JP3767716B2

JP3767716B2 - Spark-ignition 4-cycle internal combustion engine with supercharged pump

Info

Publication number: JP3767716B2
Application number: JP18160197A
Authority: JP
Inventors: 俊朗山本; 高司堤崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: CN1206784A; MY120540A; JPH1122473A; CN1102197C; ID20571A; ITTO980587A1; TW356502B; KR19990013633A; KR100326580B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願発明は、過給ポンプにより加圧された給気を、吸気弁とは別個の過給弁を介して燃焼室に過給するように構成された過給ポンプ付き火花点火式４ストロークサイクル内燃機関（以下通称のように４サイクル内燃機関と称する）に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
過給ポンプにより給気を加圧し、この加圧給気を吸気弁とは別個の過給弁を介して燃焼室に過給する火花点火式４サイクル内燃機関として、特公昭６３−５５６２号公報および特開平７−１０９９２９号に記載されたものがある。
【０００３】
特公昭６３−５５６２号公報に記載されたものでは、気化器を内蔵した吸気通路は、主吸気通路と副吸気通路とに並列に分岐されており、主吸気通路内を通過する混合気は、リード弁および主吸気弁を介して内燃機関の燃焼室内に供給されとともに、副吸気通路内を通過する混合気は、過給ポンプにより加圧され、副吸弁を介して燃焼室内に供給されるようになっている。
【０００４】
また特開平７−１０９９２９号公報に記載のものにおいては、並列に形成された主吸気通路および副吸気通路の各上流端は、それぞれエアクリーナに接続されるとともに、この主吸気通路および副吸気通路の各下流端は、それぞれ吸気弁を介て内燃機関の燃焼室に接続され、主吸気通路には気化器が介装されるとともに、副吸気通路には往復型過給ポンプが付設されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
特公昭６３−５５６２号公報に記載されたものにおいては、過給ポンプは、吸気弁が設けられているシリンダヘッドに設けられ、かつカムシャフトに伝動部材を介して連結されているため、加圧混合気の通路容積がそれ程大きくならず、応答性は良好ではあるものの、伝動系を必要とする結果、構造が複雑化し、しかも内燃機関全体がコンパクトになりにくい。
【０００６】
また特開平７−１０９９２９号公報に記載のものでは、内燃機関のクランク軸に連結されたピストンの往復動でもって吸気が過給されるようになっているため、過給ポンプから吸気弁迄の吸気通路容積が大きく、応答性と効率が悪く、さらにこの往復動型過給ポンプは単動型であるので、一定の過給量確保のためには、大型の過給ポンプが必要となる不具合があった。
【０００７】
【課題を解決するめの手段および効果】
本願発明はこのような不具合を解消した過給ポンプ付き火花点火式４サイクル内燃機関の改良に係り、請求項１記載の発明は、過給ポンプにより加圧された給気が、吸気弁とは別個の過給弁を介して燃焼室に過給される過給ポンプ付き火花点火式４サイクル内燃機関において、前記燃焼室に排気弁、吸気弁および過給弁がそれぞれ独立して配置され、シリンダヘッドに枢支された１本の吸排気弁駆動用カムシャフトにより駆動される過給ポンプ本体が、該吸排気弁駆動用カムシャフトの軸線上に配置され、前記１本の吸排気弁駆動用カムシャフトによって、前記排気弁、吸気弁および過給弁が駆動されることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１記載の発明は、前記したように構成されているので、過給ポンプから吸気弁迄の吸気通路が短くなって、その通路容積が小さくなる結果、応答性と効率が向上する。
【０００９】
また請求項２記載のように発明を構成することにより、クランク軸からカムシャフトと過給ポンプへのそれぞれの動力伝達系を排除して、構造の簡略化とコンパクト化を推進することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１０】
さらに請求項３記載のように発明を構成することにより、吸気弁駆動用カムシャフトの動弁駆動系と干渉を起こすことなく、前記過給ポンプを吸排気弁に接近させ、内燃機関のシリンダヘッドをコンパクトにまとめて、内燃機関の小型化をさらに促進することができる。
【００１１】
さらにまた請求項４記載のように発明を構成することにより、過給ポンプをさらに一段と小型化することができる。
【００１３】
さらに請求項６記載のように発明を構成することにより、過給されない通常吸気の吸気期間を延長することができるとともに、加圧された過給給気による通常給気の吹返しを阻止することができ、給気効率を大巾に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図１０の図面に図示された本出願発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１は、図示されない自動二輪車に、クランクシャフト７が車巾方向に指向するように搭載され、クランクケース２上にシリンダブロック３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー5 が順次重ねられ、これらを貫通するボルト６でもって、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４およびシリンダヘッドカバー５は、相互に一体に結合されている。
【００１６】
また図２に図示されるように、クランクシャフト７はクランクケース２に回転自在に枢支され、シリンダブロック３のシリンダ孔８に上下に摺動自在にピストン９が嵌装され、該ピストン９のピストンピン10とクランクシャフト７のクランクピン11とにコネクティングロッド12の両端が回転自在に枢着されており、シリンダヘッド４の下面中央の略半球状凹面13とシリンダブロック３のシリンダ孔８とピストン９の頂面とで画成される燃焼室14内にて、シリンダ孔８の上死点近傍で間欠的に点火プラグ15でもって点火される燃焼ガスにより、ピストン９が下方へ押圧され、その押圧力によりクランクシャフト７は回転駆動されるようになっている。
【００１７】
さらに図１に図示されるように、クランクシャフト７およびシリンダ孔８の各中心線を通る平面に沿いシリンダヘッド４を貫通して点火プラグ15および過給ポート16が配設されるとともに、図２に図示されるように、シリンダ孔８の中心線を通り前記平面と直交する平面に沿い吸気ポート17および排気ポート18が配設され、前記過給ポート16、吸気ポート17および排気ポート18にそれぞれ過給バルブ19、吸気バルブ20および排気バルブ21が、それぞれ開閉自在に設けられている。
