TW201502363A - 氣冷式單汽缸內燃機、跨坐型車輛及氣冷式單汽缸內燃機的製造方法 - Google Patents

Abstract

氣冷式單汽缸內燃機的缸頭本體(100)，是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形；鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn。缸頭本體(100)在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上，且缸頭本體(100)在常溫時的洛氏硬度是70HRF以上且90HRF以下。

Description

氣冷式單汽缸內燃機、跨坐型車輛及氣冷式單汽缸內燃機的製造方法

本發明關於內燃機，特別是關於氣冷式單汽缸內燃機。又，本發明也關於具備氣冷式單汽缸內燃機之跨坐型車輛、或氣冷式單汽缸內燃機的製造方法等。

近年來，為了提高燃油效率(低油耗)，強烈要求以更高的壓縮比來運轉內燃機。在提高壓縮比的情況下，要求缸頭在高溫強度或熱疲勞強度等方面必須優異。

專利文獻1，揭示一種高循環疲勞強度和熱疲勞強度優異的缸頭用鋁合金。在專利文獻1中，藉由使鋁合金的銅(Cu)含量增加，以提高機械性質。又，作為高溫強度優異的鋁合金，一般已知是AC4B等的Al-Si-Cu系合金。

這樣，為了提升高溫強度，考慮到使鋁合金的Cu含量增加是有效的。

另一方面，作為內燃機的冷卻方式，已知氣冷式與 水冷式，在氣冷式內燃機用的缸頭中，設置有用以確保冷卻性之冷卻片或冷卻空氣通道(通風孔)。具有冷卻空氣通道等之缸頭，一般是藉由使用模心(core)的低壓鑄造或重力鑄造而成形。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2009-13480號公報

針對氣冷式內燃機用的缸頭，為了使高溫強度提高，考慮要使鋁合金的Cu含量增加。然而，此時，儘管氣冷式內燃機用的缸頭是要追求高的冷卻性，Cu含量增加所伴隨的卻是熱傳導率下降。

本發明是鑒於上述問題而做成，目的在於提供一種氣冷式單汽缸內燃機，其能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。

依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機，其具備缸頭本體，該缸頭本體具有：複數個冷卻片；凸輪室壁，其規定凸輪室；燃燒室壁，其規定燃燒室；吸氣通道，其用以進行朝向前述燃燒室的吸氣；排氣通道，其用以自前述燃燒室進行排氣；及，冷卻空氣通道，其用以使冷卻空氣通過前述凸輪室壁和前述燃燒室壁之間；並且，前述缸頭本體是藉由壓鑄(die casting，模鑄)而由鋁合金一體成形；前述鋁合金，包含 8.0wt%(重量百分比)以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn；前述缸頭本體在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上，且前述缸頭本體在常溫時的洛氏硬度(Rockwell hardness)是70HRF以上且90HRF以下。

於一實施形態中，前述複數個冷卻片各自的前端部，具有1.0mm以上且2.5mm以下的厚度；前述複數個冷卻片是以7.5mm以下的節距配置。

於一實施形態中，前述複數個冷卻片，各自具有1.0°以上且2.0°以下的拔模斜度。

於一實施形態中，前述排氣通道的內周面的表面粗糙度Rz為30μm以下。

於一實施形態中，前述複數個冷卻片，包含自用以規定前述排氣通道之排氣通道壁延伸之冷卻片。

於一實施形態中，前述缸頭本體，進而具有容置凸輪鏈之凸輪鏈室，當自氣缸軸線方向來觀察時，前述排氣通道是以隨著自入口側朝向出口側而遠離前述凸輪鏈室之方式延伸，且以前述排氣通道的軸線成直線狀之方式而形成。

於一實施形態中，前述缸頭本體，進而具有複數個螺栓孔，該複數個螺栓孔分別插通有帶頭螺栓(head bolt)；前述複數個螺栓孔中的一個螺栓孔，設置於前述排氣通道與前述凸輪鏈室之間；前述冷卻空氣通道的一部分位於前述一個螺栓孔與前述排氣通道之間。

於一實施形態中，前述複數個冷卻片是以下述方式而設置：相對於前述燃燒室壁的頂部而位於前述燃燒室側之冷卻片的面積的合計，大於相對於前述燃燒室壁的頂部而位於與前述燃燒室為相反側之冷卻片的面積的合計。

於一實施形態中，前述複數個冷卻片是以下述方式而設置：當自相對於氣缸軸線與前述凸輪鏈室為相反側來觀察時，相對於前述燃燒室壁的頂部而位於前述燃燒室側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，比相對於前述燃燒室壁的頂部而位於與前述燃燒室為相反側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，更靠近氣缸軸線。

於一實施形態中，前述冷卻空氣通道的一部分是藉由排氣通道壁所規定，該排氣通道壁規定前述排氣通道，並與前述凸輪室壁以呈銳角之方式交叉。

於一實施形態中，前述凸輪室壁具有1.5mm以上且2.5mm以下的厚度。

於一實施形態中，前述缸頭本體又具有肋，該肋設置於前述冷卻空氣通道內，且連結前述燃燒室壁與前述凸輪室壁。

於一實施形態中，前述肋是沿著規定前述冷卻空氣通道之冷卻空氣通道壁而形成。

於一實施形態中，沿著正交於前述排氣通道的軸線之面之前述排氣通道的剖面形狀的真圓度，低於前述排氣通道的出口的形狀的真圓度。

於一實施形態中，沿著正交於前述排氣通道的軸線 之面之前述排氣通道的剖面形狀大致為橢圓，前述排氣通道的出口的形狀大致為真圓。

依據本發明的跨坐型車輛，具備具有上述構造之氣冷式單汽缸內燃機。

依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機的製造方法，其包含：第一步驟，此步驟準備鋁合金，該鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn；第二步驟，此步驟將缸頭本體，藉由壓鑄而由鋁合金一體成形，該缸頭本體具有：複數個冷卻片；凸輪室壁，其規定凸輪室；燃燒室壁，其規定燃燒室；吸氣通道，其用以進行朝向前述燃燒室的吸氣；排氣通道，其用以自前述燃燒室進行排氣；及，冷卻空氣通道，其用以使冷卻空氣通過前述凸輪室壁和前述燃燒室之間；及，第三步驟，此步驟在前述第二步驟之後，將前述缸頭本體進行水冷，然後，以240℃以上且260℃以下的溫度，對前述缸頭本體進行1小時以上且3小時以下的熱處理。

在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機中，缸頭本體是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形；該鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn。利用由這種鋁合金來形成缸頭本體，如下述(1)至(7) 的說明，能夠得到鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體。

(1)鑄造性：藉由將Si含量設為8.0wt%以上、將Mg含量設為0.5wt%以下且將Fe含量設為0.5wt%以上，能夠確保充分的鑄造性。因此，能夠將具有冷卻片和冷卻空氣通道的比較複雜形狀之缸頭本體(也就是氣冷式單汽缸內燃機用的缸頭本體)，藉由壓鑄以適當的方式成形。

(2)冷卻性：藉由將Si含量設為12.0wt%以下、將Cu含量設為0.5wt%以下且將Sr含量設為0.02wt%以下，能夠確保充分的熱傳導率以提高冷卻性。另外，自冷卻性的提高的觀點，較佳是將缸頭本體在鑄造後進行水冷，然後，以240℃以上的溫度，對缸頭本體進行1小時以上的熱處理。

(3)常溫強度：藉由將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠確保充分的常溫強度以防止螺栓用凸座的座面或凸輪鏈室的變形。另外，自常溫強度的確保的觀點，對於缸頭本體之熱處理(鑄造和水冷後的熱處理)的溫度及時間，較佳是260℃以下及3小時以下。

(4)高溫強度：藉由將Si含量設為8.0wt%以上且將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠確保缸頭本體所被要求的高溫強度。

(5)常溫疲勞強度：藉由將Mg含量設為0.2wt%以上且將Mn含量設為Fe含量的1/2以上，能夠確保缸頭本體所被要求的常溫疲勞強度。

(6)熱循環疲勞強度：藉由將Si含量設為12.0wt%以下、將Sr含量設為0.002wt%以上、將Fe含量設為1.0wt%以下且將Mn含量設為0.3wt%以上，能夠確保充分的熱疲勞強度以進行高壓縮比的運轉。

