CN1295180A - 双缸v型火花点火发动机 - Google Patents

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Abstract

一V－2发动机包括两个固定到曲轴箱(11)的汽缸体(51L,51R),致使汽缸体的各汽缸轴(Cy,Cy)相互间形成一个角度(θ1+θ2)延伸并在曲轴(21)的轴(L1)处会合,两个汽缸轴之间形成的角被穿过曲轴轴的曲轴箱中心线(L2)分为两个角(θ1,θ2),且一辅助机(47)固定到曲轴箱的侧边,与从曲轴的轴看过去的两个汽缸体之一所在侧边相同。为了减少发动机的最大宽度,汽缸体从与曲轴箱的中心线对称的位置偏移到这种程度,那就是外切于与汽缸体(51R)连接的汽缸体顶盖(61R)的外端(61a)和辅助机的外端(47a)的一条直线(L3)与曲轴箱的中心线平行。

Description

双缸V型火花点火发动机
本发明涉及一种双缸V型火花点火发动机，通常称作V-2发动机，的改进。
多种V-2发动机是众所周知。已知这种V-2发动机的一个例子披露于日本公开特许公报NO．HEI-2-33415。公开的发动机是垂直型，其曲轴垂直延伸，两个汽缸体固定在曲轴箱，水平放置的汽缸体相互间有一个角度。该发动机以各汽缸体的顶部朝向剪草机前方的方式安装在自动剪草机上。
因为已知V-2发动机的两个汽缸体布置成对称于自动剪草机的纵向轴。发动机的最大宽度(即，在右汽缸顶盖的右手端和左汽缸顶盖的左手端之间的距离)比较大。当安装到有限宽度的车辆时，具有如此最大宽度的V-2发动机出现了问题。
使用发动机的工作机器如自动剪草机，可能发生为了应付工作载荷变化，现有的发动机即目前安装在车辆上的发动机被另外有不同功率的发动机更换。例如，一个单缸发动机用另一个V-2发动机更换或在同一车体以相反的方式更换。因此，对于V-2发动机希望其尺寸减小到可与单缸发动机相比的程度。因为V-2发动机的整体尺寸取决于宽度，即，两个汽缸体外侧之间的距离。减小V-2发动机尺寸的努力基本集中在减少宽度。
因此，本发明的目标是提供紧凑的V-2发动机，其结构布置能够减小V-2发动机宽度方向的最大尺寸。
根据本发明的V-2发动机包括一支撑于曲轴箱可转动的曲轴，曲轴箱的中心线通过曲轴的轴；两个汽缸体各有一个顶盖并固定到曲轴箱，从而汽缸体的各汽缸轴互相成一个角度延伸并在曲轴的轴的位置会合，汽缸轴之间形成的角度被曲轴箱的中心线分为两个角度；和一辅助机固定到曲轴箱的侧边，与从曲轴的轴看过去的两个汽缸体之一所在侧边相同。汽缸体从与曲轴箱的中心线对称的位置，偏移到这样的程度，就是外切于与汽缸体连接的汽缸体顶盖的外端和辅助机的外端的一条直线与曲轴箱的中心线平行。
因此，通过将汽缸体从与曲轴箱中心线对称的位置偏移，V-2发动机在垂直与曲轴箱的中心线的方向测得的最大宽度变的小于传统的汽缸体处在与曲轴箱中心线对称位置的V-2发动机的宽度。有着缩小了的最大宽度的V-2发动机对安装空间的要求要少于传统的V-2发动机，因此，可以减小安装发动机的整个机器或设备的尺寸。
本发明上面提到的及其它目标，特点和优点将通过参考下面的介绍和附图使专业人士清楚了解。其中一个结合本发明原理的首选结构实施例通过图示示例的方式进行说明。
图1是根据本发明实施例的OHC V-2发动机的垂直截面图；
图2是OHC V-2发动机的水平截面图；
图3是图2的局部放大图；
图4是OHC V-2发动机的分解的水平截面图；
图5是图1的局部放大图；
图6是OHC V-2发动机的水平截面图，显示动力从曲轴传递到发动机的凸轮轴的动力传递机构的总体构造；
图7是一设计图显示用作比较示例的V-2发动机的汽缸布置；
图8A是安装本发明的OHC V-2发动机的自动剪草机的侧视示意图；
图8B是沿图8A的8B-8B线所得到的概略剖面图，显示安装在自动剪草机的本发明的OHC V-2发动机；
图9A是一个舷外发动机的侧视图，本发明的OHC V-2发动机安装其上；和
