JP2009243450A - エンジンの散熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの散熱構造の提供。
【解決手段】本発明はエンジンの散熱構造に関し、主に、エンジンのシリンダヘッド、及び、シリンダ本体の周縁に複数の間隔を隔てた散熱片を有する。シリンダヘッドとシリンダ本体の散熱片厚さは異なり、燃焼室に近いほど、散熱片の厚さが、燃焼室から遠い散熱片の厚さより厚く、これにより、エンジンの燃焼室付近の熱変形率を減少させて、エンジンシリンダヘッドとシリンダ本体の散熱不均一の欠点を改善し、エンジンの冷却散熱効果を増加させて、シリンダヘッド全体の散熱効果を達成し、散熱温度の不均一により生じる素子の変形を防止する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エンジンの散熱構造に関するものであって、特に、エンジン燃焼室付近のシリンダヘッドとシリンダ本体の散熱片厚さを増加した散熱構造に関するものである。

一般車両の作動、例えば、バイク、車両は、外界から導入された新鮮な空気と燃油を混合し、エンジンで燃焼させて動力を生成し、ピストンの往復運動により、クランクにより変速機構を帯動して伝動させる。

車両エンジン運転時に生成される高温は、散熱方式が異なり、空冷エンジンと水冷式エンジンの二種がある。一般の空冷エンジンは、図１、図２で示されるように、主に、エンジン動力システム、及び、エンジン動力システムの冷却風カバーにより構成される。エンジン動力システム１は、クランク１１、クランク１１と連結するクランク軸１２、クランク１１上のシリンダ本体１３、シリンダ本体１３中のピストン１４、シリンダ本体１３上のシリンダヘッド１５、冷却風カバーは、エンジン動力システム１周縁のシリンダ１３とシリンダヘッド１５上に蓋設される導風カバー１６により構成される。導風カバー１６の低い箇所に冷却風入口１６１を形成し、導風カバー１６の一側は冷却風出口１６２を形成する。また、クランク軸１２の出力端は直接冷却ファン１７を駆動し、且つ、冷却ファン１７は導風カバー１６の冷却風入口１６１に対応する。クランク軸１２が冷却ファン１７を帯動して運転させる時、冷却風は入口１６１から進入し、導風カバー１６とシリンダ本体１３、シリンダヘッド１５間の冷却風通路を通過し、冷却風はシリンダ本体１３とシリンダヘッド１５上の散熱片１３１、１５１上の熱量を奪い、シリンダ１３とシリンダヘッド１５の冷却目的を達成し、エンジン動力システム１が正常な温度で運転できるようにし、最後に、冷却風出口１６２から排出する。

図２で示されるように、シリンダ本体１３、及び、シリンダヘッド１５は散熱面積を増加させるため、シリンダ本体１３、及び、シリンダヘッド１５上に複数の間隔を隔てて排列された散熱片１３１、１５１を設置する。オイルが燃焼室１９に進入した後、スパークプラグ１８が点火爆発し、膨張した気体圧力が推力を生成してピストン１４が上下往復運動する。ピストン１４が下降する時、吸気弁が開放され、混合オイルを燃焼室１９内に導引して燃焼させ、燃焼後の廃気は排気弁により速やかに排出されると共に、排気ポート１５３から排気管（図示しない）に排出される。車両が進行する時、冷却風はシリンダ本体１３、及び、シリンダヘッド１５の周りを流動し、散熱片１３１、１５１上の熱量（高温の熱気）を奪い、導風カバー１６の出口から排出する。

公知のシリンダヘッド１５、及び、シリンダ本体周縁に設置された散熱片１５１、１３１により散熱するので、燃焼室１９はエンジン中、温度が最高の場所であり、よって、通常、燃焼室１９付近のシリンダヘッド１５、或いは、シリンダ本体１３の散熱片１５１、１３１の長さが長く、燃焼室から遠い散熱片１５１、１３１は長さが短くなり、エンジン散熱の目的を達成する。しかし、燃焼室の温度は最高であり、シリンダヘッド１５とシリンダ本体１３の接合面位置の温度も同様に最高であり、公知の散熱片１５１、１３１の厚さは均一なので、シリンダヘッド１５、及び、シリンダ本体１３の温度差が過大で、散熱が不均一になり、一旦、温度差が過大になると、以下のような欠点を生じる。

シリンダ本体１３、及び、シリンダヘッド１５の熱変形率が高く、図３のように、熱変形率曲線Lから分かるように、燃焼室１９の温度が相当高く、シリンダヘッド１５、及び、シリンダ本体１３の燃焼室１９に近い熱変形率は、燃焼室１９より遠い熱変形率より高く、ここでの熱変形は、素子の変形、或いは、摩損を生じ、ピストン１４作動の真円度が悪くなり、シリンダ本体１３との間の適合も悪く、シリンダ壁を摩損し、エンジンの寿命が短くなる。また、ピストン１４とピストン環がシリンダ本体１３内で運動すると、シリンダ本体１３の熱変形の不均一により、密封不良になり、油性が悪くなって、シリンダ本体１３内のオイルを消耗する。ブローバイガスが増加し、オイルが燃焼により揮発して、車両から黒煙を排出し、環境汚染になる。