(7)機械加工性和尺寸安定性：藉由將Si含量設為12.0wt%以下且將Mn含量設為0.6wt%以下，即使在燃燒室壁這樣的較厚部分也能夠確保充分的機械加工性和尺寸安定性，而能夠進行鑄造後的缸口加工(cylinder head porting)以提高內燃機的性能。另外，自尺寸安定性的確保的觀點，對於缸頭本體之熱處理(鑄造和水冷後的熱處理)的溫度及時間，較佳是240℃以上及1小時以上。

又，在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機中，缸頭本體在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上。藉由缸頭本體在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上，能夠充分提高缸頭本體的冷卻性。

進而，在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機中，缸頭本體在常溫時的洛氏硬度是70HRF以上且90HRF以下。在缸頭本體於常溫時的洛氏硬度未滿70HRF的情況下，不能夠在缸頭本體確保必要的強度。又，在缸頭本體於常溫時的洛氏硬度超過90HRF的情況下，金屬間化合物會是高密度的細微析出的狀態，而不能夠得到想要的熱傳導率。

這樣，依據本發明，能夠得到鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體。因此，所實現的 氣冷式單汽缸內燃機，能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。

又，在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機中，缸頭本體是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形，所以能夠縮小冷卻片的厚度及節距，而能夠提高冷卻性。具體來說，使各個冷卻片各自的前端部的厚度是1.0mm以上且2.5mm以下，且以7.5mm以下的節距來配置複數個冷卻片，藉此能夠提高冷卻性。

較佳為，複數個冷卻片，各自具有2.0°以下的拔模斜度。藉由將拔模斜度縮小為2.0°以下，因為能夠擴大冷卻片的根部的間隔，而能夠進一步提高冷卻性。但是，自易於脫模的觀點來看，複數個冷卻片各自的拔模斜度，較佳為1.0°以上。

若藉由不使用模心而僅以金屬模具來形成排氣通道，則相較於使用模心的情況下，能夠縮小排氣通道的內周面的表面粗糙度。更具體而言，能夠使排氣通道的內周面的表面粗糙度Rz(最大高度)為30μm以下，而能夠降低排氣阻力以提高內燃機的輸出。

典型地，複數個冷卻片，包含自用以規定排氣通道之排氣通道壁延伸之冷卻片。排氣通道，是在缸頭本體中的容易變得溫度較高之處，所以藉由使冷卻片自排氣通道壁延伸，能夠提高冷卻效率。

缸頭本體的排氣通道，是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室之方式延伸，而能夠擴大排氣通道的出口 與凸輪鏈室之間的空間。因此，易於確保冷卻空氣通道的截面積充分大。因此，可實現充分高的冷卻性能。又，缸頭本體的排氣通道，是以其軸線成直線狀之方式而形成，而能夠降低排氣阻力，實現更加高效的燃燒。進而，當藉由壓鑄來成形缸頭本體時，能夠藉由金屬模具來形成最終形狀的排氣通道，所以排氣通道的形狀無需藉由後加工來完工的方式進行形狀變更。

若將插通有帶頭螺栓之螺栓孔設置於排氣通道與凸輪鏈室之間，則需要使冷卻空氣通道的一部分位於(配置於)比排氣通道與凸輪鏈室之間更狹窄的空間(也就是螺栓孔與排氣通道之間的空間)內。然而，如上述，排氣通道是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室之方式延伸，藉此，即使在螺栓孔與排氣通道之間，亦可確保冷卻空氣通道的截面積充分大。

較佳為，複數個冷卻片以下述方式設置：相對於燃燒室壁的頂部而位於燃燒室側之冷卻片的面積的合計，大於相對於燃燒室壁的頂部而位於與燃燒室為相反側之冷卻片的面積的合計。於內燃機的運轉中，缸頭本體中，相對於燃燒室壁的頂點部為燃燒室側的區域，比相對於燃燒室壁的頂點部與燃燒室為相反側的區域，其溫度較高。因此，藉由使位於前者的區域之冷卻片的面積的合計大於位於後者的區域之冷卻片的面積的合計，可有效地提高冷卻性。

又，較佳為，複數個冷卻片以下述方式設置：當自相對於氣缸軸線與凸輪鏈室為相反側來觀察時，相對於燃燒 室壁的頂部而位於燃燒室側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，比相對於燃燒室壁的頂部而位於與燃燒室為相反側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，更靠近氣缸軸線。藉由使相對於燃燒室壁的頂點部而位於燃燒室側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，比相對於燃燒室壁的頂點部而位於與燃燒室為相反側之冷卻片的氣缸軸線側的端部，更靠近氣缸軸線，也就是說，藉由使後者的冷卻片的端部比前者的冷卻片的端部更遠離氣缸軸線，可進一步增大冷卻空氣通道的截面積。

若排氣通道壁規定冷卻空氣通道的一部分，該排氣通道壁用以規定排氣通道，並與凸輪室壁以呈銳角之方式交叉，則可獲得如下所述的優點。通常，在壓鑄時藉由金屬模具來形成冷卻空氣通道的形狀的情況下，金屬模具的與冷卻空氣通道相對應之部分，具有比其他部分突出之形狀。具有此種突出之形狀之部分的前端，因熔融金屬(molten metal)的熱量而容易變得溫度較高。特別是若前端有棱角，則金屬模具的該部分就可能會熔損。因此，一般而言，將前端設計成剖面為圓形，但藉由利用以與凸輪室壁成銳角之方式交叉之排氣通道壁來規定冷卻空氣通道的一部分，可增大冷卻空氣通道的截面積。此時，凸輪室壁與排氣通道壁的厚度均可較小，所以能夠避免熔損的問題。

較佳為，凸輪室壁具有2.5mm以下的厚度。藉由使凸輪室壁的厚度為2.5mm以下，可更確實地防止金屬模具的棱角的熔損。但若凸輪室壁的厚度不足1.5mm，則無法充分獲得凸輪室所要求的耐壓強度(compressive strength)，且對由 於應變而產生的變形應力之耐性可能會不足，因此，較佳為凸輪室壁的厚度是1.5mm以上。

較佳為，缸頭本體進而具有肋，該肋設置於冷卻空氣通道內，且連結燃燒室壁與凸輪室壁。藉由使肋連結燃燒室壁與凸輪室壁，肋可將燃燒室壁的熱量傳達至凸輪室壁，而凸輪室可使用潤滑油來進行冷卻，所以能夠提高冷卻性。又，藉由將肋配置於冷卻空氣通道內，亦可獲得由冷卻空氣所達成的冷卻效果。

再者，較佳為，肋沿著當缸頭本體以壓鑄而成形時的起模方向而形成。因此，較佳為，肋沿著規定冷卻空氣通道之壁部(冷卻空氣通道壁)而形成。

又，較佳為，沿著正交於排氣通道的軸線之面之排氣通道的剖面形狀大致為橢圓，且排氣通道的出口的形狀大致為真圓。由於排氣管的剖面形狀一般大致為真圓，因此，藉由使排氣通道的出口的形狀大致為真圓，能夠防止通道面積的急劇變化，並防止內燃機的性能降低。若排氣通道是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室之方式延伸，且沿著正交於軸線之面之排氣通道的剖面形狀大致為真圓，則無法使排氣通道的出口的形狀大致為真圓。相對於此，藉由使沿著正交於軸線之面之排氣通道的剖面形狀大致為橢圓，也就是說，藉由使沿著正交於軸線之面之排氣通道的剖面形狀的真圓度，低於排氣通道的出口的形狀的真圓度，可使排氣通道的出口的形狀大致為真圓。

在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機的製造方法 中，在第一步驟中，準備鋁合金，該鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu，0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn；在第二步驟中，將缸頭本體，藉由壓鑄而由鋁合金一體成形。因此，依據與上述(1)至(7)的說明相同的理由，能夠得到鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體。又，在依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機的製造方法中，在前述第二步驟之後實行第三步驟，此第三步驟將前述缸頭本體進行水冷，然後，以240℃以上且260℃以下的溫度，對前述缸頭本體進行1小時以上且3小時以下的熱處理。藉由熱處理溫度是240℃以上，且熱處理時間是1小時以上，能夠確保充分的熱傳導率以確實得到提高冷卻性的效果。又，藉由熱處理溫度是260℃以下，且熱處理時間是3小時以下，能夠確保缸頭本體所被要求的尺寸安定性。由上述理由，依據本發明的製造方法，能夠合適地製造一種氣冷式單汽缸內燃機，其能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。

