JP2018131921A - Water cooled SOHC engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水冷SOHC(Single OverHead Camshaft)エンジンに関する。 The present invention relates to a water-cooled SOHC (Single OverHead Camshaft) engine.
特許文献1には、水冷−SOHC−V型−2気筒のエンジンが開示されている。2つの吸気バルブと2つの排気バルブとが、各シリンダに設けられている。同じシリンダに対応する吸気バルブおよび排気バルブは、同じカムシャフトの回転に伴って開閉される。特許文献1の図3に示されているように、点火プラグは、シリンダの中心線に対して斜めに傾いている。エンジンの各部は、シリンダヘッドおよびシリンダボディに設けられたウォータージャケットを流れる冷却液で冷却される。 Patent Document 1 discloses a water-cooled-SOHC-V-2 cylinder engine. Two intake valves and two exhaust valves are provided in each cylinder. The intake valve and the exhaust valve corresponding to the same cylinder are opened and closed as the same camshaft rotates. As shown in FIG. 3 of Patent Document 1, the spark plug is inclined obliquely with respect to the center line of the cylinder. Each part of the engine is cooled by a coolant flowing through a water jacket provided in the cylinder head and the cylinder body.
水冷エンジンでは、エンジンに設けられたウォータージャケットを流れる冷却液でエンジンの各部が冷却される。SOHCエンジンでは、点火プラグが傾斜して配置されることがある。したがって、形状および大きさに関するウォータージャケットの制約が厳しい場合がある。特に、同じシリンダに対応する吸気バルブおよび排気バルブの数が増えると、形状および大きさに関するウォータージャケットの制約がさらに厳しくなる。そのため、水冷SOHCエンジンでは、高い冷却性能を確保することが難しい。 In a water-cooled engine, each part of the engine is cooled by coolant flowing through a water jacket provided in the engine. In the SOHC engine, the spark plug may be disposed at an inclination. Therefore, the restrictions of the water jacket regarding a shape and a size may be severe. In particular, as the number of intake valves and exhaust valves corresponding to the same cylinder increases, the water jacket restrictions on shape and size become more severe. Therefore, it is difficult to ensure high cooling performance with a water-cooled SOHC engine.
そこで、本発明の目的の一つは、冷却性能を高めることができる水冷SOHCエンジンを提供することである。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a water-cooled SOHC engine that can enhance the cooling performance.
本発明の一実施形態は、上下方向に延びる中心線を有するシリンダを含むシリンダボディと、前記シリンダ内を上下方向に往復するピストンと、前記シリンダボディの上端部に配置され、空気と燃料の混合気が燃焼する燃焼室を前記シリンダと前記ピストンと共に形成するシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記燃焼室内の前記混合気を燃焼させる点火プラグと、前記燃焼室に供給される吸気と前記燃焼室から排出される排気とを制御するバルブ装置とを備える、水冷SOHCエンジンを提供する。 An embodiment of the present invention includes a cylinder body including a cylinder having a center line extending in the vertical direction, a piston that reciprocates in the vertical direction in the cylinder, and an upper end portion of the cylinder body. A cylinder head that forms a combustion chamber with the cylinder and the piston; a spark plug that is attached to the cylinder head and that burns the air-fuel mixture in the combustion chamber; an intake air that is supplied to the combustion chamber; A water-cooled SOHC engine comprising a valve device that controls exhaust gas discharged from a combustion chamber.
前記シリンダヘッドは、前記燃焼室の内面で開口する複数の吸気出口を含む吸気ポートと、前記燃焼室の内面で開口する複数の排気入口を含む排気ポートと、前記燃焼室の内面で開口するプラグ出口を含むプラグホールと、冷却液を案内するヘッド用ウォータージャケットと、を含む。前記点火プラグは、前記プラグホールに挿入され、前記シリンダの中心線に対して斜めに傾いている。前記バルブ装置は、左右方向に延びる回転軸線まわりに回転するカムシャフトと、前記カムシャフトの回転に応じて前記複数の吸気出口をそれぞれ開閉する複数の吸気バルブと、前記カムシャフトの回転に応じて前記複数の排気入口をそれぞれ開閉する複数の排気バルブとを含む。 The cylinder head includes an intake port that includes a plurality of intake outlets that open on the inner surface of the combustion chamber, an exhaust port that includes a plurality of exhaust inlets that opens on the inner surface of the combustion chamber, and a plug that opens on the inner surface of the combustion chamber A plug hole including an outlet and a water jacket for a head for guiding the coolant are included. The spark plug is inserted into the plug hole and is inclined obliquely with respect to the center line of the cylinder. The valve device includes: a camshaft that rotates about a rotation axis that extends in a left-right direction; a plurality of intake valves that respectively open and close the plurality of intake outlets according to the rotation of the camshaft; and the rotation of the camshaft. A plurality of exhaust valves that respectively open and close the plurality of exhaust inlets.
前記ヘッド用ウォータージャケットは、前記シリンダヘッドの外面で開口しており、冷却液が入る給水口と、前記シリンダヘッドの外面で開口しており、前記給水口に流入した冷却液を出す排水口と、上下方向に見たときに前記複数の吸気出口と前記複数の排気入口とのまわりに配置されており、前記給水口に流入した冷却液を前記排水口の方に案内する環状の外周流路と、上下方向に見たときに前記外周流路の内方に配置されており、上下方向に見たときに前記点火プラグに重なる中央流路と、前記外周流路から前記中央流路に延びており、前記外周流路から前記中央流路に冷却液を案内する上流接続流路と、前記中央流路から前記外周流路に延びており、前記上流接続流路から離れており、前記上流接続流路によって前記中央流路に案内された冷却液を前記中央流路から前記外周流路に案内する下流接続流路と、を含む。前記上流接続流路の断面積は、前記下流接続流路の断面積よりも小さい。 The water jacket for the head is opened on the outer surface of the cylinder head, and a water supply port for receiving coolant, and a drain port for opening the coolant that has flowed into the water supply port, opened on the outer surface of the cylinder head, An annular outer peripheral channel that is disposed around the plurality of intake outlets and the plurality of exhaust inlets when viewed in the vertical direction and guides the coolant flowing into the water supply port toward the drainage port. And disposed inward of the outer peripheral flow path when viewed in the vertical direction, and overlaps the spark plug when viewed in the vertical direction, and extends from the outer peripheral flow path to the central flow path. An upstream connection channel that guides the coolant from the outer peripheral channel to the central channel, and extends from the central channel to the outer peripheral channel, away from the upstream connection channel, and Guided to the central channel by the connecting channel The coolant containing a downstream connecting channel for guiding the peripheral channels from the central channel. The cross-sectional area of the upstream connection channel is smaller than the cross-sectional area of the downstream connection channel.
この構成によれば、エンジンを冷却する冷却液が、ヘッド用ウォータージャケットの給水口からヘッド用ウォータージャケットに入り、ヘッド用ウォータージャケットの排水口に向かってヘッド用ウォータージャケットの外周流路を流れる。冷却液は、ヘッド用ウォータージャケットの上流接続流路を介して外周流路からヘッド用ウォータージャケットの中央流路に流れ、ヘッド用ウォータージャケットの下流接続流路を介して中央流路から外周流路に流れる。この間に、シリンダヘッドの各部、特に、排気ポートおよびプラグホールとこれらの近傍の部分とが冷却される。 According to this configuration, the coolant for cooling the engine enters the head water jacket from the water supply port of the head water jacket, and flows through the outer peripheral flow path of the head water jacket toward the drain port of the head water jacket. The coolant flows from the outer peripheral flow path to the central flow path of the head water jacket via the upstream connection flow path of the head water jacket, and from the central flow path to the peripheral flow path via the downstream connection flow path of the head water jacket. Flowing into. During this time, each part of the cylinder head, in particular, the exhaust port and the plug hole and the parts in the vicinity thereof are cooled.
ヘッド用ウォータージャケットの中央流路は、シリンダの軸方向と平行な上下方向に見たときに外周流路の内方に配置されている。点火プラグと中央流路とは、上下方向に見たときに互いに重なっている。したがって、中央流路は、火花を発する点火プラグの先端部の近くに配置されている。そのため、点火プラグの先端部は、主として、中央流路を流れる冷却液で冷却される。 The central flow path of the head water jacket is disposed inside the outer peripheral flow path when viewed in the vertical direction parallel to the axial direction of the cylinder. The spark plug and the central channel overlap each other when viewed in the vertical direction. Therefore, the central flow path is disposed near the tip of the spark plug that emits a spark. Therefore, the tip of the spark plug is mainly cooled by the coolant flowing through the central flow path.
