專利名稱：四沖程內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般涉及四沖程內(nèi)燃機，特別涉及在修剪器、鼓風機、抽真空機、鏈鋸、其它手持動力工具、吹雪機、發(fā)電機、諸如草坪割草機的植物切割設備、或其它戶外動力設備中使用的四沖程內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
很多手持動力工具或其它戶外動力設備通過電動機或二沖程內(nèi)燃機來提供動力。由于要使用電纜獲得電力或者通過長壽命的蓄電池獲得電力，電動機的應用范圍受到了限制。傳統(tǒng)的二沖程內(nèi)燃機包括一個潤滑裝置，其中潤滑油與燃油相混合以使內(nèi)燃機在諸如豎直、傾斜、水平或顛倒的位置上任何給定的位置下進行工作。例如，當使用鏈鋸時，鏈鋸通常能夠在豎直、傾斜、水平或顛倒的任何位置上使用。在過去的幾年中，通過不同的主管團體已經(jīng)提出限制了所有小型汽油內(nèi)燃機(特別是傳統(tǒng)的二沖程內(nèi)燃機)的排放的要求。于是，因為四沖程內(nèi)燃機不要求潤滑油和燃油的混合，因此適合于用四沖程內(nèi)燃機替代二沖程內(nèi)燃機，因為通常四沖程內(nèi)燃機釋放的有害排放物要少于傳統(tǒng)的二沖程內(nèi)燃機釋放的有害排放物。
可是，先前有普遍的觀點認為四沖程內(nèi)燃機只能被用于一些受限制的應用，例如草坪割草機、吹雪機、發(fā)電機或其它帶有輪子的便攜式產(chǎn)品。通常會想到，這些現(xiàn)有的四沖程內(nèi)燃機會十分笨重，需要在可運載的動力工具上應用。此外，因為一般需要單獨儲存機油和燃油，以便機油能夠用于潤滑，傳統(tǒng)的低成本的四沖程內(nèi)燃機不能被設計為在除了傳統(tǒng)的豎直位置外的任何位置下都能使用，因為如果內(nèi)燃機被明顯地傾斜，潤滑油將會阻塞內(nèi)燃機。只是在最近，才開始構(gòu)思可以在手持的動力工具或其它的應用中使用的四沖程內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機可以在傾斜的條件下工作。
本發(fā)明簡述因此，需要一種能夠適用于不同動力工具的四沖程內(nèi)燃機，和能夠具有低排放和使操作者滿意的足夠輕的重量的四沖程內(nèi)燃機。另外，還需要一種能夠在多個不同位置下都能夠工作的四沖程內(nèi)燃機，和消除了復雜的潤滑系統(tǒng)的四沖程內(nèi)燃機，以及具有較低的制造成本的四沖程內(nèi)燃機。本發(fā)明的目的就是提供滿足上面各種需要的四沖程內(nèi)燃機。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種四沖程內(nèi)燃機，優(yōu)選是側(cè)氣閥或具有“L”燃燒室的汽缸蓋的內(nèi)燃機，包括一個內(nèi)燃機機體，包括汽缸和曲柄箱體；至少部分限定了燃燒室的汽缸蓋，上述汽缸蓋靠近上述汽缸設置；設置在上述內(nèi)燃機機體中的進氣閥和排氣閥；一個設置在上述內(nèi)燃機機體中的曲柄箱；一個設置在上述內(nèi)燃機機體中的機油箱，上述機油箱與上述曲柄箱相互流體連通；位于內(nèi)燃機機體中的潤滑油攪動器，以便在內(nèi)燃機工作期間攪動在上述內(nèi)燃機機體中的潤滑油以潤滑內(nèi)燃機的各個部件。
設置在上述內(nèi)燃機機體中的分配器，上述分配器至少部分地將上述曲柄箱和上述機油箱分隔開。該分配器在內(nèi)燃機的工作和儲存期間在呢機處于豎直或橫斜的位置狀態(tài)下，幫助引導潤滑油以防止一定量的潤滑油進入到燃燒室中。該分配器限定了一個基本上圍繞著分配器延伸的路徑。該路徑允許在機油箱中的潤滑油圍繞著分配器的基本部分流動，進而增強根據(jù)本發(fā)明的潤滑和儲存的特征。
該內(nèi)燃機用輕質(zhì)材料制成和具有適合于尺寸，于是得到使操作者滿意的足夠輕的重量的四沖程內(nèi)燃機。于是本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機可以在應用在傳統(tǒng)上限制二沖程內(nèi)燃機使用的領域。
在本發(fā)明的一個方面，上述分配器包括一個開口，于是上述曲柄箱和機油箱可以通過上述開口相互流體連通。即使內(nèi)燃機在橫傾位置狀態(tài)下工作，上述開口可以幫助曲柄箱在內(nèi)燃機工作時被連續(xù)潤滑。在分配器上的開口位置的設計保證在內(nèi)燃機工作之后至少有一部分潤滑油可以流回到機油箱中，即使內(nèi)燃機被儲存在橫傾的位置上。優(yōu)選該分配器包括多個開口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述內(nèi)燃機機體具有一個汽缸側(cè)壁，上述汽缸側(cè)壁至少部分地延伸進入上述曲柄箱，以在上述分配器和汽缸側(cè)壁之間限定的潤滑油容納空間。在工作期間，當攪動器的旋轉(zhuǎn)運動使?jié)櫥突旌虾惋w濺到內(nèi)燃機的內(nèi)部空腔，進入到在分配器和汽缸側(cè)之間的開口區(qū)域，而不會進入到活塞汽缸之中。此外，在儲存期間，當內(nèi)燃機位于橫傾或倒置位置上，上述開口區(qū)域和潤滑油容納空間為潤滑油提供附加的容納空間，防止了潤滑油進入到活塞汽缸中。如上所述，如果潤滑油進入到燃燒室中，會導致出現(xiàn)不希望的狀態(tài)。潤滑油容納空間防止了潤滑油進入到活塞汽缸中，進而防止了潤滑油進入到燃燒室中。
在本發(fā)明的另一方面，上述內(nèi)燃機機體還包括一個氣閥室，在上述氣閥室中設置上述的進氣閥和排氣閥，上述氣閥室與上述曲柄箱相互流體連通。在工作期間，攪動器的運動在內(nèi)燃機的內(nèi)部腔室中產(chǎn)生壓力脈沖，機油箱與曲柄箱的連通和曲柄箱與氣閥室的連通一起使在氣閥室中的工作部件得到潤滑，即使內(nèi)燃機在橫傾的位置下工作。優(yōu)選的是，氣閥室也與汽缸側(cè)壁連通以增強在氣閥室中的工作部件的潤滑。在內(nèi)燃機工作或儲存的時，進入氣閥室的流道的位置設計將防止氣閥室接受過量的潤滑油。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述內(nèi)燃機還包括具有相反端部的懸臂曲軸，所述曲軸基本位于上述曲柄箱內(nèi)；以及上述攪動器包括一個與上述曲軸的一端互連的平衡重，上述平衡重包括翅尖狀空氣動力側(cè)部，上述側(cè)部減少了作用在曲軸上的風阻和當曲軸旋轉(zhuǎn)時將潤滑油飛濺在曲柄箱內(nèi)。上述分配器還包括一個在靠近上述開口位置上的刮具，上述刮具至少部分地延伸進入到上述的曲柄箱中，于是在內(nèi)燃機工作期間上述攪動器經(jīng)過上述刮具，上述刮具控制與上述攪動器接觸的潤滑油的量。
在本發(fā)明的另一方面，設置有一個被上述曲軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的凸輪軸，上述凸輪軸基本上與上述曲軸處于相互垂直的位置。在一般小型內(nèi)燃機上，凸輪軸和曲軸是相互平行的關系，不會象本發(fā)明那樣相互垂直。平行布置導致內(nèi)燃機的寬度較大，而本發(fā)明的垂直布置導致內(nèi)燃機的長度較長和曲軸的軸線基本上平行于工具的縱向縱向。較長的裝置特別適合于那些手持的應用工具，例如要求較好的平衡以便于操作的動力修剪器。較寬的內(nèi)燃機使裝置在使用時在操作者的手中容易轉(zhuǎn)動。另外這種軸的垂直布置使進氣口和排氣口的位置相互明顯地分隔開。這樣將減少從排氣口傳遞到進氣口的熱量，而不會產(chǎn)生熱重啟動位置。
優(yōu)選的是，排氣口和進氣口具有橢圓的形狀，于是降低了內(nèi)燃機機體的總體高度。這樣自然也減少了內(nèi)燃機機體的重量，這對手持動力工具來說是一個特別重要的因素。進氣口和排氣口的壁具有足夠的材料，以便能夠支撐設置在其上面的內(nèi)燃機機體和汽缸蓋的重量。凸輪軸基本上與上述曲軸處于相互垂直的位置關系，使氣閥與上述曲軸處于相互垂直的位置。第一氣閥挺桿和第二氣閥挺桿，每個挺桿與各自對應的氣閥相關聯(lián)，上述氣閥挺桿與上述凸輪軸有效接合。于是這樣的緊湊布置進一步減少了內(nèi)燃機的總體重量。