图9B是沿图9A的9B-9B线所得到的概略剖面图，显示安装在舷外发动机上的本发明的OHC V-2发动机。
下面的说明实际上仅仅是示范性的，不打算用来限制本发明或其应用或使用。
现参考图1，其显示本发明一个实施例的OHC V-2发动机，如图示，发动机10是垂直型，其包括两个水平放置的汽缸体(仅示出指示为51R的一个)及垂直延伸的曲轴21。
垂直型OHC V-2发动机10包括一个外形为倒置杯型的曲轴箱11，其一端部向下开口；和一个为了封闭曲轴箱的开口端用螺钉(仅显示出一个)连接到曲轴箱11的盖12。垂直延伸的曲轴21可转动地固定到曲轴箱11并有纵向相对的两个端部22，23，其轴颈经一对轴承(未指定)分别座在曲轴箱11和盖12上。曲轴21的下端部22从盖11向下伸出并构成发动机10的动力输出部分。为了下面将要介绍的目的，上端部23向上突出于曲轴箱11的上壁13。
在曲轴21的纵向中心部分形成了单一偏心轴或曲柄销24，两个连接杆25，25并排连接到曲柄销。
发动机10还配备了位于曲轴箱11之上的交流发电机30和冷却风扇41。
交流发电机30包括一个外转子型多极电磁发电机，其外转子33连接到曲轴21的上端部23。发电机30还有一个内定子框31固定在曲轴箱11的上壁13，定子绕组32缠绕在定子框31上，一永磁铁34连接到外转子33的内圆表面。外转子33有一个驱动环齿轮35位于其外圆表面，并能够被启动马达47(见图2)的驱动齿轮(未示出)驱动。
冷却风扇41连接到曲轴21的上端部23，并直接被曲轴21驱动旋转来冷却发动机。冷却风扇41设置于发电机30的外转子33的上边。
因此，曲轴21的一端部(上端部23)支承发电机30的外转子33和冷却风扇41，而同时曲轴21的另一端部(下端部22)构成发动机10的动力输出部分。
图1中，参考数字26，26代表曲轴21的曲柄连接板。同样的，参考数字42，43和44分别代表火花塞，空气滤清器，及发动机10的汽化器。参考数字45代表发电机30位于其中的发电机壳，参考数字46是位于发电机壳45上开口(未指定)之上的盖。
如图2所示，发动机10还有两个汽缸体51L，51R用螺钉15(图1显示出一个)连接到曲轴箱11，从而布置成围绕曲轴21的轴L1并互相有一个角度，即汽缸体51L，51R的各个汽缸轴Cy，Cy在曲轴21的轴L1处会合形成一个V形。汽缸体51L，51R的固定端52L，52R装配进两个各自形成在曲轴箱11的侧壁17上的固定孔14L，14R。汽缸体51L，51R之间的角度，即横倾角近似为90度，螺钉15(见图1)可以用成组的双头螺栓和螺帽来代替。
汽缸体51L，51R在曲轴21的轴向互相偏离，所以连接杆25，25可以并排位于单一曲柄销24上。
曲轴箱11的侧壁17包括对着固定孔14L，14R的通常是平的部分17a。曲轴箱11有与平侧壁部分17a直交的并通过曲轴12的轴L1的中心线L2。在图2，用作发动机10的辅助装置的启动机马达47位于靠近曲轴箱11的侧边，与从曲轴11的中心线L2看去右汽缸体51R所在边(图2中右手边)相同。
如图2所示，汽缸体51L，51R从与曲轴箱的中心线对称的位置，偏移到这种程度，那就是，外切于与汽缸体51R连接的汽缸体顶盖61R的外端61a(图2中右手端)和启动机马达47的外端47a(图2中右手端)的一条直线L3与曲轴箱的中心线L2平行。因此，水平放置的右汽缸头51R的汽缸轴Cy从曲轴箱11的中心线L2向右偏移角度θ1，其小于左汽缸头51L的汽缸轴Cy和曲轴箱11的中心线L2之间形成的角度θ2。发动机10的最大宽度X1等于，从垂直于曲轴箱11的中心线L2的方向进行测量得到的，与右汽缸体51R连接的顶盖61R的右手端61R和与左汽缸体51L连接的顶盖61L的右手端61b之间的距离。
接下来参考图3，图3是图2的部分放大图。如图所示，左汽缸体51L及其相关零件在结构上与右汽缸体51R及其相关零件是相同的。所以下面的介绍将只限于右汽缸体51R及其相关零件。左汽缸体51L及其相关的零件仅用相同的参考字母来指示，不再需要加以介绍。
