(57)【要約】【課題】複数の気筒を備え、気筒毎に複数の吸気ポートと複数の排気ポートを備え、シリンダヘッドの点火プラグの周囲部に冷却用オイルジャケットが形成された４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、点火プラグ装着部の周辺のみならず、吸気ポート及び排気ポートの周辺部もオイルによって十分に冷却される構造を提供しようとするものである。【解決手段】上記オイルジャケットにオイルを導くオイル通路を吸気ポートの二叉部の間と排気ポートの二叉部の間とに設けたことを特徴とするものである。【選択図】          図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備え、気筒毎に複数の吸気ポートと複数の排気ポートを備え、
シリンダヘッドの点火プラグの周囲部に冷却用オイルジャケットが形成された４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、
上記オイルジャケットにオイルを導くオイル通路を吸気ポートの二叉部の間と排気ポートの二叉部の間とに設けたことを特徴とする４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項２】
吸気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積より、排気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項３】
吸気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅は略一定であり、排気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅は、点火プラグから排気側に向けて徐々に拡大していることを特徴とする請求項２に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項４】
上記空冷式内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、
オイルギャラリに連通して上記オイルジャケットにオイルを流通するシリンダヘッド側のオイル通路がそれぞれの気筒毎に独立して形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【請求項５】
上記オイルジャケットへ向かうオイル供給系は、内燃機関潤滑のためのオイル供給系とは別系統となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動二輪車等車両用の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に４サイクル空冷式内燃機関では、表面に形成した冷却フィンの放熱作用によって、高温部の冷却が行われる。しかしながら、点火プラグ装着部の周辺、および吸気ポート、排気ポートの燃焼室側開口部の付近は、内燃機関の内部であるため、内燃機関外周部の冷却フィンによる放熱作用では十分な冷却が行われない。このため点火プラグ装着部の周囲にオイルジャケットを設け、オイル通路を介して、潤滑用オイルの一部を流通させて冷却する例がある（例えば、特許文献１参照。）。
この例では、車両進行方向に直交し、吸気ポートと排気ポートの間に、ポートに対して直交する方向にオイル通路が形成されている。このためオイルにより点火プラグ装着部の周辺は冷却されるが、熱負荷の高い吸気ポートや排気ポートの付近は十分に冷却されない。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−３２５１２号公報（第１図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は点火プラグ装着部の周辺のみならず、吸気ポート及び排気ポートの周辺部もオイルによって十分に冷却される構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、複数の気筒を備え、気筒毎に複数の吸気ポートと複数の排気ポートを備え、シリンダヘッドの点火プラグの周囲部に冷却用オイルジャケットが形成された４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、上記オイルジャケットにオイルを導くオイル通路を吸気ポートの二叉部の間と排気ポートの二叉部の間とに設けたことを特徴とする４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造に関するものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、吸気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