在本發(fā)明的另一個實施例中，還包括一個具有相反端部的通氣通道，上述通氣通道的一端與上述軸向通道相連通，上述通氣通道的另一端與內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)相連通。一個止回閥可以設置在凸輪軸的端部和進氣系統(tǒng)之間以保持在內(nèi)燃機內(nèi)部產(chǎn)生的負壓。當壓力脈沖迫使?jié)櫥?竄漏燃料混合物通過主軸承，由于凸輪軸的離心力的作用，竄漏燃料被驅(qū)趕到凸輪軸的徑向孔和通道中，而機油被阻止通過上述孔。竄漏燃料通過凸輪軸蓋和安裝在凸輪軸蓋上的接頭，到達軟管并返回到化油器入口。于是，潤滑油會基本上被保留在內(nèi)燃機的腔室中，而不會進入到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)之中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述曲柄箱體與在上述汽缸中往復運動的活塞相互配合，于是連桿可以方便地連接到曲軸和活塞上。曲柄箱體和活塞分別包括一個接達孔。通過下面的方式，連桿可以方便地連接到曲軸和活塞上。在所述曲柄箱體上的接達孔與在上述活塞上的孔對齊一個活塞銷被插入到上述活塞的孔中，并插入到上述連桿的一端以樞轉(zhuǎn)地將上述連桿連接到上述活塞上。在安裝后一個星形墊圈將活塞銷保持在位置上。
本發(fā)明的緊湊的結(jié)構(gòu)和懸臂的曲軸使本發(fā)明的內(nèi)燃機的組裝比較困難，例如活塞-連桿-曲軸的組裝。在所述曲柄箱體上的與在上述活塞上的接達孔的配合，使上述活塞-連桿-曲軸的組裝變得容易。優(yōu)選的是，一個相同的內(nèi)燃機機體可以適用于不同馬力輸出等級的內(nèi)燃機，只是簡單地改變連桿以及活塞的行程。為了實現(xiàn)這個特征，可以使用超大尺寸的活塞銷殼，活塞銷殼可以加工它的上端以提供一個在曲柄箱體中的接達孔用于第一活塞行程，活塞銷殼也可以加工它的下端以提供一個在曲柄箱體中的接達孔用于第二活塞行程。在活塞銷殼被適當加工之后，將活塞銷穿過曲柄箱體接達孔插入到活塞中以連接連桿。因此，相同的內(nèi)燃機機體可以用于不同尺寸的內(nèi)燃機。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述曲柄箱包括至少兩個軸承座，一個軸承座的直徑大于另一個軸承座的直徑，兩個軸承座設置在上述內(nèi)汽缸側(cè)壁的相同側(cè)。懸臂曲軸被位于兩個軸承座上的軸承支撐?？拷S懸臂(輸入)端的軸承座具有較大直徑。即在曲柄箱中的軸承座可以只用一個刀具從內(nèi)燃機機體的一側(cè)被加工成型。這樣可以減少設備、時間和費用。優(yōu)選的是，在組裝在曲柄箱中的曲軸之前，外軸承和攪動器以及平衡重被設置在曲軸的懸臂端。平衡重具有一個接達孔，以便一個工具可以適當與鄰近的軸承和曲軸接觸。這樣，在組裝在曲柄箱中的曲軸時，不會損壞軸承。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，燃燒室適合于增強空氣/燃料混合物的渦流強度以提供燃燒效率。優(yōu)選的是，火花塞與排氣閥的距離比與進氣閥的距離近，這樣提高了效率，減少了內(nèi)燃機自燃的可能性。
在本發(fā)明的另一方面，可以使用一個模具和一個澆注機來生產(chǎn)兩個內(nèi)燃機機體，這樣減少了花費，減低了成本。
在本發(fā)明的另一方面，啟動機組件連接到內(nèi)燃機后部并利用與曲軸一體的曲柄銷的設計。曲柄銷是曲軸旋轉(zhuǎn)的接觸點，以便啟動內(nèi)燃機。
在本發(fā)明的另一方面，鼓風機殼體具有軸轂，軸轂具有一個向內(nèi)的延伸部。軸轂適合于連接到曲軸上。啟動機組件被設置在軸轂上，以防止啟動機組件的軸向移動。這個結(jié)構(gòu)消除了通常需要將啟動機組件固定在位置上的分開的安裝座和緊固件。這種分開的安裝座和緊固件會阻礙風扇吹冷風。
在本發(fā)明的另一方面，一個至少部分地圍繞所述內(nèi)燃機機體的罩蓋，所述罩蓋包括一對相對的通道；以及具有相對的向外延伸的臺肩的燃油箱，于是所述燃油箱的所述臺肩被所述罩蓋的所述通道所接納。在所述罩蓋的每個所述通道和在所述燃油箱的每個各自的臺肩之間設置的填充材料，以保證在罩蓋和燃油箱之間的緊密安裝。
在一個優(yōu)選的實施例中，。燃料管道包括連接到設置在燃油箱中的燃料管道的端部的燃油濾清器。燃料濾清器被用作一個重量砝碼，于是在內(nèi)燃機工作期間，如果內(nèi)燃機被橫傾，具有重量的燃料管道擺轉(zhuǎn)到燃油箱的底部以確保燃料被燃料管道所采集到。
在本發(fā)明的一個方面，罩蓋具有一個圍繞著進氣口的開口。進氣隔離器被安裝在內(nèi)燃機機體上以便空氣/燃料通道與進氣口對準。進氣隔離器位于罩蓋的開口之中以基本上確保流過內(nèi)燃機機體和罩蓋之間的冷卻空氣不能從罩蓋的開口中流走。在一個實施例中，化油器與進氣隔離器互連。
在本發(fā)明的實施例中，消聲器殼體優(yōu)選多個突起部分。于是，如果需要，內(nèi)燃機可以通過這些突起部分被放置在地面上。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，上述內(nèi)燃機機體還包括至少一個在其上整體形成的后板，上述曲柄箱體、汽缸和后板可以作為一個單體件被鑄造成型。上述汽缸包括至少一個整體形成在其上的翅片，所述翅片從后板延伸并在上述曲柄箱體的下面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一個消聲器連接到內(nèi)燃機機體上。上述消聲器包括延伸進入排氣口的凸臺凸臺。在一個實施例中，內(nèi)燃機機體具有一個具有角度的、階梯的密封表面，凸臺的端部能夠與排氣口密封表面相配合以基本上防止廢氣漏出到大氣中。優(yōu)選的是，可以在凸臺的端部和密封表面之間設置一個密封襯墊以達到較好的防止廢氣漏出的效果。一個墊圈設置在消聲器和內(nèi)燃機機體之間以密封間隙空間，從而防止廢氣漏出到大氣。優(yōu)選的是，墊圈是一個加大的墊圈，也可以被用于在內(nèi)燃機機體和消聲器之間隔熱。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，所述消聲器包括一對外殼，在上述外殼各自具有用于接納一對安裝螺栓的安裝螺栓孔。所述消聲器包括一個在上述一對外殼之間夾持的內(nèi)殼，所述內(nèi)殼包括一對用于接受安裝螺栓從其中穿過的安裝螺栓孔。所述外殼的一個包括一個圍繞該外殼的邊緣延伸的臺肩，和另外的外殼包括一個圍繞該外殼的邊緣延伸的鉤狀凸緣，于是在組裝時，所述一個外殼的臺肩接受所述另一個外殼的凸緣。
在本發(fā)明的一個方面，所述內(nèi)燃機包括具有一個整體形成的曲柄箱體、汽缸和飛輪后板的內(nèi)燃機機體，所述飛輪后板在其側(cè)面包括一個安裝座，于是所述安裝座接受一個組裝固定件的的銷；一個至少部分地圍繞上述內(nèi)燃機機體的罩蓋，所述罩蓋包括一個在其上的槽，于是當所述罩蓋環(huán)繞著所述內(nèi)燃機機體時，所述槽圍繞著所述組裝固定件的銷，于是在將所述罩蓋連接到所述內(nèi)燃機上以后，可以從所述安裝座上卸去所述銷，于是所述內(nèi)燃機機體被安裝到所述組裝固定件的同時，整個內(nèi)燃機可以基本被組裝完成。
因此，本發(fā)明的主要特征是提供一個包括簡單和低成本的潤滑系統(tǒng)的四沖程內(nèi)燃機，能夠使內(nèi)燃機在不同的工作位置下正常工作。
本發(fā)明的一個特征是，提供了一種結(jié)合上述特征并具有簡單方便的制造和組裝方式的四沖程內(nèi)燃機。
通過參考附圖，結(jié)合下面的詳細描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得更加清楚。


圖1是本發(fā)明四沖程內(nèi)燃機的分解透視圖；圖1A是圖1所示的四沖程內(nèi)燃機用于一個諸如動力修剪器的組件的透視圖；圖2是沿著圖3的2-2線截取的圖1中的內(nèi)燃機的截面端視圖和部分示意圖；圖3是圖1的組裝的內(nèi)燃機的截面?zhèn)纫晥D；圖4是在圖3中所示的內(nèi)燃機的一部分的放大視圖，描述了在用于圖1的內(nèi)燃機的曲軸齒輪和凸輪軸齒輪、一部分潤滑油道、和一部分通氣管道系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)動(回轉(zhuǎn)循環(huán))關系；圖5是在圖3中的內(nèi)燃機的一部分的放大視圖，描述了在下止點位置處的活塞；圖6是表示本發(fā)明另一方面的涉及連桿到活塞和曲軸連接的示意圖；圖7是沿著圖9的7-7線的前視圖，表示了靠近曲軸的主軸承位置的平衡重；圖7A是圖7的平衡重的側(cè)視圖；圖7B是圖7的平衡重的另一個透視圖；