汽缸体51R是所谓的集成型。其包括在其内形成并沿汽缸轴Cy延伸的汽缸53和为覆盖汽缸53的顶部而与汽缸体51R的上部一体形成的汽缸头54。活塞27置于汽缸53内可滑动地沿汽缸轴Cy作往复运动，在活塞27顶部和汽缸头54的底部之间是燃烧室55。汽缸头其上有互相功能完全不同的吸入口56和排放口57。活塞27通过连接杆25连接到曲轴21的曲柄销24，所以当活塞25沿汽缸53上下滑动，曲轴21被活塞27经连接杆25推动而转动。
顶盖61R被螺钉(未示出)连接到汽缸头54的顶部以限定其间的阀腔62，阀门机构70位于阀腔。
阀门机构70固定到汽缸头54，基本上包含凸轮轴71(见图5)，进气阀74，进气阀74的摇杆轴72，进气阀74的摇杆臂73，排气阀77，排气阀77的摇杆轴75，和排气阀77的摇杆臂76。每个阀门74，77在封闭位置里被阀门弹簧78顶推。阀门弹簧78在汽缸头54和联接到阀门74，77上部的保持架79之间动作。
结构相同的左和右汽缸体51L，51R位于相对于曲轴箱11的相同方向，故右汽缸头54的进气口56，右汽缸头54的排气口57，左汽缸头54的进气口56和左汽缸头54的排气口57，以逆时针方向沿绕曲轴21的轴L1所画弧Ar看过去，以所提到的顺序连续排列。
图4图示了汽缸体51L，51R，顶盖61L，61R和曲轴箱11装配在一起的方式。
如图4所示，各汽缸体51L，51R的固定端52L，52R装配进曲轴箱11相应的固定孔14L，14R直到汽缸体51L，51R的固定法兰58面对面与曲轴箱11的固定座16L，16R的上表面11a接触。然后，汽缸体51L，51R通过螺钉(未示出，与图1所示螺钉相同)坚固地固定到曲轴箱11．顶盖61L，61R通过螺钉(未示出)连结到相应的汽缸体51L，51R的汽缸头54，54。由于连接使用螺纹紧固件，当需要修理和维护时，汽缸体51L，51R和顶盖61L，61R可与曲轴箱11和汽缸体51L，51R拆开。
下面参考图5，其显示图1所示OHC V-2发动机10下部的放大图。
发动机10还包括动力传递机构80将动力从曲轴21传递到凸轮轴71，藉以用来驱动阀门机构70，和位于曲轴箱11靠近盖12或曲轴箱11底部的离心调速器90，其作用在下面介绍。
凸轮轴71可转动地被右汽缸体51R的汽缸头54支撑。连接到凸轮轴71的从动滑轮82R，有与从动滑轮82R一体制作的凸轮85。凸轮85保持在与阀门机构70的进气阀和排气阀74，77的摇杆臂73，76的推动接合，故当凸轮85适应从动滑轮82R旋转而绕凸轮轴71的轴转动时，造成摇杆臂73，75摇动或摆动，因此，随规定的阀门动作时间打开或关闭进气或排气阀74，77。后面将介绍与左汽缸体51L有关的相应机构。
如图6所示，动力传递机构80包括两个一样的驱动滑轮81L，81R，一前一后的连接到曲轴箱11内的曲轴21，两个一样的从动滑轮82L，82R，连接到左和右汽缸体51L，51R的凸轮轴71，两条一样的传动带83，83，各自围绕一对主动和从动滑轮81L和82L；81R和82R传动。传动带83L，83R包括有齿的同步传动带，主动和从动滑轮81L，81R和82L，82R包括有齿的滑轮。
通过两个同样构造的同步驱动带，两对带驱动都采用相同的部件。所以，极大的降低制造费用可以实现。
回过来参考图5，离心调速器90被与重力或弹簧(未示出)反相作用的回转重物91的离心力所激发，可根据曲轴21的转动速度通过调整发动机10的燃料喷射装置喷出的燃料数量而用于控制发动机的速度。
回转重物91以枢轴的形式连接到可转动地固定到一水平轴(未指定)的杯型转动支架92，水平轴的另一端连接到用螺钉(示出一个)固定到曲轴箱21的盖12的垂直托架(未指定)。因此，杯型转动支架92围绕与曲轴21的轴直交的轴转动，转动支架92有复数个沿圆周间隔分布在外圆周形成的溅油喷射器或抛油环93(仅显示一个)。
