专利名称：增压发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用曲轴箱内容积的变化来进行增压的增压发动机，它包括一个缸体，缸体有一个可旋转地支承曲轴的曲轴箱，曲轴借助至少一个连杆连至至少一个活塞，该连杆与曲轴箱的内圆周壁滑动接触，使得除曲柄角在上死点位置附近外，连杆将曲轴箱内部分成二个气室，其中，一个气室与一个空气引入装置连通，而另一个气室经过进气通道与燃烧室连通，其中，与燃烧室连通的气室用作压缩室，该连杆通过改变曲轴箱的内部有效容积而形成一压缩机元件。
利用曲柄室作为压缩室进行增压的现有技术的增压机利用发动机活塞作为活动件，利用曲柄室作为压缩室来构成容积式压缩机。该压缩机将该被压缩的进气传送至进气口侧的进气道内。在此类增压机中，当活塞上升时，空气/燃料混合物被吸入曲柄室，当活塞下降时，前述空气/燃料混合物被推入进气口侧的进气通。
换句话说，曲柄每一回转，增压的量限于发动机冲程的容积量。当此类曲轴箱增压方法用于四循环发动机的增压机时，在进气冲程期间的供气量达至双倍。
包括上述结构的现有技术的曲轴箱法增压装置实际上仅可将发动机输出功率提高百分之几十。这是下列因素造成的曲轴箱容积浪费，气道阻力大及因发动机热造成的空气/燃料混合物充气系数低。
另外，增压作用可通过减小曲轴箱中的过剩容积以及增加初级压缩比来提高。初级压缩比是这样确定的将冲程容积Vh加到活塞在下死点时所取的曲轴箱容积Vc，然后将此总值除以前述Vc。然而，该容积最小减至多少是有限制的，因为曲柄臂之间的容积对其有很大的影响。
利用曲轴箱增压方法的另一种增压机在公开号为2-136513的日本专利申请中有所描述，其中，除采用上述的活塞作为活动件及构成相当于上述的压缩机外，还在曲轴箱中安装了金尼(Kinney)式真空泵在该申请中所描述的增压机提供在曲轴箱内的转子室，由曲轴驱动的转子可滑动地插在该转子室中，曲轴的转动驱动转子并使其以摆动方式运动。其结构是这样的在转子和转子室内壁之间形成压缩室，利用容积的变化来将进气送入压力贮藏室。
然而，利用此类转子来压缩进气不仅需要复杂的结构使转子连于曲轴，而且还需在曲轴箱中安装附加阀子来关闭进气侧通道和出口侧通道，结果，结构非常复杂，并需要大量另件。
因此，本发明的目的是改善上述的增压发动机，特别是增加初级压缩比并大大增加曲轴箱的供气容积，同时又限制另件数及结构复杂性。
上述目的是由如下的增压发动机来完成的它包括一个缸体，缸体有一个可旋转地支承曲轴的曲轴箱，曲轴借助至少一个连杆连至至少一个活塞，该连杆与曲轴箱的内圆周壁滑动接触，使得除曲柄角在上死点位置附近外，连杆将曲轴箱内部分成二个气室，其中，一个气室与一个空气引入装置连通，而另一个气室经过进气通道与燃烧室连通，其中，与燃烧室连通的气室用作压缩室，该连杆通过改变曲轴箱的内部有效容积而形成一压缩机元件，其特征在于与活塞的各自活塞销相连接的连杆的那一端的强度大于连杆的其它部位的强度。
本发明的初级压缩比是通过只让曲轴每转中来自活塞冲程的及由连杆限界的新空气量被压缩并被送至燃烧室来增加的。另外，本发明的增压发动机仅包括一般的发动机另件。
另外，当连杆在构成容积式增压机中起活动件作用时，除了连接部位以外的连杆的所有部位可由便宜的材料制成，且其重量可以减轻。
另外，已使该结构在容积式压缩机的压缩冲程期间可抵抗压缩气室侧的压缩空气的泄漏。另外密封性已得到改善。
除了连杆制造成本低外，还最好通过采用比重比金属小的合成树脂来使其重量减轻。该结构还用于提高寿命，因为在合成树脂和气室的壁表面之间没有接触。
根据一个较佳实施例，合成树脂的热膨胀率小于金属，因此可将气室壁和连杆之间的间隙保持在一个绝对的最小值。另外，因该合成树脂的比重比芯部小，所以连杆的重量可减至最轻。另外，作为加工连杆的最后加工步骤，可将合成树脂模压在连杆外侧周围，因此，不需对连杆本身的外表面再行精加工。因此，如果连杆的外表面由合成树脂组成，则进入曲轴箱的任何外来杂质将嵌入该合成树脂中，其再结合合成树脂有自润性，则可用来防止连杆的烧蚀。
本发明的其它较佳实施例描述在其它从属权利要求中。
下面结合附图借助其几个实施例详细说明本发明。
图1是装备有本发明的增压器的实施例的二循环发动机的剖视图；图2是由图1的II-II线截取的剖视图；图3是涉及本发明的增压器的主曲轴构形的透视图；图4是用于本发明的增压器装置的连杆视图；图5是用于本发明的增压器装置的活塞结构透视图；图6是用于本发明的增压器的发动机机体的主要结构沿图2的VI-VI线所截取的局部剖及透视图；图7是用于解释本发明工作情况的剖视图；其中图7(a)表示在上死点位置时的曲轴，而图7(b)表示自其上死点位置旋转约135°时的曲轴；
