エンジン
【課題】冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率を向上させることができるエンジンを提供することを目的とする。
【解決手段】シリンダブロック２と、シリンダブロック２に回転可能に軸支されるクランク軸９と、シリンダブロック２の左側部に水平方向に設けられると共に、クランク軸９とコネクティングロッド１９を介して連接されるピストン２０が水平方向に往復運動可能に内設されるライナ１７と、シリンダブロック２の左側面に設けられるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の上側にてライナ１７の上方に設けられるラジエータ１３と、シリンダブロック２とラジエータ１３との間に形成される冷却水通路２５１Ｃと、を具備し、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で、冷却水を自然対流させるエンジン１において、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側とクランク軸９側とに仕切る仕切壁２５２を具備する。
【解決手段】シリンダブロック２と、シリンダブロック２に回転可能に軸支されるクランク軸９と、シリンダブロック２の左側部に水平方向に設けられると共に、クランク軸９とコネクティングロッド１９を介して連接されるピストン２０が水平方向に往復運動可能に内設されるライナ１７と、シリンダブロック２の左側面に設けられるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の上側にてライナ１７の上方に設けられるラジエータ１３と、シリンダブロック２とラジエータ１３との間に形成される冷却水通路２５１Ｃと、を具備し、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で、冷却水を自然対流させるエンジン１において、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側とクランク軸９側とに仕切る仕切壁２５２を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、より詳細には、ラジエータを具備するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータを具備するエンジンにおいては、冷却水を自然対流させてエンジンを冷却する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジン（横型水冷エンジン）は、シリンダブロック（シリンダボディ）と、シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられるライナ（シリンダライナ）と、シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、シリンダブロックの上側にてライナの上方に設けられるラジエータと、シリンダブロックとラジエータとの間に形成される冷却水通路（連通部）と、を具備する。
【０００４】
この技術によれば、冷却水通路を介してシリンダブロックとラジエータとの間で、冷却水が自然対流することにより、エンジンを冷却することができる。つまり、シリンダヘッドやライナ等で熱せられた高温の冷却水は、比重が小さくなってラジエータに向かって上昇する一方、ラジエータで冷却された低温の冷却水は、比重が大きくなって下降する。こうして、高温の冷却水が上昇し、低温の冷却水が下降することにより、冷却水が自然対流してエンジンを冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２０４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、冷却水の自然対流が悪化して、エンジンの冷却効率が悪化する、という問題があった。これは、上昇する高温の冷却水と下降する低温の冷却水とが、冷却水通路内で混ざり合うことで、両冷却水の温度差が小さくなって、冷却水の自然対流が悪化するためである。
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率を向上させることができるエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、シリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転可能に軸支されるクランク軸と、前記シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられると共に、前記クランク軸とコネクティングロッドを介して連接されるピストンが水平方向に往復運動可能に内設されるライナと、前記シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの上側にて前記ライナの上方に設けられるラジエータと、前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間に形成される冷却水通路と、を具備し、前記冷却水通路を介して前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間で、冷却水を自然対流させるエンジンにおいて、前記冷却水通路内を前記シリンダヘッド側と前記クランク軸側とに仕切る仕切部材を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記冷却水通路は、その前記ラジエータ側の端部にラジエータ側開口部が形成され、前記ラジエータ側開口部は、前記仕切部材により、前記シリンダヘッド側の開口面積と前記クランク軸側の開口面積とが略均等となるように形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記冷却水通路は、その前記シリンダブロック側の端部に前記シリンダブロック側開口部が形成され、前記シリンダブロック側開口部は、前記仕切部材により、前記クランク軸側の開口面積の方が前記シリンダヘッド側の開口面積よりも小さくなるように形成されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、シリンダヘッドやライナ等で熱せられてラジエータに向かって上昇する高温の冷却水と、ラジエータで冷却されて下降する低温の冷却水とが、冷却水通路内で仕切部材によって分離される。