CN100535422C - 风冷发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风冷发动机(10)，该风冷发动机通过冷却空气来冷却。风冷发动机(10)包括气缸体(33)和封闭气缸(26)一端的气缸盖(28)。气缸盖(28)包括：基底部(81)，其通过多个螺栓(91)叠置并固定到气缸体(33)上；以及阀室(83)，其一体地形成于基底部(81)上。所有螺栓(91)布置在基底部(81)的外周边附近，位于阀室(83)外部。

Description

风冷发动机

技术领域

本发明涉及一种风冷发动机，其中，气缸盖通过螺栓固定到气缸体上。

背景技术

在一些风冷发动机中，气缸盖设有阀室，其用于容纳进气阀和排气阀，气缸盖叠置在气缸体上且通过螺栓固定在气缸体上。日本实用新型申请No.2-32849公开了这种类型的风冷发动机。

日本实用新型申请No.2-32849公开的风冷发动机是多用途发动机，其中，气缸盖设有阀室，冷却空气输送管道叠置在气缸体上且通过螺栓固定到其上。气缸盖包括三个布置在阀腔(阀室)内侧的安装孔。螺栓穿过这五个安装孔并旋入气缸体内，由此能够将气缸盖安装到气缸体上。

向阀室的内部供应润滑油。因此必须充分注意防止润滑油通过螺栓的安装孔泄漏到阀室内部。例如，能够借助具有复杂形状且布置在气缸盖和气缸体之间的衬垫(密封件)来防止漏油。

设置在阀室内侧的螺栓的温度与设置在阀室外侧的螺栓的温度之间存在很大差异。因此必须注意在内部和外部螺栓中维持均匀的热应变。此外，在阀室内侧需要空间以允许容纳三个螺栓，阀室必须相应地扩大。因此，减小风冷发动机的尺寸是要受限制的。很明显，气缸盖组成了发动机燃烧室的一部分。设置阀室覆盖气缸盖中的燃烧室部分。因此，对于大的阀室，燃烧室的一部分由阀室覆盖，这将阻止冷却空气到达燃烧室附近。

鉴于此，需要能够防止从阀室漏油、能够使用于固定气缸盖的螺栓中的热应变均匀、能够减小发动机尺寸，以及能够将冷却空气导向燃烧室附近的技术。

发明内容

本发明提供了一种使用冷却空气进行冷却的风冷发动机，该发动机包括气缸体，其设置有具有往复式活塞的气缸；曲轴箱，其用于容纳和支撑连接在活塞上的曲轴；以及气缸盖，其用于封闭气缸的一端，其中，气缸盖包括通过多个螺栓叠置在和固定到气缸体上的基底部以及一体地形成于基底部上的阀室，该阀室容纳进气阀、排气阀和用于操作该进气阀和排气阀的凸轮轴，并且所有螺栓布置在基底部的外周边附近，位于阀室外部。

因此，供应到阀室内部即阀室中的润滑油不会通过用于将气缸盖螺栓连接到气缸体上的安装孔，并且润滑油不会在气缸盖和气缸体之间泄漏(例如渗出)。因此，为了防止润滑油从阀室中泄漏，不必采用油封措施，例如在气缸盖和气缸体之间放置具有复杂形状的衬垫。因此，风冷发动机能够具有更加简单的结构。

此外，由于所有螺栓都布置在阀室外部，因此螺栓的操作条件(温度等)能够保持基本相同。能够使螺栓中的热应变均匀，从而，能够在气缸或燃烧室中保持均匀且良好的热应变。此外，由于螺栓中具有均匀的热应变，使得螺栓的耐用性能够得到充分提高。

