JP4937150B2

JP4937150B2 - 内燃機関

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Publication number: JP4937150B2
Application number: JP2008018713A
Authority: JP
Inventors: 隆司平賀; 憲一浅谷; 努清水上
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP2009180118A

Description

本発明は、例えば自動二輪車や小型滑走艇等の乗物に搭載される内燃機関に関する。

従来、内燃機関には、ポンプより吐出される冷却水を燃焼室の周辺に形成されたジャケットに導いて燃焼室を冷却するように構成されたものがある。また、内燃機関には、乗物の電気部品に供給すべき電力を発電する発電機が備えられている。

一般に発電機の温度上昇に伴い発電効率は低下する。このため、内燃機関には、発電機の周辺に冷却液収容室を形成し、燃焼室冷却用の冷却水をこの空間に導くように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、クランクシャフトの左端部がクランクケースから突出しており、発電機がこの左端部に配置されている。クランクケースの左側面からは該クランクシャフトの左端部及び発電機を取り囲む支持壁部が突出している。この支持壁部に発電機カバーが取り付けられて発電機を収容する発電機収容室が形成されている。冷却液収容室は、支持壁部の突出端面に形成された環状の溝を発電機カバーで覆うことにより形成されており、この支持壁部を介して発電機収容室と径方向に隣接している。これにより、発電機収容室に収容されている発電機が冷却液収容室に導かれた燃焼室冷却用の冷却水により冷却され、発電効率の低下が抑制される。
特開昭５９−１４９８２０号公報

しかしながら、この構造によると、冷却液収容室と発電機収容室とが、単一の発電機カバーで支持壁部側の開口部を覆うことにより形成される。このため、支持壁部と発電機カバーとの間に隙間が生じている場合、冷却液収容室内の冷却水が発電機収容室内に侵入するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発電機の発電効率の低下を抑制可能にしつつ、発電機収容室の冷却液に対するシール性等を向上させた内燃機関を提供することを目的としている。

上記目的達成のため本発明に係る内燃機関は、クランクケースに支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトの一端部に配置された発電機と、前記クランクケースに取り付けられ、前記クランクケースと共に前記発電機を収容する発電機収容室を区画する第１のカバー体と、前記第１のカバー体の外面に取り付けられ、前記第１のカバー体と共に冷却液収容室を形成する第２のカバー体と、前記冷却液収容室を通過するように冷却液を循環させる循環路とを備え、前記第２のカバー体は、前記冷却液収容室に突出する筒状の囲繞部を有し、前記冷却液収容室に対する冷却液の流入口が前記囲繞部の内側領域に設けられ、前記冷却液収容室に対する冷却液の流出口が前記囲繞部の外側領域に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、冷却液収容室を通過する冷却液により、この冷却液収容室と第１のカバー体を介して隣接する発電機収容室に収容された発電機が冷却される。また、この第１のカバー体におけるクランクケース側の面により発電機収容室が区画され、第１のカバー体のうちの外面、すなわちクランクケースと反対側の面により冷却液収容室が区画されることとなり、冷却液収容室が第１のカバー体を介して発電機収容室と遮断される。このため、第１カバー体と第２カバー体との当接部分と第１カバー体とクランクケースとの当接部分とが離間して配置される。したがって、第１カバー体と第２カバー体との隙間から冷却液が漏れたとしても、漏れた冷却液が第１カバー体とクランクケースとの間から発電機収容室内に侵入する可能性が低い。これにより、発電機収容室内に冷却液が侵入することを防ぎ、発電機収容室の冷却液に対するシール性が向上する。流入口から冷却液収容室に流入した冷却液は、囲繞部の内側の領域を第１のカバー体に向けて流れた後、囲繞部の外側の領域を流れて流出口から流出する。このように第１のカバー体に向けて冷却液が流れるようになる。このため、冷却液が流入口から流出口に流れるまでの移動経路を長くすることができ、第１のカバー体の冷却効率が向上して発電機の冷却効率も向上する。

また、前記冷却液収容室が前記クランクシャフトの軸線方向に前記発電機に隣接して配置されていてもよい。この構成によれば、冷却液収容室が発電機収容室とクランクシャフトの軸方向に隣接するため、冷却液収容室内の冷却液により、発電機から生じる騒音や振動が内燃機関の外方に伝わるのを低減させることができ、第１のカバー体の振動を抑えることができる。

また、前記第１のカバー体の外面に、前記冷却液収容室に突出する凸部又は冷却液収容室から退避する凹部が形成されていてもよい。この構成によれば、第１のカバー体における冷却液との接触面積が増加し、第１のカバー体の冷却効率が向上して発電機の冷却効率も向上する。このとき、前記凸部又は前記凹部が、前記クランクシャフトの径方向に放射状に延びて設けられていてもよい。この構成によれば、第１のカバー体の外面近くの冷却液の流れの偏りを抑えることができる。特に囲繞部を有する形態に適用する場合、囲繞部の内側の領域を第１のカバー体に向けて流れた冷却液をこの凸部の間又は凹部により形成される凹所に通過させ、囲繞部の外側の領域に向けて流れの偏りを抑えることができる。

また、前記冷却液収容室に対する冷却液の流入口及び流出口の少なくとも何れか一方が、前記第２のカバー体の外周壁に形成されていてもよい。この構成によれば、例えば第２のカバー体の側面に形成される場合と比べ、流出口に接続される第２流路の側方への突出量が抑えられる。このため、循環路をコンパクトに構成することができる。

また、前記循環路が、ポンプからの冷却液を前記冷却液収容室に導く第１流路と、前記冷却液収容室からの冷却液を前記内燃機関の燃焼室の周辺に形成されたジャケットに導く第２流路と、前記ジャケットからの冷却液を放熱させて前記ポンプに導く第３流路とを備えていてもよい。この構成によれば、ポンプ側から見て冷却液収容室が、ジャケットよりも上流側に位置しているため、放熱された冷却液は燃焼室よりも先に発電機に導かれる。このため、発電機の冷却を十分に行うことができる。