【００１８】
さらにまた図１に図示されるように、シリンダ孔８の中心線から大径の吸気バルブ20よりも小径の排気バルブ21側にカムシャフト25がオフセットされて、該カムシャフト25はアンギュラーボールベアリング26およびボールベアリング27を介してシリンダヘッド４に回転自在に枢着されている。
【００１９】
また図２に図示されるように、カムシャフト25に対し等距離でかつ対称位置に、ロッカアームシャフト28、29が、カムシャフト25と平行してシリンダヘッド４に貫通支持され、該ロッカアームシャフト28、29に、それぞれロッカアーム30、31が揺動自在に枢支され、クランクシャフト７にドライブスプロケット32が、一体に嵌着されるとともに、該ドライブスプロケット32の倍の歯数のドリブンスプロケット33が、カムシャフト25にボルト34でもって一体に嵌着され、該ドライブスプロケット32およびドリブンスプロケット33に、無端カムチェーン35が架渡されており、クランクシャフト７が、図２にて時計方向へ２回転する毎に、過給バルブ19、吸気バルブ20および排気バルブ21が、図１１に図示されるようなタイミングで１回開閉駆動されるようになっている。
【００２０】
さらにアンギュラーボールベアリング26より外側に位置してカムシャフト25の外周に、２枚のシム36が嵌合され、その外側に過給カム37が、キーでもってカムシャフト25に周方向へ相対的に回転不能に嵌合され、さらにその外側に位置してカムシャフト25の中心ネジ孔（左回り方向ネジ）に、ボルト38が螺着されており、図２にて時計方向へ回転するカムシャフト25の回転を阻止する力が、該ボルト38に働いた場合には、該ボルト38は、カムシャフト25の中心ネジ孔に向ってネジ込まれ、過給カム37が、シム36を介してアンギュラーボールベアリング26に向って強く締付けられるようになっている。
そして図１にてシリンダヘッド４の左側を覆うヘッドカバー５にカムシャフト固定ボルト78が螺着され、該カムシャフト固定ボルト78の先端（右端）はボール79を介してカムシャフト25の先端に当接されており、該カムシャフト固定ボルト78を螺入し、ロックナット80でもってカムシャフト固定ボルト78を固定することにより、アンギュラーボールベアリング26とカムシャフト固定ボルト78とで、カムシャフト25を軸方向へ移動しないように固定できるようになっている。
【００２１】
さらにまた図１、図３に図示されるように、シリンダヘッド４の右側にポンプ取付けブロック39を介して、過給ポンプ40のシリンダケース41が、ボルト43により一体に嵌着され、図５および図６に詳細に図示されるように、該シリンダケース41のシリンダ孔42に、ピストン44が摺動自在に嵌装され、該シリンダケース41にクランクシャフト45が、シールベアリング46を介して回転自在に枢支され、該クランクシャフト45の先端は、前記カムシャフト25に螺着されたボルト38の頭部中心孔38ａにスプライン嵌合され、前記ピストン44に嵌挿されたピストンピン47とクランクシャフト45に嵌挿されたクランクピン48とに、コネクティングロッド49の両端が、ボールベアリング50、51を介して回転自在に嵌合されており、カムシャフト25と一体のクランクシャフト45が回転駆動されると、ピストン44が往復駆動されるようになっている。
【００２２】
なお過給ポンプ40のシリンダケース41とピストン44とは、その軸方向長さの中心を境にして２分割され、分割されたシリンダケース41は、ポンプ取付けブロック39とボルト43とにより相互一体に結合されるとともに、図６に図示されたように、分割されたピストン44は、ボルト52により相互に一体に結合され、シリンダ孔42内においては、ピストン44によって２個のシリンダ室53に仕切られている。
【００２３】
またシリンダケース40の両端面には、図８ないし図１０に図示されるように、吸入バルブ押えリング54、吸入リードバルブ55、リードバルブベース56、吐出リードバルブ57およびキャップ58が、順次重ねられ、吸入バルブ押えリング54、吸入リードバルブ55を貫通したノックピン60が、リードバルブベース56の盲孔に嵌合されるとともに、吐出リードバルブ57を貫通したノックピン61は、リードバルブベース56およびキャップ58の盲孔に嵌合されて、吸入バルブ押えリング54、吸入リードバルブ55、リードバルブベース56および吐出リードバルブ57は、シリンダケース40およびキャップ58に対しシリンダケース40の軸線を中心に回転できないように固定され、上方のキャップ58およびシリンダケース40を貫通して下方のキャップ58に螺着されるボルト59（図７参照）によって、これら吸入バルブ押えリング54、吸入リードバルブ55、リードバルブベース56、吐出リードバルブ57およびキャップ58は、シリンダケース40に一体に装着される。
【００２４】
そして図１０に図示されるように、吸入リードバルブ55には、外周部から中心に向った４枚のリード55ａが形成されており、該リード55ａの先端部は、リードバルブベース56の吸入孔56ａを開閉自在に塞ぐようになっている。
しかも吐出リードバルブ57には、半円形状の切欠き57ａが形成されており、その中心側のリード57ｂがリードバルブベース56の吐出孔56ｂを開閉自在に塞ぐようになっている。なお吸入リードバルブ55には、リードバルブベース56の吐出孔56ｂを連通させることができる長孔55ｂが形成されている。
【００２５】
さらに図５および図６に図示されるように、リードバルブベース56とキャップ58との間の中心部に、吸入室62が形成されるとともに、リードバルブベース56とキャップ58との間の外周部に、吐出室63（図６参照）が形成され、該上下のキャップ58の一側面に、連通ブロック64がボルト65によって一体に装着され、該上下の連通ブロック64に、吸入連通管66および吐出連通管67の上下両端が嵌着され、一方の吸入室62は、キャップ58および連通ブロック64に形成された吸入連通路68と吸入連通管66を介して他方の吸入室62に連通されるとともに、一方の吐出室63は、キャップ58および連通ブロック64に形成された吐出連通路69と吐出連通管67を介して他方の吐出室63に連通されている。
【００２６】
さらにまた下方の連通ブロック64における吸入連通路68より前後水平方向に向って吸入通路（図示されず）が形成され、該吸入通路は図示されない連通管を介して気化器（図示されず）に接続され、下方の連通ブロック64における吐出連通路69よりシリンダヘッド４に向う左右水平方向に沿って吐出通路71が形成され、図１、図３および図４に図示されるように、該吐出通路71は管継手ボルト72および連通管73を介して過給ポート16に接続されており、気化器にて燃料と混合された混合給気が吸入通路、吸入連通路68、吸入連通管66、吸入室62、吸入リードバルブ55およびリードバルブベース56の吸入孔56ａを介して上下のシリンダ室53に吸入され、ピストン44の上下動により加圧された後、リードバルブベース56の吐出孔56ｂ、吐出リードバルブ57、吐出室63、吐出連通管67、吐出連通路69、吐出通路71、連通路73および管継手ボルト72を介して過給ポート16に流入し、過給バルブ19が開弁した時に、混合気は、空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関1 の行程容積の１５０％（１例であって、これよりも大きくてもまたは小さくてもよい）の容積分だけ、燃焼室14内に供給されるようになっている。
