JP6362692B2 - 空冷式単気筒エンジン及び鞍乗型車両 - Google Patents
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Description
点火プラグや排気通路の周りにオイル通路を設けることによって、シリンダヘッドの温度を低下させることができるものの、シリンダボディの温度を十分に低下させることができない。そのため、シリンダボディに形成されるシリンダ孔の内壁面において潤滑オイルの蒸発量が依然多くなって、潤滑オイルの消費量を十分に低減できていないことに気付いた。
ピストンが収容されるシリンダ孔を形成するシリンダ部を備えたシリンダボディと、シリンダ孔と共に燃焼室を区画し、燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路が形成されたシリンダヘッドとを備える空冷式単気筒エンジンにおいて、排気通路内は高温のガスが通過する。そのため、シリンダ孔の内壁面のうち排気通路が設けられている周方向範囲は高温になりやすい。本発明のオイル流部は、シリンダボディの周方向において排気通路に近い位置に設けられているため、シリンダヘッドにのみオイル流部を設ける場合に比べて、シリンダ孔の内壁面のうち高温となりやすい箇所の温度を低下させることができる。したがって、シリンダヘッドにのみオイル流部を設ける場合に比べて、シリンダ孔の内壁面における潤滑オイルの蒸発をより抑制でき、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
また、オイル流部をシリンダボディに設ける場合、シリンダボディの全周にわたってオイル流部を設けることが考えられる。しかし、そうすると、シリンダ孔の内壁面の温度が高温になりやすい周方向一部分だけでなく、シリンダ孔の内壁面の温度が比較的低くなりやすい周方向一部分にも、オイル流部を設けることになる。シリンダ孔の内壁面の温度が比較的低くなりやすい周方向一部分にオイル流部を設けた場合、当該周方向一部分にフィン部を設けてオイル流部を設けない場合に比べて、シリンダ孔の内壁面における当該周方向一部分の温度が上昇してしまう。これに対して、本発明では、オイル流部の周方向範囲がフィン部の周方向範囲よりも小さい周方向範囲になるように、フィン部とオイル流部とを組み合わせてシリンダボディに設けている。そのため、シリンダ孔の内壁面の温度が高温になりやすい周方向一部分にオイル流部を設けて、温度が比較的低くなりやすい部分にはオイル流部を設けない構成にできる。それにより、オイル流部をシリンダボディの全周に設ける場合に比べて、シリンダ孔の内壁面の周方向全域の温度を低下させることができると共に、シリンダ孔の内壁面のうち高温になりやすい周方向一部分の温度をより低下させることができる。したがって、空冷式のエンジンにおいてオイル流部をシリンダボディの全周に設ける場合に比べて、シリンダ孔の内壁面における潤滑オイルの蒸発をより抑制でき、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
また、シリンダ孔の内壁面の温度を低下させるために、エンジンが元々備えている潤滑オイルを利用しているため、製造コストの増加を抑えることができる。
したがって、空冷式単気筒エンジンは、製造コストの増加を抑えつつ、潤滑オイルの消費量を低減できる。
なお、本発明において、オイル蒸発抑制部が、ピストンの上死点と下死点の中間位置よりもシリンダヘッド側に設けられるとは、オイル蒸発抑制部の少なくとも一部が、ピストンの上死点と下死点の中間位置よりもシリンダヘッド側に設けられることである。
また、オイル流部とヘッドオイル流部は、シリンダ軸方向において近い位置に設けられている。そのため、オイル流部とヘッドオイル流部が離れた位置に設けられる場合に比べて、オイル流部とヘッドオイル流部に潤滑オイルを供給する構成を簡易化でき、製造コストを低減できる。
また、オイル流部に潤滑オイルを供給する構成が、ヘッドオイル流部に潤滑オイルを供給する構成を兼ねることができるため、製造コストを低減できる。
また、オイルジャケットは、シリンダ部の径方向においてシリンダ孔に近い位置に形成することができる。これにより、シリンダ孔の内壁面の温度をより低下させることができる。したがって、シリンダ孔の内壁面における潤滑オイルの蒸発をより抑制でき、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
また、潤滑オイルの粘度が低いほど、オイルジャケットを流れる潤滑オイルの単時間当たりの流量が多くなり、シリンダ孔の内壁面の温度をより低下させることができる。したがって、潤滑オイルの低温粘度グレードが20Wよりも低いことにより、オイル蒸発抑制部によるシリンダ孔の内壁面における潤滑オイルの蒸発を抑制する効果をより高めることができる。