積より、排気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積を大きくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、吸気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅は略一定であり、排気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅は、点火プラグから排気側に向けて徐々に拡大していることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、上記空冷式内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関であり、オイルギャラリに連通して上記オイルジャケットにオイルを流通するシリンダヘッド側のオイル通路がそれぞれの気筒毎に独立して形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の４サイクル空冷式内燃機関のシリンダヘッド冷却構造において、上記オイルジャケットへ向かうオイル供給系は、内燃機関潤滑のためのオイル供給系とは別系統となっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によって、点火プラグ周辺だけでなく、吸気ポートおよび排気ポートの周辺の冷却が可能となり、シリンダヘッドが効果的に冷却される。
【００１１】
請求項２の発明によって、熱負荷の高い排気側の受熱面積を増やすことによって、熱バランスに優れた冷却が可能となる。
【００１２】
請求項３の発明によって、請求項２の効果を達成しつつ、オイルジャケットのための中子を自立させ、鋳造によって、オイルジャケットの形成が容易にできる。また、オイルジャケット形成のための機械加工、または別部材の必要がないので、コスト削減ができる。
【００１３】
請求項４の発明によって、オイル通路をそれぞれ気筒毎に独立して形成することにより、各気筒に供給するオイルの流量を適切に制御でき、気筒間の熱バランスが良好となる。
【００１４】
請求項５の発明によって、内燃機関冷却のために必要なオイル流量設定が明確化でき、冷却に必要とされるオイルの量を適切に冷却系に供給できるので、オイルポンプの容量を最適化できる。また、シリンダヘッド内の潤滑用オイル通路を冷却系オイル通路から分岐させて形成する必要がないので、オイル通路が簡略化され、加工コスト、製造コストが削減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る４気筒ＤＯＨＣウェットサンプ式内燃機関１の縦断面を右方から見た図に、冷却系オイル回路を示した図である。矢印Ｆは前方を指している。この内燃機関１は動力発生部２と変速機部３とが一体化されている。内燃機関１の外殻は、 下クランクケース５、上クランクケース６、シリンダブロック７、シリンダヘッド８、シリンダヘッドカバー９、及びオイルパン10からなっている。上下に２分割されているクランクケース５、６の合わせ面の軸受に、クランク軸11、変速機のメイン軸12、カウンタ軸13が回転可能に支持されている。
【００１６】
シリンダブロック７は４気筒であり、各シリンダ穴14の中には、それぞれピストン15が摺動可能に収容され、コンロッド16を介して、クランク軸11と接続されている。各ピストン15の上面に向き合うシリンダヘッド８の下部に燃焼室20が設けてある。
【００１７】
シリンダヘッド８の上方から、上記各燃焼室20の上部中央に、それぞれ点火プラグ21が挿入され、その先端が燃焼室20内に臨んでいる。シリンダヘッド８には、各燃焼室20に連なる吸気ポート22と排気ポート23が設けられ、その内端が燃焼室に開口している。吸気ポート22と排気ポート23の内端開口には、それぞれの開口を開閉する吸気弁24と排気弁25が設けてある。シリンダヘッド８とシリンダヘッドカバー９の合わせ面の近くに吸気カム軸26、排気カム軸27を始めとする動弁機構28が設けられている。
【００１８】
下クランクケース５の下部に、浅底部10Ａと深底部10Ｂとを備えたオイルパン10が接続されている。オイルパン10の深底部10Ｂにストレーナ30を備えたオイル吸入管31が設けられ、その上部にオイルポンプ32が接続されている。オイルポンプ32は冷却系用オイルポンプ32Ａと潤滑系用オイルポンプ32Ｂとからなり、同一のオイルポンプ軸33に接続されている。
【００１９】
上記内燃機関には冷却系オイル回路と潤滑系オイル回路が独立に設けられている。それぞれのオイル回路には、上記冷却系用オイルポンプ32Ａと潤滑系用オイルポンプ32Ｂとから別々にオイルが供給される。図１には冷却系オイル回路が示してあり、図２には潤滑系オイル回路が示してある。
【００２０】
