CN1309950C - 4冲程式发动机 - Google Patents

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Abstract

一种4冲程式发动机，其对于具有进、排气门和火花塞管等需要不同加工轴的多个孔的缸盖，能容易地进行加工，而且，设置能更稳定地支承发动机的缸盖吊架。其中，将缸体3、缸盖4和缸盖罩5按该顺序层叠，在缸盖4上设置具有进气门16和排气门17的SOHC式的气门摇杆机构。使作为与缸盖4和缸盖罩5的结合面平行的线的缸盖罩结合线L2相对于作为与缸体3和缸盖4的结合面平行的线的气缸结合线L1向前下方倾斜，使排气门17和火花塞管50的轴线J2和J3与缸盖罩结合线L2正交。另外，在为进气口12的上方的缸盖4的背面最上部一体地形成缸盖吊架19。

Description

4冲程式发动机
技术领域
本发明涉及一种机动二轮车等采用的4冲程式发动机，尤其是缸盖和缸盖罩的组合的优化结构。
背景技术
现有的4冲程发动机，有分别用不同的凸轮轴驱动进气门和排气门的双顶置凸轮轴(DOHC)式的发动机。作为这样的例子，有日本专利公报特开平1-132485号(第9～10页，图4、图5)和日本专利公报特开平9-287464号(0021(标识符)，图2)，在这些文献中所公开的是使缸盖和缸盖罩的结合面(以下称为缸盖罩结合面)相对缸盖和缸体的结合面(以下称为气缸结合面)倾斜。这样一来，能使缸盖小型化。
再有，日本专利公报特开2002-122007号(图1)所公开的是用一根凸轮轴驱动进气门、而排气门经由摇臂通过共同的凸轮轴被驱动的单顶置凸轮轴(SOHC)式的发动机。在该发动机上，在缸盖的进气口下部设有发动机吊架，由此将发动机支承在车架上。
一般情况下，由于在4冲程式的缸盖上设有成规定夹角的进、排气门，所以用具有多个不同的加工轴的机械来加工制造用于这些吸、排气门的轴孔。因此，被迫进行烦杂的加工，有必要提高加工精度和产量。这一点，由于即使在是使上述缸盖罩结合面倾斜的形式的场合也是一样的，进、排气门的加工轴线都各不相同，不能统一，所以，需要许多工序或时间。因此，即使在使缸盖罩结合面倾斜的场合，也希望能很容易地进行加工。
另外，作为发动机吊架，设有缸盖的缸盖吊架和曲轴箱前部的前部吊架，在从侧面看由这些吊架以对角线状进行支承的场合，为使支承跨度较长并能稳定地支承发动机，希望尽量将缸盖吊架设置在缸盖的上部。满足这样条件的位置为缸盖背面上端部的进气口上方的位置，但，该部分本来为了形成进气口，已没有富余的空间。因此，虽然也可以象在上述SOHC式发动机的情况下那样，考虑将发动机吊架设置在进气口的下侧，但，在想要能更加稳定地支承发动机的情况下，希望能将其设置在本来认为最理想的上述位置。因此，本发明的目的就是要实现这些要求。
发明内容
根据本发明技术方案1的4冲程式发动机，将缸体、缸盖和缸盖罩按该顺序层叠，用配置在缸盖上方的凸轮轴打开、关闭进、排气门，其特征是：相对于上述缸盖与上述缸体的结合面，使缸盖罩与上述缸盖的结合面倾斜，同时，使上述吸、排气门的任意一侧的轴线与上述缸盖和缸盖罩的结合面正交，使火花塞的插入孔的轴线与所述缸盖和缸盖罩的结合面正交。
根据本发明技术方案2的4冲程式发动机，在本发明技术方案1的基础上，其特征是：使用于固定凸轮轴轴承盖的连接轴线与所述缸盖和缸盖罩的结合面正交。
根据本发明技术方案3的4冲程式发动机，在本发明技术方案1的基础上，其特征是：使所述缸盖和缸盖罩的结合面从进气口一侧向排气口一侧向下倾斜地形成所述缸盖和缸盖罩的结合面，在位于所述进气口上方并处于缸盖的背面上端部的位置上一体地形成发动机吊架。
根据本发明技术方案4的4冲程式发动机，在本发明技术方案1～3的中任意一个的基础上，其特征是：气门摇杆机构是单顶置凸轮轴式。
根据技术方案1、2，由于使缸盖罩结合面相对于气缸体结合面倾斜，所以，能使缸盖小型化，能减轻整个发动机的重量。另外，由于使进、排气门中的任意一个的轴线、火花塞插入孔的轴线或部件的连接轴线的中的任意一个轴线与缸盖罩结合面正交，所以，能使对具有这样的轴线的部分进行加工的加工轴线与缸盖罩结合面垂直，能提高加工精度，容易进行加工。
