专利名称：火花点火式二程循环发动机的冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及点燃式二程循环发动机的冷却系统，它至少在起动的低负载运行条件下使充入燃烧室的新鲜燃气自动点火。
装在摩托车上的现有火花点火式二程循环发动机包括一气缸，该气缸设有废气口和换气口，它们由装在气缸内孔中的活塞打开或关上。在曲轴室中压缩的新鲜燃气通过换气口送入气缸内孔，废气则从废气口排出，在燃烧室中压缩的新鲜燃气由火花塞点火。由于在空转时必须把一定量的新鲜燃气送入气缸，因此设在进气道上的节流阀必须以一定开启度打开，例如以全开的10％或更大的开启度打开。
当在现有火花点火式二程循环发动机的气缸中使用大口径废气口以提高点燃式二程循环发动机在高速高负载运行时的输出和效率时，该点燃式二程循环发动机在低负载运行时会发生新鲜燃气漏气和不稳定燃烧现象，从而增大废气的未经燃烧的碳氢化合物的浓度和燃料消耗。
为解决这类问题，本专利申请的申请人研制出并在日本专利申请No.5—187488中提出一种火花点火式二程循环发动机。这一先前提出的火花点火式二程循环发动机根据发动机转速和节流阀的开启度调节废气控制阀的阀开启比从而把气缸中的压力调节到合适压力，然后至少在低负载运行时由活塞关上废气口，使送入燃烧室的新鲜燃气以适合于发动机运行的点火时间自动点火。
下面把在活化的热环境中纯粹通过控制适合于发动机运行的点火时刻进行起燃的燃烧称为“AR燃烧”。
在低负载运行时能引起AR燃烧的点燃式二程循环发动机用燃气的热能激活新鲜燃气。因此，在起动发动机时由于燃烧室壁温低而难于引起“AR燃烧”。
特别是，现有水冷二程循环发动机01设有冷却水通道，其上有恒温器02，即使在发动机温度低时它也让冷却水以低流速流过，冷却水水泵03与未画出的曲轴直接连接，一水套形成围绕着未画出的气缸内孔的一壁体的冷却水通道，壁体形成燃烧室。因此，冷却水即使在发动机刚起动后也流过围绕着燃烧室壁体的冷却水通道而冷却燃烧室壁体，从而无法提高燃烧室壁体的温度，而难于开始AR燃烧。
本发明涉及对火花点火式二程循环发动机作出改进以克服上述这缺点，因此本发明的一个目的是为点燃式二程循环发动机提供一种冷却系统，它至少在低负载运行时使充入燃烧室的新鲜燃气自动点火，它包括气缸冷却系统和与气缸冷却系统并联、其冷却能力在起动二程循环发动机时低于气缸冷却系统的气缸头冷却系统，其特征在于，具有一冷却水温度调节装置，当在气缸头冷却系统中循环的冷却水的温度达到一预定温度后提高该气缸头冷却系统的冷却能力。
按照本发明，在气缸头冷却系统中循环的冷却水的温度在二程循环发动机起动时的上升速率远大于在气缸冷却系统中循环的冷却水温度的上升速率，燃烧室壁体的温度短时内便达到可进行AR燃烧的温度，从而降低未燃烧碳氢化合物的浓度和燃烧消耗。
气缸头冷却系统的循环冷却水的温度一旦升到预定值，冷却水温度调节装置即工作而增大气缸头冷却系统的冷却能力，从而即使在高负载运行时也把燃料室壁体温度保持在合适的温度上，以确保火花点火式二程循环发动机平稳工作。
下面结合
本发明优选实施例。
图1为装有本发明第一实施例的冷却系统的火花点火式二程循环发动机的气缸的纵向剖面图；图2为图1气缸的侧视图；图3为图1中的III—III向剖面图；图4为图1火花点火式二程循环发动机的后视图；图5为第一实施例的冷却系统的示意图；图6为控制设计图；图7表示对于不同冷却水温度能引起AR燃烧的平均有效指示压力的限度随发动机转速和行驶速度而发生的变动之坐标曲线图8为装有本发明第二实施例的冷却系统的火花点火式二程循环发动机的侧视图；图9为装有本发明第三实施例的冷却系统的火花点火式二程循环发动机的侧视图；图10为现有水冷二程循环发动机的侧视图。
