JPH1026022A

JPH1026022A - 空冷式内燃機関の排気系構造

Info

Publication number: JPH1026022A
Application number: JP18096196A
Authority: JP
Inventors: Junichi Funayama; 淳一舟山; Kazuo Yamazaki; 充亮山崎
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の空冷式内燃機関の排気系構造におい
て、シリンダーヘッド内の排気通路に、排気サイレンサ
と一体に溶接した排気連絡管を取り付ける構造としてい
たことによる高コスト化や、排気冷却効果が上がらない
ための掃気効果の減衰、燃焼効率の減衰を解消すること
を課題とする。【解決手段】シリンダーヘッドＣＨにおいて、排気通
路５を内設し、排気サイレンサＥＳに取り付けるための
排気エルボ６を一体に形成し、冷却風排風口１２・１３
からの冷却排風に当てるべく、略横向きに配設し、排気
エルボ６の外側面に冷却フィン６ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空冷式内燃機関に
おけるシリンダーヘッドに形成する排気通路より排気サ
イレンサに到るまでの排気系構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、強制通風式の空冷式内燃機関で、
クランク軸の一端に冷却ファンを取り付け、該冷却ファ
ンと、シリンダーブロック及びシリンダーヘッドの一壁
面をシュラウド（冷却ファンカバー）にて覆う構造の内
燃機関においては、シリンダーヘッド内に、該冷却ファ
ンから送風される冷却風を導入し、また、排風する冷却
風通路が形成されており、該シリンダーヘッドからの排
風は、排気サイレンサに導入するようにしたものが公知
となっている。そして、排気系構造としては、実公昭５
９−４３４６３号、実公昭６０−３３０４号、及び実公
昭６０−２９６３８号の各公報に開示する如く、シリン
ダーヘッド内に形成する排気通路（排気ポート）に対し
て、排気サイレンサに溶接して一体化した排気連絡管
（排気エルボ）を、フランジを介して取り付ける構造と
していた。また、実開昭５６−８５０４３号公報には、
シリンダーヘッドの排気ポートにライナーを内装し、該
排気ポートと排気サイレンサーとの間に排気連絡管（排
気エルボ）を配管する構造が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の空
冷式内燃機関のシリンダーヘッドの排気通路より排気サ
イレンサに至るまでの排気系構造において、まず、排気
サイレンサに排気連絡管が一体に溶接されており、排気
サイレンサの加工上における高コストの要因となってい
た。そして、このような排気サイレンサに溶接される排
気連絡管部分は、鉄板の筒で構成されていて、この部分
に冷却フィンのような冷却構造を設けることはできな
い。従って、冷却風の排風を排気連絡管部分に当てるよ
うにしても、排気連絡管部分に十分な冷却効果が見込ま
れないために、排気の冷却効果が上がらず、シリンダー
内の掃気が不十分となって、シリンダー部分における給
・排気体積効率が低減し、燃焼効率が十分に得られなか
った。

【０００４】また、排気連絡管が排気サイレンサと一体
の構造では、排気連絡管と一体状に排気サイレンサに振
動が加わりやすく、防振構造として、排気連絡管入口部
分とシリンダーヘッドの排気通路出口部分とのフランジ
締結だけでは不十分であり、排気サイレンサそのものを
いずれかの部位に締結するためのステーを必要とする
等、防振対策としての部品が余分に必要となっていた。

【０００５】なお、実開昭５６−８５０４３号公報開示
の構造では、排気連絡管と排気サイレンサが別体で、排
気連絡管をシリンダーヘッド内の排気通路に内装するラ
イナーに挿入する構造としているが、この場合、シリン
ダーヘッド内におけるライナーと排気連絡管との寸法調
整が微妙となり、加工上の制約で、却って高コストに繋
がることが考えられる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、強制通風式の
空冷式内燃機関、即ち、給気通路と排気通路を備えたシ
リンダーヘッドと、クランク軸を取り付けたシリンダー
ブロックとを有する空冷式内燃機関であって、該クラン
ク軸の一端に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンと、
該冷却ファン配設側のシリンダーヘッド及びシリンダー
ブロックの一側壁とをシュラウドにて覆った構造のもの
において、以上のような排気系構造における不具合を解
決すべく、次のような手段を用いるものである。

