JP5527140B2

JP5527140B2 - エンジンおよびそれを備えたエンジン作業機

Info

Publication number: JP5527140B2
Application number: JP2010218365A
Authority: JP
Inventors: 洋大平
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP2012072710A

Description

本発明は、キャブレタをシリンダブロックにインシュレータを介して接続するエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機に関する。

例えば、特許文献１に示すように、エンジンのシリンダブロックから伝わる熱を低減するために、シリンダブロックとキャブレタとの間に冷却ファンで生じる冷却風を内部に導入するインシュレータを設けたものがある。

実開昭６１−１６４６号公報

ところで、特許文献１のエンジンは、冷却風の一部をインシュレータの内部に導入するための構成が必要となり、構造が複雑になるうえ、冷却風の一部がシリンダブロックの冷却に用いられないため冷却効率が低下するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、単純な構造でシリンダブロック冷却効率を低下させることがなく、断熱性を向上させたインシュレータを備えたエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機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、本発明の第１の観点にかかるエンジンは、
吸気ポートが形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに取付けられ、クランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、
前記クランク軸の回転により駆動し、前記シリンダブロックに向かう空気流を発生させる冷却ファンと、
前記シリンダブロックと混合気を供給するキャブレタとの間に設けられ、前記吸気ポートと前記キャブレタとを連通する混合気通路を備えたインシュレータと、を備え、
前記インシュレータと前記シリンダブロックとの間には、前記冷却ファンで発生する空気流の一部が流れる導風路が形成され、
前記インシュレータには、前記導風路に開口する出口開口と、前記出口開口より前記シリンダブロックから離間して設けられる入口開口と、前記出口開口と前記入口開口とを接続する冷却通路と、が設けられる、
ことを特徴とする。

また、前記導風路の前記出口開口近傍における流路の断面積が、前記出口開口近傍の流路方向の前後における流路の断面積に比べて減少することが好ましい。

さらに、前記入口開口は、前記インシュレータの前記シリンダブロックと前記キャブレタとの間の側面に設けられてもよい。

また、前記入口開口は、前記キャブレタと対向する前記インシュレータの外壁に設けられてもよい。

さらに、前記冷却通路が、前記混合気通路に沿って略直管状に形成されてもよい。

また、前記インシュレータと前記シリンダブロックとの間には、前記冷却ファンで発生する空気流を前記シリンダブロックに沿って流すためのガイド壁が設けられ、
前記ガイド壁は、前記出口開口に対応する位置に貫通孔を有してもよい。

本発明の第２の観点にかかるエンジン作業機は、上述のエンジンを備えることを特徴とする。

本発明によれば、インシュレータにはシリンダブロックとの間で導風路に開口する冷却通路を有しているので、冷却ファンによる空気流による負圧を利用して外部からインシュレータ内に空気を導入することが可能となり、単純な構造でシリンダブロックの冷却効率を低下させることなくインシュレータの断熱性を向上させることができる。

本発明に係るエンジンを搭載した刈払機の斜視図。本発明に係るエンジンの断面図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。図２のインシュレータ部分の拡大断面図。インシュレータの分解斜視図。本発明の変形例のインシュレータの正面図。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。本発明の別の変形例のインシュレータの正面図。図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。

以下、本発明の実施形態を添付の図１乃至図９に沿って説明する。図１に示すように、エンジン１を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端にエンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。操作者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。

図２に示すように、ＯＨＶ式の４サイクルエンジン（エンジン）１は、ピストン２を上死点と下死点との間で往復動可能に収容するシリンダブロック３と、クランク軸４を回転可能に収容するシリンダブロック３に取付けられるクランクケース５と、シリンダブロック３の排気ポート（図示せず）に取付けられるマフラ６と、シリンダブロック３の吸気ポート７にインシュレータ８を介して取付けられるキャブレタ９と、クランクケース５の下方に設けられる燃料タンク１０を備える。ピストン２はピストンピン１１、コンロッド１２を介してクランク軸４に接続される。クランク軸４にはクランクウエイト１３が取り付けられる。なお、図２は、ピストン５は上死点にある状態を示し、シリンダボア１４上方の頂部には点火プラグ１５が取り付けられる。

図３に示すように、シリンダブロック３とインシュレータ８との間には、クランク軸４に取付けられる冷却ファン１６で発生する冷却風をシリンダブロック３回りに導くための導風路１７を形成する導風板（ガイド壁）１８が設けられる。導風板１８は、インシュレータ８側のシリンダブロック３の側面に形成された放熱フィン１９を覆うように設けられる。また、導風板１８は、冷却ファン１６側にはインシュレータ８側の側面を越えて上面視（図３の状態）において直線状に延びる一方、冷却ファン１６から離れた側には、シリンダボアを挟んで冷却ファン１６から離れた側のシリンダブロック３の側面に沿って屈曲する。