【００２７】
しかも図６に図示されるように、上下に２分割されたシリンダケース41の合せ部近傍のシリンダ孔42に、浅い凹部42ａが形成され、吸入連通管66の長手方向中央に形成された孔66ａの外周を覆うように、リリーフブロック74に吸入連通管66が嵌合され、該リリーフブロック74の空間74ａとシリンダ孔42の凹部42ａとを連通する連通孔41ａが、シリンダケース41に形成され、該連通孔41ａの開口に当接しうるリリーフバルブ75がリリーフブロック74の空間74ａ内に設けられ、リリーフバルブ75は圧縮コイルスプリング76のバネ力によって連通孔41ａの開口に押付けられており、ピストン44の往復動により加圧されてピストン44内の空間44ａ内に浸入した加圧混合気は、ピストン44の側方開口44ｂよりシリンダ孔42の凹部42ａおよびシリンダケース40の連通孔41ａを通過して、リリーフブロック74の空間74ａ、吸入連通管66の孔66ａを介して吸入連通管66内に排出されるようになっている。
【００２８】
また図１に図示されるように、過給ポート16に露出したバルブガイド22の表面と、該バルブガイド22より突出した過給バルブ19のステム19ａとに、ゴムまたは合成樹脂製の軟質シール部材77が嵌装され、その外周面にバンド77ａが嵌装されて、軟質シール部材77が脱落しないようになっている。
【００２９】
図１ないし図１０に図示の実施形態は前記したように構成されているので、空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１の運転状態では、クランクシャフト７が２回転する間に、図１１に図示されるようなタイミングで、吸気バルブ20おび排気バルブ21が開閉駆動されるとともに、過給バルブ19も開閉駆動され、吸気バルブ20の開放で燃焼室14内に吸入された混合気と、過給バルブ19の開放で燃焼室14内に過給された高圧混合気とが、上死点近傍の時点において、点火プラグ15の火花で着火され、この燃焼ガスの膨張により、ピストン９が下降され、コネクティングロッド12を介してクランクシャフト７が回転駆動される。
【００３０】
また過給ポンプ40は、カムシャフト25に直結されているため、過給ポンプ40の駆動系は極めて簡単な構造となる。そして動弁系のドリブンスプロケット33と反対側のカムシャフト25の端部に、過給ポンプ40が配置されているため、カムシャフト25近傍の構造が単純化される。
【００３１】
さらに過給ポンプ40は、空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１の燃焼室14に接近して配置されているため、過給ポンプ40から燃焼室14への過給通路が大巾に短縮化され、過給効率および応答性が高水準に維持される。
【００３２】
さらにまた図１１に図示されるように、吸気バルブ20の開放による混合気の吸入が略終了する下死点近傍の時点から、過給ポンプ40により高圧に加圧された高圧混合気が過給バルブ19の開放に伴なって燃焼室14内に供給されるため、高圧混合気が吸気バルブ20より吸気通路上流側へ吹返すことがなく、空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１への混合気の過給が、円滑に行なわれ、排気量増大を伴なうことなく、高出力化が可能となる。
【００３３】
しかも過給ポンプ40は複動式であるため、たとえ、カムシャフト25および過給ポンプ40のクランクシャフト45が、空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１のクランクシャフト７の半分の回転数で回転駆動されても、過給ポンプ40全体の大きさに比べて過給能力が高く、燃焼室14に高圧混合気が充分に過給される。
【００３４】
また過給ポンプ40は、圧力差に応じて自動的に開閉する吸入リードバルブ55および吐出リードバルブ57を備えているため、構造が簡単でコンパクトになり、コストダウンが可能である。
【００３５】
さらに過給バルブ19と過給カム37とのタペットクリアランスは、厚さの異なるシム36の交換によるカムシャフト25に対する過給カム37の軸方向移動でもって、頗る容易にかつ簡単にしかも適切に調整可能である。
【００３６】
さらにまた過給バルブ19のステム部19ａとバルブガイド22の過給ポート16側表面16ａとに、シール部材77が配設されているため、過給ポート16内の高圧混合気により、シール部材77がバルブガイド22の過給ポート16側の表面に押付けられて、過給バルブ19のステム部19ａとバルブガイド22との間隙が密封され、混合気の漏洩が阻止される。そして過給バルブ19の開弁時には、排気バルブ21が閉塞され、かつ過給ポート16内には燃焼室14内の排気ガスよりも高圧の高圧混合気が存在するため、燃焼室14内の排気ガスが、過給ポート16内に侵入することはなく、シール部材77は、高温の排気ガスでもって損傷される惧れがない。
【００３７】
しかも過給ポート16の延長線と吸気ポート17の延長線とが上方からみて直交し、かつ交叉するように過給ポート16と吸気ポート17とが配置されているため、混合気が充分に均一に混合しうるとともに、その交点に向って点火プラグ15からの火花が飛ぶため、点火が円滑に遂行されうる。
【００３８】
図１ないし図１０に図示の実施形態では、カムシャフト25に直結された過給ポンプ40のクランクシャフト45は、コネクティングロッド49を介してピストン44に連結されたが、図１２に図示されるように、カムシャフト25に直結された過給ポンプのクランクシャフト45の小径部45ａが、ピストン44の横方向溝（紙面に対し直交する方向）に係合された構造でもよい。
【００３９】
このような構造でも、クランクシャフト45の回転に対してピストン44が往復駆動されうる。
【００４０】
また図１２の空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１では、左右の吸気バルブ20および排気バルブ21のステム20ａ、21ａの頂端が、基準円錐面のカム山25ａ、25ｂに該当し、過給バルブ19のステム19ａの頂端は、基準円柱面のカム山25ｃに当接し、カム山25ｂのみが、カムシャフト25に対し軸方向へ調整可能となっているが、カム山25ａも軸方向へ調整可能に構成すれば、吸気バルブ20および排気バルブ21のタペットクリアランス調整が容易となる。
【００４１】
図示の実施形態の空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関１では、気化器により空気と燃料とが予め混合された混合気が、燃焼室14に供給されていたが、給気は空気のみで、燃焼室14内に燃料が直接噴射する形式の内燃機関にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願発明に係る空冷頭上弁式内燃機関１の一実施形態の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿って裁断した横断面図である。
