專利名稱：活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種活塞內(nèi)含連桿及曲柄的發(fā)動(dòng)機(jī)，屬內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)1、對(duì)于二沖程曲軸箱進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，雖沿用至今，但有其自身的缺陷---活塞潤滑條件差，排污不能符合各國排放法規(guī)要求，且工作效率不高，活塞每完成二個(gè)沖程，只有一個(gè)沖程作功。
2、對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，也有工作效率低的問題，(雖然其滑潤條件要好)活塞在每四個(gè)沖程中，只有一個(gè)作功沖程。
對(duì)應(yīng)以上種種問題和缺陷，本發(fā)明提供了一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)。
目的是1、改善二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的潤滑條件，使?jié)櫥团c掃氣氣體相分離，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排污量。
2、進(jìn)一步提高二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，使二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)沖程都作功，即本發(fā)明的單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
3、提高換氣壓力。
4、進(jìn)一步提高四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，使四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)各缸在每兩個(gè)沖程即作一次功(即2+4沖程發(fā)動(dòng)機(jī))5、簡化結(jié)構(gòu)，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。
本發(fā)明是通過下列結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的。首先介紹二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。
參見附

圖11、進(jìn)氣笛簧閥，用于向活塞下部21提供泵氣所需單向氣流。2、掃氣道。3、壓力供油孔，單個(gè)或多個(gè)，用于向活塞6側(cè)壁及連桿小頭11滴落潤滑油。這些孔的位置將始終處于運(yùn)動(dòng)活塞6的上下兩密封面之間。4、缸壁上的槽坑，對(duì)應(yīng)于連桿大頭17，處于連桿大頭17的圓周運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，其槽寬大干連桿大頭17的軸向?qū)挾?，避免兩部分相撞?、氣缸體、活塞6為中空?qǐng)A柱形，有上、下兩個(gè)密封端(密封面)，即活塞6上下兩端均裝有活塞環(huán)，活塞上端7有2～4只活塞環(huán)，其中至少有一只油環(huán)。8、掃氣口。9火花塞。10、排氣口。11、連桿小頭，包括活塞銷、襯套。12、連桿頭蓋安裝孔，連桿頭蓋18通過此孔、活塞側(cè)裙長槽孔16及缸體下側(cè)壁上的回油孔15，安裝到連桿大頭17上。13、連桿，其長度較普通二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)連桿大為縮短，連桿大、小頭中心距等于0.8～1.5倍活塞沖程。整個(gè)連桿包括大頭17，小頭11均在活塞內(nèi)，具體地說在活塞兩密封端之間擺動(dòng)，曲軸主軸頸14穿過活塞裙側(cè)兩長槽孔20，固定安裝在缸壁上，曲軸為整體式結(jié)構(gòu)，隨著活塞6的上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)連桿13在活塞6內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，擺動(dòng)的連桿13又推動(dòng)曲軸14作圓周運(yùn)動(dòng)。15、缸體下側(cè)的回油孔，與槽坑4沿缸體中軸線相對(duì)稱。16、活塞側(cè)裙部長槽孔共兩個(gè)，兩長槽孔沿活塞中軸相互對(duì)應(yīng)，供油孔3，槽坑4及回油孔15，將始終處于運(yùn)動(dòng)活塞6的兩密封面之間。回油孔15，活塞裙部兩長槽孔16具有如下作用a、回油作用。壓力油孔3提供的潤滑油，經(jīng)過各運(yùn)動(dòng)副后，最后通過15、16兩孔流回油底槽19，這樣，使得潤滑油能夠重復(fù)使用。
b、安裝孔作用。連桿頭蓋18就是通過15、16兩孔及安裝孔12，進(jìn)入活塞內(nèi)部進(jìn)行安裝。
c、避免連桿大頭17及頭蓋18作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)與缸壁及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞6發(fā)生碰撞。