依據本發明，提供一種氣冷式單汽缸內燃機，其能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。

1‧‧‧跨坐型車輛

2‧‧‧車輛本體

3‧‧‧前輪

4‧‧‧後輪

5‧‧‧引擎單元

6‧‧‧手柄

7‧‧‧座椅

8‧‧‧樞軸

10‧‧‧冷卻片

10a‧‧‧第1冷卻片

10a1‧‧‧第1冷卻片的端部

10b‧‧‧第2冷卻片

10b1‧‧‧第2冷卻片的端部

20‧‧‧凸輪室壁

30‧‧‧燃料室壁

32‧‧‧塞孔

40‧‧‧吸氣通道

40a‧‧‧吸氣口

40b‧‧‧開口部

50‧‧‧排氣通道

50a‧‧‧排氣口(排氣通道的入口)

50b‧‧‧開口部(排氣通道的出口)

50x‧‧‧排氣通道的軸線

60‧‧‧冷卻空氣通道

108‧‧‧凸輪軸

109‧‧‧凸輪室

110‧‧‧燃燒室

111‧‧‧連桿

112‧‧‧曲柄軸

113‧‧‧凸輪鏈

114‧‧‧冷卻片

115‧‧‧點火裝置

120‧‧‧發電機

121‧‧‧冷卻風扇

130‧‧‧圍板

131‧‧‧內側構件

131a‧‧‧孔

132‧‧‧外側構件

132a‧‧‧吸入口

133‧‧‧螺栓

141‧‧‧吸氣管

142‧‧‧排氣管

150‧‧‧CVT

151‧‧‧吸氣閥

152‧‧‧排氣閥

153‧‧‧V型皮帶

154‧‧‧主軸

155‧‧‧後輪軸

60a‧‧‧冷卻空氣通道的入口

60b‧‧‧冷卻空氣通道的出口

70‧‧‧凸輪鏈室

70‧‧‧凸輪鏈室

80‧‧‧帶頭螺栓凸座

80a‧‧‧螺栓孔

80b‧‧‧螺栓孔

80c‧‧‧螺栓孔

80d‧‧‧螺栓孔

90‧‧‧肋

100‧‧‧缸頭本體

101‧‧‧引擎

102‧‧‧曲軸箱

103‧‧‧缸體

104‧‧‧缸頭

105‧‧‧缸頭蓋

106‧‧‧氣缸

107‧‧‧活塞

156‧‧‧變速機殼體

161‧‧‧第1滑輪

162‧‧‧第2滑輪

2A-2A’‧‧‧線

12A-12A’‧‧‧線

13A-13A’‧‧‧線

L1‧‧‧氣缸軸線

L2‧‧‧曲柄軸的中心線

L3‧‧‧連結螺栓孔80a和80b的中心之直線

BDC‧‧‧下死點

TDC‧‧‧上死點

B‧‧‧冷卻風扇的旋轉方向

Fa‧‧‧冷卻風扇的外周

CA‧‧‧冷卻空氣

D1‧‧‧氣缸軸線方向

t‧‧‧厚度

p‧‧‧節距

第1圖是示意地繪示本發明的實施形態中的機車(跨坐型車輛)1的右側視圖。

第2圖是沿著第1圖中的2A-2A’線的剖面圖。

第3圖是放大地繪示第2圖中所繪示的引擎(內燃機)101附近的圖。

第4圖是引擎101的一部分的右側視圖。

第5圖是引擎101的左側面剖面圖。

第6圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的俯視圖。

第7圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的仰視圖。

第8圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的前視圖。

第9圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的後視圖。

第10圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的左側視圖。

第11圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的右側視圖。

第12圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的圖，是沿著第11圖中的12A-12A’線的剖面圖。

第13圖是示意地繪示本發明的實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的圖，是沿著第7圖中的13A-13A’線的剖面圖。

第14圖是示意地繪示缸頭本體100所具有的複數個冷卻 片10的圖。

以下，一邊參照圖式一邊說明本發明的實施形態。再者，本發明並非限定於以下的實施形態。

於第1圖中，繪示出本實施形態中的跨坐型車輛1。第1圖所示的跨坐型車輛1為速克達型(scooter type)的機車。再者，依據本發明的跨坐型車輛，並非限定於速克達型的機車1。依據本發明的跨坐型車輛，亦可為所謂的輕型機踏型(moped type)、越野型(off-road type)型及公路型(on-road type)等其他形式的機車。又，依據本發明的跨坐型車輛是指由騎乘者跨騎乘車的任意車輛，並非限定於二輪車。依據本發明的跨坐型車輛，可為藉由使車體傾斜來改變行進方向之形式的三輪車等，亦可為全地形車輛(All Terrain Vehicle，ATV)等其他跨坐型車輛。

於以下的說明中，前、後、左、右分別是指由機車1的騎乘者來觀察時的前、後、左、右。圖中的參照符號F、Re、L、R分別表示前、後、左、右。

如第1圖所示，機車1具備：車輛本體2、前輪3、後輪4、及驅動後輪4之引擎單元5。車輛本體2具備供騎乘者操作之手柄6、及騎乘者就座之座椅7。引擎單元5是所謂的單元擺動(unit swing)式引擎單元，以樞軸8為中心且以可搖動的方式被車體框架(第1圖中未示出)支撐。亦即，引擎單元5以可搖動的方式被車體框架支撐。

繼而，一邊參照第2圖~第5圖，一邊更具體地說 明機車1的引擎單元5的構成。第2圖是沿著第1圖中的2A-2A’線的剖面圖。第3圖是放大地繪示第2圖中所繪示的引擎101附近的圖。第4圖是引擎101的一部分的右側視圖。第5圖是引擎101的左側面剖面圖。

如第2圖所示，引擎單元5具備引擎(內燃機)101、與V型皮帶式無段變速器(以下稱為「continuously variable transmission，CVT」)150。再者，於第2圖所示的一例中，引擎101與CVT150一體地構成引擎單元5，然而，引擎101與變速器當然亦可分開。

引擎101為具備單一的汽缸之單缸引擎。引擎101為依次重複吸氣步驟、壓縮步驟、燃燒步驟及排氣步驟之四衝程引擎。引擎101具備：曲軸箱102；缸體(cylinder block)103，其自曲軸箱102向前方(再者，此處所述的「前方」並非限定於嚴格意義上的前方，亦即並非限定於平行於水平線之方向，亦包含自水平線傾斜之方向)延伸，並與曲軸箱102結合；缸頭104，其連接於缸體103的前部；及，氣缸頭蓋105，其連接於缸頭104的前部。於缸體103的內部，形成有氣缸106。

再者，氣缸106可藉由插入至缸體103的本體(亦即，缸體103中的除了氣缸106以外的部分)內之氣缸襯套(cylinder liner)等所形成，亦可與缸體103的本體一體化。換言之，氣缸106可形成為能夠與缸體103的本體分離，亦可形成為不能與缸體103的本體分離。活塞107滑動自如地容置於氣缸106內。活塞107被配置成在上死點TDC(top dead center)與下死點BDC(bottom dead center)之間往復移動自如地動作。

缸頭104是以覆蓋氣缸106之方式，重疊於缸體103上。缸頭104具有：鋁合金製造的缸頭本體100、包含凸輪軸108之閥動機構(valve gear)、及吸氣閥151和排氣閥152等。閥動機構容置於凸輪室109內。缸頭本體100的用以規定凸輪室109之部分20，如下所述，稱為凸輪室壁。

燃燒室110是由缸頭本體100、活塞107的頂面、及氣缸106的內周面所規定。缸頭100本體的規定燃燒室110之部分30，如下所述，稱為燃燒室壁。

活塞107經由連桿111連結於曲柄軸112。曲柄軸112向左方和右方延伸，且被曲軸箱102所支撐。藉由連接於曲柄軸112上之凸輪鏈113來驅動凸輪軸108。凸輪鏈113容置於凸輪鏈室70內。