【０００７】第一に、該排気通路に連通する排気サイレ
ンサ取付用の排気エルボに冷却フィンを形成する。第二
に、該排気通路に連通する排気サイレンサ取付用の排気
エルボを該シリンダーヘッドと一体に形成する。そして
第三に、該排気通路に連通する排気サイレンサ取付用の
排気エルボに冷却フィンを形成するとともに、該排気エ
ルボを冷却ファンによる冷却風の流れ方向に対し略横向
きに配設するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面を基に説明する。図１は本実施例に係る内燃機関の側
面断面図、図２は同じくクランク軸出力端側（反冷却フ
ァン側）より見た側面断面図、図３は同じく平面図、図
４は本発明に係るシリンダーブロックＣＢの上面Ａ図、
図５は同じく下面Ｂ図、図６は同じく給気側面Ｃ図、図
７は同じく排気側面Ｄ図、図８は同じく冷却風導入側面
Ｅ図、図９は冷却風排風側面Ｆ図、図１０は同じく平面
断面図、図１１は同じく図４中Ｘ−Ｘ線断面図、図１２
は同じく図４中Ｙ−Ｙ線断面図、図１３は同じく図４中
Ｚ−Ｚ線断面図である。

【０００９】まず、内燃機関の全体概略構成を図１乃至
図３より説明する。シリンダーブロックＣＢ内におい
て、下部にはクランクケースＣＢｂが形成されていて、
クランク軸ＣＳを横設しており、両端を該シリンダーブ
ロックＣＢの正面及び後面に突設させていて、その一端
は出力端ＣＳａを形成し、他端には冷却ファンＣＦを取
り付けている。該シリンダーブロックＣＢ内において、
該クランクケースＣＢｂの上部にはシリンダーが形成さ
れていて、シリンダーライナＬを嵌合しており、この中
にピストンＰが上下摺動可能に内嵌されていて、該ピス
トンＰと該クランク軸ＣＳのクランクピンＣＳｂとの間
にコンロッドＣＲを連結している。

【００１０】シリンダーブロックＣＢの上部にはシリン
ダーヘッドＣを固設しており、該シリンダーヘッドＣ内
にて、給気弁ＳＶと排気弁ＥＶとを並列状に垂直方向に
摺動可能に内設している。該給気弁ＳＶと排気弁ＥＶの
上部は、シリンダーヘッドＣＨの上方に突出していて、
給気弁腕ＳＡ・排気弁腕ＥＡにそれぞれ連結されてお
り、該給気弁腕ＳＡ及び排気弁腕ＥＡは、両者の間にて
シリンダーヘッドＣＨより突設される弁腕支持部２０
（後述）に枢支されている。また、両弁腕ＳＡ・ＥＡの
他端からは、各々、図２の如く、シリンダーヘッドＣＨ
及びシリンダーブロックＣＢを貫通して、シリンダーブ
ロックＣＢのクランクケースＣＢｂ内に横設軸支される
カムに対してプッシュロッド２７を延設している。該弁
腕支持部２０や両弁腕ＳＡ・ＥＡは弁腕室カバー２６に
て覆われており、該弁腕室カバー２６は、シリンダーヘ
ッドＣＨの上面に取り付けられて固設されている。ま
た、該シリンダーブロックＣＢ内に配設するピストンＰ
の上部には、燃焼室Ｐａを形成していて、これに対峙さ
せるべく、燃料噴射弁ＦＶをシリンダーヘッドＣＨに貫
通状に嵌入している。該燃料噴射弁ＦＶの上部は、弁腕
室カバー２６の外側にて、シリンダーヘッドＣＨより突
出しており、シリンダーブロックＣＢに取り付けられた
燃料噴射ポンプＦＰより燃料を供給される。

