CN1184412C

CN1184412C - 内燃机

Info

Publication number: CN1184412C
Application number: CNB021064067A
Authority: CN
Inventors: 铃木正刚; 原直人
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: US6763796B2; JP2002327624A; DE60220461T2; EP1236874A2; US20020117144A1; DE60220461D1; EP1236874B1; CN1373289A; EP1236874A3

Abstract

本发明提供一种提高内燃机的混合气燃烧时的等容度从而提高热效率的内燃机。在滑动自如地嵌装在汽缸15中的活塞16通过连杆21与曲轴19连接的内燃机中，将划分燃烧室22的汽缸盖12配置在活塞16以及曲轴19之间。与燃烧室夹持活塞配置在曲轴的相反一侧的、现有的内燃机相比，可以将与以活塞16的上死点为基准的曲轴转角θ的增加量对应的、燃烧室22的容积增加量控制到较小值，这样，就可以提高混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。而且在膨胀行程中对连杆21施加拉伸载荷，因此，与施加压缩载荷的现有的内燃机相比，可以降低连杆21的强度减轻重量。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及一种，滑动自如地嵌装在汽缸中的活塞通过连杆与曲轴连接的内燃机。

背景技术

图9表示现有的一般的4冲程单汽缸内燃机的模式。

所述内燃机E，具有：汽缸01、滑动自如地嵌装在汽缸01上的活塞02、结合在汽缸01上的汽缸盖03、在面对汽缸01的汽缸盖03的下面形成的燃烧室04、曲轴05、将活塞02连接在曲轴05上的连杆06。而且，将活塞02配置在被汽缸盖03与曲轴05所夹持的位置。

图9(A)表示活塞02处于上死点的状态，此时的曲轴转角θ为0°。图9(C)表示活塞02处于下死点的状态，此时的曲轴转角θ为180°。图9(B)表示活塞02处于上死点与下死点的中点的状态，此时的曲轴转角θ不是90°，而是比90°小的角度θa。其理由是，处于上死点以及下死点时的连杆06位于汽缸轴线L上，与之相对的是，处于前述中点时的连杆06相对汽缸轴线L倾斜角度φ。

图8中，用双点划线表示以上述内燃机E的上死点为基准的曲轴转角θ、与以上死点为基准的活塞02的位移x之间的关系。这里活塞02的上死点以及下死点之间的行程为2R(R是曲轴半径)。如图9(B)所说明的，活塞02位于上死点以及下死点中央的中点(活塞02的位移x为R的点)时，曲轴转角θ为小于90°的角度θa。与此相对应地用实线表示的正弦曲线(x＝Rsin(θ-90°)+R)中，当活塞02位于上死点以及下死点的中点时，曲轴转角θ为90°。

这样可以知道，现有的内燃机E中，表示对应曲轴转角θ的活塞02的位移x的关系的线(参照双点划线)，位于以实线表示的正弦曲线的上方。这意味着，在膨胀行程的初期，活塞02从上死点下降时，对应曲轴转角θ的增加量的活塞02的位移x的增加量与正弦曲线的特性相比较大。

为了提高内燃机E的热效率，希望提高混合气燃烧时的等容度。即，混合气在活塞02的上死点近旁开始燃烧、活塞02下降的话，活塞02上方的燃烧室04的容积增加，此时对应曲轴转角θ的增加量的燃烧室04的容积增加量越小、前述等容度越高，从而热效率提高。但是，在图9所示的现有的内燃机E中，对应于曲轴转角θ从上死点的增加量、燃烧室04的容积增加量变大而等容度下降，因此不利于提高内燃机E的热效率。

发明内容

本发明鉴于上述情况，目的是提高内燃机的混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。

为了达成上述目的，根据本发明的第一技术方案，提供一种内燃机，在所述内燃机中，滑动自如地嵌装在汽缸中的活塞通过连杆与曲轴连接，其特征在于，在活塞以及曲轴之间，配置划分燃烧室的汽缸盖。

