本发明涉及一种曲轴箱增压式发动机，特别是这种发动机的改 进的进气和燃料供给系统。

众所周知，除了在活塞上部形成有一个可变容积的燃烧室之外， 往复式发动机中活塞的下部区域也会作为压缩机进行工作。当曲轴 室容积的变化被用作向燃烧室中泵送空气的装置时，对于两冲程发 动机则是通常的情况，并且，这种发动机叫做两冲程曲轴箱压缩发 动机。

这种结构也已经被用在四冲程发动机曲轴箱中做为一个空气泵。 对于四冲程发动机，由于燃烧是在曲轴箱每两转发生一次，因而可以 实现有效的压力升高。因此，可以形成两个泵送相位，一个给定的燃 烧相位，并且可以使压力增加。

然而，这种曲轴箱压缩机的效率取决于在其中保持一个很小的 余隙容积。因此，在本人申请的美国专利US 5377634，名称为＂往复 式机器的压缩机系统＂，授权日为1995年1月3号，并且转让给授让人 的专利申请中已提出了一种结构，其中曲轴箱的容积被保持在较小 的水平上，并且活塞、连杆和曲轴与曲轴箱形成配合，从而提供出一 台压缩机。这是一个提高发动机输出功率的最有效的途径。

然而，它在将燃料供入发动机时仍存在问题。在曲轴箱用作压 缩机时，就希望在曲轴室和发动机的进气阀之间的曲轴箱排出侧提 供一个蓄压室。蓄压室对于储存压力直到进气阀打开，并且降低压 力波动是非常有用的。然而，如果充气设备或者化油器设置在这一 侧，那么体积很大的蓄压室的元件和设备的安置将会出现问题。

因此，本发明的一个一般性目的是提供一种改进的曲轴箱压缩 型内燃机，其中充气和进气系统保持了高的效率并且在结构上很紧 凑。

本发明的另一个目的是提供一种曲轴箱压缩式发动机的改进的 进气和充气系统，其中蓄压室可以设置在排出的一端并且充气设备 可以以不减小蓄压室容积的方式进行安装。

将充气设备设置在发动机的进气一侧可以获得某些优点。因此， 供入曲轴箱中进行压缩的空气进气中也包括有燃料。这一点的优点 是可以确保燃料在进入燃烧室之前挥发。另外，在曲轴箱中部分挥 发的燃料产生了冷却效应，从而有助于降低发动机的热损失并且改 善其效率。

因此，本发明的再一个目的是其中一种曲轴箱压缩发动机的改 进的进气系统，其中充气设备是在曲轴箱压缩室的上游。

当充气设备设置在曲轴室的上游侧时，会导致另外一个问题。 那就是，在化油器作为充气设备时，传统的方法是用节气门来控制发 动机的速度，节气门构成了充气设备的一部分。然而，如果充气设备 设置在曲轴室的上游侧，那么发动机的制动性能将被大大降低。

即，当操作者需要降低由发动机驱动的负载速度并且关闭了节 气门时，由于节气门是通过蓄压室而与燃烧室分开设置的，因而发动 机不能立即实现停车。蓄压室完成了其缓冲压力的功能，而结果是 这种结构降低了发动机的制动性能。

因此，本发明的再一个目的是提供一种曲轴箱压缩内燃机的改 进的进气和充气系统，其中在保持了上述优点的同时能够实现发动 机的制动。

本发明还有一个目的是提供一种曲轴箱压缩发动机的改进的节 气门设置，其中节气门与充气系统分开设置，从而在不损失上述优点 的情况下改进了发动机的制动性能。

将这种形式发动机的充气系统设置在曲轴箱的进口一侧还有另 一个缺点，即，在瞬时状态下的控制将变得恶化。即，通过增加功率 输出多次按照操作者的愿望改变发动机的工作状态。当充气设备设 置在曲轴箱的下游时，在一段时间以前提出的增加燃料供应的要求 才会实际到达燃烧室中，因而，发动机的工作过程会有一些滞后。

