JP4280142B2 - 縦軸型液冷エンジン - Google Patents

Description

本発明は、例えば芝刈り作業車のような作業用車両に搭載される縦軸型液冷エンジンに関し、詳しくは冷却ファンを収納するダクト部分に改良を加え、冷却性能を向上させた縦軸型液冷エンジンに関する。

従来、芝刈り作業車には、縦軸型液冷エンジンが多く採用されている。この縦軸型液冷エンジンは、通常、車両前方のボンネット内に配置され、エンジン上方に配置されるラジエータと、その下方の冷却ファンと、前記冷却ファンを収納したダクトと、このダクトの上側に配置されたエアクリーナとを備えている（例えば特許文献１参照）。
特公平４−１５３９１号公報

ところが、縦軸型液冷エンジンの場合、ラジエータが垂直なクランク軸の直上に配置されていることから、前記従来例では、冷却ファンからの下方向きの排風がダクトを通って車両前方へ排出されるよう、ダクトの導風部によって排風方向が大きく変向されているので、冷却風の流れが悪く、そのために、ラジエータ、冷却ファンおよびダクトが大形化する。特に、樹脂成形品であるダクト（特許文献１ではカバーおよびダクト）は冷却ファンの外周のみでなく下側をも覆っているために大形化するうえに、型抜き上の制約から上下２つ割りになるので、組立工数が増すとともに、金型費用も増大する。また、冷却ファンからの排風はダクトの前方出口からエンジンの外方へ放出されており、エンジン各部を冷却する面では有効利用されているとは言い難い。

そこで、本発明は、小形でしかも冷却性能に優れ、冷却ファンからの排風をラジエータのみならず、エンジン各部の冷却に有効利用でき、しかも生産コストが低い縦軸型液冷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、本発明の縦軸型液冷エンジンは、クランク軸が上下方向に配置され、シリンダヘッドがエンジン本体の前側に配置され、エンジン本体の上方にエンジン冷却用のラジエータが配置され、前記ラジエータの下方にダクトとこれに収納された冷却ファンとが配置され、前記ダクトは、上下に開口し、前記冷却ファンを径方向外方から覆う周壁の少なくとも前部と両側部に、前記ファンからの排風を前方へ排出する前部排風口と斜め前方に排出する側部排風口とを備えている。ここで、エンジン本体の前側とは、シリンダヘッドが突出している側をいう。エンジンが作業用車両に搭載される場合、エンジンの前側と車両の前側とが一致しない場合もある。

この構成によれば、ダクトは上下に開口した小形でシンプルな構造となる。したがって、冷却風の流れが円滑となって冷却風量が増加し、これにより、ラジエータの放熱量が増すので、ラジエータおよび冷却ファンが小形のもので済み、ファン騒音も低減できる。また、ダクトは、従来のダクトのように２つの成形品を組み合わせた構造でなく、１つの成形品で構成できるので、部品点数が削減され、生産コストも低下する。

本発明の好ましい実施形態では、前記前部排風口が燃料供給装置に対向している。

この構成によれば、燃料供給装置が前記排風により冷却されることで、安定して作動する。

本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトの径方向外方にエアクリーナが配置されている。

この構成によれば、従来のエアクリーナに比べ、エアクリーナを上下方向に大形化することができる。すなわち、従来、ダクトの水平寸法が大きいために、ダクトの側方にスペースがないことから、エアクリーナはダクトの上方に配置されており、エンジン全体の高さを抑制するために、エアクリーナの上面をラジエータ上面と同程度の高さに揃え、エアクリーナの上下寸法はラジエータの厚みと同程度に抑制されている。これに対し、この実施形態による場合、ダクトの径方向外方にエアクリーナが配置されているので、エンジンの高さを抑えつつ、エアクリーナの上下寸法を、ダクトの厚みにラジエータの厚みを加えた分まで大きくすることができる。このように、エアクリーナを上下に大形化できることで、収容するフィルタエレメントの容積も大きくでき、浄化性能を向上させることができる。また、前部排風口からの排風は前記エアクリーナのカバーにも当たって下方へ流れるので、エアクリーナの下方に配置される気化器または燃料噴射装置などの燃料供給装置に対する冷却効果を一層高めることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトはさらに、周壁の後部に後部排風口を有し、前記ラジエータをエンジン本体に支持するブラケットが前記後部排風口の外側に近接して、排風を側方にガイドするガイド板を兼ねている。

