の投影図上で、前記連通路のうち前記ねじ孔および前記排気ポート間に配置される部分の少なくとも一部が、貫通孔で形成されることを第2の特徴とする。
本発明は、第2の特徴の構成に加えて、前記第2の投影図上で、前記仮想線の前記一方側での前記貫通孔の開口端が、第1締結ボスよりも前記冷却風通路の前記一端開口部寄りに配置されることを第3の特徴とする。
本発明は、第2の特徴の構成に加えて、前記第2の投影図上で、前記仮想線の前記一方側での前記貫通孔の開口端が、前記センサ取り付けボスよりも前記冷却風通路の前記一端開口部寄りに配置されることを第4の特徴とする。
本発明は、第2の特徴の構成に加えて、前記シリンダヘッドの前記シリンダブロックに臨む面に、前記貫通孔とともに前記連通路を構成するようにして前記シリンダブロック側を開放した凹状通路が設けられ、前記第2の投影図上で、前記凹状通路の一部が、前記センサ取付けボスに重なるように配置されることを特徴とすることを第5の特徴とする。
さらに本発明は、第1の特徴の構成に加えて、前記第1の投影図上で、前記冷却風通路の前記一端開口部が、前記センサ取付けボスに取付けられた前記酸素センサの一部と重なる位置に配置されることを第6の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば、シリンダボアの軸線およびカムシャフトの軸線と平行な平面への第1の投影図上で、第1および第2締結ボスの先端部中心を通る仮想線の一方側に、センサ取付けボスおよび冷却風通路の一端開口部とが配置されるのであるが、シリンダヘッドに形成される連通路が前記仮想線を横切ることにより、冷却風通路の一端開口部の周囲で冷却風を円滑に流通させることができ、しかも連通路の少なくとも一部が、前記シリンダボアの軸線に直交する平面への第2の投影図上で第1締結ボスのねじ孔および排気ポート間に配置されるので、酸素センサ周りにも冷却風を流通させることができ、酸素センサ周りを冷却することができる。
また本発明の第2の特徴によれば、連通路のうち前記第2の投影図上でねじ孔および排気ポート間に配置される部分の少なくとも一部が貫通孔であることによって、連通路のうち前記少なくとも一部の部分をシリンダヘッドの肉で囲むようにすることで、第1締結ボスの剛性を確保し、第1締結ボスでの排気管の支持剛性も高めることができる。
本発明の第3の特徴によれば、貫通孔が第1締結ボスよりも冷却風通路の一端開口部に近い位置で開口するので、第1締結ボスが冷却風通路の一端開口部の近傍にあっても冷却風通路の一端開口部の周囲で冷却風を一層効率よく流通させることができる。
本発明の第4の特徴によれば、貫通孔がセンサ取付けボスよりも冷却風通路の一端開口部に近い位置で開口するので、センサ取付けボスが冷却風通路の一端開口部の近傍にあっても冷却風通路の一端開口部の周囲で冷却風を一層効率よく流通させることができる。
本発明の第5の特徴によれば、シリンダヘッドのシリンダブロックに臨む面に設けられる凹状通路が貫通孔とともに連通路を構成し、その凹状通路の一部が、前記第2の投影図上でセンサ取付けボスに重なるので、凹状通路を流通する冷却風でセンサ取付けボス周りを効率よく冷却することができるとともに、冷却風通路の一端開口部の周囲でも冷却風をより一層効率よく流通させることができる。
さらに本発明の第6の特徴によれば、前記第1の投影図上で冷却風通路の一端開口部が酸素センサの一部と重なるので、連通路を流通する冷却風で酸素センサ周りを冷却するのに加えて、酸素センサの周囲を流れる冷却風で酸素センサを冷却することができる。
自動二輪車の左側面図である。 図1の2ー2線断面図である。 図2の3−3線に沿う機関本体の一部断面図である。 シリンダヘッドを図3の4矢視方向から見た正面図である。 図3の5ー5線矢視図である。 図4の6−6線断面図である。 図5の7−7線断面図である。 図5の8−8線断面図である。 図5の9−9線断面図である。
本発明の実施の形態について添付の図1〜図8を参照しながら説明するが、以下の説明で前後、左右および上下は自動二輪車に乗車した乗員から見た方向を言うものとする。
