(57)【要約】【課題】冷却性能を確保するためにシリンダヘッドの壁部の薄肉化が施された単気筒空冷エンジンにおいて、良好に排気再循環を実施することができる技術を提供する。【解決手段】排気側から吸気側に排気ガスを循環する排気再循環用のＥＧＲ配管をシリンダヘッドの外部に設けるとともに、前記ＥＧＲ配管を前記シリンダヘッドの上部を覆うボンネットと、前記シリンダヘッドの側部に設けられる排気マフラーとの間に配置した。前記ＥＧＲ配管は、吸気側に接続される吸気側配管と排気側に接続される排気側配管とに分割され、前記吸気側配管と前記排気側配管とを取外し可能な接続部材によって接続することで構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気側から吸気側に排気ガスを循環する排気再循環用のＥＧＲ配管をシリンダヘッドの外部に設けるとともに、
前記ＥＧＲ配管を前記シリンダヘッドの上部を覆うボンネットと、前記シリンダヘッドの側部に設けられる排気マフラーとの間に配置したことを特徴とする単気筒空冷エンジン。
【請求項２】
前記ＥＧＲ配管は、吸気側に接続される吸気側配管と排気側に接続される排気側配管とに分割され、前記吸気側配管と前記排気側配管とを取外し可能な接続部材によって接続することで構成されることを特徴とする請求項１に記載の単気筒空冷エンジン。
【請求項３】
前記ＥＧＲ配管は、前記シリンダヘッドの吸気側と排気側の間に直線部分を有するとともに、前記直線部分に前記接続部材を配置したことを特徴とする請求項２に記載の単気筒空冷エンジン。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単気筒空冷エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、単気筒空冷エンジンにおいて、吸気ポートと排気ポートを隔てる壁部にＥＧＲ通路としての連通孔を設けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６３７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単気筒空冷エンジンの小排気量機関では、冷却性能を確保するために、シリンダヘッド及びシリンダブロックの壁部を極力薄肉化する傾向にある。一方で、排気ガスに含まれる窒素酸化物の低減や部分負荷時の燃費向上を目的とする排気再循環は必要不可欠のものである。例えば、薄肉化が施されたエンジンに特許文献１に記載の技術を採用する場合、吸気ポートと排気ポートの間の壁部が薄肉化されていることによって十分なスペースや強度を確保することが難しく、連通孔を設けることが困難となっている。
【０００５】
以上のことより、本発明は、冷却性能を確保するためにシリンダヘッドの壁部の薄肉化が施された単気筒空冷エンジンにおいて、良好に排気再循環を実施することができる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
排気側から吸気側に排気ガスを循環する排気再循環用のＥＧＲ配管をシリンダヘッドの外部に設けるとともに、前記ＥＧＲ配管を前記シリンダヘッドの上部を覆うボンネットと、前記シリンダヘッドの側部に設けられる排気マフラーとの間に配置した。
【０００７】
前記ＥＧＲ配管は、吸気側に接続される吸気側配管と排気側に接続される排気側配管とに分割され、前記吸気側配管と前記排気側配管とを取外し可能な接続部材によって接続することで構成される。
【０００８】
前記ＥＧＲ配管は、前記シリンダヘッドの吸気側と排気側の間に直線部分を有するとともに、前記直線部分に前記接続部材を配置した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却性能を確保するために薄肉化された単気筒空冷エンジンにおいて、良好に排気再循環を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】単気筒空冷エンジンの正面一部断面図
【図２】同じく側面一部断面図
【図３】シリンダヘッドの平面断面図
【図４】シリンダヘッドの側面断面図
【図５】単気筒空冷エンジンの上面斜視図
【図６】ＥＧＲ配管を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、単気筒空冷エンジン（以下、単にエンジン）１の構成について説明する。図１に示すように、エンジン１は、上部にシリンダブロック２、下部にクランクケース３を備える。シリンダブロック２の上部はシリンダヘッド４によって覆われ、さらに、シリンダヘッド４の上部をボンネット５で覆うことにより、弁腕室を構成している。シリンダブロック２の中央上下方向に単一のシリンダ６が形成され、シリンダ６内にピストン７が収納される。クランクケース３内には、クランク軸８が軸支され、ピストン７とクランク軸８とがコンロッド９により連結されている。
【００１２】