上流接続流路の断面積は、下流接続流路の断面積よりも小さい。上流接続流路の断面積が小さいので、上流接続流路における冷却液の流れが速い。この流速が高い冷却液が上流接続流路から中央流路に流れるので、中央流路での冷却液の流れも速い。冷却液の流れが速いと、熱が効率的に放出される。したがって、プラグまわり、つまり、燃焼室の内面におけるプラグホールのまわりの部分の温度を効果的に低下させることができる。加えて、排気シート間、つまり、燃焼室の内面における排気入口の間の部分の温度を効果的に低下させることができる。 The cross-sectional area of the upstream connection channel is smaller than the cross-sectional area of the downstream connection channel. Since the cross-sectional area of the upstream connection channel is small, the flow of the coolant in the upstream connection channel is fast. Since the coolant having a high flow rate flows from the upstream connection channel to the central channel, the coolant flows in the central channel at high speed. When the coolant flow is fast, heat is released efficiently. Accordingly, the temperature around the plug, that is, the portion around the plug hole on the inner surface of the combustion chamber can be effectively reduced. In addition, the temperature of the portion between the exhaust sheets, that is, the portion between the exhaust inlets on the inner surface of the combustion chamber can be effectively reduced.
さらに、上流接続流路および下流接続流路の両方が細いのではなく、上流接続流路だけが細い。シリンダヘッドの素材(切削加工などの機械加工が施される前のシリンダヘッド)を鋳造するとき、ヘッド用ウォータージャケットと同様の形状を有する砂中子が用いられる。上流接続流路および下流接続流路の両方が細いと、砂中子の強度が低下してしまう。したがって、上流接続流路だけを細くすることにより、砂中子の強度の低下を抑えながら、エンジンの冷却性能を高めることができる。 Furthermore, both the upstream connection flow path and the downstream connection flow path are not thin, but only the upstream connection flow path is thin. When casting the material of the cylinder head (cylinder head before being subjected to machining such as cutting), a sand core having the same shape as the water jacket for the head is used. If both the upstream connection flow path and the downstream connection flow path are thin, the strength of the sand core is reduced. Therefore, by narrowing only the upstream connection flow path, the cooling performance of the engine can be enhanced while suppressing a decrease in the strength of the sand core.
本実施形態において、以下の特徴の少なくとも一つが、前記水冷SOHCエンジンに加えられてもよい。
上下方向に見たときの前記上流接続流路の幅は、上下方向に見たときの前記下流接続流路の幅よりも小さい。この構成によれば、上流接続流路の幅が下流接続流路の幅よりも小さいので、上流接続流路の断面積を下流接続流路の断面積よりも小さくし易い。これにより、中央流路での冷却液の流速を高めることができ、エンジンの冷却性能を高めることができる。
In the present embodiment, at least one of the following features may be added to the water-cooled SOHC engine.
The width of the upstream connection channel when viewed in the vertical direction is smaller than the width of the downstream connection channel when viewed in the vertical direction. According to this configuration, since the width of the upstream connection channel is smaller than the width of the downstream connection channel, the cross-sectional area of the upstream connection channel can be easily made smaller than the cross-sectional area of the downstream connection channel. Thereby, the flow rate of the coolant in the central flow path can be increased, and the cooling performance of the engine can be improved.
上下方向への前記上流接続流路の長さは、上下方向への前記下流接続流路の長さよりも小さい。この構成によれば、上流接続流路が下流接続流路よりも上下方向に短いので、上流接続流路の断面積を下流接続流路の断面積よりも小さくし易い。これにより、中央流路での冷却液の流速を高めることができ、エンジンの冷却性能を高めることができる。
前記外周流路の外周面は、上下方向に見たときに前記シリンダの内周面と同軸の円弧状の円弧部と、上下方向に見たときに前記円弧部から前記シリンダの中心線の方に突出しており、上下方向に見たときに前記点火プラグに重なる内方凸部とを含む。
The length of the upstream connection channel in the vertical direction is smaller than the length of the downstream connection channel in the vertical direction. According to this configuration, since the upstream connection flow path is shorter in the vertical direction than the downstream connection flow path, the cross-sectional area of the upstream connection flow path can be easily made smaller than the cross-sectional area of the downstream connection flow path. Thereby, the flow rate of the coolant in the central flow path can be increased, and the cooling performance of the engine can be improved.
The outer peripheral surface of the outer peripheral flow path is an arcuate arc portion coaxial with the inner peripheral surface of the cylinder when viewed in the vertical direction, and from the arc portion toward the center line of the cylinder when viewed in the vertical direction. And an inward convex portion that overlaps the spark plug when viewed in the vertical direction.
ヘッド用ウォータージャケットの中心線は、冷却液が流れる方向に直交するヘッド用ウォータージャケットの断面の重心を結んだ線を意味する。内方は、シリンダの中心線に向かう方向を意味する。外方は、シリンダの中心線から離れる方向を意味する。
この構成によれば、ヘッド用ウォータージャケットの中心線の方に突出する内方凸部が、外周流路の外周面に設けられている。外周流路の内方凸部は、シリンダの内周面と同軸の円弧部からシリンダの中心線の方に突出している。言い換えると、内方凸部が設けられていない場合と比較して外周流路の断面積が減少している。したがって、冷却液の速い流れが外周流路の内方凸部に形成される。外周流路の内方凸部は、上下方向に見たときに点火プラグに重なっており、点火プラグの近くに配置されている。したがって、点火プラグおよびその近傍の部分を効率的に冷却することができる。
The center line of the head water jacket means a line connecting the center of gravity of the cross section of the head water jacket perpendicular to the direction in which the coolant flows. Inward means the direction toward the center line of the cylinder. Outward means the direction away from the center line of the cylinder.
According to this structure, the inward convex part which protrudes toward the centerline of the water jacket for heads is provided in the outer peripheral surface of an outer periphery flow path. The inward convex portion of the outer peripheral flow path protrudes from the arc portion coaxial with the inner peripheral surface of the cylinder toward the center line of the cylinder. In other words, the cross-sectional area of the outer peripheral flow path is reduced as compared with the case where no inward convex portion is provided. Accordingly, a fast flow of the coolant is formed on the inward convex portion of the outer peripheral flow path. The inward convex portion of the outer peripheral channel overlaps with the spark plug when viewed in the vertical direction, and is disposed near the spark plug. Therefore, the spark plug and the vicinity thereof can be efficiently cooled.
前記シリンダヘッドは、前記中央流路から上方に延びるガス抜き穴をさらに含み、前記水冷SOHCエンジンは、前記ガス抜き穴を塞ぐ埋め栓をさらに備え、前記ガス抜き穴の中心線から前記シリンダの中心線までの距離は、前記ガス抜き穴の直径よりも小さい。
ガス抜き穴の中心線は、シリンダの中心線と平行な直線であってもよいし、シリンダの中心線に対して斜めに傾いた直線であってもよい。後者の場合、「前記ガス抜き穴の中心線から前記シリンダの中心線までの距離」は、ガス抜き穴の上端からガス抜き穴の下端までの範囲におけるガス抜き穴の中心線からシリンダの中心線までの最短距離を意味する。
The cylinder head further includes a gas vent hole extending upward from the central flow path, and the water-cooled SOHC engine further includes a plug that closes the gas vent hole, and the center of the cylinder from the center line of the gas vent hole The distance to the line is smaller than the diameter of the vent hole.
The center line of the gas vent hole may be a straight line parallel to the center line of the cylinder, or may be a straight line inclined obliquely with respect to the center line of the cylinder. In the latter case, “the distance from the center line of the vent hole to the center line of the cylinder” is the center line of the cylinder from the center line of the vent hole in the range from the upper end of the vent hole to the lower end of the vent hole. Means the shortest distance to.
この構成によれば、シリンダヘッドの素材を鋳造するときにヘッド用ウォータージャケットを成形する砂中子を排出するガス抜き穴が、シリンダヘッドに設けられており、埋め栓で塞がれている。ガス抜き穴は、シリンダの中心線の近くに配置されており、ガス抜き穴の中心線からシリンダの中心線までの距離は、ガス抜き穴の直径よりも小さい。
ガス抜き穴は、点火プラグおよびその近傍を冷却する中央流路から上方に延びている。中央流路の先端面は、通常、点火プラグの近くに配置される。ガス抜き穴がシリンダの中心線から遠いと、中央流路の幅が増加し、中央流路での冷却液の流速が低下する。これに対して、ガス抜き穴をシリンダの中心線に近づければ、中央流路を細くでき、中央流路での冷却液の流速を高めることができる。これにより、点火プラグおよびその近傍の部分を効率的に冷却することができる。
According to this configuration, the gas vent hole for discharging the sand core forming the water jacket for the head when the cylinder head material is cast is provided in the cylinder head and is closed by the plug. The gas vent hole is disposed near the center line of the cylinder, and the distance from the center line of the gas vent hole to the center line of the cylinder is smaller than the diameter of the gas vent hole.
