CN1991147A - 具有检测内燃机状态的传感器的空冷式内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种空冷式内燃机，由简单的结构确保传感器和与传感器连接的电线的保护功能和冷却性，而且传感器的配置自由度大。由冷却风扇(40)强制空冷的空冷式内燃机(E)具有护罩(45)，其形成通过覆盖气缸盖(3)和气缸(1)而包围气缸盖和气缸的冷却风通风路(46)。安装作气缸盖上的氧浓度传感器(70)和安装作气缸(1)上的油温传感器(75)、以及与各传感器(70、75)连接的电线(71、76)配置作通风路(46)上。另外，各电线配置在气缸盖和气缸的冷却风上游。

Description

具有检测内燃机状态的传感器的空冷式内燃机
技术领域
本发明涉及具有检测内燃机状态的传感器和形成包围内燃机主体的冷却风的通风路的护罩的空冷式内燃机，该内燃机例如搭载在车辆上。
技术背景
为检测空冷式内燃机的内燃机温度，众所周知形成包围内燃机主体的冷却风的通风路的护罩的空冷式内燃机(参照例如专利文献1)。另外，也众所周知具有检测作为内燃机状态的排出气的性状的排出气传感器的内燃机(例如参照专利文献2)。
专利文献1：特开2004-11436号公报
专利文献2：特开2004-316430号公报
但是，检测内燃机状态的传感器安装在构成内燃机主体的气缸、气缸盖或气缸盖罩的情况下，传感器中内燃机的外部露出的部分和该露出部分中与传感器连接的电线，例如当内燃机用于车辆的情况下，由车体罩覆盖，从而能够保护其不受异物(例如车辆行使中蹦起的小石子)的冲击等的影响。另外，为防止传感器和电线受来自内燃机的热而变得过热，需要将其适当冷却，所以传感器和电线的配置上受到制约，或者相反传感器或电线附近配置的周边部件的配置受到制约。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，方案1～3记载的发明，目的在于使由简单的结构确保传感器和与传感器连接的电线的保护功能和冷却性，而且传感器的配置自由度大。并且，方案2能够通过进一步提高与传感器连接的电线的冷却性而提高传感器的检测精度。方案3在使排出气传感器和排气净化用空气的空气通路紧凑配置的基础上，提高排出气传感器的冷却性和排气净化用空气的排气净化性能。
方案1.一种空冷式内燃机，其具有：设于内燃机主体上并检测内燃机状态的传感器；通过覆盖上述内燃机主体而形成包围上述内燃机主体的冷却风的通风路的护罩，上述传感器和与该传感器连接的电线配置在上述通风路上。
由此，由于传感器和电线配置在护罩内，所以能够保护不受异物的冲击或接触等的影响。并且，通过在护罩外部配置传感器从而与该传感器和该传感器附近的周边部件间出现配置上的制约的技术不同，由配置在护罩外部的部件而不会制约传感器和电线的配置，相反也不会制约该部件的配置。另外，通风路上配置的传感器和电线由于在护罩内被冷却风冷却，所以防止来自内燃机的热导致的过热。
方案2.如方案1所述的空冷式内燃机，其特征在于，具有由上述护罩覆盖并将冷却风送到上述通风路上的冷却风扇，上述电线配置在上述内燃机主体的冷却风上游。
根据该方案，由冷却风扇的冷却风进行强制空冷的内燃机中，由于冷却内燃机状态前的冷却风有效冷却电线，所以能抑制来自内燃机的热使电线温度上升导致的电阻变化。
方案3.如方案1或2所述的空冷式内燃机，在构成上述内燃机主体的气缸盖上设置排气孔，上述传感器是安装在上述气缸盖上并在排气孔处检测作为上述内燃机状态的排出气的性状的排出气传感器，上述排出气传感器安装在上述排气孔的冷却风上游位置，上述排气孔的冷却风下游位置设置将排气净化用空气导向上述排气孔的空气通路。
