JP5969472B2 - Ｖ型エンジンの冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、前側気筒及び後側気筒がＶ字状に配置され、前記後側気筒の排気管が前記車体の車幅方向一方側に配置されているＶ型エンジンの冷却装置に関する。

車両において採用されているエンジンには、様々な形状があり、その一例として２つの気筒が前後にＶ字状に配置されているＶ型エンジンがある。このＶ型エンジンを含め全てのエンジンは、燃料を燃焼させて推進力を得ているため、運転時においてエンジンから熱が発生し、その周辺の雰囲気温度が上昇する。また、エンジンには、それを冷却するためのラジエターが設けられており、このラジエターと走行風とによってエンジンを冷却している。更に、特許文献１に記載の自動二輪車は、別の冷却構造を有している。この冷却構造は、Ｖ型エンジンの後側にファンを有し、このファンによりエンジン周りの空気を真後ろに排出してエンジン周りの雰囲気温度を下げている。

米国特許第６６０１６６７号公報

ところで、Ｖ型エンジンの後側気筒には、燃焼時に生成された高温の燃焼ガスが通る排気管が設けられている。この排気管は、後側気筒から車幅方向一方側に出し、そして車両の車幅方向一方側の側面に沿って配置されている。このように配置されている排気管は運転者の脚元付近を通るようになっており、この排気管によって脚元の雰囲気温度が上昇する。

特許文献１に記載の自動二輪車では、ラジエター冷却構造とでエンジンを冷却することができるが、排気管には冷却機構が設けられておらず、排気管を冷却することができない。それ故、排気管周辺、特に運転者の脚が近い、排気管の後側気筒に接続される部分を冷却することができず、特に走行風がなくなる停車時等に運転者の脚周辺の雰囲気温度が上昇する。それ故、排気管周り（特に、運転者の脚周辺）の雰囲気温度を低下させることが必要である。

そこで本発明は、後側気筒の排気管周り（特に、運転者の脚周辺）の雰囲気温度を低下させることができるＶ型エンジンの冷却構造を提供することを目的としている。

本発明のＶ型エンジンの冷却装置は、前側気筒及び後側気筒がＶ字状に配置され、前記後側気筒の排気管が車体の車幅方向一方側に配置されているＶ型エンジンの冷却装置であって、前記後側気筒の排気管に向いて開口する吸込み口を有するダクトと、前記吸込み口からダクト内へと空気を吸込ませ、且つ吸込んだ前記空気を前記排気管から離れたところに排出するファンと、を備えるものである。

本発明に従えば、後側気筒の排気管により温められた熱気を前記ファンによりダクト内に吸込んで排気管から離れたところに排出することができる。これにより、後側気筒の排気管周り（即ち、運転者の脚周辺）の雰囲気温度を低下させることができる。

上記発明において、前記ダクトの吸込み口は、前記車幅方向一方から見て前記排気管と重ならない領域を有していることが好ましい。

上記構成に従えば、排気管による熱気と共にその熱気より冷たい空気を吸い込むようになる。これにより、冷たい空気が前記後側気筒の排気管の周りを通るようになり、後側気筒の排気管周りの雰囲気温度を更に低下させることができる。

上記発明において、前記ダクト内の空気を前記ファンにより排出するための排気口を有し、前記排気口は、前記車体の車幅方向他方側に位置していることが好ましい。

上記構成に従えば、排気管が集まる車体の車幅方向一方側に比べて低温である車体の車幅方向他方側に前記熱気を排出することができる。これにより、車体の車幅方向一方側の雰囲気温度を低下させることができると共に排出後の熱気を冷却することができる。

上記発明において、前記排気口を下端に有する排気通路を有しており、前記排気通路は、前記ファンから斜め後下方へと延在していることが好ましい。

上記構成に従えば、ファンにより排出される熱気が地面の方へと吹き付けられ、る。これにより、排気口の真後ろにある構造体に対する熱の影響を低減することができる。

上記発明において、前記ダクトは、前記後側気筒の後側に沿わせて設けられており、前記吸込み口は、前記後側気筒の後側に位置していることが好ましい。

上記構成に従えば、排気管による熱気と共に後側気筒により温められた熱気もダクト内に吸込んで排出することができる。これにより、後側気筒周りの雰囲気温度も低下させることができる。