【００１１】シリンダーブロックＣＢのシリンダー形成
部分の外側壁面には、全面にわたって水平方向の冷却フ
ィンＣＢａを上下多段に形成しており、また、シリンダ
ーヘッドＣＨの冷却ファン配設側の外側壁面にも、水平
方向の冷却フィン８（後述）を上下多段に形成してい
る。そして、冷却ファンＣＦと、該シリンダーブロック
ＣＢ及び該シリンダーヘッドＣＨの冷却ファンＣＦ配設
側の外側壁面とを、シュラウドＳにて覆っている。ま
た、該シュラウドＳの上部には、燃料タンクＦＴを配設
し、該シュラウドＳ及びシリンダーヘッドＣＨにボルト
固定されている。（図３において、シュラウドＳ及び冷
却ファンＣＦは、燃料タンクＦＴの下方に隠れてい
る。）

【００１２】該シリンダーヘッドＣＨ内には、図１図示
において、右側に給気通路２（後述）を、左側に給気通
路５（後述）を形成しており、右側端に給気通路２の入
口である給気口を、左側端に排気通路５の出口である排
気口を形成し、それぞれフランジとなっていて（後記の
給気口フランジ１及び排気口フランジ７）、給気口には
エアクリーナーＡＣを、排気口には排気サイレンサＥＳ
を取り付けている。

【００１３】以上のような構成の内燃機関の中で、本発
明に係るシリンダーヘッドＣＨの構成について、図４乃
至図１３より説明する。なお、シリンダーヘッドＣＨの
外側各面は、図４乃至図９の如く、上面Ａ、下面Ｂ、給
気側面Ｃ、排気側面Ｄ、冷却風導入側面Ｅ、冷却風排風
側面Ｆと称する。

【００１４】まず、給排気通路の構造について説明す
る。給気側面Ｃにおいては、図６の如く、給気口フラン
ジ１が配設されており、また、図４や図９等の如く、冷
却風排風側面Ｆにて膨出するよう排気エルボ６を、シリ
ンダーヘッドＣＨと一体に成形しており、該給気側面Ｃ
と反対側の排気側面Ｄには、図７等の如く、該排気エル
ボ６の外端部である排気口フランジ７が配設されてい
る。該給気口フランジ１及び排気口フランジ７はそれぞ
れ図２の如くエアクリーナーＡＣ、排気サイレンサＥＳ
に連結される。

【００１５】シリンダーヘッドＣＨには、図４、図５、
図１０、図１３の如く、燃料噴射弁ＦＶを嵌入するため
のノズル孔２５を、やや上下傾斜状に、貫通状に穿設し
ており、その両側に、図４、図５、図１０、図１２の如
く、給気弁室３と排気弁室４を垂直貫通状に形成してい
る。そして、図１０等の如く、前記給気口フランジ１と
該給気弁室３との間に給気通路２を形成し、また、該排
気弁室４と前記排気口フランジ７との間で、シリンダー
ヘッドＣＨ内から排気エルボ６内にかけて、排気通路５
を形成している。こうして、エアクリーナーＡＣより導
入される給気が給気通路２を介して給気弁室３に導入さ
れ、排気弁室４より排出される排気が排気通路５を介し
て排気サイレンサＥＳへと排出されるのである。なお、
図４及び図１１の如く、給気通路２より垂直上方に、給
気還流通路２ａを穿設しており、その上端を、該シリン
ダーヘッドＣＨの上面Ａに開口させている。この上端開
口部は、弁腕室に向けて開口されており、弁腕室内に後
記の如きブリーザー機構を設けて、該給気還流通路２ａ
より給気通路２に、弁腕室からの潤滑油を分離した空気
を還流することができる。

