JP6606168B2 - 水冷エンジン - Google Patents

Description

本発明は、水冷エンジン（water-cooled internal combustion engine）に関し、特にスクータやオートバイに設けられる水冷エンジンであって、ラジエータ・ファンがクランクシャフトに直接嵌合され、そこから冷却水循環ポンプの駆動力さえも導出される水冷エンジンに関する。

本願では、以降「水冷」といった表現は、水に相当する液体または洗浄または凍結防止添加剤が添加された水でも、冷却される全てのエンジンに区別無く使用され得る。このように、水ベースであるか否かに関わらず、液体は水の明らかな相当物と考えられ、「水冷」といった表現は、以降、説明を明瞭にするためだけに使用する。

このような構造上のスキームは、エンジンブロックに対して横方向に配置されるラジエータの使用を伴い、例えばエンジンは単気筒４ストロークエンジンであってもよい。

本構成では、冷却システムのファンの他に、電気モータさえも同じシャフトに直接嵌合され得る。

本構成は、一般的に一回の一体溶融から得られるエンジンブロックの外側の水循環ラインの注意深い位置決めを必要としている。

クランクシャフトは、結果としてエンジン自体の長手方向の展開に対して、およびトランスミッション機構（transmission organ）に対して横方向に位置決めされる。したがって、ラジエータは、ファンが該長手方向の展開に対して略平行な面に置かれた状態で、エンジンに対して左右位置にある。

日本国特開昭６２−１１８０２３号公報はオートバイのエンジンに関し、ラジエータとサービス用電気モータは、ファンがクランクシャフトに嵌合された状態で、エンジンに対して左右位置に置かれている。記載された冷却システムは２ストロークエンジンに適用される。

米国特許第５，９９２，５５４号明細書には、ラジエータまたはエンジンの両側にある複数のラジエータのサイド組立体が開示され、ファンはラジエータとエンジンブロックとの間に位置決めされる。

欧州特許出願公開第１，０２０，３５１Ａ明細書は、スクータに適したエンジンの冷却機構（cooling organ）の配置に関し、ラジエータはエンジンに対して横方向に搭載され、ファンはクランクシャフトに嵌合されている。

欧州特許出願公開第１，９０５，９７５Ｂ明細書は、オートバイのエンジンのエンジンブロックに対して横方向にラジエータを組み立てるシステムに関し、ラジエータの入口マニフォールドと、オーバーヘッドバルブを作動させる機構を収容するバルブトレインボックスとの間に特定の位置関係を提供している。

日本国特開昭６２−１１８０２３号公報は、クランクシャフトにファンが搭載された水冷エンジンに関し、排水ラインを可能な限り短くするために、水を排出する開口部はラジエータの位置に対応するエンジン側に配置されている。

上記文献では、冷却水の放出および抽出に対する二重のラインが設けられ、エンジンが冷たい場合には水をラジエータに送らずにエンジンブロック内で再循環させている。それにより、エンジンブロックの温度がエンジンの温度と等しくなる。ポンプの位置に関係なく、これは数本のラインを伴い、その位置決めが問題となってエンジンの外側でもつれを生じる傾向があり、美的の観点からも好ましくない。

欧州特許出願公開第２，５７３，３５３Ａ１明細書には、スクータ用の水冷システムが記載され、水路の一部分がエンジンブロックの外側にある。

これに対して、米国特許第１，７９１，５７２号明細書には、エンジンブロックの外側でバイパス弁が使用され、これによりエンジンブロックから水を抽出するために使用される水冷システムが記載されている。

本発明の根底にある技術的課題は、最先端の技術を参照して述べた欠点の克服にある。

このような課題は、上記特定の水冷エンジンによって解決され、水循環ポンプは、吸入ノズルおよび放出ノズルを含み、前記ラジエータに対して前記エンジンブロックの反対側に配置され、前記冷却システムは、
‐ 前記ラジエータを前記エンジンブロックに接続する第一の冷却回路であって、前記エンジンブロックに形成された放出開口部と前記循環ポンプの前記吸入ノズルに接続される吸入開口部を含み、前記エンジンブロックの外部でチューブによって構成される放出ラインおよび抽出ラインと、前記機関から熱を抽出する内側回路部分と、を含む前記第一の冷却回路と、
‐ 前記冷却水の再循環のために前記エンジンブロックに全体的に含まれる第二の冷却回路であって、前記放出開口部を前記ポンプの前記吸入ノズルに接続するバイパスラインおよび前記機関から熱を抽出する前記内側回路部分を有する、第二の冷却回路と、
‐ 前記放出開口部において前記エンジンブロックに配置され、水温を感知可能なサーモスタットによって作動され、基準温度より高い温度での前記第一の冷却回路における冷却水の循環を可能にするバイパス弁と、を備える。