再者，於本實施形態中，曲軸箱102、缸體103、缸頭104及氣缸頭蓋105為分體，但該等並非必須為分體(分離的構件)，亦可適當一體化。例如，曲軸箱102與缸體103可一體形成，缸體103與缸頭104亦可一體形成。又，缸頭104與氣缸頭蓋105亦可一體形成。

如第2圖所示，CVT150具備：驅動側的滑輪亦即第1滑輪161、從動側的滑輪亦即第2滑輪162、及捲繞於第1滑輪161和第2滑輪162上之V型皮帶153。曲柄軸112的左端部自曲軸箱102向左方突出。第1滑輪161安裝於曲柄軸112的左端部上。第2滑輪162安裝於主軸154上。主軸 154經由未圖示之齒輪機構，連結於後輪軸155上。於曲軸箱102的左方，設置有變速機殼體156。CVT150容置於變速機殼體156內。

於曲柄軸112的右側部分上，設置有發電機120。於曲柄軸112的右端部上，固定有冷卻風扇121。冷卻風扇121與曲柄軸112一起旋轉。冷卻風扇121是以藉由旋轉將空氣吸引至左方之方式而形成。於曲軸箱102、缸體103及缸頭104上，設置有圍板(shroud)130。發電機120和冷卻風扇121容置於圍板130內。

如第4圖所示，引擎101是所謂的橫置式引擎，亦即缸體103和缸頭104向水平方向或自水平方向稍微前高後低地傾斜之方向延伸。圖中的參照符號L1表示通過氣缸106的中心之線(氣缸軸線)。氣缸軸線L1向水平方向或自水平方向稍微傾斜之方向延伸。但氣缸軸線L1的方向並無特別限定。例如，氣缸軸線L1相對於水平面之傾斜角度可為0°~15°，亦可為該範圍以上。再者，圖中的參照符號L2表示曲柄軸112的中心線。

於缸頭104的上部，連接有吸氣管141。又，於缸頭104的下部，連接有排氣管142。於缸頭104的內部，形成有吸氣通道40和排氣通道50。吸氣管141與吸氣通道40連接，排氣管142與排氣通道50連接。於吸氣通道40和排氣通道50，分別設置有吸氣閥151和排氣閥152。

本實施形態的引擎101為利用空氣冷卻之氣冷式單汽缸內燃機。如第2圖~第4圖所示，於缸體103中，形成 有複數個冷卻片114。冷卻片114在與氣缸軸線L1大致正交(垂直)之方向上延伸。再者，如後所述，於缸頭本體100上亦形成有複數個冷卻片10(請參照第8圖~第10圖)。

圍板130具有內側構件131與外側構件132，是藉由內側構件131與外側構件132組合而形成。如第4圖所示，內側構件131與外側構件132是藉由螺栓133來固定。內側構件131和外側構件132，例如是由合成樹脂形成。

於內側構件131上形成有孔131a，該孔131a中插入有火星塞(spark plug)等點火裝置115。於外側構件132上，形成有吸入口132a。當將圍板130安裝於引擎單元5上時，吸入口132a配置於與冷卻風扇121相對向之位置上(請參照第3圖)。第4圖中的參照符號Fa表示冷卻風扇121的外周，參照符號B表示冷卻風扇121的旋轉方向。

圍板130，安裝於曲軸箱102、缸體103及缸頭104上，並以沿著缸體103和缸頭104之方式向前方延伸。圍板130覆蓋曲軸箱102、缸體103及缸頭104的右側部分。又，圍板130的一部分，亦覆蓋缸體103和缸頭104的上側部分和下側部分的一部分。

若冷卻風扇121伴隨著曲柄軸112的旋轉而旋轉，圍板130的外部的空氣將通過吸入口132a而被導入至圍板130內。導入至圍板130內之空氣被吹到缸體103和缸頭104上。缸體103和缸頭104利用此空氣而被冷卻。

繼而，一邊參照第6圖~第13圖，一邊具體地說明本實施形態中的引擎101所具備的缸頭本體100的構造。第6 圖和第7圖是示意地繪示缸頭本體100的俯視圖和仰視圖。第8圖和第9圖是示意地繪示缸頭本體100的前視圖和後視圖。第10圖和第11圖是示意地繪示缸頭本體100的左側視圖和右側視圖。又，第12圖是沿著第11圖中的12A-12A’線的剖面圖，第13圖是沿著第7圖中的13A-13A’線的剖面圖。於部分圖式中，氣缸軸線方向是以箭頭D1表示。再者，當然氣缸軸線方向是指平行於氣缸軸線L1之方向。又，以下，將得以連接至吸氣管141之一側作為缸頭本體100的正面側並進行說明。

如第6圖~第13圖所示，缸頭本體100，具有：複數個冷卻片10、凸輪室壁20及燃燒室壁30。缸頭本體100，進而具有：吸氣通道40、排氣通道50及冷卻空氣通道60。

如第8圖、第9圖及第10圖所示，複數個冷卻片10，設置於缸頭本體100的外側面(更具體而言為左側面)上，並以向缸頭本體100的外側突出之方式(也就是以在大致正交於氣缸軸線方向D1之方向上延伸之方式)而形成。又，複數個冷卻片10沿著氣缸軸線方向D1，以特定的節距配置。再者，冷卻片10的個數並非限定於此處所例示之個數。

凸輪室壁20(如第6圖、第10圖及第13圖中所示)，規定凸輪室109。凸輪室109容置包含凸輪軸108之閥動機構。安裝於缸頭本體100的上部之氣缸頭蓋105與凸輪室壁20之間的空間，構成凸輪室109。

燃燒室壁30(如第7圖及第13圖所示)，規定燃燒室110。燃燒室110，是由缸頭本體100的燃燒室壁30、活塞107 的頂面及氣缸106的內周面所形成之空間。如第7圖所示，於燃燒室壁30上，除了後述的吸氣口40a和排氣口50a以外，形成有塞孔(plug hole)32。於塞孔32中，安裝有點火裝置115的火星塞。

吸氣通道40是用以進行朝向燃燒室110的吸氣之通道。吸氣通道40的燃燒室壁30側的開口部40a為吸氣口。藉由閥動機構使吸氣閥151上下移動，藉此來開閉吸氣口40a。於吸氣通道40的與燃燒室壁30為相反側之開口部40b(位於缸頭本體100的正面)上，連接有吸氣管141。

排氣通道50是用以自燃燒室110進行排氣之通道。排氣通道50的燃燒室壁30側的開口部50a為排氣口。藉由閥動機構使排氣閥152上下移動，藉此來開閉排氣口50a。於排氣通道50的與燃燒室壁30為相反側之開口部50b上，連接有排氣管142。

典型地，複數個冷卻片10包含自用以規定排氣通道50之排氣通道壁延伸之冷卻片10(於第10圖中，相對地位於右側)。於本實施形態中，複數個冷卻片10，進而包含自用以規定吸氣通道40之吸氣通道壁延伸之冷卻片10(於第10圖中，相對地位於左側)。

冷卻空氣通道60(第10圖和第13圖所示)是用以使凸輪室壁20和燃燒室壁30之間通過冷卻空氣之通道。如第7圖所示，冷卻空氣通道60的入口60a，位於缸頭本體100的左側面，冷卻空氣通道60的出口60b，位於缸頭本體100的右側面。藉由冷卻風扇121而被導入至圍板130內之冷卻空 氣CA，自入口60a導入至冷卻空氣通道60內，於通過冷卻空氣通道60之過程中，將缸頭本體100冷卻後，自出口60b排出至缸頭本體100的外部。

缸頭本體100，是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形。缸頭本體100的材料也就是鋁合金，包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si(矽)、0.5wt%以下的Cu(銅)、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr(鍶)、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg(鎂)、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe(鐵)、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn(錳)。