图8表示连杆的其它实施例，其中图8(a)是前视图，图8(b)是沿图8(a)的VIIIB-VIIIB线所截取的剖视图；图8(c)是沿图8(a)的VIIIC-VIIIC线截取的剖面图。
图9是用于增压器并仅由金属制成的连杆的一个实施例的剖视图；图10是用于图9的增压器的连杆的剖视图；图11是当滑动连接部份由不同于其余部份的材料制成以及当外表面覆盖以橡胶膜时连杆实施例的剖视图；图12是当连杆的芯部覆以橡胶时另一实施例的剖视图；图13是当连杆的连接部位装有滚针轴承时另一实施例的剖视图。
现参阅图1-图7详细介绍本发明的实施例。
图1是装备有本发明的增压器的二循环发动机的剖视图；图2是取自图1中II-II线截面的剖视图；图3是用于本发明的增压器的曲轴的主要结构的透视图；图4是连杆的前视图；图5是活塞主要部份的透视图；图6是以透视图显示的沿图2的VI-VI线截取的剖切区域的发动机机体的主要部份的情况；图7是用于解释本发明的增压器的工作情况的剖视图，图7(a)表示在上死点时的曲轴，图7(b)表示旋转约135°后在下死点时的曲轴。
在这些图中，图1表示装备有本发明的增压器的一个实施例的二循环发动机(以下称发动机)，为便于了解其结构，用一单缸机作为一个例子。由轴2可旋转地支承在曲轴箱3中，而曲轴箱3由发动机1的下箱体3a和上箱体3b组成。气缸5容纳着活塞4，。缸体6连在前述曲轴箱3的顶部，连杆7连着前述的曲轴2和上述的活塞4，缸盖8安装在前述的缸体6上，火花塞10拧入缸盖8中，使得其邻近燃烧室9。
另外，前述气缸5通过在前述曲轴箱3的顶罩3b和缸体6中形成的一个进气通道11与曲轴箱内部空间12相连通。另外，在缸体6中的排气道13连着气缸5和排气管14。前述的进气通道11进入曲轴箱内部空间12的开孔区域分叉成二个分支，该二个分支的叉形区域由图中的标号11a代表，以下其称为“出口通道”。
前述出口通道11a是这样的，因其向曲轴箱内的前述空间12敞开，它跨过曲轴2的相对两侧并朝向发动机，并且该孔与进气管15相连通并通过化油器16与外部大气相通。该化油器16是二循环发动机中惯用的型式，其中润滑油混在空气/燃油混合物中。
如图3所示，上述曲轴2包括一对曲柄臂17，17，该曲柄臂由一曲柄销18连起来。轴颈部分2a支承在曲轴箱3上。二个曲柄臂的相对表面(面向连杆的表面)是平的，如下所述，其间的尺寸可允许连杆7插入其间。
另外，在两个曲柄臂17的周向上形成有缺口17a。这些缺口17a，17a形成在两个曲柄臂的相同位置处并且它们分别形成在曲轴臂17的连杆端上及在周向表面上的开孔。该缺口17a位于相对于曲轴2旋转方向的曲柄销18的前方。
如图1，2和4所示，连着曲轴2和活塞4的连杆7呈现着通体长长的，薄而平的形状。更确切地说，该连杆7包括由强度高和寿命长的金属材料制成的一个芯部19和包围着该芯部19的合成树脂密封件20。前述芯部19可由例如铬一钼钢之类强度高且寿命长的材料锻造而成。借此，该材料是整体地构成的并包括前述曲柄销穿过的连杆大端上的滑动连接区19a和活塞销21穿过的连杆小端上的滑动连接区19b以及围绕着连着连杆上这二个区的中心线19c的区域。该芯部19还需再经诸如表面硬化的表面处理，以增加其抗磨损的能力。
前述的密封材料20可用金属模(未示出)模制于上述芯部19周围，而且，它可以包括诸如PF(纤维加强的酚醛树脂)材料或PI(纤维加强的聚酰亚胺树脂)材料或另一种显示着热膨胀率低，比上述芯部19材料比重小但热变形温度高和抗汽油性好的这种热塑性树脂材料。
通过将朝向曲轴2的轴向的端面弄平，还在该连杆7上构成密封表面7a，其从连杆7的大端到小端形成为均一的厚度。另外，在其包围着前述的大端连接区19a和前述小端连接区19b处，该连杆的密封材料20在每一对着密封面7b和7c的这些外圆周表面上形成弧形。另外，在这些密封面7b和7c之间，连杆的侧面7d是直的。
如图2所示，该连杆7有一厚度t，该厚度t稍小于前述二个曲柄臂17之间的间隙T，即当连杆7插入曲柄臂17，17之间时，在大端的密封面7a对着曲柄臂17侧面，有一间隙CL，如同一图所示。该间隙CL的尺寸是这样确定的，即这可允许上述两个另件滑动，同时又保持在其间的密封。
图5表示上述活塞4的形状，其裙部制有缺口，此缺口可允许连杆7的插入，以便其自由滑动。它包括一个平的滑动接触面4a，该面4a与形成在与曲轴轴向垂直的连杆端面上的密封表面7a相接触。一拱形表面包括一个周向壁表面4b，小端外周向密封表面7c与其滑动。平的侧壁表面4c与该周向壁表面4b连接。在图5中，4d是活塞销孔，活塞销21插入该孔中。
活塞4的二个滑动表面4a之间的距离与前述曲柄臂17之间的距离T尺寸相同，即连杆7的小端密封表面7a与滑动表面4a相对，有上述的间隙CL1。另外，活塞4的周向壁表面4b的曲率半径r(图1)稍大于前述连杆7的密封表面7c的曲率半径r1。在周向壁表面4b和密封表面7c之间的间隙CL2是这样的，其允许二者彼此滑动，同时保持密封。
