CN104514626A - Ohv发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制发动机的高度的OHV发动机。OHV发动机(24)包括：缸(54)、设置于缸(54)内的活塞(64)、将活塞(64)的往复运动转换成旋转运动的曲轴(66)、连结活塞(64)与曲轴(66)的连杆(72)、和与曲轴(66)联动的凸轮轴(68)。当从曲轴(66)侧观察缸(54)时，缸(54)以缸中心轴线(A)与水平面(H)所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式向斜上方倾斜。凸轮轴(68)位于比缸中心轴线(A)靠下方的位置。缸中心轴线(A)相对于通过曲轴(66)的旋转轴线(B)并与缸中心轴线(A)平行的线(C)偏移在凸轮轴(68)的相反侧。

Description

OHV发动机
技术领域
本发明涉及OHV发动机，特别涉及作为通用发动机使用的OHV发动机。
背景技术
在通用发动机中，为了不设置价格高昂的燃料泵而供给燃料，一般在发动机上方配置燃料罐。燃料罐的位置越高，包含填充有燃料的燃料罐的发动机的重心就越高，因此，发动机的振动增大，也会影响将发动机安装在装置中时的处理。因此要求降低发动机的高度。于是，可以考虑使缸(cylinder)倾斜，但是缸在装置中的安装尺寸受到限制，所以同时也要求缩短发动机的水平方向的尺寸(宽度和进深)。
在此情况下，如日本实开平3－5909号公报所记载的在倾斜的缸的下方设置有凸轮轴(cam shaft)的OHV发动机，对于减少发动机的尺寸(高度、宽度和进深)有效。
但是，近年来，为了提高燃料经济性要求进一步使活塞的冲程变长。如果进一步加长活塞的冲程，则缸也变长，因此，发动机的高度也增加，但即使加长活塞的冲程也期望抑制发动机的高度。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于，提供一种能够抑制发动机的高度的OHV发动机。
根据本发明的一种观点，提供一种OHV发动机，该OHV发动机包括：缸；设置于缸内的活塞；将活塞的往复运动转换成旋转运动的曲轴；连结活塞与曲轴的连杆；和与曲轴联动的凸轮轴，当从曲轴侧观察缸时，缸以缸的中心轴线与水平面所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式向斜上方倾斜，凸轮轴位于比缸的中心轴线靠下方的位置，缸的中心轴线相对于通过曲轴的旋转轴线并与缸的中心轴线平行的线，偏移在凸轮轴的相反侧。
在本发明中，使缸的中心轴线偏移在凸轮轴的相反侧，由此能够延长缸与凸轮轴的距离。因此，在缸与凸轮轴不相互干扰的范围内，能够使缸更加倾斜，而无需改变凸轮轴与曲轴的距离(凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的距离)，所以能够降低发动机的高度。另外，以缸的中心轴线与水平面所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式使缸倾斜，由此，即使在进一步加长缸的中心轴线方向的尺寸的情况下，与发动机的水平方向的长度的增加相比，依然能够抑制发动机的高度的增加。结果是，即使加长缸的长度，也能抑制发动机的高度。
优选还包括：设置于缸并且收纳曲轴和凸轮轴的曲轴箱；设置于曲轴的驱动齿轮；和设置于凸轮轴并且随着驱动齿轮的旋转而旋转的被驱动齿轮，凸轮轴的旋转轴线位于比通过曲轴的旋转轴线的水平面靠下方的位置，连结凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的直线与水平面所成的角度θ2大于0度且小于45度。在进一步加长活塞的冲程的情况下，曲柄臂的外形增大，所以为了避免与曲柄臂的干扰，需要使凸轮轴的位置远离曲轴。在此情况下，凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的距离变长，并且凸轮轴的被驱动齿轮的(半)径增大，因此，凸轮轴的被驱动齿轮浸渍在收纳于曲轴箱内的油中的高度(深度)增加。如果在被驱动齿轮浸渍在油中的高度(深度)增加的状态下搅起油，则损失马力增加。但是，如果将连结凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的直线与水平面所成的角度θ2设定成大于0度且小于45度，则即使在延长凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的距离的情况下，与水平方向的距离增加部分相比，垂直方向的距离增加部分少。因此，水平面与油的液面平行，因此，能够抑制在凸轮轴的被驱动齿轮中浸渍在油中的部分的表面积的增加，能够抑制损失马力的增加。另外，也能抑制发动机的高度的增加。