因此，本发明的再一个目的是提供一种曲轴箱压缩式内燃机的 改进的进气系统，其中充气设备具有良好的瞬时响应。

本发明适用于一种内燃机中，它包括缸体、缸盖组件，从而限定 出个气缸筒。一个活塞在气缸筒中往复运动并且在气缸筒的一端限 定出一个燃烧室。一个曲轴室形成于气缸筒的另一端并且包括一根 旋转支撑的曲轴。曲轴、将活塞与曲轴连结的连杆、活塞以及曲轴 箱形成当活塞在气缸筒中往复运动时使曲轴室具有压缩功能的形式。 曲轴箱还有一个功能，即作为将外界的空气在压力下供入燃烧室的 进气系统的一部分。进气系统除包括除曲轴室之外，还包括一条将 外界空气供入曲轴室的外界空气入口和一个将加压的空气导入燃烧 室中的加压空气导管。一个人工控制的节气门设置在空气导管中用 来控制流经其中的节流。一台充气设备，与节气门分开设置，将燃料 供入燃烧室中。

图1是沿着本发明的一个实施例的内燃机气缸的部分剖视简图。

图2是沿图1中2-2线的放大剖视图。

图3是沿图1中3-3线的剖视图，并且显示了活塞与连杆之间的连 接状态。

图4是沿图3平面的垂直面的放大剖视图，也显示出了活塞连杆 的连接以及润滑机构。

图5是表示本发明另一个实施例的部分简图。

图6是类似于图5的部分视图，显示出了本发明的再一个实施例。

图7是表示该实施例的低速充气设备的放大剖视图以及它与节 气门的关系。

下面根据附图说明本发明的实施例。

图1至图4是权利要求1、2所述的本发明一个实施例的曲轴箱增 压式发动机燃料供给装置的说明图，图1是本实施例发动机的侧视剖 视图，图2、图3分别是图1中2-2线的剖视图和3-4线的剖视图，图4是 连杆小端部的放大图。在本发明中是对适用于四冲程单气缸发动 的情况进行举例说明

图1中，1是本实施例的横置四冲程单气缸发动机，该发动机1的 曲轴箱2的结合面上连接有空冷式缸体3，该缸体3的结合面上连接有 缸盖4。在该缸盖4与缸筒3a相对的结合面部分上向内凹入设置有构 成燃烧室的燃烧凹部4a，在该凹部4a内插入有图中未示出的火花塞。

上述气缸盖4的燃烧凹部4a上分别开有吸气口5、排气口6，吸气 口5和排气口6分别从气缸盖的上壁侧和下壁侧导出。另外吸气口5 的燃烧室开口上可自由开闭地配置有吸气阀7，排气口6的燃烧室开 口上则可自由开闭的设置有排气阀8，该吸气阀7、排气阀8通过阀弹 簧9压向关闭的方向。

上述缸盖4上沿垂直于水面的方向配置有作为开闭驱动各阀7、 8的阀驱动机构的凸轮轴10。

该凸轮轴10的一端通过图中未示的链轮以及链条10a(参见图3) 连接在与后述曲轴20相结合的驱动链轮13(参见图2)上。上述凸轮 轴10的上下侧配置有与其平行延深的一对摇壁轴11、11，在各摇壁 轴11上可自由摆动地安装有摇壁12。该摇壁12的一端与凸轮轴10的 凸轮前缘相接触，另一端部则与阀7、8的上端相接触。

上述缸体3的缸筒3a内可自由滑动地插入配置有活塞16。在该 活塞16处由与燃烧室相反一侧的缸筒3a以及曲轴箱2构成曲轴室23。 在该活塞16上通过活塞销18、轴承19连接有连杆17的小端部17a，该 连杆17的大端部17b通过轴承22连接在曲轴20的曲轴销21上。

上述曲轴20收容在曲轴室23内的上述曲轴箱2的曲轴室23中，其 形成圆板状的一对曲轴壁24由上述曲轴销21连接在一起，该曲轴壁 24上形成与轴颈25一体成型的结构，该轴颈部25通过径向轴承26支 撑在曲轴箱2中。另外上述轴颈部分25突出于曲轴箱2的外侧，一边 的突出部分安装有发电机28。另外，27是油封。