根据该方案，排出气传感器和空气通路能够靠近排气孔配置。而且，排出气传感器由排气孔的排出气加热前的冷却风有效冷却，流通空气通路的排气净化用空气，暴露于形成空气通路的通路形成部冷却排气孔附近的气缸盖后的由排出气加热的冷却风，从而抑制或防止其温度降低，所以促进排出气中未燃烧成分和排气净化用空气间的反应。
方案4.如方案1或2所述的空冷式内燃机，上述传感器是检测作为上述内燃机状态的排出气的性状的排出气传感器、和检测作为上述内燃机状态的内燃机温度的温度传感器，上述排出气传感器和上述温度传感器与上述电线的连接部相对位于上述内燃机主体的检测部而偏向设于上述曲柄轴的轴端部上的上述冷却风扇安装。
根据该方案，由于排出气传感器和温度传感器中各自的连接部位于靠近冷却风扇的位置，所以与各传感器连接的电线被更低温的冷却风冷却，所以能抑制电线温度上升引起的电阻变化。
从而，至少得到以下效果：
根据方案1，利用护罩，从而由简单的结构确保传感器和与传感器连接的电线的保护功能和冷却性，而且传感器的配置自由度大。
根据方案2，在上述的效果的基础上，通过进一步提高与传感器连接的电线的冷却性，从而抑制电阻变化，所以传感器的检测精度提高。
根据方案3，在上述的效果的基础上，通过紧凑配置排出气传感器和排气净化用空气的空气通路的基础上，提高排出气传感器的冷却性，进而提高排气净化用空气的排气净化性能。
根据方案4，在上述的效果的基础上，提高进一步提高与传感器连接的电线的冷却性，从而抑制电阻的变化，所以各传感器的检测精度提高。
附图说明
图1是本发明采用的空冷式内燃机的、图2的概略I-I线剖面图。
图2是图1的II-II线剖面图。
图3是图1的空冷式内燃机的要部右侧面图。
图4是图1的内燃机中除去下护罩部分后的要部立体图。
图5是图3的V向视的气缸和气缸盖的要部图。
图6是图5的VIa-VIa线的剖面图，一部分是图5的VIb-VIb线剖面图。
附图标记说明
1气缸；3气缸盖；7曲柄轴；20动阀装置；40冷却风扇；45护罩；46通风路；64返回油路；70氧浓度传感器；71、76电线；75油温传感器；82空气供给管；E空冷式内燃机
具体实施方式
以下，参照附图1～6说明本发明的实施方式。
首先，参照图1、2，本发明采用的空冷式内燃机E与具有V带式自动变速器M的动力传递装置一起搭载在作为车辆的自动两轮车上。
以曲柄轴7的旋转中心线L1指向左右方向的卧式配置而由车体支持的内燃机E是单气缸4冲程内燃机，具有由气缸1、在气缸轴线L2的方向(以下称为(气缸轴线方向)与气缸1的曲柄轴7侧结合的曲轴箱2、在气缸轴线方向与气缸1的反曲柄轴7侧结合的气缸盖3、以及与气缸盖3结合的气缸盖罩4构成的内燃机主体。气缸1、曲轴箱2、气缸盖3和气缸盖罩4由作为热的良导体的材料的金属例如由铝合金形成。
另外，在该实施方式中，上下、前后以及左右分别意味着以作为具有内燃机E的设备的自动两轮车为基准的上下、前后以及左右，轴方向意味与曲柄轴7的旋转中心线L1平行的方向。另外，左方和右方的一个作为轴方向的一方时，左方和右方的另一个作为轴方向的另一方。
气缸1以相对于水平面稍向上倾斜的状态，以使气缸轴线L2朝向前方稍向上指向的方式配置在车体上。气缸1的气缸孔1a中以可往复运动的方式嵌合活塞5，经由控制杆6连结该活塞5的曲柄轴7经由球轴承构成的一对主轴承8而可旋转地支持在曲轴箱2上。形成收容曲柄轴7的曲轴室9的左右分割的曲轴箱2由左箱半体2a和右箱半体2b构成。
气缸盖3由设于气缸和气缸盖3上的插通孔10(参照图4、6)上的多个、在此为四个盖螺栓11(参照图6)与气缸1一起联结在曲轴箱2上。