図１の冷却系オイル回路において、冷却系用オイルポンプ32Ａに連なる冷却系吐出管Ａ1が上方へ向かって伸びている。この管は、下クランクケース内オイル通路Ａ2、上クランクケース内オイル通路Ａ3を経て、シリンダブロック７内に設けられた冷却系供給側オイルギャラリ38に達する。同オイルギャラリ38に油温センサ47が設けてある。同オイルギャラリ38からのオイル進路は、シリンダブロック７の後壁内に気筒毎に設けられた冷却系供給オイル通路Ａ4に分岐し、各オイル通路はそれぞれシリンダヘッド８内に気筒毎に独立設けられたオイルジャケット40につながる。このオイルジャケット40は、シリンダブロック７の前壁に設けられた冷却系戻りオイル通路Ａ5につながり、上クランクケース６に設けられた戻りオイル通路Ａ6を経て、冷却系戻り側オイルギャラリ42に達する。
【００２１】
ここから先のオイル通路は１本となり、上クランクケース６に設けられた連絡オイル通路Ａ7を経て、サーモスタット43に達する。この装置において、油温が高い場合にはオイルクーラへつながるオイルポートが開き、オイルはオイルクーラ連結パイプＡ8へ流れる。油温が低い時はオイルクーラへつながるオイルポートが閉じて、オイルはバイパス通路Ａ9を経て、上クランクケース内オイル戻り通路45へ流入する。オイルクーラにつながる戻り連結パイプＡ10からの戻りオイルは、上記流路45につながる下クランクケース内オイル戻り通路46へ、オイルクーラ戻りパイプ取付け部67を経て流入するようになっている。クランクケース内オイル戻り通路45、46に流入したオイルは下方へ流れ、オイルパン10内へ戻る。以上が冷却系オイル回路の概要である。
【００２２】
図２の潤滑系オイル回路において、潤滑系オイルポンプ32Ｂに連なる潤滑系吐出管Ｂ1が、オイルパン10の中で湾曲しながら前方へ伸び、オイルフィルタ50に接続されている。下クランクケース内でオイルフィルタ50の上方かつクランク軸11の下方にメインギャラリ51が設けてあり、オイルフィルタ50の中央から伸びるオイルフィルタ出口配管Ｂ2が接続されている。クランク軸11を支持するために、下クランクケース５の複数の仕切り壁と上クランクケース６の複数の仕切り壁との間にジャーナル軸受52が設けてある。上記メインギャラリ51から分岐して上記複数のジャーナル軸受52へ向かうオイル通路Ｂ3が下クランクケースの各仕切り壁の壁体内に穿設されている。
【００２３】
上クランクケース６の上部にオイルジェット用オイルギャラリ53が設けてある。このオイルギャラリ53は、上クランクケース仕切り壁に穿設されたオイル通路Ｂ4によって、中央部の一つのジャーナル軸受52と連通している。各シリンダ穴14毎に上記オイルジェット用オイルギャラリ53に連なる後部噴射ノズル54が設けられ、各シリンダ穴の後部へオイルが噴射される。チェーンテンショナ55を潤滑するオイルが上記オイルジェット用オイルギャラリ53からオイル通路Ｂ5によって供給される。各シリンダ穴14の側部の上クランクケース仕切り壁には各ジャーナル軸受52に連通する前部噴射ノズル56が設けられ、ジャーナル軸受52を通過したオイルが各シリンダ穴14の前部へ噴射される。
【００２４】
中央部の上記とは別の、一つのジャーナル軸受52の周囲部に連通し、シリンダ上方へ向かうオイル通路Ｂ6が上クランクケース仕切り壁の一つに穿設され、シリンダブロック内オイル通路Ｂ7、シリンダヘッド内オイル通路Ｂ8、及び上部オイル通路Ｂ9を経て、吸気カム軸26および排気カム軸27に潤滑用オイルが送られる。カム軸等を潤滑したオイルは、中央部のカムチェーン室を経てオイルパン10へ戻る。以上が潤滑系オイル回路の概要である。
【００２５】
図３は上記内燃機関１の要部縦断面図である。矢印Ｆは前方を指している。図において、冷却系用オイルポンプ32Ａに連なる冷却系吐出管Ａ1が上方へ向かって伸びている。この管は、下クランクケース内オイル通路Ａ2、上クランクケース内オイル通路Ａ3を経て、シリンダブロック７内に設けられた冷却系供給側オイルギャラリ38に達する。同オイルギャラリ38からのオイル進路は、シリンダブロック７の後壁７ｂ内に設けられた気筒毎に独立の冷却系供給オイル通路Ａ4に分かれ、更に、気筒毎に独立に設けられたシリンダヘッド冷却用オイルジャケット40のオイル流入通路39につながる。オイル流入通路39、オイルジャケット40、及びオイル流出通路41は前後方向に連なっている。オイルジャケット40のオイル流出通路41は、シリンダブロック前壁７ａに設けられた気筒毎に独立の冷却系戻りオイル通路Ａ5につながり、上クランクケース６に設けられたオイル通路Ａ6を経て、冷却系戻り側オイルギャラリ42に達する。
【００２６】