没有必要将螺栓布置在阀室内部，因为螺栓布置在阀室外部。由于不需要提供螺栓布置在阀室内部的空间，因此能够减小阀室的尺寸，并由此减小风冷发动机的尺寸。

此外，由于阀室较小，使得可以增加暴露于燃烧室附近的气缸盖部分的表面积，即，散热表面积。此外，由于阀室较小，因此可以减小阀室的外表面到燃烧室之间的距离。因此，能够将冷却空气导向燃烧室附近。因而，能够更加充分地冷却气缸盖中燃烧室周围的区域，并且能够提高冷却效率。

优选地，风冷发动机还包括：动力传输机构，其用于将来自曲轴的驱动力传送给凸轮轴；以及传动机构室，其用于容纳动力传输机构，其中，至少一部分传动机构室形成于气缸盖中，与阀室分离。因此，可提供足够的空间允许冷却空气在阀室和传动机构室之间通过。使冷却空气通过该空间可以进一步提高冷却气缸盖的效果。

此外，优选地，通过联结器使阀室和传动机构室形成一体，其中，凸轮轴穿过该联结器，联结器具有穿过其形成的缸盖冷却管道，以允许冷却空气流过。这样，缸盖冷却管道可以形成于燃烧室附近的气缸盖中。气缸盖的燃烧室周围的区域能够被更加充分地冷却，并且能够通过将冷却空气导入缸盖冷却管道中来进一步改进冷却效果。

此外，优选地，气缸体具有穿过气缸体围绕气缸形成的气缸冷却管道，以允许冷却空气流过，气缸冷却管道与缸盖冷却管道相连接。因此，冷却空气被引导穿过缸盖冷却管道和气缸冷却管道，由此冷却空气被导向燃烧室附近气缸盖和气缸体中，并且使冷却效果更好。

此外，螺栓中的一些优选布置在阀室和传动机构室之间。因此，螺栓中的一些以与其它螺栓相同的方式布置在阀室附近。因此，能够使螺栓的操作温度更加均匀。由此使所有螺栓中的热应变更加均匀。

附图说明

以下将参照附图且仅通过示例方式详细描述本发明的一些优选实施方式，其中：

图1是根据本发明的风冷发动机的外部视图；

图2是图1所示风冷发动机的分解透视图；

图3是图1所示风冷发动机的剖视图；

图4是沿图3中线4-4的剖视图；

图5是图2所示风冷发动机中气缸盖的周围区域的分解透视图；

图6是沿图2中箭头线6的视图；

图7示出了图2所示风冷发动机中的冷却管道；

图8是沿图3中线8-8的剖视图；

图9是沿图3中线9-9的剖视图；

图10是沿图5中箭头10的视图；

图11A和11B示出了将冷却空气引导通过图2所示风冷发动机中冷却管道的方式；以及

图12A和12B示出了冷却空气流过图3和8所示冷却管道的方式。

具体实施方式

如图1和2所示，风冷发动机10是具有倾斜式气缸的OHC(顶置凸轮轴)单缸发动机。该发动机包括冷却风扇13、遮盖冷却风扇13的风扇盖15、反冲起动器18、遮盖反冲起动器18的起动器盖20、油箱22、空气滤清器23以及消声器24。

如图2所示，冷却风扇13和反冲起动器18通过曲轴12(参见图3)相连接。风扇盖15具有开口16，反冲起动器18穿过该开口16。

如图2和3所示，风冷发动机10包括曲轴12、外壳25、气缸26以及气缸盖28。

外壳25由曲轴箱31、箱盖32和气缸体33组成，其中，箱盖32封闭曲轴箱31的开口31a，气缸体33一体化成形于曲轴箱31的一侧上(图2中左端)。

曲轴箱31可旋转地容纳有曲轴12。能够通过螺栓将箱盖32固定在曲轴箱31上以覆盖曲轴箱31的开口31a。如图2所示，气缸体33和容纳在气缸体33内的气缸26(参见图3)从曲轴箱31的侧部向上倾斜。