与上述曲轴箱2的曲轴箱20相垂直的左右内侧壁2a与该缸体3的 朝曲轴箱2嵌合的部分3b沿图中上下形成的切口3a处在同一个面上， 在该左右内侧壁2a以及切口槽3c上以很小的间隙滑动连接有连杆17 的左右侧面17c，另外，在围住该曲轴箱2的曲轴所形成的圆弧状内周 壁2b上带有一定的微小间隙，滑动连接有上述连杆17的大端部连杆 17b的外周面，另外，曲轴箱2的上述左右内侧壁2a上向内凹入设置有 收容配置上述各内柄壁24的圆形凹部2c，该凹部2c与曲轴壁24之间 设置有很小的间隙。这样，曲柄壁24的连杆侧壁24a与连杆17的左右 侧面17c之间也以微小的间隙滑动连接。

另外，上述活塞16的裙部上凹入设置有三角形的凹部16a，与该 凹部16a的裙部外周相对应的部分形成有切口16b。上述凹部16a内 插入配置上述连杆17的小端部17a。上述凹部16a的内周面上以微小 间隙滑动连接有上述连杆17的小端部17a，另外，凹部16a的左右侧 面16c上则以向小间隙滑动连接有上述左右侧面17c。

通过上述结构的曲轴室23、曲柄臂24以及活塞16所围住的部分 形成了连杆收容室，该连杆收容室除了在活塞16位于上死点附近位 置的情况下，在曲轴角度中该连杆17与上下内部至少一方的曲轴箱2 的左右侧壁的2a或者缸体3的切口3c相嵌合，通过该连器材上17划分 出吸入室A和压缩室b。另外，在活塞16位于下死点位置时，连杆17不 与上述两左右内侧壁2a、2a相嵌合，由于活塞16的裙部与气缸筒3a 的端部基本上是一致的，因而由连杆17可以维持对吸入室A和压缩室 b的划分。这样，随着上述活塞16从上死点位置状态沿曲轴线20的顺 时针的方向旋转，如图1所示，通过连杆17在图示所示点画线位置、 双点画线位置和实线位置的移动使吸入室A的容积增加，从而吸入空 气，同时压缩室b的容积减小，将上一个行程吸入的空气进行压缩，从 而构成了容积型增压机。另外，这种结构已在上述特开平6-93869号 公告中详细说明。

上述曲轴箱2的下面与上述吸入室A连通，其与下方开口的吸入 通路35一体成形，该吸入通路35的底面开口上安装有封闭用的盖子 36。这样，在上述吸入通路35的图1的前方的壁面上形成有指向曲轴 方向的吸入口35a，该吸入口35a上连接的吸入管37的下游端。该吸 入管27通过发动机的侧部向外部延伸，其上游侧连接着图中未示出 的空气滤清器。

另外，上述曲轴箱2的上面一体形成有向上方开口的吸气通路38， 该吸气通路38上一体形成有将该通路38与压缩室B区分开的隔壁39。 该隔壁39的内表面与连杆17的外周面形成滑动连接。上述隔壁39上 形成有将吸气通路35与压缩室b相连通的排出口40。另外，本实施例 的发动机1如图1所示是沿气缸筒轴的水平方向搭载在车辆上的，因 而，上述排出口40位于上下方向的上侧，而上述吸入口35a则位于上 下方向的下侧。

上述隔壁39的排出口40部分的外表面上可自由开闭地配置在簧 片阀42，该簧片阀42由用钛作为主成分的由轻和金材料构成的阀板 41a和设置在该阀42的左侧、限制上述阀板41a的开度的档块41b构 成，该档块41b及阀板41a的一个端部由螺钉43与隔壁39固定在一起。 上述档块41b形成与阀板41a相同的大小，该档块41b的阀板接触面上 通过烧结固定有由橡胶等构成的弹性材料41c，由此，缓和上述阀板 41a的冲击力，从而延长寿命。

上述吸气通路38上连接有构成蓄压室C的吸气室45。该吸气室 45的侧壁上连接有吸气管46，该吸气管46连接着上述气缸盖4的吸气 孔5。中外，上述吸气管46的中间还设置有化油器47，该化油器47通 过泵48连接着燃料箱19。该化油器47通过吸气管46的吸气室45配置 在下游侧，从而改善了加减速时的响应性能。