また、前記内燃機関が、互いに独立した複数の気筒を有している場合、前記気筒の各々に対応して前記第２流路が設けられ、前記第２流路の各々に対応して前記流出口が設けられていてもよい。このような内燃機関の場合には、気筒ごとに冷却液が導かれるようにジャケットへの流路を適宜分岐させる必要が生じる。この構成によれば、冷却液収容室において循環路が分岐するようになり、流入口に第１流路を接続すると共に各流出口に第２流路を接続するだけで循環路が構成される。このため、複数の燃焼室に向けてそれぞれ冷却流路を分岐させるための部品等を特別に設ける必要がなく、循環路の構成を簡素化することができる。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関によれば、冷却液収容室が発電機収容室と遮断されることにより、発電機収容室の冷却液に対するシール性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る内燃機関の一例として示すエンジンを搭載した自動二輪車１の左側面図である。なお、以下の説明における方向の概念は、この自動二輪車１に騎乗した運転者から見た方向と一致している。

図１に示すように、自動二輪車１は、前輪２及び後輪３の間に設けられた車体をなすフレーム４を備え、このフレーム４内にエンジン５（内燃機関）が配置されている。このエンジン５は、Ｖ型２気筒・水冷式の４サイクルエンジンであり、２つの気筒６，７が側面視でＶ字状となるように前後に分かれて配列されている。前方気筒６と後方気筒７との間にはＶ字状空間８が形成され、このＶ字状空間８の左側を覆って化粧板８ａが設けられている。エンジン５の上方には燃料タンク９が設けられ、その燃料タンク９の後方には運転者用のシート１０が設けられている。

エンジン５の出力は、図示しないドライブシャフト或いはチェーンを介して後輪３に伝達され、後輪３が回転することにより自動二輪車１に推進力が付与される。エンジン５の前方には、推進力が付与された自動二輪車１の前進走行中に前方から吹きつける風Ｗを利用して冷却水（冷却液）を放熱させるラジエータ１１が取り付けられている。なお、走行中か否かに関わらず冷却水を放熱可能にすべく、ラジエータ１１は強制冷却用の電動式ファンを備えていてもよい。

図２はエンジン５の斜視図である。図３はエンジン５の平面図である。図２及び図３に示すように、エンジン５は、合面１５にて左ケース部１３と右ケース部１４とに左右分割されるクランクケース１２を有している。クランクケース１２の左側前部には、発電機４０（図５参照）を収容するための第１発電機カバー１６（第１のカバー体）が取り付けられている。第１発電機カバー１６の左側には、冷却水が通過する冷却液収容室４９（図５参照）を形成するための第２発電機カバー１７（第２のカバー体）が取り付けられている。クランクケース１２の右側には右カバー１８（クラッチカバー）が取り付けられている。

図２に示すように、前方気筒６は、クランクケース１２の前上部から前上方に向けて斜めに延びており、後方気筒７は、クランクケース１２の前上部から後上方に向けて斜めに延びている。各気筒６，７は、クランクケース１２の上面に締結されたシリンダブロック１９と、シリンダブロック１９の上面に締結されたシリンダヘッド２０と、シリンダヘッド２０の上面に締結されたシリンダヘッドカバー２１（図４参照）と、シリンダヘッドカバー２１の上側を覆う化粧カバー２２とを備える。Ｖ字状空間８の上部には、各気筒６，７のシリンダヘッド２０に連結されるエンジン５の吸気系２３が配置される。

図４は図１のIV−IV線に沿って示すエンジン５の模式的断面図である。図４に示すように、クランクケース１２の前部には、クランクシャフト２４がクランク軸線Ａを左右に向けた状態で回転自在に支持されている。クランクケース１２の内部には、クランクシャフト２４の一対のジャーナル部２４ａ，２４ａを支持する側壁１３ａ，１４ａにより囲まれて、クランク室２５が形成されている。このクランク室２５には、クランクシャフト２４のクランクピン２４ｂが図示しないクランクウェブと共に収容される。

左右のケース部１３，１４はそれぞれ、側壁１３ａ，１４ａから筒状に左右外方に延びる周状リブ１３ｃ，１４ｃを有している（図２及び図３も参照）。これによりクランクケース１２の左側には左ケース部１３の周状リブ１３ｃにより規定される左側開口１３ｂが形成され、クランクケース１２の右側には、右ケース部１４の周状リブ１４ｃにより規定される右側開口１４ｂが形成されている。

第１発電機カバー１６はこの左側開口１３ｂを塞ぐように左ケース部１３に結合され、これによりクランク室２５の左側には第１発電機カバー１６と左ケース部１３とにより囲まれた発電機収容室２６が形成されている。クランクシャフト２４の左端部２４ｃ（一端部）は、左ケース部１３の側壁１３ａから突出してこの発電機収容室２６内に収容されている。また、右カバー１８は右側開口１４ｂを塞ぐように右ケース部１４に結合され、これによりクランク室２５の右側には右カバー１８と右ケース部１４とにより囲まれた右室（クラッチ収容室）２７が形成されている。クランクシャフト２４の右端部２４ｄは、右ケース部１４の側壁１４ａから突出してこの右室２７内に収容されている。

シリンダブロック１９には、上下に開口する円筒状のシリンダ２８が形成され、該シリンダ２８内にはピストン２９が摺動自在に挿入されている。シリンダ２８の下端はクランク室２５と連通しており、各ピストン２９は、コンロッド３０を介して単一のクランクピン２４ｂと連結されている。これにより、各ピストン２９のシリンダ２８内での往復運動と、クランクシャフト２４の回転運動とが互いに変換可能になる。

シリンダブロック１９の上面には、シリンダ２８を取り囲むようにして環状のジャケット３１が開口しており、このジャケット３１の開口は、図示しないガスケットを介してシリンダヘッド２０の下面により塞がれる。このシリンダヘッド２０の下面には、シリンダ２８の上端と連通する燃焼室３２が形成されている。

燃焼室３２には、吸気系２３（図２，図３参照）から供給される混合気を取り入れるための吸気口（図示略）と、燃焼室３２内のガスを排出するための排気口（図示略）とが設けられている。シリンダヘッド２０の内部には、吸気口及び排気口を開閉する吸気バルブ及び排気バルブ（図示略）が収容され、シリンダヘッド２０及びシリンダヘッドカバー２１の内部には、これらバルブを駆動する動弁機構（図示略）と、燃焼室３２内の混合気を点火する点火プラグ（図示略）が収容されている。