杯型转动支架92下部浸入放置在曲轴箱11底部的润滑油J，故当杯型转动支架92被曲轴的转动动力驱动而转动时，溅油喷射器93可以连续地从曲轴箱21的底部带上来润滑油并接着将润滑油溅到曲轴箱11内的零部件上。部分溅出的润滑油直接地或通过周围的零部件粘到传动带83L，83R上，被传动带83L，83R带到发动机10的阀门机构70。因此，离心调速器90的溅油喷射器93和动力传递机构80的传动带83L，83R，如后面将介绍的那样，共同构成一个润滑装置或机构94。
用于旋转驱动离心减速器90的杯型转动支架92的减速器驱动机构100包括有连接到曲轴21的驱动齿轮101；与驱动齿轮101啮合的中间齿轮102，其可转动地安装到与盖12连接的垂直轴(未指定)；和与中间齿轮102啮合的从动齿轮103，其在杯型转动支架92的端面形成。
如图5所示，减速器驱动机构100的驱动齿轮101和动力传递机构80的驱动滑轮81L，81R整体形成。驱动滑轮81L，81R位于驱动齿轮101的相对的两个边。驱动齿轮101和驱动滑轮81L，81R共同形成集成的驱动元件111。集成的驱动元件111直接连接到曲轴21的动力输出部分22。驱动滑轮81L，81R皆位于曲轴21的同一侧(动力输出端一侧)。使用集成的驱动元件111可以减少许多结构件，还可以防止绕相应的驱动滑轮81L，81R传动的传动带83L，83R出现侧向位移或摆动。
两个侧向间隔布置的驱动滑轮81L，81R之间的间距或距离完全等同于在曲轴21的纵向上一前一后布置的两个连接杆25，25之间的间距或距离。
一固定在曲轴21上的环状传动带导向套112，位于驱动滑轮81L(即集成的驱动元件111的一端)和盖12的凸出部(未指定)之间，用于滑动导引传动带83L的外沿。同样地，曲轴21的曲柄连接板26有大直径的中央凸出部28，其与驱动滑轮81R(即集成驱动元件111的相对端)的一端面邻接，用于滑动导引传动带83R的外沿。传动带83L，83R的各个内沿则由驱动齿轮101的相对的端面导引。参考数字113代表汽缸体51R的用于传动带83R的通过的传动带出入口。虽然图5未示出，汽缸头51L有相似的传动带通道，用于传动带83L的通过。
出于比较的目的，图7显示通常用于传统的V-2发动机100的双缸布置，按照这种布置，两个汽缸体51L，51R位于与曲轴箱11的中心线L2对称的位置。左汽缸体51L从中心线L2朝左偏移一个角度θ12，右汽缸体51R从中心线L2朝右偏移一个角度θ11，θ11等于左汽缸体51L的偏移角度θ12。由于汽缸体51L，51R的对称布置，当测量以与曲轴箱11的中心线L2直交的方向进行时，V-2发动机100的最大宽度X2，相等于连接到左汽缸体51L的顶盖61L的左端和连接到右汽缸体51R的顶盖61R的右端之间距离。
可以推测出，通过逆时针绕L1转动图7中汽缸体51L，51R一个角度θ11，距离X2本身可以减至最小，从而分别置左和右汽缸体51L，51R为一个横卧位置和一个直立位置。然而，在这种情况下位于曲轴箱11右手边的启动器马达47从右汽缸体51R的右手端朝侧外向突出。因此未能完全减少V-2发动机100的总宽度。
如前面参考图2所介绍的，当从轴L1看去，按照本发明的启动器马达41位于靠近曲轴箱11与两个汽缸体51L，51R之一所处边的同一边。汽缸体51L，51R从与曲轴箱11的中心线对称的位置偏移到这种程度，那就是外切于与汽缸体51R连接的汽缸体顶盖61R的外端61a和启动机马达47的外端47a的一条直线L3与曲轴箱11的中心线L2平行。利用这种非对称布置，在汽缸51R和中心线L2之间的角度θ1变得小于汽缸51L和中心线L2之间的角度θ2。启动机马达47不再存在，从与汽缸体51R连接的汽缸顶盖61R的外端，朝侧外突出的部分。
从图2和图7很清楚地看出，对于从与曲轴箱11的中心线L2直交的方向测量出的本发明V-2发动机的整个宽度X1，X2，本发明图2中的V-2发动机10比图7中的传统V-2发动机要小。因此本发明的结构布置实现了V-2发动机的完全小型化。