なお、本発明において、シリンダ軸線が車両上下方向に延びている状態とは、シリンダ軸線が厳密に車両上下方向に延びている場合だけでなく、シリンダ軸線が車両上下方向に対して±45°の範囲で傾斜している場合を含む。
以下、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態は、図1に示す自動二輪車1のエンジンに本発明の空冷式単気筒エンジンを適用した一例である。なお、以下の説明において、前後方向とは、自動二輪車1の後述するシート8に着座したライダーから視た車両前後方向のことであり、左右方向とは、シート8に着座したライダーから視たときの車両左右方向(車両幅方向)のことである。また、各図面の矢印F方向と矢印B方向は、前方と後方を表しており、矢印L方向と矢印R方向は、左方と右方を表しており、矢印U方向と矢印D方向は、上方と下方を表している。
図1に示すように、本実施形態の自動二輪車1は、スクータである。自動二輪車1は、前輪2と、後輪3と、車体フレーム4とを備えている。車体フレーム4は、全体として前後方向に延びた形態である。
エンジン12(本発明の空冷式単気筒エンジン)は、強制空冷式のエンジンである。また、エンジン12は、OHC(Over Head Camshaft)型の4サイクル単気筒エンジンである。図2および図3に示すように、エンジン12は、クランクケース20と、クランクケース20の前端部に取り付けられたシリンダボディ21と、シリンダボディ21の前端部に取り付けられたシリンダヘッド22と、シリンダヘッド22の前端部に取り付けられたヘッドカバー23と、シュラウド24を備えている。なお、図2ではシュラウド24の表示を省略している。また、図2は、クランクケース20の左側面と、シリンダボディ21、シリンダヘッド22、ヘッドカバー23の断面を表示している。
本実施形態のエンジン12は、フィン部54と、このフィン部54の周方向範囲よりも小さい周方向範囲に形成され、且つ、シリンダ軸線を中心とした周方向において吸気通路62より排気通路63に近い位置に設けられたオイルジャケット50bとを含むオイル蒸発抑制部を備えている。オイル蒸発抑制部は、シリンダボディ21にフィン部54とオイルジャケット50bを設けるという技術思想と、オイルジャケット50bの周方向範囲をフィン部54の周方向範囲よりも小さく形成するという技術思想と、オイルジャケット50bを周方向において吸気通路62より排気通路63に近い位置に設けるという技術思想とによって成り立っている。
排気通路63内は高温のガスが通過するため、シリンダ孔50aの内壁面のうち排気通路63が設けられている周方向範囲は高温になりやすい。オイルジャケット50bが、周方向において排気通路63に近い位置に設けられていることにより、シリンダヘッド22にのみオイルジャケットを設ける場合に比べて、シリンダ孔50aの内壁面のうち高温となりやすい箇所の温度を低下させることができる。したがって、シリンダヘッド22にのみオイルジャケットを設ける場合に比べて、シリンダ孔50aの内壁面における潤滑オイルの蒸発をより抑制でき、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
また、図6のグラフで示したように、オイルジャケットをシリンダボディの全周に設ける場合(比較例2)に比べて、シリンダ孔50aの内壁面の周方向全域の温度を低下させることができると共に、シリンダ孔50aの内壁面のうち高温になりやすい周方向一部分の温度をより低下させることができる。そのため、オイルジャケットをシリンダボディの全周に設ける場合に比べて、シリンダ孔50aの内壁面に付着した潤滑オイルの蒸発を抑制することができ、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
また、シリンダ孔50aの内壁面の温度を低下させるために、エンジンが元々備えている潤滑オイルを利用しているため、製造コストの増加を抑えることができる。
したがって、本実施形態のエンジン12は、製造コストの増加を抑えつつ、潤滑オイルの消費量を低減できる。
ところが、近年では、燃費向上のために、粘度の低い潤滑オイルがエンジンに使用されるようになった。それにより、潤滑オイルが蒸発しやすくなり、潤滑オイルの消費量が多くなるという問題が発生した。