气缸盖3上形成在气缸轴线方向上与活塞5相对的燃烧室12、在燃烧室12上开口的进气孔13以及排气孔14，火花塞15面临燃烧室12安装。并且，气缸盖3上设置的进气阀16和排气阀17被具有凸轮轴22的动阀装置20进行开闭驱动，该凸轮轴22由经由动阀用传递机构18传递来的曲柄轴7的动力而被旋转驱动，进气阀16和排气阀17与曲柄轴7的旋转同步地分别开闭进气孔13和排气孔14。
由气缸盖3和气缸盖罩4形成的动阀室21内收纳的动阀装置20具有：经由轴承可旋转地支持在气缸盖3上的凸轮轴22、分别由设于凸轮轴22上的进气凸轮22a和排气凸轮22b驱动而分别以摆动轴23、24为中心摆动的进气摆动臂25和排气摆动臂26。传动机构18具有：在贯通左面的主轴承8而向左侧突出的曲柄轴7的左面的轴端部7a上设置的驱动链轮18a、设于凸轮轴22的轴端部上的被动链轮18b、架设在两个链轮18a、18b上的作为环形传动带的环形的链条18c。两个链轮18a、18b和链条18c由气缸1、气缸盖3、气缸盖罩4和左箱半体2a形成，并收纳在与动阀室21和曲轴室9连通的作为传动室的链室27中。
轴方向(左右方向)上隔着链室9在曲轴室27的左方形成收纳变速器M的变速室33。该变速器M具有驱动带轮31和被动带轮(未图示)，它们上架设着V带30并根据内燃机旋转速度而由离心块31a变更卷绕半径。形成变速室33的变速箱32由箱主体32a和罩体32b构成，箱主体32a由左箱半体2a构成，罩体32b由多个螺栓结合在箱主体32a的左侧。贯通左箱半体2a而突出左方的轴端部7a构成驱动带轮31的驱动轴。
内燃机E的进气装置具有连接设有控制来自空气滤清器的进入空气的流量的节流阀的节流体(未图示)和气缸盖3的进气孔13侧的进气管35。进气管35安装有作为对上述进气装置的进气通路中流通的进入空气供给燃料而形成混合气的混合气形成装置的燃料喷射阀36。
从燃料喷射阀36指向进气孔13喷射的燃料作为混合气当进气阀16打开时经进气孔13流入燃烧室12，在燃烧室12由火花塞15点火燃烧。由产生的燃烧气体的压力驱动而往复运动的活塞5经由控制杆6使曲柄轴7旋转驱动。燃烧气体作为排出气当排气阀17打开时经排气孔14通过具有排气管37的排气管排出内燃机E的外部。
并且，曲柄轴7的动力由变速器M而根据内燃机旋转速度自动变速后，经由终级减速机构而传给作为驱动轮的后轮，该后轮被旋转驱动。
参照图1、图3，在曲轴室9的右方形成收纳交流发电机39和冷却风扇40的风扇室41，冷却风扇40吸收外气，产生对上述内燃机主体进行强制空冷的冷却风。风扇室41由右箱半体2b和从右侧覆盖冷却风扇40的风扇罩42构成。由曲柄轴7驱动的交流发电机39和冷却风扇40安装在贯通右箱半体2b而突出右侧并在风扇室41内延伸的曲柄轴7的右面的轴端部7b上。
参照图1、图3，内燃机E上设置的由多个螺栓43结合在右箱半体2b上的合成树脂制的风扇罩42具有在风扇室41形成外气流入的进入口41a的圆筒状的空气进入部42a。在空气进入部42a的内侧配置百叶窗42b对被吸引的空气进行整流使其在轴方向流动。冷却风扇40压送的空气作为冷却风从在风扇室41的出口、即冷却风扇40的径方向外侧且气缸轴线方向上向气缸1侧开口的送风口41b送到后述的通风路46。
一并参照图2、4，内燃机E具有的护罩45通过覆盖构成上述内燃机主体的气缸1和气缸盖3的整体而形成包围气缸1和气缸盖3的冷却风的通风路46。更具体地，护罩45在气缸轴线L2周围覆盖以整周覆盖气缸1和气缸盖3。气缸1和气缸盖3的外面上分别设有用于提高冷却风作用下的冷却效果的多个冷却翼1f、3f。