这时，若统一多个加工轴的话，则加工更容易，能提高加工精度，还能降低成本。
根据技术方案3，由于使缸盖罩结合面从进气口一侧向排气口一侧向下倾斜地形成，所以，能在缸盖的进气口的上方确保一定空间。因此，利用该空间能在为缸盖罩的结合面附近的位置上一体地形成发动机吊架，所以，能使发动机的支承跨度较长，能稳定地进行支承。而且，能提高发动机吊架形成位置的自由度。
根据技术方案4，由于使气门摇杆机构为SOHC式，所以，能降低缸盖罩中的没有凸轮轴的部分的高度，使其倾斜，能减轻缸盖罩的重量。另外，仅凸轮轴数少的部分，也能减少部件个数和重量。
附图说明
图1是与实施例相关的处于搭载在车架上的状态下的发动机的侧视图。
图2是上述发动机上部的侧剖视图。
图3是从图4的Y箭头方向看缸盖和气门摇杆机构的向视图。
图4是缸盖的侧剖视图。
图5是从图4的Y箭头方向看缸盖的上面的向视图。
图6是从图4的Z箭头方向看缸盖的向视图。
具体实施方式
以下，依据附图对一实施例进行说明。图1是处于搭载在车架上的状态的发动机的侧视图，图2是缸盖和缸盖罩部分的侧剖视图，图3是从与缸盖罩结合面成直角的方向(图4的Y箭头所示方向)看包含气门摇杆机构的缸盖的上面的向视图，图4是缸盖的侧剖视图，图5是从图4的Y箭头所示的方向看缸盖的向视图，图6是从图4的Z箭头所示方向看缸盖的下面的向视图。
在图1中，该发动机1是机动二轮车用水冷单缸4冲程式发动机，将曲轴箱2、缸体3、缸盖4和缸盖罩5按该顺序重叠，并组合成一体。在曲轴箱2的曲轴室6内设有能自如旋转的曲轴7，用连杆8与在缸体3的气缸9内滑动的活塞10相连接。
在缸盖4上，混合气从化油器13供给到向车体后方敞开的进气口12，通过排气管15从向车体前方敞开的排气口14进行排气。在缸盖4的后面一侧的最上端部、在进气口12的上方位置，向后方一体地凸出形成有缸盖吊架19。
缸盖吊架19用螺栓紧固在构成托板型车架的后部20的支板21上。而且，托板型车架从侧面看呈环状地连接上部22、头管23、下行部24、下部25，并将发动机支承在其内侧。
曲轴箱2通过前端上部的前部吊架26支承在下行部24的下端部上。同样，在曲轴箱2的底部，其通过由底部吊架27支承在下部25上，在后部，用后部吊架28支承在后部20的下部。缸盖吊架19和前部吊架26按使连接缸盖4的后部一侧最上端部和曲轴箱2的最前端部形成对角线且使该对角线上的跨距为最大的方式进行配置。
在此，在缸盖4的上、下面中，将与缸体3结合的结合面的下侧的面作为气缸结合面，将通过该气缸结合面并与其平行的线作为气缸结合线L1。另外，将缸盖4与缸盖罩5结合的结合面的上侧的面作为缸盖罩结合面，将通过该缸盖罩结合面并与其平行的线作为缸盖罩结合线L2。在图示的侧视图的状态下，气缸结合线L1与通过气缸9的中心的气缸轴线C正交，而缸盖罩结合线L2与气缸结合线L1和通过气缸9的中心的气缸轴线C倾斜相交。即，缸盖罩结合线L2相对气缸结合线L1向前下方倾斜地形成。
这些曲轴箱2、缸体3、缸盖4和缸盖罩5用轻质合金铸造制成。其中，除缸盖罩5之外的部分，由于要求有很高的刚性等，用铝合金压铸制成。特别是，由于气缸体4要求有很高的强度，用重力成形(以下称为GDC)铸造制成。缸盖罩5相对不要求有特殊高的强度和刚性，当然，由于要求重量轻，用镁合金铸造制成。
如图2所示，进气口12和排气口14通过进气通道12a和排气通道14a与在缸盖4上形成的燃烧室11连通，分别由作为提升阀的进气门16和排气门17打开、关闭。符号16a和17a分别是进气门16和排气门17的伞部，16b和17b是气门杆。排气通道14a的通道截面积比吸气通道12a的小，因此，排气门17上的伞部17a的面积也比进气门16上的伞部16a的面积小。符号18是火花塞。针对这些进气门16和排气门17的气门摇杆机构是SOHC式，其被收容在在缸盖4和缸盖罩5之间形成的凸轮机构室内。
