CN1102197C - 带增压泵的火花点火式四冲程内燃机 - Google Patents

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Abstract

提供一种带增压泵的火花点火式四冲程内燃机，它将增压泵加压的进气、通过与吸气阀门分置的增压阀门供入燃烧室，在这种内燃机上，由枢支于气缸盖上的吸排气阀门驱动用凸轮轴驱动的增压泵，配置于该凸轮轴的轴线上并直接连接于前述凸轮轴的端部；前述增压泵配置于前述吸排气阀门驱动用凸轮轴的阀门驱动系端部相对侧的端部。

Description

带增压泵的火花点火式四冲程内燃机
技术领域
本发明涉及将用增压泵增压的气体、通过与吸气阀门分置的增压阀门压送入燃烧室的带增压泵的火花点火式四冲程内燃机(以下通称四冲程内燃机)。
现有技术
作为由增压泵将气体加压、通过与吸气阀门分置的增压阀门将该增压气体压送入燃烧室的火花点火式四冲程内燃机，在日本专利特公昭63-5562号公报与特开平7-109929号公报中已有所记述。
在特公昭63-5562号公报中记述的内燃机中，内置有气化器的吸气通路，分为并列的主吸气通路与副吸气通路，通过主吸气通路的混合气，经簧片阀与主吸气阀门供入内燃机的燃烧室内；同时，通过副吸气通路的混合气，由增压泵加压，通过副吸入阀门，供入燃烧室内。
另外，在特开平7-109929号公报中记述的内燃机中，并列形成的主吸气通路与副吸气通路的各上游端，分别连接于空气滤清器上；同时，该主吸气通路与副吸气通路的各下游端，分别通过吸气阀门与内燃机的燃烧室连接。在主吸气通路上夹装气化器；而在副吸气通路上附设着往复式增压泵。
发明任务
在特公昭63-5562号公报中所记述的内燃机中，由于增压泵设于设置吸气阀门的气缸盖上，且通过传动构件连接于凸轮轴上，加压混合气的通路容积不那么大，响应性能良好，但需要传动系统，其结果构造复杂化，使整个内燃机不易形成紧凑结构。
在特开平7-109929号公报所记述的内燃机中，由于以连接于内燃机曲轴的活塞的往复运动而对进气增压，使得从增压泵到吸气阀门的吸气通路容积增大，响应性能与效率变坏；另外，由于往复运动型增压泵是单动式，为确保一定的增压量，则有必须使用大型增压泵的缺点。
发明内容与取得的效果
本发明即在于克服这些缺点，改良这种带增压泵的火花点火式四冲程内燃机。本发明技术方案如下：一种带增压泵的火花点火式四冲程内燃机，用轴支承于气缸头的由吸排气阀门驱动用凸轮轴驱动的增压泵和由上述增压泵加压的进气通过与吸气阀门以外的另外的增压阀门向燃烧室增压的带有增压泵的火花点火式四冲程内燃机，其特征在于，前述增压泵是由气缸壳和与上述气缸壳滑动自如地嵌装，在其滑动方向的两端与上述气缸壳之间形成气缸室的活塞和与上述吸排气阀门驱动用凸轮轴直接连接、与上述活塞用连杆连结，滑动于上述活塞的曲轴组成的往复式双动泵。
前述结构使从增压泵到吸气阀门的吸气通路变短，通路容积减小，结果使响应性能与效率提高。去除凸轮轴与增压泵的动力传递系统，可促进构造简化、紧凑，并可降低成本。不会产生吸气阀门驱动用凸轮轴与阀门驱动系统的干涉，可使前述增压泵接近吸排气阀门，使内燃机的气缸盖紧凑，可进一步促进内燃机的小型化。可使增压泵更进一步小型化。
优选地，可使得前述增压泵内混合用气中的燃料均匀分散。
优选地，可以延长未增压的通常吸气的吸气时间；同时，可以由加压后的增压气体阻止通常进气的反吹；可以大幅度提高进气效率。
附图简要说明：
图1是本发明的空冷顶置阀门式内燃机的一实施例之纵剖视图；
图2是沿图1的II-II线的横剖视图；
图3是图1增压泵的平面图；
图4是图3的IV向视图；
图5是沿图3线V-V的纵剖视图；
图6是沿图5的线VI-VI纵剖视图；
图7是沿图6的线VII-VII纵剖视图；
图8是图5的VIII-VIII向视图；
图9是图6的IX-IX向视图；
图10是增压泵的吸排簧片阀的分解说明图；
图11是表示图1实施例的增压阀门、吸气阀门、与排气阀门的开闭时间的特性图；