合成树脂制的护罩45由与气缸轴线L2大致平行的分割面分割为二的作为第一护罩部分的上侧护罩部分45a和作为第二护罩部分的下侧护罩部分45b构成。并且，通过具有爪47的卡合结构和螺纹结构48将两个护罩部分45a、45b相互结合，各护罩部分45a、45b由螺纹部结合在风扇罩42上，下护罩部分45b由螺栓50结合在左箱半体2a上，另外，规定用于使气缸盖罩4从护罩45向前方突出的开口51的各护罩部分45a、45b的缘部45a1、45b1嵌合在气缸盖3的锷部3a上，从而护罩45安装在上述内燃机主体上。
在护罩45上除了在其前面跨设于两护罩部分45a、45b上的开口51外，，还有在其右面跨设于两护罩部分45a、45b上并插通安装在火花塞15上的塞帽19的开口52、在其上面设于上护罩部分45a上并插通进气管35的开口53、在其下面设于下护罩部分45b上并插通排气管37和后述的通路形成部83的开口54、以及在左面设于下护罩部分45b上并朝向右方开放的排风口55。
来自冷却风扇40的冷却风在冷却风扇40的径方向外侧并包含冷却风扇40的旋转方向的分量而从风扇室41的送风口41b流入通风路46(图3中，冷却风的大部分流体如虚线所示)，由通风路46而在气缸1和气缸盖3罩的周围流动，将其冷却，之后从排风口55排出护罩45的外部。冷却风指向排气管38而从排风口55流出，冷却排气管38。
参照图1，轴端部7b上设有驱动在右面的主轴承8和交流发电机39间构成内燃机E的润滑系统的油泵(未图示)的驱动齿轮60。该油泵由经由包含驱动齿轮60的齿轮对构成的传动机构而传递来的曲柄轴7的动力驱动，从由曲轴箱2的底部构成的油储存部吸取的润滑油通过多个油路供给以主轴承8、曲柄轴7和动阀装置20为首的内燃机E的润滑部位。
一并参照图2、4～6，在设于气缸盖3上的动阀装置20中，从上述油泵排出的润滑油通过利用插通孔10a形成的油路61，油路61的一部分润滑油导入形成在气缸盖罩4上的油路62(参照图2)，从油路62的喷口62a喷入动阀室21内，并且油路61残留的润滑油从摆动轴23内的油路63(参照图2)通过相对进气摆动臂25的滑动部而喷入动阀室21内，供给动阀装置20等的动阀室21内的润滑部位。润滑该润滑部位后的润滑油从动阀室21贯通气缸盖3的下侧周壁3b和气缸1的下侧周壁1b而在曲轴室9开放的贯通孔构成的返回油路64(也参照图4)流下而流入曲轴室9，返回上述油储存部。
参照图1～6，内燃机E作为检测内燃机状态的传感器具有：排出气传感器，其安装在气缸盖3上，在排气孔14检测作为内燃机状态的排出气的性能状态；氧浓度传感器70，检测例如排出气中的氧浓度；油温传感器75，作为检测作为内燃机状态的内燃机温度的温度传感器，检测润滑油的温度。
氧浓度传感器70在气缸盖3上安装在排气孔14的出口14a附近的下侧周壁13b上。以大致柱状与轴方向大致平行配置的氧浓度传感器70具有：螺纹部构成的安装部70a，其螺纹拧入安装在气缸盖3内；检测部70b，其位于气缸盖3的内部，面临排气孔14内；连接部70c，其连接将检测信号传给控制装置的电线71。在电线71的前端设置的作为连接部件的连接联接器72的连接部70c在由护罩45覆盖的状态下从气缸1露出，配置在通风路46上。
油温传感器75安装在排气孔14的出口14a开口的一侧的气缸1的下侧周壁1b上。以大致柱状与轴方向大致平行配置的油温传感器75具有：由螺纹部构成的安装部75a，其螺纹拧入安装在气缸1内；检测部75b，其位于气缸1的内部，面临返回油路64内；连接部75c，其连接将检测信号传给上述控制装置的电线76。在电线76的前端设置的作为连接部件的连接联接器77的连接部75c在由护罩45覆盖的状态下从气缸1露出，配置在通风路46上。