进气门16和排气门17，其各气门杆16b和17b被以规定的夹角压入并固定在缸盖4上导管30、31引导着进行滑动。设进气门16和排气门17的各轴线(各气门杆16b和17b的轴线)为J1、J2。排气门17的轴线J2与缸盖罩结合线L2正交。进气门16的轴线J1分别倾斜地与缸盖罩结合线L2和气缸结合线L1相交。这也是对应的导管30、31的轴线。进气门16和排气门17分别由弹簧32、33使其具有向关闭的方向运动的趋势。符号32a、33a是这些弹簧32、33的弹簧座。
弹簧32的上端部由设置在进气门16的上端部的卡片34支承着，再有，在其上面覆盖有气门挺柱35。该气门挺柱35插入在与缸盖4制成一体的气门挺柱支座36内，其通过凸轮轴37上的凸轮38a进行上升、下降。凸轮轴37支承在轴承39上。轴承39支承在与缸盖4形成一体的凸轮轴支座40上，由凸轮轴轴承盖41从上方压着，用螺栓42进行固定。凸轮轴支座40和凸轮轴轴承盖41的结合面与缸盖罩结合线L2平行。
在排气门17上，在上端部设有卡片43。该卡片43支承弹簧33的上端。排气门17通过用摇臂44的前端部45推压排气门17的气门杆端部17c而能上升、下降。摇臂44的中间部由摇臂轴46能自如摇动地支承在缸盖4上，在摇臂44的另一端设有滚子47，其与凸轮轴37上的凸轮(后述)滑动连接。滚子47由轴48能自如旋转地支承在摇臂44的另一端。
通过由凸轮驱动滚子47，摇臂44以摇臂轴46为支点摆动。因此，气门摇杆机构为仅用一根凸轮轴37能同时驱动进气门16和排气门17的SOHC机构。而且，吸气侧的凸轮38a及38c和排气侧的凸轮38b制成具有不同的相，以获得不同的上升、下降时刻。
图中的符号49是密封垫，50是火花塞管。火花塞管50为上方敞口的筒状，在其内侧插入并安装有火花塞18。其轴线J3与排气门17的轴线J2平行，并与缸盖罩结合线L2正交。另外，19a是在车宽方向上贯通地设置在缸盖吊架19上的通孔，而该缸盖吊架19形成在燃烧室11的车宽方向的中央并向后方凸出，上述通孔19a是用于在向支板21上安装时穿螺栓的。
如图3所示，凸轮轴37配置成在车宽方向上与曲轴7(图1)平行，在其一端一体地设有凸轮链轮51。凸轮链轮51面向朝缸盖4的一侧凸出形成的凸轮链室52，在此通过的凸轮链条53缠绕在凸轮链轮51和设置在曲轴7上的凸轮驱动链轮(省略图示)之间。凸轮链轮51通过该凸轮链条53与曲轴7同步旋转，凸轮轴37与凸轮链轮51一体旋转。
进气门16和排气门17分别在左右成对地设置，为了驱动进气门16和排气门17，在凸轮轴37的轴向上设有3个凸轮38a、38b和38c。其中，左右凸轮38a和38c与左右气门挺柱35、35的顶部滑动连接。中央的凸轮38b与摇臂44的滚子47滑动连接。滚子47夹在成叉状的摇臂后部54、54之间，通过轴48能自如旋转地支承在摇臂后部54、54上。
摇臂前部55也成叉状，从火花塞管50的左右外侧通过并向前后延伸，前端部45、45位于左右排气门17、17的各气门杆端部17c、17c之上。另外，摇臂轴46的两端支承在与缸盖4形成一体的摇臂轴支座56上。摇臂轴46在摇臂轴支座56内，由拧紧凸轮轴轴承盖41的螺栓42防止其脱落下来。
图4～6所表示的是缸盖4。如图4和图5表明的那样，在摇臂轴支座56上，通过摇臂轴46的轴孔57向左右方向形成，其左右两端部贯通左右摇臂轴支座56、56，且与连接螺栓42的螺纹孔58交叉。在凸轮轴支座40上形成螺纹孔58，在此通过拧紧螺栓42，就能防止摇臂轴46脱落下来。图中的符号59是电极孔，其形成于与缸盖4制成一体且在向斜上方凸出的火花塞管50的底部形成，并面向燃烧室11，若将火花塞18插入并拧紧在火花塞管50的底部，则前端的电极伸出到燃烧室11内。60是缸盖罩结合面，61是气缸结合面，62、63是气门座。