この構成によれば、前記ガイド板により、後部排風口の外側に近接した部分が覆われるので、後部排風口から排風が後方に無駄に排出されない。排風は側方に変向されて流出するので、側方部位に配置のエンジン部品を効率的に冷やすことができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトの内側に嵌合されて冷却ファンの外周の少なくとも上流側を覆うガイド体を備えている。

この構成によれば、冷却ファンの送風効率および騒音に大きな影響を与えるチップクリアランスが、ダクトと冷却ファンとの間ではなく、ダクトの内側に嵌合されたガイド体と冷却ファンの外周との間に形成される。したがって、前記ガイド体を冷却ファンの外径に応じて適宜変更することで適切なチップクリアランスを得ることができ、所望の冷却性能を確保できるとともに、騒音防止が図れる。このように、ガイド体によって適切なチップクリアランスを得ることができるので、例えば定格出力が異なり、したがって必要な冷却能力が異なるために冷却ファンの外径が異なるエンジンに対して、ダクトを共通にしてガイド体のみを替えるだけで適切なチップクリアランスを得ることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトは前記側部排風口に、排風を斜め前方へガイドするルーバを有している

この構成によれば、側部排風口から排出される排風はルーバによって強制的に斜め前方へガイドされて排出される。したがって、この排風により、前方のシリンダヘッド周辺の高温部が冷却される。

本発明の好ましい実施形態では、エンジン本体はＶ型シリンダ配列を有し、前記ダクトの側部排風口からの排風が前記Ｖ型シリンダの方向に向けられている。

この構成によれば、前記Ｖ型シリンダの各シリンダおよびシリンダヘッドが、液冷に加えて排風によっても冷却されるので、シリンダおよびシリンダヘッドに対する冷却能力を向上させることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトの周壁外面における側部排風口よりも下方の部位に燃料ポンプが取り付けられている。

この構成によれば、燃料ポンプは、前記ダクトの周壁によって高温のエンジンからの輻射熱が遮断されるので、エンジンからの熱影響を受けない。しかも、前記燃料ポンプは、側部排風口よりも下方の部位に配置されているので、側部排風口から排出される排風が直接当たって温度上昇することがなく、燃料ポンプが適切な温度に保持されるので、ポンプ機能を高く維持できる。

さらに、本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトは樹脂成形品であり、上下方向と前記ルーバの導風方向である斜め前方向とに型抜き方向を持つ成形型によって成形されるようにルーバの形状が設定されている。

この構成によれば、前記ダクトを簡単な構造の成形型で成形することができ、成形型の製作費用を安くできるので、ダクトの生産コストを低く抑えることができる。

本発明の縦軸型液冷エンジンによれば、ダクトは上下に開口した小形でシンプルな構造となる。したがって、冷却風の流れが円滑になって冷却風量が増加する結果、ラジエータの放熱量が増すので、それだけラジエータおよび冷却ファンは小容量のもので必要能力を満足させることができる。またダクトは、１つの成形品で構成できるので、部品点数が減少し、生産コストも低下する。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す縦軸型液冷２気筒エンジンは、エンジン本体Ｅのクランクケース１に上下方向Ｖに延びるクランク軸２が支持され、シリンダ３およびシリンダヘッド３１がエンジン本体Ｅの前側に配置され、エンジン本体Ｅの上方にエンジン冷却用のラジエータ４が配置されている。クランク軸２は鉛直方向に限られず、鉛直方向から若干傾いていてもよい。前記ラジエータ４の下方に、ダクト５と、これに収納された図２の冷却ファン６とが配置されている。前記ダクト５の径方向外方でエンジン本体Ｅの前方にエアクリーナ７が配置され、そのカバー７１の内部にフィルタエレメント７２が収納されている。前記ラジエータ４には、エンジン冷却後の暖まった冷却水をラジエータ４内に導入する導入パイプ４１と、冷却水をラジエータ４内で放熱させたのち、タンク４３を経てエンジン本体Ｅ側に供給する導出パイプ４２（図１）とが接続されている。