図２、図４に示すように、インシュレータ８は、キャブレタ９側に位置するキャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック３側に位置するシリンダブロック側インシュレータ２１と、キャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック側インシュレータ２１との間に設けられるシール部材２２とから構成される。シリンダブロック側インシュレータ２１とシリンダブロック３との間には、２つのガスケット２３に挟まれた導風板１８が設けられる。インシュレータ８には、キャブレタ９のメインボア２４と吸気ポート７とを連通し、キャブレタ９が供給する混合気を吸気ポート７に導く混合気通路２５が設けられる。シリンダブロック側インシュレータ２１のシリンダブロック３側は略平坦に形成され、シリンダブロック３の吸気ポート７と放熱フィン１９との間で導風路１７を構成する空間にシリンダブロック３と離間して対向する対向部２６を有する。対向部２６にはシリンダブロック側開口（出口開口）２７が開口し、シリンダブロック側インシュレータ２１にはシリンダブロック側開口２７から混合気通路２５と略平行にシリンダブロック側インシュレータ２１を貫通する冷却通路２８が設けられる。冷却通路２８は、インシュレータ８のキャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック側インシュレータ２１との接続部分において図の上方（下死点から上死点に向かう方向）に向かって屈曲し、混合気通路２５を迂回してインシュレータ８の上方の外周面２９に開口した外部開口（入口開口）３０に接続する。なお、図３に示すように、対向部２６のシリンダブロック側開口２７近傍において、シリンダブロック３にはシリンダブロック側開口２７に向かって突出する突出部３１が形成され、導風路１７はシリンダブロック側開口２７近傍において断面積が減少し、シリンダブロック側開口２７から離れるに従い断面積が増加する。また、導風板１８には、混合気通路２５に対応する位置には混合気通路用貫通孔３２が設けられ、冷却通路２８のシリンダブロック側開口２７に対応する位置には冷却通路用貫通孔（貫通孔）３３が設けられる。

図５に示すように、インシュレータ８には、混合気通路２５と略平行に延びる２つの第１取付孔３４と、２つの第２取付孔３５とが設けられる。第１取付孔３４にはインシュレータ８をシリンダブロック３に取付けるための取付けねじ（図示せず）が挿入され、第２取付孔３５にはキャブレタ９をインシュレータ８に取付けるための取付ねじ（図示せず）が挿入される。キャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック側インシュレータ２１との合わせ面３６には、シリンダブロック側開口２７から延びる冷却通路２８の合わせ面３６側に開口する合わせ面側開口３７と外部開口３０とに接続する、合わせ面３６に沿って混合気通路２５を迂回して延びる円状通路３８が設けられ、円状通路３８は冷却通路２８の一部を構成する。また、シール部材２２には、合わせ面側開口３７に対応する部分に貫通孔３９が設けられるとともに、外部開口３０の近傍に溝部４０が設けられる。キャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック側インシュレータ２１との間の冷却通路２８内を流れる空気の流動は、貫通孔３９と溝部４０部分において行われる。

このように構成されたエンジン１によれば、エンジン１が始動してクランク軸４が回転し、クランク軸４に接続された冷却ファン１６が回転する。冷却ファン１６の回転により発生した冷却風は、図３に矢印で示すように、シリンダブロック３の周囲を流れる。そして、シリンダブロック３と導風板１８との間に囲まれた導風路１７では、シリンダブロック３の突出部３１により流路の断面積がインシュレータ８のシリンダブロック側開口２７の近傍で急激に絞られている（減少している）ので、導風路１７を流れる冷却風の流速がシリンダブロック側開口２７の近傍で上昇する。このため、冷却通路２８のシリンダブロック側開口２７に負圧が発生し、大気開放されている外部開口３０との圧力差により外部開口３０より空気がインシュレータ８内に引き込まれる。引き込まれた空気は、冷却通路２８内の円状通気路３８を経由してシリンダブロック側開口２７から導風路１７に排気され、冷却風の一部としてシリンダブロック３を冷却後、大気に放出される。

エンジン１は、導風路１７に面する対向部２６に開口するシリンダブロック側開口２７と、外周面２９に設けられる外部開口３０と、シリンダブロック側開口２７と外部開口３０とを接続する冷却通路２８とを有するインシュレータを備えている。このため、冷却ファン１６の空気流が導風路１７のシリンダブロック側開口２７近傍を流れることによる負圧を利用して、外部に開口する外部開口３０から冷却通路２８によりインシュレータ８内に空気を導入することが可能となる。したがって、単純な構造でシリンダブロック３の冷却効率を低下させることなくインシュレータ８の断熱性を向上させることができる。また、インシュレータ８内に導入された空気は、導風路１７に排気され、冷却風の一部としてシリンダブロック３を冷却するため、エンジン１の冷却性能を向上させることも可能となる。さらに、導風路１７を構成するシリンダブロック３の対向部２６に対向する部分には、対向部２６のシリンダブロック側開口２７に向かって突出する突出部３１が形成される。このため、導風路１７の流路方向の断面積がシリンダブロック側開口２７近傍において、シリンダブロック側開口２７近傍の流路方向の前後における流路の断面積に比べて減少、つまり絞られている。したがって、導風路１７を流れる冷却風の流速をより高めて負圧を大きくすることが可能となり、外部からインシュレータ８内への空気の導入をより効率的に行い、インシュレータ８の断熱性をより高めることができるうえ、エンジン１の冷却性能をより向上させることができる。さらに、シリンダブロック３とインシュレータ８との間には、導風板１８が設けられるため、冷却ファン１６で発生する空気流を効率的に導風路１７内に導き、効率的にシリンダブロック側開口２７近傍において負圧を発生させることが可能となる。したがって、外部からインシュレータ８内への空気の導入を効果的に行い、インシュレータ８の断熱性を高めることができるうえ、エンジン１の冷却性能を向上させることができる。