このため、冷却水通路内で高温の冷却水と低温の冷却水とが混ざり合うのが低減されて、両冷却水の温度差が維持される。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項２においては、ラジエータ内が高温の冷却水が上昇する側と低温の冷却水が下降する側とに概ね等しく分かれる。このため、ラジエータ内において、冷却水が上昇する側の流速と冷却水が下降する側の流速とが概ね等しくなることから、冷却水が滞留することなく円滑に流れる。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項３においては、シリンダブロック側開口部のクランク軸側から流れ出る冷却水の流速が大きくなる。このため、ラジエータで冷却された下降する低温の冷却水が、シリンダブロック側開口部のクランク軸側からシリンダブロック内に素速く流入する。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す背面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す正面断面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ位置での断面図。
【図５】ラジエータがラジエータ取付間座を介してシリンダブロックの上面に取り付けられた状態を示す正面断面図。
【図６】クランク軸の動力をファン軸に伝達するファンベルトを示す背面図。
【図７】ラジエータ取付間座を示す斜視図。
【図８】（ａ）ラジエータ取付間座を示す平面図。（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ位置での断面図。
【図９】（ａ）ラジエータ取付間座を示す底面図。（ｂ）ラジエータ取付間座を示す正面図。
【図１０】（ａ）ラジエータ側開口部を示す平面図。（ｂ）。シリンダブロック側開口部を示す底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００１８】
先ず、本発明の一実施形態に係るエンジン１の全体構成について、図１から図４により説明する。なお、以下の説明では、エンジン１のクランク軸９の軸方向を前後方向として、図１の矢印Ｕで示す方向を「上方」、矢印Ｌで示す方向を「左方」、図４の矢印Ｆで示す方向を「前方」という。
【００１９】
図１及び図２に示すように、エンジン１は、いわゆる横型水冷エンジンである。エンジン１において、シリンダブロック２の左側面には、シリンダヘッド３が設けられる。シリンダヘッド３の上方には、エアクリーナ４及びマフラー５が前後に並べて設けられる。また、シリンダブロック２の前面には、ギヤケース６が、シリンダブロック２の後面には、フライホイール７が、シリンダブロック２の下面には、オイルパン８が、それぞれ設けられる。フライホイール７は、クランク軸９の後端部に設けられる。
【００２０】
また、シリンダブロック２の上面には、ラジエータ１３を覆うラジエータカバー１１及びエンジン１の燃料が貯溜される燃料タンク１０が左右に並べて設けられる。ラジエータカバー１１内には、ラジエータ１３及び冷却ファン１４が収容される（図４参照）。ラジエータカバー１１の前面には、冷却風入口スクリーン１５が、ラジエータカバー１１の後面には、冷却風出口スクリーン１６が、それぞれ設けられる。また、燃料タンク１０の右側面には、照明用のライト１２が設けられる。
【００２１】
図３及び図４に示すように、シリンダブロック２内には、クランク軸９が前後方向に架設される。クランク軸９は、図示しない軸受を介してシリンダブロック２に回転可能に軸支される。クランク軸９の後端部は、シリンダブロック２の後面から後方に突出する。クランク軸９の後端部には、フライホイール７が設けられる。
【００２２】
また、シリンダブロック２の左側部には、ライナ１７が左右水平方向に設けられる。シリンダブロック２において、ライナ１７の周囲には、冷却水が流れるウォータージャケット１８が形成される。ウォータージャケット１８は、シリンダブロック２の上面にて開口するように形成される。なお、ウォータージャケット１８は、シリンダヘッド３に形成される図示しない冷却水通路と連通される。
【００２３】
また、ライナ１７には、ピストン２０が水平方向に往復運動（摺動）可能に内設される。ピストン２０は、コネクティングロッド１９を介してクランク軸９と連接される。ピストン２０の往復運動は、コネクティングロッド１９を介してクランク軸９の回転運動に変換される。また、ライナ１７とピストン２０とシリンダヘッド３との間には、燃焼室２１が形成される。
【００２４】
次に、ラジエータ１３及び冷却ファン１４について、図３から図６により説明する。
【００２５】
図３から図５に示すように、ラジエータ１３は、ラジエータコア２６及びアッパータンク２７等で構成される。ラジエータ１３は、ラジエータ取付間座２５を介してシリンダブロック２の上面に取り付けられる。
【００２６】
ラジエータコア２６では、冷却水が流れる多数の冷却水チューブ２８が上下方向に延設される。多数の冷却水チューブ２８間には、多数の放熱用のフィン２９が設けられる。また、ラジエータコア２６の上面には、アッパータンク２７が設けられる。アッパータンク２７内には、冷却水チューブ２８の上端部が差し込まれる。
【００２７】
また、アッパータンク２７には、冷却水を補給するための補給口２７ａが設けられる。補給口２７ａには、圧力調整用のラジエータキャップ２７ｂが取り付けられる。また、ラジエータ１３（ラジエータコア２６）の左側面には、サブタンク３０が設けられる。サブタンク３０は、固定ステー３９によってラジエータ１３とで挟まれて固定される。
【００２８】
サブタンク３０は、ラジエータ１３内の冷却水を所定量に維持するためのものである。つまり、ラジエータ１３内の冷却水が熱膨張により増加すると、ラジエータ１３内の冷却水がサブタンク３０内に流入する一方、ラジエータ１３内の冷却水が減少すると、サブタンク３０内の冷却水がラジエータ１３に戻されることにより、ラジエータ１３内の冷却水が所定量に維持される。サブタンク３０とラジエータキャップ２７ｂとは、ホース３７を介して連通される。
【００２９】
冷却ファン１４は、その回転中心部にファン軸１４ａを有し、ファンカバー３１で覆われてラジエータ１３の後方に設けられる。ファン軸１４ａは、ファンカバー３１内に前後方向に架設されるとともに、軸受３２を介してファンカバー３１に回転可能に軸支される。ファン軸１４ａの後端部には、ファンプーリ３３が設けられる。
【００３０】