前記エンジン本体Ｅは、図１に示すクランクケース１、シリンダ３、シリンダヘッド３１およびロッカーカバー３２を有しており、クランクケース１の上半部１ａおよびシリンダ３の主要部３ａは、エンジンケースＥＣとして一体形成されている。クランクケース１の下半部１ｂとシリンダの一部３ｂは、エンジンベースＥＢに一体形成されており、このエンジンベースＥＢがエンジンケースＥＣの下部に連結されている。

図２に示すように、前記ダクト５は上下に開口し、上部開口５ａは前記冷却ファン６の外径よりも若干大きな内径を有し、下部開口５ｂはクランク軸２に固定されたフライホイール２２の外径とほぼ同一の内径を有し、前記冷却ファン６とこれをクランク軸２に取り付けるプーリ２１とを収納する内部空間を形成している。このダクト５は、外周の取付部５０において、ブラケット８を介してエンジン本体Ｅに取り付けられている。このダクト取付部５０には、ダンパ４５を介してラジエータ４の取付部４０が重合され、ブラケット８に固着された溶接ナット８１に上方からねじ体８２をねじ込むことにより、ダクト５とラジエータ４が共締めでブラケット８に固定されている。前記取付部５０，４０はダクト５およびラジエータ４の四隅に設けられている。

前記ダクト５は、図７に示すように、その中央部位に冷却ファン６（図２）を収納する円形状の内部空間が形成され、その周壁の前部には、前記冷却ファン６（図２）からの排風を前方へ排出する前部排風口５１が設けられ、両側部には、排風を斜め前方へ排出する側部排風口５２が設けられ、さらに、後部には後部排風口５４が設けられている。前記側部排風口５２には、排風を強制的に斜め前方へ排出するように、ルーバ５３が設けられている。また、ダクト５の上部には、左右一対の立壁５８が設けられている。

ダクト５の周壁の左側は、ルーパ５３の下方が遮蔽板５５として構成されており、この遮蔽板５５の外面に、図３に示す燃料ポンプ９が取り付けられている。これにより、燃料ポンプ９は前記排風の影響を受けないのみならず、高温のシリンダ３およびシリンダヘッド３１からの熱影響も強く受けることがないので、適切な温度に保持され、ポンプ機能が維持される。この燃料ポンプ９はダイヤフラム式ポンプであり、クランク室の圧力で作動する。燃料ポンプ９と燃料フィルタ９１とはパイプ９２で接続されている。

図７のダクト５は、例えばポリプロピレンのような樹脂材料で型成形されたものであって、上下方向Ｖと前記ルーバ５３の導風方向である斜め前方向Ｕとに型抜き方向をもつ成形型によって成形されるようにルーバ５３の形状が設定されている。これにより、成形型の構造が簡単になるので、成形型の製作費用が安価になり、ダクト５の生産コストを低く抑えることができる。

図２に示すように、エアクリーナ７は、上下寸法が大きく、ダクト５の上下方向中間部からラジエータ４の上面にまで達している。このエアクリーナ７の下方には気化器または燃料噴射装置などの燃料供給装置１０が配置され、エアクリーナ７と燃料供給装置１０の間はインテークパイプ１１で連結されている。前記燃料供給装置１０は、インシュレータ１３を介して吸気マニホールド１２に連結されている。燃料供給装置１０およびインテークパイプ１１は２つの気筒に連なる吸気通路を２つ備えている。クランクケース１内には、前記クランク軸２に歯車連結されて駆動されるカムシャフト１６およびオイルポンプ１７がそれぞれ配置されている。

前記ラジエータ４とその前方に位置するエアクリーナ７とは、平面視した場合、図４に示すように、それぞれ矩形および横長の台形である。ラジエータ４を取外した状態を平面視した図５に示すように、前記ダクト５の上部開口５ａから冷却ファン６が上方に露出している。前記ダクト５の内側にはリング状のガイド体１８が嵌合され、このガイド体１８により、図２に示すように、前記冷却ファン６の外周の少なくとも上流側が覆われている。ガイド体１８はラジエータ４とダクト５の両取付部４０，５０間に挟まれて、ダクト５に保持されている。なお、ガイド体１８を下方に延長して、冷却ファン６の外周の全体を覆うようにしてもよい。