曲轴2，连杆7和活塞4用惯用方式组装，连杆7的大端借助曲柄销18连于曲轴2，而连杆7的小端借助活塞销21连于活塞4。在该曲轴总成中，在与曲轴的轴向垂直的连杆端的密封表面7a与曲轴2的曲柄臂17及活塞4的滑动表面4a滑动，在连杆7小端的外圆周上的密封表面7c与活塞4的周向壁表面4b滑动。
如图6所示，包括有前述曲轴箱3和缸体6的总成的发动机机体E包括一个圆的凹形区域22，曲柄臂17插入该区域并可在此处自由转动；该区域连着连杆7穿过其内运动的另一连杆室空间23。除设有此连杆窒空间外，还在曲轴箱中设有连通发动机外部的进气通道24。另外，前述进气通道11的出口通道11a的开孔设于前述圆的凹形区域22的周向壁表面上。上述的在曲轴箱3中的空间包括前述圆的凹形区域22，连杆室区域23，进气通道24等等。
上述圆的凹形区域22的内径及深度分别稍大于曲柄臂17的外径及其厚度，其构形是这样的，即曲柄壁7插入该圆的凹形区域22时仅在它们之间有一微小的间隙。另外，在该圆的凹形区域22的壁表面和连杆7的大端之间设有间隙CL3，如图1所示，该间隙CL3是这样获得的使连杆7的大端的外圆周表面(密封表面7b)的曲率半径r2(图4)稍小于从连杆大端中心至前述周向壁表面之距离尺寸R。图1中的双点划线C表示当曲轴2旋转时连杆7的大端中心的轨迹圆。另外，在圆的凹形区域22的周向壁表面和密封表面7b之间的间隙CL3是这样的，即二者可彼此相对滑动并同时保持密封。在图6中，标号25表示曲轴2的轴颈得以插入的轴孔。
使前述连杆室区域23的侧壁23a成形，使得其大致相当于当曲轴总成运转而令曲轴2驱动活塞4往复运动时连杆7的外侧边运行的轨道。由于在发动机机机体E中形成了该连杆室区域23，则连杆7的曲轴轴向端的密封表面7a得以相靠的平的滑动表面26及连杆7的外圆周向密封表面7b向可相对其滑动的凹形圆周壁表面27得以在该发动机机体E中形成。上述的滑动接触表面26在发动机机体E内彼此相对的二处形成，在该二个滑动接触表面26之间的距离定为T，与前述曲柄臂17之间的距离及活塞滑动表面4a之间的距离相同。
也就是说，在发动机机体E内的该曲轴总成的情况下，当活塞4达到下死点时，连杆7和活塞4将发动机机体E内部分成二个室。如图1所示、气室A在进气通道24一侧，而气室B在出口通道11a一侧。
前述的叉形出口通道11a是这样成形的二个孔对着二个曲柄臂17的外侧圆周壁，并且它们平行于曲轴2的轴向对齐。它们的定位是这样的它们在周向上与该圆的凹形区域22齐平，并且，如图6所示，它们的位置靠近该连杆室区域23的侧壁23a的曲轴侧端。
因此，当曲轴总成装于机体E(其包括该类出口通道)及曲轴2转动时，则该出口通道11a由曲柄臂17打开及关闭。换句话说，如图7(a)和7(b)所示，当曲柄臂17的外圆周壁对着出口通道11a的孔时，这些出口通道11a的孔被曲柄臂17关闭。然后，当曲轴2旋转至如图1所示位置时，曲柄臂17上的缺口17a运动至与出口通道11a的孔相对的位置，让出口通道11a经缺口17a与气室B相通，这时，气室B和进气通道11经该缺口17a和该出口通道11a相连通。
该结构说明，曲柄臂17实际上是旋转阀，因为它可打开及关闭该出口通道。
在上述结构及曲轴总成装于机体E中的情况下，当发动机1的曲轴2旋转时，活塞4在气缸5内往复运动，同时连杆7以摆动似的方式前、后及上、下地在该连杆室部份23中旋转摆动。此时，连杆7的大端的中心循着示于图1的旋转轨道C运动。
当活塞4处于下死点附近时，曲轴2的顺时针旋转，如图1箭头所示，使气室B内部的容积不断减小，从而使其内的气体被压缩。此时，如图1所示，当曲柄臂17上的缺口17a运动至与出口通道11a的孔相对的位置时，在气室b中被压缩的气体被推入出口通道11a中，而在气室A内的容积不断增加，因而空气随着来自化油器16的燃油以及与空气混合的二循环发协机的机油从进气管15被吸入。当进气通道11打开，发动机1进行其进气冲程时，在压力下被送入出口通道11a的空气被推入燃烧室9。
换句话说，在发动机1内部，连杆室部份23中的构形是这样的，即它成为一个压缩室，并且，活塞4和连杆7用作运动件，使得曲柄臂17起着旋转阀的作用，即其可防止被压缩空气的倒流，从而构成一个可称之为容积式压缩机的结构。该压缩机可用于进行增压工作。该发动机增压器的实施例相当于本发明第4实施例的增压器。
现结合附图7(a)，7(b)详细介绍具有上述结构的增压器的工作情况。
首先，如图7(a)所示，发动机1处于压缩冲程终了阶段，已被点火，活塞4正下行。随着活塞4的下行，曲轴2如图2所示沿顺时针方向旋转，连杆7的大端的外圆周表面7b与圆周壁表面27滑动接触。在连杆室部份23中，连杆7将其分成二个气室A和B。此时，已进入连杆室部份23中的空气进入气室B。
