CN201255067Y - 双点火摩托车顶杆式发动机 - Google Patents

Abstract

一种双点火摩托车顶杆式发动机，属于发动机技术领域。其改进之处在于，在缸头上设有第二火花塞孔，该火花塞孔外端阶梯孔的孔壁上设有内通风孔和外通风孔。点火系统中充电线圈、整流二极管T、振荡电路和电压控制单元顺次连接；由相应的二极管、电容器及高压包、火花塞组成并联的第一、二点火单元接在电压控制单元的输出端；触发线圈、整形电路和CPU顺次连接，两个可控硅的一端相应地连接在二极管和电容器之间，其控制极分别连接CPU。另外，因减小了热力部件的磨擦损失及实现了主要运转部件的轻量化设计，使其能够产生功率、扭矩输出增大以及整机振动减小的效果。该机双点火发动机造价低，点火能量稳定、工作可靠，运行噪音低。

Description

双点火摩托车顶杆式发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，具体地说，涉及一种在现有的摩托车用CG125发动机基础上改进的双点火摩托车顶杆式发动机。

背景技术

目前我国已发展成为摩托车产销量第一大国，年产量一千多万台，如何研制开发高性能发动机，缩短并超过国外摩托车强国，成为摩托车行业的首要任务。

我国的摩托车从改革开放到今天为止，基本上是以日本三大品牌为依托，国内重多摩托车企业对其进行技术引进和仿制，目前部分技术已达到了国际水平，例如通过单纯改进机械类部件对发动机性能的提高空间越来越困难。

点火系统是直接影响发动机性能最重要的因素。目前的单缸发动机多采用单点火系统，单点火燃烧受均质燃烧的局限，使发动机混合气燃烧速度慢，燃烧时间长，缸壁出现淬冷的机会大，CO、HC的排放高，无法达到高的压缩比。另外，一个火花塞还可能造成断火，使发动机无法工作。

为解决上述问题，近年来，有关文献上也相继出现了关于单缸发动机采用双点火的方案，例如公告号为CN2721882Y，公告日为2005年8月31日，公开了一种单缸发动机采用双点火的方案，对解决上述问题有明显的效果。但这些方案均是以新设计发动机为基础，其在结构布局上比较自由，但是设计成本和生产成本较高。

另外，现有摩托车发动机的缸头为铝合金缸头，该种气缸头通过顶杆的运动带动摇臂—气门运动，只有当顶杆与摇臂之间、摇臂与气门之间的间隙适当时，发动机运行才平稳，噪音才低；由于铝合金缸头的线膨胀系数较大，当发动机运行温度上升时，铝合金产生膨胀造成顶杆与摇臂之间、摇臂与气门之间的间隙加大，发动机噪音较大。

再者，作为点火系统重要部件的点火器，其性能对点火系统工作的可靠性影响是直接的。例如图5，现有单缸发动机电容式单点火系统。由磁电机发出的交流电经二极管整流后向电容器充电，另一方面由磁电机产生的相位控制脉冲(PC脉冲)经整形电路触发可控硅，电容器立即通过可控硅向点火线圈的初级线圈放电，同时在次级线圈感应出高压电动势，再经火化塞放电点燃混合气。这种结构的磁电机充电线圈直径一般为0.12—0.14毫米，比较细，自身电阻大、损耗高，为获得足够的点火能量，就需要提高磁电机充电线圈的匝数，增加了线圈绕制难度；而且由于同样的原因，线圈以烧损，使发动机无法点火。再者，此种点火器电容器的充电电压由磁电机来决定，无法实现人为控制，导致点火能量不管是低速还是高速均不足，无法发挥发动机的最大性能。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种在现有CG125单缸单点火发动机基础上改进的双点火摩托车顶杆式发动机，该机双点火设计造价低，点火能量稳定、工作可靠，还可降低运行噪音；同时解决功率、扭矩输出较小的问题。