另外，上述吸气管46的上游端开口46a与吸气室45的内壁形成同 一个面，从而使向上述吸气管46的吸气室45a内的突出量设定为零。 由于该吸气管46的突出量是零，因而，吸气阀7打开时的压力降直接 到达簧片阀42，从而延长了的簧片阀42的开启时间，由此增大了增压 量。

上述吸气室45和吸入管37通过旁通路50相连通。该旁通通路50 通过旁通阀51自由开闭。该旁通阀51由于形成了使阀体51a在模片 室52内的负压的作用下向开启位置移动的结构，因而上述模片52通 过负压通路53与上述吸气管46的下游侧端(化油器47的下游侧)相连 通。上述旁通阀51例如在节气阀开度小时吸气负压变大，通过该负 压开启旁通通路50从而使吸气室45内的压力下降。

这样，在位于上述曲轴箱室23上游侧的吸入管37的上游端附近 设置化油器47，在该化油器47的上游侧连接空气滤清器(图中未示)。 在上述化油器47上通过图中未示出的泵与燃料箱相连接。另外，在 位于上述蓄压室C的下游侧的吸入管46的中间设置碟形气门90。该 节气阀90通过绳索91按照风门手柄开启操作的比例驱动开闭。

60是润滑装置，它由第1润滑系统61和与之独立设置的第2润滑 系统62构成。上述第1润滑系统61通过供给泵64将润滑油供给管65 连接在充有四冲程用润滑油的第1储油室63上，该供给管65的供给口 55a与构成缸盖4阀驱动机构的凸轮轴10的部分相连接从而构成。另 外，润滑该凸轮轴10部分的润滑油返回到收容上述链条10a的链条室 10b内，在此对链条10a、驱动链轮13、图示未示的被驱动链轮以及 图示中左侧的轴承26(带有密封环)分别进行润滑，之后通过回收管 66回收到上述第1贮留室63中。

上述第2润滑系统62是将主供油供给管71、压送泵72连接在通 有二冲程用润滑油第2贮留室70上，该泵72上连接有第1、第2副供给 管73、74，该第1副供给管连接在缸体3的活塞滑动部分上，同时，第2 副供给管74则连接在曲轴室23的轴径轴承部分上从而构成。

上述压送泵72由于是在图中未示出的、电磁式滑油泵的螺线管 改良出来的，在注塞的推杆上固定有衔铁，通过电磁线圈吸引该衔铁 的方式构成。由此，使得该泵72排出的压力增大，超过了增压压力， 从而能够将油料进行供给。

上述第1副供给管73的排油口73a沿垂直于曲轴20垂直的方向穿 过缸体2的套筒，比位于下死点的活塞16的第2活塞环更靠近曲轴室 一侧。另外，比上述活塞16的第2活塞环更靠近活塞室一侧的外表面 上形成有沿曲轴方向平行切出的两个存油用的凹部75、76。该凹部 75通过活塞16的移动在于排出口73a相一致时将从排出口73a供给而 积存的油、以及凹部76如下所述将从上述排出口73a相一致时将从 排出口73a供给而积存的油、以及凹部76如下所述将从上述排出口 73a供给而积存的油，分别在上述排出口73a由活塞16塞住时进行润 滑，其结果是防止了该排出口73a由于活塞16的封闭而产生润滑故障。

另外，上述连杆17的上端部17a的外表面沿其圆周方向形成导油 槽81，上述活塞16上形成有连通上述导油槽81与上述下侧凹部76的 连通孔77。另外，上述小端部17a的与上述连通孔77相反的一侧形成 有连通活塞销18、轴承19的连通孔78。由此，使上述排出口73a与下 述加油孔80供给的上述导油槽81内的一部分油从上述连通孔78供给 轴承19，剩下的一部分从上述连通孔77供给小端部17a与活塞16的滑 动面，从而供入上述凹部76中。