上記発明において、前記ダクトは、車幅方向に貫通する前記車体の挿入孔に挿入されており、前記ファンは、前記吸込み口に対して前記車幅方向反対側に位置するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、排気管が配置されていない車体の車幅方向他方側からダクトを挿入するようになっている。これにより、挿入時に邪魔になる構成が少なく、冷却装置の取付が容易である。

上記発明において、前記ファンは、排気管周りの雰囲気温度に関連する所定情報に基づいて回転数を調整するようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、排気管周りの雰囲気温度が低い場合、例えば走行中においてファンの回転数を下げる。これにより、省エネルギー化を実現することができる。

上記発明において、所定情報としての前記Ｖ型エンジンの水温に基づいて前記ファンの回転数が調整されるようになっていることが好ましい。

上記構成に従えば、所定条件を判定すべく新たにセンサを設ける必要がなく、部品点数の増加を抑えることができる。

本発明によれば、後側気筒の排気管周り（即ち、運転者の脚周辺）の雰囲気温度を低下させることができる。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施形態に係るＶ型エンジンの冷却装置を備える自動二輪車を左から見た左側面図である。 図１の自動二輪車を右側から見た右側面図である。 図２に示す冷却装置を拡大して示す拡大図である。 Ｖ型エンジン及び冷却装置をフレームから取外して後方から見た背面図である。

以下、本発明に係る実施形態のＶ型エンジンＥの冷却装置２３を備える自動二輪車１について図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる方向の概念は、自動二輪車１に騎乗した運転者Ｒが見た方向を基準とする。また、以下に説明する実施形態は、本発明の一実施形態に過ぎない。つまり、本件発明は、以下の実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［自動二輪車］
自動二輪車１は、図１及び２に示すようにクルーザータイプの自動二輪車であり、路面上を転動する前輪２及び後輪３を備えている。前輪２は、上下方向に延在するフロントフォーク４の下端部にて回転自在に支持されている。フロントフォーク４の上端部には、アッパーブラケット（図示せず）が設けられ、更にアッパーブラケットの下方には、アンダーブラケット（図示せず）が設けられている。アッパーブラケットには、左右に延びるハンドル５が取付けられている。また、アッパーブラケットとアンダーブラケットとの間には、上下方向に延在するステアリングシャフト（図示せず）が設けられている。ステアリングシャフトは、ヘッドパイプ（図示せず）によって回動自在に支持されており、ハンドル５をヘッドパイプを中心に回動操作することにより、ステアリングシャフトを回転軸として前輪２を所望の方向に転向させることができるようになっている。

ヘッドパイプからは、左右一対のメインフレーム６が若干下方に傾斜しながら後方に延びている。また、ヘッドパイプには、ダウンチューブ７が設けられており、ダウンチューブ７は、ヘッドパイプから下方に向かって延在した後湾曲して後方に向かって延在している。メインフレーム６及びダウンチューブ７の後端部は、左右一対のピボットフレーム９にて連結されている。このピボットフレーム９には、略前後方向に延びるスイングアーム（図示せず）の前端部が枢支されており、このスイングアームの後端部に後輪３が回転自在に軸支されている。また、メインフレーム６の上部には、燃料タンク１０が載せて設けられており、この燃料タンク１０の後方に運転者騎乗用のシート１１が設けられている。

また、メインフレーム６とダウンチューブ７とピボットフレーム９に囲まれた空間には、それらに支持された状態でエンジンＥが搭載されている。エンジンＥは、例えばＶ型２気筒の４サイクルエンジンであり、２つの気筒１２，１３を有している。これら２つの気筒１２，１３は、下側に位置するクランクケース１４から上斜め前方と上斜め後方に夫々延在しており、側面視でＶ字状に配置されている。また、２つの気筒１２，１３は、左右にずらして配置されている（図４参照）。具体的に説明すると、前側の気筒（以下、単に「前側気筒」ともいう）１２が若干左側に位置し、後側の気筒（以下、単に「後側気筒」ともいう）１３が若干右側に位置している。