このエンジン５は、ピストン２９がシリンダボア２８内を２往復する間に、燃焼室３２内に取り入れられて圧縮された混合気を点火して燃焼させ、燃焼室から燃焼ガスを排出するように動作する。この点火による混合気の爆発燃焼力がピストン２９及びコンロッド３０を介してクランクシャフト２４に回転運動として伝達され、クランクシャフト２４がエンジン出力軸として回転駆動される。

クランクシャフト２４の回転は、クランクケース１２の後部に収容された多段変速機（図示略）を介して上記ドライブシャフト或いはチェーンに伝達され、後輪３（図１参照）に伝達される。右室２７には、クランクシャフト２４の回転を多段変速機に伝達するための減速機構及びクラッチ（図示略）が収容されており、クランクシャフト２４の右端部２４ｄにはこの減速機構の出力要素３３が固定されている。また、クランクシャフト２４の右端部２４ｄには、クランクシャフト２４の回転を後方気筒７の動弁機構に伝達する伝動機構の出力要素３４が固定されており、右室２７は、この伝動機構を収容するためのトンネル３７ａが連通している。これら出力要素３３，３４は、減速機構及び伝動機構が例えばチェーン伝動を利用する形態のときにはスプロケットから構成され、ギヤ列を利用する形態のときにはギヤから構成される。

図５は発電機収容室２６の周辺を示す図４の部分拡大図である。図５に示すように、クランクシャフト２４の左端部２４ｃには、クランクシャフト２４の回転を前方気筒６の動弁機構に伝達する伝動機構のスプロケット３５が固定されており、発電機収容室２６は、この伝動機構のタイミングチェーン３６を収容するチェーントンネル３７ｂと連通している。また、発電機収容室２６には、クランクケース１２に回転自在に支持されたバランサシャフト３８にクランクシャフト２４の回転を伝達する伝動機構３９と、クランクシャフト２４の左端部２４ｃに設けられた発電機４０とが収容されている。発電機４０は外形が円柱状に形成され、その大部分がクランクケース１２から左方向に突出して配置されている。

図６は図５のVI−VI線に沿って示す第１発電機カバー１６の右側面図である。図７は図５のVII−VII線に沿って示す第１発電機カバー１６の左側面図である。図６及び図７に示すように、第１発電機カバー１６は、例えばアルミニウム合金等から鋳造によってカップ状に形成され、左ケース部１３に固定される第１基部１６ｐと、第１外周壁１６ａと、第１側壁１６ｂとを有している。第１外周壁１６ａ及び第１側壁１６ｂは、短筒状（本実施形態では略短円筒状）に形成され、第１側壁１６ｂは板状に形成されて第１外周壁１６ａの軸方向一端側を塞ぐようにして設けられている。第１基部１６ｐは、第１外周壁１６ａの軸方向他端側に形成される開口縁全周から径方向外側に広がるように延びている。第１基部１６ｐの周縁部には、左ケース部１３ａに固定するためのボルトが螺着する複数の第１ボルト孔形成部１６ｑが形成されている。複数の第１ボルト孔形成部１６ｑは第１外周壁１６ａの外周面よりも外側において互いに間隔をあけて配置されている。なお、図示略するが左ケース部１３の周状リブ１３ｃ（図２乃至図５参照）においても、複数のボルト孔が形成されて左側に開口している。

図５に示すように、第１発電機カバー１６は、第１基部１６ｐの周縁部をゴム等のシール部材（図示略）を介して左ケース部１３から左側に突出する周状リブ１３ｃに当接させた状態で、各第１ボルト孔形成部１６ｑ（図６，図７参照）にボルトを螺着させることにより左ケース部１３と結合される。これにより第１基部１６ｐの周縁部と周状リブ１３ｃとがシール部材を介して隙間なく当接する。この当接領域は、少なくとも第１外周壁１６ａの外周面よりも外側をクランク軸線Ａ周りに一周する第１の閉ループをなす。このようにクランクケース１２の左側開口１２ｂが第１発電機カバー１６により塞がれ、密閉された発電機収容室２６が形成される。この発電機収容室２６は、左ケース部１３の側壁１３ａの左側面と、周状リブ１３ｃの内周面と、第１発電機カバー１６の内面（第１外周壁１６ａの内周面、第１側壁１６ｂの右側面、筒部１６ｃの外周面、底壁１６ｄの右側面）とにより区画されている。なお。第１基部１６ｅが左ケース部１３ａと結合された状態では、第１外周壁１６ａがクランク軸線Ａと同軸上に配置される（図７参照）。

また、第１発電機カバー１６の第１側壁１６ｂにはクランク軸線Ａを取り囲むようにして略筒状の筒部１６ｃが一体的に形成されている。筒部１６ｃは左側が開放しており右側が底壁１６ｄにより塞がれている。筒部１６ｃの開放面は第１側壁１６ｂよりも左側に突出しており、底壁１６ｄは第１側壁１６ｂよりも右側に形成されている。

図５及び図６に示すように、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃには、発電機固定用のボルト４６が螺着するボルト孔形成部１６ｒが複数形成されている。各ボルト孔形成部１６ｒは、筒部１６ｃの右側端面に開放して左側に底を有した非貫通のボルト孔１６ｓを規定している。

図５に示すように、発電機４０は、クランクシャフト２４の左端部２４ｃに固定された円筒状のロータ４１と、第１発電機カバー１６に固定されたステータコア４２とから構成される。ロータ４１の中心部には左端部２４ｃにスプライン嵌合されるボス部４１ａが形成されており、ロータ４１は開放面を左側に向けた状態で固定される。ロータ４１の円筒内周面には、永久磁石４３が取り付けられている。

ステータコア４２は、磁性体からなるドーナツ状のステータ４４と、ステータ４４の外周部に巻かれたコイル４５とを備えている。ステータ４４の内周部４４ａは、第１発電機カバー１６の底壁１６ｄの右側面から突出する円環状のリブ１６ｅに全周に亘って嵌め合わされ、ステータ４４の左側面のうちコイル４５が巻かれていない内周部が底壁１６ｄの右側面に当接して支持される。ステータ４４は、このように軸方向且つ径方向に位置決めされた状態で複数本のボルト４６（図５では１つのみ示す）を筒部１６ｃの各ボルト孔１６ｓに螺着させることにより第１発電機カバー１６に結合される。