The vent hole extends upward from the central flow path for cooling the spark plug and the vicinity thereof. The front end surface of the central channel is usually disposed near the spark plug. If the vent hole is far from the center line of the cylinder, the width of the central flow path increases and the flow rate of the coolant in the central flow path decreases. On the other hand, if the vent hole is brought close to the center line of the cylinder, the central flow path can be narrowed, and the flow rate of the coolant in the central flow path can be increased. Thereby, a spark plug and its vicinity part can be cooled efficiently.
前記上流接続流路、中央流路、および下流接続流路は、上下方向に見たときに前記中央流路に向かって延びる山形凸部を前記上流接続流路と前記下流接続流路との間に形成しており、左右方向への前記中央流路の長さは、上下方向および左右方向の両方に直交する前後方向への前記中央流路の長さよりも小さい。
この構成によれば、上下方向に見たときに中央流路に向かって延びる山形凸部が、上流接続流路と下流接続流路との間に配置されている。山形凸部の先端部は、上流接続流路、中央流路、および下流接続流路によって形成されている。山形凸部の先端部は、中央流路に入り込んでおり、中央流路が左右方向に細くなっている。左右方向への中央流路の長さは、前後方向への中央流路の長さよりも小さい。このように、中央流路が左右方向に細いので、中央流路での冷却液の流速を高めることができる。
The upstream connection flow channel, the central flow channel, and the downstream connection flow channel have a chevron that extends toward the central flow channel when viewed in the vertical direction between the upstream connection flow channel and the downstream connection flow channel. The length of the central flow path in the left-right direction is smaller than the length of the central flow path in the front-rear direction orthogonal to both the vertical direction and the left-right direction.
According to this configuration, the mountain-shaped convex portion that extends toward the central flow path when viewed in the vertical direction is disposed between the upstream connection flow path and the downstream connection flow path. The tip of the chevron convex portion is formed by an upstream connection channel, a central channel, and a downstream connection channel. The tip of the chevron protrudes into the central channel, and the central channel is narrowed in the left-right direction. The length of the central channel in the left-right direction is smaller than the length of the central channel in the front-rear direction. Thus, since the central channel is thin in the left-right direction, the flow rate of the coolant in the central channel can be increased.
左右方向への前記中央流路の長さは、上下方向に見たときの前記上流接続流路の幅よりも大きい。
この構成によれば、左右方向への中央流路の長さは、前後方向への中央流路の長さよりも小さいだけでなく、上下方向に見たときの上流接続流路の幅よりも大きい。中央流路が細すぎると、ヘッド用ウォータージャケットを成形する砂中子の強度が低下してしまう。したがって、砂中子の強度の低下を抑えながら、エンジンの冷却性能を高めることができる。
The length of the central channel in the left-right direction is larger than the width of the upstream connection channel when viewed in the up-down direction.
According to this configuration, the length of the central flow path in the left-right direction is not only smaller than the length of the central flow path in the front-rear direction, but is larger than the width of the upstream connection flow path when viewed in the vertical direction. . If the central flow path is too thin, the strength of the sand core forming the head water jacket will be reduced. Therefore, the cooling performance of the engine can be enhanced while suppressing a decrease in the strength of the sand core.
前記中央流路は、前記中央流路の上面から下方に突出する下方凸部を含み、前記下方凸部は、前記排気領域および吸気領域にそれぞれ配置された一対の側面と、前記一対の側面の下端の間に配置された頂面とを含む。
この構成によれば、ヘッド用ウォータージャケットの中心線の方に突出する下方凸部が、中央流路に設けられている。中央流路は、中央流路の上面から下方に突出している。したがって、下方凸部が設けられていない場合と比較して中央流路の断面積が減少する。これにより、中央流路での冷却液の流速を高めることができ、冷却性能を高めることができる。
The central flow path includes a lower convex portion that protrudes downward from the upper surface of the central flow path, and the lower convex portion includes a pair of side surfaces respectively disposed in the exhaust region and the intake region, and a pair of side surfaces. And a top surface disposed between the lower ends.
According to this structure, the downward convex part which protrudes toward the centerline of the water jacket for heads is provided in the central flow path. The central channel protrudes downward from the upper surface of the central channel. Therefore, the cross-sectional area of the central flow path is reduced as compared with the case where no downward convex portion is provided. Thereby, the flow rate of the coolant in the central flow path can be increased, and the cooling performance can be improved.
さらに、下方凸部の一対の側面は、それぞれ、排気領域および吸気領域に配置されている。この場合、一対の側面が設けられていない場合、つまり、単に中央流路を上下方向に薄くした場合と比較して、排気ポートおよび吸気ポートの近傍の部分とヘッド用ウォータージャケットとの接触面積の減少を減らすことができる。 Further, the pair of side surfaces of the downward convex portion are disposed in the exhaust region and the intake region, respectively. In this case, when the pair of side surfaces are not provided, that is, compared with the case where the central flow path is simply thinned in the vertical direction, the contact area between the portion near the exhaust port and the intake port and the head water jacket is reduced. The reduction can be reduced.
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明における方向の定義は、次の通りである。
上下方向Dudは、シリンダ9の中心線C1と平行な方向である。上方向は、シリンダ9の中心線C1と平行で、かつ、ピストン2から燃焼室15に向かう方向である。下方向は、シリンダ9の中心線C1と平行で、かつ、燃焼室15からピストン2に向かう方向である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The definition of the direction in the following description is as follows.
The vertical direction Dud is a direction parallel to the center line C <b> 1 of the
左右方向Dlrは、シリンダ9の中心線C1を含む仮想平面であって、上下方向Dudに見たときに複数の吸気出口14oの全てが配置された吸気領域と複数の排気入口16iの全てが配置された排気領域とに空間を仕切る第1仮想平面P1(図4参照)と平行で、かつ、上下方向Dudに直交する方向である。
前後方向Dfrは、シリンダ9の中心線C1を含む仮想平面であって、第1仮想平面P1に直交する第2仮想平面P2(図4参照)と平行で、かつ、上下方向Dudに直交する方向である。前後方向Dfrは、上下方向Dudおよび左右方向Dlrの両方に直交する方向である。
The left-right direction Dlr is a virtual plane including the center line C1 of the
The front-rear direction Dfr is a virtual plane including the center line C1 of the
図1は、本発明の第1実施形態に係るエンジン1の鉛直断面を示す模式図である。図2は、シリンダヘッド6およびシリンダボディ8の鉛直断面を示す断面図である。図3は、シリンダヘッド6を下から上方向に見た図である。
図1に示すように、エンジン1は、水冷−SOHC−単気筒エンジンである。エンジン1は、多気筒エンジンであってもよい。エンジン1は、鞍乗型車両などの陸上または雪上車両に搭載されてもよいし、船内機、船外機、船内外機などの船舶推進機に搭載されてもよいし、ヘリコプターなどの航空機に搭載されてもよい。もちろん、これら以外の機械にエンジン1が搭載されてもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vertical section of an engine 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a vertical cross section of the
As shown in FIG. 1, the engine 1 is a water-cooled-SOHC-single cylinder engine. The engine 1 may be a multi-cylinder engine. The engine 1 may be mounted on a land or snow vehicle such as a saddle type vehicle, or may be mounted on a ship propulsion device such as an inboard motor, an outboard motor, or an inboard / outboard motor, or in an aircraft such as a helicopter. It may be mounted. Of course, the engine 1 may be mounted on a machine other than these.
