JP3802660B2

JP3802660B2 - 水冷式内燃機関の冷却装置

Info

Publication number: JP3802660B2
Application number: JP23835697A
Authority: JP
Inventors: 則明岡野; 芳浩船山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JPH1182013A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、排気量の比較的小さな水冷式内燃機関、例えば、自動二輪車等の小型車両に搭載される水冷式内燃機関の冷却装置に関し、特にラジエータの取付構造に工夫を施した水冷式内燃機関の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来技術、解決しようとする課題】
水冷式内燃機関の冷却装置においては、冷却水の出入口を有するラジエータは、冷却水系の水路長を短くして、通路抵抗を減少させる観点からは、内燃機関本体の冷却水の出入口部に近接させて、該内燃機関本体に直接取り付けられるのがよいが、このようにすると、内燃機関本体のラジエータ取付部以外からも、内燃機関本体の熱がラジエータに伝達され易くなるので、ラジエータによる内燃機関本体の冷却水の冷却性能が低下する。
【０００３】
従来、この種水冷式内燃機関の冷却装置においては、実開昭６４−３０２５号公報に見られるように、ラジエータは、クランクケースやシリンダ、シリンダヘッドに隣接して設けられる空冷ファンの吹出口に直接取り付けられ、シリンダやシリンダヘッドとは隙間なく取り付けられており、これらの間に断熱空間が形成されていなかった。
【０００４】
このため、冷却媒体である水以外に、直接熱伝導により内燃機関本体からラジエータに熱が伝わって、ラジエータによる水冷式内燃機関の冷却水の冷却性能を低下させていた。そこで、この熱伝導を遮断するために、内燃機関本体の構成部品（シリンダ、シリンダヘッド）とラジエータとの間に断熱材を介装すると、ラジエータの取付精度の確保が困難になっていた。
【０００５】
また、ラジエータの取付位置が制約されており、シリンダやシリンダヘッドと隙間なく取り付けられていたとはいっても、これらに形成された冷却水ジャケットへの冷却水の出入口部からは、かなり離れた位置に取り付けられていたので、冷却水系の水路長が長くなり、通路抵抗が大きくなって、その分、ポンプ動力が無駄に消費されていた。
【０００６】
本願の発明は、前記のような課題を解決した水冷式内燃機関の冷却装置に係り、その請求項１に記載された発明は、冷却水の出入口を有するラジエータが、内燃機関の冷却水の出入口部に近接して該内燃機関本体に直接取り付けられ、前記ラジエータの冷却水の出入口と前記内燃機関本体の冷却水の入出口とが連結されて、冷却水通路が形成された水冷式内燃機関の冷却装置において、冷却水ポンプは前記内燃機関のシリンダまたはシリンダヘッド側面に取り付けられ、前記ラジエータの冷却水の入口は前記冷却水ポンプの吐出口に近い側のシリンダまたはシリンダヘッドの側面に設けられたことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却装置である。
【０００７】
請求項１に記載された発明では、前述したように、ラジエータの冷却水の入口が、冷却水ポンプの吐出口に近い側のシリンダまたはシリンダヘッドの側面に設けられているため、冷却水ポンプからラジエータに達する冷却水系の水路長が短かくなり、冷却水通路抵抗が大幅に減少し、冷却水ポンプの負荷が軽減されて冷却水ポンプの消費動力が低下するとともに、冷却水ポンプの小型化が可能となる。
さらに、冷却水系の水路長が最短となるので、冷却水系に使用されるパイプ、ホース、バンド等の部品点数を削減することができる。
【０００８】
請求項２に記載された発明では、内燃機関本体のラジエータ取付面は、内燃機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁面から離して設けられ、ラジエータと該外壁面との間に断熱空間が形成されているので、内燃機関本体の構成部品からの熱は、ラジエータ取付部を通じてラジエータに伝えられる熱のみとなり、それ以外の熱は効果的に遮断されて、ラジエータによる水冷式内燃機関の冷却性能が向上する。
【０００９】