如第6圖、第7圖及第12圖所示，缸頭本體100，進而具有容置凸輪鏈113之凸輪鏈室70。凸輪鏈113是用以驅動閥動機構的凸輪軸108之構件。

當自氣缸軸線方向D1(第6圖、第7圖及第12圖中的垂直於紙面之方向)來觀察時，排氣通道50是以隨著從入口(排氣口50a)側朝向出口(開口部50b)側而遠離凸輪鏈室70之方式延伸。亦即，排氣通道50的軸線50x，相對於缸頭本體100的前後方向而傾斜。又，當自氣缸軸線方向D1來觀察時，排氣通道50是以其軸線50x成直線狀之方式而形成。

又，如第6圖、第7圖及第12圖所示，缸頭本體100，具有分別插通有帶頭螺栓之複數個螺栓孔80a~80d。藉由插通於該等螺栓孔80a~80d之帶頭螺栓(典型地為無頭螺栓(螺樁))，缸頭本體100與缸體103結合。複數個(此處為4個)螺栓孔80a~80d的其中一個螺栓孔(於第6圖和第12 圖中位於右上方、於第7圖中位於右下方之螺栓孔)80a，被設置於排氣通道50與凸輪鏈室70之間。冷卻空氣通道60的一部分位於此螺栓孔80a與排氣通道50之間。具有螺栓孔80a~80d之凸座80，有時亦稱為帶頭螺栓用凸座或無頭螺栓用凸座。

已說明，在本實施形態的引擎101中，缸頭本體100，是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形。該鋁合金，包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn。利用由這種鋁合金來形成缸頭本體100，如下述(1)至(7)的說明，能夠得到鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體100。

(1)鑄造性：藉由將Si含量設為8.0wt%以上且將Mg含量設為0.5wt%以下，能夠確保熔融金屬的流動性。又，藉由將Fe含量設為0.5wt%以上，能夠防止在金屬模具上發生黏砂(seizure，熔執、滯塞)。因此，藉由將Si含量設為8.0wt%以上、將Mg含量設為0.5wt%以下且將Fe含量設為0.5wt%以上，能夠確保充分的鑄造性。因此，能夠將具有冷卻片和冷卻空氣通道的比較複雜形狀的缸頭本體(也就是氣冷式單汽缸內燃機用的缸頭本體)，藉由壓鑄以適當的方式成形。

(2)冷卻性：藉由將Si含量設為12.0wt%以下、將Cu含量設為0.5wt%以下且將Sr含量設為0.02wt%以下，能 夠確保充分的熱傳導率以提高冷卻性。另外，自冷卻性的提高的點，較佳是將缸頭本體在鑄造後進行水冷，然後，以240℃以上的溫度，對缸頭本體進行1小時以上的熱處理。

(3)常溫強度：藉由將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠使合金析出強化。因此，能夠確保充分的常溫強度以防止螺栓用凸座的座面或凸輪鏈室的變形。另外，自常溫強度的確保的觀點，對於缸頭本體之熱處理(鑄造和水冷後的熱處理)的溫度及時間，較佳是260℃以下的溫度及3小時以下。

(4)高溫強度：藉由將Si含量設為8.0wt%以上，能夠使合金散佈強化。又，藉由將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠使合金析出強化。因此，藉由將Si含量設為8.0wt%以上且將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠確保缸頭本體所被要求的高溫強度。

常溫疲勞強度：藉由將Mg含量設為0.2wt%以上，能夠使合金析出強化。又，藉由將Mn含量設為Fe含量的1/2以上，能夠抑制粗大的Fe針狀析出物的發生。因此，藉由將Mg含量設為0.2wt%以上且將Mn含量設為Fe含量的1/2以上，能夠確保缸頭本體所被要求的常溫疲勞強度。

(6)熱循環疲勞強度：藉由將Si含量設為12.0wt%以下，能夠提高韌性。又，藉由將Sr含量設為0.002wt%以上，能夠使Si細微地散佈。進而，藉由將Fe含量設為1.0wt%以下，能夠規制金屬間化合物量。又，藉由將Mn含量設為0.3wt%以上，能夠抑制粗大的Fe針狀析出物的發生。因此，藉由將Si含量設為12.0wt%以下、將Sr含量設為0.002wt% 以上、將Fe含量設為1.0wt%以下且將Mn含量設為0.3wt%以上，能夠確保充分的熱疲勞強度以進行高壓縮比的運轉。

(7)機械加工性和尺寸安定性：藉由將Si含量設為12.0wt%以下且將Mn含量設為0.6wt%以下，以規制析出物的量及尺寸，藉此即使在燃燒室壁這樣的較厚部分也能夠確保充分的機械加工性和尺寸安定性，而能夠進行鑄造後的缸口加工以提高內燃機的性能。另外，自尺寸安定性的確保的觀點，對於缸頭本體之熱處理(鑄造和水冷後的熱處理)的溫度及時間，較佳是240℃以上的溫度及1小時以上。

又，在本實施形態的引擎101中，缸頭本體100在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上。藉由缸頭本體100在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上，能夠充分提高缸頭本體100的冷卻性。

進而，在本實施形態的引擎101中，缸頭本體100在常溫時的洛氏硬度，較佳是70HRF以上且90HRF以下。在缸頭本體100於常溫時的洛氏硬度未滿70HRF的情況下，缸頭本體100有時不能夠確保必要的強度。又，在缸頭本體100於常溫時的洛氏硬度超過90HRF的情況下，金屬間化合物會是高密度的細微析出的狀態，而不能夠得到想要的熱傳導率。

這樣，依據本發明，能夠得到一種鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體100。因此，所實現的引擎(氣冷式單汽缸內燃機)101，能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。

本實施形態中的引擎101，例如，能夠由以下的方式來製造。

首先，準備鋁合金，該鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn。只要在上述範圍內，鋁合金的組成沒有限定。

繼而，將缸頭本體100，藉由壓鑄而由上述鋁合金一體成形，該缸頭本體100具有：複數個冷卻片10；凸輪室壁20；燃燒室壁30；吸氣通道40；排氣通道50；及，冷卻空氣通道60。成形後，將缸頭本體100進行水冷，然後，以240℃以上且260℃以下的溫度，對缸頭本體100進行1小時以上且3小時以下的熱處理(T5的過時效處理(overage treatment))。

繼而，對於缸頭本體100進行必要的機械加工。如此進行來得到缸頭本體100。

與上述的缸頭本體100的製作，以不同途徑來準備曲軸箱102或缸體103。然後，使用缸頭本體100、曲軸箱102及缸體103來組成引擎101。這樣，以完成引擎101。

在上述製造方法中，在缸頭本體100的成形步驟之後，將缸頭本體100進行水冷，以後實行的步驟，是以240℃以上且260℃以下的溫度，對缸頭本體100進行1小時以上且3小時以下的熱處理。藉由熱處理溫度是240℃以上，且熱處理時間是1小時以上，能夠確保充分的熱傳導率以確實得 到提高冷卻性的效果。又，藉由熱處理溫度是260℃以下，且熱處理時間是3小時以下，能夠確保缸頭本體所被要求的尺寸安定性。

此處，針對以Si、Cu、Sr、Mg、Fe及Mn含量全部在上述範圍內的鋁合金作為材料且利用上述熱處理條件所製作的缸頭本體100(實施例1、2)，以及以Si、Cu、Sr、Mg、Fe及Mn含量的至少一個在上述範圍以外的鋁合金作為材料、或利用上述以外的時間範圍及/或溫度範圍進行熱處理所製作的缸頭本體(比較例1至33)，說明其特性的評價結果。

在下記第1表、第2表及第3表，針對實施例1、2及比較例1~33，繪示鋁合金的組成、熱處理溫度(時效溫度)及熱處理時間。另外，在第2表及第3表中，比較例1~33的鋁合金的成分當中，在上述範圍以外的數值是以斜體來繪示。又，比較例1~33的熱處理溫度及熱處理時間當中，在上述範圍以外的數值是以斜體來繪示。

[第2表]

[第3表]