また、２つの気筒１２，１３の間にあるＶ字状の空間は、そこに各気筒１２，１３に燃料を含む混合気体を吸気する吸気系統（図示せず）が配置されており、外側からカバー１５によって覆われている。また、各気筒１２，１３には、ピストン（図示せず）が設けられており、ピストンは、混合気体を燃焼させることで往復運動するようになっている。

ピストンは、２つの気筒１２，１３の下端部にあるクランクケース１４内にて回転可能に支持されているクランクシャフト（図示せず）に連結されており、クランクシャフトはピストンが往復運動すると回転するようになっている。また、クランクシャフトは、クランクケース１４の後側に設けられている変速機１６にクラッチ機構１７を介して繋がっている。更に、変速機１６は、チェーン又はドライブシャフトなどの二次減速機構（図示せず）を介して後輪３に接続されている。従って、ピストンを往復運動させてクランクシャフトを回転させると、この回転がクラッチ機構１７、変速機１６及び二次減速機構を介して後輪３に伝達され、自動二輪車１が前進するようになっている。

また、各気筒１２，１３には、燃焼時に生成された排気ガスを排気する排気管１８Ｆ，１８Ｒが夫々設けられている。排気管１８Ｆ，１８Ｒは、各気筒１２，１３の右側側面に取付けられている。また、前側の排気管１８Ｆは、前側気筒１２の前側且つ上側の部分に取付られており、そこからダウンチューブ７まで斜め下方に延びている。更に、前側の排気管１８Ｆは、ダウンチューブ７のところで湾曲し、ダウンチューブ７に沿って後輪３の後側まで水平に延在している。また、後側の排気管１８Ｒは、後側気筒１２の後側且つ上側の部分に取付けられており、そこからメインフレーム６まで延びている。更に、後側の排気管１８Ｒは、メインフレーム６に沿ってピボットフレーム９の下側まで斜め下方に延び、ピボットフレーム９の下側を潜って車体８の左側に出されている。また、後側の排気管１８Ｒは、車体８の左側に出されたところで湾曲し、後輪３の後側まで前側の排気管１８Ｆと同じ高さで且つ平行に延びている。

このような構成を有するクルーザータイプの自動二輪車１は、低回転域から比較的大きいトルクが出力されるようなトルク特性を有しており、自動二輪車１は、長時間の定速度走行に適している。そのため、クルーザータイプの自動二輪車１は、スポーツタイプ等の他のタイプに比べて１気筒当りのボアが大きい、つまり１気筒当たりの排気量が大きい。そのため、燃焼時に各気筒１２，１３で発生する熱量が大きくなっており、各気筒１２，１３及び排気管１８Ｆ，１８Ｒ周辺の雰囲気温度が高くなる。また、クルーザータイプの自動二輪車１のシート１１は、スポーツタイプ等の他のタイプのシートに比べて低く位置しており、運転者Ｒの足を置くフットペダル２０Ｌ，２０Ｒがクランクケース１４を挟むように左右両側に位置している。そのため、運転者Ｒの右脚が後側気筒１３及び後側の排気管１８Ｒ付近に位置するようになる。

このように運転者Ｒの右脚付近に位置する後側気筒１３を含むエンジンＥは、水冷式のエンジンであり、各気筒１２，１３は、冷却液を流すウォータジャケット（図示せず）を有している。また、クランクケース１４には、ウォータジャケット内の冷却液を循環させるべくウォータポンプ１９が設けられている。ウォータポンプ１９は、クランクシャフトの回動に連動して駆動するようになっている。更に、エンジンＥの前方には、循環する冷却液を冷却すべく冷却液の熱を外気中に発散させるラジエター２１が設けられている。また、ラジエター２１のウォータジャケットを繋ぐ流路には、水温センサ２２が設けられている。この水温センサ２２は、冷却液の温度を測定し、この冷却液の温度（所定条件）に基づいて後述するＥＣＵ３２がラジエターファン（図示せず）をＯＮ及びＯＦＦしたり、空燃比を調整してエンジン温度を調整するようになっている。また、水温センサに代えてサーモスタットを採用したものであってもよく、その場合、冷却液の温度が低いと流路を開度を小さくして冷却液の循環を抑えて、エンジンＥの温度が上昇するようにしている。他方、冷却液の温度が高いと流路の開度を大きくして積極的に冷却液を循環させてエンジンＥを冷却するようになっている。