ロータ４１をクランクシャフト２４に固定すると共にステータコア４２を第１発電機カバー１６に固定した状態で上記のように第１発電機カバー１６を左ケース部１３に結合すると、ステータコア４２がロータ４１の円筒内側に収容され、コイル４５が永久磁石４３と所定間隔をおいて径方向に対向される。このように構成される発電機４０は、クランク軸線Ａと同軸上に配置されることとなる。

クランクシャフト２４が回転駆動されると、ロータ４１が共に回転して永久磁石４３がコイル４５の外周側を周回し、コイル４５が電磁誘導により交流電力を発電する。該コイル４５からは電線４７が延びており、該電線４７を介して発電機４０の起電力が自動二輪車１（図１参照）に設けられた所定の電気部品に供給されるようになっている。

図７に示すように、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃには複数のボルト孔形成部１６ｔが形成されている。これら複数のボルト孔形成部１６ｔは周方向に互いに離れて配置されている。各ボルト孔形成部１６ｔは、筒部１６ｃの左側端面に開放して右側に底を有した非貫通のボルト孔４８ａを規定している（図５参照）。

図８は図５のVIII−VIII線に沿って示す第２発電機カバーの右側面図である。図９は図５の矢印IX方向に見た第２発電機カバーの左側面図である。図８及び図９に示すように、第２発電機カバー１７は、例えばアルミニウム合金等の鋳造によってカップ状に形成され、第１発電機カバー１６と固定されるための第２基部１７ｐと、第２外周壁１７ａと、第２側壁１７ｂとを有している。第２外周壁１７ｂ及び第２側壁１７ｂは、短筒状（本実施形態では略短円筒状）に形成されている。第２側壁１７ｂは板状に形成されて第２外周壁１７ａの軸方向一端側を塞ぐように設けられている。第２基部１７ｐは、第２外周壁１７ａの軸方向他端側に形成される開口縁全周から径方向外方に広がるように延びている。第２基部１７ｐには、第１発電機カバー１６に固定するためのボルト（図示略）が螺着する複数のボルト孔形成部１７ｑが形成されている。複数のボルト孔形成部１７ｑは、第２外周壁１７ａの内周面よりも外側に第２外周壁１７ａの周りに互いに間隔をあけて配置されており、各ボルト孔形成部１７ｑにはボルト孔４８ａが貫通形成されている。

図５に示すように、第２発電機カバー１７においては、まず、第２基部１７ｐをゴム等のシール部材を介して筒部１６ｃの開放面に隙間なく当接させ、第２発電機カバー１７に形成されたボルト孔４８ｂが第１発電機カバー１６に形成されたボルト孔４８ｂと同軸上に配置される。この状態で、図示しないボルトをボルト孔４８ａ，４８ｂに挿入することにより、第２発電機カバー１７が第１発電機カバー１６と結合される。これにより、第２基部１７ｐの周縁部と第１発電機カバー１６の筒部１６ｃの開放端面とがシール部材を介して隙間なく当接する。この当接領域は、少なくとも第２外周壁１７ａの内周面よりも外側をクランク軸線Ａ周りに一周する第２の閉ループをなす。このように第１発電機カバー１６の筒部１６ｃにより規定される開口が第２発電機カバー１７によって塞がれ、密閉された冷却液収容室４９が形成される。冷却液収容室４９は、第１発電機カバー１６の外面（筒部１６ｃの内周面、底壁１６ｄの左側面）と、第２発電機カバー１７の内面（第２外周壁１７ａの内周面、第２側壁１７ｂの右側面）とにより区画されている。なお、このように第２発電機カバーが第１発電機カバーに組み付けられた状態において、第２外周壁１７ａはクランク軸線Ａと同軸になるように配置される。

冷却液収容室４９は、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃ及び底壁１６ｄにより発電機収容室２６と仕切られており、発電機収容室２６と独立している。また、冷却液収容室４９は、クランク軸線Ａを取り囲む筒部１６ｃの内周面により区画されており、側面視にて発電機４０と重なっている。言い換えると、クランク軸線Ａに関して冷却液収容室４９は、発電機と隣接して配置される。また冷却液収容室４９は、クランク軸線Ａを通過してクランク軸線Ａに垂直な方向に広がる。本実施形態では冷却液収容室４９はクランク軸線Ａを中心として広がり、クランク軸線Ａを中心とする略円筒状の空間に形成される。

このように冷却液収容室４９は、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃと、第１側壁１６ｂに対して右側に形成された底壁１６ｄの左側面により区画されているため、第２発電機カバー１７の第２外周壁１７ａの左右方向の寸法を小さくしても、冷却液収容室４９の容積を確保することができる。従って、第１発電機カバー１６の左側に第２発電機カバー１７を取り付けて冷却液収容室４９を形成する構成でありながら、エンジン５がクランク軸線方向に大型化するのを防止することができる。

さらに、発電機収容室２６を区画する底壁１６ｄの少なくとも右側面は、径方向内側に向かうに連れて左側へと湾曲しており、発電機収容室２６には、クランク軸線Ａ上の左端部において椀状に左側へ窪んだ凹部が形成されている。クランクシャフト２４の左端はこの凹部内に配置されている。このため、冷却効率を向上させるべく例えば筒部１６ｃの右側への突出量を大きくして冷却液収容室４９の容量を大きくした場合でも、クランクシャフト２４の端部を凹部内に配置することでこの端部と底壁１６ｄとの干渉を避けることができる。このように底壁１６ｄの右側面を湾曲させることにより、エンジン５のクランク軸線方向に対する小型化と、冷却液収容室４９の容量の確保とが両立される。

図４は、燃焼室３２の周辺を冷却するための冷却水（冷却液）を循環させる冷却水循環装置５０の構成も模式的に示している。この冷却水は、特に限定されないが、エチレングリコール又は水を主成分とした低凝固点且つ高沸点の液体である。図４に示すように、冷却水循環装置５０は、クランクシャフト２４の回転が伝達されて駆動されるポンプ５１を有している。取付構造の図示を省略するがこのポンプ５１は、クランクケース１２の内部左側又は第１発電機カバー１６の内部に配置されている。また、特に限定されないが、本実施形態ではポンプ５１はクランク軸線Ａよりも後方に配置されている。