本实用新型的技术方案是：双点火摩托车顶杆式发动机，包括活塞一环、活塞二环和油环，活塞、活塞销和曲柄连杆组件，以及缸头和点火装置，其特征在于，在缸头的另一侧与原第一火花塞孔相对应设有与燃烧室相通的第二火花塞孔，所述的第二火花塞孔外端为一阶梯孔，该阶梯孔的孔壁上设有一对与第一火花塞孔外端的外界空间相通的内通风孔，还设有一对位于缸头翅片之间且与外界空间相通的外通风孔；所述的点火装置中，磁电机充电线圈的一端、整流二极管T、振荡电路和电压控制单元顺次连接；由二极管T1、电容器C1及高压包、火化塞组成第一点火单元；由二极管T2、电容器C2及高压包、火化塞组成第二点火单元；第一点火单元和第二点火单元并联后接在电压控制单元的输出端；磁电机触发线圈的一端、整形电路、CPU顺次连接，可控硅SCR1、SCR2的一端相应地连接在二极管T1和电容器C1、二极管T2和电容器C2之间，可控硅SCR1、SCR2的控制极分别连接CPU。

本实用新型进一步的技术方案是：

缸头上四个摇臂支架孔以及三个摇臂支架固定螺栓孔内均嵌置铸铁架，所述的铸铁架在气缸体内为一个整体浇注。

磁电机充电线圈直径为0.36毫米。

对相关部件进行了轻量化设计：活塞一环、活塞二环、油环的环厚较正常减小1/3；活塞高度较正常减小1/3；与活塞相配的活塞销长度较正常减小7毫米，外径较正常减小2毫米；活塞一环、活塞二环、油环、活塞的重量分别比正常减轻1/3；汽缸高度尺寸较正常小0.3毫米；不含左曲柄轴承、右曲柄轴承及正时齿轮在内的曲柄连杆组件的重量较正常减轻1/3；左箱体及右箱体曲柄轴承孔径较正常扩大至Φ72以分别与加强吸振左曲柄轴承、右曲柄轴承配合。

另外，汽缸高度由正常的68.25毫米调整为67.75毫米，相应的压缩比由正常的9：1变更为9.3：1。

本实用新型的有益效果是：

1、采用双点火后，两个火花塞点火，急速形成强大的涡流，加快了火焰的传播速度，火焰的传播距离约缩短了一半，燃烧时间也相应减少，在排气门开启前，来不及燃烧的油气可完全燃烧，从而大幅度提高了热量的利用率。

2、由于燃烧时间缩短，不同转速下最大扭矩的点火提前角减小，因此点火时燃烧室的温度和压力都较高，有利于速燃和点火。

3、混合气在时间空间上存在不均匀性，一个火花塞可能造成断火，在稀燃发动机中，两个火花塞增加了着火可能性。

4、由于增大了点火能量，同等条件下，可点燃更稀的混合气，缩短燃烧时间，并可增大压缩比，缸壁出现淬冷的机会减少，降低了CO、HC的排放。单点火燃烧受均质燃烧的局限，在使用同种燃油时无法达到高的压缩比，双点火系统抛弃了均匀燃烧效率，达到速燃和稀燃，使混合气混合的更合理，让燃烧室中不同区域油气的燃爆时间差缩短，达到高出力、燃烧完全及低排污。

5、发动机运转时，双路独立点火；可以两路同时工作，也可一路工作，另一路停止，也可以不同的点火提前角工作。

6、由于是在现有单缸单点火发动机基础上改进的双点火摩托车顶杆式发动机，最大继承了原机结构和优势，因而该机双点火设计造价低，工作可靠。内、外通风孔的设计，使得双火花塞基本具有相通的外部环境。