根据上述结构，在内燃机中划分燃烧室的汽缸盖配置在活塞以及曲轴之间，所以，与燃烧室夹持活塞配置在曲轴的相反一侧的、现有的内燃机相比，可以将与以活塞的上死点为基准的曲轴转角的增加量对应的、燃烧室的容积增加量控制到较小值，这样，就可以提高混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。而且在膨胀行程中对连杆施加拉伸载荷，因此，与施加压缩载荷的现有的内燃机相比，无须担心纵弯曲，可以降低连杆的强度减轻重量。

根据本发明的第二技术方案，提供一种在第一技术方案结构基础上的内燃机，其特征在于，吸气阀以及排气阀呈V字形设置在汽缸盖上，在吸气阀以及排气阀之间配置动阀机构以及曲轴。

根据上述结构，因为在呈V字形设置在汽缸盖上的吸气阀以及排气阀之间配置动阀机构以及曲轴，所以，不仅可以使曲轴以及动阀机构相互接近、简化从曲轴到动阀机构的动力传递路径，而且可以降低内燃机的总高。

根据本发明的第三技术方案，提供一种在第一或第二技术方案结构基础上的内燃机，其特征在于，在曲轴的轴向两端以夹持活塞的方式配置一对连杆。

根据上述结构，因为在曲轴的轴向两端以夹持活塞的方式配置一对连杆，所以，可以避免连杆与活塞发生干涉，并且可以防止对活塞施加偏载荷。

根据本发明的第四技术方案，提供一种内燃机，所述内燃机是在循环中的行程容积不发生变化的往复运动式内燃机，其特征在于，当活塞以上死点为基准朝向下死点的位移为x、以上死点为基准的曲轴转角为θ、曲轴半径为R时，

x＜Rsin(θ-90°)+R

成立。

根据上述结构，因为当活塞以上死点为基准朝向下死点的位移为x、以上死点为基准的曲轴转角为θ、曲轴半径为R时，x＜Rsin(θ-90°)+R的关系成立，所以，可以将与曲轴转角的增加量对应的、燃烧室的容积增加量控制到较小值，这样，就可以提高混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。

根据本发明的第五技术方案，提供一种在第四技术方案结构基础上的内燃机，其特征在于，将划分燃烧室的汽缸盖配置在活塞以及曲轴之间，将活塞环的下端与活塞销的上端的距离设定为比活塞的行程大。

根据上述结构，通过将划分燃烧室的汽缸盖配置在活塞以及曲轴之间，使膨胀行程中在连杆上作用拉伸载荷，与作用压缩载荷的现有的内燃机相比，无须担心纵弯曲，可以降低连杆的强度减轻重量。而且，通过将活塞环的下端与活塞销的上端的距离设定为比活塞的行程大，使得活塞到达下死点时、活塞环不会从汽缸的下端脱掉。

附图说明

图1是表示将动力元件安装在自动二轮车车身上的状态的图。

图2是自动二轮车的动力元件的局部剖侧视图。

图3是图2的3-3线剖视图。

图4是图2的4-4线矢视图。

图5是图3的5-5线剖视图(上死点状态)。

图6是表示与图5对应的下死点状态的图。

图7是说明本发明内燃机的作用的图。

图8是表示曲轴转角θ与活塞位移x的关系的曲线图。

图9是说明现有的内燃机作用的图。

具体实施方式

以下根据附图表示的本发明的实施例说明本发明的实施方式。

图1～图8表示本发明的一个实施例，图1是表示将动力元件安装在自动二轮车的车身上的状态的图，图2是自动二轮车的动力元件的局部剖侧视图，图3是图2的3-3线剖视图，图4是图2的4-4线矢视图，图5是图3的5-5线剖视图(上死点状态)，图6是表示与图5对应的下死点状态的图，图7是说明本发明内燃机的作用的图，图8是表示曲轴转角θ与活塞位移x的关系的曲线图。