然后，随着曲轴2的旋转，气室B的容积逐渐减小，同时气室A的容积在增加，因此，气室B中的空气被压缩，新空气吸入连杆室23中。此状态示图7(b)中。
随着曲轴2从图7(b)所示位置进一步旋转，气室B将变得更小，而与此同时，气室A的容积增加。此时，在连杆7的大、小端上的密封表面7b和7c在机体E的圆周壁27及活塞4的周向壁表面4b上滑动，与此同时，在垂直于曲轴轴向的连杆7端面上的密封表面7a与曲轴2的曲柄臂17，与机体3的滑动表面26及活塞的滑动表面4a滑动接触，因此，在气室A和气室B之间没有连通关系。
当曲轴2进一步旋转时，如图1所示，在曲柄臂17上形成的缺口17a与出口通道11a的出口孔对正，因此，气室B通过缺口17a与出口通道11a连通。因此，在越过缺口17a及出口通道11a之后，由于气室B变窄而被压缩的空气/燃料混合物在压力下被送入进气通道11。换句话说，当连杆7在该增压器装置中处于其压缩冲程的开始阶段时，所形成的缺口17a的位置与前述开孔对正。
另一方面，气室A的容积随着连杆的运动及活塞的上升而增加，因此，降低了其内的压力，导致相应量的空气/燃油混合物经进气管15而吸入。
当曲轴2从示于图1的位置继续转动时，气室B的容积逐渐变小，并当连杆7的大端的外圆周表面上的密封表面7b达到出口通道11a的下边缘时达到其最小值。换句话说，在那之前，空气/燃料混合物一直在压力下被送入进气通道11。
接着，曲轴2继续转动使其达到图7(a)所示的位置，此时，在曲柄臂17上的缺口17a与出口通道11a的出口孔不相对正，而且这些孔是被曲柄臂17封住的，因此，在发动机1的压缩冲程期间，容在连杆室23(在气室A侧)中的空气燃料混合物倒流入进气通道11的情况得以防止。换句话说，在现有技术的二循环发动机中为此目的所需的簧片阀装置在本发明的发动机1中是不需要的。
因此，在上述结构的增压器装置的情况下，曲轴2每转一圈，相当于连杆室23内部容积的空气量及由活塞4冲程排出的空气量在压力下被送入进气通道11。另外，在发动机1的进气冲程中，当进气通道11敞开时，在进气通道11中的被压缩的空气/燃料混合物被供给燃烧室9。
曲轴2，活塞4和连杆7在其滑动表面上的润滑由含在空气/燃料混合物中的二循环发动机润滑油来完成。
因此，既然本实施例的增压器装置中连杆的芯部19包覆着合成树脂密封件20，又因为合成树脂的热膨胀率比金属低，所以在连杆7和前述室A和B中的壁表面之间的间隙CL1-CL3值可定得尽可能小。换句话说，因为发动机予热后，间隙CL1-CL3没有多大变化，所以该增压器装置可以可靠地抵抗压缩泄漏。
另外，也可以使连杆7的重量降下来，因为合成树脂比芯部19的比重小。发动机还可以进一步轻量化，因为曲柄臂17和轴颈部份2a可以设计成较小的直径；旋转另件重量轻可以减小发动机的振动则是其又一个优点。其还有一个优点是，因为构成连杆的最终工序是合成树脂模压工艺，其借助模型尺寸使连杆的外表面成形，因此不需再对连杆7的外表面进行精加工或机加工。
当连杆7的外表面如上述由合成树脂成形时，进入曲轴箱的外界杂质会嵌入合成树脂中，可防止烧蚀。合成树脂还有自润性并且对其滑动表面的阻力小，这可进一步防止连杆7的烧蚀。
在本实施例中，与曲轴轴向垂直的连杆整个端面包括一个密封表面7a，但该密封表面7a的构形可加以适当改变，只要仍可保持相当的密封作用即可。另外，为了在曲轴2的曲柄臂，连杆7，活塞4和发动机机体E的各滑动表面之间减小摩擦和增加密封性，可施以氟树脂涂层，其与鲁茨(Roots)式增压器转子上采用的相同。
另外，在本实施例中，是使出口通道11a的孔与曲柄臂17的外圆周表面相对，但也可使该孔的位置与曲柄臂17的轴向端面相对，可获得与上述实施例同样的效果。
另外，本实施例所述的发动机1带有垂直的气缸轴线，但也可利用带有水平气缸轴线的本发明。例如，示于图1的发动机可旋转90°，而在那个位置使用发动机。在此种发动机的布置下，气室B将置于气室A之上，假如曲轴箱3中的润滑油雾落入气室B中，此润滑油可被传送到连杆7的侧表面7d并流至活塞销21。
换句话说，这种布置由于使活塞销保持润滑，则使通常难以润滑的活塞销21的寿命得以延长。
另外，所构成的本实施例是带有普通形状的曲柄，但也可将其构成为只带有一个轴颈2a，一个曲柄臂17的半曲轴结构，曲柄销18仅置于一侧。
另外，虽然前述的连杆7是在其长度上轴对称的，但诸如图8所示形状的其它形状也可被采用。
图8表示连杆的另一实施例。在图8中，(a)是前视图，(b)是沿图8(a)的VIIIB-VIIIB线所截取的剖视图，(c)是沿图8(a)的VIIIC-VIIIC线所截取的剖视图。该连杆的与图4相同或相似的部分用相同的标号表示，不再作详细的说明。