図９は前記ガイド体１８を示しており、図５のダクト５の円形状の上部開口５ａに嵌合される図９に示す環状壁部１８ａと、その上部のつば部１８ｂとを有している。このガイド体１８も樹脂製であって、その周囲に所定間隔をおいて補強用リブ１８ｃが形成されている。ダクト５に対して脱着しやすくするために、つば部１８ｂに、その径方向外方に突出する取手部１８ｄが設けられている。前記ガイド体１８をダクト５の内側に嵌合させることによって、前記ガイド体１８と冷却ファン６とによって形成されるチップクリアランスが、冷却性能を向上させるように小さく設定されている。

図６は、図５においてエアクリーナカバー７１と、ダクト５および冷却ファン６を取り外した状態を示したものである。図６に示すように、水平方向にほぼ９０°の角度をなすＶ形に配置された２つのシリンダ３，３の間に燃料供給装置１０が配置され、その上方にクリーナエレメント７２が位置している。ダクト５の側部開口５２のルーバ５３を通った排風は、矢印Ｂで示すように、シリンダ３およびシリンダヘッド３１に向かっている。また、クランクケース１の左外側面にはオイルフィルタ２０が配置され、エンジン本体Ｅの後部側には充電用レギュレータ１９および前記リザーブタンク４３が配置されている。ダクト５の後部側のブラケット８はダクト５の後部排風口５４の外側に近接しており、この後部排風口５４から排出される排風を側方に変向するようにガイドするガイド板８４を兼ねている。

以上のように構成される縦軸型液冷エンジンは、図２に示す冷却ファン６により，外部空気が冷却風として取り入れられる。この冷却風は、前記ラジエータ４を通過することによって冷却水を冷却したのち、ダクト５内に入り込み、図６に示すように、その一部は矢印Ａで示すように、排風となって前部排風口５１から前方へ排出される。このとき排風は、一部が燃料供給装置１０（図２）に直接当たり、他部が図２に示すエアクリーナ７のカバー７１に当たって下方に流れ、燃料供給装置１０に当たり、燃料供給装置１０を効率的に冷却する。排風の他の一部は、図６の矢印Ｂで示すように、側部排風口５２のルーバ５３を通って斜め前方へ排出され、Ｖ形配置のシリンダ３およびシリンダヘッド３１に向かい、シリンダ３、シリンダヘッド３１およびロッカーカバー３２の冷却に使用される。さらに、前記冷却風の一部は後部排風口５４から排出され、後部排風口５４の後に配置されたガイド板８２によって矢印Ｃで示す両側方に変向され、充電用レギュレータ１９を冷却する。また、図２のダクト５の下部開口５ｂから下方に排出される排風は、クランクケース１およびオイルフィルター２０（図６）を冷却し、さらに、作業車の場合は、エンジン設置フレームの下方に配置したマフラ（図示せず）方向に流れてこれを冷却する。

上記実施形態の縦軸型液冷エンジンによれば、図２のダクト５は上下に開口（５ａ，５ｂ）し、かつ前後にも開口（５１，５４）しており、従来のような前方への導風部を有していないので、成形型が小形で単純な構造になる。したがって、従来のダクトのように２つのダクト部品を組み合わせた構造でなく、単一部品で構成できるので、部品点数が削減され、生産コストも低下する。また、冷却ファン６からの排風は、前方、斜め側方および下方に排出され、ラジエータ４のみならず、エンジン各部の冷却に有効に利用される。さらに、ダクト５の径方向外方にエアクリーナ７が配置されているから、エアクリーナ７のサイズを、エンジン全体の高さを抑えつつ、ダクト５の厚みにラジエータ４の厚みを加えた分まで上下方向に大形化することができるので、クリーナ性能を向上させることができる。

また、ダクト５ではなくガイド体１８によって、冷却ファン６の外周との間に適切なチップクリアランスを得ることができるので、例えば定格出力が異なり、したがって必要な冷却能力が異なるために冷却ファン６の外径が異なるエンジンに対して、ダクト５を共通にしてガイド体１８のみを取り替えるだけで、適切なチップクリアランスを得ることができる。これにより、多種のエンジンの製造コストが低下する。さらに、前記冷却ファン６からの排風のうち、後部排風口５４から排出される排風は、ガイド板８２（ブラケット８）により変向されて側方に流れるので、このエンジンを芝刈り作業車の前部に搭載して、エンジンの前側を作業車の前方に向けた場合、車両後部の運転席側に向かって排風が排出されることがないので、運転者が作業に快適に従事できる。