【図３】図１の過給ポンプの平面図である。
【図４】図３のIVの矢視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿って裁断した縦断面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿って裁断した縦断面図である。
【図７】図６のVII −VII 線に沿って裁断した従断面図である。
【図８】図５のVIII−VIII矢視図である。
【図９】図６のIX−IX矢視図である。
【図１０】過給ポンプの吸排リードバルブの分解説明図である。
【図１１】図１の実施形態における過給バルブ、吸気バルブおよび排気バルブの開閉タイミングを図示した特性図である。
【図１２】本出願発明の他の一実施形態の従断面図である。
【符号の説明】
１…空冷頭上弁火花点火式単気筒４サイクル内燃機関、２…クランクケース、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…シリンダヘッドカバー、６…ボルト、７…クランクシャフト、８…シリンダ孔、９…ピストン、10…ピストンピン、11…クランクピン、12…コネクティングロッド、13…略半球状凹面、14…燃焼室、15…点火プラグ、16…過給ポート、17…吸気ポート、18…排気ポート、19…過給バルブ、20…吸気バルブ、21…排気バルブ、22,23,24…バルブガイド、25…カムシャフト、26…アンギュラーボールベアリング、27…ボールベアリング、28,29 …ロッカアームシャフト、30,31 …ロッカアーム、32…ドライブスプロケット、33…ドリブンスプロケット、34…ボルト、35…無端カムチェーン、36…シム、37…過給カム、38…ボルト、39…ポンプ取付けブロック、40…過給ポンプ、41…シリンダケース、42…シリンダ孔、43…ボルト、44…ピストン、45…クランクシャフト、46…シールベアリング、47…ピストンピン、48…クランクピン、49…コネクティングロッド、50,51 …ボールベアリング、52…ボルト、53…シリンダ室、54…吸入バルブ押えリング、55…吸入リードバルブ、56…リードバルブベース、57…吐出リードバルブ、58…キャップ、59…ボルト、60,61 …ノックピン、62…吸入室、63…吐出室、64…連通ブロック、65…ボルト、66…吸入連通管、67…吐出連通管、68…吸入連通路、69…吐出連通路、71…吐出通路、72…管継手ボルト、73…連通管、74…リリーフブロック、75…リリーフバルブ、76…圧縮コイルスプリング、77…シール部材、78…カムシャフト固定ボルト、79…ボール、80…ロックナット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark ignition type four-stroke cycle with a supercharged pump configured to supercharge a supply air pressurized by a supercharged pump into a combustion chamber via a supercharged valve separate from an intake valve. The present invention relates to an internal combustion engine (hereinafter referred to as a 4-cycle internal combustion engine as is commonly known).
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Publication No. 63-5562 is a spark ignition type four-cycle internal combustion engine in which supply air is pressurized by a supercharging pump and this pressurized air is supercharged into a combustion chamber via a supercharging valve separate from an intake valve. And those described in JP-A-7-109929.
[0003]
In the one described in Japanese Patent Publication No. 63-5562, an intake passage incorporating a carburetor is branched in parallel with a main intake passage and a sub intake passage, and an air-fuel mixture passing through the main intake passage is The air-fuel mixture that is supplied into the combustion chamber of the internal combustion engine through the reed valve and the main intake valve and that passes through the auxiliary intake passage is pressurized by the supercharging pump and supplied into the combustion chamber through the auxiliary intake valve. It is like that.
[0004]
In the one described in JP-A-7-109929, the upstream ends of the main intake passage and the auxiliary intake passage formed in parallel are connected to an air cleaner, respectively, and the main intake passage and the auxiliary intake passage are connected to each other. Each downstream end is connected to a combustion chamber of the internal combustion engine via an intake valve, a carburetor is interposed in the main intake passage, and a reciprocating supercharging pump is attached to the auxiliary intake passage.
