专利名称：一种改进型摩托车用单缸四冲程50cc发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩托车发动机技术领域，具体是改进型摩托车用139QMB 发动机。
背景技术：
近来，四冲程50cc踏板摩托车的市场需求呈现上升的良好趋势。 现量产的139QMB发动机是国家公告目录产品中目前比较畅销的一款发动 机，但是该发动机性能还不能满足市场的越来越苛刻的要求。影响发动机性 能的因素较多，比如缸头的设计、燃烧室的设计、进气系统的设计、相关运 动件的质量等方面均可对发动机功率大小产生影响。经分析，该机在上述方 面的确存在改善的空间。
发明内容
本发明提供了一种改进型摩托车用单缸四冲程50cc发动机，它能够解决 现有139QMB发动机存在的动力不足、噪音较高、可靠性欠佳等方面的问题。 本发明的技术方案是该种改进型摩托车用单缸四冲程50cc发动机，其 特征是，
凸轮轴保持架与缸头采用整体式结构；
摇臂触点滑动长度的中心接近气门杆中心，设定进气门角度为24.7° ± 10',排气门角度为27.2° ±10',进排气门导套轴心交点位置位于气缸中 心16mm处；
进、排气道从燃烧室侧向进排气管侧平滑渐扩，避免尖角和半径小于气 道半径的圆弧；
燃烧室球心往火花塞侧偏1. 9mm，火花塞对侧挤流面宽度增大2ram;
进、排气门座密封环带角度设定为90。 +0° 90° -1°之间；气门杆径 cH腿，气门密封带角度90。 +0° 90° +1° ，进气门伞径4)20mm，排气 门伞径(H6. 5 mm;
配气凸轮轴型形线设计，配气摇臂比24: 17;配气相位进气门早开角
10度，进气门晚关角15度，排气门早开角25度，排气门晚关角1.5度；
对气门、气门弹簧、气门弹簧座、活塞、活塞销轻量化设计，这些部件
的总质量比原139QMB的相同部件质量降低25%;
活塞质量比原来降低20%,活塞销孔为4> 10 mra，活塞销外径4 10 mm,连 杆小头孔径4)10mm;活塞一环采用扭曲环，装配后扭曲角度20。，活塞一环 厚度0.8iran，活塞二环厚度0. 8腿，油环厚度为1. 5mm;
空滤器匹配PD20J化油器；所述改进的空滤器，其壳体和壳盖为三角形， 滤芯组件设置在壳体与壳盖内部之间，在壳体侧形成滤清器的主腔，在壳盖 侧形成滤清器的副腔；在主腔前端上部设有缸头二次补气连接管，在其下部 设有曲轴箱窜气连接管，曲轴箱窜气连接管与曲轴箱窜气冷凝室相连通，曲 轴箱窜气冷凝室的开口与主腔相通；在主腔后部下方的最低点处设有集油/水 管。
本发明的有益效果是以增加缸头组合刚度，降低凸轮轴轴承摩擦损失 为目的的整体式缸头设计；以增大充量系数①C为目的的进气系优化设计，含 空滤器、进气道等结构优化；以提高进排气门时面值和循环热效率为目的的 配气系和燃烧系优化设计，含凸轮轴、摇臂、气门、燃烧室结构优化；以降 低往复惯性损失为目的的零部件轻量化设计，含气门、活塞、活塞销、连杆 的结构优化；以降低摩擦损失为目的的活塞环组优化设计，上述措施能够解 决现有139QMB发动机存在的动力不足、噪音较高、可靠性欠佳等方面的问题。 使发动机性能明显提高，以满足市场的越来越苛刻的要求。该机与同类型发
动机相比，整机震动较轻、噪声较低，油耗低，输出功率、扭矩较大，动力
性能明显提高。
图1为本发明的整体俯视结构示意图； 图2为图1中A—A局部剖视示意图； 图3为图2中B处局部放大图4为本发明整体式结构和进排气门角度位置示意图5为本发明燃烧室结构的剖视图6为本发明进气门密封环带角度示意图7为本发明排气门密封环带角度示意图8为摇臂组合示意图9为凸轮轴进排气控制位置关系示意图IO为活塞示意图ll为活塞一环局部剖面图12为滤清器的结构示意图13为滤清器去掉壳盖后的部分结构示意图14为滤清器壳体内侧结构示意图15为滤清器壳盖内侧及进气管安装结构示意图。
图1一3中l整体式气缸头，2配气凸轮轴组合，3进气门，4排气门， 5气门弹簧，6化油器，7空滤器，8活塞，9活塞销，IO活塞环一环，11活 塞环二环，12活塞环油环组合，13曲柄连杆组件，14气缸体，15缸头堵塞。