本発明に係るエンジンの主な利点は、外側の冷却チューブのからみの問題を克服し、合理化することである。

本発明は、以降、添付図面を参照して制限目的ではなく一例として提供される好ましい実施の形態により説明される。
図１は、本発明に係るエンジンの側不等角投影図である。 図２は、図１の側に対して反対側の、図１のエンジンの不等角投影図である。 図３は、駆動軸でのエンジン１の断面図である。 図４は、第一の冷却回路と第二の冷却回路および相対循環を示す、図１のエンジンの部分断面の不等角投影図である。 図５は、図４の第二の冷却回路および相対循環を示す、部分断面の拡大不等角投影図である。 図６は、ポンプが見える他の視点からの図４の第二の冷却回路および相対循環を示す、部分断面の拡大不等角投影図である。 図７は、図４の第一の冷却回路および相対循環を示す、部分断面の拡大不等角投影図である。 図８は、ポンプが見える他の視点からの図４の第一の冷却回路および相対循環を示す、部分断面の拡大不等角投影図である。

図面を参照すると、エンジンには全体として参照番号１が付与されている。該エンジンは水冷式であり、本実施例では単気筒エンジンであり、特にスクータやオートバイに設けられるエンジンである。

このようなエンジン１は、結果としてスクータのサドル（図示せず）の略下方に設けられた筐体に受容され、その長手方向の展開を車両の長さ方向に一致して配置される。

エンジンブロックに受容されるシリンダは、同じ方向に従って配置され、前方に傾けられ、シリンダヘッドが前側に向けられる。

エンジン１は、一回の一体溶融から得られるエンジンブロック２を有している。駆動軸Ａは、エンジン１を横断し、エンジンの長手方向の展開に対して略垂直に定義されている。駆動軸Ａは、エンジン１のピストンからの動きを受けるクランクシャフト３（図３）から結果として得られる。

エンジンブロック２では、Ｖスキームに従って予め配置されるシリンダ４のケーシングとバルブトレインシステム５の二つのケーシングは、以下のように区別される。バルブトレインシステムは、一対の吸入弁と一対の放出弁を備え、それらのステム６は夫々のばね７に対抗し、横方向に配置され同じエンジンブロック２に属するバルブトレインボックスに収容されたカムシャフト（図示せず）によって制御される。

エンジン１は、冷却システムを有し、冷却システムは、エンジンブロック２に対して横方向に配置されるラジエータ８を有し、エンジンブロック２とラジエータ８の間に相対的なファン９が介在する。

ラジエータ８のファン９は、クランシャフト３に直接嵌合され、エンジン１が動作するとクランクシャフト３に引きずられてファン９が回転される。

また、ファン９とエンジンブロック２の間には電気モータ１０が設けられ、そのロータもクランクシャフト３に嵌合される。電気モータ１０は、スタータモータとして、および電流生成器として動作する。

エンジンブロック２には、吸入ノズル１２と放出ノズル１３を含む水循環ポンプ１１が設けられている。ポンプ１１は、クランクシャフト３に接続され、カムシャフトさえも作動させるタイミングチェーンによって動かされる。

本スキームは、そのコンパクト性によって区別される。ここで、ラジエータ８とともにファン９とポンプ１１がエンジンの反対側に配置されることに留意する必要がある。

クランクシャフト３は、ファンとラジエータ８に対してエンジン１の反対側に配置される夫々のトランスミッションケーシング１４に受容されるバルブトレインシステムに接続される。クランクシャフトは、駆動プーリ、従動プーリ、トランスミッションベルト、および速度変更／減速機構（図示せず）を含んでいる。駆動軸Ａに対して反対側には、トランスミッションシステムはピン１５を有し、それにスクータの後輪（図示せず）が搭載される。