また、冷却水循環装置５０は、ポンプ５１の吐出口を冷却液収容室４９と連通させる供給流路５２（第１流路）、冷却液収容室４９を前方気筒６のジャケット３１と連通させる前方流路５３（第２流路）、冷却液収容室４９を後方気筒７のジャケット３１と連通させる後方流路５４（第２流路）、前方気筒６のジャケット３１及び後方気筒７のジャケット３１の夫々をポンプ５１の吸入口と連通させる戻し流路５５（第３流路）を有している。これら流路５２〜５５により冷却水の循環路５０ａが構成される。

供給流路５２は、クランクケース１２又は第１発電機カバー１６の内部に形成されてポンプ５１の吐出口と連通する内部流路５６と、一端がクランクケース１２又は第１発電機カバー１６に接続されて内部流路５６と連通し、他端が第２発電機カバー１７に接続されて冷却液収容室４９への冷却液の流入口４９ａと連通する供給配管５７の内部流路とからなる。

前方流路５３は、シリンダブロック１９に形成されて前方気筒６のジャケット３１と連通する内部流路５８と、一端が第２発電機カバー１７に接続されて冷却液収容室４９からの冷却液の前方流出口４９ｂと連通し、他端が前方気筒６のシリンダブロック１９に接続されて該内部流路５８と連通する前方配管５９の内部流路とからなる。後方流路５４は、シリンダブロック１９に形成されて後方気筒７のジャケット３１と連通する内部流路６０と、一端が第２発電機カバー１７に接続されて冷却液収容室４９からの冷却液の後方流出口４９ｃと連通し、他端が後方気筒７のシリンダブロック１９に接続されて該内部流路６０と連通する後方配管６１の内部流路とからなる。

前方流路５３及び後方流路５４の内部流路５８，６０はシリンダヘッド２０に形成することも可能であるが、各気筒６，７の中で冷却液収容室４９により近い側に設けられるシリンダブロック１９に流路を形成することにより、前方配管５９及び後方配管６１の配管長を短くしている。なお、供給配管５７、前方配管５９及び後方配管６１は、金属材やゴム材など様々な材料から成形されうる。

戻し流路５５は、前方気筒６のジャケット３１に接続された前方戻し部５５ａと、後方気筒７のジャケット３１に接続されて前方戻し部５５ａと集合される後方戻し部５５ｂと、ポンプ５１の吸入口を前方戻し部５５ａ及び後方戻し部５５ｂの集合部分と連通させる集合戻し部５５ｃとを含む。このような戻し流路５５も、シリンダブロック１９やシリンダヘッド２０の内部に形成された流路や、前方気筒６及び後方気筒７の外部に配置された配管の内部流路等を含んでなる。

この集合戻し部５５ｃには、図１にも示したラジエータ１１が設けられている。なお、集合戻し部５５ｃには、冷却水の温度調節を行うためのサーモスタットや、冷却水の圧力調節を行うためのリザーバタンクなどを設けてもよい。

図１０は図９のX−X線に沿って示す第２発電機カバー１７の断面図である。図５及び図１０に示すように、第２発電機カバー１７の第２側壁１７ｂの右側面からは、右方向に向けて円筒状の囲繞部１７ｃが冷却液収容室４９内に突出している。囲繞部１７ｃは、クランク軸線Ａに略同軸に配置され、囲繞部１７ｃの右側端部と第１発電機カバー１６との間には隙間が形成されている。このため冷却液収容室４９は概ね、囲繞部１７ｃの内周面に囲まれた第１領域４９ｄと、囲繞部１７ｃの開放面よりも右側の第２領域４９ｅと、囲繞部１７ｃの外周面と第２発電機カバー１７の第２外周壁１７ａの内周面とに囲まれた第３領域４９ｆとに分かれている。

図８及び図９に示すように、第２発電機カバー１７の第２側壁１７ｂの左側面には、後方に開口する円筒状の接続部１７ｄが一体的に形成されている。この接続部１７ｄには、供給配管５７の端部が挿入される。また、この接続部１７ｄは、第２側壁１７ｂに形成された内部流路１７ｅを介して冷却液収容室４９の流入口４９ａと連通している。図８及び図１０に示すように、流入口４９ａは、囲繞部１７ｃの内側の領域である冷却液収容室４９の第１領域４９ｄに設けられ、本実施形態ではクランク軸線Ａと略同軸上に配置される。

前述したようにポンプ５１（図４参照）はクランク軸線Ａよりも後側に配置されているため、図３，図７，図９及び図１０に示すように、供給配管５７は接続部１７ｄから後方に向けて直線的に延びるように取り回されるようになり、供給流路５２がコンパクトに構成される。なお、接続部の円筒軸の延在方向及び接続部の開口が向けられる方向は、このように供給配管を直線的に延在させるべくポンプの取付位置に応じて適宜変更されうる。

図８及び図９に示すように、前方配管５９が接続される前方流出口４９ｂは、第２発電機カバー１７の第２外周壁１７ａの前上部に設けられており、後方配管６１が接続される後方流出口４９ｃは、第２発電機カバー１７の第２外周壁１７ａの後上部に設けられている。このように前方流出口４９ｂ及び後方流出口４９ｃは、囲繞部１７ｃの外側の領域である冷却液収容室４９の第３領域４９ｆに開口している。

図５及び図７に示すように、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃの底壁１６ｄの左側面からは、クランク軸線Ａに関して径方向に延びる複数のフィン１６ｆ（凸部）が冷却液収容室４９内に突出している。図５に示すように、これらのフィン１６ｆは、冷却液収容室４９において第２領域４９ｅ内に配置されることとなる。