[0005]
[Problems to be solved]
In the one described in Japanese Patent Publication No. 63-5562, the supercharging pump is provided in a cylinder head provided with an intake valve, and is connected to a camshaft via a transmission member. Although the passage volume of the air-fuel mixture is not so large and the response is good, the structure is complicated as a result of requiring a transmission system, and the entire internal combustion engine is difficult to be compact.
[0006]
Moreover, in the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 7-109929, since intake air is supercharged by the reciprocating motion of the piston connected with the crankshaft of an internal combustion engine, it is from a supercharging pump to an intake valve. The intake passage volume is large, responsiveness and efficiency are poor, and this reciprocating turbocharger pump is a single-acting type, so a large turbocharger pump is required to ensure a certain amount of supercharging was there.
[0007]
[Means and effects for solving the problems]
The present invention relates to an improvement of a spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump that has solved such a problem, and the invention according to claim 1 is characterized in that the intake air pressurized by the supercharging pump is an intake valve. In a spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump that is supercharged into a combustion chamber via a separate supercharging valve , an exhaust valve, an intake valve and a supercharging valve are independently arranged in the combustion chamber, and a cylinder A supercharging pump body driven by one intake / exhaust valve drive camshaft pivotally supported by the head is disposed on the axis of the intake / exhaust valve drive camshaft, and is used for driving the one intake / exhaust valve. The exhaust valve, the intake valve, and the supercharging valve are driven by a camshaft .
[0008]
Since the invention according to claim 1 is configured as described above, the intake passage from the supercharging pump to the intake valve is shortened and the passage volume is reduced, so that the responsiveness and efficiency are improved.
[0009]
Further, by configuring the invention as described in claim 2, it is possible to eliminate the respective power transmission systems from the crankshaft to the camshaft and the supercharging pump , and to promote simplification and compactness of the structure, Cost can be reduced.
[0010]
Further, by configuring the invention as claimed in claim 3, the supercharging pump is brought close to the intake / exhaust valve without causing interference with the valve drive system of the intake valve drive camshaft, and the cylinder head of the internal combustion engine Can be summarized in a compact manner, and further downsizing of the internal combustion engine can be further promoted.
[0011]
Furthermore, by configuring the invention as described in claim 4, the supercharging pump can be further reduced in size.
[0013]
Further, by configuring the invention as described in claim 6, it is possible to extend the intake period of the normal intake air that is not supercharged and to prevent the normal supply air from being blown back by the pressurized supercharged air. The air supply efficiency can be greatly improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 10 will be described.
[0015]
An air-cooled overhead valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1 is mounted on a motorcycle (not shown) so that a crankshaft 7 is oriented in the vehicle width direction. A cylinder block 3 and a cylinder head 4 are mounted on the crankcase 2. The cylinder case cover 5 and the cylinder head cover 5 are sequentially stacked, and the crankcase 2, the cylinder block 3, the cylinder head 4 and the cylinder head cover 5 are integrally coupled to each other with a bolt 6 penetrating them.
[0016]
As shown in FIG. 2, the crankshaft 7 is rotatably supported by the crankcase 2, and a piston 9 is fitted in the cylinder hole 8 of the cylinder block 3 so as to be slidable up and down. Both ends of a connecting rod 12 are pivotally attached to the piston pin 10 and the crankpin 11 of the crankshaft 7, and the substantially hemispherical concave surface 13 at the center of the bottom surface of the cylinder head 4, the cylinder hole 8 of the cylinder block 3, and the piston In the combustion chamber 14 defined by the top surface of the cylinder 9, the piston 9 is pressed downward by the combustion gas that is intermittently ignited by the ignition plug 15 near the top dead center of the cylinder hole 8. The crankshaft 7 is driven to rotate by the pressing force.
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, a spark plug 15 and a supercharging port 16 are disposed through the cylinder head 4 along a plane passing through the center lines of the crankshaft 7 and the cylinder hole 8, and FIG. As shown in the figure, an intake port 17 and an exhaust port 18 are disposed along a plane that passes through the center line of the cylinder hole 8 and is orthogonal to the plane. A supercharging valve 19, an intake valve 20, and an exhaust valve 21 are provided so as to be freely opened and closed.
[0018]
Further, as shown in FIG. 1, the camshaft 25 is offset from the center line of the cylinder hole 8 toward the exhaust valve 21 having a smaller diameter than the intake valve 20 having a larger diameter. The camshaft 25 is an angular ball bearing. 26 and a ball bearing 27 are pivotally attached to the cylinder head 4 in a rotatable manner.
[0019]
As shown in FIG. 2, rocker arm shafts 28 and 29 are penetrated and supported by the cylinder head 4 in parallel with the camshaft 25 at equidistant and symmetrical positions with respect to the camshaft 25. 29, rocker arms 30 and 31 are pivotally supported, respectively, and a drive sprocket 32 is integrally fitted to the crankshaft 7 and a driven sprocket 33 having a number of teeth twice that of the drive sprocket 32 is attached to a cam. The shaft 25 is integrally fitted with a bolt 34, and an endless cam chain 35 is laid over the drive sprocket 32 and the driven sprocket 33. Every time the crankshaft 7 rotates clockwise in FIG. Further, the supercharging valve 19, the intake valve 20 and the exhaust valve 21 are driven to open and close once at the timing shown in FIG. To have.
[0020]
Further, two shims 36 are fitted on the outer periphery of the camshaft 25, located outside the angular ball bearing 26, and a supercharging cam 37 is fitted on the outer side of the camshaft 25 with a key relative to the camshaft 25 in the circumferential direction. The camshaft is non-rotatably fitted with a bolt 38 screwed into the center screw hole (counterclockwise screw) of the camshaft 25, and is rotated clockwise in FIG. When a force that prevents the rotation of 25 is applied to the bolt 38, the bolt 38 is screwed toward the central screw hole of the camshaft 25, and the supercharging cam 37 is unscrewed via the shim 36. It is designed to be tightened strongly toward the regular ball bearing 26.