又，在第4表、第5表及第6表，針對實施例1、2及比較例1~33，繪示鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性的評價結果。針對鑄造性的評價結果，將熔融金屬的澆鑄不良或在金屬模具上黏砂沒有發生的情況下則標記為「○」，有發生的情況下則標記為「×」。針對熱傳導率的評價結果，100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上的情況下則標記為「○」，未滿145W/(m．K)的情況下則標記為「×」。針對 在常溫的強度(常溫強度)的評價結果，張力強度(tensile strength)是180Mpa以上的情況下則標記為「○」，未滿180Mpa的情況下則標記為「×」。針對在175℃的強度(高溫強度)的評價結果，屈服強度(yield strength)σ 0.2(σ s)是120Mpa以上的情況下則標記為「○」，未滿120Mpa的情況下則標記為「×」。針對常溫疲勞強度的評價結果，10⁷次疲勞強度是100Mpa以上的情況下則標記為「○」，未滿100Mpa的情況下則標記為「×」。針對熱循環疲勞強度的評價結果，在常溫與250℃的循環500次下不會破損的容許變形量(fairness limit)是0.4%以上的情況下則標記為「○」，未滿0.4%的情況下則標記為「×」。針對機械加工性的評價結果，在切削工具的壽命因為刀鋒缺損等而減少的事例出現的情況下則標記為「×」，沒有出現的情況下則標記為「○」。針對尺寸安定性的評價結果，引擎運轉的熱所造成的機械加工後的尺寸變化小則標記為「○」，尺寸變化大則標記為「×」。

另外，熱處理溫度，會影響熱傳導率、常溫強度及尺寸安定性。若熱處理溫度比260℃更高，則即使是短時間也會使時效進行至變成過時效，而使材料軟化。因此，熱傳導率上升，而常溫強度下降。常溫疲勞強度相關於常溫強度，常溫強度低則常溫疲勞強度也低。又，若熱處理溫度比240℃更低，則引擎運轉所施加的熱是在熱處理溫度以上時會發生尺寸改變。又，即使是240℃以上且260℃以下的溫度若進行3小時以上的熱處理，則同樣會使時效進行至變成過時效，而使材料軟化。又，在缸頭本體中存在有一部分的厚度較大 的部位，所以若熱處理時間是1小時以下，則製品的一部分會變成熱處理尚未完成的狀態。若上述原因所造成的材料軟化發生，則無法實現在常溫中70HRF以上的洛氏硬度。又，若熱處理溫度未滿240℃，且熱處理時間未滿1小時，則無法實現145W/(m．K)以上的熱傳導率。

[第6表]

自第1表至第6表，可知在實施例1及2中，所有的評價項目都繪示為「○」，而沒有一個繪示為「×」的評價項目。相對於此，在比較例1~33中，至少都有一個繪示為「×」的評價項目。以下，針對各個評價項目，說明在比較例中得不到良好結果的理由(也就是在實施例中能得到良好結果的理由)。

針對鑄造性，在比較例1、4、6、8、9、11~13、15、17、20、27及29中不能得到良好的評價結果。於此，可想到的原因是Si含量未滿8.0wt%(比較例1、6、8、12、13、17及29)，Fe含量未滿0.5wt%(比較例1、4、9、11、15、17及27)，又，Mg含量超過0.5wt%(比較例8、9、17及20)。若Si含量未滿8.0wt%，則會發生澆鑄不良，而成為鑄造缺陷 的原因。又，Mg含量超過0.5wt%，則熔融金屬的黏度上升而發生澆鑄不良，而成為鑄造缺陷的原因。又，Fe含量未滿0.5wt%，會在金屬模具上發生黏砂。

相對於此，在實施例1、2中，Si含量是8.0wt%以上、Mg含量是0.5wt%以下且Fe含量是0.5wt%以上，而不會發生熔融金屬的澆鑄不良，又，也不會在金屬模具上發生黏砂。這樣，已確認藉由鋁合金的Si含量是8.0wt%以上、Mg含量是0.5wt%以下且Fe含量是0.5wt%以上，能夠確保得到充分的鑄造性。

針對熱傳導率，在比較例1~11、15、16、18、19、21、24、32及33中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因主要是Cu含量超過0.5wt%(比較例1~9及19)。對於鋁合金之Cu的添加，雖然能夠提高常溫、高溫強度，但是卻會使熱傳導率降低。

但是，在比較例10、11、15、16、18、21及24中，儘管Cu含量是0.5wt%以下，卻仍不能得到良好的結果。於此，可想到的原因是Si含量超過12.0wt%(比較例11、15、16及24)，又，Sr含量超過0.02wt%(比較例21)。Si含量超過12.0wt%就不能得到充分的熱傳導率，是因為Si在α相中析出會切斷α相而妨礙熱的傳導。Sr含量超過0.02wt%就不能得到充分的熱傳導率，是因為Si在結晶粒界中細微散佈而妨礙熱的傳導。或者，也可想到的原因是熱處理溫度未滿240℃，或熱處理時間未滿1小時(比較例10、18、32及33)。

相對於此，在實施例1、2中，Si含量是12.0wt% 以下、Cu含量是0.5wt%以下且Sr含量是0.02wt%以下，且熱處理溫度是240℃以上，熱處理時間是1小時以上，而使100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上。這樣，已確認藉由Si含量是12.0wt%以下、Cu含量是0.5wt%以下、Sr含量是0.02wt%以下，且熱處理溫度是240℃以上，熱處理時間是1小時以上，能夠確保得到充分的熱傳導率以提高冷卻性。

針對常溫強度，在比較例3、4、7、10~13、17、25、30及31中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因主要是Mg含量未滿0.2wt%(比較例10~12及25)。若Mg含量未滿0.2wt%，則不能充分得到Mg₂Si的析出所造成的強度提高的效果。又，熱處理溫度比260℃更高(比較例3、4、13及30)，或熱處理時間比3小時更長(比較例3、4、7、17及31)也是原因。

相對於此，在實施例1、2中，Mg含量是0.2wt%以上，且熱處理溫度是260℃以下，熱處理時間是3小時以下，而使常溫強度是180Mpa以上。這樣，已確認藉由Mg含量是0.2wt%以上，且熱處理溫度是260℃以下，熱處理時間是3小時以下，能夠確保得到充分的常溫強度。

針對高溫強度，在比較例3、4及13中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因主要是熱處理溫度是260℃以上而變成過時效狀態。

相對於此，在實施例1、2中，熱處理溫度是240℃以上且260℃以下，且熱處理時間是1小時以上且3小時以下，而使高溫強度的屈服強度σ 0.2(σ s)是120Mpa以上。

針對常溫疲勞強度，在比較例3~7、10~17、25、28、30及31中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因主要是Si含量超過15.0wt%(比較例3、5、7、11、15及16)。若Si含量超過15.0wt%，則板狀的共晶Si或粗大的初晶Si會造成韌性降低，因此使常溫疲勞強度降低。

另外，針對常溫疲勞強度，在比較例10、12及25中不能得到良好的結果，可想到是因為Mg的不足。又，可想到熱處理溫度比260℃更高，或熱處理時間比3小時更長(比較例4、13及17)也是原因。

又，可想到Mn含量未滿Fe含量的1/2(比較例6及14)也是原因。若Mn含量未滿Fe含量的1/2，則在厚度較大的部分會析出針狀的Fe系的金屬間化合物。另外，在比較例18中，儘管Mn含量未滿Fe含量的1/2(相對於Fe含量是0.6wt%，Mn含量是0.2wt%)，仍得到充分的常溫疲勞強度，但是可想到這是因為Fe含量少而造成的針狀的金屬間化合物的量少。

另一方面，在實施例1、2中，Si含量是15.0wt%以下、Mg含量是0.2wt%以上、Mn含量是Fe含量的1/2以上，且熱處理溫度是260℃以下，熱處理時間是3小時以下，而使10⁷次的疲勞強度是100MPa以上。這樣，已確認藉由Si含量是15.0wt%以下、Mg含量是0.2wt%以上、Mn含量是Fe含量的1/2以上，且熱處理溫度是260℃以下，熱處理時間是3小時以下，能夠確保得到充分的疲勞強度。