図１１はフィン１６ｆの周辺を示す図７の部分拡大図である。なお、図１１には、フィン１６ｆと囲繞部１７ｃ（想像線参照）との側面視での位置関係も示している。図１１に示すように、複数のフィン１６ｆは、周方向に所定角度θ（本実施形態では３０度）ごとに並ぶようにして、クランク軸線Ａを中心にして径方向（クランクシャフト２４の軸直交方向）に放射状に配置されている。これにより、第１発電機カバー１６の底壁１６ｄの左側面には、フィン１６ｆとして冷却液収容室４９の第２領域４９ｅ内に突出する部分と、フィン１６ｆ同士の間の部分とにより凹凸部が形成されることとなる。

各フィン１６ｆの基端部１６ｇとクランク軸線Ａとの間隔Ｒ１は、第２発電機カバー１７の囲繞部１７ｃの内径ｒ１と略等しく、フィン１６ｆの先端部１６ｈとクランク軸線Ａとの間隔Ｒ２は、囲繞部１７ｃの外径ｒ２よりも大きくなっている。以下の説明では、冷却液収容室４９の第２領域４９ｅのうち、フィン１６ｆの基端部１６ｇよりも径方向内側の空間を内側部６２とし、フィン１６ｆ同士の間に挟まれた空間を中間部６３とし、フィン１６ｆの先端部１６ｈよりも径方向外側の空間を外側部６４としている。前述の間隔Ｒ１が第２発電機カバー１７の囲繞部１７ｃの内径ｒ１と略等しいため、第２領域４９ｅの内側部６２は第１領域４９ｄと側面視で略重なっている。

図４に示すエンジン５が稼動してクランクシャフト２４が回転駆動されると、発電機４０が駆動されて交流電力を発電する。それに伴いステータコア４２が発熱し、この熱はステータ４４と当接している第１発電機カバー１６に伝導する。また、クランクシャフト２４が回転駆動されると、ポンプ５１が駆動されて冷却水が循環路５０ａに沿って循環するようになる。クランクシャフト２４の回転に基づき自動二輪車１が前進しているときには、前方からの風Ｗがラジエータ１１に吹き付け（図１参照）、戻し流路５５（集合戻し部５５ｃ）内の冷却水が放熱される。なお、自動二輪車１が停止しているときにも電動ファンが動作して冷却水を放熱可能である。このため、ポンプ５１の吸引口には順次放熱された冷却水が導かれる。

ポンプ５１から吐出された冷却水は、図１０に示す供給流路５２及び内部流路１７ｅを経て、流入口４９ａを通り冷却液収容室４９の第１領域４９ｄに流入する。

図５に矢印Ｄで示すように、第１領域４９ｄに流入した冷却水は、囲繞部１７ｃの内周面に案内されて囲繞部１７ｃの軸方向である右側（左右内側）に向けて流れ、第２領域４９ｅに流入する。図１１に示すように第１領域４９ｄと第２領域４９ｅの内側部６２とは側面視で略重なっているため、第１領域４９ｄからの冷却水は、まず第２領域４９ｅのうちこの内側部６２に流入する。

図１１に矢印Ｅで示すように、第２領域４９ｅの内側部６２の冷却水は、フィン１６ｆに案内されて偏りが防がれて径方向外側に向けて放射状に流れて中間部６３を通り抜け、外側部６４に流入する。なお、図５に矢印Ｅで示すように、冷却水が中間部６３を通り抜けるときには、流れが左側へと反転して外側部６４へと流入するようになっており、次いで第３領域４９ｆに右側から流入する。このように第２領域４９ｅ内では冷却水が、第１発電機カバー１６の底壁１６ｄの左端面及びフィン１６ｆの表面（すなわち、前述した底壁１６ｄ左側面の凹凸部の表面）と接触して流れていく。このとき、冷却水は第１発電機カバー１６との間で熱交換を行い、ステータコア４２からの熱が伝導される第１発電機カバー１６を放熱させる。従って、冷却水により、第１発電機カバー１６が直接的に冷却されてステータコア４２が間接的に冷却されるようになる。また、フィン１６ｅが形成されることにより冷却液収容室４９内で冷却水が滞留することが防がれる。

図５に矢印Ｆで示すように、第３領域４９ｆ内に流入した冷却水は、囲繞部１７ｃの外周面に案内されて左側に向けて流れていく。図８に矢印Ｆで示すように、第３領域４９ｆ内を左側へと流れた冷却水は、一部が前方流出口４９ｂを通って前方流路５３を構成する前方配管５９の内部流路へと流れ、一部が後方流出口４９ｃを通って後方流路５４を構成する後方配管６１の内部流路へと流れていく。

図４に示すように、前方流路５３内の冷却水は前方気筒６のジャケット３１に導かれ、後方流路５４内の冷却水は後方気筒７のジャケット３１に導かれる。両ジャケット３１内の冷却水は、混合気の燃焼により温度上昇している燃焼室３２やシリンダボア２８の上部を規定しているシリンダヘッド２０の下部やシリンダブロック１９の上部との間で熱交換を行い、シリンダボア２８の上部や燃焼室３２を冷却する。両ジャケット３１から流出した冷却水は戻し流路５５に流入し、ラジエータ１１によって再び放熱された後にポンプ５１の吸入口へと導かれる。

このように、本構成のエンジン５は、ラジエータ１１により放熱された冷却水が冷却液収容室４９を順次通過した後、ジャケット３１に導かれるように構成されているため、発電機４０の冷却効率が向上する。このとき、ジャケット３１には、第１発電機カバー１６との間の熱交換により温度上昇した冷却水が導かれるものの、第１発電機カバー１６の第１側壁１６ｂの温度はシリンダヘッド２０の下部の温度と比べると非常に低いため、シリンダボア２８及び燃焼室３２の冷却効率に影響を及ぼすことは少ない。

また、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃの外周面及び底壁１６ｄの右側面（第１発電機カバー１６の内面の一部）により発電機収容室２６が区画され、第１発電機カバー１６の筒部１６ｃの内周面及び底壁１６ｄの左側面（第１発電機カバー１６の外面の一部）により冷却水が通過する冷却液収容室４９が区画されている。このため、クランクシャフト２４の左端部２４ｃ、スプロケット３５、伝動機構３９、発電機４０、電線４７等のエンジン５の部品を密閉した状態で収容する発電機収容室２６のシール性が向上し、発電機収容室２６内の部品が冷却水から保護される。

