CN102200047B - 车辆用发动机中的火花塞冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种既能提高第1及第2火花塞的配置自由度，又能对上述二者均进行有效的冷却的车辆用发动机中的火花塞冷却装置。在气缸头(3)上安装有各自的电极面向燃烧室(24)的第1及第2火花塞(29a、29b)的车辆用发动机中，在气缸头(3)上形成有供行驶风通过的通风通道(63)和供发动机的润滑油通过的冷却油室(64)，第1火花塞(29a)配置在通风通道(63)上，由穿过该通风通道(63)的行驶风对第1火花塞(29a)进行冷却，而且第2火花塞(29b)与冷却油室(64)相邻接配置，由流过该冷却油室(64)的机油对第2火花塞(29b)周围进行冷却。

Description

车辆用发动机中的火花塞冷却装置

技术领域

本发明涉及一种车辆用发动机中的火花塞冷却装置的改良，在该发动机中，第1及第2火花塞安装在具有燃烧室以及向该燃烧室开口的进气口和排气口的气缸头上，并且第1及第2火花塞各自的电极面向燃烧室。

背景技术

机动二轮车等车辆用发动机中，为了提高其燃烧效率、改善输出性能及低油耗性，将各自的电极面向燃烧室的一对的第1及第2火花塞安装在气缸头上，并且为了冷却该第1及第2火花塞，将第1及第2火花塞分别配置在为了让行驶风通过而形成在气缸头上的通风通道的入口侧和出口侧，这样的技术已经在例如下面的专利文献1中公开，现在已为公众所知。

专利文献1：日本专利第4209440号公报

发明内容

但是，现有的上述那样的车辆用发动机中的火花塞冷却装置中，在一条通风通道上配置一对火花塞，从这一点来看，配置在通风通道的出口侧的第2火花塞的冷却性必然比配置在入口侧的第1火花塞逊色。不过，实际情况是气缸头上没有能够形成对第1及第2火花塞分别进行个别冷却的二条独立的通风通道的富余空间。

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种既能提高第1及第2火花塞的配置自由度，又能对二者都进行有效冷却的车辆用发动机中的火花塞冷却装置。

为了达到上述目的，本发明的车辆用发动机在具有燃烧室和在该燃烧室开口的进气口及排气口的气缸头上安装有第1及第2火花塞，该第1及第2火花塞各自的电极面向燃烧室，本发明的第1特征在于：在气缸头上形成有供行驶风通过的通风通道和供发动机的润滑油通过的冷却油室，上述第1火花塞配置在上述通风通道上，由穿过该通风通道的行驶风对第1火花塞进行冷却，并且上述第2火花塞与上述冷却油室邻接配置，由流过该冷却油室的机油对第2火花塞周围进行冷却。

此外，在第1特征的基础上，本发明的第2特征在于：上述进气口的上游端在气缸头的朝向车辆后方的背面开口，并且上述排气口的下游端在气缸头的朝向车辆前方的前表面开口，上述通风通道的入口与上述排气口的一侧相邻接并在气缸头的前表面开口，而且该通风通道的出口在气缸头左右方向的一侧面开口，该出口成为配置在该通风通道上的上述第1火花塞***用的第1***凹部，用来***上述第2火花塞的第2***凹部与上述进气口的一侧相邻接并在气缸头的背面开口。

另外，在第2特征的基础上，本发明的第3特征在于：上述排气口形成为其下游端朝着形成在气缸头的左右方向一侧部的气门用的正时传动室侧倾斜，上述通风通道隔着该排气口配置在上述正时传动室的相反侧。

还有，在第2特征的基础上，本发明的第4特征在于：上述第2火花塞形成在上述进气口与在气缸头的左右方向一侧部形成的正时传动室之间。

再有，在第1特征的基础上，本发明的第5特征在于：上述冷却油室配置在形成于气缸头上的、可旋转地支承气门用凸轮轴的左右一对凸轮轴保持架之间，在该冷却油室的正下方配置着上述第2火花塞。

根据本发明的第1特征，第1及第2火花塞各自的冷却用的通风通道及冷却油室能够对应于第1及第2火花塞的配置，比较自由地形成在气缸头上。因此，加大了第1及第2火花塞的配置自由度，而且对它们进行个别的有效冷却成也为可能，能够有助于提高其耐久性，进而有助于提高发动机的输出性能及低油耗性。特别是，第2火花塞，通过进行油冷却，能够将第2火花塞安装在气缸头上行驶风难以通过的地方。