另外，优选角度θ1大于角度θ2。在此情况下，以角度θ2比角度θ1小的方式限制凸轮轴的位置，凸轮轴的旋转轴线以接近通过曲轴的旋转轴线的水平面的方式配置于更上方的位置。如果凸轮轴配置于上方，则能够获得凸轮轴与曲轴箱内的油的液面的距离，所以能够提升该油的液面高度(接近通过曲轴的旋转轴线的水平面侧)。因此，能够缩小曲轴箱的上下方向的尺寸。其结果是能降低发动机的上下方向的尺寸即发动机的高度。
另外，还优选当从观察者看到曲轴位于左侧且凸轮轴位于右侧的方向观察该OHV发动机时，曲轴的旋转方向是逆时针旋转。一般来讲，在OHV发动机中，在活塞略微经过上止点的时刻，由缸与活塞围成的空间内的燃烧压达到最大，对活塞的推力也增大。但是，如上所述，使缸的中心轴线偏移在凸轮轴的相反侧，且使曲轴逆时针旋转，由此能够在活塞略微经过上止点的时刻使连杆(特别是连杆的曲轴侧)接近缸的中心轴线。即，燃烧压高的时刻的连杆与缸的位置关系成为能够抑制作用在活塞的推力的位置关系。因此，活塞的摩擦减少，燃料经济性提高。
通过以下结合附图进行的本发明的实施方式的详细说明，本发明的上述目的及其他的目的、特征、方面和优点将会更加明确。
附图说明
图1是从左前方观察包括本发明的一个实施方式的OHV发动机的发动机发电机的立体图。
图2是从右后方观察包括本发明的一个实施方式的OHV发动机的发动机发电机的立体图。
图3是表示发动机的纵截面图解图。
图4是表示发动机的曲轴转角与缸筒内压力的关系的曲线图。
图5A是用来说明在不使缸偏移的情况下作用于活塞的力的图解图，图5B是用来说明在使缸偏移的情况下作用于活塞的力的图解图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1和图2表示包括本发明的一个实施方式的OHV发动机(OverHead Valve Engine：顶阀式发动机，以下称作“发动机”)24(后述)的发动机发电机10。在本说明书中，为了便于说明，在发动机发电机10中，如图1和图2所示，定义“前后方向”和“左右方向”。因此，设置有发动机24的一侧为“前方”，设置有发电机26(后述)的一侧为“后方”，设置有操作面板48(后述)的一侧为“左方”。
发动机发电机10是可移动式的发电机，包括发电机机架(frame)12。发电机机架12包括：前机架14、后机架16、上机架18、和一对下机架20、22。前机架14形成为管状且在前视时大致呈倒U字状，后机架16形成为管状且在后视时大致呈倒U字状，前机架14与后机架16在各自的两个端部相互连接。上机架18形成为管状并在前后方向延伸，连结前机架14和后机架16的各自的左上端部。上机架18作为把持部发挥作用。下机架20形成为板状并在左右方向延伸，连结前机架14的左右两侧的下部。下机架22形成为板状并在左右方向延伸，连结后机架16的左右两侧的下部。
在下机架20上设置有发动机24，在下机架22上设置有发电机26。发动机24与发电机26在前后方向上排列，发动机24和发电机26分别配置于前侧和后侧，发动机24的曲轴66(后述)与发电机26的旋转轴(未图示)连接。
发动机24在其前侧包括用于取入外部空气的空气取入部28，在空气取入部28中内置冷却风扇(未图示)。在空气取入部28的右方设置空气净化器30。通过冷却风扇的驱动从空气取入部28取入的外部空气对发动机24进行冷却。另外，在空气取入部28附近设置反冲起动器(recoil starter)32。
在发动机24的后方且发电机26的右方设置消声器34。来自发动机24的排气经由消声器34向外部排出。在发动机24的下方设置滤罐(canister)36。燃料罐38与空气净化器30经由滤罐36连结，来自燃料罐38的汽油蒸汽被吸附在滤罐36中。
以从上方覆盖发动机24和发电机26的方式设置燃料罐38。在燃料罐38中收纳供给到发动机24的燃料(在本实施方式中是汽油)。燃料罐38的右侧部安装于连结前机架14和后机架16的各自的右上端部的支承架40，燃料罐38的左前部和左后部分别经由支架(bracket)42和44与前机架14和后机架16连结。