另外，油温传感器75从检测部75b向链室27的相反侧延伸配置，而且从与平面H(参照图6)垂直的方向看，油温传感器75的整体与气缸1重合(参照图1)。因此，油温传感器75在轴方向看不是从气缸1向轴方向突出，而相对气缸1紧凑配置。在此，平面H是保护气缸轴线L2并与旋转中心线L1平行，或包含旋转中心线L1的平面。
各传感器70、75中，连接部70c、75c相对检测部70b、75b在轴方向偏向设于轴端部7b上的冷却风扇40。因此，连接部70c、75c在各传感器70、75中位于冷却风的上游。
氧浓度传感器70和油温传感器75相对平面H与排气孔14的出口14a开口的一侧的上述内燃机主体的部分、在本实施方式中分别是形成气缸盖3和气缸1的下面的下侧周壁3b、1b大致平行而沿气缸轴线方向并列配置(参照图1)。并且，两传感器70、75从气缸轴线方向看位于重合的位置(参照图6)。
各电线71、76从连接部70c、75c而横断通风路46在靠近冷却风扇40的方向上沿轴方向，贯通嵌合保持在两护罩部分45a、45b的切口部的衬垫79而延伸出护罩45的外部，与上述控制装置连接。因此，各电线71、76配置在气缸1和气缸盖3的冷却风的上游。因此，各电线71、76暴露在到达气缸1和气缸盖3之前的冷却风中。
并且，氧浓度传感器70检测出的检测值为提高上述排气装置上设置的催化剂装置对排出气的净化性能，而用于燃料喷射阀36的燃料量的控制中，另外，油温传感器75检测出的检测值用于基于内燃机E的预热状态的燃料喷射阀36的燃料量的控制、以及预热时怠速旋转速度控制的怠速空气量的控制。
参照图3、图4，在内燃机E上为使排出气中的未燃烧成分(HC、CO)燃烧而净化排气，设有对排出气供给排气净化用空气的排气系统二次空气供给装置。该二次空气供给装置具有控制对排出气供给的空气量的控制阀81、以及连接该控制阀81和气缸盖3并将由控制阀81控制的排气净化用空气导向排气孔14的空气供给管82。控制阀81例如不进行基于例如氧浓度传感器70的检测值的燃料量的控制的内燃机运转状态的时候，对排出气中供给排气净化用空气。并且，空气供给管82包括由与控制阀81连接的橡胶软管构成的上游侧供给管82a和沿护罩45配管的金属制的下游侧供给管82b。下游侧供给管82b从气缸盖3的外面突出，横断通风路46，连接到从护罩45的开口54延伸到护罩45的外部的突出部构成的通路形成部83上。与气缸盖3一体形成的通路形成部83上设置在排气孔14上开口的空气通路84，流通空气供给管82的排气净化用空气流通空气通路84而供给排气孔14。
通路形成部83以使空气通路84在通风路46中位于冷却风的下游的方式而设置在排气孔14和排气管38的冷却风下游的位置。
接着，说明上述结构的实施方式的作用和效果。
安装在气缸盖3上的氧浓度传感器70和安装在气缸1上的油温传感器75上分别连接的电线71、76配置在通风路46上，从而各传感器70、75和各电线71、76配置在护罩45内，所以能够免于受异物例如行使时蹦起的小石子等的冲击和接触等的影响。并且，护罩45的外部配置传感器使得与在该传感器和该传感器的附近的周边部件间出现配置的制约的技术不同，而护罩45的外部配置的部件不会制约传感器70、75和电线71、76的配置，相反传感器70、75和电线71、76也不会制约该部件的配置。另外，配置在通风路46上的传感器70、75和电线71、76在护罩45内由冷却风冷却，所以防止因内燃机E的热而过热。结果，在内燃机E中，利用护罩45而由简单的结构确保各传感器70、75和连接在该传感器70、75上的电线71、76的保护功能和冷却性，而且传感器70、75和电线71、76的配置自由度变大。