ラジエータ８とファン９は、第一の外側冷却回路および第二の内側冷却回路を有するエンジン１の冷却システムの部分である。

第一の冷却回路は、ラジエータ８をエンジンブロックに接続する放出ライン１６および抽出ライン１７を有している。これらのライン１６，１７は、エンジンブロック２の外側のホースにより構成される。

放出ライン１６は、エンジンブロック２の外表面に形成された放出開口部１８を、ねじストッパ２１によって閉じられる上部開口部を通ってさえもアクセス可能な放出マニフォールド２０へのアクセスを提供するラジエータ８の入口ノズル１９に接続する。

抽出ライン１６は、ラジエータ８の放出開口部２２と、ポンプ１１の上記吸入ノズル１２に接続される吸入開口部２３を接続する。

また、第一の冷却回路は、更に、水路を辿ることでポンプ１１の放出ノズル１３から放出開口部１８まで送られ、ラジエータ８に送られる、エンジンからの熱を抽出する内側回路部分を更に有している。途中、このような部分は、シリンダブロック４にある入口ライン２４およびシリンダの外壁、つまり、その内側ケーシングと接触される冷却路２５を含んでいる。

前述の通り、冷却システムは、冷却水の再循環のためにエンジンブロック２に全体的に収容される第二の冷却回路も有している。

冷却システムは、エンジンブロック２を通って上記放出開口部１８をポンプ１１の吸入ノズル１２に直接接続するバイパスライン２６を含んでいる。

前述の通り、第二の回路は、エンジンから熱を抽出する上記内側回路部分を有している。

最後に、冷却システムは、上記放出開口部１２においてエンジンブロック２に配置されるバイパス弁２７を有している。

このようなバイパス弁は、放出開口部１８において循環水に浸けられる作動ステム２９に接続されたシャッター２８を有している。作動ステム２９には、水温を感知可能なサーモスタットが組み込まれ、当該サーモスタットは、その長さを変化させることによりシャッター２８の位置を変化させることによって、上記バイパス弁を作動させることができる。

シャッター２８は、下記第１の位置と第２の位置の間で移動可能である。
‐ 第１の位置では、シャッター２８が放出開口部１８を閉塞し、冷却水が放出ライン１６を通ってラジエータ８に流れるのを阻止し、冷却水がバイパスライン２６に流され、ポンプに直接戻される。
‐ 第２の位置では、シャッター２８が放出開口部１８から離間し、冷却水の放出開口部１８の通過を許可し、バイパスライン２６の近位口を閉塞して冷却水がバイパスライン２６を循環するのを阻止する。

第一の位置から第二の位置まで（およびその逆）の移動は、冷却水または全ての冷却液体の温度が基準温度を超えたときに行われる。

したがって、冷却システムは以下のように動作する。

エンジンが冷たいとき、特にスタートアップさせたばかりのとき、冷却水は上記基準温度以下であるためエンジンは冷却される必要がないが、可能な限り短時間で最適動作温度に到達する必要がある。

続いて、バイパス弁２７のシャッター２８がエンジンブロック２の放出開口部１８を閉塞し、ラジエータ８に流れる冷却水を阻止し、エンジンの冷却が防止されるが、ファンは動作している。

加熱が進むとき、冷却水は基準温度を超え、つまり、最適動作温度となる。この状態に達したとき、放出開口部１８を開口し、バイパスライン２６の基端側を塞ぐようシャッター２８が制御される。本構成では、冷却水はラジエータ８に流れ、エンジン１が冷却される。

本実施例では、単気筒エンジンを参照して説明したが、水および／または他の液体で冷却されるのであれば、同じ冷却スキームが２気筒または多気筒においても採用され得ることを意味している。

上述のエンジンに対して、追加的および偶発的なニーズを満たす目的で、当業者は幾つかの追加的な変更態様および変形例を導入することができる。これら変更態様および変形例の全ては、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の保護範囲に包含される。

Claims (8)