図６に示すように、クランク軸９後端部のフライホイール７には、クランクプーリ３４が設けられる。クランクプーリ３４及びファンプーリ３３には、ファンベルト３５が巻かれる。これにより、クランク軸９の動力が、クランクプーリ３４、ファンベルト３５、ファンプーリ３３を経て、ファン軸１４ａに伝達されることにより、冷却ファン１４が回転する。なお、ファンベルト３５には、テンションプーリ３６によって張力が付与される。
【００３１】
こうして、冷却ファン１４が回転すると、冷却風が冷却風入口スクリーン１５からラジエータカバー１１内に流入し、冷却風出口スクリーン１６からエンジン１外部に流出する。つまり、冷却ファン１４の冷却風によってラジエータ１３が冷却される。
【００３２】
次に、ラジエータ取付間座２５について、図７から図１０により説明する。
【００３３】
ラジエータ取付間座２５は、間座本体２５１及び仕切壁２５２等で構成される。
【００３４】
間座本体２５１には、ラジエータ取付面２５１Ａ、シリンダブロック取付面２５１Ｂ及び冷却水通路２５１Ｃが形成される。
【００３５】
ラジエータ取付面２５１Ａは、間座本体２５１の上面（ラジエータ１３側の面）に形成され、ラジエータ１３の下面が取り付けられる。ラジエータ取付面２５１Ａには、ラジエータ１３の下部がボルト３８で固定される（図５参照）。
【００３６】
シリンダブロック取付面２５１Ｂは、間座本体２５１の下面（シリンダブロック２側の面）に形成され、シリンダブロック２上面に取り付けられる。より詳細には、シリンダブロック取付面２５１Ｂは、ピストン２０が摺動するライナ１７の上方に形成されるウォータージャケット１８が位置するシリンダブロック２上面に取り付けられる。なお、シリンダブロック２は、シリンダブロック取付面２５１Ｂにボルト４７で固定される。また、間座本体２５１には、ボルト４７が挿入されるボルト孔２５１Ｄが形成される。
【００３７】
冷却水通路２５１Ｃは、その上端部（ラジエータ１３側の端部）にラジエータ側開口部２５１Ｃａが形成される。ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、ラジエータ１３と連通可能に接続される。冷却水通路２５１Ｃは、その下端部（シリンダブロック２側の端部）にシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂが形成される。シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、シリンダブロック２（ウォータージャケット１８）と連通可能に接続される。シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、ラジエータ側開口部２５１Ｃａに対してシリンダヘッド３側（右側）にオフセットされた位置に形成される。なお、本実施形態では、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂの開口面積は、ラジエータ側開口部２５１Ｃａの開口面積よりも小さくなるように形成される。また、冷却水通路２５１Ｃ内は、仕切壁２５２によって、シリンダヘッド３側（左側）とクランク軸９側（右側）とに仕切られる。
【００３８】
仕切壁２５２は、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側（左側）とクランク軸９側（右側）とに仕切る。仕切壁２５２は、板状の部材で構成され、冷却水通路２５１Ｃ内に前後方向（クランク軸９方向）に設けられる。本実施形態では、仕切壁２５２は、間座本体２５１のラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して垂直に設けられる。また、本実施形態では、仕切壁２５２は、ラジエータ取付間座２５に形成される。つまり、仕切壁２５２は、間座本体２５１（ラジエータ取付間座２５）に一体的に形成される。
【００３９】
ここで、ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、仕切壁２５２により、シリンダヘッド３側の開口面積とクランク軸９側の開口面積とが略均等となるように形成される。なお、ラジエータ側開口部２５１Ｃａにおけるシリンダヘッド３側とクランク軸９側との面積比は、５：５に設定することが望ましい。また、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、仕切壁２５２により、クランク軸９側の開口面積の方がシリンダヘッド３側の開口面積よりも小さくなるように形成される。なお、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂにおけるシリンダヘッド３側とクランク軸９側との面積比は、６：４〜８：２の範囲で設定することが望ましい。
【００４０】
なお、本実施形態では、仕切壁２５２がラジエータ取付間座２５に形成されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、仕切部材は、シリンダブロックの上部や、ラジエータの下部に形成されてもよい。これにより、ラジエータ取付間座２５を設けなくてすむため、コスト低減を図ることができる。また、ラジエータ取付間座２５の仕切壁２５２に加えて、シリンダブロック２の上部やラジエータ１３の下部に仕切壁を形成することにより、高温の冷却水と低温の冷却水の分離性能を向上させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、仕切壁２５２は、間座本体２５１のラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して垂直に設けられるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ラジエータ側開口部２５１Ｃａ及びシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂの開口位置（オフセット量）や開口面積等に応じて、ラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して傾斜して設けてもよい。
【００４２】
次に、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で自然対流する冷却水の流れについて、図５により説明する。なお、図５における黒塗り矢印は、冷却水の流れを示す。また、以下の説明では、多数の冷却水チューブ２８のうち、仕切壁２５２よりもシリンダヘッド３側（左側）のものを「シリンダヘッド側冷却水チューブ２８１」、仕切壁２５２よりもクランク軸９側（右側）のものを「クランク軸側冷却水チューブ２８２」という。