在燃料罐38的左方设置操作箱46。操作箱46包括：操作面板48、和设置于操作面板48的右方且收纳控制部(未图示)等的收纳盒(case)50。在收纳盒50的下方设置电池52。
在这种发动机发电机10中，拉动反冲起动器32，由此曲轴66旋转，发动机24启动。如果发动机24启动，则开始发电机26的发电动作。来自发电机26的电力能够从操作面板48取出并且能够蓄存在电池52中。
参照图3对发动机24进行说明。
发动机24例如为空冷式单气缸四冲程发动机，且为缸中心轴线A在斜方向倾斜的倾斜型的发动机。发动机24包括缸54。缸54包括：缸体(cylinder body)56、和安装于缸体56的上端部的缸头(cylinderhead)58。在缸头58的上端部安装缸头盖(cylinder head cover)60。在缸体56的下部设置曲轴箱62。
在缸体56的内周面设置缸套(cylinder liner)56a，在缸体56内设置能够相对于缸套56a滑动的活塞64。在曲轴箱62内收纳曲轴66、与曲轴66联动的凸轮轴68。曲轴66配置在水平方向。曲轴66与凸轮轴68平行或大致平行地配置。凸轮轴68以不与曲轴66的曲柄臂70干扰(接触)的方式配置。活塞64与曲轴66通过连杆72连结，活塞64的往复运动通过曲轴66转换成旋转运动。在曲轴66，设置驱动齿轮74，在凸轮轴68，设置随着驱动齿轮74的旋转而旋转的被驱动齿轮76。另外，在曲轴箱62内收纳平衡件(balancer)78，平衡件78与设置于曲轴66的齿轮80啮合，减少振动。
从缸体56至缸头58，形成将曲轴箱62内与缸头盖60内的摇臂室82连通的连通路84。将推杆(push rod)86和设置于推杆86的一端部的挺杆(tappet)88被插入到连通路84中。挺杆88的前端部(顶端部)在曲轴箱62内与凸轮轴68的凸轮90抵接。推杆86的另一端部与设置于摇臂室82内的摇臂92抵接，利用摇臂92驱动排气阀94。此外，图3中虽未图示，但在发动机24内，以与排气阀94用的推杆86、挺杆88和摇臂92平行或大致平行的方式设置有吸气阀驱动用的推杆、挺杆和摇臂。
另外，在连杆72的大端部72a安装溅油杆(oil dipper)96，在曲轴箱62内收纳油97。被溅油杆96溅起的油97直接或者碰到曲轴66、凸轮轴68等而飞散，提供给缸体56、缸头58和缸头盖60等。由此，润滑曲轴66、凸轮轴68、缸体56和摇臂92等。
此处，当从曲轴66侧观察缸体56时，缸体56以缸中心轴线A与水平面H所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式向斜上方倾斜。凸轮轴68位于比缸中心轴线A靠下方的位置。缸中心轴线A相对于通过曲轴66的旋转轴线B并与缸中心轴线A平行的线C，向凸轮轴68的相反侧偏移距离X的量。此外，水平面H是与收纳在曲轴箱62内的油97的液面97a平行的面，图3表示通过曲轴66的旋转轴线B的水平面H。
另外，凸轮轴68的旋转轴线D位于比通过曲轴66的旋转轴线B的水平面H靠下方的位置。连结凸轮轴68的旋转轴线D与曲轴66的旋转轴线B的直线E与水平面H所成的角度θ2大于0度且小于45度。优选角度θ1大于θ2。
另外，如图3所示，从观察者看到曲轴66位于左侧且凸轮轴68位于右侧的方向观察发动机24时，曲轴66的旋转方向如箭头F所示是逆时针旋转。
在这种发动机24中，使缸中心轴线A偏移在凸轮轴68的相反侧，由此能够延长缸体56与凸轮轴68的距离。因此，在缸体56与凸轮轴68不相互干扰的范围，能够使缸体56更加倾斜，而无需改变凸轮轴68与曲轴66的距离(凸轮轴68的旋转轴线D与曲轴66的旋转轴线B的距离)，所以能够降低发动机24的高度。另外，以缸中心轴线A与水平面H所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式使缸体56倾斜，由此即使在进一步加长缸体56的气缸中心轴线A方向的尺寸的情况下，与发动机24的水平方向的长度的增加相比，仍然能够抑制发动机24的高度的增加。其结果是，即使加长缸体56的长度，也能抑制发动机24的高度。