このように後側気筒１３では、そのウォータジャケットにて冷却液を循環させて冷却され、それ自体の温度が高くならないようになっている。これにより、後側気筒１３周辺の雰囲気温度の上昇を抑えている。また、後側の排気管１８Ｒの付近には、冷却装置２３が取付けられており、この冷却装置２３によって後側の排気管周辺の雰囲気温度を低下させている。以下では、冷却装置２３の構成について説明する。

＜冷却装置＞
冷却装置２３は、図３及び図４示すように吸気ダクト２４と、ファン２５と、排気ダクト２６とを有している。後側気筒１３の後側には、後側気筒１３とメインフレーム６と変速機１６とに囲まれ、車体８を車幅方向に貫通する挿入孔２７（図３及び４の２点鎖線参照）が形成されている。この挿入孔２７には、後側気筒１３に沿わせるように吸気ダクト２４が挿入されている。吸気ダクト２４は、その断面が挿入孔２７と同じ大略ひし形の筒状の部材であり、挿入孔２７の外形より小さく形成されている。また、吸気ダクト２４は、挿入孔２７に挿入されて後側気筒１３とメインフレーム６と変速機１６を避けるようにして車幅方向に延在している。吸気ダクト２４の一方の開口である吸込み口２８は、車体８の右側に位置しており、後側気筒１３の右側面より若干左側に位置している。それ故、後側気筒１３の右側面周辺の熱気を吸込めるようになっている。

また、吸込み口２８の一部分である下側部分は、右側面視で後側の排気管１８Ｒと重なるように位置し、吸込み口２８の残余の部分である上側部分は、右側面視で後側の排気管１８Ｒより上側にあり、後側の排気管１８Ｒに重ならないようになっている。これにより、吸込み口２８から後側の排気管１８Ｒからの熱気と大気中の空気を吸込めるようになっている。また、吸気ダクト２４の他方の開口は、車体８の左側に位置しており、そこにはファン２５が設けられている。

ファン２５は、いわゆる軸流電動ファンであり、大略円筒状に形成されている。ファン２５は、その外形が挿入孔２７及び吸気ダクト２４の外形より大きくなっており、前記挿入孔２７から左側にとび出た状態で設けられている。それ故、挿入孔２７内に収まるように吸気ダクト２４の外形寸法を小さくすることができる。また、ファン２５内は、吸気ダクト２４内に繋がっており、吸気ダクト２４内の空気を送り出す機能を有している。また、ファン２５の左側には、排気ダクト２６が取付けられている。排気ダクト２６は、ファン２５の左側の開口に被せるようにファン２５に取付けられている。排気ダクト２６は、変速機１６を避けるようにメインフレーム６に沿って斜め後下方に延在している（図３参照）。また、排気ダクト２６内には、ファン２５から送り出された空気を大気に排出するための排出通路２９が形成されている。排気通路２９もまた、メインフレーム６に沿って斜め後下方に延在し、且つその開口である排気口３３もまた斜め後下方に向いている。それ故、排気ダクト２６は、ファン２５から送くられてくる熱気を斜め後下方へと排出するようになっている。

このように構成される冷却装置２３では、吸気ダクト２４の吸込み口２８側が固定ブラケット３０ａ,３０ｂによりクラッチ機構１７及びメインフレーム６に取付けられている。また、車体８の左側では、図１に示すように排気ダクト２６が固定ブランケット３０ｃによりクランクケース１４の斜め後上方に位置するスタータモータ３１に取付けられている。