圖8是與在內(nèi)燃機室中的一個壁面上的刮板相互配合的攪動器的透視圖，為了調(diào)節(jié)與攪動器相接觸的潤滑油的量；圖8A描述了圖8的攪動器的轉(zhuǎn)動運動和刮板是如何調(diào)節(jié)與攪動器相接觸的潤滑油的量；圖9是表示本發(fā)明另一方面的涉及位于內(nèi)燃機殼體中的曲軸室中的曲軸的定位的示意圖；圖10是沿著圖3的10-10線截取的內(nèi)燃機殼體的頂部的部分示意圖，描述了在燃燒室、活塞汽缸、進氣閥和排氣閥之間的空間關系；圖11是沿著圖3的11-11線截取的汽缸頭的部分示意圖，描述了在燃燒室、活塞汽缸、進氣閥、排氣閥和部分火花塞之間的空間關系；圖12是描述本發(fā)明的空氣/燃料混合物通過進氣系統(tǒng)進入燃燒室的路徑和燃燒室的廢氣通過排氣系統(tǒng)排出路徑的示意圖；圖13是本發(fā)明的內(nèi)燃機的部分截面示意圖，顯示了當內(nèi)燃機顛倒位置時在曲軸箱和機油貯存室中的潤滑油的狀態(tài)；圖14是本發(fā)明的另一個實施例的截面視圖，顯示了連接到四沖程內(nèi)燃機的后部的啟動器組件；圖15-18是內(nèi)燃機殼體的示意圖，它能夠使用一個模具和澆注機被生產(chǎn)出來；圖19是動力修剪器的示意圖，其中采用了本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機；圖20是圍繞部分內(nèi)燃機的外罩，以便增強內(nèi)燃機整體的組裝操作；圖21是圖19的四沖程內(nèi)燃機的分解的部分透視圖；圖22是圖19的四沖程內(nèi)燃機的另一個分解的部分透視圖；
圖23是帶有消聲器的內(nèi)燃機殼體的透視圖；圖24是圖23的分解透視圖；圖25是圖23的內(nèi)燃機殼體的飛輪端的透視圖；圖26是沿著圖23的26-26線截取的放大的部分截面視圖；圖27是在內(nèi)燃機殼體和圖23的消聲器之間的一個可以替代的連接；圖28是不帶消聲器的圖23的內(nèi)燃機殼體的透視圖；圖29是圖22和圖20所示的進氣隔離器的前視圖；圖30是圖29所示的進氣隔離器的截面視圖；圖31是圖21和22的組裝的內(nèi)燃機的部分截面?zhèn)纫晥D；圖32是在圖31中所示的內(nèi)燃機的部分放大視圖，顯示了在底部下止點位置上的活塞；圖33是在外罩和啟動器組件之間在將啟動器組件固定安裝到外罩方面的關系的示意圖；圖34-38描述了在圖33所示的啟動器皮帶輪的不同視圖；圖39-40是兩個內(nèi)燃機殼體的示意圖，這兩個內(nèi)燃機殼體能夠用一個模具和澆注機來生產(chǎn)。
在詳細解釋本發(fā)明的實施例之間，可以理解本發(fā)明并不局限于在附圖和隨后的說明書中的提出的部件結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還可以用其它的實施例或不同的方式來實現(xiàn)。另外，可以理解為了說明的目的，在此所使用的語言或術(shù)語并不是會認為是一種限制。
優(yōu)選實施例的詳細描述如圖1A所示，是一個根據(jù)本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機20。內(nèi)燃機20驅(qū)動通常在軸管22中的傳統(tǒng)的軸，然后又依次驅(qū)動一個工具，根據(jù)所使用的不同的動力工具的類型(如參見圖19)，該工具具有一個旋轉(zhuǎn)頭、切割葉片、旋轉(zhuǎn)葉輪等。在圖1A(和圖19)中所示的軸的布置，通常用于手持的動力修剪器，只是為了說明的目的，可以理解，本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機也可以用于如前所述的其它類型的動力工具。換句話說，通常本發(fā)明的內(nèi)燃機優(yōu)選用于一種具有基本平行于曲軸軸線的軸的工具中。本發(fā)明的內(nèi)燃機也可以是具有水平或垂直曲軸的內(nèi)燃機。本發(fā)明的內(nèi)燃機特別適合于這些應用范圍，即要求高轉(zhuǎn)速，例如3000轉(zhuǎn)/分鐘到7000-8000轉(zhuǎn)/分鐘或更高，和要求輸出功率從小于1馬力到大于6馬力的范圍。重要的是，無論那種類型的動力工具與本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機結(jié)合在一起使用，內(nèi)燃機是能夠工作，至少是臨時地工作，在動力工具的基本上任何操作范圍內(nèi)。
如圖1所示，是根據(jù)本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機20的分解透視圖，顯示了內(nèi)燃機的不同的部件。圖1所示的是一個具有側(cè)氣閥或“L”形燃燒室缸蓋的內(nèi)燃機，其中使用了本發(fā)明的不同的特征。因為進氣閥和排氣閥相對于燃燒室的位置關系，側(cè)氣閥內(nèi)燃機通常也是指“L”形燃燒室缸蓋的內(nèi)燃機。如下面所述可以明顯看出，“L“形是指空氣/燃料混合物通過在內(nèi)燃機機體中的各自的管道和氣閥所流過的路徑形狀。另外，重要的是，在“L”形燃燒室缸蓋的內(nèi)燃機中，進氣閥口和排氣閥口位于內(nèi)燃機的機體上，而不是位于汽缸蓋上，象頂置凸輪軸的內(nèi)燃機那樣。
在詳細描述本發(fā)明的不同特征之前，為了清楚描述，先標識在圖1中所示的部件。點火線圈螺栓24用于將點火線圈(未示出)連接到內(nèi)燃機20上；罩蓋螺栓27將罩蓋26連接到內(nèi)燃機機體28上；蓋螺栓30將機油箱蓋32和機油箱蓋墊圈34連接到內(nèi)燃機機體28上以便密封內(nèi)燃機機體28的一端；汽缸蓋螺栓36將汽缸蓋38和汽缸蓋襯墊40連接到內(nèi)燃機機體28上，從而至少部分地限定燃燒室39(圖2)；化油器42和消聲器44被適當?shù)剡B接到內(nèi)燃機20上；化油器42與進氣口41和空氣濾清器43(圖2)相配合；消聲器44與排氣口45相配合；包括一個整體風扇(未示出)的飛輪46位于罩蓋26和內(nèi)燃機機體28之間，在飛輪鍵(未示出)的幫助下從而冷卻工作中的內(nèi)燃機20；活塞48容納在內(nèi)燃機機體28中的活塞汽缸50中；進氣閥52和排氣閥54的位置靠近在內(nèi)燃機機體中的活塞汽缸50；進氣閥座56和排氣閥座58位于內(nèi)燃機機體中以便與各自的氣閥52和54的頭配合；氣閥彈簧60被放置在一個氣閥彈簧室中并通過氣閥彈簧鎖片62保持在該氣閥彈簧室中；氣閥彈簧室被氣閥蓋64和氣閥蓋墊圈66密封；曲軸軸承68、曲軸軸承70、螺桿或螺旋齒74、平衡重76、曲柄銷78和曲軸80是曲軸組件82的一部分；平衡重76包括一個孔77；連桿84包括連桿軸承86和88；連桿84的一端安裝在曲柄銷78上和一個活塞銷90通過活塞48的孔92中的滑動將連桿84的另一端安裝到活塞48上；當將連桿84連接到活塞48上時，活塞銷90與在內(nèi)燃機機體28上的接達孔93相配合；凸輪軸承套94、凸輪軸承套96、凸輪軸98、凸輪凸角100和102(圖2)和螺桿或螺旋齒104是凸輪軸組件的一部分；凸輪罩108和凸輪罩墊圈110通過凸輪罩螺栓111被連接到內(nèi)燃機機體28上以便密封凸輪軸組件106；挺桿112正確地位于內(nèi)燃機20中以便與氣閥52和54相配合；火花塞114位于在汽缸蓋38的火花塞孔中；具有槽118、120和122的分配器被設置在內(nèi)燃機機體28中并且至少部分限定一個曲柄箱124和一個機油箱126；和活塞汽缸50包括一個至少部分延伸進入曲柄箱124的延伸部分128。
下面將描述本發(fā)明的在圖1所示的其它部件和特征。
圖l顯示了安裝在內(nèi)燃機機體20的相對側(cè)的化油器42和排放消聲器44。化油器42可以是任何類型的化油器，它可以是節(jié)流式的(tappable)，例如在小型汽油機中使用的標準的可變文丘里管膜片化油器，但是從諸如walbro得到的旋轉(zhuǎn)閥化油器特別適合于根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機。在化油器42的進氣通道的入口或附近位置安裝一個空氣濾清器(如在圖2中所示)。一個燃油箱(在圖1中未示出)被安裝在內(nèi)燃機機體28的下表面上和化油器42相配合，從而空氣和燃油能夠供應到在內(nèi)燃機機體中的進氣口(圖2)。