1, a camshaft fixing bolt 78 is screwed onto the head cover 5 covering the left side of the cylinder head 4 and the tip (right end) of the camshaft fixing bolt 78 abuts the tip of the camshaft 25 via a ball 79. The camshaft fixing bolt 78 is screwed and the camshaft fixing bolt 78 is fixed with a lock nut 80, whereby the camshaft 25 is pivoted by the angular ball bearing 26 and the camshaft fixing bolt 78. It can be fixed so as not to move in the direction.
[0021]
Further, as shown in FIGS. 1 and 3, a cylinder case 41 of the supercharging pump 40 is integrally fitted to the right side of the cylinder head 4 by a bolt 43 via a pump mounting block 39. As shown in detail in FIG. 6, a piston 44 is slidably fitted in a cylinder hole 42 of the cylinder case 41, and a crankshaft 45 is rotatable on the cylinder case 41 via a seal bearing 46. The tip of the crankshaft 45 is spline-fitted into a head center hole 38a of a bolt 38 screwed to the camshaft 25, and a piston pin 47 and a crankshaft inserted into the piston 44 Both ends of the connecting rod 49 are rotatably fitted to the crankpin 48 fitted into the 45 via ball bearings 50 and 51, and the crankshaft 45 integrated with the camshaft 25 is integrated. When is rotated, the piston 44 is driven to reciprocate.
[0022]
The cylinder case 41 and the piston 44 of the supercharging pump 40 are divided into two with the center of the axial length as a boundary, and the divided cylinder case 41 is integrated with a pump mounting block 39 and a bolt 43. As shown in FIG. 6, the divided pistons 44 are integrally connected to each other by bolts 52, and are divided into two cylinder chambers 53 by the piston 44 in the cylinder hole 42. ing.
[0023]
Further, as shown in FIGS. 8 to 10, a suction valve pressing ring 54, a suction reed valve 55, a reed valve base 56, a discharge reed valve 57 and a cap 58 are sequentially stacked on both end faces of the cylinder case 40. The knock pin 60 penetrating the suction valve holding ring 54 and the suction reed valve 55 is fitted into the blind hole of the reed valve base 56, and the knock pin 61 penetrating the discharge reed valve 57 is connected to the reed valve base 56 and the cap 58. The suction valve retainer ring 54, the suction reed valve 55, the reed valve base 56 and the discharge reed valve 57 cannot be rotated around the axis of the cylinder case 40 with respect to the cylinder case 40 and the cap 58. The bolt 59 (FIG. 7) is fixed to the upper cap 58 and screwed into the lower cap 58 through the upper cap 58 and the cylinder case 40. By irradiation), these suction valve retainer ring 54, suction reed valve 55, the lead valve base 56, discharge reed valve 57 and the cap 58 is mounted integrally with the cylinder casing 40.
[0024]
As shown in FIG. 10, the suction reed valve 55 is formed with four leads 55a from the outer peripheral portion toward the center, and the leading end of the lead 55a is a suction hole of the reed valve base 56. 56a is opened and closed freely.
Moreover, the discharge reed valve 57 is formed with a semicircular cutout 57a, and the lead 57b on the center side closes the discharge hole 56b of the reed valve base 56 so as to be freely opened and closed. The suction reed valve 55 is formed with a long hole 55b through which the discharge hole 56b of the reed valve base 56 can communicate.
[0025]
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, a suction chamber 62 is formed at the center between the reed valve base 56 and the cap 58, and an outer peripheral portion between the reed valve base 56 and the cap 58. In addition, a discharge chamber 63 (see FIG. 6) is formed, and a communication block 64 is integrally attached to one side surface of the upper and lower caps 58 by a bolt 65, and the suction communication pipe 66 and the discharge are connected to the upper and lower communication blocks 64. The upper and lower ends of the communication pipe 67 are fitted, and one suction chamber 62 communicates with the other suction chamber 62 via a suction communication passage 68 and a suction communication pipe 66 formed in the cap 58 and the communication block 64. One discharge chamber 63 communicates with the other discharge chamber 63 via a discharge communication passage 69 and a discharge communication pipe 67 formed in the cap 58 and the communication block 64.
[0026]
Further, a suction passage (not shown) is formed in the front and rear horizontal direction from the suction communication passage 68 in the lower communication block 64, and the suction passage is connected to a vaporizer (not shown) through a communication pipe (not shown). Then, a discharge passage 71 is formed along the horizontal direction from the discharge communication passage 69 in the lower communication block 64 toward the cylinder head 4, and as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the discharge passage 71 is formed. Is connected to the supercharging port 16 through a pipe joint bolt 72 and a communication pipe 73, and the mixed supply air mixed with fuel in the carburetor is a suction passage, a suction communication passage 68, a suction communication pipe 66, and a suction chamber. 62. After being sucked into the upper and lower cylinder chambers 53 through the suction lead valve 55 and the suction hole 56a of the lead valve base 56 and pressurized by the vertical movement of the piston 44, the discharge hole 56b of the lead valve base 56, the discharge lead Valve 57, discharge The air-fuel mixture flows into the supercharging port 16 via the chamber 63, the discharge communication pipe 67, the discharge communication path 69, the discharge path 71, the communication path 73 and the fitting bolt 72, and when the supercharge valve 19 is opened, An air-cooled head valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1 is supplied into the combustion chamber 14 by a volume of 150% of the stroke volume (one example may be larger or smaller). It has become so.