【００４３】
先ず、ウォータージャケット１８内の冷却水は、シリンダヘッド３やライナ１７等で熱せられて高温になる。そして、高温の冷却水は、高温化により比重が小さくなるため、ラジエータ１３に向かって上昇する。
【００４４】
そして、上昇する高温の冷却水は、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂにおいて仕切壁２５２よりもシリンダヘッド３側（左側）から、冷却水通路２５１Ｃ内に流入する。これは、ウォータージャケット１８内の冷却水のうち、燃焼室２１に近接するシリンダヘッド３側の冷却水が、特に高温になって上昇するためである。
【００４５】
そして、高温の冷却水は、冷却水通路２５１Ｃ内を上昇して、ラジエータ側開口部２５１Ｃａからシリンダヘッド側冷却水チューブ２８１内に流入する。
【００４６】
その後、高温の冷却水は、シリンダヘッド側冷却水チューブ２８１内を上昇して、アッパータンク２７内に流入する。
【００４７】
次に、アッパータンク２７内の冷却水は、冷却ファン１４の冷却風によって冷却されて低温になる。そして、低温の冷却水は、低温化により比重が大きくなるため下降する。
【００４８】
そして、低温の冷却水は、クランク軸側冷却水チューブ２８２内に流入して、クランク軸側冷却水チューブ２８２内を下降する。
【００４９】
そして、低温の冷却水は、ラジエータ側開口部２５１Ｃａにおいて仕切壁２５２よりもクランク軸９側（右側）から、冷却水通路２５１Ｃ内に流入する。
【００５０】
その後、低温の冷却水は、冷却水通路２５１Ｃ内を下降して、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂからウォータージャケット１８内に流入する。
【００５１】
こうして、仕切壁２５２を挟んでシリンダヘッド３側では、高温の冷却水が上昇する一方、クランク軸９側では、低温の冷却水が下降することにより、冷却水が自然対流する。
【００５２】
以上のように、シリンダブロック２と、シリンダブロック２に回転可能に軸支されるクランク軸９と、シリンダブロック２の左側部に水平方向に設けられるとともに、クランク軸９とコネクティングロッド１９を介して連接されるピストン２０が水平方向に往復運動可能に内設されるライナ１７と、シリンダブロック２の左側面に設けられるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の上側にてライナ１７の上方に設けられるラジエータ１３と、シリンダブロック２とラジエータ１３との間に形成される冷却水通路２５１Ｃと、を具備し、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で、冷却水を自然対流させるエンジン１において、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側とクランク軸９側とに仕切る仕切部材である仕切壁２５２を具備するものである。
【００５３】
このような構成により、シリンダヘッド３やライナ１７等で熱せられてラジエータ１３に向かって上昇する高温の冷却水と、ラジエータ１３で冷却されて下降する低温の冷却水とが、冷却水通路２５１Ｃ内で仕切壁２５２によって分離される。このため、冷却水通路２５１Ｃ内で高温の冷却水と低温の冷却水とが混ざり合うのが低減されて、両冷却水の温度差が維持される。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
そして、冷却水通路２５１Ｃは、その上端部（ラジエータ１３側の端部）にラジエータ側開口部２５１Ｃａが形成され、ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、仕切壁２５２により、シリンダヘッド３側の開口面積とクランク軸９側の開口面積とが略均等となるように形成されるものである。
【００５５】
このような構成により、ラジエータ１３内が高温の冷却水が上昇する側と低温の冷却水が下降する側とに概ね等しく分かれる。このため、ラジエータ１３内において、冷却水が上昇する側の流速と冷却水が下降する側の流速とが概ね等しくなることから、冷却水が滞留することなく円滑に流れる。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５６】
また、冷却水通路２５１Ｃは、その下端部（シリンダブロック２側の端部）にシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂが形成され、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、仕切壁２５２により、クランク軸９側の開口面積の方がシリンダヘッド３側の開口面積よりも小さくなるように形成されるものである。
【００５７】
このような構成により、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂのクランク軸９側から流れ出る冷却水の流速が大きくなる。このため、ラジエータ１３で冷却された下降する低温の冷却水が、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂのクランク軸９側からシリンダブロック２内に素速く流入する。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
９ クランク軸
１３ ラジエータ
１７ ライナ
１９ コネクティングロッド
２０ ピストン
２５１Ｃ 冷却水通路
２５１Ｃａ ラジエータ側開口部
２５１Ｃｂ シリンダブロック側開口部
２５２ 仕切壁（仕切部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、より詳細には、ラジエータを具備するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータを具備するエンジンにおいては、冷却水を自然対流させてエンジンを冷却する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジン（横型水冷エンジン）は、シリンダブロック（シリンダボディ）と、シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられるライナ（シリンダライナ）と、シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、シリンダブロックの上側にてライナの上方に設けられるラジエータと、シリンダブロックとラジエータとの間に形成される冷却水通路（連通部）と、を具備する。