內(nèi)燃機機體28通常由重量輕的鋁合金鑄件制成，在其中具有汽缸或活塞汽缸50。需要注意，活塞汽缸50部分地延伸進入在內(nèi)燃機機體28中的曲柄銷124中。在分配器116和延伸的活塞汽缸50之間的區(qū)域或空間136(圖13)在工作中接受潤滑油或機油的容積和儲存以防止過多的潤滑油和機油進入活塞汽缸50或氣閥室156(圖2)?；钊?8優(yōu)選覆蓋一層鐵或鍍有一層鉻合金，從而消除在活塞汽缸50中需要諸如鐵套筒的套筒。另外，活塞汽缸50還可以包括鐵的缸套。
分配器優(yōu)選包括直接位于活塞汽缸50下面的底槽118。分配器可選側(cè)槽120和122基本彼此直接橫跨過在活塞汽缸50的底部一個預定距離。槽118，120和122可以被一個或多個孔或其它開口所替代。需要注意的是，本發(fā)明當然不是局限于這種尺寸的內(nèi)燃機，也可以應用其它任何的內(nèi)燃機。下面將明顯地顯示確定槽或孔的尺寸和位置的設計構(gòu)思。通過考慮本發(fā)明的不同特征，可以對不同尺寸的內(nèi)燃機設計上述孔或槽。
圖8A或8顯示了分配器116的另一個方面。如圖所示，在工作中，平衡重76沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，通常是順時針方向。底槽118包括相對的側(cè)面130和132。第二側(cè)面132相對于平衡重76的運動方向具有一個靠近它的刮片134。優(yōu)選的是，當平衡重76最靠近刮片134時，刮片134位于平衡重76的0.020到0.060英寸之內(nèi)。刮片134限制或計量了潤滑油或機油(如虛線所示)直接與平衡重76接觸的量。刮片134幫助限制了在工作期間懸掛在活塞汽缸50上的潤滑油或機油的量，并減少了由于在平衡重76上的過量的潤滑油所引起的旋轉(zhuǎn)阻力。應當注意，刮片134也可以被設計為其它的形式。例如，在分配器116中的底槽118可以是對角斜槽，于是對角斜槽的第二側(cè)面可以用作刮片134，但是該刮片不是如圖8和8A所示的突起的刮片。另外，在分配器116中的底槽也可以是不帶刮片的直線槽。
需要注意的是，圖1顯示了設置在內(nèi)燃機機體28中的由分配器116和內(nèi)燃機機體28限定的機油箱126。機油箱126與曲柄箱124相互流體連通。如圖所示，機油箱126和分配器116是彎曲的或呈U形。分配器116優(yōu)選是彎曲的以便當內(nèi)燃機傾斜或顛倒時能夠直接引導潤滑油從活塞汽缸50中流出。在兩個箱體124和126中連通能夠使曲柄箱124在使用中被正確潤滑以及在使用中潤滑油可以在兩個箱體中來回流動，和在儲存時使?jié)櫥土骰氐綑C油箱126中以便過量的潤滑油不會不利地流到活塞汽缸50中。
參考圖1和3，曲軸80安裝在曲柄箱124中。曲軸螺桿或螺旋齒輪74驅(qū)動凸輪軸組件106。螺桿或螺旋齒輪是采用現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品得到。曲軸80和齒輪74可以制造成任何已有的類型?？墒?，根據(jù)本發(fā)明的原理，圍繞著代表曲軸的一個修整的金屬件注塑成型齒輪將會工作得很好。
注塑成型材料可以是熱塑性材料或已知的尼龍材料。另外的方案是提供一個帶有加大的金屬圓柱件的技術(shù)曲軸，螺桿或螺旋齒輪將位于該金屬圓柱件的位置。曲軸然后滾削加工步驟，以在曲軸上加工出齒輪。
仍然參考圖1和3，軸承68和70位于位于曲軸的周圍以便在曲軸安裝在曲柄箱124中時將曲軸80懸臂地支撐。軸承68和70位于螺桿或螺旋齒輪的相對側(cè)和位于活塞汽缸50的相同側(cè)。內(nèi)軸承68的直徑小于外軸承70的直徑。軸承68和70的尺寸這樣確定，即在曲柄箱124中的軸承座可以只用一個刀具從內(nèi)燃機機體28的一側(cè)被加工成型。如現(xiàn)有技術(shù)中可知的，與從不同的方向加工軸承座相比，從一個方向加工軸承座可以減少設備、時間和費用。
如圖1所示，平衡重76安裝在曲軸80的一個端部。圖7、7A和7B詳細顯示了平衡重76的形狀。如一般所理解，由活塞48、連桿84和相關部件產(chǎn)生的力被平衡重76所平衡。根據(jù)內(nèi)燃機的大小，可以需要多個平衡重。平衡重76包括翅尖狀空氣動力側(cè)部138和140。每個翅尖狀側(cè)部包括一個靠近主軸承70的后部142和與后部相對的前部144。翅尖狀側(cè)部138和140具有從平衡重76的后部140延伸到前部144的輪廓表面。這樣，下面將更加明顯的顯示出，平衡重76的空氣動力形狀幫助減小在平衡重76上的空氣阻力，以便在內(nèi)燃機20的內(nèi)部空腔潤滑油和空氣產(chǎn)生適當?shù)臏u流和將引導在內(nèi)燃機20的內(nèi)部空腔的潤滑油。
平衡重(圖7)的工具進入孔77用于將曲軸80定位在曲柄箱124中。圖7和圖9示意性地顯示了在曲柄箱124中的用于定位外軸承70的工具146、平衡重76和曲軸80。軸承68被壓入到曲柄箱124中并適合于接受曲軸80的一端。一旦曲軸80加工完成，軸承70被壓入安裝到曲軸80上。然后將平衡重76安裝到曲軸80上。圖7A顯示了一個步驟141，其中在平衡重76和軸承70之間具有大約0.050英寸的間隙。如圖7所示，在平衡重76安裝到曲軸80上之后，只有主軸承70的外側(cè)座圈的部分69被暴露出來。當曲軸組件82的曲軸80和相關部件被安裝到曲柄箱124中時，進入孔77允許工具146(圖9)與主軸承70的外側(cè)座圈在三個位置接觸。這樣將確保主軸承70在安裝過程中不會被損壞和曲軸80在進入曲柄箱124中時將正確落座。
圖6示意地顯示了連桿是如何連接到曲軸80和活塞48上的。可以利用傳統(tǒng)的臺肩螺栓(未示出)將連桿84固定到曲柄銷78上。整個曲軸組件82(圖1)被安裝到曲柄箱124中(圖3)。活塞48從內(nèi)燃機機體28的頂部滑入活塞汽缸50之中。在活塞48中的孔92與在內(nèi)燃機機體28上的接達孔93呈一條直線對齊。借助于曲柄銷78和在活塞48的切口部分148，連桿84被連接到曲軸組件82上?；钊N90穿過內(nèi)燃機機體28的接達孔93和連桿84的軸承86插入到活塞的接達孔92中。由于活塞48的孔92沒有被一直穿過活塞鉆削，活塞銷90的一端可以鄰接在活塞48的內(nèi)部150。通過一個插入到孔92的開口端的星形墊圈151(參見圖5)活塞銷90能夠被保持在活塞中。優(yōu)選的是，活塞銷90和曲柄銷78是中空的，以便減少往復運動部件的重量，從而可以需要較小的平衡重來平衡由往復運動部件的重量所產(chǎn)生的力。減少了往復運動部件的總體重量可以改善振動性能和使內(nèi)燃機較輕以便于操作。
在圖2中將凸輪軸98、偏心式凸輪凸角100和102以及凸輪齒輪104作為單獨部件顯示出來。應當注意，這些部件能夠作為一個單體件被圍繞著一個修整金屬件注塑成型以形成最后的組件，與形成曲軸80和螺桿或螺旋齒輪74的方式一樣。
圖2顯示了包括有通道152的凸輪軸98。圖2，3和4顯示了靠近螺桿或螺旋齒輪104的凸輪軸組件106(圖1)的一部分，包括至少一個連通通道152和曲柄箱124的徑向孔154。通道152和孔154可以在凸輪軸組件106的適當部分鉆孔形成或在其中模鑄形成?；旧?，通道152和孔154和凸輪軸組件106相互配合以提供一個用于內(nèi)燃機的通氣構(gòu)造，下面將進行全面描述。此外，徑向孔154可以位于靠近齒輪104連接到凸輪軸組件106的徑向盤(未示出)上，以便與提到152和曲柄箱124相連通。
如圖所示，凸輪軸98與曲軸80相互垂直布置。本發(fā)明技術(shù)領域的普通技術(shù)人員可以知道，一般在小型內(nèi)燃機上，凸輪軸和曲軸是相互平行的關系，不會象本發(fā)明那樣相互垂直。平行布置導致內(nèi)燃機的寬度較大，而本發(fā)明的垂直布置導致內(nèi)燃機的長度較長和曲軸的軸線基本上平行于工具的縱向縱向。較長的裝置特別適合于那些手持的應用工具，例如要求較好的平衡以便于操作的動力修剪器。較寬的內(nèi)燃機使裝置在使用時在操作者的手中容易轉(zhuǎn)動。