如图2所示，曲轴箱31包括在其一侧31b上的三个突起35(仅示出两个)，和一个布置在与三个突起35分开的位置上的突起41。三个突起35中具有使双头螺栓36的螺纹部分36a旋入的螺纹孔35a。因此，三个双头螺栓36安装到曲轴箱31的一侧31b上。双头螺栓36在其远端也具有螺纹部分36b。

以下描述安装风扇盖15和起动器盖20的过程。

首先，将三个螺纹部分36b插入到风扇盖15中的三个安装孔38中。同时，风扇盖15中安装孔39的位置与突起41中螺纹孔41a的位置对准。

其次，三个螺纹部分36b穿过起动器盖20中的三个安装孔43(仅示出两个)插入。同时，风扇盖15中的螺栓44插入到起动器盖20中的安装孔45中。

然后，将螺母46旋到三个螺纹部分36b和螺栓44上。

此外，螺栓48穿过风扇盖15中的安装孔39插入，并且螺纹部分48a旋入到突起41中的螺纹孔41a中。

由此，风扇盖15能够安装到曲轴箱31的一侧31b上，并且起动器盖20能够安装到风扇盖15上。

如图2所示，反冲起动器18包括与曲轴12(参见图3)相连接的滑轮51，以及缠绕滑轮51的起动绳52。起动绳52在远端具有把手53。出于简化的目的，图2所示把手53从起动绳52处分离，并且定位在起动器盖20的一侧上。

如图2所示，风冷发动机10包括导向盖21，其盖住气缸盖28和气缸体33的顶部。导向盖21执行下述功能：引导来自冷却风扇13的冷却空气Wi沿着气缸体33的顶部33b流动。通过螺栓将所述导向盖连接到气缸盖28和气缸体33上。

接下来，将描述风冷发动机10的剖面结构。

如图3所示，活塞61容纳在气缸26内，可作往复运动，并且经由连杆62与曲轴12相连接。

如图3和4所示，气缸盖28叠置且通过螺栓连接到气缸体33的远端表面(即，端部33d)上。气缸盖28将气缸26的一端封闭。燃烧室58形成于面向端部33d的区域中，并且阀腔65与燃烧室58相邻且在燃烧室58的相对侧上。阀腔65中有进气阀66、排气阀67和凸轮轴68。

凸轮轴68经由动力传输机构70与曲轴12相连接。动力传输机构70将曲轴12的驱动力传输到凸轮轴68上，并且沿着气缸26和燃烧室58布置。动力传输机构70由安装在曲轴12上的驱动轮71、安装在凸轮轴68上的从动轮72、以及缠绕在驱动轮71和从动轮72上的带73组成。

曲轴12旋转使得驱动轮71、带73、从动轮72、凸轮轴68以及一对凸轮77、77旋转。因而，操作进气阀66和排气阀67以打开和关闭面向燃烧室58的进气口和排气口。可以使进气阀66和排气阀67的打开和关闭与曲轴12的旋转同步。

如图3所示，动力传输机构70容纳在传动机构室74中。传动机构室74由带插入槽75、76、带轮室85和带轮盖86组成。带插入槽75形成于气缸体33的另一侧部33c上。带插入槽76形成于气缸盖28的另一侧28b上。带73穿过带插入槽75、76。

如图5和6所示，气缸盖28是一体化模制品，其由基底部81、阀室83、带轮室85和联结器89组成。

基底部81是平的盘状构件，其叠置在气缸体33的端面33f(凸缘表面33f)上，并且具有进气口93和排气口94(同样参见图4)。

阀室83定位在基底部81的与气缸体33相对的侧的表面81a上。阀室83的远侧开口表面83a(凸缘面83a)由端盖84封闭。端盖84通过螺栓连接到阀室83上。当从端盖84侧观察阀室83时，阀室83的外部形状大致为矩形。

阀腔65(参见图4)构成了阀室83的内部空间，该阀室83通过端盖84封闭。如上所述，进气阀66、排气阀67和凸轮轴68可以容纳在阀室83内的阀腔65中。明显可以看出，阀室83具有布置在其内部的阀腔65，因此，阀室83的尺寸大于阀腔65的外形尺寸。