エンジン1は、空気と燃料の混合気の燃焼に伴ってシリンダ9内を往復するピストン2と、ピストン2の往復運動を回転に変換するクランクシャフト4と、ピストン2の動作をクランクシャフト4に伝達するコネクティングロッド3とを含む。エンジン1は、さらに、シリンダ9を形成するシリンダボディ8と、混合気が燃焼する燃焼室15を形成するシリンダヘッド6と、シリンダボディ8と共にクランクシャフト4を収容するクランクケース10と、シリンダヘッド6に取り付けられたヘッドカバー5とを含む。
The engine 1 includes a
シリンダヘッド6は、シリンダボディ8の上方に配置されている。ヘッドカバー5は、シリンダヘッド6の上方に配置されている。クランクケース10は、シリンダボディ8の下方に配置されている。クランクケース10は、シリンダボディ8と一体であってもよいし、ボルトによってシリンダボディ8に固定された、シリンダボディ8とは別の部材であってもよい。シリンダヘッド6は、ボルトによってシリンダボディ8に固定されている。シリンダボディ8とシリンダヘッド6との間の隙間は、ガスケット7で塞がれている。
The
シリンダヘッド6は、燃焼室15に気体を供給する吸気ポート14と、排気ガスなどの気体を燃焼室15から排出する排気ポート16を含む。図1および図3に示すように、吸気ポート14は、シリンダヘッド6の外面6aで開口する1つの吸気入口14iと、燃焼室15の内面で開口する2つの吸気出口14oとを含む。排気ポート16は、燃焼室15の内面で開口する2つの排気入口16iと、シリンダヘッド6の外面6aで開口する1つの排気出口16oとを含む。エンジン1のバルブ装置は、2つの吸気出口14oをそれぞれ開閉する2つの吸気バルブ18と、2つの排気入口16iをそれぞれ開閉する2つの排気バルブ19とを含む。
The
図2に示すように、エンジン1は、燃焼室15内の混合気に着火する点火プラグ24を含む。点火プラグ24は、シリンダヘッド6に設けられたプラグホール25に挿入されている。プラグホール25は、シリンダヘッド6の外面6aで開口する1つのプラグ入口25iと、燃焼室15の内面で開口する1つのプラグ出口25oとを含む。点火プラグ24は、シリンダ9の中心線C1に対して斜めに傾いている。中央電極24cおよび側方電極24bは、点火プラグ24の先端部24aに設けられている。
As shown in FIG. 2, the engine 1 includes a
図1に示すように、エンジン1は、吸気ポート14を介して燃焼室15に供給される気体を案内する吸気通路を形成する吸気管11と、排気ポート16を介して燃焼室15から排出された気体を案内する排気通路を形成する排気管17とを含む。エンジン1は、さらに、燃焼室15に供給される気体の流量を変更するスロットルバルブ12と、燃焼室15に燃料を供給する燃料供給装置13とを含む。燃料供給装置13は、キャブレターおよび燃料噴射器のいずれであってもよい。また、燃料供給装置13は、吸気通路を介して燃焼室15に燃料を供給してもよいし、燃焼室15に燃料を直接供給してもよい。
As shown in FIG. 1, the engine 1 is discharged from the
エンジン1のバルブ装置は、吸気バルブ18および排気バルブ19を動作させる動弁装置20を含む。動弁装置20は、クランクシャフト4の回転軸線A1と平行な回転軸線A2まわりに回転するカムシャフト21と、クランクシャフト4と同じ方向に同じ速度で回転するドライブギヤと、カムシャフト21と同じ方向に同じ速度で回転するドリブンギヤと、ドライブギヤの回転をドリブンギヤに伝達する無端状のチェーンとを含む。クランクシャフト4の回転軸線A1とカムシャフト21の回転軸線A2は、左右方向Dlrに延びている。
The valve device of the engine 1 includes a
動弁装置20は、さらに、吸気バルブ18を閉位置の方に移動させる力を発生する吸気用スプリング23iと、排気バルブ19を閉位置の方に移動させる力を発生する排気用スプリング23eと、吸気バルブ18を開位置の方に押す吸気用ロッカーアーム22iと、排気バルブ19を開位置の方に押す排気用ロッカーアーム22eとを含む。動弁装置20は、吸気バルブ18および排気バルブ19の開閉タイミングやリフト量を変更する可変バルブ機構を備えていてもよい。
The
カムシャフト21、吸気用ロッカーアーム22i、排気用ロッカーアーム22e、吸気用スプリング23i、および排気用スプリング23eは、シリンダヘッド6とヘッドカバー5との間に配置されている。カムシャフト21は、クランクシャフト4の回転軸線A1と平行な方向に延びている。カムシャフト21は、吸気バルブ18と排気バルブ19との間に配置されている。カムシャフト21は、吸気用ロッカーアーム22iおよび排気用ロッカーアーム22eの下方に配置されている。
The
混合気の燃焼によって発生した動力は、ドライブギヤ、チェーン、およびドリブンギヤを介して、クランクシャフト4からカムシャフト21に伝達される。カムシャフト21は、カムシャフト21に伝達された力を吸気用ロッカーアーム22iに伝達することにより、吸気バルブ18を開位置の方に移動させる吸気用カム21iを含む。カムシャフト21は、さらに、カムシャフト21に伝達された力を排気用ロッカーアーム22eに伝達することにより、排気バルブ19を開位置の方に移動させる排気用カム21eを含む。
The power generated by the combustion of the air-fuel mixture is transmitted from the
カムシャフト21が回転すると、吸気用カム21iが吸気用ロッカーアーム22iに接触し、吸気用ロッカーアーム22iが揺動軸線A3まわりに揺動する。これにより、吸気バルブ18が吸気用ロッカーアーム22iによって開位置の方に押され、吸気ポート14が開く。その後、吸気用カム21iが吸気用ロッカーアーム22iから離れ、吸気用スプリング23iの力で吸気バルブ18が閉位置に戻る。これにより、吸気ポート14が閉じられる。
When the
同様に、カムシャフト21が回転すると、排気用カム21eが排気用ロッカーアーム22eに接触し、排気用ロッカーアーム22eが揺動軸線A4まわりに揺動する。これにより、排気バルブ19が排気用ロッカーアーム22eによって開位置の方に押され、排気ポート16が開く。その後、排気用カム21eが排気用ロッカーアーム22eから離れ、排気用スプリング23eの力で排気バルブ19が閉位置に戻る。これにより、排気ポート16が閉じられる。
Similarly, when the
次に、エンジン1の冷却システムについて説明する。
図1に示すように、エンジン1は、エンジン1の各部を冷却する冷却液を案内するウォータージャケット29、30と、ウォータージャケット29、30に冷却液を送るウォーターポンプ28とを含む。ウォータージャケット29、30は、シリンダボディ8に設けられたボディー用ウォータージャケット29と、シリンダヘッド6に設けられたヘッド用ウォータージャケット30とを含む。
Next, a cooling system for the engine 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the engine 1 includes
ウォーターポンプ28は、混合気の燃焼によって発生した動力で駆動される。ウォーターポンプ28は、混合気の燃焼によって発生した動力で回転駆動されるインペラと、インペラを収容するポンプケースとを含む。インペラは、たとえば、カムシャフト21と同軸である。インペラは、カムシャフト21と同じ方向に同じ速度で回転する。ウォーターポンプ28は、ギヤポンプなどの他の形式のポンプであってもよい。
The
ボディー用ウォータージャケット29は、シリンダ9の内周面9aのまわりに配置されている。ボディー用ウォータージャケット29は、全周にわたって連続した筒状である。ヘッド用ウォータージャケット30は、ボディー用ウォータージャケット29の上方に配置されている。ヘッド用ウォータージャケット30は、シリンダヘッド6の下面で開口する複数の中継口44を含む(図3参照)。複数の中継口44は、ガスケット7を貫通する複数の貫通穴7aを介してボディー用ウォータージャケット29に接続されている。
The
ウォーターポンプ28によって送られた冷却液は、ヘッド用ウォータージャケット30の給水口31(図4参照)を通じてヘッド用ウォータージャケット30に入り、ヘッド用ウォータージャケット30を流れる。その後、冷却液は、ヘッド用ウォータージャケット30の排水口42(図4参照)を通じてヘッド用ウォータージャケット30から排出される。また、ヘッド用ウォータージャケット30に供給された冷却液の一部は、複数の中継口44を介してボディー用ウォータージャケット29に供給され、複数の中継口44を介してヘッド用ウォータージャケット30に戻る。
The coolant sent by the
鞍乗型車両の一例である自動二輪車にエンジン1が搭載される場合、シリンダヘッド6から排出された冷却液は、サーモスタットに供給される。エンジン1の暖機運転が完了している場合、サーモスタットに供給された冷却液は、ラジエーターに送られ、ラジエーターで冷却される。その後、冷却された冷却液が、再びウォーターポンプ28に供給される。その一方で、エンジン1が船外機などの船舶推進機に搭載される場合、船舶推進機の外の水が、ウォーターポンプ28の吸引力で船舶推進機の内部に取り込まれ、ヘッド用ウォータージャケット30に送られる。その後、冷却液は、船舶推進機の外に排出される。
When the engine 1 is mounted on a motorcycle that is an example of a saddle-ride type vehicle, the coolant discharged from the
以下では、ヘッド用ウォータージャケット30について詳細に説明する。
図4および図5は、ヘッド用ウォータージャケット30を上から下方向に見た図である。図6は、ヘッド用ウォータージャケット30を斜め下から見た図である。図7は、図5に示す矢印VIIの方向に見たヘッド用ウォータージャケット30の一部を示す拡大図である。図4では、吸気ポート14、排気ポート16、および点火プラグ24を太い二点鎖線で示している。図5では、冷却液が流れる方向を太線の矢印で示している。
Below, the