針對熱循環疲勞強度，在比較例1~10、14、16、 22及26中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因主要是Cu含量是2.0wt%以上(比較例1~9)、Sr含量未滿0.002wt%(比較例26)、Fe含量超過1.0wt%(比較例3、6、8、10、14、16及22)。如已說明，若Cu含量超過0.5wt%則熱傳導率降低，又，熱循環疲勞強度隨之降低。雖然藉由將Sr添加至鋁合金，能夠使金屬組織細微化以補強熱循環疲勞強度的降低，但是若Sr含量未滿0.002wt%，則不能充分得到其效果。又，若Fe含量超過1.0wt%，則生成Al-Fe或Al-Fe-Si等的金屬金屬間化合物而造成韌性降低，因此造成熱循環疲勞強度的降低。

相對於此，在實施例1、2中，Cu含量未滿2.0wt%、Sr含量是0.02wt%以上，且Fe含量是1.0wt%以下，而使得在常溫與250℃的循環下的容許變形量是0.4%以上，而能夠針對熱循環疲勞強度得到良好的評價結果。這樣，已確認藉由Cu含量未滿2.0wt%、Sr含量是0.02wt%以上，且Fe含量是1.0wt%以下，能夠確保得到充分的熱循環疲勞強度。

針對機械加工性，在比較例3、5、7、11、15、16及23中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因是Si含量超過14.0wt%(比較例3、5、7、11、15及16)，又，Mn含量超過0.6wt%(比較例23)。若Si含量超過14.0wt%，則板狀的共晶Si或粗大的初晶Si會造成機械加工性降低。又，若Mn含量超過0.6wt%，則在凝固慢的場所(燃燒室壁30這種厚度較大的部分)會析出粗大的金屬間化合物(Al-Fe-Mn)，而造成機械加工性降低。

相對於此，在實施例1、2中，Si含量是14.0wt%以下、且Mg含量是0.6wt%以下，而針對機械加工性能夠得到良好的評價結果。這樣，已確認藉由Si含量是14.0wt%以下、且Mg含量是0.6wt%以下，即使在燃燒室壁30這種厚度較大的部分也能夠確保得到充分的機械加工性。

針對尺寸安定性，在比較例1、5、8~10、12、14~16、18及32中不能得到良好的結果。於此，可想到的原因是熱處理溫度未滿240℃或熱處理時間未滿1小時。若熱處理溫度未滿240℃或熱處理時間未滿1小時，則引擎運轉中的熱造成熱處理溫度以上的熱負荷的施加時，會使材料產生永久生長(不可逆的尺寸生長，permanent growth)。

如上述，缸頭本體100的材料也就是鋁合金，藉由包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn，能夠得到鑄造性、冷卻性、常溫強度、高溫強度、常溫疲勞強度、熱循環疲勞強度、機械加工性及尺寸安定性全部優異的缸頭本體100。

又，如第1表、第3表、第4表及第6表所示，在實施例1、2中，熱處理溫度是240℃以上，且熱處理時間是1小時以上，相較於實施例32之熱處理溫度未滿240℃，或實施例33之熱處理時間未滿1小時，能夠得到更高的熱傳導率。這樣，已知藉由熱處理溫度是240℃以上，且熱處理時間是1小時以上，能夠確保充分的熱傳導率以更確實得到冷卻 性的提高效果。

進而，在實施例1、2中，熱處理溫度是260℃以下，且熱處理時間是3小時以下，相較於實施例30之熱處理溫度超過260℃，或實施例31之熱處理時間超過3小時，能夠得到更優異的常溫強度。這樣，已知藉由熱處理溫度是260℃以下，且熱處理時間是3小時以下，能夠確保缸頭本體100所被要求的尺寸安定性。

又，如本實施形態，排氣通道50，是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室70之方式延伸，而能夠擴大排氣通道50的出口與凸輪鏈室70之間的空間。因此，易於確保冷卻空氣通道60的截面積充分大。因此，可實現充分高的冷卻性能。

進而，在本實施形態中，排氣通道50，是以其軸線50x成直線狀之方式而形成。因此，能夠降低排氣阻力，實現更加高效的燃燒。又，當藉由壓鑄來成形缸頭本體100時，能夠藉由金屬模具來形成最終形狀的排氣通道50，所以排氣通道50的形狀無需藉由後加工來完工的方式進行變更。

另外，自確保冷卻空氣通道60的截面積充分大之觀點來看，較佳為，排氣通道50的軸線50x相對於前後方向以某種程度以上的較大的角度而傾斜。具體而言，較佳為，排氣通道50的軸線50x，相對於連結4個螺栓孔80a~80d中的位於凸輪鏈室70側之2個螺栓孔80a和80b的中心所連結而成的直線L3，以呈20°以上的角度之方式而傾斜。但若傾斜角度過大，由於排氣阻力可能變得過大，因此，傾斜角度較 佳為30°以下。

如本實施形態，若複數個螺栓孔80a~80d中的某個螺栓孔80a設置於排氣通道50與凸輪鏈室70之間，則需要使冷卻空氣通道60的一部分位於(配置於)比排氣通道50與凸輪鏈室70之間更狹窄的空間(也就是螺栓孔80a與排氣通道50之間的空間)內。然而，如上所述，排氣通道50是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室70之方式延伸，藉此，即便於螺栓孔80a與排氣通道50之間，亦可確保冷卻空氣通道60的截面積充分大。

又，若以軸線50x成直線狀之方式，來設計排氣通道50的形狀，即便不使用模心，藉由金屬模具即可容易形成排氣通道50。若藉由金屬模具來形成排氣通道50，則可使排氣通道50的內周面的表面粗糙度小於使用模心時的表面粗糙度。更具體而言，可使排氣通道50的內周面的表面粗糙度Rz(最大高度)為30μm以下，可降低排氣阻力並提高引擎101的輸出。再者，藉由使吸氣通道40的內周面的表面粗糙度Rz亦為30μm以下，可降低吸氣阻力並進一步提高引擎101的輸出。

較佳為，複數個冷卻片10包含自用以規定排氣通道50之排氣通道壁延伸之冷卻片10。由於排氣通道50是在缸頭本體100中亦容易變得溫度較高之處，因此，藉由使冷卻片10自排氣通道壁延伸，可提高冷卻效率。自充分確保較高的冷卻效率之觀點來看，更具體而言，自排氣通道壁延伸之冷卻片10，是自排氣通道壁中的至少比與螺栓孔(最接近於 自排氣通道壁延伸之冷卻片10之螺栓孔)80c相對應之凸座(無頭螺栓用凸座)80更接近氣缸軸線L1側之部分延伸(參照第10圖)。

此處，將複數個冷卻片10中的相對於燃燒室壁30的頂部而位於燃燒室110側之冷卻片10a，稱為「第1冷卻片」，並將相對於燃燒室壁30的頂部而位於與燃燒室110為相反側(也就是凸輪室側)之冷卻片10b，稱為「第2冷卻片」。於本實施形態中，根據第8圖、第9圖及第10圖可知，複數個冷卻片10是以第1冷卻片10a的面積的合計大於第2冷卻片10b的面積的合計之方式而設置。

於引擎101的運轉中，缸頭本體100中，相對於燃燒室壁30的頂點部為燃燒室110側的區域，比相對於燃燒室壁30的頂點部與燃燒室110為相反側的區域，其溫度較高。因此，藉由使位於前者的區域中之第1冷卻片10a的面積的合計，大於位於後者的區域中之第2冷卻片10b的面積的合計，可有效地提高冷卻性。

又，於本實施形態中，如第10圖所示，當自相對於氣缸軸線L1與凸輪鏈室70為相反側來觀察時(當自第10圖中的垂直於紙面之方向來觀察時)，複數個冷卻片10是以下述方式而設置：第1冷卻片10a的氣缸軸線L1側的端部10a1比第2冷卻片10b的氣缸軸線L1側的端部10b1更接近氣缸軸線L1。也就是說，第2冷卻片10b的端部10b1，比第1冷卻片10a的端部10a1更遠離氣缸軸線L1。藉此，可進一步增大冷卻空氣通道60的截面積。

進而，於本實施形態中，如第10圖所示，冷卻空氣通道60的一部分是藉由排氣通道壁51所規定，該排氣通道壁51規定排氣通道50，並與凸輪室壁20以呈銳角之方式交叉。藉此，可獲得如下所述的優點。