下面参照图1到图5说明本发明一优选实施例的冷却系统。
应用本发明并装有节流阀控制器的一台点燃式二程循环发动机机装在一部未画出的摩托车上。该点燃式二程循环发动机1包括曲轴箱2，固定安装在曲轴箱2上的气缸体3以及固定在气缸体3上端的气缸头4。
一可轴向滑动地安装在气缸体3的气缸内孔5中的活塞6由连杆7连接到曲轴8上。当该活塞在气缸内孔5中轴向运动时，就驱动曲轴8转动。
进气管10连接到曲轴箱2的曲轴室9，汽化器11和针阀13相继排列在进气管10上，汽化器11的活塞型节流阀12由连杆14和杆15连接到节流鼓轮16，节流鼓轮16又用一钢丝连接到未画出的节流手柄16。当在一个方向上转动节流手柄时，节流阀12就被提起而增大节流阀开启度。
进气管10与曲轴箱2的曲轴室9连接，换气口17和废气口18开在气缸内孔5的壁体上，该换气口17通过换气通道19与曲轴室9相通，该废气口18与废气通道20连接。
气缸头在气缸内5上方靠废气口18一边有一凹室形成燃烧室21，火花塞22即位于该凹室内。当活塞6在上行冲程时，空气—燃烧混合物也即新鲜燃气被吸入成为负压的曲轴室9中，而当活塞6在下行冲程时，新鲜燃气在曲轴室9中被压缩，经压缩的新鲜燃气然后因换气口17打开而流入燃烧室。然后，部分燃气从燃烧室21经过换气口17排入换气通道19。当活塞6向上移动时，首先关上换气口17，然后关上废气口18，因此新鲜燃气在燃烧室21中被压缩，活塞6一旦接近顶端死点位置，新鲜燃气就由火花塞22点火或由剩余燃气的热能自动点火。
一废气控制阀23位于废气口18近旁。该废气控制阀23装在气缸体上具有圆弧形纵向截面的凹槽24与纵向载面大致与该凹槽24相同的废气通道件25之间的厚度均匀的间隔26中，它靠枢轴支撑而可在垂直平面中转动。如图2所示，一驱动杆28固定安装在一驱动轴27上，而该驱动轴27与废气控制阀23连接，且该驱动杆28由驱动缆索29连接到一装在废气控制伺服电动机30的输出轴上的滑轮11，该废气控制伺服电动机30驱动废气控制阀23使其在垂直平面中转动，从而把废气控制阀23置于0—100％的废气开启比θe上。
水平截面为U形的废气控制阀侧壁23b装在位于废气通道20相对两侧的间隙32中，因此用来关闭废气口18的废气控制阀23只有圆形部分23a可接触到废气，侧壁23b根本不影响废气气流。
如图4所示，点燃式二程循环发动机1装有曲轴8驱动的冷却水泵33和34。
气缸冷却水通道35的进水端由冷却水管37连接到冷却水水泵33的排水口，气缸头冷却水通道16的进水端由冷却水管38连接到冷却水水泵34的排水口，气缸冷却水通道35的出水端通过恒温器39连接到气缸冷却水箱40的上端，冷却水箱40的下端连接到冷却水水泵33的吸水口。
气缸头冷却水通道36的出水端通过一个三通阀41连接到气缸头冷却水箱42的上端，气缸头冷却水箱42的下端通过管接头43连接到冷却水水泵34的吸水口。气缸头冷却水的温度一旦上升到超过预定温度，中央处理顺45发出操纵伺服电动机44的控制信号，使三通阀41以把气缸头冷却水通道36连接到管接头43而不连接到气缸头冷却水箱42的位置转变成连接到气缸头冷却水箱42而不连接到管接头43的位置。
请参看典型地表示出点燃式二程循环发动机1的主要部分的图5，手动节流阀12的阀门开启度θth由电位计之类的节流阀开启度检测器46检测，然后把表示该阀开启度θth的信号送给中央处理器45。
由发动机转速检测器47检测的表示发动机转速Ne的信号、由进气压力传感器48检测的进气压力Pi、由温度计49测量的冷却水温度、由光传感器50检测的指示压力、最大指示压力生成时间或点火时间或压缩起始压力PEC、离合器的情况以及变速速度都送往中央处理器45。