ボンネット５の一側部には排気マフラー１０が設けられ、排気マフラー１０の反対側の側部には燃料タンク１１が設けられる。言い換えれば、排気マフラー１０と燃料タンク１１とでボンネット５を挟むように配置されている。ボンネット５の残る二方向の側面には、エアクリーナ１２と酸化触媒１３がそれぞれ設けられている。エアクリーナ１２は吸気側、酸化触媒１３は排気側に設けられる。
【００１３】
図２に示すように、シリンダヘッド４の吸気側側面には吸気マニホールド２１が、排気側側面には排気マニホールド２２がそれぞれ取り外し可能に取り付けられている。吸気マニホールド２１は、同じく吸気側に設けられるエアクリーナ１２と接続され、エアクリーナ１２から送られてくる空気を吸入する。排気マニホールド２２は、同じく排気側に設けられる酸化触媒１３と排気マフラー１０に接続され、燃焼後の排気ガスを酸化触媒１３と排気マフラー１０に送る。
【００１４】
エアクリーナ１２の下方には、冷却ファン２３が設けられる。冷却ファン２３は、クランクケース３から延出されるクランク軸８の端部に固定されたフライホイール２４と、フライホイール２４の外周部に固定される複数のフィン２５とによって構成され、ファンケース２６によって覆われている。そして、ファンケース２６内に吸い込んだ空気を冷却風としてシリンダブロック２やシリンダヘッド４などに送り、これらの部材を冷却風で冷却するように構成される。以上のように、エンジン１は、単気筒の空冷エンジンとして構成されている。
【００１５】
図１に示すように、クランクケース３内には、燃料調量用のガバナ３１が設けられ、その上部に燃料噴射ポンプ３２が設けられる。クランク軸８上にギア３３が設けられている。ギア３３はカム軸３４上に設けられるカムギア３５と歯合する。またカム軸３４上にはポンプ駆動カム３６が設けられている。クランク軸８のギア３３からカム軸３４のカムギア３５に動力が伝達されることによりポンプ駆動カム３６が回転駆動される。ポンプ駆動カム３６によって燃料噴射ポンプ３２のプランジャを往復動させることで、燃料タンク１１から燃料を吸入するとともに、高圧管を介して燃料噴射ノズル３７に所定のタイミングで所定量の燃料を供給する。燃料噴射ポンプ３２による燃料供給量は、ガバナ３１のコントロールレバー３８を回動することにより、プランジャのストロークを変更することで調節可能である。
【００１６】
ガバナ３１には、カム軸３４上に設けられたギアを介して動力が伝えられる。ガバナ３１の一端には回転数が大きくなると開くガバナウェイトが設けられ、他端にはガバナレバーを介してコントロールレバー３８が係合されている。ガバナ３１と燃料噴射ポンプ３２との間に適宜のガバナ機構が設けられ、そのガバナ機構を介して連動連結することで、エンジン１のクランク軸８の回転がガバナ機構に回転力として伝えられ、回転数の上昇とともに遠心力によりコントロールレバー３８を回動して燃料噴射量を増加させる。このようにして、エンジン１の回転数に応じた燃料噴射量の調節を行うことで、エンジン１を設定回転数で運転可能としている。
【００１７】
図３及び図４に示すように、シリンダヘッド４には、中央部に吸気ポート４１に連通する吸気バルブ用挿入孔４２と、排気ポート４３に連通する排気バルブ用挿入孔４４と、がそれぞれ上下方向に設けられる。吸気ポート４１には、吸気マニホールド２１を介してエアクリーナ１２が接続される。排気ポート４３には、排気マニホールド２２を介して酸化触媒１３及び排気マフラー１０が接続される。吸気バルブ用挿入孔４２には、吸気バルブ４５が挿通され、排気バルブ用挿入孔４４には、排気バルブ４６が挿通されている。吸気バルブ４５及び排気バルブ４６の上端は、シリンダヘッド４の上方に貫通してボンネット５の弁腕室内に突出して配置される。吸気バルブ４５及び排気バルブ４６は、適宜の動弁機構を介して、燃料噴射ポンプ３２の燃料噴射タイミング（燃焼のタイミング）に合わせて上下動し、開閉するように構成される。
【００１８】
図４に示すように、シリンダヘッド４において、冷却性能を向上することを目的として、構造上の強度を確保できる範囲内で、冷却ファン２３からの送風が当たる領域（冷却を必要とする領域であり、例えば、図示中央における吸気ポート４１と排気ポート４３を隔てる壁部）の薄肉化が施されている。このように、シリンダヘッド４の壁部を局所的に薄くすることで、空冷による冷却性能を向上することができる。シリンダヘッド４の薄肉化とは、例えば、図４に示すように、吸気ポート４１と排気ポート４３を隔てる壁部の上下方向の厚みＡを吸気バルブ４５及び排気バルブ４６の弁座の上下方向の厚みＢよりも小さくすることを示す。この場合、吸気バルブ４５及び排気バルブ４６の弁座の厚みＢは強度的な観点から薄肉化を施すことは適当ではないため、壁部の厚みＡを小さくしている。また、このように吸気ポート４１と排気ポート４３との壁部を薄肉化していることで、高温の排気ガスが流通する排気ポート４３の壁部と冷却風通路の接触面積を大きくしている。これにより、排気ポート４３側を効果的に冷却することができ、エンジン１の冷却性能を向上することができる。一方で、シリンダヘッド４に薄肉化を施すことで、従来構造のように内壁にＥＧＲ通路を設けることが難しくなっている。言い換えれば、壁部にＥＧＲ通路を設けるために、薄肉化した部位に肉盛りすることが必要となり、冷却性能を向上するという趣旨に反することとなってしまう。