【０００４】
この技術によれば、冷却水通路を介してシリンダブロックとラジエータとの間で、冷却水が自然対流することにより、エンジンを冷却することができる。つまり、シリンダヘッドやライナ等で熱せられた高温の冷却水は、比重が小さくなってラジエータに向かって上昇する一方、ラジエータで冷却された低温の冷却水は、比重が大きくなって下降する。こうして、高温の冷却水が上昇し、低温の冷却水が下降することにより、冷却水が自然対流してエンジンを冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２０４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、冷却水の自然対流が悪化して、エンジンの冷却効率が悪化する、という問題があった。これは、上昇する高温の冷却水と下降する低温の冷却水とが、冷却水通路内で混ざり合うことで、両冷却水の温度差が小さくなって、冷却水の自然対流が悪化するためである。
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率を向上させることができるエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、シリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転可能に軸支されるクランク軸と、前記シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられると共に、前記クランク軸とコネクティングロッドを介して連接されるピストンが水平方向に往復運動可能に内設されるライナと、前記シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、前記シリンダブロックの上側にて前記ライナの上方に設けられるラジエータと、前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間に形成される冷却水通路と、を具備し、前記冷却水通路を介して前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間で、冷却水を自然対流させるエンジンにおいて、前記冷却水通路内を前記シリンダヘッド側と前記クランク軸側とに仕切る仕切部材を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記冷却水通路は、その前記ラジエータ側の端部にラジエータ側開口部が形成され、前記ラジエータ側開口部は、前記仕切部材により、前記シリンダヘッド側の開口面積と前記クランク軸側の開口面積とが略均等となるように形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記冷却水通路は、その前記シリンダブロック側の端部に前記シリンダブロック側開口部が形成され、前記シリンダブロック側開口部は、前記仕切部材により、前記クランク軸側の開口面積の方が前記シリンダヘッド側の開口面積よりも小さくなるように形成されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、シリンダヘッドやライナ等で熱せられてラジエータに向かって上昇する高温の冷却水と、ラジエータで冷却されて下降する低温の冷却水とが、冷却水通路内で仕切部材によって分離される。このため、冷却水通路内で高温の冷却水と低温の冷却水とが混ざり合うのが低減されて、両冷却水の温度差が維持される。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項２においては、ラジエータ内が高温の冷却水が上昇する側と低温の冷却水が下降する側とに概ね等しく分かれる。このため、ラジエータ内において、冷却水が上昇する側の流速と冷却水が下降する側の流速とが概ね等しくなることから、冷却水が滞留することなく円滑に流れる。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項３においては、シリンダブロック側開口部のクランク軸側から流れ出る冷却水の流速が大きくなる。このため、ラジエータで冷却された下降する低温の冷却水が、シリンダブロック側開口部のクランク軸側からシリンダブロック内に素速く流入する。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す背面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るエンジンを示す正面断面図。
【図４】図３におけるＡ−Ａ位置での断面図。
【図５】ラジエータがラジエータ取付間座を介してシリンダブロックの上面に取り付けられた状態を示す正面断面図。
【図６】クランク軸の動力をファン軸に伝達するファンベルトを示す背面図。
【図７】ラジエータ取付間座を示す斜視図。
【図８】（ａ）ラジエータ取付間座を示す平面図。（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ位置での断面図。
【図９】（ａ）ラジエータ取付間座を示す底面図。（ｂ）ラジエータ取付間座を示す正面図。
【図１０】（ａ）ラジエータ側開口部を示す平面図。（ｂ）。シリンダブロック側開口部を示す底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００１８】
先ず、本発明の一実施形態に係るエンジン１の全体構成について、図１から図４により説明する。なお、以下の説明では、エンジン１のクランク軸９の軸方向を前後方向として、図１の矢印Ｕで示す方向を「上方」、矢印Ｌで示す方向を「左方」、図４の矢印Ｆで示す方向を「前方」という。
【００１９】
図１及び図２に示すように、エンジン１は、いわゆる横型水冷エンジンである。エンジン１において、シリンダブロック２の左側面には、シリンダヘッド３が設けられる。シリンダヘッド３の上方には、エアクリーナ４及びマフラー５が前後に並べて設けられる。また、シリンダブロック２の前面には、ギヤケース６が、シリンダブロック２の後面には、フライホイール７が、シリンダブロック２の下面には、オイルパン８が、それぞれ設けられる。フライホイール７は、クランク軸９の後端部に設けられる。
【００２０】