中央处理器45根据这些输入信号判断火花点火式二程循环发动机1的运行情况并发出控制信号。在AR燃烧工作方式中，中央处理器45根据图6所示的按发动机转速Ne和节流阀开启度θth确定废气阀开启比θe的控制图进行工作并把选定控制图中所确定的废气阀开启比θe的驱动信号△θe发给伺服电动机30。
在图1到图5所示如此构造的冷却系统中，三通阀41通向管接头43的一开口打开，使冷却水不通过气缸头冷却水箱42就返回冷却水水泵34的吸水口。因此，流经气缸头冷却水通道36的冷却水不在气缸头冷却水箱4冷却，从而燃烧室21的壁体不过度冷却。因此，燃烧室21可迅速加热到可进行AR燃烧的温度。
流经气缸头冷却水通道36的冷却水温度一旦上升到预定温度，三通阀41通向管接头的该开口关闭而三通阀41通向气缸头冷却水箱的开口打开，使流经气缸头冷却水通道36的冷却水流入气缸头冷却水箱42，因此，在气缸头冷却水箱42中适当冷却的冷却水被冷却水水泵34返回到气缸头冷却水通道36中，从而把燃烧室21的温度保持在合适范围内，使点燃式二程循环发动机1能继续以正常燃烧方式或AR燃烧方式工作。
请参看图7，当流经气缸头冷却水通道36的冷却水温度从比方说50℃向90℃上升时，适合于AR燃烧的平均有效指示压力下降，从而下限行驶速度也下降。因此，行驶速度即使进一步下降也可进行AR燃烧，尚未燃烧的碳氢化合物的排放受到抑止，燃料消耗减小。
虽然图1到图5所示实施例中的三通阀41设置在气缸头冷却水通道36到气缸头冷却水箱42的连线上，但在另一实施例中，也可如图8所示，把气缸头冷却水通道36经过恒温器51连接到气缸头冷却水箱42，在这里，省略了三通阀41和把三通阀41连接到管接头43的旁路。尽管图8所示实施例不能如图1到图5所示实施例那样迅速地提高流经气缸头冷却水通道36的冷却水的温度，但由于恒温器51的限流作用以及冷却水流所受阻力要比气缸冷却水通道35的冷却水流的阻力大，因而流程气缸头冷却水通道36的冷却水温度上升得比流程气缸冷却水通道35的冷却水快，从而燃烧室壁体也可迅速提高到可进行AR燃烧的温度。
如图9所示，还可将气缸冷却水通道35与气缸头冷却水通道36并联，在冷却水温度高时单个冷却水水泵52使流经气缸冷却水通道35和气缸头冷却水通道36的冷却水流过单个水箱53，在冷却水温度低时，用由中央处理器45发出的控制信号操纵的作动筒55关上气缸头冷却水通道36上的截流阀54，从而提高气缸头冷却水通道36中的冷却水温度。
权利要求
1.一种火花点火式二程循环发动机冷却系统，它使充入燃烧室的燃气至少在低负载运行时自动点火，所述冷却系统包括一气缸冷却系统以及一与该气缸冷却系统并联、而在该二程循环发动机起动时其冷却能力低于该气缸冷却系统的气缸头冷却系统，其特征在于一冷却水温度调节装置，它在气缸头冷却系统的循环冷却水的温度达到一预定值后增大气缸头冷却系统的冷却能力。
全文摘要
一种火花点火式二程循环发动机冷却系统，包括由水泵(33)、冷却水通道(35)、恒温器(39)、水箱(4)组成的气缸冷却系统和由水泵(34)、冷却水通道(36)、三通阀(41)、水箱(42)、管接头(43)和中央处理器(45)组成的气缸头冷却系统，该系统在发动机起动时可迅速提高燃烧室壁体的温度，从而使充入燃烧室的新鲜燃气自动点火，而当气缸头冷却系统中的循环冷却水达到一预定温度时，冷却水温度调节装置又增大该气缸头冷却系统的冷却能力。
文档编号F01P5/10GK1117558SQ94119819
公开日1996年2月28日 申请日期1994年11月25日 优先权日1993年11月27日
发明者中野靖彦, 石桥羊一 申请人:本田技研工业株式会社