1. 一回の一体溶融から得られ、駆動軸（Ａ）がエンジンの長手方向の展開に対して略垂直なエンジンブロック（２）と、ラジエータ（８）、相対的なファン（９）、吸入ノズル（１２）および放出ノズル（１３）を含む水循環ポンプ（１１）を有する冷却システムと、を備え、前記ラジエータ（８）の前記ファン（９）がクランクシャフト（３）に直接搭載され、前記冷却水循環ポンプ（１１）の駆動力が前記クランクシャフトから得られ、前記長手方向の展開に対して略平行な面に前記ファン（９）が置かれた状態で前記ラジエータ（８）が前記エンジンブロック（２）に対して横方向に配置され、特にスクータやオートバイに設けられる水冷エンジン（１）であって、
   前記循環ポンプ（１１）は、前記ラジエータ（８）に対して前記エンジンブロック（２）の反対側に配置され、前記冷却システムは、
   ‐ 前記ラジエータ（８）を前記エンジンブロック（２）に接続する第一の冷却回路であって、前記エンジンブロック（２）に形成された放出開口部（１８）と前記循環ポンプ（１１）の前記吸入ノズル（１２）に接続される吸入開口部（２３）を含み、前記エンジンブロック（２）の外部でチューブによって構成される放出ライン（１６）および抽出ライン（１７）と、前記機関から熱を抽出する内側回路部分（２４，２５）と、を含む前記第一の冷却回路と、
   ‐ 前記冷却水の再循環のために前記エンジンブロック（２）に全体的に含まれる第二の冷却回路であって、前記放出開口部（１８）を前記ポンプ（１１）の前記吸入ノズル（１２）に接続するバイパスライン（２６）および前記機関（１）から熱を抽出する前記内側回路部分（２４，２５）を有する、第二の冷却回路と、
   ‐ 前記放出開口部（１８）において前記エンジンブロック（２）に配置され、水温を感知可能なサーモスタット（２９）によって作動され、基準温度より高い温度での前記第一の冷却回路における冷却水の循環を可能にするバイパス弁（２７）と、を備えたことを特徴とする水冷エンジン（１）。
2. 単気筒型である、請求項１に記載の水冷エンジン（１）。
3. 前記長手方向の展開が、前記エンジンを収容する車両の長さ方向に一致して配置され、前記エンジンブロックに受容されるシリンダが同じ方向に従って配置され、シリンダヘッドを前側に向けて前記シリンダが傾けられる、請求項２に記載の水冷エンジン（１）。
4. 前記ファン（９）は、前記エンジンブロック（２）と、前記クランクシャフト（３）に直接嵌合される前記ラジエータ（８）との間に介在する、請求項１に記載の水冷エンジン（１）。
5. 前記ファン（９）と前記エンジンブロック（２）との間には電気モータ（１０）が設けられ、前記電気モータのロータも前記クランクシャフト（３）に嵌合されてスタータモータとして、および電流生成器として動作する、請求項４に記載の水冷エンジン（１）。
6. 前記循環ポンプ（１１）は、バルブトレインシステムのカムシャフトも作動させるタイミングチェーンによって運転される、請求項１に記載の水冷エンジン（１）。
7. 前記バイパス弁（２７）は、作動ステム（２９）に接続されたシャッター（２８）を含み、前記作動ステムは、前記放出開口部（１８）において循環する冷却水に浸けられ、前記作動ステムには、水温を感知可能なサーモスタットが組み込まれ、前記サーモスタットは、当該サーモスタットの長さを変化させることにより前記シャッター（２８）の位置を変化させることによって、前記バイパス弁を作動させる、請求項１に記載の水冷エンジン（１）。
8. 前記シャッター（２８）は、第一の位置と第二の位置の間で移動可能であり、
   ‐ 前記第一の位置では、前記シャッター（２８）が前記放出開口部（１８）を閉塞し、前記放出ライン（１６）により前記ラジエータ（８）に冷却水が流れるのを阻止し、冷却水が前記循環ポンプ（１１）に直接戻され、
   ‐ 前記第二の位置では、前記シャッター（２８）が前記放出開口部（１８）から離間し、冷却水の前記放出開口部の通過を許可し、かつ前記バイパスライン（２６）の近位口を閉塞して冷却水の前記バイパスライン（２６）の循環を阻止する、請求項７に記載の水冷エンジン（１）。

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