设置由护罩45覆盖并将冷却风送到通风路46上的冷却风扇40，并将各电线71、76配置在气缸1和气缸盖3的冷却风上游，从而冷却风扇40的冷却风进行强制空冷，在这样结构的内燃机E中，冷却气缸1和气缸盖3前的冷却风有效冷却电线71、76，所以来自内燃机E的热使电线71、76的温度上升引起的电阻变化得以抑制。另外，氧浓度传感器70和油温传感器75相对位于气缸盖3和气缸1的内部的检测部70b、75b而偏向设于曲柄轴7的轴端部7b上的冷却风扇40安装，从而氧浓度传感器70和油温传感器75中，由于各自的连接部70c、75c靠近冷却风扇40，所以与各传感器70、75连接的电线71、76由更低温的冷却风冷却，所以在这一点上也抑制电线71、76的温度上升引起的电阻变化。结果，与传感器70、75连接的电线71、76的冷却性被进一步提高，从而抑制电阻变化，所以传感器70、75的检测精度提高。
氧浓度传感器70安装在排气孔14的冷却风上游位置，在排气孔14的冷却风上游位置设置将排气净化用空气引导到排气孔14的空气通路84，从而氧浓度传感器70和空气通路84能靠近排气孔14配置。而且，氧浓度传感器70由排气孔14的排出气加热前的冷却风进一步有效冷却，流通空气通路84的排气净化用空气，暴露于形成空气通路84的通路形成部83冷却排气孔14附近的气缸盖3后的由排出气加热的冷却风，从而抑制或防止其温度降低，所以促进排出气中未燃烧成分和排气净化用空气间的反应。结果，氧浓度传感器70和排气净化用空气的空气通路84得以紧凑配置，并且氧浓度传感器70冷却性提高，进而排气净化用空气的排气净化性能提高。
以下，关于上述的实施方式的一部分的结构进行变更的实施方式的、变更的结构。
排出气传感器也可以是检测排出气中空燃比的LAF传感器或检测未燃烧成分的传感器。
内燃机温度也可以是上述内燃机主体本身的温度或燃烧温度，也可以是并作冷却式的内燃机中冷却水的温度。
通路形成部83也可以由于气缸盖3分体的其他部件构成，这种情况下，通路形成部83与铝合金等轻合金制的气缸盖3同样，由金属制等热的良导体材料形成。
内燃机也可以是气缸和气缸盖一体成形的内燃机，进而可以是多气缸内燃机。

Claims (4)

1.一种空冷式内燃机，其具有：设于内燃机主体上并检测内燃机状态的传感器；通过覆盖上述内燃机主体而形成包围上述内燃机主体的冷却风的通风路的护罩，其特征在于，
上述传感器和与该传感器连接的电线配置在上述通风路上。
2.如权利要求1所述的空冷式内燃机，其特征在于，具有由上述护罩覆盖并将冷却风送到上述通风路上的冷却风扇，上述电线配置在上述内燃机主体的冷却风上游。
3.如权利要求1或2所述的空冷式内燃机，其特征在于，在构成上述内燃机主体的气缸盖上设置排气孔，上述传感器是安装在上述气缸盖上并在排气孔处检测作为上述内燃机状态的排出气的性状的排出气传感器，上述排出气传感器安装在上述排气孔的冷却风上游位置，上述排气孔的冷却风下游位置设置将排气净化用空气导向上述排气孔的空气通路。
4.如权利要求1或2所述的空冷式内燃机，其特征在于，上述传感器是检测作为上述内燃机状态的排出气的性状的排出气传感器、和检测作为上述内燃机状态的内燃机温度的温度传感器，上述排出气传感器和上述温度传感器与上述电线的连接部相对位于上述内燃机主体的检测部而偏向设于上述曲柄轴的轴端部上的上述冷却风扇安装。
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