また、前記のようにして、ラジエータと内燃機関本体の冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁面との間に断熱空間が形成される結果、ラジエータ取付部を含むこれらの間に断熱材を介装する必要がなくなるので、ラジエータの取付精度が確保される。
【００１０】
さらに、請求項５に記載された発明では、ラジエータの取付けのために特別の部品は不要となり、部品点数がさらに削減され、しかも、ラジエータ取付部の構造が単純化されるので、水冷式内燃機関の冷却装置の製造が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図１ないし図３に図示される本願の請求項１および請求項２記載の発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における水冷式内燃機関の冷却装置の一部欠裁概略左側面図であって、図３におけるＩ−Ｉ線およびｉ−ｉ線に沿って裁断した部分断面図を重ねて示した図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って裁断した縦断平面図であって、冷却水ポンプ取付部分のみ、ｉｉ−ｉｉ線に沿って裁断した断面図を重ねて示した図である。図３は、図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁断した概略横断面図である。なお、図１および図２においては、ピストンおよびクランク部以下の部分の図示が省略されており、図１および図３においては、ラジエータの詳細構造の図示が省略されている。
【００１２】
本実施形態における水冷式内燃機関１は、頭上弁式４ストロークサイクル（通称４サイクル）単気筒の内燃機関であって、図示されない小型自動二輪車の車体に、その前後車輪の中間に位置し、かつ、シリンダ軸線が略水平方向を指向して、搭載されている。
【００１３】
そして、水冷式内燃機関１の本体部分であるシリンダとシリンダヘッドは、シリンダヘッドカバーとともに、１つのシリンダブロック２として、一体に形成されている。
【００１４】
シリンダブロック２のシリンダヘッド相当部分２b には、シリンダ孔３の頂部の燃焼室４に連通する吸気ポート５と排気ポート６が、それぞれ形成され、該吸気ポート５および排気ポート６に、それぞれ吸気弁７および排気弁８が、開閉自在に設けられている。
【００１５】
吸気弁７および排気弁８の頂端に隣接して、カムシャフト９が配置され、該カムシャフト９は、シリンダブロック２のシリンダヘッドカバー相当部分２c の左右２個所に形成された大小２つの軸受孔11、12に、ベアリング10を介して回転自在に支持されている。
【００１６】
カムシャフト９の左端拡径部９ａには、ドリブンスプロケット13が一体に連結されて取り付けられており、図示されないクランクシャフトと一体のドライブスプロケットと該ドリブンスプロケット13とに、無端チェーン（伝動機構）14が架渡されて、カムシャフト９は、クランクシャフトの半分の回転速度で回転駆動され、前記吸気弁７および排気弁８は、クランクシャフトが２回転する度に、それぞれ１回ずつ開閉駆動されるようになっている。
【００１７】
水冷式内燃機関１を冷却する冷却装置の放熱部たるラジエータ15は、図１および図２に図示されるように、シリンダブロック２のシリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２b にまたがって、それらの上方に配置され、その下部周縁のフランジ部20a の前後２個所、左右２個所において、これらの個所に対応させてシリンダブロック２に突設されたラジエータ取付台座22に、ボルト21により直接取り付けられ、堅固に固定されている。
【００１８】
ラジエータ取付台座22のラジエータ取付面は、シリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２b の外壁面より十分離して形成されており、これにより、フランジ部20a に連なるラジエータ15の底壁20とこれら外壁面との間には、これら外壁面からラジエータ15への熱伝達を遮断するに十分な断熱空間Ａが形成されている。
【００１９】
ラジエータ15は、詳細には図示されていないが、上下部タンクを有し、これら上下部タンクは、複数本の鉛直に配置された冷却水導管により連結され、これら複数本の冷却水導管には、複数枚の板状体からなる放熱フィンが、これら冷却水導管により貫通されて、積層状に取り付けられている。
【００２０】