圖2顯示了安裝在襯套94和96中的凸輪軸98，襯套94和96位于在內(nèi)燃機機體28中的曲柄箱124中的各自的座中。螺桿或螺旋齒輪74和104(圖2和3)優(yōu)選這樣設計，即當凸輪軸98位于和曲軸80相垂直的位置時，齒輪74和104相互嚙合以便保證曲軸80和凸輪軸98之間的轉(zhuǎn)速關系為2比1。
挺桿112和進氣閥52和排氣閥54與凸輪軸98相互配合(圖2)。進氣閥52和排氣閥54位于內(nèi)燃機機體28之中靠近活塞48和活塞汽缸50。氣閥52和54的位置是這樣設計的，即與氣閥下部相比氣閥頭較靠近汽缸50的中心線(圖3)。優(yōu)選的是，氣閥52和54被設置在一個與平行于汽缸的中心線的直線具有大約在零到8度之間的角度上。進氣閥座56和排氣閥座58位于內(nèi)燃機機體28之中和與各氣閥52和54相互配合以相對于口41和45交替地產(chǎn)生一個密封或一個進入燃燒室39的開口。氣閥彈簧鎖片62和氣閥壓縮彈簧60位于氣閥室156之內(nèi)(圖2)。每個挺桿112包括一個與各自的凸輪凸角100和102相接觸的各自頭部158。當凸輪軸98借助于驅(qū)動齒輪74旋轉(zhuǎn)時，凸輪凸角100和102正確地與挺桿112接合，從而氣閥52和54上下運動，如現(xiàn)有技術(shù)中所知。
參考圖2，3和4，曲柄箱124通過通道或孔160與氣閥室156相連通。此外，氣閥室156通過通道或孔162與活塞汽缸50相連通。通道160和162使氣閥室156和其中的組件在內(nèi)燃機工作期間在任何位置都可以接受潤滑油。此外，在儲存期間，在分配器116、延伸的活塞汽缸50、和槽118、120和122的幫助下，大量的潤滑油不會保持或流入到氣閥室156中。
參考圖1，2和3，汽缸蓋襯墊40位于汽缸蓋38和內(nèi)燃機機體28之間以在二者之間提供可靠的密封?；鸹ㄈ?14伸入到封閉的燃燒室39中。在內(nèi)燃機工作期間，通過與點火線圈和磁電機(未示出)相配合，火花塞點火以提供必需的高壓放電來點燃在燃燒室39中的空氣/燃料混合物。
圖10和11至少部分地示意顯示出相對于進氣閥52、排氣閥54和活塞汽缸50的燃燒室39。如圖所示，燃燒室39只是部分地延伸覆蓋活塞汽缸50。燃燒室39的位置和形狀增強了在燃燒室39的渦流以便提供較好的空氣/燃料混合物并增強混合物的點燃。另外，火花塞114距離排氣閥54的距離比距離進氣閥52的距離近。電極164的正確定位提供了一個點火的火花。放置火花塞114較靠近排氣閥54，可以使較熱的空氣/燃料混合物被火花點火火焰前鋒較快的點燃。這將減少在燃燒室39的排氣側(cè)的較熱的空氣/燃料混合物的自燃的趨勢。如果火花塞114較靠近于進氣閥52，就會具有兩處燃燒的危險，導致動力損失。
如圖2所示，進氣口41和排氣口45彼此相距180度的位置。氣閥52和54的位置是由于凸輪軸98和曲軸80基本垂直的關系而導致的，以及使口41和45位于內(nèi)燃機機體28的相對側(cè)面。這樣提供了使操作者安全的附加的特征。例如，當使用一個動力修剪器時，排氣口45和消聲器44(圖1)與操作者的距離較遠(圖1)。另一個將口41和45盡可能遠的分開的另一個優(yōu)點是減少了熱量從排氣口45向進氣口41的傳遞，否則將會產(chǎn)生熱的重新啟動熱阻問題，或在得到理想的空氣/燃料比方面的困難。
圖12，如需要參考圖2和10，顯示了空氣/燃料混合物和排氣穿過內(nèi)燃機的路徑的示意圖。空氣/燃料混合物進入進氣口41，經(jīng)過進氣閥52，進入到燃燒室39中。內(nèi)燃機燃燒空氣/燃料混合物以便產(chǎn)生動力，燃燒后的廢氣經(jīng)過排氣閥54流出排氣口45。凸輪軸98和曲軸80的布置還顯示出這種布置是如何有助于穿過內(nèi)燃機20的空氣/燃料和廢氣的路徑相關的總體設計。
本發(fā)明的重要特征在于，本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機能夠在基本上任何位置上使用?，F(xiàn)有的四沖程內(nèi)燃機的一個問題是，如果內(nèi)燃機被基本側(cè)傾，潤滑油將會流到不希望的位置上，例如化油器，于是使內(nèi)燃機出現(xiàn)故障并停止工作。根據(jù)本發(fā)明設計的內(nèi)燃機解決了這個問題和其它與現(xiàn)有的四沖程內(nèi)燃機相關的其它問題。
機油箱126、曲柄箱124、活塞汽缸50和氣閥室156包括在關鍵位置上設置的槽、通道或孔以便在內(nèi)燃機中不同工作部件基本上在工作的所有時間內(nèi)被潤滑。此外，通過與分配器116相配合，平衡重76的設計使只有適當?shù)臐櫥偷牧颗c平衡重76相接觸。平衡重76的設計還使平衡重計量進入到主軸承70中的潤滑油的量以便不會溢出封裝齒輪74和104的曲柄箱的那部分。這將防止過多的潤滑油通過通道160和162進入到氣閥室156中。此外，活塞汽缸50和分配器116的設計確保無論內(nèi)燃機是在工作或被儲存時潤滑油處于一定的位置，從而不會污染內(nèi)燃機的內(nèi)部部件。
活塞汽缸50、連桿84、曲軸組件82、凸輪軸組件106和氣閥室156及其中的部件都需要一定的潤滑。本發(fā)明的一個特征是用最少量的潤滑油去潤滑內(nèi)燃機。這可以通過多個途徑來實現(xiàn)。首先，考慮到當內(nèi)燃機直立(火花塞豎直)的狀態(tài)，需要潤滑的最高的部件是氣閥室156。第二，用于與具有鋁襯套的實心軸相比，連桿84的滾柱軸承86和88需要較少的潤滑。第三，因為潤滑油將流過具有最少阻力的路徑，分配器116、平衡重76和前述的不同的槽、孔和通道有助于根據(jù)內(nèi)燃機不同的空間姿態(tài)將潤滑油引導到內(nèi)燃機的特定區(qū)域。
在豎直工作的位置上，潤滑油儲存在機油箱126中。在這個位置和狀態(tài)下，潤滑油的高度水平優(yōu)選低于在分配器116中的底槽118。在工作期間，活塞的往復運動在內(nèi)燃機的內(nèi)部腔室中產(chǎn)生壓力脈沖。潤滑油的運動響應于活塞48的運動。平衡重76攪動在內(nèi)燃機內(nèi)部腔室中的潤滑油和竄漏的燃料。當活塞48在進氣和作功沖程向下運動期間，由于在內(nèi)燃機腔室中的壓力增加，潤滑油被迫通過主軸承70以潤滑軸承70和68、螺桿或螺旋齒輪74和104、曲軸80、凸輪軸98和襯套94和96。凸輪齒輪104的動作將使一些潤滑油進入到孔160中并到達氣閥室156。此外，任何在活塞汽缸50中的潤滑油都將被擠壓入孔162也對氣閥室156進行潤滑。在向上沖程，即壓縮和排氣沖程中，由于在內(nèi)燃機腔室中的真空，潤滑油將被抽回到上述的區(qū)域進行部件的潤滑?；钊?8的往復運動使?jié)櫥驮趦?nèi)燃機20的腔室中前后移動。本發(fā)明不需要控制潤滑油運動的控制閥。
當討論內(nèi)燃機20的潤滑時，需要考慮至少兩個方面。首先，當平衡重76攪動潤滑油或竄漏的燃料時會遇到阻力或產(chǎn)生能量損失。第二，供應過多的潤滑油到活塞汽缸50和氣閥室156中是不適當?shù)模瑫斐蓛?nèi)燃機20的損壞。
需注意的是，因為在一個豎直的狀態(tài)下靜止的機油高度水平優(yōu)選低于底槽118，平衡重76優(yōu)選不直接浸入到潤滑油中，盡管也可以采用直接浸入到潤滑油中。與潤滑油越直接接觸，內(nèi)燃機20要喪失的能量也越多。最少的潤滑油的阻力是本發(fā)明所希望的。如上所述，平衡重76的設計使?jié)櫥碗x開主軸承70而到達機油箱蓋32上。平衡重76的設計還限制了潤滑油進入到活塞汽缸50中的量。這樣只有有限量的潤滑油可以進入氣閥室156。平衡重76的設計還減少了在平衡重76通過和攪動潤滑油時對平衡重的牽扯力的大小。此外，平衡重76的設計減少了風阻，提高了內(nèi)燃機的效率。需要注意的是，盡管所顯示和描述的平衡重76可作為一個攪動在內(nèi)燃機內(nèi)部腔室中的潤滑油和竄漏燃料的攪動裝置，也可以提供一個單獨的攪動器以完成相同的功能。這樣的攪動器可以是一個連接到曲軸或連桿上的濺撒器或混合器，或以其它任何的方式旋轉(zhuǎn)。