以下所示的实施例为，本发明的内燃机E应用于自动二轮车的动力元件P中的情况。

如图1所示，在位于自动二轮车的车身车架1上的安装托座2、3上，吊挂支撑由内燃机E以及变速机T一体化形成的动力元件P。

参照图2～图6可以明显发现，动力元件P的外廓由：变速机壳体11、在变速机壳体11前面结合的汽缸盖12、在汽缸盖12前面结合的汽缸体13、在汽缸体13前面结合的罩盖14构成，设置在汽缸体13上面的安装托座13a，与设置在变速机壳体11上面的2个安装托座11a、11b被支撑在自动二轮车的车身车架1的安装托座2、3(参照图1)上。活塞16滑动自如地嵌装在支撑于汽缸体13内部的汽缸15中，在从所述活塞16向前方一体突出的足部16a、16a的前端支撑活塞销17。当活塞16位于图2所示上死点时，为了避免与活塞销17发生干涉而在汽缸15的前端形成U字形的切槽15a、15a。

通过一对滚珠轴承18、18支撑在汽缸盖12以及变速机壳体11的配合面上的曲轴19，具有一对曲轴销19a、19a，大端部通过滚针轴承20、20被支撑在所述曲轴销19a、19a上的一对连杆21、21，穿过汽缸盖12的开口12a、12a以及汽缸体13的开口13b、13b连接在前述活塞销17的两端。

在汽缸盖12上形成与活塞16的顶面相对的燃烧室22，从所述燃烧室22向上方延伸的吸气口23以及向下方延伸的排气口24，分别被以V字形配置的吸气阀25以及排气阀26打开关闭。在夹持在一对曲轴销19a、19a中的曲轴19的中央部上，一体地形成驱动凸轮轴齿轮27，支撑在变速机壳体11上的凸轮轴28上固定的从动凸轮轴齿轮29啮合在前述驱动凸轮轴齿轮27上。在从吸气口23向上方延伸的吸气管4的上流一侧，连接化油器5以及空气滤清器6，在排气口24上连接排气管7(参照图1)。火花塞8与吸气阀25以及排气阀26不发生干涉地安装在燃烧室22中。

在变速机壳体11中支撑吸气摇臂轴30以及排气摇臂轴31，摆动自如地支撑在吸气摇臂轴30上的吸气摇臂32，抵接在固定在凸轮轴28上的吸气凸轮33以及吸气阀25的阀杆端部。L字形的从动排气摇臂轴34的中间部摆动自如地支撑在排气摇臂轴31上，所述从动排气摇臂轴34的一端抵接在排气阀26的阀杆端部，另一端连接在连接连杆35的一端。与前述吸气摇臂32相对独立的驱动排气摇臂36摆动自如地支撑在吸气摇臂轴30上，固定在凸轮轴28上的排气凸轮37抵接在所述驱动排气摇臂36上，同时，连接前述连接连杆35的另一端。

驱动凸轮轴齿轮27的齿数被设定为从动凸轮齿轮29的齿数的二分之一，因此，凸轮轴28以曲轴19的转数的二分之一旋转。凸轮轴28的旋转通过吸气凸轮33以及吸气摇臂32被传递到吸气阀25上，以曲轴19每两转一次的比例驱动打开吸气阀25。而且凸轮轴28的旋转，通过排气凸轮37、驱动排气摇臂36、连接连杆35以及从动排气摇臂34被传递到排气阀26，以曲轴19每两转一次的比例驱动打开排气阀26。

图2清楚地表明，活塞16具有上侧的两根压缩环39、39和下侧的一根油环40，下侧油环40的下端与活塞销17的上端的距离2R’被设定为，大于活塞16的上死点以及下死点之间的行程2R。因此，当活塞16从图2所示上死点向图6所示下死点移动时，防止油环40从汽缸15的下端(即在汽缸15中形成的、用来嵌装活塞销17的切槽15a、15a的上端)脱落。

变速机T具有主轴41以及副轴42，主轴41通过变速机壳体11中的一对滚珠轴承43、43被支撑，副轴42通过变速机壳体11中的一对滚珠轴承44、44被支撑。在主轴41的右端设置变速用离合器45，所述离合器外圈46上设置的从动齿轮47与设置在曲轴19上的驱动齿轮48相啮合，同时，所述离合器内圈49固定在主轴41上。