先ず図1において、この自動二輪車の車体フレームFが前端に有するヘッドパイプ11には、前輪WFを軸支するフロントフォーク12およびバー状の操向ハンドル13が操向可能に支持され、前記車体フレームFの一部を構成するダウンフレーム14が前記ヘッドパイプ11から後下がりに延びるようにして前記前輪WFの後方に配置される。また前記車体フレームFの前後方向中間部で上下に揺動可能に支持されるスイングアーム15の後部には後輪WRが軸支される。
前記後輪WRを駆動する動力を発揮する空冷式内燃機関Eの機関本体16が、前記ダウンフレーム14および前記後輪WR間に配置されるようにして前記車体フレームFに支持されており、前記ダウンフレーム14の下部には、前記機関本体16が有するクランクケース21の前部を支持するマウント部材17が固定される。また前記機関本体16の上方に配置される燃料タンク18が前記車体フレームFの前部に支持され、該燃料タンク18の後方に配置される乗車用シート19が前記車体フレームFの後部に支持される。
図2および図3を併せて参照して、前記機関本体16は、車幅方向に延びるクランクシャフト20(図1参照)を回転自在に支持するクランクケース21と、わずかに前傾した姿勢で前記クランクケース21の前側上部に結合されて上方に立ち上がるシリンダブロック22と、該シリンダブロック22の上部に結合されるシリンダヘッド23と、該シリンダヘッド23に上方から結合されるヘッドカバー24とを有して、単気筒に構成され、前記シリンダブロック22には、上下方向に間隔をあけた複数の冷却フィン22aが一体に突設され、前記シリンダヘッド23の上下方向に間隔をあけた複数箇所にも冷却フィン23aが一体に突設される。
前記シリンダブロック22が有するシリンダボア25には、前記クランクシャフト20に連接されるピストン26が摺動自在に嵌合されており、このピストン26の頂部を臨ませる燃焼室27が、前記シリンダブロック22および前記シリンダヘッド23間に形成される。
前記シリンダヘッド23の後側壁には、前記燃焼室27に吸気するための吸気ポート29を形成する吸気管接続管部30が、後方に向けて突出するようにして一体に突設され、この吸気管接続管部30には、前記シリンダヘッド23から後方に延びる吸気装置31の一部を構成する吸気管32が接続される。
図4〜図6を併せて参照して、前記シリンダヘッド23における前側壁には、前記燃焼室27から燃焼ガスを排出する排気ポート33の一部を形成する排気管接続管部34が、右斜め前方に突出するようにして一体に突設され、この排気管接続管部34には、排気装置35の一部を構成する排気管36が接続され、該排気管36は、図1で示すように、前記機関本体16の下方を通って後方に延出される。
前記シリンダヘッド23における前側壁には、前記排気管接続管部34に前記排気管36を接続するために、前記排気管36側のフランジ37をボルト38,39で締結するようにした第1および第2締結ボス40,41が一体に突設されており、第1締結ボス40が、前記排気管接続管部34の左側の下部に連なる位置に配置されるのに対して、第2締結ボス41は、前記排気管接続管部34の右側の上下方向中間部に連なる位置に配置される。
図3に注目して、前記シリンダヘッド23には、前記排気ポート29から前記燃焼室27への吸気を制御する吸気弁43が弁ばね45で閉弁方向に付勢されつつ開閉作動可能に配設されるとともに、前記燃焼室27から前記排気ポート33への排気を制御する排気弁44が弁ばね46で閉弁方向に付勢されつつ開閉作動可能に配設されており、前記シリンダヘッド23および前記ヘッドカバー24間に形成される動弁室47に、前記吸気弁43および前記排気弁44を開閉駆動する動弁機構48が収容される。