带轮室85是用于容纳从动轮72(参见图3)的构件，其开口端通过带轮盖86封闭。更具体而言，如图6所示，带轮室85设置在朝向气缸盖28的另一侧28b且与阀室83(即，阀腔65)之间的距离为Sp处。

因此，传动机构室74的至少一部分即带轮室85形成于气缸盖28中且与阀室83之间具有间隙87。因此，如图3、5和6所示，具有指定尺寸Sp的空间87(间隙87)能够保持在阀室83和带轮室85之间。提供该空间87允许借助于联结器89使阀室83和带轮室85形成一体，其中，凸轮轴68穿过该联结器89。

联结器89具有形成于阀室83和带轮室85之间的缸盖冷却管道(head-cooling duct)104。该缸盖冷却管道104用作流过冷却气流的管道。

如图5和6所示，基底部81具有多个位于表面81a上且在气缸体33的相对侧上的突起88。所述多个(例如四个)突起88布置在阀室83周围的四个角83b处。突起88具有多个安装孔88a，由此安装基底部81。安装孔88a的位置与形成在气缸体33的凸缘表面33f上的螺纹孔49一致。

以下是将气缸盖28固定到气缸体33上的过程。

首先，如图4和5所示，将衬垫92(密封构件92)设置在气缸体33的凸缘表面33f上，并将基底部81叠置在衬垫92上。

接下来，将多个缸盖螺栓91(为了简化，以下称作“螺栓91”)从基底部81的端面81a处插入到安装孔88a中，允许螺纹部分91a伸出并且旋入螺纹孔49中，从而完成操作。

如上所述，四个安装孔88a和四个螺栓91均布置在离开阀室83且靠近其四个外转角83b处，即，位于阀腔65的外部区域中。因此，阀腔65中的润滑油不会通过安装孔88a，且不会在气缸盖28和气缸体33之间泄漏(例如渗出)。

因此，为了防止油从阀腔65中泄漏，没有必要采用油封方式，例如，不必在气缸盖28和气缸体33之间放置具有复杂形状的衬垫92。因此，风冷发动机10能够具有更加简单的结构。

此外，由于所有螺栓91都布置在阀室83外部的四个转角83b处，因此螺栓91的操作条件(温度等)能够保持基本上相同。能够使螺栓91中的热应变均匀，从而，能够在气缸26和燃烧室58(参见图4)中保持均匀且良好的热应变。此外，由于螺栓91中具有均匀的热应变，使得螺栓91的耐用性能够得到充分的改善。

也不必将螺栓91布置在阀腔65内部，因为所有的螺栓91均布置在阀室83的外部区域中。能够通过由于不用在阀腔65中设置容纳螺栓91的空间造成的阀室83的尺寸减小，来减小风冷发动机10的尺寸。

此外，由于阀室83较小，因此可以增加气缸盖28的暴露于燃烧室58附近的部分的表面积，即，散热表面积。此外，由于阀室83较小，因此可以减小阀室83的外表面到燃烧室58之间的距离。因此，能够将冷却空气导向燃烧室58附近。因而，能够更加充分地冷却气缸盖28中燃烧室58周围的区域，并且能够提高冷却效率。

此外，四个螺栓91中的两个左手侧螺栓91、91(螺栓中的一些)布置在阀室83和传动机构室74之间。因此，能够以与其它两个缸盖螺栓91、91相同的方式将两个左手侧的缸盖螺栓91、91布置在阀室83附近。从而，能够使所有螺栓91的操作温度更加均匀。由此能够使所有螺栓91中的热应变更加均匀。

接下来，将描述风冷发动机10的冷却管道。

如图3所示，气缸体33具有两个气缸冷却管道101、102，即，第一气缸冷却管道101和第二气缸冷却管道102，用于将冷却空气导向气缸26和带插入槽75之间的区域33e。