また、シリンダブロック２の上面には、ラジエータ１３を覆うラジエータカバー１１及びエンジン１の燃料が貯溜される燃料タンク１０が左右に並べて設けられる。ラジエータカバー１１内には、ラジエータ１３及び冷却ファン１４が収容される（図４参照）。ラジエータカバー１１の前面には、冷却風入口スクリーン１５が、ラジエータカバー１１の後面には、冷却風出口スクリーン１６が、それぞれ設けられる。また、燃料タンク１０の右側面には、照明用のライト１２が設けられる。
【００２１】
図３及び図４に示すように、シリンダブロック２内には、クランク軸９が前後方向に架設される。クランク軸９は、図示しない軸受を介してシリンダブロック２に回転可能に軸支される。クランク軸９の後端部は、シリンダブロック２の後面から後方に突出する。クランク軸９の後端部には、フライホイール７が設けられる。
【００２２】
また、シリンダブロック２の左側部には、ライナ１７が左右水平方向に設けられる。シリンダブロック２において、ライナ１７の周囲には、冷却水が流れるウォータージャケット１８が形成される。ウォータージャケット１８は、シリンダブロック２の上面にて開口するように形成される。なお、ウォータージャケット１８は、シリンダヘッド３に形成される図示しない冷却水通路と連通される。
【００２３】
また、ライナ１７には、ピストン２０が水平方向に往復運動（摺動）可能に内設される。ピストン２０は、コネクティングロッド１９を介してクランク軸９と連接される。ピストン２０の往復運動は、コネクティングロッド１９を介してクランク軸９の回転運動に変換される。また、ライナ１７とピストン２０とシリンダヘッド３との間には、燃焼室２１が形成される。
【００２４】
次に、ラジエータ１３及び冷却ファン１４について、図３から図６により説明する。
【００２５】
図３から図５に示すように、ラジエータ１３は、ラジエータコア２６及びアッパータンク２７等で構成される。ラジエータ１３は、ラジエータ取付間座２５を介してシリンダブロック２の上面に取り付けられる。
【００２６】
ラジエータコア２６では、冷却水が流れる多数の冷却水チューブ２８が上下方向に延設される。多数の冷却水チューブ２８間には、多数の放熱用のフィン２９が設けられる。また、ラジエータコア２６の上面には、アッパータンク２７が設けられる。アッパータンク２７内には、冷却水チューブ２８の上端部が差し込まれる。
【００２７】
また、アッパータンク２７には、冷却水を補給するための補給口２７ａが設けられる。補給口２７ａには、圧力調整用のラジエータキャップ２７ｂが取り付けられる。また、ラジエータ１３（ラジエータコア２６）の左側面には、サブタンク３０が設けられる。サブタンク３０は、固定ステー３９によってラジエータ１３とで挟まれて固定される。
【００２８】
サブタンク３０は、ラジエータ１３内の冷却水を所定量に維持するためのものである。つまり、ラジエータ１３内の冷却水が熱膨張により増加すると、ラジエータ１３内の冷却水がサブタンク３０内に流入する一方、ラジエータ１３内の冷却水が減少すると、サブタンク３０内の冷却水がラジエータ１３に戻されることにより、ラジエータ１３内の冷却水が所定量に維持される。サブタンク３０とラジエータキャップ２７ｂとは、ホース３７を介して連通される。
【００２９】
冷却ファン１４は、その回転中心部にファン軸１４ａを有し、ファンカバー３１で覆われてラジエータ１３の後方に設けられる。ファン軸１４ａは、ファンカバー３１内に前後方向に架設されるとともに、軸受３２を介してファンカバー３１に回転可能に軸支される。ファン軸１４ａの後端部には、ファンプーリ３３が設けられる。
【００３０】
図６に示すように、クランク軸９後端部のフライホイール７には、クランクプーリ３４が設けられる。クランクプーリ３４及びファンプーリ３３には、ファンベルト３５が巻かれる。これにより、クランク軸９の動力が、クランクプーリ３４、ファンベルト３５、ファンプーリ３３を経て、ファン軸１４ａに伝達されることにより、冷却ファン１４が回転する。なお、ファンベルト３５には、テンションプーリ３６によって張力が付与される。
【００３１】
こうして、冷却ファン１４が回転すると、冷却風が冷却風入口スクリーン１５からラジエータカバー１１内に流入し、冷却風出口スクリーン１６からエンジン１外部に流出する。つまり、冷却ファン１４の冷却風によってラジエータ１３が冷却される。
【００３２】
次に、ラジエータ取付間座２５について、図７から図１０により説明する。
【００３３】
ラジエータ取付間座２５は、間座本体２５１及び仕切壁２５２等で構成される。
【００３４】
間座本体２５１には、ラジエータ取付面２５１Ａ、シリンダブロック取付面２５１Ｂ及び冷却水通路２５１Ｃが形成される。
【００３５】
ラジエータ取付面２５１Ａは、間座本体２５１の上面（ラジエータ１３側の面）に形成され、ラジエータ１３の下面が取り付けられる。ラジエータ取付面２５１Ａには、ラジエータ１３の下部がボルト３８で固定される（図５参照）。
【００３６】
シリンダブロック取付面２５１Ｂは、間座本体２５１の下面（シリンダブロック２側の面）に形成され、シリンダブロック２上面に取り付けられる。より詳細には、シリンダブロック取付面２５１Ｂは、ピストン２０が摺動するライナ１７の上方に形成されるウォータージャケット１８が位置するシリンダブロック２上面に取り付けられる。なお、シリンダブロック２は、シリンダブロック取付面２５１Ｂにボルト４７で固定される。また、間座本体２５１には、ボルト４７が挿入されるボルト孔２５１Ｄが形成される。
【００３７】
冷却水通路２５１Ｃは、その上端部（ラジエータ１３側の端部）にラジエータ側開口部２５１Ｃａが形成される。ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、ラジエータ１３と連通可能に接続される。冷却水通路２５１Ｃは、その下端部（シリンダブロック２側の端部）にシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂが形成される。シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、シリンダブロック２（ウォータージャケット１８）と連通可能に接続される。シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、ラジエータ側開口部２５１Ｃａに対してシリンダヘッド３側（右側）にオフセットされた位置に形成される。なお、本実施形態では、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂの開口面積は、ラジエータ側開口部２５１Ｃａの開口面積よりも小さくなるように形成される。また、冷却水通路２５１Ｃ内は、仕切壁２５２によって、シリンダヘッド３側（左側）とクランク軸９側（右側）とに仕切られる。