なお、上述の実施形態において、インシュレータ８はキャブレタ側インシュレータ２０と、シリンダブロック側インシュレータ２１と、シール部材２２とから構成され、冷却通路２８がキャブレタ側インシュレータ２０とシリンダブロック側インシュレータ２１との接続部分において屈曲する構成となっていたが、必ずしもこの構成に限られるものではない。例えば、図６、図７に示すように、インシュレータ１０８を一部品の構成とし、直管状の冷却通路１２８を設けてもよい。なお、以下の説明において、上述と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。この場合、冷却通路１２８は、シリンダブロック側開口２７から混合気通路２５と略平行にキャブレタ９（図示せず）と離間してキャブレタ９（図示せず）対向面１４１に開口する外部開口１３０に向かって直管状に延びる。この場合も、上述のインシュレータ８と同様に、冷却ファン１６の空気流が導風路１７のシリンダブロック側開口２７近傍を流れることによる負圧を利用して、外部開口１３０からインシュレータ１０８内の冷却通路１２８に空気を導入することが可能となる。したがって、単純な構造でシリンダブロック３の冷却効率を低下させることなくインシュレータ１０８の断熱性を向上させることができる。また、インシュレータ１０８内に導入された空気は、導風路１７に排気され、冷却風の一部としてシリンダブロック３を冷却するため、エンジン１の冷却性能を向上させることも可能となる。さらに、インシュレータ１０８が一部品構成であり、冷却通路１２８が直管状であることから、製造が容易になり、製品のコストを低減することも可能となる。

また、冷却通路１２８は一つに限られるものでは無く、例えば図８、図９に示すように、複数設けてもよい。この場合、冷却通路１２８は混合気通路２５を囲むように６箇所に設けられ、それぞれの外部開口１３０はキャブレタ９（図示せず）と離間して設けられる。この場合には、冷却通路１２８が複数あるため、インシュレータ１０８内に導入される空気の量が多くなり、インシュレータ１０８の断熱性をより向上させることができるうえ、エンジン１のシリンダブロック３に冷却通路１２８を通って導入される空気量も多くなることからエンジン１の冷却性能をより向上させることができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本発明に係るエンジン１は、４サイクルエンジンに限られるものではなく、２サイクルエンジンであってもよい。また、エンジン１は刈払機１００１以外に、チェンソーやヘッジトリマ、発電機等の各種作業機に適用することもできる。また、導風路１７は、必ずしもシリンダブロック３に突出部３１を設けて流路の断面積を減少させる構成とすることは無く、突出部３１を設けなくともよい。また、突出部３１に変えて、シリンダボア１４の軸方向に放熱フィン１９の間隔をシリンダブロック側開口２７の近傍において狭くして、導風路１７の流路の断面積を減少させてもよい。

１エンジン
３シリンダブロック
４クランク軸
５クランクケース
７吸気ポート
８インシュレータ
９キャブレタ
１６冷却ファン
１７導風路
１８導風板
１９放熱フィン
２０キャブレタ側インシュレータ
２１シリンダブロック側インシュレータ
２２シール部材
２５混合気通路
２６対向部
２７シリンダブロック側開口
２８冷却通路
３０外部開口
３１突出部

Claims

吸気ポートが形成されるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに取付けられ、クランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、
前記クランク軸の回転により駆動し、前記シリンダブロックに向かう空気流を発生させる冷却ファンと、
前記シリンダブロックと混合気を供給するキャブレタとの間に設けられ、前記吸気ポートと前記キャブレタとを連通する混合気通路を備えたインシュレータと、を備え、
前記インシュレータと前記シリンダブロックとの間には、前記冷却ファンで発生する空気流の一部が流れる導風路が形成され、
前記インシュレータには、前記導風路に開口する出口開口と、前記出口開口より前記シリンダブロックから離間して設けられる入口開口と、前記出口開口と前記入口開口とを接続する冷却通路と、が設けられる、
ことを特徴とするエンジン。
前記導風路の前記出口開口近傍における流路の断面積が、前記出口開口近傍の流路方向の前後における流路の断面積に比べて減少する、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記入口開口は、前記インシュレータの前記シリンダブロックと前記キャブレタとの間の側面に設けられる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン。
前記入口開口は、前記キャブレタと対向する前記インシュレータの外壁に設けられる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン。
前記冷却通路が、前記混合気通路に沿って略直管状に形成される、
ことを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
前記インシュレータと前記シリンダブロックとの間には、前記冷却ファンで発生する空気流を前記シリンダブロックに沿って流すためのガイド壁が設けられ、
前記ガイド壁は、前記出口開口に対応する位置に貫通孔を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエンジン。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンジンを備えるエンジン作業機。