示于图8的连杆7包括一旦装于发动机即可提供密封表面的外形，即因为相当于在前述气室A侧的连杆7的那一侧部份在压缩期间无密封表面，因此省去了这部份。在图8中，标号30即为在气室A侧(与侧壁23相对)的那一侧表面。
从图8(a)-图8(c)的实施例来看很明显，连杆7不必是对称的。为压缩曲柄室内的空气，该连杆7设有密封表面7a，7b ，7c。特别是表面7b和7c应有适当的尺寸，以便在为获得曲柄室内的高压缩比的情况下可密封大曲柄角。另外，侧7d的形状也可利用来增加压缩比。另一方面，相对壁的形状(在图8(a)中连杆7的凹下区域)对于发动机的压缩及增压没有任何作用。因此，为减轻连杆7的重量及增加压缩比，在该实施例中的连杆的形状是非对称的。
除了如图1-图8所示的金属芯部包以合成树脂的连杆7的结构外，此种结构也可以仅由如图9和10所示的金属构成。图9和10表示涉及发动机增压器装置的本发明的第一和第二实施例。
图9是其中连杆完全由金属材料制成的增压器装置的实施例的剖视图。图10是用于图9所示增压器的连杆的剖视图。与前面图1-图7所示的相似或相同的部份用相同的标号表示，因而将省去对它们的详细解释。
图9和10中的增压器装置是适于四循环发动机的装置，在此增压器中，连杆7在其小端装有衬套31，活塞销21可滑动地插入其中，在其大端装有衬套32，曲柄销18可滑动地插入其中。当制造连杆时，将这些衬套31，32压配入连杆体33中。
前述衬套31，32由结实坚固的材料(例如锻造的铬一钼钢)制成，形状为筒形。连杆体33由比衬套31，32比重小的便宜的轻质材料组成。连杆体33的此类材料的例子为铝合金。
另外，连杆7的小端和大端曲率半径r1，r2及其厚度t设计得使r2＞r＞r1及T＞t。在这里，r表示活塞4的圆周壁表面4b的曲率半径，R是自连杆大端中心至机体E的圆的凹形区域22的圆周壁表面的尺寸，T是活塞4的滑动表面之间的间隙(见图5)及曲柄臂17的滑动表面之间的间隙(见图2)。
在本实施例中，只有连杆7的连接部位由高强度和长寿命的金属材料制成，而连杆7的大部份包括在容积式压缩机中起着运动件作用的区域由便宜的材料组成。另外，由于连杆体33是由诸如铝金属的轻质材料制成，因此当其用作构成容积式压缩机的运动另件时，连杆7的重量可以减轻。连杆体的重量可通过由钛制成而进一步减轻。
图9中的发动机1是四循环发动机，但为本实施例简化起见，所示为一单缸结构。在图9中，标号41是安装于缸盖8的动力阀结构。该动力阀结构41是惯用结构，其进气阀42和排气阀43由共用凸轮轴44驱动。
标号45是进气管，其包括进气通道11的一部份，进气通道11由前述的进气阀42打开和关闭。标号46是安装于进气通道11中的第一节流阀，标号47是将燃油喷入进气通道11的喷油装置。通入进气箱48的孔设在前述进气管45的上游。
该进气箱48与发动机1侧部结成整体并借助簧片阀装置49与曲轴箱3的内部空间12连通。该簧片阀装置49构形得使空气仅可从曲轴箱内流向进气箱48。另外，通过曲轴箱内之空间12内、外侧的进气管15经第二节流阀50通至外侧空气。该第二节流阀50和前述第一节流阀46构成得可由操作者同时打开和关闭，以控制发动机每分钟转数，但根据发动机的工作情况，也可使其设计得使第一和第二节流阀46，50不同时打开和关闭。
动力阀的润滑装置51将润滑油供给动力阀；增压器的润滑装置52将润滑油供给发动机1的增压器，前述的动力阀润滑装置51借助油泵51b将加压的四循环发动机机油从油箱51a送到缸盖8内，另外，油泵51d将在缸盖8的动力阀室的底部聚集并经排油孔51C的机油返回到油箱51a。
上述的增压器润滑装置利用油泵52b将二循环发动机机油箱52a中的机油泵送至发动机机体E内的各个滑动区域以及进气管15内。另外，单向阀52C设置在各个通道内以便将机油供给机体E内的各滑动表面并防止被压缩空气倒流。借助缸体6内的油道将机油供给活塞4的滑动区域。曲轴2内的油道，与过去采用的普通供油结构相似，让机油供给轴颈部份2a和连杆7大端的滑动区域。机油得以通过的支路52d也将机油供给进气管15，而且至这些油道的机油要在压力下供给，以克服大流量的阻力并保证油流的稳定。
因此，本发明的增压器即使与四循环发动机连用也能提供与示于附图1-8中实施例的同类效果。在该增压器实施例中，对于曲轴2的每一转，在连杆室部份23中的空气量以及来自活塞冲程的空气量在压力下传递以贮存在进气箱48中。然后，在发动机1进气冲程期间。进气阀42打开，二倍于由前述的一转曲轴转动产生的气量的空气量被供入燃烧室中。
另外，将连杆7构形成如图11，12所示的形状。
图11表示连杆的另一实施例，其中，连接区以外的区域由不同的材料构成，并且连杆的外表面包以橡胶密封件。图12表示又另一个实施例，其中，连杆芯部包以橡胶。在这些附图中，相当于前示附图1-10中示出的部件的那些部件用相同的标号表示，因此将省掉详细的说明。示于图11和12的连杆结构相当于本发明的第三实施例。