4 and 5 are views of the
ヘッド用ウォータージャケット30は、冷却液が通る空間と、この空間を形成する内面とを含む。ヘッド用ウォータージャケット30の空間は、シリンダヘッド6の内部の空間である。ヘッド用ウォータージャケット30の内面は、シリンダヘッド6の内面であり、エンジン1の外からは見えない。そのため、図4〜図7では、シリンダヘッド6の一部を省略し、ヘッド用ウォータージャケット30の外観を示している。これは、後述する図8等についても同様である。
The
以下の説明における第1仮想平面P1は、上下方向Dudに見たときに複数の吸気出口14oの全てが配置された吸気領域と複数の排気入口16iの全てが配置された排気領域とに空間を仕切る、シリンダ9の中心線C1を含む仮想平面である。第2仮想平面P2は、第1仮想平面P1に直交する、シリンダ9の中心線C1を含む仮想平面である。第2仮想平面P2は、上流領域と下流領域とに空間を仕切っている。
The first virtual plane P1 in the following description has a space between an intake region where all of the plurality of intake outlets 14o are arranged and an exhaust region where all of the plurality of
第1仮想平面P1および第2仮想平面P2は、4つの領域に空間を仕切っている。以下では、上流領域および排気領域の両方に属する領域を、「上流排気領域Rue」といい、下流領域および排気領域の両方に属する領域を、「下流排気領域Rde」という。また、上流領域および吸気領域の両方に属する領域を、「上流吸気領域Rui」といい、下流領域および吸気領域の両方に属する領域を、「下流吸気領域Rdi」という。 The first virtual plane P1 and the second virtual plane P2 partition the space into four areas. Hereinafter, a region belonging to both the upstream region and the exhaust region is referred to as an “upstream exhaust region Rue”, and a region belonging to both the downstream region and the exhaust region is referred to as a “downstream exhaust region Rde”. Further, a region belonging to both the upstream region and the intake region is referred to as “upstream intake region Rui”, and a region belonging to both the downstream region and the intake region is referred to as “downstream intake region Rdi”.
図4に示すように、ヘッド用ウォータージャケット30は、冷却液が入る給水口31と、冷却液を出す排水口42と、給水口31から排水口42に延びる流路32とを含む。図6に示すように、ヘッド用ウォータージャケット30は、さらに、ボディー用ウォータージャケット29(図1参照)とヘッド用ウォータージャケット30との間を流れる冷却液が通過する複数の中継口44と、流路32から複数の中継口44に延びる複数の中継流路43とを含む。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、流路32は、2つの吸気出口14oと2つの排気入口16iとのまわりに配置された環状の外周流路34と、外周流路34の内方に配置された中央流路39と、外周流路34から中央流路39に延びる上流接続流路38と、中央流路39から外周流路34に延びる下流接続流路40とを含む。流路32は、さらに、給水口31から外周流路34に延びる上流流路33と、外周流路34から排水口42に延びる下流流路41とを含む。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、給水口31および排水口42は、外周流路34のまわりに配置されている。給水口31および排水口42は、シリンダヘッド6の外面6aで開口している。上流流路33は、給水口31からシリンダ9の中心線C1に向かって延びている。下流流路41は、排水口42からシリンダ9の中心線C1に向かって延びている。給水口31および上流流路33は、上流排気領域Rueに配置されている。排水口42および下流流路41は、下流吸気領域Rdiに配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、下流流路41は、シリンダヘッド6をシリンダボディ8に固定するボルトB1を取り囲む貫通穴41aを形成している。言い換えると、ボルトB1は、下流流路41を上下方向Dudに貫通している。したがって、ボルトB1が下流流路41を貫通していない場合と比較して、下流流路41の断面積が減少している。ボルトB1が下流流路41を貫通しない場合、このような貫通穴41aは不要である。ボルトB1が挿入されるボルト穴45は、シリンダヘッド6の下面で開口している(図3参照)。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、中央流路39は、シリンダ9の内周面9aに取り囲まれている。中央流路39は、シリンダ9の中心線C1に重なっている。同様に、点火プラグ24の先端部24aは、シリンダ9の中心線C1に重なっている。中央流路39は、点火プラグ24の先端部24aの上方に配置されており、点火プラグ24の先端部24aに重なっている。点火プラグ24の先端部24aは、吸気ポート14および排気ポート16の間に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、中央流路39は、2つの吸気出口14oと2つの排気入口16iとの上方に配置されており、2つの吸気出口14oと2つの排気入口16iとに重なっている。上流接続流路38の少なくとも一部は、上流排気領域Rueに配置されており、下流接続流路40の少なくとも一部は、上流吸気領域Ruiに配置されている。図4に示すように、上流接続流路38は、上流排気領域Rueに配置された排気入口16iの上方に配置されており、当該排気入口16iに重なっている。図4に示すように、下流接続流路40は、上流吸気領域Ruiに配置された吸気出口14oの上方に配置されており、当該吸気出口14oに重なっている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、外周流路34は、ボディー用ウォータージャケット29の上方に配置されており、ボディー用ウォータージャケット29に重なっている。複数の中継流路43は、外周流路34からボディー用ウォータージャケット29に向かって延びている。外周流路34の少なくとも一部は、シリンダ9の内周面9aのまわりに配置されている。外周流路34の全体がシリンダ9の内周面9aのまわりに配置されていてもよいし、外周流路34の一部だけがシリンダ9の内周面9aのまわりに配置されていてもよい。
As shown in FIG. 4, the outer
外周流路34は、排気領域に配置された排気側流路35と、吸気領域に配置された吸気側流路37と、排気側流路35および吸気側流路37を互いに接続する中間流路36とを含む。中間流路36は、下流領域に配置されている。図4に示すように、中間流路36は、点火プラグ24の下方に配置されており、点火プラグ24に重なっている。図4に示すように、排気側流路35は、排気ポート16の下方に配置されており、排気ポート16に重なっている。図4に示すように、吸気側流路37は、吸気ポート14の下方に配置されており、吸気ポート14に重なっている。
The outer
図5に示すように、排気側流路35の外周面35aは、シリンダ9の中心線C1と同軸の円弧部51を含む。中間流路36の外周面36aは、排気側流路35の円弧部51からシリンダ9の中心線C1の方に突出した内方凸部52を含む。内方凸部52は、ヘッド用ウォータージャケット30の中心線の方に突出している。図4に示すように、内方凸部52は、点火プラグ24の下方に配置されており、点火プラグ24に重なっている。内方凸部52が設けられているので、中間流路36の外周面36aがシリンダ9の中心線C1と同軸の円弧状である場合と比較して、中間流路36の断面積が減少している。
As shown in FIG. 5, the outer
図6に示すように、排気側流路35は、排気側流路35の下面から上方に突出した上方凸部53を含む。上方凸部53は、排気側流路35の下面から上方に突出していると共に、排気側流路35の外周面35aからシリンダ9の中心線C1の方に突出している。上方凸部53は、排気側流路35の上面の下方に配置されている。図5に示すように、ヘッド用ウォータージャケット30を上から見ると、上方凸部53は、排気側流路35の上面で隠れる。
As shown in FIG. 6, the exhaust
図7に示すように、上方凸部53は、シリンダ9の周方向(図7の左右方向)において複数の中継流路43の間に配置されている。上方凸部53は、排気側流路35内の冷却液を上方に案内しながらシリンダ9の中心線C1の方に案内する。中継流路43に向かって下流に流れる冷却液の流れは、複数の中継流路43から離れる方向に整流される。これにより、冷却液に加わる抵抗を低減でき、冷却液の流速の低下を軽減できる。
As shown in FIG. 7, the upper
図8は、ヘッド用ウォータージャケット30の上流接続流路38、中央流路39、および下流接続流路40を上から下方向に見た図である。図9は、図8に示すIX−IX線に沿う鉛直断面を示す断面図である。図10は、図8に示すX−X線に沿う鉛直断面を示す断面図である。