图12是本发明另一实施例纵剖视图。
发明实施例
下边来说明图1～图10上示出的本发明的一实施例。
空冷顶置阀门火花点火式单气缸四冲程内燃机1，以其曲轴7指向车宽方向地搭载于图中未示出的机动两轮车上；气缸体3、气缸盖4、与气缸盖罩5依次叠置于曲轴箱2上；以螺栓6穿过这些部件，而使曲轴箱2、气缸体3、气缸盖4以及气缸盖罩5相互结合为一体。
如图2所示，曲轴7可自由旋转地枢支于曲轴箱2上；活塞9可上下自由滑动地配装于气缸体3的气缸孔8中；连杆12的两端可自由旋转地枢支于活塞9的活塞销10与曲轴7的曲轴销11上；在由气缸盖4下面中央略成半球状凹面13、气缸体3的气缸孔8与活塞9的顶面所围成的燃烧室14内，在气缸孔8上死点附近以火花塞15间断点火而燃烧的气体向下方推压活塞，由该推压力驱动曲轴7旋转。
如图1所示，沿着通过曲轴7与气缸孔8的各中心线构成的平面并贯穿气缸盖4地配置点火火花塞15与增压进气孔16，同时，如图2所示，在通过气缸孔8的中心线并与前述平面正交的平面上，配置吸气孔17与排气孔18。在前述增压进气孔16、吸气孔17与排气孔18上分别设置可自由开闭地增压阀门19、吸气阀门20以及排气阀门21。
再如图1所示，凸轮轴25偏置于离开气缸孔8的中心线、比大直径吸气阀门20更靠近小直径的排气阀门21一侧，通过径向止推滚珠轴承26与滚珠轴承27使该凸轮轴25可自由旋转地枢支于气缸盖4上。
又如图2所示，在对凸轮轴25等距离的对称位置，与凸轮轴25平行地在气缸盖4上贯穿支承着摇臂轴28、29，在该摇臂轴28、29上可自由摇动地枢支着摇臂30、31；在曲轴7上一体配装着驱动链轮32，同时，其齿数为驱动链轮32齿数2倍的被驱动链轮33以螺栓34一体地配装于凸轮轴25上；在该驱动链轮32与被驱动链轮33上架设着环形凸轮链35。在图2上，曲轴7沿时针方向每转2转，增压阀门19、吸气阀门20与排气阀门21即按图11所示时序完成1次驱动开闭。
位于径向止推滚珠轴承26外侧、在凸轮轴25的外周上嵌配2个垫片36；在它的外侧有增压凸轮37，它以键配合于凸轮轴25上，使之不能沿周向相对转动；位于再外侧，螺栓38螺纹配合于凸轮轴25的螺纹中心孔(左旋螺纹)中，在有阻止凸轮轴25按图2顺时针方向旋转的力作用时，螺栓38即旋入凸轮轴25的螺纹中心孔中，增压凸轮37即通过垫片36朝径向止推滚珠轴承26牢固地固紧。
在图1中，凸轮轴固定螺栓78螺接于覆盖着气缸盖4左侧的气缸盖罩5上，该凸轮轴固定螺栓78的顶端(右端)通过滚珠79抵接于凸轮轴25的顶端；旋入该凸轮轴固定螺栓78，借锁紧螺母80固定凸轮轴固定螺栓78，即可以径向止推滚珠轴承26与凸轮轴固定螺栓78固定凸轮轴25，使其不能轴向移动。
再如图1、图3所示，增压泵40的气缸壳体41由螺栓43通过泵安装体39，一体配装在气缸盖4的右侧，如图5与图6所详示，在该气缸壳体41的气缸孔42中，可自由滑动地配装着活塞44；在该气缸壳体41中，通过气密轴承46，可自由旋转地枢支着曲轴45；该曲轴45的前端与螺接于前述凸轮轴25上的螺栓38的头部中心孔38a花键配合。连杆49的两端，通过滚珠轴承50、51，与配插进前述活塞44中的活塞销47与配插进曲轴45上的曲轴销48可自由转动地配合；与凸轮轴25一体的曲轴45一旦被驱动旋转，活塞44即被驱动做往复运动。
增压泵40的气缸壳体41与活塞44，以其轴向长度中心为界一分为二，分割开的气缸壳体41由泵安装体39与螺栓43相互结合为一体；同时，如图6所示，分割开的活塞44，由螺栓52相互结合为一体；在气缸孔42内，由活塞44隔成2个气缸室53。
如图8～10所示，在气缸壳体40的两端面上，依次重叠着吸入阀门推压环54、吸入簧片阀55、簧片阀座56、排出簧片阀57与盖58；贯穿吸入阀门推压环54、与吸入簧片阀55的定位销60，嵌配于簧片阀座56的盲孔中，同时，贯穿排出簧片阀57的定位销61，配合于簧片阀座56与盖58的盲孔中；吸入阀门推压环54、吸入簧片阀55、簧片阀座56与排出簧片阀57，相对气缸壳体40与盖58固定为不能以气缸壳体41的轴线为中心旋转状态；由贯穿上方盖58与气缸壳体40、螺纹固定于下方盖58上的螺栓59(参照图7)将这些吸入阀门推压环54、吸入簧片阀55、簧片阀座56，排出簧片阀57与盖58一体固装于气缸壳体41上。