[0027]
In addition, as shown in FIG. 6, a shallow recess 42 a is formed in the cylinder hole 42 in the vicinity of the mating portion of the cylinder case 41 that is divided into two vertically and a hole 66 a formed in the longitudinal center of the suction communication pipe 66. A suction hole 66 is fitted in the relief block 74 so as to cover the outer periphery of the relief block 74, and a communication hole 41 a that connects the space 74 a of the relief block 74 and the recess 42 a of the cylinder hole 42 is formed in the cylinder case 41. A relief valve 75 that can come into contact with the opening of the communication hole 41a is provided in the space 74a of the relief block 74. The relief valve 75 is pressed against the opening of the communication hole 41a by the spring force of the compression coil spring 76. The pressurized air-fuel mixture pressurized by the reciprocating motion and entering the space 44a in the piston 44 passes through the recess 42a of the cylinder hole 42 and the communication hole 41a of the cylinder case 40 from the side opening 44b of the piston 44. Then, the air is discharged into the suction communication pipe 66 through the space 74a of the relief block 74 and the hole 66a of the suction communication pipe 66.
[0028]
As shown in FIG. 1, a soft seal member made of rubber or synthetic resin is provided on the surface of the valve guide 22 exposed at the supercharging port 16 and the stem 19a of the supercharging valve 19 protruding from the valve guide 22. 77 is fitted, and a band 77a is fitted on the outer peripheral surface thereof so that the soft seal member 77 does not fall off.
[0029]
Since the embodiment shown in FIGS. 1 to 10 is configured as described above, in the operating state of the air-cooled overhead valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1, the crankshaft 7 is rotated two times. 11, the intake valve 20 and the exhaust valve 21 are driven to open and close, and the supercharging valve 19 is also driven to open and close, and the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 14 when the intake valve 20 is opened The high-pressure gas mixture supercharged into the combustion chamber 14 by opening the supercharging valve 19 is ignited by the spark of the spark plug 15 at a time near the top dead center, and the expansion of the combustion gas causes the piston 9 to move. The crankshaft 7 is driven to rotate through the connecting rod 12.
[0030]
Further, since the supercharging pump 40 is directly connected to the camshaft 25, the drive system of the supercharging pump 40 has a very simple structure. Since the supercharging pump 40 is disposed at the end of the camshaft 25 on the opposite side to the driven sprocket 33 of the valve train, the structure in the vicinity of the camshaft 25 is simplified.
[0031]
Further, since the supercharging pump 40 is disposed close to the combustion chamber 14 of the air-cooled overhead valve spark ignition type single cylinder four-cycle internal combustion engine 1, the supercharging passage from the supercharging pump 40 to the combustion chamber 14 is wide. The supercharging efficiency and responsiveness are maintained at a high level.
[0032]
Further, as shown in FIG. 11 , the high-pressure air-fuel mixture pressurized to high pressure by the supercharging pump 40 is supercharged from the time near the bottom dead center where the intake of the air-fuel mixture by the opening of the intake valve 20 is almost completed. Since the high-pressure air-fuel mixture is supplied back to the upstream side of the intake passage from the intake valve 20 because the valve 19 is opened, the air-cooled overhead valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1 is supplied. The air-fuel mixture can be supercharged smoothly, and high output can be achieved without increasing the displacement.
[0033]
Moreover, since the supercharging pump 40 is a double-acting type, the camshaft 25 and the crankshaft 45 of the supercharging pump 40 rotate half as much as the crankshaft 7 of the air-cooled overhead valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1. Even if it is rotationally driven by a number, the supercharging capability is higher than the overall size of the supercharging pump 40, and the high-pressure mixture is sufficiently supercharged into the combustion chamber 14.
[0034]
Further, since the supercharging pump 40 includes the suction reed valve 55 and the discharge reed valve 57 that automatically open and close according to the pressure difference, the structure is simple and compact, and the cost can be reduced.
[0035]
Furthermore, the tappet clearance between the supercharging valve 19 and the supercharging cam 37 can be adjusted easily, easily and appropriately by moving the supercharging cam 37 in the axial direction with respect to the camshaft 25 by exchanging shims 36 of different thicknesses. Is possible.
[0036]
Furthermore, since the seal member 77 is disposed on the stem portion 19a of the supercharging valve 19 and the surface 16a on the supercharging port 16 side of the valve guide 22, the sealing member 77 is caused by the high-pressure gas mixture in the supercharging port 16. Is pressed against the surface of the valve guide 22 on the supercharging port 16 side, the gap between the stem portion 19a of the supercharging valve 19 and the valve guide 22 is sealed, and leakage of the air-fuel mixture is prevented. When the supercharging valve 19 is opened, the exhaust valve 21 is closed, and the high-pressure gas mixture higher in pressure than the exhaust gas in the combustion chamber 14 exists in the supercharging port 16, so that the exhaust gas in the combustion chamber 14 is exhausted. The gas does not enter the supercharging port 16, and the seal member 77 is not likely to be damaged by the high-temperature exhaust gas.
[0037]
Moreover, the supercharging port 16 and the intake port 17 are arranged so that the extension line of the supercharging port 16 and the extension line of the intake port 17 are orthogonal to each other when viewed from above, and the air-fuel mixture is sufficiently uniform. And sparks from the spark plug 15 fly toward the intersection, so that ignition can be performed smoothly.
[0038]
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 10, the crankshaft 45 of the supercharging pump 40 directly connected to the camshaft 25 is connected to the piston 44 via a connecting rod 49, but as shown in FIG. In addition, a structure in which the small diameter portion 45a of the crankshaft 45 of the supercharging pump directly connected to the camshaft 25 is engaged with a lateral groove (a direction perpendicular to the paper surface) of the piston 44 may be employed.
[0039]
Even with such a structure, the piston 44 can be reciprocated with respect to the rotation of the crankshaft 45.