可以预计如果启动机马达安装到曲轴箱11的左手边，汽缸体51L，51R从与曲轴箱11的中心线L2对称的位置偏移到这种程度，那就是外切于与汽缸体51L连接的汽缸体顶盖61L的左手端61a和启动机马达47的左手端的一条直线L2与曲轴箱11的中心线L2平行。采用这种布置，在左汽缸体51L和中心线L2之间的角度θ2变得小于右汽缸体51R和中心线L2之间的角度θ1。
本发明的V-2发动机可以用作各种工作机械，摩托车，自动剪草机，舷外发动机等等的动力装置。这种应用的典型例子将参阅图8和图9加以介绍。
在图8A和8B中显示的应用示例，图8B的V-2发动机10安装在自动剪草机120上。该剪草机120包括位于车体121之下的切割器外壳122，和可转动地安装在外壳122内部并由V-2发动机驱动的割草器123。在图8A，参考数字124，125，和126分别表示自动剪草机120的轮子，座位，和方向盘。
如图8B所示，发动机10，以曲轴21垂直延伸，左和右汽缸体51L，51R水平放置，和各项盖61L，61R朝向车体121的前方的方式，安装在车体121的前部。由于汽缸体51L，51R的位置与曲轴箱11的中心线L2不对称，曲轴箱11的中心线L2从车体121的纵向轴Y1朝车体的右侧偏移。因为本发明的V-2发动机10有比图7中传统的缸体对称布置的V-2发动机100更小的宽度，故车体121的宽度可以减小。
在图9A和9B所示的实际应用中，V-2发动机10(见图9B)安装在适合连接到船体或船身Sh后端的舷外发动机130上。舷外发动机130包括发动机10(见图9B)安装其内的空外壳130，和被发动机10转动并驱动的螺旋桨。
如图9B所示，V-2发动机是垂直型。具有垂直布置的曲轴21，和水平放置的汽缸体51L，51R，其顶盖61L，61R面对舷外发动机130的机体131的后部。由于汽缸体51L，51R的不对称于曲轴箱11的中心线L2布置，曲轴箱11的中心线L2从舷外发动机体131的纵向轴Y2朝侧面偏移。因为本发明的V-2发动机10(见图7)的宽度X1小于传统汽缸体对称布置的V-2发动机100(见图7)，其要求的安装空间小于传统的V-2发动机，舷外发动机130的总宽度可以减小。
本发明的V-2发动机10并不意味只限于如图示实施例的垂直型，还包括水平型。这种情况下，图2中曲轴箱11的平侧壁部分17a成为曲轴箱11的底壁。平侧壁部分17a可以是曲面或弓形。
启动器马达47可以用与发动机10联接的另一个辅助机或装置代替。
汽缸体51L，51R并不意味只限于如图示实施例所示的整体汽缸头那样的整体结构，还包括具有分开的汽缸头的分体结构。
汽缸体51L，51R在曲轴21的轴向的位置是可以相互交换的。

Claims (1)

1．一V-2发动机包括：
一曲轴(21)，可转动地支撑在曲轴箱(11)中，所述曲轴箱(11)有通过曲轴(21)的轴(L1)的中心线(L2)；
两个汽缸体(51L，51R)，各有一个顶盖(61L，61R)并固定到所述曲轴箱(11)，使所述汽缸体(51L，51R)的各汽缸轴(Cy，Cy)相互间以角度(θ1+θ2)延伸并在所述曲轴(21)的所述轴(L1)会合，所述两个汽缸轴(Cy，Cy)之间形成的角被所述曲轴箱(11)的所述中心线(L2)分成两个角(θ1，θ2)；和
一辅助机(47)，固定到曲轴箱(11)的侧边，与从所述曲轴(21)的轴(L1)看过去的所述两个汽缸体(51L，51R)之一所在侧边相同；
其特征在于，
所述汽缸体(51L，51R)从与曲轴箱(11)的中心线(L2)对称的位置偏移到这种程度，那就是外切于与一个汽缸体(51R)的顶盖(61R)的外端(61a)和所述辅助机(47)的外端(47a)的一条直线(L3)与所述曲轴箱(11)的所述中心线(L2)平行。
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