具体的には、上述したように発電機収容室２６を区画する第１発電機カバー１６と左ケース部１３との当接部分は予め定められた第１の閉ループに沿って環状に配置され、冷却液収容室４９を区画する第１発電機カバー１６と第２発電機カバー１７との当接部分は予め定められた第２の閉ループに沿って環状に配置されている。本実施形態では、図７を参照すると、クランク軸線Ａに垂直な平面に投影した場合に、第１基部１６ｐの周縁部がなす第１の閉ループの内側に、筒部１６ｃの開放端面がなす第２の閉ループが形成される。このように、冷却液収容室４０から冷却液が漏れる可能性がある位置と、発電機収容室２６に液体が侵入する可能性がある位置とを離間することができ、冷却液が発電機収容室に侵入するおそれを低下させることができる。また、図５を参照すると、第１の閉ループよりも第２の閉ループが左側に突出した位置にあり、冷却液が発電機収容室２６に侵入するのをさらに防ぐことができる。

また、図５に示すように、発電機収容室２６を冷却液収容室４９と軸方向に仕切る第１発電機カバー１６の筒部１６ｃには、ステータ４４を固定するためのボルト孔１６ｓと第２発電機カバー１７を固定するためのボルト孔４８ｂが形成されている。これらボルト孔１６ｓ，４８ｂは何れも非貫通孔であるため、冷却水がボルト孔を介して発電機収容室２６に侵入するのを防ぐことができる。

また、冷却液収容室４９は、クランク軸線Ａの周りに形成され、クランクシャフト２４上に配置される発電機４０に対して左側（左右外側）に形成され、発電機収容室２６と軸方向に並んで配置されている。このため、発電機４０から生じる騒音や振動を冷却液収容室４９内を通過する冷却水によって低減させることができ、外部にこのような騒音や振動が伝達しにくくなる。このため、発電機４０の周辺に従来設けられることのあった防音や防振のための構造を簡略化したり省略することができる。なお、上記の実施形態では冷却液収容室４９を区画する筒部１６ｃの中心軸とクランク軸線Ａとを一致させて冷却液収容室４９をクランク軸線Ａの周りに形成しているが、冷却液収容室がクランク軸線を取り囲むように形成されていればよく、必ずしもこれら２つの軸線を同軸上に配置しなくてもよい。

また、発電機４０のステータコア４２が冷却液収容室４９を区画する第１発電機カバー１６に当接した状態で固定されている。このため、第１発電機カバー１６にはステータコア４２の熱が伝導しやすくなり、発電機４０の冷却効率を向上させることができる。

しかもステータコア４２は、そのステータ４４の内周部を全周に亘って第１発電機カバー１６のリブ１６ｅに当接させている。このため、リブ１６ｅとステータ４４とが部分的に接触する場合に比べて熱伝達性を向上でき、発電機の冷却効果を高めることができる。また筒部１６ｃの内面が冷却液に接することにより、ステータ４４を固定するためのボルト孔１６ｓに挿入されたボルト４６、及びこのボルト孔１６ｓを形成するボルト孔形成部１６ｔを介してステータ４４の熱をさらに効果的に奪うことができる。

但し、ステータコア４２を第１発電機カバー１６に直接接触させる構造に限らず、少なくともステータコア４２の熱を第１発電機カバー１６に伝導可能な構造であればよい。例えば、ステータコア４２と第１発電機カバー１６の第１側壁１６ｂとの間に熱伝導性の高い部材をステーとして設け、ステータコア４２の熱をこのステーを介して間接的に第１発電機カバー１６に伝導させる構成としてもよい。

また、第２発電機カバー１７の第２側壁１７ｂの内面に囲繞部１７ｃを設け、流入口４９ａを囲繞部１７ｃの内側の領域（第１領域４９ｄ）に設け、また、流出口４９ｂ，４９ｃを囲繞部１７ｃの外側の領域（第３領域４９ｆ）に設けているため、冷却液収容室４９に流入した冷却水が、第１発電機カバー１６に向けて流れた後に流出するようになる。さらに、第１発電機カバー１６には、複数のフィン１６ｆを設けているため、第１発電機カバー１６の冷却水との接触面積が大きくなっている。このようなことから第１発電機カバー１６の冷却効率が向上し、発電機４０の冷却効率も向上する。なお、フィン１６ｆに替えて、筒部１６ｃの底壁を右側へ窪ませて凹部を形成してもよい。この場合においても同様にして第１発電機カバー１６の冷却水との接触面積を大きくすることができる。

なお、このフィン１６ｆは、径方向に放射状に延びている。従って、囲繞部１７ｃの内側の第１領域４９ｄを第１発電機カバー１６に向けて流れた冷却水が、フィン１６ｆの延在方向に案内されて偏りなく囲繞部１７ｃの外側の第３領域４９ｆに向けて流れるようになる。

さらに、冷却液収容室４９には、ポンプ５１からの冷却水を流入させる単一の流入口４９ａと、気筒の数に対応した流出口４９ｂ，４９ｃとが形成されており、冷却液収容室４９は、ポンプ５１からの冷却水を２つの気筒６，７の夫々に導くための循環路５０ａの分岐部として機能している。このため、ポンプ５１からの冷却水を導く流路を分岐させるために特別な構造や部品を設ける必要がなく、循環路５０ａを簡素に構成することができる。

また、冷却液収容室４９の流出口４９ｂ，４９ｃを第２発電機カバー１７の第２外周壁１７ａに形成しているため、図３に示すように、前方配管５９及び後方配管６１を上下に延在する状態で取り回すことができるようになる。すなわち、流出口を第２発電機カバー１７の第２側壁１７ｂに形成する場合と比べて、配管が側方に突出する量を抑えることができ、循環路５０ａをコンパクトに構成することができる。

この実施形態では複数の気筒を有する内燃機関としてＶ型エンジンを例示したが、水平対向型エンジンや星型エンジンにも本発明を適用することができる。この場合にも気筒数に対応する個数の流出口を設け、各流出口と各気筒のジャケットとを連通させる流路を設けることにより、冷却液収容室を循環路の分岐部として機能させることができる。また、単気筒エンジンや、単一の気筒内に複数のシリンダボア及び燃焼室を有し、共通のジャケットにより各燃焼室を冷却するように構成された並列多気筒エンジンにも本発明を適用することができる。この場合においても単一の流出口を形成することにより、冷却水に対するシール性が向上した発電機収容室を提供することができる。

