JP2012202361A - エンジンの強制空冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強制空冷装置の小型化を図りつつエンジンの冷却性能を高めるようにする。
【解決手段】エンジン２０のクランク軸２１の一方の突出端部には遠心ファン２４が取り付けられ、遠心ファンケース２５の吐出口２７に連なって吐出口２７から加圧されて流出した冷却風をエンジンのシリンダに沿って案内する冷却ダクト２８がエンジン２０に取り付けられる。冷却ダクト２８の流出口２９に連なって設けられた軸流ファンケース３１内は軸流ファン３２が配置され、軸流ファン３２から吐出した冷却は、排気ダクト３３により外部に排出される。軸流ファン３２は動力伝達機構３８を介してりクランク軸２１により駆動される。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却ファンにより生成された冷却風を吹き付けてエンジンを強制冷却するエンジンの強制空冷装置に関する。

エンジンの冷却方式には水冷式と空冷式がある。空冷式は冷却水の凍結や洩れ等がなく、冷却水の補給も必要ないので、水冷式のエンジンに比較してエンジンの保守、点検が容易であり、さらにエンジンの総重量を軽くすることができるという利点がある。空冷式には走行風により冷却する自然冷却式と、冷却風を冷却ファンにより生成して吹き付ける強制冷却式がある。自然冷却式は二輪車などの小型エンジンに使用されており、強制冷却式は農業機械、スノーモービル用のエンジン等に使用されている。

特許文献１には乗用田植機用エンジンの強制空冷装置が記載されている。この強制空冷装置は、クランクケースから突出したクランク軸の両端部にそれぞれ取り付けられた２つの遠心ファンを有している。

特公平７−２６５３２号公報

遠心ファンは流入した空気を径方向外方に案内し主に遠心力の作用によって圧力を高めるようにした送風機であり、空気の吐出圧力を高めることができるという利点を有している。したがって、エンジンを冷却するためにシリンダヘッドの回りを蛇行しながら大きな通気抵抗を受けて流れる冷却風を生成するには遠心ファンは有効である。

しかしながら、遠心ファンは吸入口から流入した空気の流れを姿勢変更して遠心ファンの径方向外方に遠心力により圧力を高めるようにしているので、遠心ファンの外径を小さくすることができず、遠心ファンを収容する遠心ファンケースは大型となる。このため、特許文献１に記載されるように、クランク軸の両端部に遠心ファンを配置するようにすると、強制空冷装置を含めたエンジンサイズの大型化が避けられない。

例えば、小型のスノーモービル用のエンジンとしては、強制空冷装置を含めたエンジンサイズの小型化が必要であるとともに、エンジンがボディ内に搭載されるので、冷却風の風量を高めることが必要となっている。特に、エンジンが横置きされると、走行時の車速風によるラム圧を有効利用することができないので、簡単な構造で冷却効果を高めることが困難であった。

本発明の目的は、強制空冷装置の小型化を図りつつエンジンの冷却性能を高めるようにすることにある。

本発明のエンジンの強制空冷装置は、エンジンの一端側から突出したクランク軸の一方の突出端部に取り付けられる遠心ファンと、前記エンジンの一端側に設けられ、前記遠心ファンを収容する遠心ファンケースと、前記遠心ファンケースの吐出口に連なって当該吐出口から加圧されて流出した冷却風をエンジンのシリンダに沿って案内する冷却ダクトと、前記冷却ダクトの流出口に連なって設けられた軸流ファンケース内に配置される軸流ファンと、前記軸流ファンから吐出した冷却空気を外部に排出する排気ダクトとを有することを特徴とする。本発明のエンジンの強制空冷装置は、前記軸流ファンを動力伝達機構により前記クランク軸の他方の突出端部に連結し、前記クランク軸により前記軸流ファンを駆動することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンにシリンダおよびシリンダヘッドを覆うように設けられる冷却ダクトの上流側には、クランク軸に取り付けられる遠心ファンが取り付けられているので、冷却ダクト内には外部の空気を遠心ファンにより圧力を高めて供給することができる。これにより、エンジンのシリンダやシリンダヘッドに対して冷却風が確実に吹き付けられる。冷却ダクトの下流側には軸流ファンが配置されており、軸流ファンにより冷却ダクト内から外部へ多量の冷却風を排出することができるので、冷却性能を高めることができる。軸流ファンは遠心ファンに比して径寸法を小さくすることができるので、軸流ファンケースの外径を排気ダクトの外径に近い寸法に設定することができ、強制冷却装置の小型化を達成することができる。