如这些图所示，排气门17一侧的导管31的轴线J2和火花塞管50的轴线J3平行，并分别与缸盖罩结合线L2成直角，其也与在火花塞管50内形成的电极孔59的轴线J3一致。另外，用于拧紧凸轮轴轴承盖41的螺栓42的螺纹孔58也与这些轴线平行。因此，这些孔能用同一加工轴的机械加工进行钻孔。另外其也与排气侧的气门座63的轴线一致，用于安装气门座63的机械加工也能用同一加工轴来完成。
另外，由于缸盖罩结合线L2从侧面看相对气缸结合线L1向前下方倾斜，所以，进气口12一侧的上下宽度变大了，利用这一空间，能在为进气口12的上方的缸盖4的背面上端部位置一体地形成缸盖吊架19。而且，相对于进气口12，排气口14一侧的通道面积变小了。
以下，对本实施例的作用进行说明。如图2和图4所示，使缸盖4的上面相对下面倾斜。即，使缸盖罩结合线L2相对气缸结合线L1向车体前下方倾斜，使各排气门17和气门座63的轴线J2、火花塞管50的轴线J3、还有连接凸轮轴轴承盖41的螺纹孔58(图5)的轴线与该缸盖罩结合线L2正交。
因此，在铸造缸盖4后加工这些孔部时，由于排气门17、气门座63、火花塞管50以及螺纹孔58的加工轴一致，所以能统一它们的加工方向。因此，容易加工，也能提高加工精度。还能降低其最终成本。
而且，由于使缸盖罩结合线L2向排气口14一侧向下倾斜，所以，在缸盖4的侧壁高度中，减小了通道截面积小的排气通道14a一侧的高度，容易使缸盖4和缸盖罩5的结合面倾斜。
另外，由于采用SOHC式，所以，通过使缸盖罩5的顶盖部中的摇臂44一侧较低，且使其倾斜，能减轻缸盖罩5的重量。而且，仅使缸盖罩结合线L2倾斜的量，其相应地降低了缸盖4的相对缸盖罩5的重量比例，而相反提高了缸盖罩5的重量比例，而且，由于缸盖4的材料为GDC，缸盖罩5的材料为更轻的镁合金，所以能减小整个发动机的重量。
再有，在缸盖4的侧壁高度中，由于进气口12一侧变高了，所以，即使本来是通道面积大而空间没有富余的部分，也能在进气口12的上方扩大并形成空间，利用该空间，能一体地设置缸盖吊架19，因此，能提高缸盖吊架形成位置的自由度。
而且，缸盖吊架19在缸盖4的后部，为最上端位置。此时，由于曲轴箱2由前端上部的前部吊架26支承在下行部24的下端部上，所以，从侧面看，缸盖吊架19和前部吊架26按使连接缸盖4的后部一侧最上端部和曲轴箱2的最前端部形成对角线且使该对角线上的跨距为最大的方式进行配置。因此，能使发动机1的支承最稳定。
另外，由于将凸轮轴支座40、气门挺柱支座36和摇臂轴支座56与缸盖4设置成一体，所以，能提高刚性。再有，由于在这些部分上能使用GDC材料，所以，材料强度高，能适应发动机的高转速化。而且，由于使气门摇杆机构为SOHC式，所以，能减少部件个数和重量。
而且，本申请的发明并不限于上述各实施例，在发明的原理范围内能进行各种变形或应用。例如，只要以统一加工轴为主要目的，也可使缸盖罩结合面向进气口一侧倾斜。另外，并不限于单缸发动机，也可以应用于多缸发动机。再有，虽然使固定凸轮轴轴承盖41的螺栓42的连接轴线与J2等平行，但这样的连接部件并不限于凸轮轴轴承盖41，也可以是用于固定其它适当部件的连接部件。另外，并不限于SOHC式，也能应用于DOHC式的气门摇杆机构。

Claims (4)

1.一种4冲程式发动机，将缸体、缸盖和缸盖罩按该顺序层叠，用配置在缸盖上方的凸轮轴打开、关闭进、排气门，其特征是：相对于上述缸盖与上述缸体的结合面，使缸盖罩与上述缸盖的结合面倾斜，同时，使上述吸、排气门的任意一侧的轴线与上述缸盖和缸盖罩的结合面正交，使火花塞的插入孔的轴线与所述缸盖和缸盖罩的结合面正交。
2.根据权利要求1的4冲程式发动机，其特征是：使用于固定凸轮轴轴承盖的连接轴线与所述缸盖和缸盖罩的结合面正交。
3.根据权利要求1的4冲程式发动机，其特征是：使所述缸盖和缸盖罩的结合面从进气口一侧向排气口一侧向下倾斜地形成所述缸盖和缸盖罩的结合面，在位于所述进气口上方并处于缸盖的背面上端部的位置上一体地形成发动机吊架。
4.根据权利要求1～3任意一项的4冲程式发动机，其特征是气门摇杆机构是单顶置凸轮轴式。
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