根据本发明的第2特征，通风通道形成为其入口在气缸头的前表面与排气口并排开口，其出口在气缸头的左右方向的一侧面开口，由于其出口被作为第1火花塞用的第1***凹部，所以能够在气缸头的左右方向一侧方容易地进行第1火花塞的拆、装作业，其维修保养性极佳。另一方面，第2火花塞用的第2***凹部形成为在气缸头的背面与进气口并排开口，因此，能够在气缸头的背面侧容易地进行第2火花塞的拆、装作业，其维修保养性也极佳。

根据本发明的第3特征，通风通道的入口不受排气口的妨碍，开口较大，能多多地获得穿过通风通道的行驶风的流量，能够进一步提高第1火花塞的冷却性。

根据本发明的第4特征，由于第2***凹部被配置在进气口与上述正时传动室之间，所以能够有效地利用进气口与正时传动室之间的无用空间设置第2***凹部，能够避免气缸头的大型化。

根据本发明的第5特征，能够在气门室的底面上容易地形成具有充分容量的冷却油室，能够进一步提高第2火花塞的冷却性。

附图说明

图1是将本发明的机动二轮车用发动机的一部分剖开后的侧视图。

图2是沿图1的2-2线剖开后的剖视图。

图3是沿图1的3-3线剖开后的剖视图。

图4是沿图1的4-4线剖开后的剖视图。

图5是表示拆下气缸头罩后的状态的该发动机的俯视图。

图6是沿图5的6-6线剖开后的剖视图。

图7是图6的7向视图。

图8是沿图6的8-8线剖开后的放大剖视图。

图9是沿图5的9-9线剖开后的剖视图。

图10是该发动机的气缸头的立体图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

首先，在图1～图4中，机动二轮车上搭载的发动机E的发动机主体Ea由曲轴箱1、通过螺栓结合在该曲轴箱1的上表面上并从上表面竖起的气缸体2、及通过螺栓结合在该气缸体2的上端面上的气缸头3构成，气缸头罩4通过螺栓与气缸头3的上端面结合。

另外，在以下的说明中，所谓前、后、左、右，与搭载该发动机E的机动二轮车的前、后、左、右方向相对应。

而且，上述曲轴箱1由彼此用螺栓结合起来的左箱主体1a及右箱主体1b、通过螺栓与左箱主体1a的外端面结合的左箱罩1c、通过螺栓与右箱主体1b的外端面结合的右箱罩1d构成。

在左、右箱主体1a、1b之间区划出曲轴室5和在曲轴室5的后方隔着隔壁与曲轴室5相邻接的变速室6(参照图4)，在曲轴室5中收容曲轴7，该曲轴7的两端部支承在左、右箱主体1a、1b上，在变速室6中收容变速器10，该变速器10配备有两端部支承在左、右箱主体1a、1b上的输入轴8及输出轴9。变速室6的底部形成的比曲轴室5要深，用作储存一定量的润滑油12的机油贮存器11(参照图1)。

如图1～图3所示，在左箱主体1a与左箱罩1c之间以及右箱主体1b与右箱罩1d之间分别区划出辅机室13和一次传动室14。如图1及图3所示，在辅机室13中收容由曲轴7驱动的发电机15，和将安装在曲轴箱1的上部外壁的启动马达16的输出轴16a与曲轴7之间连结起来的启动齿轮机构17；在一次传动室14中收容安装在输入轴8上的湿式多板离合器18，和将作为该离合器18的输入构件的离合器外座圈18a与曲轴7之间连结起来的一次传动齿轮列19。

如图1及图4所示，上述变速器10采用公知的多级式结构，它包括：从上述输入轴8向输出轴9配置、被选择确定(日语：確立)的多级变速齿轮列20a～20e；对这些变速齿轮列20a～20e进行确定(日语：確立)选择操作的多个换挡拨叉72；驱动这些换档拨叉72的换档鼓73；及操作该换档鼓73转动的变速轴74。

再回到图1及图2中，在上述气缸体2中包铸有气缸套2a，在该气缸套2a中嵌入安装活塞23，该活塞23通过活塞杆22与曲轴7连接。与气缸套2a的右侧相邻接并与一次传动室14相连的正时传动室21跨越曲轴箱1和气缸体2形成。