7、由于四个摇臂支架孔以及三个摇臂支架固定螺栓孔内均嵌置铸铁架，由于铸铁的线膨胀系数比铝合金小的多，因而就可以有效地控制了由发动机温升的变化所产生的顶杆与摇臂、摇臂与气门之间的间隙增大带来的发动机噪音和进排气量的变化，从而有效地起到了降低发动机噪音和提高发动机的工作稳定性能。

8、磁电机充电线圈直径，比较粗，自身电阻小、损耗低，匝数少，减少了线圈绕制难度，降低了成本；而且由于同样的原因，线圈抗烧损能力提高，提高了发动机工作的可靠性。

9、由于设置了振荡电路和电压控制，使得充电电压高于某一值时振荡电路停止工作，而低于某一值时，振荡电路开始工作；最终使得发动机从低速到高速均可保持较高的点火能量。

10、发动机运转时，双路独立点火；可以两路同时工作，也可一路工作，另一路停止，也可以不同的点火提前角工作。

11、因减小了热力部件的磨擦损失及实现了主要运转部件的轻量化设计，使其能够产生功率、扭矩输出增大以及整机振动减小的效果。

附图说明

图1为本实用新型的缸头沿双火花塞中心平面的剖视图；

图2为图1的W向局部视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型的缸头内嵌置铸铁架结构示意图；

图5为现有单缸单点火原理图；

图6为本实用新型单缸双点火原理图。

具体实施方式

双点火摩托车顶杆式发动机，涉及发动机缸头的改进，及与之相应的双点火系统两大部分。

如图1、图2、图3所示。

缸头改进之处在于，在缸头1的另一侧与原第一火花塞孔2相对应设有与燃烧室3相通的第二火花塞孔4，所述的第二火花塞孔外端为一阶梯孔5，该阶梯孔的孔壁上设有一对与第一火花塞孔外端的外界空间相通的内通风孔6，还设有一对位于缸头翅片之间且与外界空间相通的外通风孔7。

如图3、图4所示。

缸头上四个摇臂支架孔8以及三个摇臂支架固定螺栓孔9内均嵌置铸铁架10，所述的铸铁架在气缸体内为一个整体浇注。铸铁架10在模具内定位后，以复合浇注方式一次性嵌入汽缸头内，压铸成毛胚后，通常方式机加工。

如图6。

磁电机充电线圈的一端、整流二极管T、振荡电路和电压控制单元顺次连接构成充电电路的一部；由于设置了振荡电路和电压控制，使得充电电压高于某一值时振荡电路停止工作，而低于某一值时，振荡电路开始工作；最终使得发动机从低速到高速均可保持较高的点火能量。

由二极管T1、电容器C1及高压包、火化塞组成第一点火单元。

由二极管T2、电容器C2及高压包、火化塞组成第二点火单元。

第一点火单元和第二点火单元并联后接在电压控制单元的输出端。

磁电机触发线圈的一端、整形电路、CPU顺次连接。

可控硅SCR1、SCR2的一端相应地连接在二极管T1和电容器C1、二极管T2和电容器C2之间的电路中，可控硅SCR1、SCR2的控制极分别连接CPU。

CG125磁电机充电线圈直径可改进为0.36毫米。不同的机型其磁电机充电线圈直径有所不同。

发动机运转时，双路独立点火；可以两路同时工作，也可一路工作，另一路停止，也可以不同的点火提前角工作。

其基本工作过程为：

磁电机充电线圈发出的电能经整流二极管后变为直流，经振荡电路变为交流、经电压控制单元提供所需要的电压、再次经二极管整流变为直流后向电容器充电，而触发电路中的CPU根据发动机特性在任意转速下实现任意角度的点火提前角，并向可控硅发出指令，使第一点火单元和第二点火单元的电容器向高压包、火化塞放电。