示于图11的连杆7在小端采用了衬套31，活塞销可滑动地穿入其中，在大端采用了衬套32，曲柄销可滑动地穿入其中。这些衬套31，32压配入连杆体33中，然后连杆体33的外表面再覆以一层橡胶膜34。
前述析橡胶膜34由高耐热和高耐汽油的橡胶制成并利用诸如硫化粘结剂的方式将其粘结在连杆体33的外表面，并且该材料覆盖在连杆7的密封表面7a，7b上。另外，包覆连杆7大端的橡胶膜34的曲率半径r2比自连杆大端中心到机体E的圆的凹形区域22的圆周壁的曲率半径R(图1和图9)稍大，换句话说，其模制得R＜r2。另外，该连杆7的厚度t比活塞4的滑动表面4a(见图5)之间及二个曲柄臂17之间(见图2)的尺寸T稍小。另外，其等于或稍大于示于图11的衬套的长度t0。换句话说，其模制得T＞t≥t0。
因此，以此方式成形的连杆7与对着气室A，B(图1，9)的壁表面处于经常的压力接触；密封性得以加强，因此，在如此构成的容积式空气压缩机的压缩冲程期间，压缩空气难于从气室B泄漏。
在图12中，连杆7包括芯部19和包着该芯部的橡胶密封35。用于此密封35的橡胶材料是具有高耐热及耐汽油的材料，其模制在该芯部19的周围，形成一个单一的部份。在本实施例中，连杆7大、小端的曲率半径及该杆的厚度是这样的，即这些区域与气室A和B的壁表面是经常接触的，该结构可提供与示于图11的结构同样的效果。
如图12所示，连杆7的芯部19包括二个沿径向向外伸出的整体的凸台区19a和19b，该结构可增加芯部的强度。
还可以将示于图1-7的连杆7以示于图13的方式构成。
图13示出连杆的另一实施例，其中，滚针轴承装于其与活塞销和曲柄销的连接处。省略了对该图各部份的详细描述，该各部份与示于图1-7的各部份相似，这些部份用相同的标号表示。
示于图13的连杆7包覆以加强材料41，该材料41起着构成包围芯部19的压缩室的作用，但这还起着加强材料的作用，该材料可使作用于芯部周围的燃烧爆发力转移。该连杆还包括滚针轴承组件42，43，其外轴承座位于芯部19中，即分别在大端的连接部位19a和小端的连接部位19b与曲柄销18和活塞销21之间。前述芯部19由淬硬碳钢制成，而前述加强材料41可包括合成树脂，或当其主要功能是构成压缩室时包括橡胶，但当它还必须予以加强时，它可由铝合金或其它轻质材料制成。在本实施例中，该加强材料41是一种轻质材料，其由硬模铸造构于芯部19插入件周围，结果，芯部19与加强材料41结成整体。
另外，在该连杆7中，在芯部19的连接部位19a，19b的轴向端部通过加强材料41暴露出来，换句话说，加强材料41在连杆芯部19的中线19c附近较薄。
上述的滚针轴承42，43包括其各自外轴承座42a，43a及滚针轴承42b，43b。外轴承座42a，43a压配入芯部19的突出部位19a，19b。因此，多个滚针轴承42b，43b可自由旋转并配入这些轴承座42a，43a和曲柄销18及活塞销21之间。这些滚针42b，43b是由与外轴承座42a，43a相似的材料制成(例如为SU1钢)。
即，在示于图13的连杆7中，滚针轴承42，43由比其它部位强度高、寿命长的材料制成，而且其采纳本发明第一实施例的连杆结构。
在图13所示的结构中，还可以采用滚针轴承但省略外轴承座。在该类结构中，前述的连接部位19a，19b需有较硬的表面(由表面淬火或氮化处理实现)。
也可以在图8-12所示的连杆7中采用上述的滚针轴承。在此情况下、需将滚针轴承压配入连杆7的连接部位19a，19b或衬套31，32中，而曲柄销和活塞销可活动地装配在滚针轴承内。
另外，图9-12的衬套31，32可由外轴承座42a，43a来代替。在此情况下，外轴承座42a，43a必须为圆筒形并由硬度高，寿命长及强度高的材料(例如SUJ)制成。
如上所述，本发明的第一实施例的增压发动机是这样的发动机，其中，轴向地支承着曲轴的曲轴箱包括一个内圆周壁，连杆与该壁滑动接触运动，除曲柄角处于上死点附近的时间外，连杆将曲轴箱分成二个室；其中，二室之一与新气引入装置连通，而另一个经进气通道与燃烧室连通，并且，在这里，与燃烧室连通的该气室是压缩室，在其中，连杆作为构成容积式压缩机的活动件来工作；并且在这里，至少前述连杆的二个连接部位的活塞销连接端是由比连杆的基它部位强度高，寿命长的材料制成，并且在这里，对于曲轴的每一转，相当于由活塞冲程排出的空气量及由连杆所包容的空气量在压力下被送入燃烧室，借此增加初级压缩比。
在进行曲轴箱增压中初级压缩比的增加可提高增压性能。另外，在设计采用连杆作为活动件的容积式压缩器时，除连接部位外，连杆的所有部位都有可由不昂贵的材料制成，借此使制造成本降低。
最好是，除了由高强度及长寿命材料制成的部位以外的连杆部位由比重小重量轻的材料制成，以便当采用连杆作为活动件形成容积式压缩机时，连杆的重量可以减轻，借此，使曲轴的曲柄，轴颈和其它部位较小，从而使发动机和增压器更紧凑。因此可获得减小振动的另一优点。