在諸如圖13所示的倒置位置(火花塞朝下)，延伸的活塞汽缸50、分配器116、槽118、120和112、和通道160和162(圖2和3)將確保內(nèi)燃機將連續(xù)正常工作，或至少在一個限定的時間內(nèi)正常工作，或能夠在這個位置被儲存而不會污染內(nèi)燃機的部件。在工作期間，變化的壓力脈沖、竄漏的燃料和攪動器76將使?jié)櫥捅换旌虾驮趦?nèi)燃機20的腔室內(nèi)移動。盡管有一些機油將進入到活塞汽缸50之中，但不會到達明顯的量。另外，需要注意的是，接達通道162的位置設計使得當活塞48在活塞汽缸50中往復運動時(圖5)，在活塞48上的油環(huán)166不會經(jīng)過通道162。否則，潤滑油會進入到氣閥室156中以進入到燃燒室39中，于是潤滑油的燃燒會造成超標的排放。
曲柄箱124包括位于延伸的活塞汽缸50和分配器116之間的區(qū)域或空間136，以便在內(nèi)燃機20處于如圖13所示的傾斜或顛倒位置的時候，用于容納潤滑油或機油。在儲存期間，槽118、120和122將使大量的機油保存在機油箱126中，在活塞汽缸50和分配器116之間的區(qū)域或空間136將保持大部分剩余的機油，在使用中任何離開氣閥彈簧室156的機油是可忽略不計的，不會對內(nèi)燃機的工作造成明顯的影響。重要的是，因為槽120和122的位置在處于顛倒位置的機油之上，氣閥室156將不會接受大量的機油。
為了進一步解釋本發(fā)明的特征，機油箱126應當與曲柄箱124相連通以便使內(nèi)燃機在任何工作位置都得到適當?shù)臐櫥?。上述各種槽、通道和孔將起到至少兩個作用。首先，如果內(nèi)燃機20在橫斜的位置工作，在分配器壁116中的槽120和122朝下面向地，于是機油將在脈沖壓力的作用下進入到曲柄箱124，與內(nèi)燃機在豎直位置時潤滑油通過底槽118進入曲柄箱124中相似。第二，如果由于任何原因在內(nèi)燃機工作期間在曲柄箱124內(nèi)具有大量的潤滑油以及內(nèi)燃機被顛倒、豎直或橫斜以進行儲存時，側(cè)槽120和122使機油從曲柄箱124進入到機油箱126中，以便防止活塞汽缸50和氣閥室126接受大量的潤滑油。
本發(fā)明的另一個重要的特征是，通過從潤滑油/竄漏燃料混合物中分離竄漏燃料，能夠?qū)⒏Z漏燃料排出曲柄箱124。如上所述，凸輪軸98具有中空的通道152和正確定位的徑向通道154。參考圖2，凸輪軸蓋108的一端包括連接到軟管170(示意表示)的接頭168。盡管沒有顯示出，可以在凸輪軸蓋108和內(nèi)燃機機體28之間放置一個油密封。當壓力脈沖迫使?jié)櫥?竄漏燃料混合物通過主軸承70，由于凸輪軸98的離心力的作用，竄漏燃料被驅(qū)趕到徑向孔154和通道152中，而機油被阻止通過孔154。竄漏燃料通過凸輪軸蓋108和安裝在凸輪軸蓋108上的接頭168，到達軟管170并返回到化油器42的入口。一個止回閥可以設置在凸輪軸98的端部和進氣系統(tǒng)之間以保持在內(nèi)燃機內(nèi)部產(chǎn)生的負壓。
圖14顯示了本發(fā)明的用螺栓30將一個啟動機機構(gòu)172連接到機油箱蓋板32上的四沖程內(nèi)燃機的截面視圖。曲軸曲柄174被連接到曲柄銷78上。一個離合軸承176被壓配在曲軸曲柄174的周圍。啟動機軸178被設置在離合軸承176的周圍并且通過銷鍵或模塑連接到啟動機180上。一個油密封或O形圈被設置在啟動機軸承178的周圍并在啟動機機構(gòu)172和機油箱蓋32之間提供一個密封。一個止推軸承182設置在啟動機180的一側(cè)。啟動機180優(yōu)選是具有拉繩184的重繞式啟動機。將啟動機機構(gòu)172或機油箱蓋32設置在內(nèi)燃機20的后部可以使操作方便地接觸到拉繩。另外，通過整體地將啟動機連接到曲柄銷78和曲軸80以及連桿84和活塞48上，可以減小啟動內(nèi)燃機20所需的繩的拉力。另外，也可以采用其它類型的啟動組件。
圖15-18顯示了用于制造本發(fā)明的內(nèi)燃機機體的模具結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機機體的設計使兩個內(nèi)燃機機體能夠使用一個模具和一個模鑄機來生產(chǎn)。內(nèi)燃機機體的設計包括用于形成對每個在模具中內(nèi)燃機機體給定方位所需的拔模角度的壁。拔模角度能夠使內(nèi)燃機機體與模具容易分離。內(nèi)燃機機體的設計使當兩個內(nèi)燃機機體被一個工具構(gòu)成時允許滑動工具進入(例如活塞和凸輪軸缸套)。在圖15-18中，模具188和190被形成，以便內(nèi)燃機汽缸的中心線(平行于方向C)彼此平行。方框194和196代表了模具的邊緣。通過以這種方式定位模具，即將用于形成模具的插入件只是沿著一定的方向插入，例如方向A、B、和C。這種模具構(gòu)造減少了制造內(nèi)燃機機體所需的總體空間，而仍然能夠使兩個內(nèi)燃機機體在相同的時間內(nèi)生產(chǎn)。沿著分離線192將兩個半模188和190分離。需要注意的是，內(nèi)燃機機體的后壁沒有被顯示并被單獨成型，然后用螺栓或其它緊固件固定到內(nèi)燃機機體上?？墒?，內(nèi)燃機的后壁也可以與內(nèi)燃機機體一體形成，如上所述。需要注意的是，分離線192可以被移動到另外的位置。內(nèi)燃機機體外壁的拔模角度可以根據(jù)分離線的新位置而進行改變。
圖39和40顯示了用于制造本發(fā)明的內(nèi)燃機機體的模具529的結(jié)構(gòu)的另一個實施例。在這個實施例中，仍然可以使兩個內(nèi)燃機機體能夠使用一個模具和一個模鑄機來生產(chǎn)。模具529的結(jié)構(gòu)方式是活塞汽缸的中心線彼此平行但是沿著相反的方向。此外，確定兩個空腔的方位以便材料的固定體構(gòu)成機油箱、隔壁和內(nèi)部曲柄箱的內(nèi)部特征。內(nèi)燃機機體的設計包括用于形成對每個分離線斷層和滑塊閉合在模具中給定的方位所需的拔模角度的壁。通過以這種方式定位模具，即將用于形成模具的插入件只是沿著一定的方向插入，例如方向D、E、F和G。這種模具構(gòu)造減少了制造內(nèi)燃機機體所需的總體空間，而仍然能夠使兩個內(nèi)燃機機體用一單個模具生產(chǎn)。
通過這種模具結(jié)構(gòu)，通過相同的固定材料件，可以產(chǎn)生用于兩個空腔的數(shù)據(jù)目標或參考特征。通過在相同的固定材料件上具有這些特征，在內(nèi)燃機機體的機加工成品和鑄造坯件之間的具有較少的加工余量。另外，盡管從兩個單獨的空腔引入進行鑄造，在精加工的內(nèi)燃機機體中也具有較小的變化余量。
如上所示，這個實施例也整體地產(chǎn)生在內(nèi)燃機機體鑄件中的飛輪后板。進一步希望的是，流道531鑄件到汽缸的座中并將流道平行于方向F和G進入到空腔中。
根據(jù)本發(fā)明的不同方面，已經(jīng)對圖1所示的內(nèi)燃機進行了描述。可是，本發(fā)明的上述特征可以被結(jié)合到其它的四沖程內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)中。此外，根據(jù)不同的內(nèi)燃機，上述的特征可以進行輕微的修改。例如，圖19-40顯示了采用上述特征以及另外的未描述的其它特征的另一個四沖程內(nèi)燃機。應當注意，在圖19-40中描述的相關特征也可以結(jié)合到圖1-18中所示的內(nèi)燃機中，或其它內(nèi)燃機中。
圖19描述了根據(jù)本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機300。所示的內(nèi)燃機300被用于一個動力修剪器上，但是也可以用于在圖1所示的內(nèi)燃機的應用上。
在詳細描述本發(fā)明的不同特征之前，為了清楚描述，先標識在圖21和22中所示的部件。本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員可知，很多組件可以可以使用與在圖1中描述的相同或相似方式進行組裝。因此，在此不會詳細描述組裝的方式，除非是涉及到本發(fā)明的特定的特征的組裝方式。當需要時，也會詳細描述在附圖中顯示的特征。在圖21中顯示了火花塞302、汽缸蓋螺栓304、汽缸306、汽缸蓋襯墊308、位于活塞314環(huán)槽中的氣環(huán)310和312和油環(huán)313、連桿316和連桿軸承318和320，優(yōu)選是滾針軸承、排氣閥322、進氣閥324、氣閥彈簧325和氣閥彈簧鎖片328、內(nèi)燃機機體330、氣閥蓋332和所附螺栓334、飛輪336，曲軸曲柄338，點火線圈340，線路組件342和346，和螺栓344，它們?nèi)渴菃訖C組件的一部分、消聲器安裝螺栓350、消聲器352、和整體罩蓋的一部分的鼓風機殼體348。