图12-15中71滤清器壳体；72滤清器壳盖；73进气管；74出气管； 75滤芯组件；76主腔；77副腔；78缸头二次补气连接管；79曲轴箱窜气连 接管；710曲轴箱窜气冷凝室；711开口； 712集油/水管。
具体实施例方式
改进型摩托车用139QMB发动机，包括整体式气缸头l，配气凸轮轴组合 2，进气门3，排气门4，气门弹簧5，化油器6，空滤器7，活塞8，活塞销9， 活塞环一环10，活塞环二环11，活塞环油环组合12，曲柄连杆组件13，气 缸体14，缸头堵塞15，见图l-3。
针对摩托车用139QMB发动机气缸头的改进
1、 凸轮轴保持架与缸头整体式设计。材料选用ZL104，用金属型铸造方 法一次性铸出。避免了分体式保持架当缸头螺栓紧固扭矩偏低时造成的凸轮 轴撞击故障和缸头螺栓扭矩偏大时造成的凸轮轴轴承被压死故障。保证了缸 头组合的刚度，保证了凸轮轴孔、摇臂轴孔与汽缸中心线相对位置尺寸机加 工精度，从而保证了配气相位的在设计范围之内，减小了凸轮轴运转过程的 撞击，有效减小了缸头噪声。如图4。
2、 为尽量减小摇臂触点和气门杆端面的滑动摩擦距离，并使摇臂触点滑 动长度的中心接近气门杆中心，减小气门杆对气门导套的侧向压力，设定最 佳的气门夹角，进气门角度为24.7。 ±10'，排气门角度为27.2。 ±10'， 进、排气门导套轴心交点位置位于气缸中心16mm处。如图4。
3、 根据燃烧室形状和进、排气门头部尺寸，加大进、排气道截面积，并 使进、排气道从燃烧室侧向进排气管侧平滑渐扩(进气道由①17mm扩增至① 18 mm，排气道由①13.5 mm扩增至①15 mm),同时避免尖角和半径小于气道 半径的圆弧。这样的设计，进气道相当于縮管，可增加气流流速，增加气流 在缸内的紊流；排气道相当于扩管，可减小排气气流速度，降低排气噪音。 如图4.
4、 燃烧室结构优化。燃烧室球心往火花塞侧偏1.9ram，火花塞对侧挤流 面宽度增大2mm，这样可减短火花传播距离，提高火焰传播速度，从而提高燃
烧等容度，提高燃烧效率。火花塞附近多余螺纹加工去除，可有效降低发动 机HC排放量。如图5。 5、进、排气门座密封环带角度设定为9CT (0° ， -r );与进排气门座 配合的进气门、排气门的密封环带角度设定为90° (0° ， +1° )相配合。 如图6、图7。实现了气门与气门座环带的线接触，提高了密封性能，提高 整机压縮压力。
加大进排气道截面积，减小气门杆直径至小4mm，增大进气门伞径至小20 mm，增大排气门伞径至4)16.5 mra。气门最大升程6. Omm;气门相对升程进 0.34 mm ,排0. 42 ram;进气马赫指数Z为0. 34，排气马赫指数Z为0. 42。
图8摇臂组合示意图；图9为凸轮轴进排气控制位置关系示意图。配气 凸轮轴型形线设计，配气摇臂比24: 17。配气相位进气门早开角10度，进 气门晚关角15度，排气门早开角25度排气门晚关角1. 5度。同时尽量减 小摇臂触点和气门杆端面的滑动摩擦距离，并使摇臂触点滑动长度的中心接 近气门杆中心，减小气门杆对气门导套的侧向压力。21、 22分别为凸轮轴进 气、排气控制凸轮。
活塞8 (见图IO)质量比原来降低20%，活塞销孔为cj)10，活塞销外径4) 10，连杆小头孔径410以配合轻量化后的活塞销；活塞环一环IO (见图ll) 采用扭曲环，装配后扭曲角度20°左右，活塞一环厚度0.8mm，活塞二环厚 度0.8mm，油环厚度为1.5mm;
如图12-15中所示为滤清器改进结构，滤清器包括壳体71、壳盖72、进 气管73、出气管74和滤芯组件75，所述壳体71和壳盖72为三角形，滤芯 组件75设置在壳体71与壳盖72内部之间，在壳体71侧形成滤清器的主腔 76，在壳盖72侧形成滤清器的副腔77;在主腔76前端上部设有缸头二次补 气连接管78,其管径为4>6，在其下部设有曲轴箱窜气连接管79，曲轴箱窜 气连接管79与曲轴箱窜气冷凝室710相连通，曲轴箱窜气冷凝室710的开口 711与主腔76相通；在主腔76后部下方的最低点处设有集油/水管712，其 容积为30ml。
所述出气管74为内径4>34的等截面弯管，其一端设有法兰盘与化油器相 连，另一端呈喇叭状与主腔76相连通。