図8に示すように、上流接続流路38および下流接続流路40は、前後方向Dfrに互いに離れている。上流接続流路38、中央流路39、および下流接続流路40は、中央流路39に向かって延びる山形凸部54を上流接続流路38と下流接続流路40との間に形成している。前後方向Dfrへの山形凸部54の先端部54aの幅W1は、前後方向Dfrへの上流接続流路38の幅Wuよりも小さい。左右方向Dlrへの中央流路39の長さLlrは、前後方向Dfrへの中央流路39の長さLfrよりも小さく、前後方向Dfrへの上流接続流路38の幅Wuよりも大きい。
FIG. 8 is a view of the
As shown in FIG. 8, the
図9は、シリンダヘッド6およびヘッド用ウォータージャケット30の鉛直断面を示している。シリンダヘッド6の素材、つまり、切削加工などの機械加工が施される前のシリンダヘッド6は、たとえば鋳造で製造される。この場合、ヘッド用ウォータージャケット30と同様の形状を有する砂中子が鋳型の内部に配置され、その後、溶融した金属が鋳型の内部に流し込まれる。金属が固まり、シリンダヘッド6の素材が成形されると、崩壊した砂中子、すなわち、砂粒をシリンダヘッド6の素材から取り除く。これにより、ヘッド用ウォータージャケット30と同様の形状を有する空洞がシリンダヘッド6の素材に形成される。
FIG. 9 shows a vertical cross section of the
図9に示すように、シリンダヘッド6は、ヘッド用ウォータージャケット30内の砂粒を排出するガス抜き穴55を含む。ガス抜き穴55は、中央流路39から上方に延びている。ガス抜き穴55は、シリンダヘッド6の外面6aとヘッド用ウォータージャケット30の内面で開口している。ガス抜き穴55は、シリンダヘッド6に取り付けられた円柱状の埋め栓56で塞がれている。埋め栓56は、埋め栓56の外周面に設けられた雄ねじとガス抜き穴55の内周面に設けられた雌ねじとによって、シリンダヘッド6に固定されている。
As shown in FIG. 9, the
図9は、埋め栓56の円形の底面56aがガス抜き穴55の下端と同一平面上に配置されている例を示している。埋め栓56の底面56aは、ガス抜き穴55の下端とは異なる高さに配置されていてもよい。埋め栓56の底面56aがガス抜き穴55の下端から下方に突出している場合、ヘッド用ウォータージャケット30の断面積が、埋め栓56の下方で減少する。これにより、冷却液の流速を高めたり、埋め栓56に向かって流れる冷却液の一部を埋め栓56のまわりに迂回させたりすることができる。
FIG. 9 shows an example in which the
図8に示すように、ガス抜き穴55は、点火プラグ24に重なっている。ガス抜き穴55の中心線C2は、シリンダ9の中心線C1と平行である。シリンダ9の中心線C1からガス抜き穴55の中心線C2までの最短距離D2は、ガス抜き穴55の直径Φ2よりも短い。図8は、シリンダ9の中心線C1が、ガス抜き穴55に重なっておらずガス抜き穴55のまわりに配置されている例を示している。シリンダ9の中心線C1は、ガス抜き穴55に重なっていてもよい。つまり、シリンダ9の中心線C1からガス抜き穴55の中心線C2までの距離D2がガス抜き穴55の半径よりも小さくてもよい。
As shown in FIG. 8, the
図10は、第2仮想平面P2と平行な切断面に沿う上流接続流路38および下流接続流路40の鉛直断面を示している。前後方向Dfrへの上流接続流路38の幅Wuは、上流接続流路38の下端部から上流接続流路38の上端部まで連続的または段階的に増加している。同様に、前後方向Dfrへの下流接続流路40の幅Wdは、下流接続流路40の下端部から下流接続流路40の上端部まで連続的または段階的に増加している。
FIG. 10 shows a vertical cross section of the upstream
前後方向Dfrへの上流接続流路38の幅Wuの最大値は、前後方向Dfrへの下流接続流路40の幅Wdの最大値よりも小さい。上下方向Dudへの上流接続流路38の長さLu(高さ)の最大値は、上下方向Dudへの下流接続流路40の長さLdよりも小さい。上流接続流路38の断面積は、下流接続流路40の断面積よりも小さい。冷却液は、上流接続流路38から中央流路39に流れ、中央流路39から下流接続流路40に流れる。上流接続流路38の断面積が小さいので、速い冷却液の流れが上流接続流路38に形成される。したがって、流速が高い冷却液が上流接続流路38から中央流路39に流れる。
The maximum value of the width Wu of the upstream
以上のように第1実施形態では、ヘッド用ウォータージャケット30を流れる冷却液が、シリンダヘッド6の各部、特に、排気ポート16およびプラグホール25とこれらの近傍の部分とを冷却する。ヘッド用ウォータージャケット30の中央流路39は、上下方向Dudに見たときに点火プラグ24に重なっている。したがって、中央流路39は、点火プラグ24の先端部24aの近くに配置されている。そのため、点火プラグ24の先端部24aは、主として、中央流路39を流れる冷却液で冷却される。
As described above, in the first embodiment, the coolant flowing through the
上流接続流路38の断面積は、下流接続流路40の断面積よりも小さい。上流接続流路38の断面積が小さいので、上流接続流路38における冷却液の流れが速い。この流速が高い冷却液が上流接続流路38から中央流路39に流れるので、中央流路39での冷却液の流れも速い。冷却液の流れが速いと、熱が効率的に放出される。したがって、プラグまわり、つまり、燃焼室15の内面におけるプラグホール25のまわりの部分の温度を効果的に低下させることができる。加えて、排気シート間、つまり、燃焼室15の内面における排気入口16iの間の部分の温度を効果的に低下させることができる。
The cross-sectional area of the
さらに、上流接続流路38および下流接続流路40の両方が細いのではなく、上流接続流路38だけが細い。シリンダヘッド6の素材を鋳造するとき、ヘッド用ウォータージャケット30と同様の形状を有する砂中子が用いられる。上流接続流路38および下流接続流路40の両方が細いと、砂中子の強度が低下してしまう。したがって、上流接続流路38だけを細くすることにより、砂中子の強度の低下を抑えながら、エンジン1の冷却性能を高めることができる。
Furthermore, both the upstream
第1実施形態では、ヘッド用ウォータージャケット30の中心線の方に突出する内方凸部52が、外周流路34の外周面に設けられている。外周流路34の内方凸部52は、シリンダ9の内周面9aと同軸の円弧部51からシリンダ9の中心線C1の方に突出している。言い換えると、内方凸部52が設けられていない場合と比較して外周流路34の断面積が減少している。したがって、冷却液の速い流れが外周流路34の内方凸部52に形成される。外周流路34の内方凸部52は、上下方向Dudに見たときに点火プラグ24に重なっており、点火プラグ24の近くに配置されている。したがって、点火プラグ24およびその近傍の部分を効率的に冷却することができる。
In the first embodiment, an inward
第1実施形態では、シリンダヘッド6の素材を鋳造するときにヘッド用ウォータージャケット30を成形する砂中子を排出するガス抜き穴55が、シリンダヘッド6に設けられており、埋め栓56で塞がれている。ガス抜き穴55は、シリンダ9の中心線C1の近くに配置されており、ガス抜き穴55の中心線C2からシリンダ9の中心線C1までの距離D2は、ガス抜き穴55の直径Φ2よりも小さい。
In the first embodiment, the
ガス抜き穴55は、点火プラグ24およびその近傍を冷却する中央流路39から上方に延びている。中央流路39の先端面39a(図4参照)は、通常、点火プラグ24の近くに配置される。ガス抜き穴55がシリンダ9の中心線C1から遠いと、中央流路39の幅が増加し、中央流路39での冷却液の流速が低下する。これに対して、ガス抜き穴55をシリンダ9の中心線C1に近づければ、中央流路39を細くでき、中央流路39での冷却液の流速を高めることができる。これにより、点火プラグ24およびその近傍の部分を効率的に冷却することができる。
The
第1実施形態では、上下方向Dudに見たときに中央流路39に向かって延びる山形凸部54が、上流接続流路38と下流接続流路40との間に配置されている。山形凸部54の先端部54aは、上流接続流路38、中央流路39、および下流接続流路40によって形成されている。山形凸部54の先端部54aは、中央流路39に入り込んでおり、中央流路39が左右方向Dlrに細くなっている。左右方向Dlrへの中央流路39の長さLlrは、前後方向Dfrへの中央流路39の長さLfrよりも小さい。このように、中央流路39が左右方向Dlrに細いので、中央流路39での冷却液の流速を高めることができる。
In the first embodiment, a mountain-shaped
第1実施形態では、左右方向Dlrへの中央流路39の長さLlrは、前後方向Dfrへの中央流路39の長さLfrよりも小さいだけでなく、上下方向Dudに見たときの上流接続流路38の幅Wuよりも大きい。中央流路39が細すぎると、ヘッド用ウォータージャケット30を成形する砂中子の強度が低下してしまう。したがって、砂中子の強度の低下を抑えながら、エンジン1の冷却性能を高めることができる。
In the first embodiment, the length Llr of the
第2実施形態
以下の図11〜図15において、図1〜図10に示された構成と同等の構成については、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図11は、本発明の第2実施形態に係るヘッド用ウォータージャケット30を上から下方向に見た平面図である。図12は、ヘッド用ウォータージャケット30の中央流路39を斜め上から見た図である。図13は、第2仮想平面P2に沿う鉛直断面を示す断面図である。
Second Embodiment In FIGS. 11 to 15 below, the same components as those shown in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and the description thereof is omitted.