在圖22中所示的是，密封O形圈366和機油量尺367、進氣襯墊368、進氣隔離器369和螺栓370、化油器襯墊372、化油器374和O形圈376、空氣濾清器組件378，螺栓380和空氣濾清器蓋382、活塞銷384和星形墊圈活塞銷保持件386、機油密封圈388、滾柱軸承390、曲軸392和平衡重393、機油箱蓋394和螺栓396、作為總體罩蓋的一部分的消聲器殼體398和安裝螺栓400、挺桿402、凸輪軸404、凸輪軸蓋406、螺栓408和通氣管410、止回閥411、具有燃油管路414、具有相對臺肩416的燃油箱412、和圍繞臺肩416放置的過濾材料418。
下面將描述在圖21和22中沒有清楚顯示的特征和其它部件。此外，下面將結(jié)合本發(fā)明的原理描述在圖21和22中所示的部件的意義或它們的相互作用。
圖23清楚地顯示了通過安裝螺栓350將消聲器352安裝到其上的內(nèi)燃機機體350。內(nèi)燃機機體350包括一個曲柄箱體420和汽缸422。至少部分地限定了一個燃燒室的汽缸蓋306(圖21)靠近汽缸422設置。曲柄箱426設置在曲柄箱體420之中。一個機油箱428也設置在曲柄箱體420之中并且與曲柄箱426相互流體連通，優(yōu)選通過槽430和開孔432(只顯示了一個)設置在一個分配器433上。分配器433位于曲柄箱體420之中并至少部分地將曲柄箱426和機油箱428分隔開。在內(nèi)燃機機體330上設置多個孔434，從而將機油箱蓋394和機油箱襯墊連接到機體330上。內(nèi)燃機機體330還包括超大尺寸的活塞銷殼436?；钊N殼436可以和分配器433一起一體形成?；钊N殼436的作用將在下面進一步描述。內(nèi)燃機機體330還包括帶有至少一個安裝座440，其作用將在下面描述。
圖24是圖23的分解透視圖，顯示了消聲器352是如何連接到內(nèi)燃機機體330上的。汽缸422包括一個排氣口442和進氣口444(圖25)。優(yōu)選的是，排氣口442和進氣口444具有橢圓的形狀，于是降低了內(nèi)燃機機體330的總體高度。這樣自然也減少了內(nèi)燃機機體的重量，這對手持動力工具來說是一個特別重要的因素。口442和444的壁具有足夠的材料，以便能夠支撐設置在其上面的內(nèi)燃機機體330和汽缸蓋306的重量。
消聲器352包括優(yōu)選是橢圓形的凸臺446。凸臺446延伸進入排氣口442。安裝螺栓350延伸穿過在消聲器352中的孔448和進入在汽缸422上形成的孔450中。優(yōu)選的是，孔448相互間隔并位于排氣口442的相對側(cè)以相對于到汽缸422的連接獲得消聲器352的最大程度的穩(wěn)定性。
圖26和27是沿著圖23的26-26線截取的部分放大截面視圖，顯示了在汽缸422和消聲器之間另一個優(yōu)選的安裝連接。圖26顯示了一個位于汽缸422的排氣口442上具有角度的、階梯的密封表面452。凸臺446的端部454能夠與排氣口密封表面452相配合以基本上防止廢氣漏出到大氣中。優(yōu)選的是，可以在凸臺446的端部454和密封表面452之間設置一個密封襯墊456以達到較好的防止廢氣漏出的效果。
圖27顯示了被排氣口442的表面458包圍的消聲器352的凸臺466的外側(cè)襯墊，從而在其中限定一個間隙空間460。盡管所顯示的表面458是一個具有角度表面，也可以采用其它的結(jié)構(gòu)只要在消聲器352和排氣口442之間具有一個間隙空間。墊圈462設置在消聲器352和汽缸442或內(nèi)燃機機體442之間以密封間隙空間460，從而防止廢氣漏出到大氣。優(yōu)選的是，墊圈462是一個加大的墊圈，也可以被用于在內(nèi)燃機機體330和消聲器352之間隔熱。
消聲器352(圖24)優(yōu)選包括一對外殼464和466，在外殼464和466上各自具有用于安裝螺栓350的安裝螺栓孔448。在外殼464和466之間優(yōu)選設置一個內(nèi)殼或擋板(未示出)。內(nèi)殼也可以使安裝螺栓350從其中穿過。擋板的設計是用于減小噪聲。外殼464包括一個圍繞一個外殼464的邊緣延伸的臺肩470。外殼466包括一個包括一個圍繞一個外殼466的邊緣延伸的凸緣(未示出)。在組裝時，臺肩470接受凸緣從而如果廢氣從消聲器352漏出，廢氣將從內(nèi)燃機中漏出。盡管沒有顯示，一個導流裝置被放置在消聲器352(圖23)的排氣孔372之上以保護操作者不會受到廢氣的直接沖擊。
根據(jù)本發(fā)明的四沖程內(nèi)燃機的特性，希望提供一個經(jīng)濟的、便于組裝的內(nèi)燃機。一個特征是相同的內(nèi)燃機機體330可以用于具有不同馬力輸出等級的內(nèi)燃機，只是簡單地改變連桿316(圖21)以及活塞的行程。為了實現(xiàn)這個特征，可以使用超大尺寸的活塞銷殼436(圖23)。活塞銷殼436可以加工在它的上端474以提供一個在曲柄箱體420中的接達孔(未示出)用于第一活塞行程，活塞銷殼436也可以加工在它的下端476以提供一個在曲柄箱體420中的接達孔(未示出)用于第二活塞行程。在活塞銷殼436被適當加工之后，將活塞銷384(圖22)穿過曲柄箱體接達孔插入到活塞314(圖21)中以連接連桿316(圖21)。因此，相同的內(nèi)燃機機體330可以用于不同尺寸的內(nèi)燃機。圖31顯示了這樣的內(nèi)燃機的整體組件。圖32顯示了活塞314位于最下面的下止點位置，于是活塞銷384可以正確地被放置在內(nèi)燃機中。
圖28是不帶消聲器352的圖24所示的內(nèi)燃機機體330的放大視圖。如圖所示，分配器433限定了一個基本上圍繞著分配器433延伸的路徑478，該路徑478在活塞銷殼436的上面。路徑478允許在機油箱428中的潤滑油圍繞著分配器433的基本部分流動，進而增強根據(jù)本發(fā)明的潤滑和儲存的特征。當內(nèi)燃機300被倒置時，路徑478使在分配器433兩側(cè)的潤滑油量相互平衡。這樣阻止了大量流動的潤滑油進入曲柄箱426中。
另一個減少內(nèi)燃機的組件費用進而減少內(nèi)燃機的總體費用的特征涉及到將罩蓋組裝到內(nèi)燃機機體上的方式。如圖23所示，飛輪后板至少設置有一個安裝座440。圖25是從不同視角看的圖23的內(nèi)燃機機體330的透視圖。如圖所示，飛輪后板438的相對側(cè)包括至少一個安裝座480。當組裝內(nèi)燃機300時，一個組裝固定件(未示出)保持住內(nèi)燃機300。每個安裝座440和480接受一個組裝固定件的分離的銷(未示出)，以將內(nèi)燃機機體330固定到組裝固定件上。罩蓋482(圖20)至少部分地圍繞內(nèi)燃機機體330被設置。優(yōu)選的是，罩蓋包括一個鼓風機殼體348(圖21)和消聲器殼體398(圖22)。罩蓋482包括至少一個槽484。當罩蓋482環(huán)繞著內(nèi)燃機機體330時，設計槽484圍繞著一個從安裝座440和480延伸出的組裝固定件的各自的銷。罩蓋482可以通過將螺栓486(圖20)擰入諸如孔488的各自的孔中而被連接到機體330上。于是在保持連接到一個單獨的組裝固定件的同時，整個內(nèi)燃機可以基本被組裝完成。
罩蓋482的另一個特征是消聲器殼體398優(yōu)選多個突起部分490(圖31)。于是，如果需要，內(nèi)燃機300可以通過這些突起部分490被放置在地面上。應當注意，圖31的鼓風機殼體492’與圖20中的鼓風機殼體略有不同。其目的是顯示在不脫離本發(fā)明的保護范圍下，罩蓋482可以具有不同的適合的結(jié)構(gòu)。
如圖20所示，罩蓋482具有一個圍繞著進氣口444(圖25)的開口494。進氣隔離器369被安裝在內(nèi)燃機機體330上以便空氣/燃料通道496與進氣口44對準。進氣隔離器469位于罩蓋482的開口494之中以基本上確保流過內(nèi)燃機機體330和罩蓋482之間的冷卻空氣不能從罩蓋482的開口494中流走。優(yōu)選的是，進氣隔離器369包括整體形成的后壁498和一個側(cè)壁500(圖22)以實現(xiàn)這個特征。
為了進一步減小制造費用，曲柄箱體420、汽缸422和后板438是作為一個單體件鑄造成型。在優(yōu)選的實施例中，內(nèi)燃機機體330還包括至少一個在其上一體形成的翅片502(圖28)。翅片502從后板延伸和在曲柄箱體420的下面，用于冷卻和穩(wěn)定的目的。