本発明の強制空冷装置を有するエンジンが搭載されたスノーモービルを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態であるエンジンの強制空冷装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。スノーモービル１０は、図１に示すように、シャーシ１１の後部下面に取り付けられる駆動体としてのキャタピラ１２を有している。キャタピラ１２はシャーシ１１に取り付けられたスプロケット１３に掛け渡されている。シャーシ１１の前端部には、スキー１４が図示しないショックアブソーバにより取り付けられている。

シャーシ１１の前端部にはボディ１５が設けられており、ボディ１５内には図２に示されるように、エンジンが搭載される。なお、符号１６はハンドルバーであり、符号１７は運転者用のシートである。

図２はボディ１５内に組み込まれるエンジン２０を示しており、このエンジン２０は２ストローク２気筒エンジンである。エンジン２０はクランク軸２１が車幅方向となるように横置きとなってボディ１５内に搭載される。エンジン２０の上部側には２つのシリンダ２２が車幅方向に隣り合って配置されている。エンジン２０のクランク軸２１はエンジン２０のクランクケース２３の両端面から突出しており、エンジン２０の一端側からの一方の突出端部には遠心ファン２４が取り付けられている。この遠心ファン２４はエンジン２０の一端側に設けられた遠心ファンケース２５内に収容される。

遠心ファン２４はクランク軸２１に連結されるディスク部２４ａと、これの前面に径方向を向いて放射状に一体に設けられた複数のブレード２４ｂとを有しており、遠心ファンケース２５の前面壁に設けられた空気流入口２６から遠心ファン２４の前面に向けて空気が流入するようになっている。空気流入口２６に連通する空気取り入れ口１８がボディ１５に形成されており、図１および図２に示すように、空気取り入れ口１８はボディ１５の進行方向右側に形成されている。

遠心ファンケース２５には吐出口２７が図２に示すようにエンジン２０の上部側に開口して形成されており、遠心ファン２４により遠心力を受けて加圧された冷却風は吐出口２７から図２において上方に向けて流出する。エンジン２０にはシリンダヘッド２２ａを覆うように冷却ダクト２８が取り付けられており、この冷却ダクト２８により形成される冷却通路２８ａ内の冷却風は、エンジン２０の上部のシリンダ２２およびシリンダヘッド２２ａに沿って流れることになる。シリンダ２２およびシリンダヘッド２２ａには、放熱フィンが多数設けられているので、冷却ダクト２８内をシリンダヘッド２２ａに沿って流れる冷却風は大きな通気抵抗を受けるが、冷却ダクト２８内に供給するための冷却ファンが遠心ファン２４により形成されているので、外部の空気は加圧されて冷却ダクト２８内を流れることになり、放熱フィンの間の隙間にも冷却風が確実に入り込むことになる。

冷却ダクト２８にはこれの流出口２９に連なって円筒形状の軸流ファンケース３１が連結されている。この軸流ファンケース３１はクランクケース２３の他端側に配置されており、クランク軸２１の他端部の上方に位置している。この軸流ファンケース３１内には軸流ファン３２が配置されている。軸流ファン３２は回転軸３２ａと、回転軸３２ａから径方向外方に突出するプロペラ形状の複数の羽根３２ｂとを有し、冷却通路２８ａの流出口２９から流出した冷却風は、その姿勢を変更することなく、軸流ファン３２により吸引されて吐出される。

軸流ファンケース３１には排気ダクト３３が接続されており、この排気ダクト３３はボディ１５に形成された空気排出口１９に連通している。この空気排出口１９はボディ１５の進行方向左側に形成されている。軸流ファン３２の回転軸３２ａは軸流ファンケース３１内に設けられた支持板３４により軸受を介して回転自在に支持されており、回転軸３２ａに取り付けられたプーリ３５と、クランク軸２１の突出端部に取り付けられたプーリ３６との間にはベルト３７が掛け渡されている。両方のプーリ３５，３６とベルト３７によりクランク軸２１の回転を軸流ファン３２に伝達するための動力伝達機構３８が構成される。したがって、軸流ファン３２は遠心ファン２４とともにクランク軸２１により回転駆動される。ただし、軸流ファン３２の駆動方式としては、上述のようにクランク軸２１によるエンジン駆動方式と、これに代えて電動モータにより軸流ファン３２を駆動する電動式とがある。