また、潤滑オイルの粘度が低いほど、オイルジャケット50bを流れる潤滑オイルの単時間当たりの流量が多くなり、シリンダ孔50aの内壁面の温度をより低下させることができる。したがって、潤滑オイルの低温粘度グレードが20Wよりも低いことにより、オイル蒸発抑制部によるシリンダ孔50aの内壁面における潤滑オイルの蒸発を抑制する効果をより高めることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。但し、上記第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。本実施形態のエンジン112は、第1実施形態と同様のスクータ型の自動二輪車に適用される。
本実施形態のエンジン112は、フィン部54と、このフィン部54の周方向範囲よりも小さい周方向範囲に形成され、且つ、周方向において吸気通路62より排気通路63に近い位置に設けられたオイル流部156とを含むオイル蒸発抑制部を備えている。この構成により、第1実施形態と同様に、製造コストの増加を抑えつつ、シリンダヘッドにオイル流部を設ける場合やオイル流部をシリンダボディの全周に設ける場合に比べて、シリンダ孔50aの内壁面の周方向全域の温度を低下させることができると共に、シリンダ孔50aの内壁面のうち高温になりやすい周方向一部分の温度をより低下させることができる。そのため、製造コストを抑えつつ、シリンダ孔50aの内壁面に付着した潤滑オイルの蒸発を抑制することができ、潤滑オイルの消費量をより低減できる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。但し、上記第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。本実施形態は、図11に示す自動二輪車201のエンジンに本発明の空冷式単気筒エンジンを適用した一例である。以下の説明で用いる前後方向および左右方向の定義は、第1実施形態と同様である。
図11に示すように、本実施形態の自動二輪車201は、いわゆるアンダーボーン型の自動二輪車である。自動二輪車201は、前輪202と、後輪203と、車体フレーム204とを備えている。車体フレーム204は、全体として前後方向に延びた形態である。
エンジンユニット211は、自然空冷式のエンジンユニットである。また、エンジンユニット211は、OHC(Over Head Camshaft)型の4サイクル単気筒エンジンユニットである。エンジンユニット211は、本発明の空冷式単気筒エンジンに相当する。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。但し、上記第1実施形態および第3実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。本実施形態は、図14に示す自動二輪車301のエンジンに本発明の空冷式単気筒エンジンを適用した一例である。以下の説明で用いる前後方向および左右方向の定義は、第1実施形態と同様である。
図14に示すように本実施形態の自動二輪車301は、スポーツタイプの自動二輪車である。なお、本実施形態のエンジンは、オンロード型のモーターサイクルに適用してもよく、オフロード型のモーターサイクルに適用してもよい。自動二輪車301は、前輪302と、後輪303と、車体フレーム304とを備えている。車体フレーム304は、全体として前後方向に延びた形態である。
エンジンユニット311は、自然空冷式のエンジンユニットである。また、エンジンユニット311は、OHC(Over Head Camshaft)型の4サイクル単気筒エンジンユニットである。エンジンユニット311は、本発明の空冷式単気筒エンジンに相当する。
また、上記第4実施形態では、シリンダボディ321のフィン部354は、シリンダボディ321の全周に設けられているが、フィン部354の周方向に関する位置は、これに限定されるものではない。例えば、フィン部354をチェーン室55側の部分以外の部分に設けてもよい。
また、上記第3実施形態では、シリンダヘッド222の外表面にヘッドフィン部が設けられていないが、ヘッドフィン部を設けてもよい。
第4実施形態では、シリンダ軸線が上下方向に延びている。そのため、走行時の風向きはシリンダ軸線に交差する方向となり、シリンダボディ321の外表面のうち前面(排気通路63側の面)が最も風を受ける。したがって、第4実施形態の変更例として、オイルジャケット50bが、シリンダ軸線を中心とした周方向において排気通路63の周方向範囲と重ならない周方向範囲に設けられた場合、フィン部354によって効率的にシリンダ孔50aの内壁面の温度を低下させることができる。
また、オイルジャケット(50b)とヘッドオイルジャケット(566a)の周方向範囲が同じであるため、オイルジャケット(50b)に潤滑オイルを供給する構成が、ヘッドオイルジャケット(566a)に潤滑オイルを供給する構成を兼ねることができるため、エンジンをより小型化できる。