如图5、图8及图9所示，气缸体2及气缸头3上穿设有多个围绕气缸套2a配置的螺栓通孔47，埋设在左、右箱主体1a、1b的上端面的多个嵌入螺栓48能***并穿透这些螺栓通孔47，在气缸头3的上表面侧将螺母49拧在这些嵌入螺栓48上并紧固，藉此将气缸体2及气缸头3与曲轴箱1联结。在一部分的嵌入螺栓48与螺栓通孔47的相对的周面之间，区划出了用机油泵(未图示)将上述机油贮存器11的机油吸起来并送往下面将要说明的气门室30一侧的筒状油路50。

在图1、图2及图5中，在上述气缸头3上形成有与气缸套2a内相连的燃烧室24、和从该燃烧室24的后侧开口的进气口25及从该燃烧室24的前侧开口的排气口26。因此，进气口25的上游端在气缸头3的背面开口，具有与该上游端相连通的进气道81的节气门主体80安装在气缸头3的背面。在该节气门主体80上设有开、关进气道81的节气阀82、和向进气口25喷射燃油的燃油喷射阀83。另一方面，排气口26的下游端在气缸头3的前表面开口，与其下游端相连的排气管(未图示)安装在气缸头3的前表面上。

在上述气缸头3与气缸头罩4之间区划出了与上述正时传动室21相连的气门室30，在该气门室30中收容用于驱动气门27、28开、关的气门机构31。该气门机构31包括：由与气缸头3的上表面一体突出设置的左、右一对凸轮轴保持架52a、52b可转动地支承，并与曲轴7平行配置的凸轮轴32；将该凸轮轴32的进气凸轮32a的提升动作向进气阀27传递而将进气阀27开启的进气摇臂53；将凸轮轴32的排气凸轮32b的提升动作向排气阀28传递而将排气阀28开启的排气摇臂54；分别对进气阀27及排气阀28朝着使阀关闭的方向加载的进气阀弹簧56及排气阀弹簧57。进、排气摇臂53、54分别可摆动地支承在摇臂轴55、55上，该摇臂轴55、55与凸轮轴32平行地支承在凸轮轴保持架52a、52b上。

上述凸轮轴32通过配置在正时传动室21中的正时传动装置33与曲轴7相连结。该正时传动装置33包括：固定在曲轴7上的驱动链轮60；固定在凸轮轴32的、朝着右方的凸轮轴保持架52a的右侧面侧突出的端部上的从动链轮61，该从动链轮61的齿数是驱动链轮60的齿数的2倍；和张挂在这两个链轮60、61上的链子62。正时传动装置33将曲轴7的旋转减速至1/2后向凸轮轴32传递。

再回到图1及图2中，上述发电机15采用外转子式结构，它包括：与凸轮轴7的左端部以锥面嵌合并由键58和螺栓59固定的圆筒状的外转子35；和通过螺栓结合在左箱罩1c的内壁上且配置在外转子35内的定子36。

此外，在图3中，上述启动齿轮机构17备有由启动马达16的输出轴16a驱动的扭矩限制器37，该扭矩限制器37的输出齿轮38经由中间齿轮40与可转动地支承在曲轴7上的齿圈39啮合。齿圈39具有通过滚针轴承41可转动地支承在曲轴7上的轮毂39a，该轮毂39a和与该轮毂39a同心并将其围绕起来的外圈42用螺栓43固定在上述外转子35上，该轮毂39a及外圈42和安装在它们之间的许多楔块44，构成仅在齿圈39正转(曲轴7的旋转方向A，参照图1)时成为连接状态的单向离合器45。因此，当由于启动马达16工作而使齿圈39正转时，其正转扭矩通过单向离合器45向外转子35、曲轴7传递而使其转动，从而能够启动发动机E。在发动机启动以后，由于单向离合器45处于阻断状态，所以不发生从曲轴7向齿圈39的转动传递。

如图2、图5～图10所示，成对的第1及第2火花塞29a、29b拧合固定在气缸头3上，并且它们的电极面向燃烧室24。第1火花塞29a从气缸头3的左侧面侧拧合固定在气缸头3上，第2火花塞29b从其背面侧拧合固定在气缸头3上。第1火花塞29a为了通过行驶风对它进行冷却，所以被配置在形成在气缸头3上的通风通道63上。

具体而言，排气口26的下游端形成为朝着正时传动室21侧倾斜并在气缸头3的前表面开口(参照图8)，通风通道63形成为大致L字形，其入口63a位于上述排气口26的、上述正时传动室21的相反侧，即入口63a与排气口26的左侧相邻接并在气缸头3的前表面开口，此外，通风通道63的出口63b在正时传动室21的相反侧的气缸头3的左侧面开口。通风通道63的出口63b兼用作第1火花塞29a用的第1***凹部63b。因此，一边将第1火花塞29a***通风通道63的出口63b中，一边将其拧合固定在气缸头3上。