シリンダブロック２のシリンダ相当部分２a の上方の左右両側には、図１および図３に図示されるように、ラジエータ15との流体連通を図るためのラジエータ接続台座23、24が突設されており、これらの内の左側（図３においては右側）のラジエータ接続台座24には、冷却水ポンプ30の吐出通路26に通じる出口通路26a が形成され、該出口通路26a の上方開口部には、連通管18の下端が嵌着され、該連通管18の上端は、図示されない上部タンクに連結されている。これにより、冷却水ポンプ30から吐出された冷却水が、吐出通路26、出口通路26a 、連通管18内を流れて、ラジエータ15の上部タンクに流入するようになっている。
【００２１】
また、右側（図３においては左側）のラジエータ接続台座23には、ラジエータ15において冷却された冷却水を後述する冷却水ジャケット19に導く冷却水の入口通路25が形成され、該入口通路25の上方開口部には、連通管16の下端が嵌着され、該連通管16の上端は、下部タンク17に連結されている。これにより、ラジエータ15において冷却された冷却水が、下部タンク17から連通管16内、入口通路25を流れて、冷却水ジャケット19に戻るようになっている。
【００２２】
なお、連通管16、18の下端部が入口通路25、出口通路26a の各上方開口部に嵌着される部分と、連通管16、18がラジエータ15の底壁20を貫通する部分とには、これらの部分の水密を同時に確保するための密封部材27、28が、連通管16とラジエータ接続台座23と底壁20間、および連通管18とラジエータ接続台座24と底壁20間に、それぞれ介装されている。
【００２３】
冷却水ポンプ30は、マグネットカップリング式冷却水ポンプであり、シリンダブロック２のシリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２b にまたがって、図２においてこれらの左側壁に形成されたポンプ取付用孔31に、そのケーシング32の大径部32a が水密に嵌合され、かつ、シリンダブロック２の左側面を覆うカバー40の壁面により、そのケーシング32の小径部32b の底部が支持されて、取り付けられている。
【００２４】
冷却水ポンプ30のケーシング32の大径部32a は、小径部32b と一体の部分と、これと別体の部分との、２つの部分により構成されており、その内部にインペラ34の羽根部分が収容され、加圧された冷却水の吐出部44および吐出通路26が形成されている。
【００２５】
また、図３に図示されるように、該大径部32a の底壁32c が冷却水ジャケット19と出会う部分には，該底壁32c の一部が切除されて、冷却水ポンプ30の冷却水吸入部43が形成されている。
小径部32b は、冷却水ポンプ30のマグネットカップリング部における隔壁として機能している。
【００２６】
インペラ34の支持軸33は、ケーシング32の小径部32ａの底部において、その一端が支持され、吸入部43を横切って、シリンダブロック２の冷却水ジャケット19形成壁面により、その他端が支持されている。そして、その取付位置は、前後方向（シリンダ軸線方向であって、図１において左右方向）において、ラジエータ接続台座23、24の突設位置と一致して設定されている（図１、図３参照）。
インペラ34の軸部34ａの外周面には、永久磁石35が、周方向に亘り複数個一体に設けられている。
【００２７】
ポンプ取付用孔31は、図２に図示されるように、その前後位置（シリンダ軸線方向位置）が燃焼室４を上下に越えて延びており、シリンダ室および排気ポート６に隣接して、形成されている。そして、冷却水ジャケット19も、燃焼室４の周囲を中心にして前後に延びて形成されているので、冷却水ポンプ30の設置位置であるポンプ取付用孔31のこの形成位置は、冷却水ジャケット19の形成位置を前後方向において略カバーしている。
【００２８】
なお、ラジエータ15は、少なくとも、前記のような冷却水ポンプ30の設置位置（ポンプ取付用孔31の形成位置）と冷却水ジャケット19の形成位置とによって決められる前後位置範囲内（図２の２本の鎖線で囲まれる範囲内）に収まるように設けられるのが望ましい。このようにすることにより、冷却水系の水路長をきわめて短くすることができる。
【００２９】
シリンダブロック２とカバー40との間の空間は、伝動機構室42とされ、無端チェーン14が収容されている。そして、冷却水ポンプ30のケーシング32の小径部32b を囲んで、ドリブンスプロケット36が、軸受38を介してカバー40の軸受部に回転自在に支持されており、該ドリブンスプロケット36の内周面には、冷却水ポンプ30の永久磁石35に相対する永久磁石37が、周方向に亘り複数個一体に設けられている。