【００１９】
次に、本エンジン１に設けられる排気再循環用のＥＧＲ配管の構成について説明する。図５に示すように、ＥＧＲ配管５０は、シリンダヘッド４の外部に設けられている。具体的には、ＥＧＲ配管５０は、吸気マニホールド２１の上部と排気マニホールド２２の上部を繋ぐようにシリンダヘッド４の上方に延出して設けられている。そして、排気マニホールド２２から吸気マニホールド２１に向かう際に、ボンネット５と排気マフラー１０との間を通過するように配置されている。
【００２０】
ボンネット５と排気マフラー１０の間には、ボンネット５及び排気マフラー１０よりも低い位置に隙間が形成されている。ＥＧＲ配管５０をその空間を利用して配置することで、高温のＥＧＲガスが流通するＥＧＲ配管５０に触れてしまう可能性が低くなる。また、エンジン１において存在している隙間を有効的に利用することでエンジン１の体格を大きくすることがなく、エンジン１の設置性を低下させることがない。
【００２１】
さらに、ＥＧＲ配管５０を排気マフラー１０の近傍（ボンネット５と排気マフラー１０の間の空間において、排気マフラー１０に寄せた位置）に配置することで、エンジン１の使用に伴い高温となる排気マフラー１０の熱をＥＧＲ配管５０に伝達することができ、ＥＧＲ配管５０内を流通するＥＧＲガスが冷えにくくなる。以上のように、ＥＧＲ配管５０をボンネット５と排気マフラー１０の間に形成される空間内に、これらの高さを超えないように配置することで、排気再循環を効率良く行うことができるとともに、ＥＧＲ配管５０の取り回しも良くすることができる。
【００２２】
図５及び図６に示すように、ＥＧＲ配管５０は、その中途部において吸気側配管５１と排気側配管５２の二つに分割するとともに、分割部分を接続部材５３によって接続した分割構造を有する。吸気側配管５１は、吸気マニホールド２１の上部に溶接等により固定される。排気側配管５２は、排気マニホールド２２の上部に溶接等により固定される。つまり、ＥＧＲ配管５０は、吸気側と排気側に分割可能な構造を有している。
【００２３】
接続部材５３は、ＥＧＲ配管５０の分割部分を連結するための部材であり、吸気側配管５１の端部に設けられるナット５３ａと、排気側配管５２の端部に設けられるナット５３ｂとにより構成されている。ナット５３ａ・５３ｂの締結を解除することでＥＧＲ配管５０を中途部で分割することが可能である。
【００２４】
このように、配管自体を回転させる必要のないユニオンナットを用いて締結する方法の他、両配管の連結部分にフランジを設けてボルト・ナットを用いて締結する方法等を利用したものである。これらに限定されることはなく、クイックジョイント等、取り外し可能なものであれば、一般的に配管を連結する際に用いる方法を採用することもできる。
【００２５】
接続部材５３の取り外し作業を考慮すると、接続部材５３をＥＧＲ配管５０の直線部分に配置することが好ましい。例えば、本実施形態のＥＧＲ配管５０は、吸気マニホールド２１の上部から上方に向けて延出され、排気マニホールド２２側に向けて曲げられた後に、ボンネット５と排気マフラー１０の間を抜け、排気マニホールド２２の上部に向けて下方に曲げられることで、吸気マニホールド２１の上部と排気マニホールド２２の上部とを接続している。この場合、ボンネット５と排気マフラー１０の間のストレート部分５０ａに接続部材５３を配置することが好ましい。なお、接続部材５３を設ける場所は、ストレート部分５０ａに限らず、ＥＧＲ配管５０の曲げ部分以外に存在する直線部分であれば良い。
【００２６】
図６に示すように、シリンダヘッド４のメンテナンスを行う際は、ＥＧＲ配管５０の接続部材５３を取り外し、吸気マニホールド２１と排気マニホールド２２をシリンダヘッド４から取り外すことで、容易に分解することができる。このように、ＥＧＲ配管５０を分割構造とすることで、外部ＥＧＲ構造を有するエンジン１のメンテナンス性を低下させることがない。なお、ボンネット５と排気マフラー１０の間にＥＧＲ配管５０を配置しているため、ボンネット５単独のメンテナンスを実施する際は、ＥＧＲ配管５０を取り外す必要がない。さらに、ＥＧＲ配管５０を分割構造としていることで、機関を組み立てる際の作業も容易となり、組立性を低下させることもない。
【符号の説明】
【００２７】
１：エンジン（単気筒空冷エンジン）、４：シリンダヘッド、５：ボンネット、１０：排気マフラー、２１：吸気マニホールド、２２：排気マニホールド、５０：ＥＧＲ配管、５３：接続部材  
【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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