また、ファン２５は、ラジエター２１の水温センサ２２と共にＥＣＵ３２に電気的に接続されている。コントローラであるＥＣＵ３２は、水温センサ２２から得られる冷却液の温度をエンジンＥ周辺の雰囲気温度とみなし、この冷却液の温度に応じてファン２５の動作を制御するようになっている。具体的には、ＥＣＵ３２は、冷却液の温度が予め設定された設定温度を超えるとファン２５を駆動し、冷却液の温度が設定温度未満になるとファン２５を停止するようになっている。また、ＥＣＵ３２は、冷却液の温度が上昇するに伴ってファン２５の回転数を上げ、冷却液の温度が下降するにつれてファン２５の回転数を下げるようになっている。

このように構成される冷却装置２３では、冷却水の温度が設定温度以上になるとＥＣＵ３２によりファン２５が駆動される。そうすると、後側気筒１３及び後側の排気管１８Ｒにより温められた熱気が吸込み口２８から吸引される。吸込んだ熱気は、吸気ダクト２４内を通り、ファン２５を介して排気ダクト２６から斜め後下方に排出される。つまり、後側の排気管１８Ｒから離れた位置へと排出される。これにより、後側気筒１３及び後側の排気管１８Ｒの周辺、つまり運転者Ｒの脚周辺の雰囲気温度を低下させることができる。

また、吸込み口２８の残余部分が後側の排気管１８Ｒの上側に位置しているため、吸込み口２８には、熱気と共にそれより比較的温度の低い空気が吸込まれる。これにより、後側の排気管１８Ｒの周りに比較的温度の低い空気が通るようになり、運転者Ｒの脚周辺の雰囲気温度を低下させることができる。また、排気管１８Ｆ，１８Ｒが集まる車体８の右側から熱気を吸込み、比較的に低温である車体８の左側に熱気を排出することで車体８の左側の雰囲気温度を低下させることができると共に、排出後の熱気を冷却することができる。

逆に、運転開始直後や走行中では、エンジンＥや後側の排気管１８Ｒが走行風により冷却され、後側の排気管１８Ｒ周辺の雰囲気温度が低くなり、冷却液の温度が低くなることがある。この場合、ＥＣＵ３２は、ファン２５の運転を停止する。これにより、省エネルギー化を実現することができ、ファン２５に電力を供給するバッテリ容量が小さい自動二輪車１では、特に好適である。このようなファン２５の運転及び停止の切換を水温センサ２２に基づいて行なっているため、新たなセンサを設ける必要がなくなり、部品点数の増加を抑えることができる。なお、冷却水の温度以外にも、排気温度、エンジン周りの雰囲気温度に基づいてファン２５の回転数を調整してもよい。なお、ファン２５の回転数を調整することには、回転数を上述するように増減させるだけでなく、ファン２５のＯＮ及びＯＦＦを単に切換えることも含む。

また、冷却装置２３の排気ダクト２６が斜め後ろ後方に延在し、排気口３３が斜め後下方に向けられている。それ故、ファン２５により搬出される熱気が地面の方へと吹き付けられるようになり、排気口３３の真後ろにある構造体、本実施形態では例えばサイドケース３４に対する熱の影響を低減することができる。

また、冷却装置２３は、後側の排気管１８Ｒの一部が右側開口に重なっている挿入孔２７に対して完全に開放されている左側開口から吸気ダクト２４を挿入して取り付けるようになっている。それ故、完成車に対しても取付が容易である。

＜その他の実施形態について＞
本実施形態の冷却装置２３では、ファン２５として軸流電動ファンが採用されているが、遠心電動ファン、斜流電動ファンや横断流電動ファンを採用してもよい。また、後側の排気管１８Ｒ周辺の雰囲気温度の代用として冷却液の温度を用いているが、エンジンＥ及び排気管１８Ｒの外表面の温度であってもよく、これらの温度を採用する場合、各構成の外表面の温度を測定するべく温度センサが設けられる。また、必ずしも冷却液の温度（所定条件）に応じてファン２５の駆動及び停止が切換えられるようになっていなくてもよく、例えば、自動二輪車１の走行の有無を所定条件とし、自動二輪車１が走行している時にはファン２５を停止し、また走行停止中にはファン２５を駆動するようにしてもよい。また、ファン２５は、吸気ダクト２４又は排気ダクト２６と一体的に構成されているものであってもよく、例えば、吸気ダクト２４及び排気ダクト２６と一体化されたダクト内に複数枚の羽を回動可能に配置することによって構成される。