如图10所示，在吸入簧片阀55上，从外部向中心形成了4个簧片部55a，该簧片部55a的前端部，可自由开闭地覆盖簧片阀座56的吸入孔56a。
而且，在排出簧片阀57上，形成半圆形的缺口57a，其中心一侧的簧片部57b可自由开闭地覆盖着簧片阀座56的排出孔56b，另外，在吸入簧片阀55上，形成了可以连通簧片阀座56的排出孔56b的长孔55b。
如图5与图6所示，在簧片阀座56与盖58间的中心部分，形成了吸入室62；同时，在簧片阀座56与盖58间的外周部分，形成了排出室63(参照图6)；连通体64由螺栓65一体安装在该上下盖58的一侧面上，在该上下连通体64上，嵌装着吸入连通管66与排出连通管67的上下两端；一边的吸入室62，通过盖58与连通体64上形成的吸入连通路68和吸入连通管66与另一边的吸入室62连通；同时，一边排出室63，通过盖58与连通体64上形成的排出连通路69与排出连通管67连通另一边的排出室63。
另外，由下方连通体64上的吸入连通路68向前后水平方向形成吸入通路(图中未示出)，通过同样图中未示出的连通管，将该吸入通路连接到气化器上(图中也未示出)；由下方连通体64上的排出连通路69、沿气缸盖4的左右水平方向形成排出通路71。如图1、图3与图4所示，该排出通路71通过螺纹管接头72与连通管73连接到增压进气孔16上。在气化器中与燃料混合后的混合气，通过吸入通路、吸入连通路68、吸入连通管66、吸入室62、吸入簧片阀55与簧片阀座56的吸入孔56a，吸入上下气缸室53中；经活塞44的上下运动加压后，通过簧片阀座56的排出孔56b、排出簧片阀57、排出室63、排出连通管67、排出连通路69、排出通路71、连通路73以及螺纹管接头72，流入增压进气孔16；在增压阀门19打开时，混合气仅以空冷顶置阀门火花点火式单缸四冲程内燃机1的行程容积的150％(只是作为1例，再多点、少点也可以)容积部分，供入燃烧室14内。
且如图6所示，在上下分开的气缸壳体41结合部附近的气缸孔42上，形成浅凹部42a，吸入连通管66与泄压阀体74相嵌配并覆盖住吸入连通管66的长度方向中央形成的孔66a的外周面，连通该泄压阀体74的空间74a与气缸孔42的凹部42a的连通孔41a形成于气缸壳体41上；可与该连通孔41a的开口相抵接的泄压阀门75设置于泄压阀体74的空间74a内；泄压阀门75靠压缩螺旋弹簧76的弹力推压在连通孔41a的开口上；由活塞往复运动加压、进入活塞44的空间44a内的加压混合气体，从活塞44的侧面开44b，经气缸孔42的凹部42a、与气缸壳体40的连通孔41a，通过泄压阀体74的空间74a、吸入连通管66的孔66a，排出至吸入连通管66内。
如图1所示，在增压进气孔16上露出的阀门导套22的表面与由该阀门导套22突出出来的增压阀门19的阀门杆19a上，配装着由橡胶或合成树脂制成的软质密封构件77；在其外周面嵌装带77a，以使软质密封构件77不会脱落。
由于图1～10所示的实施例具有前述之结构，在空冷顶置阀门火花点火式单气缸四冲程内燃机1的运转状态，在曲轴7的转两周期间，按图11所示的时序，驱动开闭吸气阀门20和排气阀门21，同时，增压阀门19也被驱动开闭，由于吸气阀门的打开而吸入燃烧室14内的混合气，与由增压阀门19打开而进入燃烧室14内的高压混合气，在靠近上死点的时刻，由火花塞15的火花点火；通过燃气的膨胀，活塞9下行，通过连杆12驱动曲轴7旋转。
另外，由于增压泵40直接连接于凸轮轴25上，使增压泵40的驱动系统的构造变得极为简单。而且，由于在与阀门系统的被动链轮33相对一侧的凸轮轴25的端部配置增压泵40，使凸轮轴25附近的构造也简化。