一般来讲，在OHV发动机中，在进一步加长活塞的冲程的情况下，曲柄臂的外形增大，所以为了避免与曲柄臂的干扰，需要使凸轮轴的位置远离曲轴。在此情况下，凸轮轴的旋转轴线与曲轴的旋转轴线的距离变长，并且凸轮轴的被驱动齿轮的(半)径增大，因此，凸轮轴的被驱动齿轮浸渍在收纳于曲轴箱内的油中的高度(深度)增加。如果在被驱动齿轮浸渍在油中的高度(深度)增加的状态下搅起油，则损失马力增加。但是，在发动机24中，将连结凸轮轴68的旋转轴线D与曲轴66的旋转轴线B的直线E与水平面H所成的角度θ2设定成大于0度且小于45度，由此即使在加长凸轮轴68的旋转轴线D与曲轴66的旋转轴线B的距离的情况下，与水平方向的距离增加部分相比，垂直方向的距离增加部分变少。因此，水平面H与油97的液面97a平行，因此能够抑制凸轮轴68的被驱动齿轮76中浸渍在油97中的部分的表面积的增加，能够抑制损失马力的增加。另外，也能抑制发动机24的高度的增加。另外，如果不提升曲轴66的旋转轴线B的位置地，延长与缸中心轴线A平行的线C的距离X，则能够抑制发动机24高度的增加，并且缩短凸轮轴68的旋转轴线D与曲轴66的旋转轴线B的距离，因此也能缩小凸轮轴68的被驱动齿轮76的(半)径至凸轮轴68的被驱动齿轮76的下端不接触油97的液面97a的程度。这样就能减少损失马力。
在发动机24中，限制凸轮轴68的位置，使角度θ2比角度θ1小，凸轮轴68的旋转轴线D以接近通过曲轴66的旋转轴线B的水平面H的方式配置于更上方的位置。如果凸轮轴68配置于上方，则能够获得凸轮轴68与曲轴箱62内的油97的液面97a的距离，所以能够提升油97的液面高度(接近通过曲轴66的旋转轴线B的水平面H侧)。因此，能够缩小曲轴箱62的上下方向的尺寸。其结果是，能降低发动机24的上下方向的尺寸即发动机24的高度。
一般来讲，在OHV发动机中，在活塞略微经过上止点的时刻，由缸体与活塞围成的空间内的燃烧压达到最大，对活塞的推力也增大。但是在发动机24中，如上所述，使缸中心轴线A偏移在凸轮轴68的相反侧，且使曲轴66逆时针(在图3中箭头F所示)旋转，由此能够在活塞64略微经过上止点的时刻使连杆72(特别是大端部72a的中心)接近缸中心轴线A。即，燃烧压力高的时刻的连杆72与缸体56的位置关系变成能够抑制作用于活塞64的推力的位置关系。因此，活塞64的摩擦减少，燃料经济性增加。
参照图4、图5A和图5B，对这一点进行说明。
在发动机24中，作用于活塞64的燃烧压(缸筒内压力)经由连杆72使曲轴66旋转。即使在活塞64的上止点前点火，燃烧也需要时间，所以如图4所示，缸筒内压力的峰值出现在上止点以后。此处，设活塞64位于上止点时的曲轴转角与缸筒内压力的峰值时的曲轴转角的角度差为α。
参照图5A，在缸假设没有偏移的情况下，连杆反作用力具有与角度差α相应的推力分量，产生向活塞64的推力。在此情况下，活塞64与缸54之间的摩擦力大，发生摩擦损失。
另一方面，参照图5B，如果将缸54的偏移量设定为缸筒内压力的峰值时附近的连杆72的长度方向(连结连杆72和活塞64的连接部与连杆72和曲轴66的连接部的直线)与缸中心轴线A一致或大体一致或者平行或大体平行，连杆反作用力的推力分量为零或者变小，则能够缩小活塞64与缸54之间的摩擦力，能够抑制摩擦损失。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但是，显而易见，只要不脱离本发明的范围和精神，能够进行各种变更。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种OHV发动机，其特征在于，包括：
缸；
设置于所述缸内的活塞；
将所述活塞的往复运动转换成旋转运动的曲轴；
连结所述活塞与所述曲轴的连杆；和
与所述曲轴联动的凸轮轴，
当从所述曲轴侧观察所述缸时，所述缸以所述缸的中心轴线与水平面所成的角度θ1大于0度且小于45度的方式向斜上方倾斜，
所述凸轮轴位于比所述缸的中心轴线靠下方的位置，
所述缸的中心轴线相对于通过所述曲轴的旋转轴线并与所述缸的中心轴线平行的线，偏移在所述凸轮轴的相反侧。
2.如权利要求1所述的OHV发动机，其特征在于，还包括：
设置于所述缸并且收纳所述曲轴和所述凸轮轴的曲轴箱；
设置于所述曲轴的驱动齿轮；和
设置于所述凸轮轴并且随着所述驱动齿轮的旋转而旋转的被驱动齿轮，
所述凸轮轴的旋转轴线位于比通过所述曲轴的旋转轴线的水平面靠下方的位置，
连结所述凸轮轴的旋转轴线与所述曲轴的旋转轴线的直线与所述水平面所成的角度θ2大于0度且小于45度。
3.如权利要求2所述的OHV发动机，其特征在于：
所述角度θ1大于所述角度θ2。
4.如权利要求1～3中任一项所述的OHV发动机，其特征在于：
当从观察者看到所述曲轴位于左侧且所述凸轮轴位于右侧的方向观察该OHV发动机时，所述曲轴的旋转方向是逆时针旋转。
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