また、吸気ダクト２４は、挿入孔２７に挿入されているが、必ずしも挿入孔２７に配置する必要はない。例えば、吸気ダクト２４を車体８の右側に前後方向に延在するように配置して、排気管１８Ｒの熱気を車体８の右側後方に排出するようにしてもよい。また、吸込み口２８の形状もより多くの熱気を吸込みやすくするべくラッパ形状にしてもよい。

更に、本実施形態では、吸込み口２８の上側部分が排気管１８Ｒに重なっていないが、下側部分を排気管１８Ｒに重ならないようにしてもよく、また排気管１８Ｒの全体が排気管１８Ｒに重なっていてもよい。また、排気口３３が吸込み口２８に対して反対側に位置しているが、同一側、つまり右側に位置していてもよい。この場合、吸気ダクト２４、ファン２５及び排気ダクト２６は、車体８の右側に沿わせて配置される。また、本実施形態では、２つの排気管１８Ｆ，１８Ｒが右側に位置しているが、左側に位置する構成についても適用することができる。この場合、冷却装置２３の構成が左右反対にして設けられる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

１ 自動二輪車
８ 車体
１２ 前側気筒
１３ 後側気筒
１８Ｒ 後側の排気管
２１ ラジエター
２２ 水温センサ
２３ 冷却装置
２４ 吸気ダクト
２５ ファン
２６ 排気ダクト
２７ 挿入孔
２８ 吸込み口
２９ 排気通路
３２ ＥＣＵ
３３ 排気口

Claims (7)

1. 前側気筒及び後側気筒がＶ字状に配置され、前記後側気筒の排気管が車体の車幅方向一方側に配置されているＶ型エンジンの冷却装置であって、
   前記車幅方向一方に向き且つ前記後側気筒の排気管に向いて開口する吸込み口を有するダクトと、
   前記排気管によって熱せられた熱気を前記吸込み口からダクト内へと吸込ませ、且つ吸込んだ前記熱気を前記排気管から離れたところに排出するファンと、を備えるＶ型エンジンの冷却装置。
2. 前記ダクトの吸込み口は、前記車幅方向一方から見て前記排気管と重ならない領域を有している、請求項１に記載のＶ型エンジンの冷却装置。
3. 前記ダクトは、前記後側気筒の後側において、前記車幅方向に貫通する挿入孔に沿って車幅方向に延びている、請求項１又は２に記載のＶ型エンジンの冷却装置。
4. 前記挿入孔は、前記車体のメインフレーム、前記車体に備わる変速機、及び前記後側気筒に囲まれている、請求項３に記載のV型エンジンの冷却装置。
5. 前記ダクトは、前記ダクト内の熱気を前記ファンにより排出するための排気口を有し、
   前記前側気筒は、車体中心に対して車幅方向一方側にずれて位置し、
   前記後側気筒は、前記車体中心に対して車幅方向他方側にずれて位置し、
   前記排気口は、前記車体に備わる変速機を前記車幅方向他方側に避けるように配置され、且つ下方に向けて前記熱気を排出するようになっている、請求項１乃至４に記載のＶ型エンジンの冷却装置。
6. 前記ダクト内の前記熱気を排出するための排気口を下端に有する排気通路を有しており、
   前記排気通路は、前記ファンによって吸い込んだ前記熱気を地面に吹きつけるように形成されている、請求項１に記載のＶ型エンジンの冷却装置。
7. 前記ファンは、前記後側気筒の車幅方向他方側に位置し、且つ前記挿入孔の外形より大きな外形を有している、請求項１乃至６のいずれか１つに記載のＶ型エンジンの冷却装置。