【００１６】次に、冷却風の通路構造について説明す
る。まず、図８図示の冷却風導入側面Ｅは、前記のシュ
ラウドＳに覆われる側面であり、水平方向の冷却フィン
８・８・・・・を、上下多段に形成している。各冷却フ
ィン８の突出量は、図１１及び図１２にて判るように、
上方に向かうほど大きく突出している。該シリンダーヘ
ッドＣＨの冷却風導入側面Ｅには、冷却ファンＣＦより
送風される冷却風Ｗが、図１１の如く、下方より外側向
きに広がって吹きつける。従って、このように上方の冷
却フィン８ほど突出量を大きくしておけば、冷却風Ｗの
進路に沿うので、上方の冷却フィン８にも十分に冷却フ
ァンＣＦからの冷却風Ｗが当たり、冷却風導入側面Ｃに
形成した全冷却フィン８の放熱効果が向上し、シリンダ
ーヘッドＣＨ内の冷却効果を向上するのである。

【００１７】該冷却風導入側面Ｅには、図８等の如く、
内部に形成する冷却風通路に連通する冷却風導入口９・
１０・１１を形成している。一方、図９等の如く、該冷
却風導入側面Ｅの反対側の冷却風排風側面Ｆには、冷却
風排風口１２・１３・１４が形成され、また、図７等の
如く、排気側面Ｄにも冷却風排風口１５が開口されてい
る。そして、シリンダーヘッドＣＨの内部において、図
１０等の如く、冷却風通路１６Ａ・１６Ｂを形成してい
る。該冷却風導入口９・１０より導入された冷却風Ｗ
は、冷却風通路１６Ａを介してその対面側の冷却風排風
口１２や冷却風排風口１５より排風され、また、冷却風
通路１６Ａ及び１６Ｂは、図１０の如く、給気弁室３と
排気弁室４との間（ノズル孔２５の穿設部位）を介して
連通しているので、冷却風通路１６Ａ内に導入された冷
却風Ｗは、冷却風通路１６Ｂに流動して、冷却風排風口
１３・１４からも排風される。また、冷却風導入口１１
より導入された冷却風は給気通路２の下方を経て冷却風
通路１６Ｂに導入され、冷却風排風口１３・１４より排
風される。該冷却風排風側面Ｆにおいて、排気エルボ６
の外側面には、垂直方向の冷却フィン６ａ・６ａ・・・
を形成していて、冷却風排風口１２・１３（・１４）よ
り排風される冷却風が当たって、排気エルボ６を冷却す
る構造となっている。また、冷却風排風口１５からの排
風は、排気サイレンサＥＳに冷却風として導入され、該
排気サイレンサＥＳの冷却に供される。

【００１８】このように、冷却風導入側面Ｅより冷却風
排風側面Ｆに向けて、略水平方向に冷却風を流通する冷
却風通路構造に加えて、シリンダーヘッドＣＨ内には、
給気通路２の周囲にて、下方より垂直方向に冷却風を流
通させる冷却風通路を形成している。即ち、図５の如
く、シリンダーヘッドＣＨの下面Ｂにおいて、給気通路
２の下方位置に冷却風導入凹部１７を形成しており、該
冷却風導入凹部１７より給気通路２の両側を通って、垂
直貫通状のプッシュロッド孔１８・１９が穿設されてい
る。該プッシュロッド孔１８・１９には、図２に示すよ
うに、給気弁腕及び排気弁腕よりシリンダーブロックの
クランクケース内に横設軸支するカムに向けてプッシュ
ロッド２７を摺動可能に嵌挿するものである。