図４はシリンダブロック７の上面を上方から見た図である。矢印Ｆは前方を指している。中央にカム軸駆動用チェーンを収容するチェーン室57が設けられ、その両側にシリンダ穴14が各２個づつ、合計４個配置されている。シリンダの前部に左右方向に長いシリンダ前壁７ａ、後部に左右方向に長いシリンダ後壁７ｂ、両側部に前後方向に長いシリンダ側壁７ｃ、およびチェーン室57とシリンダ穴14との間、シリンダ穴14相互の間に前後方向に長い仕切り壁７ｄが設けられ、シリンダの内部空間即ちチェーン室57と複数のシリンダ穴14が囲まれている。上記各壁体が交わる部分にシリンダブロック７、シリンダヘッド８、シリンダヘッドカバー９を上クランクケース６に結合するための連結ボルト挿通孔58が設けてある。シリンダの周囲に空冷用フィン７ｅが張り出している。
【００２７】
シリンダブロック後壁７ｂの下部に、冷却系供給側オイルギャラリ38が設けてあり、オイルポンプ32Ａからのオイルを供給するオイル通路Ａ3の上端が、チェーン室57の近くで、上記オイルギャラリ38に接続されている。上記オイルギャラリ38から分岐してシリンダヘッドの各オイルジャケット40へ向かう冷却系供給オイル通路Ａ4は、各シリンダ後壁７ｂにそれぞれ設けられている。冷却系供給オイル通路Ａ4の上端には、後述のシリンダヘッド８に設けられているオイルジャケット40のオイル流入通路39が連通する。各オイルジャケット40のオイル流出通路41に連なる冷却系戻りオイル通路Ａ5はシリンダ前壁７ａの各シリンダ穴14の前側に設けられている。
【００２８】
図５はシリンダヘッド８の下部を上方から透視的に見た図であり、一部にオイルジャケット40の横断面を上方から見た図が示してある。矢印Ｆは前方を指している。中央にカム軸駆動用チェーン室57の開口があり、その両側に上記シリンダ穴14に対向する燃焼室20が２個づつ、合計４個配置されている。各燃焼室20の周囲部には、上記シリンダブロックの連結ボルト挿通孔58に連続する連結ボルト挿通孔59が設けてある。各燃焼室20の後部には吸気ポート22が設けられ、前部には排気ポート23が設けられている、吸気ポート22と排気ポート23は共に燃焼室付近で二叉に分岐し、吸気ポート22の燃焼室側の開口22ａ、及び排気ポート23の燃焼室側の開口23ａはそれぞれ２個づつとなっている。
【００２９】
各燃焼室20の中央には、その中心に点火プラグ装着孔60を備えた点火プラグ装着部61が設けてある。各点火プラグ装着部61の周囲にはオイルジャケット40が設けられ、その前後部が前後に伸びて、オイル流入通路39とオイル流出通路41が形成されている。オイル流入通路39は上記シリンダブロック７の冷却系供給オイル通路Ａ4に連通し、オイル流出通路41は上記シリンダブロック７の冷却系戻りオイル通路Ａ5に連通している。
【００３０】
各オイルジャケット40のオイル流入通路39から流入したオイルは点火プラグ装着部61で二手に分かれて点火プラグ装着部61の周辺部を冷却し、再び合流してオイル流出通路41へ流出する。上記オイルジャケット40のオイル流入通路39は吸気ポート22の二叉部の間に形成され、上記オイル流出通路41は排気ポート23の二叉部の間に形成されている。これによって、点火プラグ21の周辺だけでなく、吸気ポート22および排気ポート23の周辺の冷却が可能である。
【００３１】
上記オイルジャケット40内のオイル通路において、吸気ポート22の二叉部の間に設けられたオイル流入通路39の表面積より、排気ポート23の二叉部の間に設けられたオイル流出通路41の表面積の方を大きくしてある。熱負荷の高い排気側の受熱面積が大きいので、熱バランスに優れた冷却が可能である。
【００３２】
上記オイルジャケット40内のオイル通路において、吸気ポート22の二叉部の間を通るオイル流入通路39のシリンダ上面視における通路幅は略一定であるが、上記のように排気側の受熱面積の増加に伴って、排気ポート23の二叉部の間を通るオイル流出通路41のシリンダ上面視における通路幅は、点火プラグ60から排気側に向けて徐々に拡大するように形成されている。これによって、シリンダヘッド鋳造時にオイルジャケット形成のための中子を自立させることができ、鋳造が容易となる。
【００３３】
図６は、上クランクケース６、シリンダブロック７、シリンダヘッド８の要部断面を後方から見て重ね合わせた図である。シリンダブロック７には中央にチェーン室57があり、その左右に２個づつのシリンダ穴14があり、これらは左右の側壁７ｃと仕切り壁７ｄとによって仕切られている。シリンダブロック７の後部（図では手前側）に横方向に長い冷却系供給側オイルギャラリ38が設けてある。シリンダブロック７の下側に接続されている上クランクケース６にはオイル通路Ａ3が設けてあり、上記オイルギャラリ38の中央付近に接続され、オイルが供給される。上クランクケース６の前部（図では向こう側）には横方向に長い冷却系戻り側オイルギャラリ42が設けてある。シリンダヘッド８にはオイルジャケット40が設けてある。
【００３４】