クランク軸２１の突出端部にはクラッチ４１を介してスプロケット４２が連結されており、このスプロケット４２はキャタピラ１２を駆動する駆動軸に設けられた図示しないスプロケットにチェーンを介して連結されている。これにより、キャタピラ１２にはクランク軸２１の動力がチェーンを介して伝達される。

このように、図２に示すエンジンの強制空冷装置においては、エンジン２０に冷却風を案内する冷却通路２８ａの上流側に遠心ファン２４を配置し、下流側に軸流ファン３２を配置したので、遠心ファン２４により冷却通路２８ａ内には加圧された空気が供給される。これにより、通気抵抗が高い冷却通路２８ａ内の全体に確実に冷却風が案内される。例えば、シリンダヘッド２２ａに設けられた放熱フィンの間の隙間にも冷却風が供給される。

一方、冷却ダクト２８の下流側には軸流ファン３２が配置されているので、排気ダクト３３を介して空気排出口１９に多量の排出空気を流出させることができる。すなわち、排気ダクト３３は空気排出口１９に連通しており通気抵抗が低い。加圧された空気を供給する必要がないため、低圧送ではあるが多量の空気を送り出すことができる軸流ファンを用いることができる。これにより、径方向寸法が大きくなることが不可避である遠心ファンを下流側に配置することなく、径方向寸法を小さくしつつ風流を高めることができる軸流ファン３２によって冷却通路２８ａを流れる冷却風の風量を簡単な構造の空冷装置によって高めることができる。

２サイクルエンジンにおいては、エンジン冷却が十分に行われないと、エンジンの焼き付きが発生することになるので、強制空冷装置の大型化を避けるために燃料冷却によりエンジンを冷却することが行われている。燃料冷却は、燃料の割合が高い濃混合比の混合気をエンジンに供給して燃料の気化熱によりエンジンの温度上昇を防止する方式であるが、上述のように、遠心ファン２４を上流側に配置し、軸流ファン３２を下流側に配置すると、強制空冷装置を大型化、複雑化することなく、エンジンを強制的に冷却することができるので、燃料冷却を使用することが不要となる。これにより、燃費の低減、排ガスの低減を達成することができ、環境性能を高めることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する実施の形態はスノーモービル用のエンジンに適用した場合であるが、このエンジンの強制空冷装置は、スノーモービル用のエンジンに限られることなく、強制空冷されるエンジンであれば、どのようなエンジンにも適用することができる。

１０ スノーモービル
１２ キャタピラ
１８ 空気取り入れ口
１９ 空気排出口
２０ エンジン
２１ クランク軸
２２ シリンダ
２２ａ シリンダヘッド
２３ クランクケース
２４ 遠心ファン
２５ 遠心ファンケース
２８ 冷却ダクト
２８ａ 冷却通路
２９ 流出口
３１ 軸流ファンケース
３２ 軸流ファン
３３ 排気ダクト
３４ 支持板
３８ 動力伝達機構
４１ クラッチ
４２ スプロケット

Claims (2)

1. エンジンの一端側から突出したクランク軸の一方の突出端部に取り付けられる遠心ファンと、
   前記エンジンの一端側に設けられ、前記遠心ファンを収容する遠心ファンケースと、
   前記遠心ファンケースの吐出口に連なって当該吐出口から加圧されて流出した冷却風をエンジンのシリンダに沿って案内する冷却ダクトと、
   前記冷却ダクトの流出口に連なって設けられた軸流ファンケース内に配置される軸流ファンと、
   前記軸流ファンから吐出した冷却空気を外部に排出する排気ダクトとを有することを特徴とするエンジンの強制空冷装置。
2. 請求項１記載のエンジンの強制空冷装置において、前記軸流ファンを動力伝達機構により前記クランク軸の他方の突出端部に連結し、前記クランク軸により前記軸流ファンを駆動することを特徴とするエンジンの強制空冷装置。

Images