前記動弁機構48は、前記クランクシャフト20に図示しない調時伝動機構を介して連動、連結されて前記シリンダヘッド23に回転自在に支持されるカムシャフト49と、該カムシャフト49および前記吸気弁43間に介設される吸気側ロッカアーム50と、前記カムシャフト49および前記排気弁44間に介設される排気側ロッカアーム51とを備える。前記カムシャフト49は、前記クランクシャフト20の軸線と平行かつ前記シリンダボア25の軸線すなわちシリンダ軸線C1と直交する軸線C2を有しており、このカムシャフト49と平行な軸線を有して前記シリンダヘッド23に支持されるロッカシャフト52で前記吸気側および前記排気側ロッカアーム50,51が揺動可能に支持される。
前記シリンダヘッド23には、その右側壁に開口するプラグ取付け孔53を有するプラグ取付け座54が設けられており、前記燃焼室27に先端部を臨ませる点火プラグ55が前記プラグ取付座54に取付けられる。
前記排気管接続管部34には、前記排気ポート33を流通する燃焼ガス中の酸素成分を検出する酸素センサ57が取付けられるものであり、前記酸素センサ57を取付けるためのねじ孔である取付け孔58を有するセンサ取付けボス59が、第1および第2締結ボス40,41のうち第1締結ボス40に隣接した位置、すなわち第1締結ボス40寄りの位置で前記排気管接続管部34の左側壁に一体に突設される。
ところで前記燃焼室27の周囲の4箇所で前記シリンダヘッド23には、前記シリンダヘッド23および前記シリンダブロック22を前記クランクケース21に結合するスタッドボルト(図示せず)を挿通するためのスタッドボルト孔61,62,63,64を有する取付けボス65,66,67,68が一体に設けられる。
図7および図8を併せて参照して、前記シリンダヘッド23には、前記燃焼室27の周囲を冷却する冷却風通路69が前記取付けボス65〜68で囲まれる範囲に配置されるようにして形成され、この冷却風通路69の一端開口部69aは、前記取付けボス65〜68のうち左側前部の取付けボス65および前記排気管接続管部34間に配置され、前記冷却風通路69の他端開口部69bは、右側の2つの取付けボス67,68間に配置され、前記プラグ取付け座54に取付けられる点火プラグ55の両側を冷却風が流通するように二股に分岐して形成される。
また前記シリンダヘッド23の前側壁の前記排気管接続管部34の左側には、自動二輪車の前方からの走行風を前記冷却風通路69に導くための凹部70が前記冷却風通路60の前記一端開口部69aに連なるようにして形成され、前記シリンダヘッド23の右側壁には、前記前記冷却風通路69の前記他端開口部69bからの冷却風をシリンダヘッド23の右側方に流すようにして前記他端開口部69bに連なる凹部71が形成される。
図4で示すように、前記シリンダ軸線C1および前記カムシャフト49の軸線C2と平行な平面への第1の投影図上で、第1および第2締結ボス40,41の先端部中心40a,41aを通る仮想線Lの一方側には、前記センサ取付けボス59と、前記冷却風通路69の一端開口部69aとが配置される。
前記第1の投影図(図4に対応した図)上で、前記仮想線Lを横切る連通路72が前記シリンダヘッド23に形成され、この連通路72の少なくとも一部は、第1締結ボス40が有する有底のねじ孔73の軸線に沿う方向への投影図に対応した図9と、図6で示すように、前記シリンダ軸線C1に直交する平面への第2の投影図上で、前記ねじ孔73および前記排気ポート33間に配置される。
しかも連通路72のうち第2の投影図(図6および図9に対応する図)上で前記ねじ孔73および前記排気ポート33間に配置される部分の少なくとも一部(この実施の形態では一部)は、貫通孔74で形成される。
しかも前記仮想線Lの前記一方側での前記貫通孔74の開口端は、前記第2の投影図上では、図6で示すように、第1締結ボス40および前記センサ取付けボス59よりも前記冷却風通路69の前記一端開口部69a寄りに配置される。
ところで前記シリンダヘッド23の前記シリンダブロック22に臨む面には、前記貫通孔74とともに前記連通路72を構成するようにして前記シリンダブロック22側を開放した凹状通路75が設けられ、当該凹状通路75の一部が、図5で示すように、前記第2の投影図上で前記センサ取付けボス59に重なるように配置される。