なお、この実施形態では、燃焼室周辺のジャケットに供給される冷却水が冷却液収容室内を通過するように構成された水冷式エンジンを例示したが、この構成に限られず、例えば冷却液収容室内を潤滑油が冷却液として通過するように構成してもよい。この場合、潤滑油を循環させるための潤滑油循環装置を備えたエンジンであれば、燃焼室の冷却方式に関わらず、空冷式エンジン等の様々なエンジンにおいて本発明を適用可能となる。

この構成においては、潤滑油を溜めるオイルパンを更に備え、図４に示すポンプ５１を、クランクシャフト２４により駆動されてオイルパン内の潤滑油を吸入して吐出するオイルポンプに替え、ジャケット３１を、例えばクランクシャフト２４のジャーナル部２４ａ，２４ａ等のエンジン各所における潤滑必要部位に替えればよい。そして、供給流路５２を、オイルポンプから冷却液収容室４９へと潤滑油を導く油路に替え、前方流路５３及び後方流路５４を、冷却液収容室４９から潤滑必要部位へと潤滑油を導く油路に替え、戻し流路５５を、潤滑必要部位からオイルパンへと潤滑油を戻す油路に替え、ラジエータ１１を、潤滑油を放熱させるためのオイルクーラに替えればよい。更に潤滑油循環装置には、潤滑油から金属粉等の異物を取り除くオイルストレーナ等も適宜設けられる。この構成によれば、オイルポンプが駆動されると、オイルクーラにより放熱されてオイルストレーナで濾過された潤滑油が、発電機収容室２６とは独立して形成される冷却液収容室４９内を順次通過し、この潤滑油により発電機４０が冷却されるようになる。

また、発電機をクランクシャフトの反対側の端部に取り付けても同様に適用することができる。また、エンジンは位置によっては前後方向など任意の基準とする方向を左右方向に替えて説明されるものも含む。

また、本発明に係る内燃機関は、自動二輪車に限らず、小型滑走艇や不整地走行車両など他の乗物に搭載してもよい。

以上のように、本発明に係る内燃機関は、冷却液を利用して発電機を冷却するにあたり、発電機を収容している空間の冷却液に対するシール性の向上に優れた効果を有し、発電機を備える内燃機関に広く適応することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の一例として示すエンジンを搭載した自動二輪車の左側面図である。図１に示すエンジンを左後方から見た斜視図である。図１に示すエンジンの平面図である。図１のIV−IV線に沿って示すエンジンの断面と、該エンジンに備えられる循環装置の概要構成とを示す模式図である。図４の部分拡大図である。図５のVI−VI線に沿って示す第１発電機カバーの右側面図である。図５のVII−VII線に沿って示す第１発電機カバーの左側面図である。図５のVIII−VIII線に沿って示す第２発電機カバーの右側面図である。図５の矢印IX方向に見た第２発電機カバーの左側面図である。図９のX−X線に沿って示す第２発電機カバーの断面図である。図７の部分拡大図である。

符号の説明

Ａクランク軸線
５エンジン（内燃機関）
６前方気筒
７後方気筒
１１ラジエータ
１２クランクケース
１６第１発電機カバー
１６ａ外周壁
１６ｂ側壁
１６ｃ筒部
１６ｄ底壁
１６ｆフィン（凸部）
１７第２発電機カバー
１７ａ外周壁
１７ｂ側壁
１７ｃ囲繞部
２４クランクシャフト
２４ｃ左端部（一端部）
２５クランク室
２６発電機収容室
３１ジャケット
３２燃焼室
４０発電機
４９冷却液収容室
４９ａ流入口
４９ｂ前方流出口
４９ｃ後方流出口
４９ｄ第１領域（囲繞部の内側の領域）
４９ｅ第２領域
４９ｆ第３領域（囲繞部の外側の領域）
５０冷却水循環装置
５０ａ循環路
５１ポンプ
５２供給流路（第１流路）
５３前方流路（第２流路）
５４後方流路（第２流路）
５５戻し流路（第３流路）

Claims

クランクケースに支持されるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトの一端部に配置された発電機と、
前記クランクケースに取り付けられ、前記クランクケースと共に前記発電機を収容する発電機収容室を区画する第１のカバー体と、
前記第１のカバー体の外面に取り付けられ、前記第１のカバー体と共に冷却液収容室を形成する第２のカバー体と、
前記冷却液収容室を通過するように冷却液を循環させる循環路とを備え、
前記第２のカバー体は、前記冷却液収容室に突出する筒状の囲繞部を有し、
前記冷却液収容室に対する冷却液の流入口が前記囲繞部の内側領域に設けられ、前記冷却液収容室に対する冷却液の流出口が前記囲繞部の外側領域に設けられていることを特徴とする内燃機関。
前記冷却液収容室が前記クランクシャフトの軸線方向において前記発電機と隣接して配置される請求項１に記載の内燃機関。
前記第１のカバー体の外面に、前記冷却液収容室に突出する凸部又は前記冷却液収容室から退避する前記凹部が形成されている請求項１又は２に記載の内燃機関。
前記クランクシャフトの軸線に沿って冷却水を前記クランクシャフト側に向けて導く導入部を備え、
前記凸部又は前記凹部が、前記クランクシャフトの径方向に放射状に延びて設けられている請求項３に記載の内燃機関。
前記冷却液収容室に対する冷却液の流入口及び流出口の少なくとも何れか一方が、前記第２のカバー体の外周壁に形成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
前記循環路が、ポンプから吐出される冷却液を流入口から前記冷却液収容室に導く第１流路と、前記冷却液収容室の流出口からの冷却液を前記内燃機関の燃焼室を冷却するためのジャケットに導く第２流路と、前記ジャケットからの冷却液を放熱させて前記ポンプに導く第３流路とを備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関。
前記内燃機関が、互いに独立した複数の気筒を有し、
前記気筒の各々に対応して前記第２流路が設けられ、前記第２流路の各々に対応して前記流出口が設けられている請求項６に記載の内燃機関。