通常，在壓鑄時利用金屬模具來形成冷卻空氣通道的形狀的情況下，金屬模具的與冷卻空氣通道相對應之部分，具有比其他部分突出之形狀。具有此種突出之形狀之部分的前端，因熔融金屬的熱量而易於變得溫度較高。尤其是若前端有棱角，就可能會熔損。因此，一般而言，將前端設計成剖面為圓形。然而，如本實施形態般，藉由利用以與凸輪室壁20呈銳角之方式交叉之排氣通道壁51來規定冷卻空氣通道60的一部分，可增大冷卻空氣通道60的截面積。此時，由於凸輪室壁20與排氣通道壁51的厚度均可較小，因此，可避免熔損的問題。

較佳為，凸輪室壁20具有2.5mm以下的厚度。藉由使凸輪室壁20的厚度為2.5mm以下，可更確實地防止金屬模具的棱角發生熔損。但若凸輪室壁20的厚度不足1.5mm，則無法充分獲得凸輪室109所要求的耐壓強度，且對由於應變而產生的變形應力之耐性有時會不足，因此，凸輪室壁20的厚度較佳為1.5mm以上。

又，於本實施形態中，由於缸頭本體100是藉由壓鑄而成形，因此，可縮小冷卻片10的厚度與節距，並可提高冷卻性。具體而言，如第14圖所示，當使複數個冷卻片10各自的前端部的厚度為t，並使複數個冷卻片10的節距為p 時，可使各冷卻片10的前端部的厚度t為1.0mm以上且2.5mm以下，並以7.5mm以下的節距p來配置複數個冷卻片10。

較佳為，複數個冷卻片10各自具有2.0°以下的拔模斜度(拔模角度，draft angle)。藉由將拔模斜度減小為2.0°以下，由於可增大冷卻片10的根部之間的間隔，因此，可進一步提高冷卻性。但自易於脫模之觀點來看，複數個冷卻片10各自的拔模斜度較佳為1.0°以上。

又，如第10圖所示，本實施形態中的缸頭本體100，進而具有肋(rib)90，該肋90設置於冷卻空氣通道60內，且連結燃燒室壁30與凸輪室壁20。藉由使肋90連結燃燒室壁30與凸輪室壁20，肋90可將燃燒室壁30的熱量傳達至凸輪室壁20，而凸輪室109可使用潤滑油來進行冷卻，因此，可提高冷卻性。又，藉由將肋90配置於冷卻空氣通道60內，亦可獲得由冷卻空氣CA所產生的冷卻效果。

再者，較佳為，肋90是沿著當缸頭本體100以壓鑄而成形時的起模方向而形成。因此，較佳為，肋90是沿著用以規定冷卻空氣通道60之壁部分(冷卻空氣通道壁)而形成。

又，較佳為，沿著正交於排氣通道50的軸線50x之面之排氣通道50的剖面形狀大致為橢圓，且排氣通道50的出口50b的形狀，如第9圖所示，大致為真圓。由於排氣管142的剖面形狀一般大致為真圓，因此，藉由使排氣通道50的出口50b的形狀大致為真圓，可防止通道面積的急劇變化，並防止引擎101的性能降低。如上所述，由於排氣通道50是以隨著自入口側朝向出口側而遠離凸輪鏈室70遠離之方式延 伸，因此，若沿著正交於軸線50x之面之排氣通道50的剖面形狀大致為真圓，則無法使排氣通道50的出口50b的形狀大致為真圓。藉由使沿著正交於軸線50x之面之排氣通道50的剖面形狀大致為橢圓，也就是說，藉由使沿著正交於軸線50x之面之排氣通道50的剖面形狀的真圓度，低於排氣通道50的出口50b的形狀的真圓度，可使排氣通道50的出口50b的形狀大致為真圓。

進而，亦較佳為，對規定冷卻空氣通道60和凸輪鏈室109之壁部、包含複數個冷卻片10之外側面，進行珠粒噴擊(shot blast)處理。利用由珠粒噴擊處理所實施的粗面化，而使與冷卻空氣CA接觸之面積增加，因此，可謀求進一步提高冷卻性。又，亦可藉由珠粒噴擊處理，對冷卻空氣通道60進行毛邊去除。

又，亦較佳為，設置自肋90延伸之冷卻片、或對肋90施加珠粒噴擊處理，以進一步提高冷卻性。

本發明的實施形態中的內燃機101，適合用於機車、ATV(All Terrain Vehicle)等各種跨坐型車輛。又，亦適合用於發電機等。

[產業上之可利用性]

依據本發明，提供一種氣冷式單汽缸內燃機，其能夠以高壓縮比來運轉而燃油效率優異。依據本發明的氣冷式單汽缸內燃機，適合用於包括機車在內之各種跨坐型車輛。

30‧‧‧燃料室壁

32‧‧‧塞孔

40‧‧‧吸氣通道

40a‧‧‧吸氣口

50‧‧‧排氣通道

50a‧‧‧排氣口(排氣通道的入口)

50x‧‧‧排氣通道的軸線

60a‧‧‧冷卻空氣通道的入口

60b‧‧‧冷卻空氣通道的出口

70‧‧‧凸輪鏈室

80‧‧‧帶頭螺栓凸座

80a‧‧‧螺栓孔

80b‧‧‧螺栓孔

80c‧‧‧螺栓孔

80d‧‧‧螺栓孔

100‧‧‧缸頭本體

13A-13A’‧‧‧線

L3‧‧‧連結螺栓孔80a和80b的中心之直線

CA‧‧‧冷卻空氣

Claims (9)

1. 一種氣冷式單汽缸內燃機，其具備缸頭本體，該缸頭本體具有：複數個冷卻片；凸輪室壁，其規定凸輪室；燃燒室壁，其規定燃燒室；吸氣通道，其用以進行朝向前述燃燒室的吸氣；排氣通道，其用以自前述燃燒室進行排氣；及，冷卻空氣通道，其用以使冷卻空氣通過前述凸輪室壁和前述燃燒室壁之間；並且，前述缸頭本體是藉由壓鑄而由鋁合金一體成形；前述鋁合金，包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn；前述缸頭本體在100℃時的熱傳導率是145W/(m．K)以上，且前述缸頭本體在常溫時的洛氏硬度是70HRF以上且90HRF以下。
2. 如請求項1所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述複數個冷卻片各自的前端部，具有1.0mm以上且2.5mm以下的厚度；前述複數個冷卻片是以7.5mm以下的節距配置。
3. 如請求項1所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述複數個冷卻片，各自具有1.0°以上且2.0°以下的拔模斜度。
4. 如請求項2所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述複數 個冷卻片，各自具有1.0°以上且2.0°以下的拔模斜度。
5. 如請求項1至4中任一項所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述排氣通道的內周面的表面粗糙度Rz為30μm以下。
6. 如請求項1至4中任一項所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述複數個冷卻片，包含自用以規定前述排氣通道之排氣通道壁延伸之冷卻片。
7. 如請求項5所述之氣冷式單汽缸內燃機，其中，前述複數個冷卻片，包含自用以規定前述排氣通道之排氣通道壁延伸之冷卻片。
8. 一種跨坐型車輛，其具備如請求項1至7中任一項所述之氣冷式單汽缸內燃機。
9. 一種氣冷式單汽缸內燃機的製造方法，其包含：第一步驟，此步驟準備鋁合金，該鋁合金包含8.0wt%以上且12.0wt%以下的Si、0.5wt%以下的Cu、0.002wt%以上且0.02wt%以下的Sr、0.2wt%以上且0.5wt%以下的Mg、0.5wt%以上且1.0wt%以下的Fe、及0.3wt%以上且0.6wt%以下的Mn；第二步驟，此步驟將缸頭本體，藉由壓鑄而由鋁合金一體成形，該缸頭本體具有：複數個冷卻片；凸輪室壁，其規定凸輪室；燃燒室壁，其規定燃燒室；吸氣通道，其用以進行朝向前述燃燒室的吸氣；排氣通道，其用以自前述燃燒室進行排氣；及，冷卻空氣通道，其用以使冷卻空氣通過前述凸輪室壁和前述燃燒室之間；及，第三步驟，此步驟在前述第二步驟之後，將前述缸頭本 體進行水冷，然後，以240℃以上且260℃以下的溫度，對前述缸頭本體進行1小時以上且3小時以下的熱處理。