本発明の目的は、エンジンの散熱構造を提供し、上述の問題を改善することにある。

本発明のエンジンの散熱構造は、主に、エンジンのシリンダヘッドとシリンダ本体周縁に、間隔を隔てて排列された複数の散熱片を設置し、シリンダヘッドとシリンダ本体の散熱片の厚さは異なり、燃焼室に近い散熱片は厚く、燃焼室から遠い散熱片は薄く、これにより、エンジンの燃焼室付近の熱変形率を減少させて、エンジンのシリンダヘッドとシリンダ本体の散熱不均一の問題を解決する。

本発明の散熱片の厚さは、燃焼室に近い散熱片は厚く、燃焼室から遠い散熱片は薄いので、エンジンの燃焼室付近の熱変形率を減少させて、エンジンのシリンダヘッドとシリンダ本体の散熱不均一の問題を解決することができる。

本発明のエンジン散熱構造は、主に、エンジン動力システム、及び、エンジン動力システムを経る冷却風カバーからなり、この部分は公知技術と同様なので説明を省略する。

図４で示されるように、本発明のシリンダヘッド２の周縁は複数の散熱片２１を設置する。シリンダヘッド２内に燃焼室２２を有し、散熱片２１は平行に、シリンダヘッド２の外周縁に設置される。シリンダ本体３の周縁は複数の散熱片３１を設置し、シリンダ本体３内はピストン３２を設置する。シリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３の散熱片２１，３１は不等の厚さで、散熱片２１、３１は燃焼室２２に近い散熱片２１A、３１Aの厚さが、燃焼室２２から遠い散熱片２１B、３１Bの厚さより厚く、且つ、散熱片２１、３１の厚さは徐々に変化する。

次に図５を参照すると、本発明の実施時、シリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３の散熱片２１、３１は、燃焼室２２に近い散熱片２１A、３１Aの総数の半分以上が、燃焼室２２から遠い散熱片２１B、３１Bの厚さより厚い。散熱片２１A、３１Aの厚さを増加することにより、散熱片２１A、３１Aの散熱表面積を増加し、シリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３の燃焼室２２に近い位置が均一な散熱を得られるようになり、シリンダヘッド２とシリンダ本体３全体の散熱効果が増加する。

図６を参照すると、本発明の実施時、シリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３の燃焼室２２に近い散熱片２１A、３１Aの前三片、或いは、前三片中のいづれか一片の散熱片２１A,３１Aの厚さは、燃焼室２２から遠い散熱片２１B、３１Bの厚さより遠く、これにより、シリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３が均一な散熱を得ることができる。

本発明の効果は、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の燃焼室２２に近い散熱片２１A、３１Aが、燃焼室２２より遠い散熱片２１B,３１Bの厚さより厚いことにより、散熱片２１A、３１Aの散熱表面積、及び、熱当量が増加し、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の熱変形率が小さくなり、図７で示されるように、熱変形曲線L１から分かるように、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の燃焼室２２に近い散熱片２１A、３１Aの厚さが厚いので、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の燃焼室２２に近い熱変形率は大きな変化がなく、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の熱変形の生成を回避し、素子の変形、摩損を防止して、エンジンの寿命を延長する。燃焼室２２が生成する熱量は、散熱片２１A、３１Aにより散熱されて、燃焼室２２に近い温度も迅速に冷却され、シリンダヘッド２とシリンダ本体３の温度が均一になり、熱変形不均一によるシリンダとピストン環の密合不良を防止し、シリンダ本体３内のオイルの消耗を減少させ、オイルの燃焼揮発を防止し、車両の黒煙排出を防止して、環境を汚染せず、ブローバイガスを増加させない。

また、図８のように、本発明の実施時、エンジンは、シリンダヘッド２上で、スパークプラグ２３周辺に沿って、冷却風チャネル２４を設置し、冷却風チャネル２４により、一部の冷却風を冷却風チャネル２４内に進入され、冷却風チャネル２４は冷却風出口２４１を設置し、且つ、シリンダヘッド２上に複数の固定孔２５を設置し、固定孔２５は螺固素子により穿設して、シリンダヘッド２をシリンダ本体３上に鎖固する。冷却風出口２４１の固定孔２５は、冷却風出口２４１のもう一側に偏移し、これにより、冷却風出口２４１を増大し、冷却風が冷却風チャネル２４を通過する時、迅速にシリンダヘッド２の熱量を奪い、シリンダヘッド２が効果的に温度降下する。

図9〜図１１で示されるように、本発明の実施時、エンジンのシリンダヘッド２、及び、シリンダ本体３に導風カバー４を設置し、導風カバー４上に冷却風出口４２を有し、シリンダヘッド２の吸気ポート２６側を被覆するカバー片４ａは、吸気管（図示しない）が穿過する吸気穿孔４３を開設し、シリンダヘッド２の排気ポート２７を被覆するカバー片４ｂは、排気管（図示しない）を穿通する排気穿孔４４を開設する。導風カバー４がシリンダヘッド２の排気ポート２７側のカバー片４ｂを被覆すると共に、排気穿項４と冷却風入口４１の間を介し、傾斜面を有する導風機構５を凸設する。導風機構５の傾斜面は、冷却風入口４１から排気穿孔４４に傾斜し、及び、冷却風出口４２の反対側の側カバー面４５上に、傾斜面を有する第二導風機構６を凸設し、第二導風機構６の断面は三角形、或いは、孤形である。第二導風機構６の傾斜面は、冷却風入口４１から後ろに傾斜し、第二導風機構６は導風機構５に隣接し、これにより、第二導風機構６と導風機構５は隣側が対応する状態の設置である。