【００３８】
仕切壁２５２は、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側（左側）とクランク軸９側（右側）とに仕切る。仕切壁２５２は、板状の部材で構成され、冷却水通路２５１Ｃ内に前後方向（クランク軸９方向）に設けられる。本実施形態では、仕切壁２５２は、間座本体２５１のラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して垂直に設けられる。また、本実施形態では、仕切壁２５２は、ラジエータ取付間座２５に形成される。つまり、仕切壁２５２は、間座本体２５１（ラジエータ取付間座２５）に一体的に形成される。
【００３９】
ここで、ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、仕切壁２５２により、シリンダヘッド３側の開口面積とクランク軸９側の開口面積とが略均等となるように形成される。なお、ラジエータ側開口部２５１Ｃａにおけるシリンダヘッド３側とクランク軸９側との面積比は、５：５に設定することが望ましい。また、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、仕切壁２５２により、クランク軸９側の開口面積の方がシリンダヘッド３側の開口面積よりも小さくなるように形成される。なお、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂにおけるシリンダヘッド３側とクランク軸９側との面積比は、６：４〜８：２の範囲で設定することが望ましい。
【００４０】
なお、本実施形態では、仕切壁２５２がラジエータ取付間座２５に形成されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、仕切部材は、シリンダブロックの上部や、ラジエータの下部に形成されてもよい。これにより、ラジエータ取付間座２５を設けなくてすむため、コスト低減を図ることができる。また、ラジエータ取付間座２５の仕切壁２５２に加えて、シリンダブロック２の上部やラジエータ１３の下部に仕切壁を形成することにより、高温の冷却水と低温の冷却水の分離性能を向上させて、エンジンの冷却効率をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、仕切壁２５２は、間座本体２５１のラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して垂直に設けられるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ラジエータ側開口部２５１Ｃａ及びシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂの開口位置（オフセット量）や開口面積等に応じて、ラジエータ取付面２５１Ａ及びシリンダブロック取付面２５１Ｂに対して傾斜して設けてもよい。
【００４２】
次に、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で自然対流する冷却水の流れについて、図５により説明する。なお、図５における黒塗り矢印は、冷却水の流れを示す。また、以下の説明では、多数の冷却水チューブ２８のうち、仕切壁２５２よりもシリンダヘッド３側（左側）のものを「シリンダヘッド側冷却水チューブ２８１」、仕切壁２５２よりもクランク軸９側（右側）のものを「クランク軸側冷却水チューブ２８２」という。
【００４３】
先ず、ウォータージャケット１８内の冷却水は、シリンダヘッド３やライナ１７等で熱せられて高温になる。そして、高温の冷却水は、高温化により比重が小さくなるため、ラジエータ１３に向かって上昇する。
【００４４】
そして、上昇する高温の冷却水は、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂにおいて仕切壁２５２よりもシリンダヘッド３側（左側）から、冷却水通路２５１Ｃ内に流入する。これは、ウォータージャケット１８内の冷却水のうち、燃焼室２１に近接するシリンダヘッド３側の冷却水が、特に高温になって上昇するためである。
【００４５】
そして、高温の冷却水は、冷却水通路２５１Ｃ内を上昇して、ラジエータ側開口部２５１Ｃａからシリンダヘッド側冷却水チューブ２８１内に流入する。
【００４６】
その後、高温の冷却水は、シリンダヘッド側冷却水チューブ２８１内を上昇して、アッパータンク２７内に流入する。
【００４７】
次に、アッパータンク２７内の冷却水は、冷却ファン１４の冷却風によって冷却されて低温になる。そして、低温の冷却水は、低温化により比重が大きくなるため下降する。
【００４８】
そして、低温の冷却水は、クランク軸側冷却水チューブ２８２内に流入して、クランク軸側冷却水チューブ２８２内を下降する。
【００４９】
そして、低温の冷却水は、ラジエータ側開口部２５１Ｃａにおいて仕切壁２５２よりもクランク軸９側（右側）から、冷却水通路２５１Ｃ内に流入する。
【００５０】
その後、低温の冷却水は、冷却水通路２５１Ｃ内を下降して、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂからウォータージャケット１８内に流入する。
【００５１】
こうして、仕切壁２５２を挟んでシリンダヘッド３側では、高温の冷却水が上昇する一方、クランク軸９側では、低温の冷却水が下降することにより、冷却水が自然対流する。
【００５２】
以上のように、シリンダブロック２と、シリンダブロック２に回転可能に軸支されるクランク軸９と、シリンダブロック２の左側部に水平方向に設けられるとともに、クランク軸９とコネクティングロッド１９を介して連接されるピストン２０が水平方向に往復運動可能に内設されるライナ１７と、シリンダブロック２の左側面に設けられるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の上側にてライナ１７の上方に設けられるラジエータ１３と、シリンダブロック２とラジエータ１３との間に形成される冷却水通路２５１Ｃと、を具備し、冷却水通路２５１Ｃを介してシリンダブロック２とラジエータ１３との間で、冷却水を自然対流させるエンジン１において、冷却水通路２５１Ｃ内をシリンダヘッド３側とクランク軸９側とに仕切る仕切部材である仕切壁２５２を具備するものである。
【００５３】