また前記冷却風通路69の前記一端開口部69aが、前記第1の投影図上では、図2で示すように、前記センサ取付けボス59に取付けられた前記酸素センサ57の一部と重なる位置に配置される。
次にこの実施の形態の作用について説明すると、空冷式内燃機関Eのシリンダヘッド23には、排気管接続管部34に前記排気管36を接続するために第1および第2締結ボス40,41が一体に突設されており、シリンダ軸線C1およびカムシャフト49の軸線Cと平行な平面への第1の投影図上で、第1および第2締結ボス40,41の先端部中40a,41a心を通る仮想線Lの一方側に、センサ取付けボス59と、冷却風通路69の一端開口部69aとが配置されるのであるが、前記仮想線Lを横切るようにして前記シリンダヘッド23に連通路72が形成されるので、冷却風通路69の一端開口部69aの周囲で冷却風を円滑に流通させることができる。しかも連通路72の少なくとも一部が、前記シリンダ軸線C1に直交する平面への第2の投影図上で、第1締結ボス40が有するねじ孔73および排気ポート33間に配置されるので、酸素センサ57周りにも冷却風を流通させることができ、酸素センサ57周りを冷却することができる。
また前記連通路72のうち前記第2の投影図(図6および図9に対応する図)上で前記ねじ孔73および前記排気ポート33間に配置される部分の少なくとも一部が、貫通孔74で形成されるので、連通路72のうち前記少なくとも一部をシリンダヘッド23の肉で囲むようにすることで、第1締結ボス40の剛性を確保し、第1締結ボス40での排気管36の支持剛性も高めることができる。
また前記第2の投影図上では、図6で示すように、前記仮想線Lの前記一方側での前記貫通孔74の開口端が、第1締結ボス40およびセンサ取り付けボス59よりも前記冷却風通路69の前記一端開口部69a寄りに配置されるので、第1締結ボス40およびセンサ取付けボス59が冷却風通路69の一端開口部69aの近傍にあっても冷却風通路69の一端開口部69aの周囲で冷却風を一層効率よく流通させることができる。
またシリンダヘッド23のシリンダブロック22に臨む面に、前記貫通孔74とともに前記連通路72を構成するようにして前記シリンダブロック22側を開放した凹状通路75が設けられ、当該凹状通路75の一部が、前記第2の投影図(図5に対応した図)上で前記センサ取付けボス59に重なるように配置されるので、凹状通路75を流通する冷却風でセンサ取付けボス59周りを効率よく冷却することができるとともに、冷却風通路69の一端開口部69aの周囲でも冷却風をより一層効率よく流通させることができる。
さらに冷却風通路69の前記一端開口部69aが、前記第1の投影図上で、図2で示すように、前記センサ取付けボス59に取付けられた前記酸素センサ57の一部と重なる位置に配置されるので、連通路72を流通する冷却風で酸素センサ57周りを冷却するのに加えて、酸素センサ57の周囲を流れる冷却風で酸素センサ57を冷却することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
たとえば上述の実施の形態では、シリンダブロック22がクランクケース21からわずかに前傾して直立するタイプであって排気ポート33側から冷却風通路69に冷却風が入ってくるようにした単気筒の空冷式内燃機関Eについて説明したが、本発明は、スクータ型自動二輪車で用いられるような強制空冷式内燃機関にも適用可能であり、その場合、冷却風の流れ方向は逆となる。
20・・・クランクシャフト
21・・・クランクケース
22・・・シリンダブロック
23・・・シリンダヘッド
25・・・シリンダボア
26・・・ピストン
27・・・燃焼室
33・・・排気ポート
34・・・排気管接続管部
36・・・排気管
40・・・第1締結ボス
40a・・・第1締結ボスの先端部中心
41・・・第2締結ボス
41a・・・第2締結ボスの先端部中心
44・・・排気弁
48・・・動弁機構
49・・・カムシャフト
57・・・酸素センサ
59・・・センサ取付けボス
69・・・冷却風通路