【００３０】
そして、無端チェーン14の回転走行により、ドリブンスプロケット36が回転駆動されると、永久磁石35、37により該ドリブンスプロケット36と磁気連結された冷却水ポンプ30のインペラ34の軸部34ａが、回転駆動されるようになっている。
【００３１】
シリンダブロック２の右側面（図３においては左側面）は、図２および図３に図示されているように、カバー41によりその大部分が覆われており、該カバー41のフィン形成部41a は、その底壁であるフィン植設壁41b のほとんどの部分が窪まされて、冷却水ジャケット19の壁面の一部を構成している。
【００３２】
フィン形成部41a のフィン植設壁41b の前後方向（図２において上下方向）中央部よりやや前方のラジエータ15寄りの上方部分は、図３に図示されるように、窪まされないで、ラジエータ15の下部タンク17から連通管16内、入口通路25を流れて戻ってくる冷却水を受ける受水部25a が形成されており、戻ってきた冷却水は、該受水部25a を経て前後左右に分かれ、冷却水ジャケット19の全域に流入するようになっている。
カバー41には、また、吸気ポート５に連なる吸気通路５ａが形成されている。
【００３３】
本実施形態１は、前記のように構成されているので、次のような作用、効果を奏することができる。
水冷式内燃機関１が運転状態となり、水冷式内燃機関１の運転に対応して回転走行する無端チェーン14によりドリブンスプロケット36が回転駆動され、該ドリブンスプロケット36に磁気的に結合された冷却水ポンプ30のインペラ34の軸部34ａが回転駆動されると、インペラ34が回転し、冷却水ジャケット19で加熱されて高温となった冷却水が、該冷却水ポンプ30により吸入部43から吸引され、加圧されて、吐出部44、吐出通路26、出口通路26a を流れ、次いで、連通管16内を流れて、図示されない上部タンクに流入する。
【００３４】
上部タンクに流入した冷却水は、図示されない複数本の冷却水導管に分かれて流入し、前方から後方に向う走行風により放熱フィンを通じて効果的に放熱されて、下部タンク17に流入する。下部タンク17に流入した冷却水は、次いで、連通管16内、入口通路25、受水部25a を流れて、冷却水ジャケット19に戻り、冷却水は、冷却水系内を循環する。
【００３５】
ラジエータ15は、ラジエータ接続台座23、24と略同高さ位置において、ラジエータ取付台座22に直接取り付けられ、ラジエータ接続台座23、24部において、シリンダブロック２と流体連通されて、冷却水通路が形成されているので、冷却水系の水路長は最短となり、通路抵抗が大幅に減少されて、冷却水ポンプ30の消費動力が節減され、冷却水ポンプ30の小型化が可能になる。
さらに、冷却水系の水路長が最短となるので、冷却水系に使用されるパイプ、ホース、バンド等の部品点数を削減することができる。
【００３６】
しかも、ラジエータ15が、ラジエータ取付台座22に直接取り付けられるとはいえ、該ラジエータ取付台座22のラジエータ取付面は、シリンダブロック２のシリンダ相当部分２a およびシリンダヘッド相当部分２b の外壁面より十分離して形成されており、ラジエータ15のフランジ部20a に連なる底壁20とこれら外壁面との間には、これら外壁面からラジエータ15への熱伝達を遮断するに十分な断熱空間Ａが形成されているので、これら内燃機関本体の構成部品からの熱は、ラジエータ取付部のみを通じて伝導されることになり、それ以外の熱は効果的に遮断されて、ラジエータ15による水冷式内燃機関１の冷却性能が向上する。
【００３７】
さらに、ラジエータ15とこれら内燃機関本体の構成部品の外壁面との間に断熱空間Ａが形成される結果、ラジエータ取付部を含むこれらの間に断熱材を介装する必要がなくなるので、ラジエータ15の取付精度が確保される。
【００３８】
また、ラジエータ取付面は、ラジエータ取付台座22に形成され、該ラジエータ取付台座22は、シリンダブロック２にこれと一体に突設されているので、ラジエータ15の取付けのために特別の部品は不要となり、部品点数がさらに削減されて、ラジエータ取付部の構造が単純化され、水冷式内燃機関１の冷却装置の製造が容易になる。
【００３９】
以上の実施形態において、冷却水ポンプ30は、マグネットカップリング式冷却水ポンプとされたが、これに代えて、通常の型式の冷却水ポンプとされてもよく、この場合には、冷却水ポンプ30のインペラ34の軸部34ａは、ドリブンスプロケット36に、マグネットカップリングを介さずに、直接連結される。