クランク軸３３が冷却ファン３４を運転させる時、外界の冷却風がファンカバー４６の冷却風入口４１から導風カバー４内に進入し、導風カバー４とシリンダ本体３、シリンダヘッド２の間の散熱片３１、２１を通過し、一部の外界の冷却風が導風機構５に導引され、直接、シリンダヘッド２の排気ポート２７に吹きかけられ、エンジンの最高温度の燃焼室２２横の排気ポート２７の温度を効果的に低下させる。第二導風機構６により、冷却風を直接シリンダヘッド２の冷却風チャネル２４内に導入して、エンジンの最高温度のシリンダヘッド２が好ましい散熱効果を得る。エンジンは熱平衡効果により、エンジン全体の温度が効果的に低下し、その他の外界の冷却風は、同時に、シリンダ本体３とシリンダヘッド２上の散熱片３１、２１上の熱量を奪い、シリンダ本体３とシリンダヘッド２の目的を達成する。

公知の空冷式エンジンを示す図である。 公知の空冷式エンジンの局部断面図である。 公知のシリンダヘッドとシリンダ本体の熱変形率を示す図である。 本発明のシリンダヘッドとシリンダ本体を示す図である。 本発明のもう一つの実施例を示す図である。 本発明のもう一つの実施例を示す図である。 本発明のシリンダヘッドとシリンダ本体の熱変形率を示す図である。 本発明のシリンダヘッド冷却風チャネルを示す図である。 本発明の導風カバーを示す図である。 本発明の冷却動作を示す図である。 本発明の実施例を示す図である。

符号の説明

１ エンジン動力システム
１１ クランク
１２ クランク軸
１３ シリンダ本体
１３１、１５１ 散熱片
１４ ピストン
１５ シリンダヘッド
１６ 導風カバー
１６１ 冷却風入口
１６２ 冷却風出口
１７ 冷却ファン
１８ スパークプラグ
１９ 燃焼室
２ シリンダヘッド
３ シリンダ本体
４ カバー片
５ 導風機構
６ 第二導風機構
２１、３１ 散熱片
２２ 燃焼室
２４ 冷却風チャネル
２５ 固定孔
２６ 吸気ポート
２７ 排気ポート
２４１ 冷却風出口
３１ 散熱片
３２ ピストン
４３ 吸気穿孔
４４ 排気穿孔
４５ 側カバー面

Claims (17)

1. エンジンの散熱構造であって、前記エンジンのシリンダヘッド内に燃焼室を有し、且つ、前記シリンダヘッドの周縁は間隔を隔てて設置された複数の散熱片を設置し、その特徴は、前記シリンダヘッドの散熱片の厚さは不等で、前記燃焼室に近い散熱片の厚さは、前記燃焼室から遠いその他の散熱片より厚いことを特徴とするエンジンの散熱構造。
2. 前記散熱片の厚さは徐々に変化することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
3. 前記散熱片の総数は半分以上がその他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
4. 前記燃焼室に近い散熱片の前三片の厚さは、その他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
5. 前記燃焼室に近い第一散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
6. 前記燃焼室に近い第二散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
7. 前記燃焼室に近い第三散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの散熱構造。
8. エンジンの散熱構造であって、前記エンジンはシリンダヘッドとシリンダ本体を有し、前記シリンダヘッド内は燃焼室を有し、前記シリンダ本体の周縁は、間隔を隔てた複数の散熱片を設置し、その特徴は、前記シリンダヘッドの散熱片の厚さは不等で、燃焼室に近い散熱片の厚さは、前記燃焼室から遠いその他の散熱片より厚いことを特徴とするエンジンの散熱構造。
9. 前記散熱片の厚さは徐々に変化することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
10. 前記散熱片の総数は半分以上がその他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
11. 前記燃焼室に近い散熱片の前三片の厚さは、その他の散熱片より厚いことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
12. 前記燃焼室に近い第一散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚ことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
13. 前記燃焼室に近い第二散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚ことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
14. 前記燃焼室に近い第三散熱片の厚さは、その他の散熱片より厚ことを特徴とする請求項８に記載のエンジンの散熱構造。
15. 前記エンジンは導風カバーを設置することを特徴とする請求項１、或いは、８に記載のエンジンの散熱構造。
16. 前記導風カバー内は導風機構を設置することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンの散熱構造。
17. 前記シリンダヘッドは冷却風チャネルを設置し、且つ、前記冷却風チャネルの冷却風出口に固定孔は一側に偏移することを特徴とする請求項１、或いは、８に記載のエンジンの散熱構造。

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