如图3和7至9所示，第一气缸冷却管道101垂直定位在与气缸26的轴线109(参见图7)相交的方向上。第一气缸冷却管道101具有：顶部入口101a，其通向气缸体33的顶部；以及底部出口101b，其通向气缸体33的底部。

第二气缸冷却管道102基本上平行于第一气缸冷却管道101，第二气缸冷却管道102比第一气缸冷却管道101距离气缸盖28更远，并且垂直定位。第二气缸冷却管道102具有：顶部入口102a，其通向气缸体33的顶部；以及底部出口102b，其通向气缸体33的底部。

气缸盖28具有两个冷却管道104、107，即，缸盖冷却管道104和引导冷却管道107，用于以图3、7、8和10所示方式引导冷却至气。

缸盖冷却管道104垂直形成于阀腔65和带插入槽76之间的区域28c中，并且基本上平行于第一和第二气缸冷却管道101、102。缸盖冷却管道104具有：顶部入口104a，其通向气缸盖28的顶部；以及底部出口104b，其通向气缸盖28的底部。

如图7和8所示，缸盖冷却管道104借助于一对连通通道105、105与第一气缸冷却管道101连通。该对连通通道105、105彼此间隔固定距离。连通通道105包括形成在气缸盖28中的缸盖侧连通通道111和形成在气缸体33中的气缸侧连通通道112。

如图3、7和8所示，引导冷却管道107形成于基本上与缸盖冷却管道104垂直的方向上。引导冷却管道107具有：出口107a，其与缸盖冷却管道104的大致中心连通；以及入口107b，其通向与带轮室85相对的侧部28a(参见图3)，即，通向第一侧部28a。将入口107b设置成通向与带轮室85相对的侧部28a，更易于使入口107b面向外部。因此，由于可以更容易地设置引导冷却管道107的形状和其相对于气缸盖28的布置，使得发动机具有更高的自由度，并且能够提高生产率。此外，冷却空气能够容易地从入口107b导入引导冷却管道107中。

接下来，将描述利用冷却风扇13冷却气流的方式。

如图2所示，冷却风扇13通过曲轴12(参见图3)沿箭头Ar所示方向旋转。旋转冷却风扇13将从外部空气入口55、56引入的外部空气排向气缸体33的第一侧部33a(沿箭头Ba所示方向)。被排出的外部空气构成了用于冷却风冷发动机10的冷却空气Wi。

冷却空气Wi的一部分从气缸体33的第一侧部33a向上流动，如箭头Ca所示，并且通过导向盖21沿着气缸体33的顶部33b引导。被沿着顶部33b引导的冷却空气Wi通过导向盖21的弯曲部21a向下导引。被向下导引的冷却空气Wi沿着如图3所示的气缸体33的另一侧部33c向下流动。

在图2中，沿如箭头Ba所示方向流动的冷却空气Wi的剩余部分Wi沿着气缸盖28的一个侧部28a沿如箭头Da所示方向受引导。

如箭头Ca所示向上流动的冷却空气Wi被引入顶部入口101a、102a、104a中，如图11A、11B、12A和12B所示。流向如箭头Da所示一侧的冷却空气被引入入口107b中。

被引入顶部入口101a中的冷却空气Wi穿过第一气缸冷却管道101流动，并随后从底部出口101b流出，如箭头Ea所示。被引入顶部入口102a中的冷却空气Wi穿过第二气缸冷却管道102流动，并随后从底部出口102b流出，如箭头Fa所示。

具体而言，如图9中箭头Ca所示，冷却空气Wi从气缸体33的第一侧部33a流向气缸体33的顶部33b。流过顶部33b的冷却空气Wi被引入顶部入口102a中，并穿过第一气缸冷却管道102流动，随后从底部出口102b流出。穿过第一气缸冷却管道101流动的冷却空气Wi(参见图12A和12B)与上述情况相同。