例えば、図20に示すように、シリンダボディ721のシリンダヘッド22側の端部に、オイル流部756を設けてもよい。シリンダボディ721のチェーン室形成部753のシリンダヘッド22側の端面には、オイル通路157とチェーン室55とを連通させる溝部758aが形成されている。この溝部758aが、シリンダヘッド22の側の端面で塞がれることで、オイル噴射部758が形成されている。また、オイル噴射部758から噴射された潤滑オイルは、シリンダ部50の外周面のシリンダヘッド22側の端部に衝突する。この衝突した部分がオイル衝突領域759となる。この構成によると、上記第2実施形態よりもオイル噴射部を形成しやすい。また、オイル衝突領域759がシリンダヘッド22に近いため、熱源であるシリンダヘッド22の温度を上記第2実施形態よりも低下させることができる。
図21では、シリンダボディ821のチェーン室形成部853に形成された2つのオイル噴射孔858A、858Bは、シリンダ軸線C8の方向においてほぼ同じ位置に配置されている。また、図21では、2つのオイル衝突領域859A、859Bも、シリンダ軸線C8の方向においてほぼ同じ位置となっている。この変更例において、オイル流部856の周方向範囲がフィン部54の周方向範囲よりも小さいとは、オイル衝突領域859Aの周方向範囲と、オイル衝突領域859Bの周方向範囲を合わせた周方向範囲が、フィン部54の周方向範囲よりも小さいことをいう。
オイル流部を構成するオイル噴射部およびオイル衝突領域の数がそれぞれ2つ以上の場合、複数のオイル噴射部は、シリンダ軸線方向において異なる位置に形成されてもよい。また、複数のオイル衝突領域も、シリンダ軸線方向において異なる位置に形成されてもよい。
第4実施形態では、シリンダ軸線が上下方向に延びている。そのため、第4実施形態のエンジンユニット311に第2実施形態と同様のオイル流部156を適用した場合、オイル噴射部から噴射された潤滑オイルは、オイル衝突領域に衝突した後、シリンダ部50の外周面に沿ってシリンダ軸線方向に流れる。そのため、シリンダ軸線方向においてシリンダ孔50aの内壁面の広い領域の温度を低下させることができる。
また、第4実施形態では、走行時の風向きはシリンダ軸線に交差する方向となり、シリンダボディ321の外表面のうち前面(排気通路63側の面)が最も風を受ける。したがって、第4実施形態のエンジンユニット311に第2実施形態と同様のオイル流部156を設けた場合、オイルジャケット50bにより、フィン部354とシリンダ孔50aの内壁面との間の熱伝達が遮断されることがないため、フィン部354によって効率的にシリンダ孔50aの内壁面の温度を低下させることができる。
吸気通路62の凹部61に形成される開口端の位置が上記第1〜第4実施形態とほぼ同じであって、且つ、吸気通路62の反対側の開口がシリンダボディの下面(第1〜第3実施形態の変更例)または前面(第4実施形態の変更例)に形成されていれば、吸気通路62は、シリンダ軸線方向から見て湾曲していてもよく、シリンダ軸線方向から見て上下方向に対して傾斜するように直線状に延びていてもよい。
同様に、排気通路63の凹部61に形成される開口端の位置が上記第1〜第4実施形態とほぼ同じであって、且つ、排気通路63の反対側の開口がシリンダボディの上面(第1〜第3実施形態の変更例)または後面(第4実施形態の変更例)に形成されていれば、排気通路63は、シリンダ軸線方向から見て湾曲していてもよく、シリンダ軸線方向から見て上下方向に対して傾斜するように直線状に延びていてもよい。
この変更例の場合、オイルジャケット50bは、シリンダ軸線を中心とした周方向において、少なくとも、排気通路63のうちシリンダ孔50aと重なる部分の周方向範囲の全域に形成されていることが好ましい。
また、上記第4実施形態では、シリンダ軸線方向は、上下方向に延びているが、前後方向に延びていてもよい。
4、204、304 車体フレーム
10、210、310 車体カバー
11 エンジンユニット
12、112 エンジン(空冷式単気筒エンジン)
21、121、221、321、421、721、821 シリンダボディ
22、222、322、522、922 シリンダヘッド
24 シュラウド
24a 空気流入口
26 燃焼室
31 ファン
33 ピストン
50、421a シリンダ部
50a シリンダ孔
61 凹部
62 吸気通路
63 排気通路
54、254、354 フィン部(オイル蒸発抑制部)
50b、421c オイルジャケット(オイル流部、オイル蒸発抑制部)
55 チェーン室(中空室)
65、365 ヘッドフィン部(オイル蒸発抑制部)
156、756、856 オイル流部(オイル蒸発抑制部)
158、758、858A、858B オイル噴射孔(オイル噴射部)
159、759 オイル衝突領域
211、311 エンジンユニット(空冷式単気筒エンジン)
270 フロントカバー
270b レッグシールド部(レッグシールド)