因活塞组的摩擦损失其主导作用，是制约内燃机机械效率进一步提高的主要障碍，故而在本实用新型中充分考虑到活塞环的密封性、摩合性、刮油性、抗摩擦性、减摩性及面压合适的前提下，将环厚较正常减小1/3，达到减小磨擦损失的目的，即将活塞一环、活塞二环、油环的环厚较正常减小1/3；活塞高度较正常减小1/3。与活塞相配的活塞销长度较正常减小7毫米，外径较正常减小2毫米。在保证活塞安全耐久及抵抗严重的热负荷和机械负荷的前提下，活塞一环、活塞二环、油环、活塞的重量分别比正常减轻1/3；汽缸高度尺寸较正常小0.3毫米，达到减小磨擦损失，转速强化和提高性能的目的；曲柄连杆组合采取轻量化设计，不含左曲柄轴承、右曲柄轴承及正时齿轮在内的曲柄连杆组件的重量较正常减轻1/3；左箱体及右箱体曲柄轴承孔径较正常扩大至Φ72以分别与加强吸振左曲柄轴承、右曲柄轴承配合。减小曲柄连杆运转过程的不平衡量，以达到减轻整机振动的目的；使用加强型具备吸振功能的左右曲柄轴承，进一步减轻曲柄组合运转不平衡造成的振动。汽缸高度由正常的68.25毫米调整为67.75毫米，相应的压缩比由正常的9：1变更为9.3：1。因减小了热力部件的磨擦损失及实现了主要运转部件的轻量化设计，使其能够产生功率、扭矩输出增大一及整机振动减小的效果。

Claims (5)

1、双点火摩托车顶杆式发动机，包括活塞一环、活塞二环和油环，活塞、活塞销和曲柄连杆组件，以及缸头和点火装置，其特征在于，在缸头的另一侧与原第一火花塞孔相对应设有与燃烧室相通的第二火花塞孔，所述的第二火花塞孔外端为一阶梯孔，该阶梯孔的孔壁上设有一对与第一火花塞孔外端的外界空间相通的内通风孔，还设有一对位于缸头翅片之间且与外界空间相通的外通风孔；所述的点火装置中，磁电机充电线圈的一端、整流二极管T、振荡电路和电压控制单元顺次连接；由二极管(T1)、电容器(C1)及高压包、火化塞组成第一点火单元；由二极管(T2)、电容器(C2)及高压包、火化塞组成第二点火单元；第一点火单元和第二点火单元并联后接在电压控制单元的输出端；磁电机触发线圈的一端、整形电路、CPU顺次连接，可控硅(SCR1)、(SCR2)的一端相应地连接在二极管(T1)和电容器(C1)、二极管(T2)和电容器(C2)之间，可控硅(SCR1)、(SCR2)的控制极分别连接CPU。

2、根据权利要求1所述的双点火摩托车顶杆式发动机，其特征在于，缸头上四个摇臂支架孔以及三个摇臂支架固定螺栓孔内均嵌置铸铁架，所述的铸铁架在气缸体内为一个整体浇注。

3、根据权利要求1或2所述的双点火摩托车顶杆式发动机，其特征在于，磁电机充电线圈直径为0.36毫米。

4、根据权利要求1所述的双点火摩托车顶杆式发动机，其特征在于，活塞一环、活塞二环、油环的环厚较正常减小1/3；活塞高度较正常减小1/3；与活塞相配的活塞销长度较正常减小7毫米，外径较正常减小2毫米；活塞一环、活塞二环、油环、活塞的重量分别比正常减轻1/3；汽缸高度尺寸较正常小0.3毫米；不含左曲柄轴承、右曲柄轴承及正时齿轮在内的曲柄连杆组件的重量较正常减轻1/3；左箱体及右箱体曲柄轴承孔径较正常扩大至Φ72以分别与加强吸振左曲柄轴承、右曲柄轴承配合。

5、根据权利要求4所述的双点火摩托车顶杆式发动机，其特征在于，汽缸高度由正常的68.25毫米调整为67.75毫米，相应的压缩比由正常的9：1变更为9.3：1。

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