このような構成により、シリンダヘッド３やライナ１７等で熱せられてラジエータ１３に向かって上昇する高温の冷却水と、ラジエータ１３で冷却されて下降する低温の冷却水とが、冷却水通路２５１Ｃ内で仕切壁２５２によって分離される。このため、冷却水通路２５１Ｃ内で高温の冷却水と低温の冷却水とが混ざり合うのが低減されて、両冷却水の温度差が維持される。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率を向上させることができる。
【００５４】
そして、冷却水通路２５１Ｃは、その上端部（ラジエータ１３側の端部）にラジエータ側開口部２５１Ｃａが形成され、ラジエータ側開口部２５１Ｃａは、仕切壁２５２により、シリンダヘッド３側の開口面積とクランク軸９側の開口面積とが略均等となるように形成されるものである。
【００５５】
このような構成により、ラジエータ１３内が高温の冷却水が上昇する側と低温の冷却水が下降する側とに概ね等しく分かれる。このため、ラジエータ１３内において、冷却水が上昇する側の流速と冷却水が下降する側の流速とが概ね等しくなることから、冷却水が滞留することなく円滑に流れる。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５６】
また、冷却水通路２５１Ｃは、その下端部（シリンダブロック２側の端部）にシリンダブロック側開口部２５１Ｃｂが形成され、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂは、仕切壁２５２により、クランク軸９側の開口面積の方がシリンダヘッド３側の開口面積よりも小さくなるように形成されるものである。
【００５７】
このような構成により、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂのクランク軸９側から流れ出る冷却水の流速が大きくなる。このため、ラジエータ１３で冷却された下降する低温の冷却水が、シリンダブロック側開口部２５１Ｃｂのクランク軸９側からシリンダブロック２内に素速く流入する。これにより、冷却水の自然対流を促進させて、エンジン１の冷却効率をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
９ クランク軸
１３ ラジエータ
１７ ライナ
１９ コネクティングロッド
２０ ピストン
２５１Ｃ 冷却水通路
２５１Ｃａ ラジエータ側開口部
２５１Ｃｂ シリンダブロック側開口部
２５２ 仕切壁（仕切部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックに回転可能に軸支されるクランク軸と、
前記シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられると共に、前記クランク軸とコネクティングロッドを介して連接されるピストンが水平方向に往復運動可能に内設されるライナと、
前記シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、
前記シリンダブロックの上側にて前記ライナの上方に設けられるラジエータと、
前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間に形成される冷却水通路と、を具備し、
前記冷却水通路を介して前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間で、冷却水を自然対流させるエンジンにおいて、
前記冷却水通路内を前記シリンダヘッド側と前記クランク軸側とに仕切る仕切部材を具備することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記冷却水通路は、その前記ラジエータ側の端部にラジエータ側開口部が形成され、
前記ラジエータ側開口部は、前記仕切部材により、前記シリンダヘッド側の開口面積と前記クランク軸側の開口面積とが略均等となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記冷却水通路は、その前記シリンダブロック側の端部に前記シリンダブロック側開口部が形成され、
前記シリンダブロック側開口部は、前記仕切部材により、前記クランク軸側の開口面積の方が前記シリンダヘッド側の開口面積よりも小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
【請求項１】
シリンダブロックと、
前記シリンダブロックに回転可能に軸支されるクランク軸と、
前記シリンダブロックの一側部に水平方向に設けられると共に、前記クランク軸とコネクティングロッドを介して連接されるピストンが水平方向に往復運動可能に内設されるライナと、
前記シリンダブロックの一側に設けられるシリンダヘッドと、
前記シリンダブロックの上側にて前記ライナの上方に設けられるラジエータと、
前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間に形成される冷却水通路と、を具備し、
前記冷却水通路を介して前記シリンダブロックと前記ラジエータとの間で、冷却水を自然対流させるエンジンにおいて、
前記冷却水通路内を前記シリンダヘッド側と前記クランク軸側とに仕切る仕切部材を具備することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記冷却水通路は、その前記ラジエータ側の端部にラジエータ側開口部が形成され、
前記ラジエータ側開口部は、前記仕切部材により、前記シリンダヘッド側の開口面積と前記クランク軸側の開口面積とが略均等となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記冷却水通路は、その前記シリンダブロック側の端部に前記シリンダブロック側開口部が形成され、
前記シリンダブロック側開口部は、前記仕切部材により、前記クランク軸側の開口面積の方が前記シリンダヘッド側の開口面積よりも小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２４１６８（Ｐ２０１３−２４１６８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１１１６（Ｐ２０１１−１６１１１６）
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２２日（２０１１．７．２２）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
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