[0040]
Further, in the air-cooled head valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1 of FIG. 12 , the top ends of the stems 20a, 21a of the left and right intake valves 20 and the exhaust valve 21 correspond to cam peaks 25a, 25b of the reference conical surface, The top end of the stem 19a of the supercharging valve 19 abuts on the cam crest 25c of the reference cylindrical surface, and only the cam crest 25b can be adjusted in the axial direction with respect to the camshaft 25. If it is configured to be adjustable, the tappet clearance of the intake valve 20 and the exhaust valve 21 can be easily adjusted.
[0041]
In the air-cooled overhead valve spark ignition type single-cylinder four-cycle internal combustion engine 1 of the illustrated embodiment, an air-fuel mixture in which air and fuel are mixed beforehand is supplied to the combustion chamber 14 by a carburetor. However, the present invention is also applicable to an internal combustion engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber 14.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of an air-cooled overhead valve internal combustion engine 1 according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a plan view of the supercharging pump of FIG. 1. FIG.
4 is a view taken along the arrow IV in FIG. 3;
5 is a longitudinal sectional view cut along a line VV in FIG. 3. FIG.
6 is a longitudinal sectional view cut along a line VI-VI in FIG. 5;
7 is a secondary sectional view cut along the line VII-VII in FIG. 6;
8 is a view taken along arrow VIII-VIII in FIG.
9 is a view taken along arrow IX-IX in FIG. 6;
FIG. 10 is an exploded explanatory view of an intake / exhaust reed valve of a supercharging pump.
11 is a characteristic diagram illustrating opening and closing timings of a supercharging valve, an intake valve, and an exhaust valve in the embodiment of FIG.
FIG. 12 is a secondary sectional view of another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-cooled head valve spark ignition type single cylinder 4 cycle internal combustion engine, 2 ... Crankcase, 3 ... Cylinder block, 4 ... Cylinder head, 5 ... Cylinder head cover, 6 ... Bolt, 7 ... Crankshaft, 8 ... Cylinder hole, 9 ... Piston, 10 ... Piston pin, 11 ... Crank pin, 12 ... Connecting rod, 13 ... Substantially hemispherical concave surface, 14 ... Combustion chamber, 15 ... Ignition plug, 16 ... Supercharging port, 17 ... Intake port, 18 ... Exhaust port , 19 ... Supercharging valve, 20 ... Intake valve, 21 ... Exhaust valve, 22, 23, 24 ... Valve guide, 25 ... Camshaft, 26 ... Angular ball bearing, 27 ... Ball bearing, 28, 29 ... Rocker arm shaft, 30,31 ... Rocker arm, 32 ... Drive sprocket, 33 ... Driven sprocket, 34 ... Bolt, 35 ... Endless cam chain, 36 ... Shim, 37 ... Supercharged cam, 38 ... Bolt, 39 ... Pump Mounting block, 40 ... Supercharging pump, 41 ... Cylinder case, 42 ... Cylinder hole, 43 ... Bolt, 44 ... Piston, 45 ... Crank shaft, 46 ... Seal bearing, 47 ... Piston pin, 48 ... Crank pin, 49 ... Connecting Rod, 50,51 ... Ball bearing, 52 ... Bolt, 53 ... Cylinder chamber, 54 ... Suction valve retainer ring, 55 ... Suction lead valve, 56 ... Lead valve base, 57 ... Discharge lead valve, 58 ... Cap, 59 ... Bolt , 60, 61 ... knock pin, 62 ... suction chamber, 63 ... discharge chamber, 64 ... communication block, 65 ... bolt, 66 ... suction communication tube, 67 ... discharge communication tube, 68 ... suction communication passage, 69 ... discharge communication passage, 71 ... Discharge passage, 72 ... Fitting bolt, 73 ... Communication pipe, 74 ... Relief block, 75 ... Relief valve, 76 ... Compression coil spring, 77 ... Seal member, 78 ... Camshaft fixing bolt, 79 ... Ball, 80 ... Lock nut .

Claims

In a spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump in which the air supplied by the supercharging pump is supercharged into the combustion chamber via a supercharging valve separate from the intake valve.
An exhaust valve, an intake valve, and a supercharging valve are independently arranged in the combustion chamber,
A supercharging pump body driven by one intake / exhaust valve driving camshaft pivotally supported by the cylinder head is disposed on an axis of the intake / exhaust valve driving camshaft;
The spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump , wherein the exhaust valve, the intake valve, and the supercharging valve are driven by the one intake / exhaust valve driving camshaft .

The spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump according to claim 1, wherein the supercharging pump is directly connected to an end portion of the camshaft.

The spark with a supercharging pump according to claim 1 or 2, wherein the supercharging pump is disposed at an end opposite to a valve driving system end of the intake / exhaust valve driving camshaft. Ignition type 4-cycle internal combustion engine.

The supercharging pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the supercharging pump is a reciprocating double-acting pump, and is directly connected to the intake / exhaust valve driving camshaft via a crank mechanism. Spark-ignition 4-cycle internal combustion engine with pump.

The intake valve and the exhaust valve are arranged on both sides with the one intake / exhaust valve driving camshaft interposed therebetween, and are driven through rocker arms, respectively.
The supercharging valve is driven by a supercharging cam formed on the intake / exhaust drive camshaft,
The spark ignition type with a supercharging pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the supercharging cam is disposed on a side opposite to a valve drive system arrangement side of the intake / exhaust drive camshaft. 4-cycle internal combustion engine.

6. The supercharged pump according to claim 1, wherein the supercharged air pressurized by the supercharging pump is started from a time when the bottom dead center of the end of the intake stroke is passed. Spark ignition type 4-cycle internal combustion engine.

The supercharging valve and the spark plug are distributed and arranged on both sides of the intake / exhaust valve drive camshaft with the intake / exhaust valve drive cam in between along the axial direction of the intake / exhaust valve drive camshaft. The spark ignition type four-cycle internal combustion engine with a supercharging pump according to any one of claims 1 to 6.