另外，靠着气室的壁表面滑动的部位是由橡胶制成的，并在压力下与这些表面滑动接触，与此同时形成采用连杆作为活动件的容积式压缩机，该结构可阻止在容积式压缩机压缩冲程期间被压缩气体从压缩室侧的泄漏。
该结构可提供改善的密封性及高增压性能。
最好是，与气室的壁表面滑动接触的连杆的那些部位由合成树脂制成，在这些合成树脂部位和前述的壁表面之间有微小的间隙，同时采用连杆作为活动件形成容积式压缩机。该结构，除了可允许连杆的较为经济地制造外，还由于合成树脂的比重比金属小而使重量减轻。
因此，曲柄臂，轴颈及曲轴的其它部位可以较小，可允许获得更紧凑的发动机和增压器。另一优点是发动机振动小。
另外，因为合成树脂所覆盖的部位不与壁表面实际接触，所以所得增压器提高了抗磨损性并延长了寿命。
另外，因为合成树脂比金属热膨胀率低，在连杆和气室壁表面之间的间隙可设计得较小，因此，发动机温度的变化导致的间隙的变化很小，因此，可保证高密封性和高增压性。
另一优点是该连杆的最终加工步骤是合成树脂的模压，其中，连杆的外表面由金属模成形，因此，不需要再精加工连杆的外表面。另外，进入曲轴箱的外来杂质嵌入该合成树脂中，其结果，再结合树脂的自润性，可有效地防止连杆的烧蚀。
根据另一较佳实施例，增压发动机是这样一种发动机，其中，轴向支承着曲轴的曲轴箱包括内圆周壁，并且，除了曲柄角在上死点附近的时间外，连杆将曲轴箱分成二个室；其中，二个室中的一个室与新气引入装置相连通，而另一室经进气通道与燃烧室相连通，并且在这里，与该燃烧室连通的该室是压缩室，其中，连杆起着构成容积式压缩机的活动件的作用；并且在这里，高强度，长寿命材料的整体芯部包围着与活塞稍和曲柄销滑动的前述连杆的连接部位并沿着连杆的中心线将这些部位连接起来；并且在这里，该芯部包覆以密封材料，该密封材料与上述气室的壁表面相对；并且在这里，该密封材料是其比重比前述芯部小的合成树脂，因此，由于合成树脂的热膨胀率比金属的小，所以，在连杆和壁表面之间的间隙可设计得绝对地最小，因此，由于发动机温度而产生的间隙的变化较小，则增压器的密封性及性能得以改善。
合成树脂比芯部的比重小这一事实表明，连杆的重量可以减轻，借此，可使曲柄臂，轴颈及其它部位具有较小的直径，发动机和增压器装置可更紧凑，发动机振动因而可进一步减小。
另外，因最后的加工步骤是将合成树脂模压在连杆芯部周围，连杆的外表面由模子的金属表面成形，因而不需精加工。另外，由于利用合成树脂构成连杆的外表面，进入曲轴箱的任何外界杂质可嵌入合成树脂中，借此，再结合合成树脂的自润性，则连杆的烧蚀可基本避免。
再者，因本发明的增压发动机仅采用一般的发动机另件，所以它比现有技术的增压器结构简单，另件数较少。特别是，因曲柄臂完全构成了防止被压缩气体倒流的旋转阀，所以该装置不需采用进气系统的单向阀。与现有技术的曲轴箱式的增压器比较，其进气阻力降低了，结构简化了。
另外，因自增压器装置的输出量取决于连杆的宽度、气缸及冲程，因此在设计所需输出量方面有很大的选择余地。
权利要求
1.一种增压发动机，它包括一个缸体(6)，缸体(6)有一个可旋转地支承曲轴(2)的曲轴箱(3)，曲轴(2)借助至少一个连杆(7)连至至少一个活塞(4)，该连杆(7)与曲轴箱(3)的内圆周壁滑动接触，使得除曲柄角在上死点位置附近外，连杆将曲轴箱(3)内部分成二个气室(A，B)，其中，一个气室与一个空气引入装置连通，而另一个气室经过进气通道与燃烧室(9)通道，其中，与燃烧室(9)连通的气室用作压缩室，该连杆(7)通过改变曲轴箱(3)的内部有效容积而形成一压缩机元件，其特征在于与活塞(4)的各自活塞销(21)相连接的连杆(7)的那一端(19b)的强度大于连杆(7)的其它部位的强度。
2.如权利要求1所述的增压发动机，其特征在于该较高强度部位比连杆(7)的其它部位的刚度也较大。
3.如权利要求1和2所述的增压发动机，其特征在于至少连杆(7)有高强度的那一端(19b)由不同于连杆(7)的其它部位的材料的材料所制成。
4.如前述权利要求1-3中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于，在除了采用高强度高刚度材料的部位以外的部位，连杆(7)是由其比重小于较高强度部位的轻质合金材料制成的。
5.如前述权利要求1-4中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于与曲轴箱(3)的壁表面(27)滑动接触的连杆(7)的表面(7b)是由橡胶(35)制成的，并且由此橡胶(35)与该壁表面(27)压缩接触。