FIG. 11 is a plan view of the
図12に示すように、中央流路39は、中央流路39の上面から下方に突出する下方凸部61を含む。図13に示すように、下方凸部61は、上方に開いたU字状の鉛直断面を有している。下方凸部61は、排気領域および吸気領域にそれぞれ配置された一対の側面61bと、一対の側面61bの下端の間に配置された頂面61aとを含む。図12に示すように、中央流路39は、点火プラグ24の方に位置する先端面39aを含む。この先端面39aは、頂面61aの先端縁(点火プラグ24に位置する縁)から下方に延びている。
As shown in FIG. 12, the
図11に示すように、上流接続流路38および下流接続流路40は、外周流路34からシリンダ9の中心線C1に向かって延びている。上流接続流路38の中心線Cuは、シリンダ9の中心線C1を通る。同様に、下流接続流路40の中心線Cdは、シリンダ9の中心線C1を通る。上流接続流路38の中心線Cuと下流接続流路40の中心線Cdとは、第1仮想平面P1に対して互いに反対の方に傾いている。第1仮想平面P1に対する上流接続流路38の中心線Cuの傾き角度θuの絶対値は、第1仮想平面P1に対する下流接続流路40の中心線Cdの傾き角度θdの絶対値よりも大きい。
As shown in FIG. 11, the upstream
図14は、図11に示すXIV−XIV線に沿う鉛直断面を示す断面図である。図15は、図11に示すXV−XV線に沿う鉛直断面を示す断面図である。シリンダ9の中心線C1から図14に示す断面までの距離は、シリンダ9の中心線C1から図15に示す断面までの距離と等しい。また、図14に示す断面の縮尺は、図15に示す断面の縮尺と等しい。したがって、上流接続流路38の断面積は、下流接続流路40の断面積よりも小さい。これにより、上流接続流路38での冷却液の流速を高めることができ、流速が高い冷却液を上流接続流路38から中央流路39に送ることができる。
14 is a cross-sectional view showing a vertical cross section taken along the line XIV-XIV shown in FIG. 15 is a cross-sectional view showing a vertical cross section taken along line XV-XV shown in FIG. The distance from the center line C1 of the
第2実施形態では、第1実施形態に係る作用効果に加えて、次の作用効果を奏することができる。具体的には、第2実施形態では、ヘッド用ウォータージャケット30の中心線の方に突出する下方凸部61が、中央流路39に設けられている。中央流路39は、中央流路39の上面から下方に突出している。したがって、下方凸部61が設けられていない場合と比較して中央流路39の断面積が減少する。これにより、中央流路39での冷却液の流速を高めることができ、冷却性能を高めることができる。
In 2nd Embodiment, in addition to the effect which concerns on 1st Embodiment, there can exist the following effect. Specifically, in the second embodiment, a lower
さらに、下方凸部61の一対の側面61bは、それぞれ、排気領域および吸気領域に配置されている。この場合、一対の側面61bが設けられていない場合、つまり、単に中央流路39を上下方向Dudに薄くした場合と比較して、排気ポート16および吸気ポート14の近傍の部分とヘッド用ウォータージャケット30との接触面積の減少を減らすことができる。
Further, the pair of side surfaces 61b of the downward
他の実施形態
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、同じシリンダ9に対応する吸気バルブ18および排気バルブ19の数は、4つ以上であってもよい。たとえば、3つの吸気バルブ18と2つの排気バルブ19とが同じシリンダ9に設けられていてもよい。
Other Embodiments The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made.
For example, the number of
吸気用ロッカーアーム22iおよび排気用ロッカーアーム22eの一方を省略してもよい。この場合、吸気用カム21iまたは排気用カム21eで、吸気バルブ18または排気バルブ19を押せばよい。
給水口31および上流流路33を省略してもよい。もしくは、排水口42および下流流路41を省略してもよい。これらの場合、複数の中継口44を給水口31または排水口42として機能させればよい。たとえば、ウォーターポンプ28によって送られた冷却液が、給水口31としての複数の中継口44を介してヘッド用ウォータージャケット30に供給されてもよい。
One of the
The
上流接続流路38の断面積が下流接続流路40の断面積よりも小さければ、上流接続流路38の幅Wuは、下流接続流路40の幅Wdと等しくてもよいし、下流接続流路40の幅Wdよりも大きくてもよい。
同様に、上流接続流路38の断面積が下流接続流路40の断面積よりも小さければ、上下方向Dudへの上流接続流路38の長さLuは、上下方向Dudへの下流接続流路40の長さLdと等しくてもよいし、上下方向Dudへの下流接続流路40の長さLdよりも大きくてもよい。
If the cross-sectional area of the upstream
Similarly, if the cross-sectional area of the upstream
上流接続流路38の幅Wuは、上流接続流路38の上端部から上流接続流路38の下端部まで一定であってもよい。下流接続流路40についても同様である。
外周流路34の中間流路36に内方凸部52が設けられておらず、中間流路36の外周面36aがシリンダ9の中心線C1と同軸の円弧状であってもよい。
ガス抜き穴55の中心線C2からシリンダ9の中心線C1までの距離D2は、ガス抜き穴55の直径Φ2と等しくてもよいし、ガス抜き穴55の直径Φ2よりも大きくてもよい。
The width Wu of the
The inward
The distance D2 from the center line C2 of the
左右方向Dlrへの中央流路39の長さLlrは、前後方向Dfrへの中央流路39の長さLfrと等しくてもよいし、前後方向Dfrへの中央流路39の長さLfrよりも大きくてもよい。
前後方向Dfrへの山形凸部54の先端部54aの幅W1は、下流接続流路40の幅Wdと等しくてもよいし、下流接続流路40の幅Wdよりも大きくてもよい。
The length Llr of the
The width W1 of the
前述の全ての構成の2つ以上が組み合わされてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Two or more of all the aforementioned configurations may be combined.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1 :エンジン
2 :ピストン
6 :シリンダヘッド
6a :シリンダヘッドの外面
8 :シリンダボディ
9 :シリンダ
9a :シリンダの内周面
14 :吸気ポート
14i :吸気入口
14o :吸気出口
15 :燃焼室
16 :排気ポート
16i :排気入口
16o :排気出口
18 :吸気バルブ
19 :排気バルブ
21 :カムシャフト
21i :吸気用カム
21e :排気用カム
22i :吸気用ロッカーアーム
22e :排気用ロッカーアーム
23i :吸気用スプリング
23e :排気用スプリング
24 :点火プラグ
24a :点火プラグの先端部
24c :中央電極
24b :側方電極
25 :プラグホール
25i :プラグ入口
25o :プラグ出口
28 :ウォーターポンプ
29 :ボディー用ウォータージャケット
30 :ヘッド用ウォータージャケット
31 :給水口
32 :流路
33 :上流流路
34 :外周流路
35 :排気側流路
35a :排気側流路の外周面
36 :中間流路
36a :中間流路の外周面
37 :吸気側流路
38 :上流接続流路
39 :中央流路
39a :中央流路の先端面
40 :下流接続流路
41 :下流流路
42 :排水口
43 :中継流路
44 :中継口
51 :円弧部
52 :内方凸部
53 :上方凸部
54 :山形凸部
54a :山形凸部の先端部
55 :ガス抜き穴
56 :埋め栓
61 :下方凸部
61a :頂面
61b :側面
C1 :シリンダの中心線
C2 :ガス抜き穴の中心線
D2 :シリンダの中心線からガス抜き穴の中心線までの距離
Lfr :前後方向への中央流路の長さ
Llr :左右方向への中央流路の長さ
Ld :上下方向への下流接続流路の長さ
Lu :上下方向への上流接続流路の長さ
P1 :第1仮想平面
P2 :第2仮想平面
Wd :下流接続流路の幅
Wu :上流接続流路の幅
Φ2 :ガス抜き穴の直径
1: Engine 2: Piston 6: Cylinder head 6a: Cylinder head outer surface 8: Cylinder body 9: Cylinder 9a: Cylinder inner peripheral surface 14: Intake port 14i: Intake inlet 14o: Intake outlet 15: Combustion chamber 16: Exhaust port 16i: Exhaust inlet 16o: Exhaust outlet 18: Intake valve 19: Exhaust valve 21: Cam shaft 21i: Intake cam 21e: Exhaust cam 22i: Intake rocker arm 22e: Exhaust rocker arm 23i: Intake spring 23e: Exhaust Spring 24: Spark plug 24a: Spark plug tip 24c: Center electrode 24b: Side electrode 25: Plug hole 25i: Plug inlet 25o: Plug outlet 28: Water pump 29: Body water jacket 30: Head water jacket 31: Water supply port 32: Channel 33: Upstream channel 34: Outer channel 35: Exhaust side channel 35a: Outer channel outer surface 36: Intermediate channel 36a: Intermediate channel outer surface 37: Intake channel 38: Upstream connection flow path 39: Central flow path 39a: Front end surface 40 of the central flow path: Downstream connection flow path 41: Downstream flow path 42: Drainage port 43: Relay flow path 44: Relay port 51: Arc portion 52: Inside Direction convex part 53: Upward convex part 54: Angle convex part 54a: Tip part 55 of the convex part: Gas vent hole 56: Plug 61: Down convex part 61a: Top face 61b: Side face C1: Center line C2 of cylinder: Center line D2 of the vent hole: Distance from the center line of the cylinder to the center line of the vent hole Lfr: Length of the central channel in the front-rear direction Llr: Length of the central channel in the left-right direction Ld: Vertical direction Length Lu of the downstream connection flow path to the upstream connection flow path in the vertical direction Length P1: first virtual plane P2: second virtual plane Wd: width of the downstream connecting channel Wu: width of the upstream connecting channel .phi.2: diameter of vent holes