上述吸通路78的底部与隔壁39的拐角部分位于整个吸气室45内 的最底的位置，该角部上形成有连通上述蓄压室C与曲轴室23的小直 径的回油孔80。该回油孔80的大小设定成蓄压室C内的空气泄漏量 不损害增压压力的程度。该回油孔80由于将吸气通路38底部所积存 的油供给到活塞16、曲轴箱2的各滑动面上，因而其一部分通过上述 导油槽81从两个连通孔77、78供给活塞16、连杆小端部17a、活塞 销18的滑动面以及活塞气缸筒的滑动面上。

上述第2副供给管74的排油口74a穿过曲轴箱2到达图2右侧的 轴颈轴承26。这样，供给该右侧轴颈轴承26中的油供入了曲轴箱2 有各内周壁2a、2b以及圆形凹部2c和曲轴20的缝隙之间以及各滑动 面上。

另外，在封闭上述曲轴箱2的吸入通路35的盖36上形成有开口于 该通路35内的回油通路83。该回油通路83上连接有回收管84，该回 收管84连接在第2储油箱70上。由此，从上述第1、第2副供给管73、 74供给的油在润滑各滑动面之后，从曲轴箱2的吸入室A返回到吸入 通路35内的盖36的上面，在此被回收。在本实施例中，采用了将上述 发动机1横置、将增压压力高的压缩室b向上配置、同时将空气从曲 轴箱2的下方吸入的结构。这样，通过重力和增压压力的相互作用， 润滑油就会聚集在曲轴箱2的最下部，即上述盖36的上表面，从而能 够回收润滑油，并可以再次使用。

下面对本实施例的作用及效果进行说明。

本实施例的发动机1在曲轴20每转一圈中，连杆17的大端部17b 的外周面接近曲轴箱2的圆弧部内周壁2b后，在到达最上方的摆期间， 通过连杆17扫过的容积的空气被压送到吸气箱45内储存起来，这样 在发动机1的吸气形成中吸气阀7一旦开启便将上述曲轴20每转一圈 所压送的空气的两倍的空气增压到燃烧室内。

在本实施例中，曲轴室23的上游侧连接的吸入管37上由于配置 有化油器47，对于燃烧与空气的混合气从入燃料室中是最简便的，可 以采用以往市场上销售的通常的化油器，从而使成本降低。即，在例 如化油器配置在曲轴室23a下游侧的情况下，由于化油器中供入了加 压空气，因而必需采用考虑到这一点的化油器结构以及向该化油器 供给燃料的方法，从而使成本提高。另外，本实施例中的未汽化燃料 通过在曲轴室23内进行气化从而可以对带有活塞16的曲轴室23附近 的部件进行有效的冷却。

另一方面，在将化油器配置在曲轴10上游侧的情况下，由于吸气 系统的化油器下游侧的容积与通常较大，在发动机制动时增压压力 的降低需要时间，因而会出现发动机制动效果缓慢的问题。对此在 本发明中，将节气门90设置在蓄压室C下游侧连通的吸气管46的中间， 发动机制动时由于扭动上述节气门90，因而发动机制动时能够使增 压压力直线下跌，从而可以使发动机的制动效果迅速。

图5是权利要求3的发明的一个实施例的曲轴室增加式四冲程发 动机燃料供给装置示意模示图，图中与图1相同的符号表示相同或相 当的部分。

本实施例发动机1的燃料供给装置是把吸入管37连接在上述曲 轴箱2的吸入室2a上，在压缩室2b上通过簧片阀42连接着蓄压室C的 吸气箱45，该吸气箱45上连接的吸气管46连接在吸气口5上，其余基 本的结构与上述实施例大致相同。另外上述吸入管37与吸气箱45通 过旁通通路50连通，该旁通通路50上设有旁通阀51。

上述吸入管37的上游侧设置有具有脉冲室功能的消音器92，另 外上述吸气管46的下游侧设置有低速区域中使用的化油器93。该化 油器93带有通过图中未示的节气门操作而开闭的节气门和通过吸气 负压而开闭活塞阀的可变文丘里管结构。

上述化油器93上通过燃料泵94、过滤器95与燃料箱96相连接。 另外，上述燃料泵94中连接有中、高速区域使用的燃料喷射通路98， 该燃料喷射通路98通过流量控制阀9与上述吸气管46的下游端的吸 气口5相连通。