在主轴41以及副轴42之间，设置：用来确定一速变速档的一速用齿轮列G1、用来确定二速变速档的二速用齿轮列G2、用来确定三速变速档的三速用齿轮列G3、用来确定四速变速档的四速用齿轮列G4。在副轴42的左端设置驱动链轮50，所述驱动链轮50通过环链51与未图示的后轮的从动链轮连接。在用来起动发动机E的脚蹬起动踏板52上连接了脚蹬轴53，所述脚蹬轴53的转动，通过设置在脚蹬轴53上的啮合套54、脚蹬轴53、设置在副轴42以及主轴41上的起动用齿轮列Gs、变速用离合器45、从动齿轮47、和驱动齿轮48被传递到曲轴19上。另外，在曲轴19的左端设置发电机55。

而且，发动机E的曲轴19的旋转，通过：设置在曲轴19上的驱动齿轮48→从动齿轮47→变速用离合器45→主轴41→一速用齿轮列G1～四速用齿轮列G4的任一个→副轴42、驱动链轮50→环链51→未图示的从动链轮的路径被传递到后轮。

下面，说明内燃机E的作用。

图7是模式地说明本实施例的内燃机E的图，是与图9表示的现有的内燃机相对应的图。

本实施例的内燃机E具有：汽缸15、滑动自如地嵌装在汽缸15上的活塞16、结合在汽缸15上的汽缸盖12、在面对汽缸16的汽缸盖12的上面形成的燃烧室22、曲轴19、将活塞16连接在曲轴19上的连杆21、21。而且，将汽缸盖12配置在被活塞16与曲轴19所夹持的位置。

图7(A)表示活塞16处于上死点的状态，此时的曲轴转角θ为0°。图7(C)表示活塞16处于下死点的状态，此时的曲轴转角θ为180°。图7(B)表示活塞16处于上死点与下死点的中点的状态，此时的曲轴转角θ不是90°，而是比90°大的角度θb。其理由是，处于上死点以及下死点时的连杆21、21位于汽缸轴线L上，与之相对的是，处于前述中点时的连杆21、21相对汽缸轴线L倾斜角度φ。

图8中，用虚线表示以上述内燃机E的上死点为基准的曲轴转角θ、与以上死点为基准的活塞16的位移x之间的关系。这里活塞16的上死点以及下死点之间的行程为2R(R是曲轴半径)。如图7(B)所说明的，活塞16位于上死点以及下死点的中点(位移为R的点)时，曲轴转角θ为大于90°的角度θb。与此相对应地用实线表示的正弦曲线中，当活塞16位于上死点以及下死点的中点时，曲轴转角θ为90°。

这样可以知道，本实施例的内燃机E中，表示对应曲轴转角θ的活塞16的位移x的关系的线(参照虚线)，位于以实线表示的正弦曲线的下方，x＜Rsin(θ-90°)+R成立。这意味着，在膨胀行程中，活塞从上死点下降时，对应曲轴转角θ的增加量的活塞16的位移x的增加量与正弦曲线的特性相比较小。

如上所述，为了提高内燃机E的热效率，希望提高混合气燃烧时的等容度，因此，在膨胀行程中，活塞16从上死点下降时，对应曲轴转角θ的增加量的燃烧室22的容积增加量越小、前述等容度越高从而热效率提高。如图8的曲线中，曲轴转角θ从0°～180°的膨胀行程部分所清楚表明的，活塞16从虚线表示的本实施例的内燃机E的上死点的位移x，与双点划线表示的现有内燃机E的活塞02的位移x相比减小了，因此，在膨胀行程中等容度提高从而提高了热效率。

另外，因为在向连杆21、21施加最大载荷的膨胀行程中，活塞16向远离曲轴19的方向移动，所以在连杆21、21上作用与现有的内燃机E相反的拉伸载荷。通过在这样的连杆21、21上施加拉伸载荷，使得与施加压缩载荷的场合相比强度方面有利，因此，可以将连杆21、21变细而谋求轻量化。