【００１９】次に、シリンダーヘッドＣＨの上面Ａの構
造について、図４等より説明する。上面Ａにおいて、給
気側面Ｃ寄りの部分は弁腕室配設面、排気側面Ｄ寄りの
部分は燃料噴射弁配設面となっている。まず、弁腕室配
設部分より説明する。給・排気弁室３・４の両上端開口
部と、プッシュロッド孔１８・１９の両上端開口部との
間に、弁腕支持部２０が突設されている。該弁腕支持部
２０は、シリンダーヘッドＣＨと一体状に成形されてい
て、両側（冷却風導入側面Ｅ側と冷却風排風側面Ｆ側）
に、図１図示の給気弁腕ＳＡと排気弁腕ＥＡを枢支す
る。該弁腕支持部２０に枢支された給気弁腕ＳＡと排気
弁腕ＥＡとの排気側面Ｄ側の端部からは、給気弁室３及
び排気弁室４に対し、各々、給気弁ＳＶと排気弁ＥＶと
を挿入し、反対側の給気側面Ｃ側の端部からは、プッシ
ュロッド孔１８・１９に対し、図２図示のプッシュロッ
ド２７・２７を挿入する。このように構成される弁腕
を、図１及び図２図示の弁腕室カバー２６にて覆って、
弁腕室を形成するのであり、弁腕室カバー２６の下端を
当接する弁腕室カバー座２１を、弁腕を囲む形状に形成
している。そして、該弁腕室カバー２６の固定用ボルト
座として、従来の両側二箇所のボルト座２２・２３に加
えて、給気弁室３と排気弁室４との間のボルト座２４も
形成している。（但し、図３図示のシリンダーヘッドＣ
Ｈは、従来の二箇所のボルト座２２・２３のみを形成し
たものとなっていて、即ち、弁腕室カバー２６を二個の
ボルトで固定する構造のものについて開示している。）
従って、ボルト３本にて弁腕室カバー２６をシリンダー
ヘッドＣＨの上面に固定することができ、従来のボルト
２本にて固定していた状態に比べてシール性が増し、油
洩れの不具合も解消される。

【００２０】ところで、該ボルト座２４は、図１２の如
く、前記のシリンダーヘッドＣＨ間における冷却風通路
１６Ｂの、給・排気弁室３・４間の部分を上方に突出さ
せて形成したものである。つまり、該ボルト座２４の下
方は、該冷却風通路１６Ｂより連通する弁間冷却風通路
１６Ｃとなっている。従来に比して、給・排気弁室３・
４間の間隔が広がったことで、このような冷却風通路１
６Ｃを形成し、給・排気弁室３・４の冷却効果も高める
ことができ、更に、その上端を利用して、前記のように
ボルト座２４を形成できるのである。また、後記の如
く、この部位は、燃料噴射弁ＦＶの取付位置に近接して
おり、燃料噴射弁ＦＶの冷却効果も向上できるのであ
る。

【００２１】次に、燃料噴射弁配設面については、前記
の給・排気弁室３・４間のボルト座２４（弁間冷却風通
路１６Ｃ）に近接するようにして、ノズル孔２５を、図
１３の如く、側面視（冷却風導入側面Ｅまたは冷却風排
風側面Ｆからの側面視）で、少し上下傾斜状に貫通状に
穿設している。しかし、従来のノズル孔に比してかなり
垂直向きに近い状態となっている。これは、給・排気弁
室３・４間が、ボルト座２４（弁間冷却風通路１６Ｃ）
の配設空間により、かなり広いものとなっており、それ
だけ燃料噴射弁ＦＶを、給・排気両弁ＳＶ・ＥＶにかな
り近接して配設することができるようになったからであ
る。燃料噴射弁ＦＶは、できるだけ垂直に近い姿勢の方
が、燃焼室Ｐａにおける燃料の噴射状態がよく、燃焼効
率が向上するので、このようにノズル孔２５を垂直向き
に近くすることで、これに嵌入する燃料噴射弁ＦＶも垂
直状に近くなり、燃焼効率を向上できるのである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、強制通風式の空冷式内燃機関
における冷却系構造を、以上のように構成したので、次
のような効果を奏する。即ち、請求項１の如く、排気エ
ルボに冷却フィンを形成したので、これに冷却風を当て
ることで、排気エルボを十分に冷却でき、その中を通る
排気の冷却効果を高める。従って、シリンダー内の掃気
が容易化し、シリンダー内の給・排気の体積効率が向上
して、燃焼性能の向上が可能となる。