6.如前权利要求1-5中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于与曲轴箱(3)的壁表面(27)滑动接触的连杆(7)的表面(7b)是由合成树脂制成的。
7.如权利要求6所述的增压发动机，其特征在于在连杆(7)的合成树脂与曲轴箱(3)的壁表面(27)之间有一微小间隙(CL3)。
8.如前述权利要求1-7中至少一项权利要求所述的增压发动机，其特征在于在与活塞(4)滑动接触的部位，在与曲柄销(18)滑动接触的部位及在沿着连着前述二个部位的连杆(7)的轴线的芯部(19)，连杆(7)是由高强度和/或高刚度的材料制成的。
9.如权利要求8所述的增压发动机，其特征在于提供密封材料涂层(20)来包覆连杆(7)的芯部(19)的外部，与由轴箱(3)的相对壁表面(27)和/或相邻曲柄臂(17)表成密封。
10.如权利要求9所述的增压发动机，其特征在于密封材料是其比重小于构成连杆(7)的芯部(19)的材料的比重的合成树脂。
11.如前述权利要求1-10中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)包括由高强度金属材料制成的芯部(19)和模压在其上并形成密封的合成树脂外包覆层(20)。
12.如前述权利要求1-11中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于曲轴(2)包括一对由曲柄销(18)连接的曲柄臂(17)，该曲柄臂(17)有面向连杆(7)的平表面并包括在二个曲柄臂(17)圆周上的缺口(17a)，该缺口(17a)形成在限定着在曲柄臂(17)的连杆侧及其圆周表面上的孔的相同位置处。
13.如权利要求12所述的增压发动机，其特征在于缺口(17a)位于相对曲轴(2)旋转方向的曲柄销的前面。
14.如权利要求11所述的增压发动机，其特征在于通过将朝向曲轴(2)轴向的连杆(7)的端表面弄平而在连杆上设置密封表面(7a)。
15.如权利要求13和14所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)的厚度(t)稍小于二个相邻曲柄臂(17)之间的间隙(T)，而且设于连杆(7)大端侧对着相关曲柄臂(17a)的侧表面的该密封表面(7a)以间隙(CL1)面向该侧表面，该间隙的尺寸定得可允许曲柄臂(17)和连杆(7)大端滑动，同时又保持在其间的密封。
16.如权利要求15所述的增压发动机，其特征在于相似的间隙(CL1)于连杆(7)的小端处设在连杆(7)的侧表面(7a)和相关活塞(4)的相对的平的侧壁表面(4a)之间。
17.如前述权利要求1-16中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)包括有一个非对称的形状，而且该连杆的芯部(19)只局部地包覆一合成树脂涂层(20)。
18.如权利要求1-17中至少一项权利要求所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)包括于大，小端压配入连杆体(33)的衬套(31)。
19.如权利要求18所述的增压发动机，其特征在于连杆体(33)包括其比重比衬套(31)小的轻质材料，具体来说、连杆体(33)包括铝金属。
20.如权利要求1-19中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)的外表面包覆以橡胶密封(34，35)。
21.如权利要求20所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)包括连杆体(33)，连杆体(33)在其小端和大端支承着压配入的衬套(31)，用于分别可滑动地接纳活塞销和曲柄销(18，21)，其中，连杆体的外表面包覆以一层橡胶膜(34)。
22.如权利要求21所述的增压发动机，其特征在于由橡胶制成的连杆(7)的包覆层是高耐热及高耐汽油的并模制于连杆体(33)的周围。
23.如前权利要求1-22中至少一个权利要求所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)包覆以一种加强材料(41)。
24.如权利要求23所述的增压发动机，其特征在于连杆(7)在其小端和大端包括滚针轴承(42，43)。
全文摘要
本发明涉及曲轴箱压缩式增压发动机，其中，连着燃烧室的曲轴箱内形成的气室用作压缩室，介于曲轴和活塞之间的连杆通过改变曲轴箱的内部有效容积而构成压缩机元件，其中，至少连着各个活塞头的活塞销的连杆的那一端的强度大于连杆其它部位的强度。
文档编号F02B41/00GK1168946SQ9510645
公开日1997年12月31日 申请日期1995年6月26日 优先权日1994年12月27日
发明者Y·牧野 申请人:雅马哈发动机株式会社