另外，因为将连杆21、21分成两根，通过活塞16的两侧连接在曲轴19的轴向两端，所以，可以防止向活塞16施加偏载并提高对磨耗的耐久性。而且，沿远离曲轴19的方向在活塞16上突出足部16a、16a，在所述足部16a、16a的顶端设置活塞销17，所以连杆21、21的全长比现有的内燃机E的长。其结果是，相对于汽缸轴线L的连杆21、21的摆动角φ减小，从而可以减少活塞16承受的侧向力从而提高对磨耗的耐久性。

进而，在配置成V字形的吸气阀25以及排气阀26隔开的空间中，配置了动阀机构38以及曲轴19，所以，从曲轴19朝向凸轮轴28的动力传递系，可以由驱动凸轮齿轮27以及从动凸轮齿轮29的两个齿轮维持，而不需要现有的内燃机E所必须的正时链和正时皮带，从而可以削减零件数，而且，可以减小内燃机E的高度(汽缸轴线L方向的尺寸)。

以上，详述了本发明的实施例，在不脱离本发明要旨的情况下可以进行种种涉及变更。

例如，实施例中列举了在自动二轮车的动力元件P中使用的内燃机E，本发明也可以适用于包含多汽缸的任意用途的内燃机。另外，实施例4列举了4冲程单汽缸的内燃机E，本发明第一技术方案以及第二技术方案所记载的发明也可以适用于2冲程的内燃机。

根据以上的本发明的第一技术方案，在内燃机中划分燃烧室的汽缸盖配置在活塞以及曲轴之间，所以，与燃烧室夹持活塞配置在曲轴的相反一侧的、现有的内燃机相比，可以将与以活塞的上死点为基准的曲轴转角的增加量对应的、燃烧室的容积增加量控制到较小值，这样，就可以提高混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。而且在膨胀行程中对连杆施加拉伸载荷，因此，与施加压缩载荷的现有的内燃机相比，无须担心纵弯曲，可以降低连杆的强度减轻重量。

根据本发明的第二技术方案，因为在呈V字形设置在汽缸盖上的吸气阀以及排气阀之间配置动阀机构以及曲轴，所以，不仅可以使曲轴以及动阀机构相互接近、简化从曲轴到动阀机构的动力传递路径，而且可以降低内燃机的总高。

根据本发明的第三技术方案，因为在曲轴的轴向两端以夹持活塞的方式配置一对连杆，所以，可以避免连杆与活塞发生干涉，并且可以防止对活塞施加偏载荷。

根据本发明的第四技术方案，因为当活塞以上死点为基准朝向下死点的位移为x、以上死点为基准的曲轴转角为θ、曲轴半径为R时，x＜Rsin(θ-90°)+R的关系成立，所以，可以将与曲轴转角的增加量对应的、燃烧室的容积增加量控制到较小值，这样，就可以提高混合气燃烧时的等容度从而提高热效率。

根据本发明的第五技术方案，通过将划分燃烧室的汽缸盖配置在活塞以及曲轴之间，使膨胀行程中在连杆上作用拉伸载荷，与作用压缩载荷的现有的内燃机相比，无须担心纵弯曲，可以降低连杆的强度减轻重量。而且，通过将活塞环的下端与活塞销的上端的距离设定为比活塞的行程大，使得活塞到达下死点时、活塞环不会从汽缸的下端脱离。

Claims

1.一种内燃机，滑动自如地嵌装在汽缸(15)中的活塞(16)通过连杆(21)与曲轴(19)连接；

其特征在于，在活塞(16)以及曲轴(19)之间，配置划分燃烧室(22)的汽缸盖(12)；

在曲轴(19)的轴向两端，以夹持活塞(16)的方式配置一对连杆(21)。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，吸气阀(25)以及排气阀(26)呈V字形设置在汽缸盖(12)上，在吸气阀(25)以及排气阀(26)之间配置动阀机构(38)以及曲轴(19)。

3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，将划分燃烧室(22)的汽缸盖(12)配置在活塞(16)以及曲轴(19)之间，将活塞环(39、40)的下端与活塞销(17)的上端的距离设定为比活塞(16)的行程大。