所述进气管73固定在壳盖72前部，进气管73为内径4> 25的等截面直管， 长度为90rara，进气管73的进气端伸出壳盖成斜切口状，其切口侧朝向壳盖 72内侧，进气管73的出气端伸入副腔77内部。
所述滤清器内部腔体总容积为2.22L,其中主腔76容积为1. 12L,副腔 77容积为1. 1L。滤清器内部腔体的大小对吸收进气管73的进气噪声，形成 反射密波有较大作用，对于50cc发动机来说，滤清器的腔体容积在大于2. OL 时对降低进气噪声效果较好。
工作时，外界空气经进气管73进入副腔77，经滤芯组件75过滤后，再 进入主腔76，再经出气管74进入化油器。经曲轴箱窜气连接管79进入曲轴 箱窜气冷凝室710的窜气经过油气分离后，分离出来的空气经开口 711进入 主腔76，分离后的废油沿滤清器的壳体71内壁流入后部的集油/水管712中， 集油/水管712要定期进行清空。经缸头二次补气连接管8送来的气体进入滤 清器主腔76，主腔76可有效消除二次补气噪声。
针对气道和配气相位优化及空滤器优化带来的循环进气量加大，匹配了 喉口直径4>20 mm的化油器，并匹配了化油器的泡沫管、主量孔、怠速量孔、 空气量孔，使整机的动力性能优良，中低速等速油耗低于1.6L/100km。
气门杆径44mm、气门弹簧5为单弹簧、活塞质量39g，活塞销9规格为 (HOX 1.5X31，质量11.5g，连杆小头孔径4>10 mm，质量减轻5g。上述零 部件轻量化措施，有效降低了往复惯性损失和摩擦损失。
气门、气门弹簧、气门弹簧座、活塞、活塞销零部件轻量化设计，总质 量比原139QMB的相同部件质量降低25%。
权利要求
1、一种改进型摩托车用单缸四冲程50cc发动机，其特征是，凸轮轴保持架与缸头采用整体式结构；摇臂触点滑动长度的中心接近气门杆中心，设定进气门角度为24.7°±10′，排气门角度为27.2°±10′，进排气门导套轴心交点位置位于气缸中心16mm处；进、排气道从燃烧室侧向进排气管侧平滑渐扩，避免尖角和半径小于气道半径的圆弧；燃烧室球心往火花塞侧偏1.9mm，火花塞对侧挤流面宽度增大2mm；进、排气门座密封环带角度设定为90°+0°～90°-1°之间；气门杆径φ4mm，气门密封带角度90°+0°～90°+1°，进气门伞径φ20mm，排气门伞径φ16.5mm；配气凸轮轴型形线设计，配气摇臂比24∶17；配气相位进气门早开角10度，进气门晚关角15度，排气门早开角25度，排气门晚关角1.5度；对气门、气门弹簧、气门弹簧座、活塞、活塞销轻量化设计，这些部件的总质量比原139QMB的相同部件质量降低25％；活塞质量比原来降低20％，活塞销孔为φ10mm，活塞销外径φ10mm，连杆小头孔径φ10mm；活塞一环采用扭曲环，装配后扭曲角度20°，活塞一环厚度0.8mm，活塞二环厚度0.8mm，油环厚度为1.5mm；空滤器匹配PD20J化油器；所述改进的空滤器，其壳体和壳盖为三角形，滤芯组件设置在壳体与壳盖内部之间，在壳体侧形成滤清器的主腔，在壳盖侧形成滤清器的副腔；在主腔前端上部设有缸头二次补气连接管，在其下部设有曲轴箱窜气连接管，曲轴箱窜气连接管与曲轴箱窜气冷凝室相连通，曲轴箱窜气冷凝室的开口与主腔相通；在主腔后部下方的最低点处设有集油/水管。
全文摘要
一种改进型摩托车用单缸四冲程50cc发动机，属于摩托车发动机技术领域，主要解决现有139QMB发动机动力性指标偏低、噪音较大、可靠性较差等问题。其改进部分涉及热力部分和空气滤清器，采用整体式气缸头减少凸轮轴轴承摩擦损失，降低运转噪音；优化缸头气道结构；气门、气门弹簧、气门弹簧座、活塞、活塞销等零部件做了轻量化设计；优化配气相位及燃烧室容积；活塞采用加厚的活塞环岸设计；活塞一环采用扭曲环，油环组合降低高度25％，降低了活塞环的摩擦损失；全新的空气滤清器结构。该机与同类型发动机相比，整机震动较轻、噪声较低，油耗低，输出功率、扭矩较大，动力性能明显提高。
文档编号F02M35/16GK101349194SQ20081013961
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月28日 优先权日2008年8月28日
发明者李兰英, 李小国, 秦继峰, 陈建龙 申请人:济南轻骑发动机有限公司