另外，由于将增压泵40配置在靠近空冷顶置阀门火花点火式单气缸四冲程内燃机1的燃烧室14处，故可大幅度缩短从增压泵到燃烧室14的增压进气通路，并能维持高水平的增压效率与响应性能。
再如图9所示，由于从由吸气阀门20打开而混合气吸入大致结束的下死点附近的时刻起，随着增压阀门10的打开，由增压泵40增压到高压的高压混合气供入燃烧室14内，故高压混合气不会由吸气阀门20返回吸气通路上游侧，可使进入空冷顶置阀门火花点火式单缸四冲程内燃机1的混合气的增压平滑进行，不会伴有排气量增大，可得到高功率输出。
而且，由于增压泵40是双动式，即使凸轮轴25与增压泵40的曲轴45以空冷顶置阀门火花点火式单缸四冲程内燃机1的曲轴7的一半的转速驱动旋转，与增压泵40的整个尺寸大小相比，其增压能力提高，燃烧室14中的高压混合气可以得到充分增压。
另外，由于增压泵40具有随压力差自动开闭的吸入簧片阀55与排出簧片阀57，构造上简单而紧凑，可以降低成本。
再者，增压阀门19与增压凸轮37间的阀门挺杆间隙，可以借更换不同厚度垫片36，使增压凸轮37相对凸轮轴25作轴向移动，可以颇为容易而简单地作适当调整。
还有，由于在增压阀门19的阀门杆部19a与阀门导套22的增压口16侧表面16a上，配置着密封构件77，而该密封构件77由增压进气孔16内的高混合气推压在阀门导套22的增压口16侧的表面上，增压阀门19的阀门杆部19a与阀门导套22之间的间隙被密封，阻止了混合气的泄漏。在增压进气阀门19打开时，排气阀门21关闭，且由于在增压进气孔16内存在着比燃烧室14内的排出气体压力还要高的高压混合气，燃烧室14内的排出气体，不会进入增压进气孔16内，即使是高温排出气体，也不必担心会损伤密封构件77。
由于从上方看增压进气孔16的延长线与吸气孔17的延长线正交，且增压进气孔16与吸气孔17交叉配置，混合气得以充分均匀混合；同时，由于从点火火花塞15向其交叉点飞射火花，点火得以圆滑进行。
在图1～10所示的实施例中，直接连接于凸轮轴25上的增压泵40的曲轴45，虽然是通过连杆49连接到活塞44上的，但也可以像图12那样，是把直接连接于凸轮轴25上的增压泵曲轴45的小直径部45a结合于活塞44的横向沟(图中垂直于纸面方向)的构造。
在这样的构造中，活塞44也可相应于曲轴45的旋转而被驱动作往复运动。
另外，在图11的空冷顶置阀门火花点火式单缸四冲程内燃机1中，左右吸气阀门20与排气阀门21的阀门杆20a、21a的顶端抵接到基准圆锥面的凸轮突起25a、25b，增压阀门19的阀门杆19a的顶端抵接基准圆柱面的凸轮突起25c，其中只有凸轮突起25b可对凸轮轴25作轴向调整，但如凸轮突起25a也做成可作轴向调整的话，吸气阀门20与排气阀门21的阀门挺杆间隙调整就容易了。
在图示实施例中的空冷顶置阀门火花点火式单缸四冲程内燃机1中，虽是由气化器将空气与燃料预先混合成混合气，再供入燃烧室14中的，但在仅供入空气、而把燃料直接喷射入燃烧室14内形式的内燃机中也同样适用。

Claims (3)

1.一种带增压泵的火花点火式四冲程内燃机，用轴支承于气缸头的由吸排气阀门驱动用凸轮轴驱动的增压泵和由上述增压泵加压的进气通过与吸气阀门以外的另外的增压阀门向燃烧室增压的带有增压泵的火花点火式四冲程内燃机，其特征在于，前述增压泵是由气缸壳(41)和与上述气缸壳(41)滑动自如地嵌装，在其滑动方向的两端与上述气缸壳(41)之间形成气缸室(53)的活塞(44)和与上述吸排气阀门驱动用凸轮轴直接连接、与上述活塞(44)用连杆(49)连结，滑动于上述活塞(44)的曲轴(45)组成的往复式双动泵。
2.按权利要求1所记述的带增压泵的火花点火式四冲程内燃机，其特征在于，前述进气体是从气化器来的混合气。
3.按权利要求1或2所记述的带增压泵的火花点火式四冲程内燃机，其特征在于，由前述增压泵加压的增压进气，是从吸气行程终了的越过下死点的时刻开始。
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