69a・・・冷却風通路の一端開口部
72・・・連通路
73・・・ねじ孔
74・・・貫通孔
75・・・凹状通路
C1・・・シリンダボアの軸線
C2・・・カムシャフトの軸線
E・・・内燃機関
L・・・仮想線

Claims (6)

  1. クランクシャフト(20)を回転自在に支持するクランクケース(21)と、ピストン(26)を摺動自在に嵌合させるシリンダボア(25)を有して前記クランクケース(21)に結合されるシリンダブロック(22)と、前記ピストン(26)の頂部を臨ませる燃焼室(27)を前記シリンダブロック(22)との間に形成して該シリンダブロック(22)に結合されるとともに排気弁(44)が開閉作動可能に配設されるシリンダヘッド(23)とを備え、前記排気弁(44)を開閉駆動する動弁機構(48)の一部を構成して前記シリンダボア(25)の軸線(C1)と直交する平面に沿う軸線(C2)を有するカムシャフト(49)が前記シリンダヘッド(23)に回転自在に支持され、前記排気弁(44)で前記燃焼室(27)からの排気が制御される排気ポート(33)の一部を内部で形成する排気管接続管部(34)と、前記排気ポート(33)に通じる排気管(36)を前記排気管接続管部(34)に接続するための第1および第2締結ボス(40,41)とが前記シリンダヘッド(23)に一体に突設され、前記燃焼室(27)の周囲を冷却する冷却風通路(69)が前記シリンダヘッド(23)に形成され、前記第1および第2締結ボス(40,41)のうち第1締結ボス(40)に隣接した位置で前記排気管接続管部(34)に、酸素センサ(57)を取付けるためのセンサ取付けボス(59)が一体に突設される空冷式内燃機関において、前記シリンダボア(25)の軸線(C1)および前記カムシャフト(49)の軸線(C2)と平行な平面への第1の投影図上で、前記第1および第2締結ボス(40,41)の先端部中心(40a,41a)を通る仮想線(L)の一方側に、前記センサ取付けボス(59)と、前記冷却風通路(69)の一端開口部(69a)とが配置され、前記仮想線(L)を横切るようにして前記シリンダヘッド(23)に形成される連通路(72)の少なくとも一部が、前記シリンダボア(25)の軸線(C1)に直交する平面への第2の投影図上で、第1締結ボス(40)が有するねじ孔(73)および前記排気ポート(33)間に配置されることを特徴とする空冷式内燃機関。
  2. 前記第2の投影図上で、前記連通路(72)のうち前記ねじ孔(73)および前記排気ポート(33)間に配置される部分の少なくとも一部が、貫通孔(74)で形成されることを特徴とする請求項1に記載の空冷式内燃機関。
  3. 前記第2の投影図上で、前記仮想線(L)の前記一方側での前記貫通孔(74)の開口端が、第1締結ボス(40)よりも前記冷却風通路(69)の前記一端開口部(69)寄りに配置されることを特徴とする請求項2に記載の空冷式内燃機関。
  4. 前記第2の投影図上で、前記仮想線(L)の前記一方側での前記貫通孔(74)の開口端が、前記センサ取り付けボス(59)よりも前記冷却風通路(69)の前記一端開口部(69a)寄りに配置されることを特徴とする請求項2に記載の空冷式内燃機関。
  5. 前記シリンダヘッド(23)の前記シリンダブロック(22)に臨む面に、前記貫通孔(74)とともに前記連通路(72)を構成するようにして前記シリンダブロック(22)側を開放した凹状通路(75)が設けられ、前記第2の投影図上で、前記凹状通路(75)の一部が、前記センサ取付けボス(59)に重なるように配置されることを特徴とする請求項2に記載の空冷式内燃機関。
  6. 前記第1の投影図上で、前記冷却風通路(69)の前記一端開口部(69a)が、前記センサ取付けボス(59)に取付けられた前記酸素センサ(57)の一部と重なる位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の空冷式内燃機関。
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