本発明の一実施形態に係る縦軸型液冷エンジンの右側面図である。 同エンジンの内部構造を示す縦断面図である。 同エンジンを示す左側面図である。 同エンジンの平面図である。 図４に示すエンジンからラジエータを取り外した状態を示す平面図である。 図５に示すエンジンからガイド体、ダクトおよび冷却ファンを取り外した状態を示す平面図である。 ダクトの斜視図である。 ダクトの右側面図である。 ガイド体の斜視図である。

符号の説明

１ クランクケース
１ エンジン本体
２ クランク軸
３ シリンダ
３１ シリンダヘッド
４ ラジエータ
５ ダクト
５１ 前部排風口
５２ 側部排風口
５３ ルーバ
５４ 後部排風口
５５ 遮蔽板
６ 冷却ファン
７ エアクリーナ
８ ブラケット
８４ ガイド板
９ 燃料ポンプ
１０ 燃料供給装置
１８ ガイド体
Ｅ エンジン本体
Ｕ 斜め前方向
Ｖ 上下方向

Claims (9)

1. クランク軸が上下方向に配置され、
   シリンダヘッドがエンジン本体の前側に配置され、
   エンジン本体の上方にエンジン冷却用のラジエータが配置され、
   前記ラジエータの下方にダクトとこれに収納された冷却ファンとが配置され、
   前記ダクトは、上下に開口し、前記冷却ファンを径方向外方から覆う周壁の少なくとも前部と両側部に、前記ファンからの排風を前方へ排出する前部排風口と斜め前方に排出する側部排風口とを備えている縦軸型液冷エンジン。
2. クランク軸が上下方向に配置され、
   シリンダヘッドがエンジン本体の前側に配置され、
   エンジン本体の上方にエンジン冷却用のラジエータが配置され、
   前記ラジエータの下方にダクトとこれに収納された冷却ファンとが配置され、
   前記ダクトは、上下に開口し、少なくとも周壁の前部と両側部に、前記ファンからの排風を前方へ排出する前部排風口と斜め前方に排出する側部排風口とを備え、
   前記ダクトはさらに、周壁の後部に後部排風口を有し、前記ラジエータをエンジン本体に支持するブラケットが前記後部排風口の外側に近接して、排風を側方にガイドするガイド板を兼ねている縦軸型液冷エンジン。
3. クランク軸が上下方向に配置され、
   シリンダヘッドがエンジン本体の前側に配置され、
   エンジン本体の上方にエンジン冷却用のラジエータが配置され、
   前記ラジエータの下方にダクトとこれに収納された冷却ファンとが配置され、
   前記ダクトは、上下に開口し、少なくとも周壁の前部と両側部に、前記ファンからの排風を前方へ排出する前部排風口と斜め前方に排出する側部排風口とを備え、
   前記ダクトは前記排風を斜め前方へガイドするルーバを前記側部排風口に有している縦軸型液冷エンジン。
4. 請求項１、２または３において、前記前部排風口が燃料供給装置に対向している縦軸型液冷エンジン。
5. 請求項１から４のいずれか一項において、前記ダクトの径方向外方にエアクリーナが配置されている縦軸型液冷エンジン。
6. 請求項１から５のいずれか一項において、前記ダクトの内側に嵌合されて冷却ファンの外周の少なくとも上流側を覆うガイド体を備えている縦軸型液冷エンジン。
7. 請求項１から６のいずれか一項において、エンジン本体はＶ型シリンダ配列を有し、前記ダクトの側部排風口からの排風が前記Ｖ型シリンダの方向に向けられている縦軸型液冷エンジン。
8. 請求項１から７のいずれか一項において、前記ダクトの周壁外面における側部排風口よりも下方の部位に燃料ポンプが取り付けられている縦軸型液冷エンジン。
9. 請求項３において、前記ダクトは樹脂成形品であり、上下方向と前記ルーバの導風方向である斜め前方向とに型抜き方向を持つ成形型によって成形されるようにルーバの形状が設定されている縦軸型液冷エンジン。

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