99是电控单元，在此输入节气门的开度信号a、发动机的旋转数 信号b以及振动检测信号，对应于该各个输入信号而通过点火线圈 101来控制火花塞100的点火时间，另外，对具有排放阀功能的旁通阀 51的开闭进行控制。

增压压力上升过高则容易发生暴震。上述99一旦增压压力到达 一定值以上时就会开启旁通阀51从而降低蓄压室C的压力由此防止 了暴震的发生。另外，防止暴震发生还可以采用推迟点火时间的方 法，通过维护增压压力以下的最佳点火时间便能够有效的得到发动 机输出。

另外，上述ECU 99对应于发动机负荷的增压压力控制用的节气 门开度信号a来控制旁通阀51的开闭。相对于发动机的负荷如果增 压压力过大就会使燃料的消耗过大。为此上述ECU 99在部分负荷下 增压压力下降时减少泵的工作。在这种情况下，例如为了使加速时 的性能提高，相对于节气门的动作，处于旁通阀之后进行动作，即可 以将节气门与旁通阀的动作时间控制在维持一个时间差，这样，即使 节气门拧动，增压压力也不会直线下降，在节气门再次开启的场合， 就会提早使增压压力上升从而能够提高加速性能。

另外，在本实施例中，对于低速、低负荷的运转区域，由化油器 93供给燃料，这样，通过节气门开度信号a、发动机旋转数信号b判断 出中、高速，中、高负荷的运转区域，通过燃料喷射阀97的动作使燃 料向着吸气口5喷射供给。

图6和图7是权利要求4的本发明的一个实施例的曲轴室增压式 四冲程发动机燃料供给装置示意模示图，图中，与图5相同的符号表 示相同或相当的部分。本实施例发动机的燃料供给装置是将吸入管 37连接在曲轴箱2上，同时，将消音器92连接在该吸入管37的上游侧， 将吸气管46通过吸气箱45连接在上述曲轴箱2上，将该吸气管45连接 在吸气口5上，在将上述吸入管37与吸气箱45通过旁通通路50连通同 时，将旁通阀51设置在该通路50上，其它的基本构造与上述实施例大 致相同。

在上述吸气管35的中间设置有中高速、中、高负荷用化油器 102，另外在上述吸气管46的中间设置有低速、低负荷化油器103。 上述化油器103，设有通过节气门的操作而开闭的使碟式节气门104 旁通通路104a，缩小的部分46b的喷嘴105与浮子室46c相连通。

另外，上述吸气管46的比化油器103还靠下的下游侧与上述旁通 阀51通过负压通路106相连通。由此，在吸气管46内的增压压力高于 所一定值以上时打开旁通阀51从而防止增压压力上升过高。

对于本实施例的燃料供给装置，在例如低负荷区域化油器103的 节气门104的开度较窄，因而旁通通路46的负压较大，从而向主化油 器103供入燃料。另一方面，一旦到达中、高负荷区域，由于上述节 气门104的开度扩大，旁通通路内负压变的不大，从而向该化油器103 的燃料的供应量变不会增加，从而使吸入管37的化油器102的燃料的 供应量增加。

通过这种发动机的低速、低负荷运转区域以及中、高速、中、 高负荷运转区域，使燃料的供给由低负荷用化油器103和中、高负荷 用化油器102来分担，从而能够使发动机在整个运转区域的全过程中 得到稳定的燃料供给量。另外，由于将化油器103配置在吸气室45下 游侧吸气口5附近的位置，从而能够提高加减速时的反应性能。

另外，在上述各实施例中，适用于四冲程单气缸式发动机的情况 举例说明的，本发明也适用于四冲程多气缸发动机以及两冲程发动 机。在适用于二冲程发动机的情况下，将压缩室的排出口与扫气通 路相连通。

从上面的描述中可以容易地看出本发明所描述的实施例为曲轴 箱压缩式内燃机提供了一种非常有效的进气系统，它在制动和加速 两种情况下均匀有良好的节气门响应，其结构紧凑，而且它还提供了 一种结构，其中供入燃料室的进气的最大压力可以按照需要控制。 当然，上面所描述的仅是本发明的一个实施例，在不违背本发明的精 神和范围的情况下可以作各种的变形和改进。