然后，在搭载了该发动机E的车辆的行驶过程中，碰到发动机E的前表面上的行驶风，在通风通道63中从入口63a流向出口63b，因此，能够利用行驶风对配置在该通风通道63上的第1火花塞29a进行有效的冷却。

另一方面，第2火花塞29b被拧合固定在气门室30的底面上形成的冷却油室64与燃烧室24之间的隔壁65上，因此，第2火花塞29b被配置在冷却油室64的紧挨着它的下方。该冷却油室64在上述左、右一对的凸轮轴保持架52a、52b之间使气门室30的底面下凹而形成，通过在该冷却油室64周围设置槽75，在该槽75与冷却油室64之间形成堤76。

冷却油室64的上表面敞开着，该敞开面由与堤76的上端结合的盖板68关闭。该盖板68由螺栓71固定在从冷却油室64的底面立起的凸台66上。上述凸台66从冷却油室64的左右方向一侧的内侧面延伸到冷却油室64的中心部，将冷却油室64的内部形成为U字形的流路67。这样，用于紧固盖板68的凸台66兼用作将容量有限的冷却油室64的内部制成比较长的U字形流路67的隔壁。在该U字形流路的一端部开设将机油导入到冷却油室64中用的入口孔69，在另一端部开设将冷却油室64中的机油排出用的出口孔70。

上述入口孔69通过一条上述嵌入螺栓48周围的筒状油路50，与各部分的润滑油路同样，由未图示的机油泵供给上述机油贮存器11中的机油，出口孔70向上述正时传动室21敞开。此外，堤76的一部分上设有将槽75与冷却油室64连通的缺口77，残留在冷却油室64外的气门室30的底部的机油从槽75流入冷却油室64。

上述冷却油室64、槽75、堤76、凸台66、出口孔70及缺口77在铸造气缸头3的时候被成型。尤其是冷却油室64、槽75及缺口77，由于其上表面敞开，所以能够通过拔模将其容易地成型。此外，出口孔70是从冷却油室64或者正时传动室21侧通过芯棒(日语：中子ピン)成型的，为了容易地将其成型，将冷却油室64配置成使U字形出口孔70的两端部朝向正时传动室21侧的状态。此外，出口孔70也可以在气缸头3铸造之后，通过从冷却油室64侧或者正时传动室21侧进行钻孔加工容易地形成。

此外，第2火花塞29b用的第2***凹部86设置在上述进气口25与正时传动室21之间，并在气缸头3的背面开口。因此，一边将第2火花塞29b***该第2凹部86中，一边将其拧合固定在冷却油室64的底壁，即冷却油室64及燃烧室24之间的隔壁65上。

然后，在发动机E的运转过程中，在冷却油室64内的U字形流路67中，发动机的润滑油从其开口孔69流入，从其另一端部的出口孔70向正时传动室21流出，因此，机油流经冷却油室64内比较长的U字形流路67的全长，能够由该机油对冷却油室64的周边进行有效的冷却。特别是在该冷却油室64的底壁上拧合固定配置着第2火花塞29b，因此，能够对该第2火花塞29b进行有效的机油冷却。流出到正时传动室21中的机油，最终回到机油贮存器11中。

此外，完成了对气门机构31进行润滑的机油落到气门室30的底部，然后向正时传动室21流去，积存在气门室30的底部的机油从冷却油室64周围的槽75通过堤76的缺口77流入冷却油室64中，与冷却油室64内的机油一起从出口孔77向正时传动室21流出，因此，能够防止机油残留在气门室30的底部，避免因残留而引起机油劣化。

还有，第1及第2火花塞29a、29b各自的冷却用的通风通道63及冷却油室64能够对应于第1及第2火花塞29a、29b的配置，比较自由地形成在气缸头3上。因此，在加大第1及第2火花塞29a、29b的配置自由度的同时，对它们进行个别的有效的冷却成为可能，能够有助于提高其耐久性，进而有助于提高发动机的输出性能及低油耗性。特别是，第2火花塞29b，通过进行油冷却，使得安装在行驶风难以通过的气缸头3的背面侧成为可能，能够将气缸头3背面侧的无用空间用作进行第2火花塞29b的拆、装作业的空间。