【００４０】
また、ラジエータ15は、ラジエータ取付台座22に直接取り付けられたが、これに代えて、ラジエータ接続台座23、24に直接取り付けるようにしてもよく、この場合には、該ラジエータ接続台座23、24は、ラジエータ15の取付面の形成部と、ラジエータ15とシリンダブロック２間の冷却水の連通部とを兼ねることになる。そして、ラジエータ取付台座22は廃止される。
なお、ラジエータ取付台座22を廃止せず、ラジエータ取付台座22、ラジエータ接続台座23、24の全てを利用して、ラジエータ15をこれらに直接取り付けるようにしてもよいことはもちろんである。
【００４１】
さらに、水冷式内燃機関１は、内燃機関の本体部分であるシリンダとシリンダヘッドが、シリンダヘッドカバーとともに、１つのシリンダブロック２として、一体に形成されたが、これに限定されず、これらが別体として形成されて一体に連結された、通常の型式の水冷式内燃機関であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１および請求項２記載の発明の一実施形態における水冷式内燃機関の冷却装置の一部欠裁概略左側面図であって、図３におけるＩ−Ｉ線およびｉ−ｉ線に沿って裁断した部分断面図を重ねて示したである。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って裁断した縦断平面図であって、冷却水ポンプ取付部分のみ、ｉｉ−ｉｉ線に沿って裁断した断面図を重ねて示した図である。
【図３】図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って裁断した概略横断面図である。
【符号の説明】
１…水冷式内燃機関、２…シリンダブロック、２a …シリンダ相当部分、２b …シリンダヘッド相当部分、２c …シリンダヘッドカバー相当部分、３…シリンダ孔、４…燃焼室、５…吸気ポート、５a …吸気通路、６…排気ポート、７…吸気弁、８…排気弁、９…カムシャフト、９a …左端拡径部、10…ベアリング、11、12…軸受孔、13…ドリブンスプロケット、14…無端チェーン（伝動機構）、15…ラジエータ、16…連通管、17…下部タンク、18…連通管、19…冷却水ジャケット、20…底壁、20a …フランジ部、21…ボルト、22…ラジエータ取付台座、23、24…ラジエータ接続台座、25…入口通路、25a …受水部、26…吐出通路、26a …出口通路、27、28…密封部材、30…冷却水ポンプ、31…ポンプ取付用孔、32…ケーシング、32a …大径部、32b …小径部、32c …底壁、33…支持軸、34…インペラ、34ａ…インペラ軸部、35…永久磁石、36…ドリブンスプロケット、37…永久磁石、38…軸受、40、41…カバー、41a …フィン形成部、41b …フィン植設壁、42…伝動機構室、43…吸入部、44…吐出部、Ａ…断熱空間。

Claims

冷却水の出入口を有するラジエータが、内燃機関の冷却水の出入口部に近接して該内燃機関本体に直接取り付けられ、前記ラジエータの冷却水の出入口と前記内燃機関本体の冷却水の入出口とが連結されて、冷却水通路が形成された水冷式内燃機関の冷却装置において、
冷却水ポンプは前記内燃機関のシリンダまたはシリンダヘッド側面に取り付けられ、前記ラジエータの冷却水の入口は前記冷却水ポンプの吐出口に近い側のシリンダまたはシリンダヘッドの側面に設けられたことを特徴とする水冷式内燃機関の冷却装置。
前記ラジエータは、前記内燃機関の冷却水ジャケットを有する構成部品の外壁面から離れて設けられ、前記ラジエータと前記外壁面との間に断熱空間が形成されたことを特徴とする請求項１記載の水冷式内燃機関。
前記内燃機関のシリンダヘッドに向うシリンダ軸線方向が略前方水平方向に指向して小型自動二輪車の車体に搭載されていることを特徴とする請求項２記載の水冷式内燃機関。
前記内燃機関は頭上弁式４ストロークサイクル内燃機関であり、前記冷却水ポンプは少なくとも吸気弁または排気弁のどちらか一方を駆動するカムシャフトを回転させるカムチェーンによって駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水冷式内燃機関。
前記内燃機関本体の前記ラジエータ取付面は、該ラジエータ取付面を有する前記内燃機関本体の構成部品と一体に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の水冷式内燃機関の冷却装置。