Claims (8)
前記シリンダ内を上下方向に往復するピストンと、
前記シリンダボディの上端部に配置され、空気と燃料の混合気が燃焼する燃焼室を前記シリンダと前記ピストンと共に形成するシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記燃焼室内の前記混合気を燃焼させる点火プラグと、
前記燃焼室に供給される吸気と前記燃焼室から排出される排気とを制御するバルブ装置とを備え、
前記シリンダヘッドは、前記燃焼室の内面で開口する複数の吸気出口を含む吸気ポートと、前記燃焼室の内面で開口する複数の排気入口を含む排気ポートと、前記燃焼室の内面で開口するプラグ出口を含むプラグホールと、冷却液を案内するヘッド用ウォータージャケットと、を含み、
前記点火プラグは、前記プラグホールに挿入され、前記シリンダの中心線に対して斜めに傾いており、
前記バルブ装置は、
左右方向に延びる回転軸線まわりに回転するカムシャフトと、
前記カムシャフトの回転に応じて前記複数の吸気出口をそれぞれ開閉する複数の吸気バルブと、
前記カムシャフトの回転に応じて前記複数の排気入口をそれぞれ開閉する複数の排気バルブとを含み、
前記ヘッド用ウォータージャケットは、
前記シリンダヘッドの外面で開口しており、冷却液が入る給水口と、
前記シリンダヘッドの外面で開口しており、前記給水口に流入した冷却液を出す排水口と、
上下方向に見たときに前記複数の吸気出口と前記複数の排気入口とのまわりに配置されており、前記給水口に流入した冷却液を前記排水口の方に案内する環状の外周流路と、
上下方向に見たときに前記外周流路の内方に配置されており、上下方向に見たときに前記点火プラグに重なる中央流路と、
前記外周流路から前記中央流路に延びており、前記外周流路から前記中央流路に冷却液を案内する上流接続流路と、
前記中央流路から前記外周流路に延びており、前記上流接続流路から離れており、前記上流接続流路によって前記中央流路に案内された冷却液を前記中央流路から前記外周流路に案内する下流接続流路と、を含み、
前記上流接続流路の断面積は、前記下流接続流路の断面積よりも小さい、水冷SOHCエンジン。 A cylinder body including a cylinder having a center line extending in the vertical direction;
A piston that reciprocates up and down in the cylinder;
A cylinder head disposed at an upper end portion of the cylinder body and forming a combustion chamber in which an air-fuel mixture burns together with the cylinder and the piston;
A spark plug attached to the cylinder head and combusting the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A valve device for controlling intake air supplied to the combustion chamber and exhaust gas exhausted from the combustion chamber;
The cylinder head includes an intake port that includes a plurality of intake outlets that open on the inner surface of the combustion chamber, an exhaust port that includes a plurality of exhaust inlets that opens on the inner surface of the combustion chamber, and a plug that opens on the inner surface of the combustion chamber Including a plug hole including an outlet and a water jacket for a head for guiding a coolant;
The spark plug is inserted into the plug hole and inclined obliquely with respect to the center line of the cylinder,
The valve device is
A camshaft rotating around a rotation axis extending in the left-right direction;
A plurality of intake valves that respectively open and close the plurality of intake outlets according to rotation of the camshaft;
A plurality of exhaust valves that respectively open and close the plurality of exhaust inlets according to rotation of the camshaft,
The water jacket for the head is
An opening on the outer surface of the cylinder head, and a water supply port into which a coolant enters,
A drain port that opens at the outer surface of the cylinder head and that discharges the coolant that has flowed into the water supply port;
An annular outer peripheral flow path that is disposed around the plurality of intake outlets and the plurality of exhaust inlets when viewed in the vertical direction and guides the coolant flowing into the water supply port toward the drainage port; ,
A central flow path that is disposed inward of the outer peripheral flow path when viewed in the vertical direction and overlaps the spark plug when viewed in the vertical direction;
An upstream connection channel extending from the outer peripheral channel to the central channel and guiding the coolant from the outer peripheral channel to the central channel;
The coolant extending from the central flow path to the outer peripheral flow path, away from the upstream connection flow path, and guided to the central flow path by the upstream connection flow path from the central flow path to the outer peripheral flow path. A downstream connection flow path that guides to
The water-cooled SOHC engine, wherein a cross-sectional area of the upstream connection channel is smaller than a cross-sectional area of the downstream connection channel.
前記水冷SOHCエンジンは、前記ガス抜き穴を塞ぐ埋め栓をさらに備え、
前記ガス抜き穴の中心線から前記シリンダの中心線までの距離は、前記ガス抜き穴の直径よりも小さい、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水冷SOHCエンジン。 The cylinder head further includes a vent hole extending upward from the central flow path,
The water-cooled SOHC engine further includes a plug that closes the vent hole,
The water-cooled SOHC engine according to any one of claims 1 to 4, wherein a distance from a center line of the gas vent hole to a center line of the cylinder is smaller than a diameter of the gas vent hole.
左右方向への前記中央流路の長さは、上下方向および左右方向の両方に直交する前後方向への前記中央流路の長さよりも小さい、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水冷SOHCエンジン。 The upstream connection flow channel, the central flow channel, and the downstream connection flow channel have a chevron that extends toward the central flow channel when viewed in the vertical direction between the upstream connection flow channel and the downstream connection flow channel. Formed into
The length of the central flow path in the left-right direction is smaller than the length of the central flow path in the front-rear direction orthogonal to both the up-down direction and the left-right direction, according to any one of claims 1 to 5. Water-cooled SOHC engine.
前記下方凸部は、前記排気領域および吸気領域にそれぞれ配置された一対の側面と、前記一対の側面の下端の間に配置された頂面とを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の水冷SOHCエンジン。 The central flow path includes a lower convex portion that protrudes downward from the upper surface of the central flow path,
The lower projection includes a pair of side surfaces respectively disposed in the exhaust region and the intake region, and a top surface disposed between lower ends of the pair of side surfaces. The water-cooled SOHC engine described in 1.
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