シリンダの後部に関連して、図の右半部に、冷却系供給側オイルギャラリ38から分岐する冷却系供給オイル通路Ａ4、オイルジャケットのオイル流入通路39、及びオイルジャケット40が描いてある。図の左半部には、供給オイル通路Ａ4の一部を残して、上記オイル通路は図示省略してある。チェーン室の後部にチェーンテンショナ取付け座77が設けられている。また、チェーンテンショナ取付け座77の下方の、オイルギャラリ38の、オイル通路Ａ3との接続部の近くに、油温センサ取付け座78が設けてある。
【００３５】
シリンダの前部に関連して、図の左半部に、オイルジャケット40、オイルジャケットのオイル流出通路41、冷却系戻りオイル通路Ａ5、上クランクケース内戻りオイル通路Ａ6が描いてあり、戻りオイル通路Ａ6が冷却系戻り側オイルギャラリ42に接続されている状態が示してある。図の右半部には、オイル通路Ａ6の一部を残して、上記オイル通路は図示省略してある。冷却系戻り側オイルギャラリ42の中央にサーモスタット43へつながる１本の連絡オイル通路Ａ7が接続されている。
【００３６】
図３において、連絡オイル通路Ａ7を経てサーモスタット43に流入したオイルの油温が高い場合には、サーモスタット43のオイルクーラへつながるオイルポートが開き、オイルはオイルクーラ連結パイプＡ8へ流れる。油温が低い時はオイルクーラへつながるオイルポートが閉じ、オイルはバイパス通路Ａ9を経て上クランクケース内オイル戻り通路45へ流入する。オイルクーラから、戻りオイル通路Ａ10を経て戻るオイルは、上記通路45につながる下クランクケース内オイル戻り通路46へ流入する。クランクケース内オイル戻り通路45、46に流入したオイルは下方へ流れ、オイルパン10内へ戻る。
【００３７】
本実施形態のシリンダヘッドの冷却構造は以上詳述したように構成され、作用するので、つぎのような効果がある。
（１）上記オイルジャケットにオイルを導くオイル通路を吸気ポート二叉部の間、および排気ポートの二叉部の間に設けてあるので、点火プラグ周辺だけでなく、吸気ポートおよび排気ポートの周辺の冷却が可能となり、シリンダヘッドが効果的に冷却される。
（２）吸気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積より、排気ポートの二叉部の間に設けられたオイル通路の表面積を大きくしてあるので、熱負荷の高い排気側の受熱面積を増やすことによって、熱バランスに優れた冷却が可能となっている。
（３）吸気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅は略一定とし、排気ポートの二叉部の間を通るオイル通路のシリンダ上面視における通路幅を、点火プラグから排気側に向けて徐々に拡大しているので、オイルジャケットのための中子を自立させ、鋳造によって、オイルジャケットの形成ができるため、オイルジャケット形成のための機械加工や、または別部材の必要がないので、コスト削減ができる。
（４）オイルギャラリに連通して上記オイルジャケットにオイルを流通するシリンダヘッド側のオイル通路がそれぞれの気筒毎に独立して形成されているので、各気筒に供給するオイルの流量を適切に制御でき、気筒間の熱バランスが良好となる。
（５）上記オイルジャケットへ向かうオイル供給系は、内燃機関潤滑のためのオイル供給系とは別系統となっているので、内燃機関冷却のために必要なオイル流量設定が明確化でき、冷却に必要とされるオイルの量を適切に冷却系に供給できる。また、オイルポンプの容量を最適化できる。さらに、シリンダヘッド内の潤滑用オイル通路を冷却系オイル通路から分岐させて形成する必要がないので、オイル通路が簡略化され、加工コスト、製造コストが削減される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態の内燃機関の冷却系オイル回路を示した図である。
【図２】本実施形態の内燃機関の潤滑系オイル回路を示した図である。
【図３】上記内燃機関の要部縦断面図である。
【図４】シリンダブロックの上面を上方から見た図である。
【図５】シリンダヘッドの下部を上方から透視的に見た図である。
【図６】上クランクケース、シリンダブロック、シリンダヘッドの要部断面を後方から見て重ね合わせた図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ4…冷却系供給オイル通路、Ａ5…冷却系戻りオイル通路（シリンダブロック）、５…下クランクケース、６…上クランクケース、７…シリンダブロック、８…シリンダヘッド、９…シリンダヘッドカバー、10…オイルパン、14…シリンダ穴、20…燃焼室、21…点火プラグ、22…吸気ポート、23…排気ポート、38…冷却系供給側オイルギャラリ、39…オイル流入通路、40…オイルジャケット、41…オイル流出通路、42…冷却系戻り側オイルギャラリ、60…点火プラグ装着孔、61…点火プラグ装着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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