而且，通风通道63形成为其入口63a在气缸头3的前表面与排气口26并排开口，其出口63b在气缸头3的左右方向一侧面开口，由于其出口63b被作为第1火花塞29a用的第1***凹部，所以能够在气缸头3的左右方向一侧方容易地进行第1火花塞29a的拆、装作业，其维修保养性极佳。

此外，第2火花塞29b用的第2***凹部86形成为在气缸头3的背面与进气口25并排开口，因此，能够在气缸头3的背面侧容易地进行第2火花塞29b的拆、装作业，其维修保养性也极佳。而且，由于第2***凹部86被配置在进气口25与上述正时传动室21之间，所以能够有效地利用进气口25与正时传动室21之间的无用空间设置第2***凹部86，能够避免气缸头3的大型化。

此外，上述排气口26形成为其下游端朝着在气缸头3的左右方向一侧部形成的正时传动室21侧倾斜，上述通风通道63配置在该排气口26的正时传动室21的相反侧，因此，通风通道63的入口不受排气口26的妨碍，开口较大，能多多地获得穿过通风通道63的行驶风的流量，能够提高第1火花塞29a的冷却性。

此外，冷却油室64形成在可转动地支承凸轮轴32的左右一对凸轮轴保持架52a、52b之间的气门室30的底面上，在该冷却油室64的紧挨着它的下面配置第2火花塞29b，因此，能够在气门室30的底面上容易地形成具有充分容量的冷却油室64，能够进一步提高第2火花塞29b的冷却性。这样的第2火花塞29b的油冷式冷却装置，能够适用于水冷式、空冷式等任何冷却形式的发动机。

以上就本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非由上述实施方式所限定之物，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行各种设计变更。

附图标记说明

E——发动机

21——正时传动室

24——燃烧室

25——进气口

26——排气口

29a——第1火花塞

29b——第2火花塞

52a、52b——凸轮轴保持架

63——通风通道

63a——通风通道的入口

63b——通风通道的出口(第1***凹部)

64——冷却油室

86——第2***凹部

Claims (4)

1.一种车辆用发动机中的火花塞冷却装置，所述发动机在具有燃烧室（24）和于该燃烧室（24）开口的进气口（25）及排气口（26）的气缸头（3）上安装有第1及第2火花塞（29a、29b），并使所述第1及第2火花塞（29a、29b）各自的电极面向燃烧室（24），其特征在于：

在气缸头（3）上形成有供行驶风通过的通风通道（63）和供发动机的润滑油通过的冷却油室（64），所述第1火花塞（29a）配置于所述通风通道（63），由穿过该通风通道（63）的行驶风对第1火花塞（29a）进行冷却，并且所述第2火花塞（29b）与所述冷却油室（64）邻接配置，由流过该冷却油室（64）的机油对第2火花塞（29b）周围进行冷却，而且，所述进气口（25）的上游端在气缸头（3）的朝向车辆后方的背面开口，并且所述排气口（26）的下游端在气缸头（3）的朝向车辆前方的前表面开口，所述通风通道（63）的入口（63a）与所述排气口（26）的一侧相邻接并在气缸头（3）的前表面开口，而且该通风通道（63）的出口（63b）在气缸头（3）的左右方向一侧面开口，该出口（63b）成为配置在该通风通道（63）上的所述第1火花塞（29a）***用的第1***凹部（63b），用来***所述第2火花塞（29b）的第2***凹部（86）与所述进气口（25）的一侧相邻接并在气缸头（3）的背面开口。

2.如权利要求1所述的车辆用发动机中的火花塞冷却装置，其特征在于：

所述排气口（26）形成为，使该排气口（26）的下游端朝形成在气缸头（3）的左右方向一侧部的气门用的正时传动室（21）侧倾斜，所述通风通道（63）隔着该排气口（26）配置在所述正时传动室（21）的相反侧。

3.如权利要求1所述的车辆用发动机中的火花塞冷却装置，其特征在于：

所述第2***凹部（86）配置在所述进气口（25）与形成在气缸头（3）的左右方向一侧部的气门用正时传动室（21）之间。

4.如权利要求1所述的车辆用发动机中的火花塞冷却装置，其特征在于：

所述冷却油室（64）配置在形成在气缸头（3）上的、可旋转地支承气门用凸轮轴（32）的左右一对凸轮轴保持架（52a、52b）之间，在该冷却油室（64）的紧挨着它的下方配置着所述第2火花塞（29b）。

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