因此，由于冷却空气Wi穿过两个冷却管道，即，第一和第二气缸冷却管道101、102流动，则能够使大量冷却空气Wi流向气缸26附近。因而，能够通过冷却空气Wi有效地冷却气缸26周围的区域。

如图12A所示，被引入顶部入口104a中的冷却空气Wi穿过缸盖冷却管道104流动，并随后从底部出口104b流出，如箭头Ga所示。将冷却空气Wi引入缸盖冷却管道104中允许进一步改善对气缸盖28的冷却效果。更具体而言，如图10中箭头所示，冷却空气从气缸盖28的第一侧部28a流出。引导流过第一侧部28a的冷却空气通过底部入口104a，并使其穿过缸盖冷却管道104流动。

如图11B、12A和12B所示，被引入入口107b中的冷却空气Wi流入引导冷却管道107中，进入缸盖冷却管道104，并与来自顶部入口104a的冷却空气Wi混合。因而，能够使大量空气穿过缸盖冷却管道104流动。穿过缸盖冷却管道104流动的冷却空气Wi的一部分穿过一对连通通道105、105，并流入第一气缸冷却管道101中，如箭头Ha所示。

因此，由于缸盖冷却管道104和第一气缸冷却管道101通过一对连通通道105、105连接，使得流过气缸盖28的冷却空气Wi能够令人满意地导向气缸体33。因此，冷却气缸26所需的冷却空气Wi能够被令人满意地导向气缸26。能够允许冷却空气Wi在燃烧室58附近流动，以便有效地冷却气缸盖28和气缸体33。这是通过将冷却空气Wi导向缸盖冷却管道104和第一气缸冷却管道101来实现的。

在本发明中，四个缸盖螺栓被用作缸盖螺栓91的例子，但仅需要合适数量的螺栓用于将基底部81安装到气缸体33上。

同样，密封气缸盖28和气缸体33与衬垫92接触的表面也是任意的。是否使用衬垫92应当通过考虑用于燃烧室58的密封件或部件来确定。不需要用于防止油从阀腔65泄露的衬垫。

工业实用性

本发明能够适当地应用于风冷发动机，其中，利用多个缸盖螺栓将气缸盖安装到气缸体上。

Claims (4)

1.一种使用冷却空气进行冷却的风冷发动机，所述发动机包括：

气缸体，其设置有具有往复式活塞的气缸；

曲轴箱，其用于容纳和支撑与所述活塞连接的曲轴；以及

气缸盖，其用于封闭所述气缸的一端，

所述气缸盖包括基底部和阀室，所述基底部通过多个螺栓叠置在和固定到所述气缸体上，所述阀室一体地形成在所述基底部上；

所述阀室容纳进气阀、排气阀和用于操作所述进气阀和排气阀的凸轮轴；并且

所有所述螺栓布置在所述基底部的外周边附近，位于所述阀室外部，

所述发动机还包括：

动力传输机构，其用于将来自所述曲轴的驱动力传送给所述凸轮轴；以及传动机构室，其用于容纳所述动力传输机构，

其中，所述阀室和所述传动机构室通过联结器一体地形成，所述凸轮轴穿过所述联结器；并且

所述联结器具有穿过其形成的缸盖冷却管道，以允许所述冷却空气流过。

2.如权利要求1所述的风冷发动机，

其中，至少部分所述传动机构室形成于所述气缸盖中，与所述阀室分离。

3.如权利要求2所述的风冷发动机，其中，

所述气缸体具有穿过气缸体围绕所述气缸形成的气缸冷却管道，以允许所述冷却空气流过；并且

所述气缸冷却管道与所述缸盖冷却管道相连接。

4.如权利要求2所述的风冷发动机，其中，

所述多个螺栓中的部分螺栓定位在所述阀室和所述传动机构室之间。

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