271 ボディカバー
271a レッグシールド部(レッグシールド)
566a ヘッドオイルジャケット(ヘッドオイル流部、オイル蒸発抑制部)
967 ヘッドオイル流部(オイル蒸発抑制部)
968 オイル噴射部
969 オイル衝突領域
Claims (11)
- ピストンが収容されるシリンダ孔を形成するシリンダ部を備えたシリンダボディと、
前記シリンダ孔と共に燃焼室を区画し、前記燃焼室に連通する吸気通路及び排気通路が形成されたシリンダヘッドと、を備える空冷式単気筒エンジンであって、
前記シリンダボディの外表面に設けられた複数のフィンを有するフィン部、及び、前記シリンダボディにおける前記フィン部のシリンダ軸線を中心とした周方向範囲よりも小さい周方向範囲に形成されたオイル流部であって、シリンダ軸線を中心とした周方向において前記オイル流部と前記排気通路との最短距離が前記オイル流部と前記吸気通路との最短距離より短くなるような位置に設けられ、前記シリンダ孔の外側に潤滑オイルを流す前記オイル流部を含み、前記シリンダ孔の内壁面における潤滑オイルの蒸発を抑制するオイル蒸発抑制部を備えることを特徴とする空冷式単気筒エンジン。 - 前記オイル蒸発抑制部は、前記ピストンの上死点と下死点の中間位置よりも前記シリンダヘッド側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空冷式単気筒エンジン。
- 前記オイル流部の周方向範囲が、前記排気通路の周方向範囲の少なくとも一部と重なっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空冷式単気筒エンジン。
- 前記オイル蒸発抑制部は、
前記シリンダヘッドの外表面に設けられた複数のフィンを有するヘッドフィン部、及び、前記シリンダヘッドに形成されたヘッドオイル流部であって、シリンダ軸線を中心とした周方向において前記ヘッドオイル流部と前記排気通路との最短距離が前記ヘッドオイル流部と前記吸気通路との最短距離より短くなるような位置に設けられ、前記燃焼室の外側に潤滑オイルを流すヘッドオイル流部を含むことを特徴とする請求項2に記載の空冷式単気筒エンジン。 - 前記オイル流部と前記ヘッドオイル流部は、周方向範囲が同じであって、シリンダ軸線方向に連通していることを特徴とする請求項4に記載の空冷式単気筒エンジン。
- 前記オイル流部は、
前記シリンダ孔の外側に形成され、内部を潤滑オイルが充満状態で流れるオイルジャケットからなることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の空冷式単気筒エンジン。 - 前記シリンダボディは、前記シリンダ部の外側に形成された中空室を有しており、
前記オイル流部は、
前記中空室の前記シリンダ孔側の内壁面のうち、少なくとも周方向一部分で且つ少なくともシリンダ軸線方向の一部分で構成されたオイル衝突領域と、
前記オイル衝突領域に向かって潤滑オイルを噴射して前記オイル衝突領域の全面に潤滑オイルを衝突させるオイル噴射部と、を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の空冷式単気筒エンジン。 - 前記シリンダヘッドの少なくとも一部を覆い、空気流入口を有するシュラウドと、
前記シュラウド内に前記空気流入口から空気を導入させるファンと、を備え、
前記オイル流部が、シリンダ軸線に対して前記空気流入口と反対側に設けられていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の空冷式単気筒エンジン。 - 前記オイル蒸発抑制部は、SAE粘度分類による低温粘度グレードが20Wよりも低い前記潤滑オイルが、前記シリンダ孔の内壁面において蒸発することを抑制することを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の空冷式単気筒エンジン。
- 車体フレームと、
前記車体フレームに搭載されるエンジンと、
前記車体フレームの車両幅方向両側に配置される一対のレッグシールドと、を備える鞍乗型車両であって、
前記エンジンが、請求項1〜9の何れかに記載の空冷式単気筒エンジンであって、
前記フィン部と前記オイル流部が、シリンダ軸線の車両幅方向両側で且つ前記一対のレッグシールドの間に配置されることを特徴とする鞍乗型車両。 - 車体フレームと、
前記車体フレームに搭載されるエンジンと、を備える鞍乗型車両であって、
前記エンジンが、請求項1〜9の何れかに記載の空冷式単気筒エンジンであって、
前記シリンダ軸線が、車両上下方向に延びていることを特徴とする鞍乗型車両。
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