盡管罩蓋482可以根據(jù)本發(fā)明的原理具有不同的設計，罩蓋482被設計為可保持燃油箱412。如圖31所示，罩蓋482具有一對相對的通道504(只顯示出一個)。向外延伸的臺肩416(圖22)被接納在各自的通道504中以便燃油箱412可以被罩蓋482保持住。在每個通道504和各自臺肩416之間設置有填充材料418(圖22)以提供在罩蓋482和燃油箱412之間的緊密安裝，該填充材料優(yōu)選是聚乙烯、高密度、封閉的、耐高溫和汽油的泡沫材料。燃料管道414(圖22)包括連接到設置在燃油箱412中的燃料管道414的端部的燃油濾清器506。應當注意，在圖22中顯示的另外的管道是清潔管道。燃料濾清器506被用作一個重量砝碼，于是在內(nèi)燃機工作期間，如果內(nèi)燃機被橫傾，具有重量的燃料管道414擺轉(zhuǎn)到燃油箱412的底部以確保燃料被燃料管道所采集到。
本發(fā)明的另一方面涉及在圖33所示的啟動機組件507。鼓風機殼體348具有軸轂508，軸轂508具有一個向內(nèi)的延伸部510。軸轂508適合于連接到曲軸392(圖22)上或曲軸接頭338(圖21)上。包括滑輪516、繩518和彈簧520的啟動機組件507被設置在軸轂508上。星形墊圈514被放置在軸轂的延伸部510的上面以便插入到延伸材料中。星形墊圈514將啟動機組件507相對于鼓風機殼體348固定在位。這個結(jié)構(gòu)消除了通常需要將啟動機組件固定在位置上的分開的安裝座和緊固件。這種分開的安裝座和緊固件會阻礙風扇吹冷風。
圖34-38顯示了滑輪516的不同視圖。彈簧520(圖33)位于滑輪516的一側(cè)522，該滑輪516具有一個適當形狀的環(huán)形凹陷524。滑輪516的相對側(cè)526包括多個輪輻528用于與在諸如圖21所示的飛輪336的飛輪相接合。繩518包括在其一端的繩結(jié)530，其位于在滑輪繩部分536的下面和在滑輪516的軸轂534中形成的腔室532中。繩518穿過在滑輪繩部分536中的孔534延伸并卷繞在滑輪516上。繩518的另一端被連接到啟動機手柄540上(圖20)。
本發(fā)明的前述內(nèi)容只是為了描述本發(fā)明的目的，并不會對本發(fā)明的保護范圍進行限制。對于本發(fā)明技術(shù)領域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下，可以在上述實施例的基礎上進行改變和改進。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，所述內(nèi)燃機包括一個內(nèi)燃機機體，包括汽缸和曲柄箱體；一個至少部分被汽缸限定的燃燒室；與所述燃燒室相連通的進氣閥和排氣閥；在所述汽缸中往復運動的活塞；一個在曲柄箱上支撐旋轉(zhuǎn)的曲軸，上述曲軸與上述活塞連接以便將所述汽缸中的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動；以及垂直于所述曲軸定位的凸輪軸，上述凸輪軸響應所述曲軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動以致動所述閥。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸是懸臂曲軸。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，還包括一個設置在上述曲柄箱體中的曲柄箱，其中上述凸輪軸具有一個軸向通道，和一個與上述曲柄箱和上述軸向通道相連通的徑向通道。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，其特征在于，還包括一個具有相反端部的通氣通道，上述通氣通道的一端與上述軸向通道相連通，上述通氣通道的另一端與內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)相連通。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述內(nèi)燃機是“L”形缸蓋的內(nèi)燃機。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸包括螺桿—螺旋齒輪。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述螺桿—螺旋齒輪是通過將一材料圍繞一個修整的金屬件注塑成型的。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述材料可以是熱塑性材料或尼龍材料。
9.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸由第一軸承和第二軸承支撐，以及所述螺桿—螺旋齒輪位于所述第一軸承和第二軸承之間。
10.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述凸輪軸包括螺桿—螺旋齒輪，以及在內(nèi)燃機工作期間所述凸輪軸的所述螺桿—螺旋齒輪與所述曲軸的所述螺桿—螺旋齒輪相互嚙合。
11.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸被軸承支撐，以及所述凸輪軸通過所述軸承接受來自腔室的潤滑油。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸包括螺桿—螺旋齒輪。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述凸輪軸包括螺桿—螺旋齒輪，以及在內(nèi)燃機工作期間所述凸輪軸的所述螺桿—螺旋齒輪與所述曲軸的所述螺桿—螺旋齒輪相互嚙合。
14.如權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述徑向通道延伸通過所述凸輪軸的所述螺桿—螺旋齒輪。
15.如權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機，其特征在于，上述內(nèi)燃機機體包括氣閥室和與上述氣閥室和上述曲柄箱向連通的孔，所述孔靠近所述凸輪軸的螺桿—螺旋齒輪布置，以便所述凸輪軸的螺桿—螺旋齒輪的旋轉(zhuǎn)引導潤滑油通過所述孔并且進入所述氣閥室。
16.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸包括第一端和第二端，所述第一端包括一平衡重，以及所述內(nèi)燃機還包括設置在所述曲軸上靠近所述平衡重的第一軸承，設置在所述曲軸上靠近所述第二端的第二軸承；設置在所述曲軸上位于第一和第二軸承之間的齒輪，以及被所述內(nèi)燃機機體旋轉(zhuǎn)支撐的凸輪軸，所述凸輪軸包括與所述曲軸的所述齒輪相嚙合的齒輪。
全文摘要
提供一種四沖程內(nèi)燃機(20)。在內(nèi)燃機機體(28)之內(nèi)設置有一個機油箱(126)和一個單獨與一個曲軸箱(124)相連通的氣閥室(156)。在內(nèi)燃機機體(28)內(nèi)設置的分配器(116)和通道引導在內(nèi)燃機機體中的潤滑油，以便可以在不同的工作位置下潤滑內(nèi)燃機的內(nèi)腔，于是在儲存期間流體流到內(nèi)燃機機體中適當?shù)那皇抑?。提供了用于?nèi)燃機(20)的通氣結(jié)構(gòu)，包括具有中空通道與曲柄箱(124)和內(nèi)燃機進氣系統(tǒng)連通的凸輪軸(98)。提供了用于具有不同馬力等級的內(nèi)燃機的一個內(nèi)燃機機體。還提供了曲軸軸承組件(68，70)，防止在曲軸(80)進入曲柄箱(124)時對軸承的損壞。
文檔編號F02F7/00GK1560447SQ20041005909
公開日2005年1月5日 申請日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月25日
發(fā)明者尼古拉斯·羅伯特·赫希, 馬克·唐納德·謝弗, 麥克爾·保羅·布勞恩, 彼得·霍茨, 達雷爾·埃爾伯特·維亞特朗斯基, 羅納德·李·巴特爾特, 布賴恩·哈伯德, 保羅 布勞恩, 哈伯德, 埃爾伯特 維亞特朗斯基, 李 巴特爾特, 唐納德 謝弗, 尼古拉斯 羅伯特 赫希, 霍茨 申請人:布里格斯斯特拉頓公司