【００２３】また、請求項２の如く、排気エルボをシリ
ンダーヘッドと一体に形成することで、排気サイレンサ
に排気連絡管部分を溶接して取り付けるような加工行程
を省くことができ、排気サイレンサそのもののコスト低
下をもたらすことができるとともに、該排気エルボに対
して、排気連絡管部分を有しない排気サイレンサを取り
付ける構造なので、排気サイレンサそのものはコンパク
ト化されて、大がかりな防振構造を取らず、排気エルボ
へのフランジ締結だけで十分な防振対策を施すことがで
きる。このように、防振対策としての部品点数も削減で
き、この点からのコスト低下に繋がる。なお、排気エル
ボを、鋳造等によるシリンダーヘッドと一体成形とする
ことで、請求項１のように冷却フィンを容易に形成する
ことも可能となる。

【００２４】また、請求項３記載の如く、冷却フィンを
形成する上に、排気エルボを冷却ファンからの冷却風の
流れ方向に対して略横向きに配設することにより、排気
エルボ全体に冷却風が当たり、各冷却フィンに充分に冷
却風が導入されて、一層の排気冷却効果を得るのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る内燃機関の側面断面図である。

【図２】同じくクランク軸出力端側（反冷却ファン側）
より見た側面断面図である。

【図３】同じく平面図である。

【図４】本発明に係るシリンダーブロックＣＢの上面Ａ
図である。

【図５】同じく下面Ｂ図である。

【図６】同じく給気側面Ｃ図である。

【図７】同じく排気側面Ｄ図である。

【図８】同じく冷却風導入側面Ｅ図である。

【図９】冷却風排風側面Ｆ図である。

【図１０】同じく平面断面図である。

【図１１】同じく図４中Ｘ−Ｘ線断面図である。

【図１２】同じく図４中Ｙ−Ｙ線断面図である。

【図１３】同じく図４中Ｚ−Ｚ線断面図である。

【符号の説明】

ＣＨシリンダーヘッドＣＢシリンダーブロックＣＳクランク軸ＣＦ冷却ファンＳシュラウドＳＶ給気弁ＥＶ排気弁ＳＡ給気弁腕ＥＡ排気弁腕ＦＶ燃料噴射弁ＡＣエアクリーナーＥＳ排気サイレンサ１給気口フランジ２給気通路３給気弁室４排気弁室５排気通路６排気エルボ６ａ冷却フィン７排気口フランジ９・１０・１１冷却風導入口１２・１３・１４・１５冷却風排風口１６Ａ・１６Ｂ冷却風通路１６Ｃ弁間冷却風通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給気通路と排気通路を備えたシリンダー
ヘッドと、クランク軸を取り付けたシリンダーブロック
とを有する空冷式内燃機関であって、該クランク軸の一
端に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンと、該冷却フ
ァン配設側のシリンダーヘッド及びシリンダーブロック
の一側壁とをシュラウドにて覆った構造のものにおい
て、該排気通路に連通する排気サイレンサ取付用の排気
エルボに冷却フィンを形成したことを特徴とする空冷式
内燃機関の排気系構造。
【請求項２】給気通路と排気通路を備えたシリンダー
ヘッドと、クランク軸を取り付けたシリンダーブロック
とを有する空冷式内燃機関であって、該クランク軸の一
端に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンと、該冷却フ
ァン配設側のシリンダーヘッド及びシリンダーブロック
の一側壁とをシュラウドにて覆った構造のものにおい
て、該排気通路に連通する排気サイレンサ取付用の排気
エルボを該シリンダーヘッドと一体に形成したことを特
徴とする空冷式内燃機関の排気系構造。
【請求項３】給気通路と排気通路を備えたシリンダー
ヘッドと、クランク軸を取り付けたシリンダーブロック
とを有する空冷式内燃機関であって、該クランク軸の一
端に冷却ファンを取り付け、該冷却ファンと、該冷却フ
ァン配設側のシリンダーヘッド及びシリンダーブロック
の一側壁とをシュラウドにて覆った構造のものにおい
て、該排気通路に連通する排気サイレンサ取付用の排気
エルボに冷却フィンを形成するとともに、該排気エルボ
を冷却ファンによる冷却風の流れ方向に対し略横向きに
配設したことを特徴とする空冷式内燃機関の排気系構
造。