d、槽孔16還具有減輕活塞重量的作用。18、連桿頭蓋，采用軸瓦支撐的斜剖分式結(jié)構(gòu)，連桿軸頸與連桿軸瓦之間的潤滑為壓力供油潤滑。19、油底槽。20、活塞裙部，對(duì)應(yīng)于曲軸主軸頸14的一組長槽孔共二個(gè)，當(dāng)活塞6作住復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為主軸頸14讓出通道。槽寬度大于主軸頸直徑，槽長大于活塞沖程與主軸頸14的直徑之和。21、活塞下部密封面，有一只氣環(huán)，有一只油環(huán)。其作用是將活塞一側(cè)的泵氣室與活塞6中部的曲軸---連桿機(jī)構(gòu)隔開，避免泵氣室的新鮮空氣進(jìn)入活塞中部，同時(shí)也阻止活塞中部的潤滑油進(jìn)入泵氣室。所以，當(dāng)活塞6作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞下部密封面能夠?qū)崿F(xiàn)利用純空氣泵氣，掃氣。由于活塞下部沒有厚二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄、連桿機(jī)構(gòu)，所以，活塞6到達(dá)下止點(diǎn)后的空氣壓縮率比較高，即掃氣壓力高，更易于實(shí)現(xiàn)空氣輔助噴射，并省去空氣泵，(請(qǐng)參考1990年12期《摩托車》車19頁)，當(dāng)然，本發(fā)明同樣適用于高壓燃油直噴系統(tǒng)。
為便于活塞潤滑，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中軸線與水平面間的夾角為0°～45°，推薦角度0°～15°。
參見附圖2(為附圖1的左視圖)1`、缸體。2`、配重飛輪，曲柄兩邊各1個(gè)。3`、掃氣通道。4`、剖分式軸瓦支撐，在過一側(cè)缸壁上開有長槽孔，以便于整體式曲軸的曲拐通過，安裝于活塞內(nèi)部，箭頭所示為曲軸安裝方向。5`、曲軸。6`、缸體下側(cè)回油孔，與之對(duì)應(yīng)的下側(cè)虛線所示即為槽坑，它們都為連桿大頭的圓周運(yùn)動(dòng)讓出通道。7`、排氣口。8`、與4`對(duì)稱的軸瓦襯套，襯套為整體式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明雙缸機(jī)采用水平---錯(cuò)位對(duì)置布局，兩缸互為對(duì)方泵氣、掃氣。所謂錯(cuò)位對(duì)置，即兩缸之間錯(cuò)開一定的距離靠在一起，對(duì)立放置，兩缸中的曲拐相位差為180°。
參見附圖3圖中所示為兩氣缸水平---錯(cuò)位對(duì)置布局，每缸各有一根曲軸輸出扭矩。
31、上氣缸泵氣室。32、上氣缸連桿蓋安裝孔。33、上氣缸曲軸，用于動(dòng)力輸出。34、上缸排氣孔。35、上缸壓縮作功室，圖中所示為活塞到達(dá)下止點(diǎn)后，進(jìn)行掃氣的狀態(tài)。36、上缸小排氣孔，防止排氣口太高而積炭，與排氣口34連通。37、上缸掃氣口，由下缸泵氣室38泵出的空氣經(jīng)掃氣口完成對(duì)上缸的掃氣。39、下氣缸連桿蓋安裝孔。40、下缸曲軸與上缸曲軸33用齒輪相連系，兩曲軸曲拐相位差為180°。41、下缸排氣口。42、下缸壓縮作功室，其掃氣氣流是通過上缸泵氣室31經(jīng)掃氣口43來提供的。
對(duì)四缸機(jī)而言，將本布局的雙缸機(jī)，沿曲軸軸線方向再行并聯(lián)組合，即構(gòu)成了四缸機(jī)。當(dāng)然，兩上氣缸中的曲軸曲拐又都相差了180°，兩下氣缸也是如此。這樣，便保證了曲軸每轉(zhuǎn)一圈，均有兩個(gè)活塞每相隔180°作一次功，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性。為便于安裝，上缸兩曲軸間的聯(lián)接采用可分離軸形式。下缸兩軸也是如此。
本發(fā)明的單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的含意是這樣的，水平放置的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其上、下兩氣缸室都為壓縮作功室，上氣缸室作功，推動(dòng)活塞下行。下氣缸室作功，推動(dòng)活塞上行。由于活塞上行、下行都是作功行程，故謂之為單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。兩氣缸室都用掃氣泵掃氣。請(qǐng)參照附圖4401活塞，402掃氣口，從掃氣泵產(chǎn)生的較高壓力的空氣，通過此口對(duì)氣缸室進(jìn)行掃氣。403上氣缸室，404火花塞，405排氣口。406活塞銷，407曲柄，408下氣缸室，409火花塞，410氣缸體。
由于每個(gè)沖程都作功，所以曲軸每轉(zhuǎn)360°，單缸單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的作功次數(shù)相當(dāng)于雙缸2沖程的作功次數(shù)。
若不開設(shè)氣缸壁上的掃、排氣孔，而在氣缸的上、下兩端裝上帶有凸輪、氣門等組件的氣缸頭，則單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)就變?yōu)?+4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，即活塞每往得復(fù)運(yùn)動(dòng)4次，就有2次作功沖程。換言之，活塞的上表面與上氣缸室及氣缸頭構(gòu)成一個(gè)四沖程工作循環(huán)，活塞的下表面與下氣缸室及氣缸頭構(gòu)成另一個(gè)四沖程工作循環(huán)，將兩個(gè)四沖程合而為一(在一個(gè)缸體、一個(gè)活塞工況下)，就構(gòu)成了2+4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
很顯然，本結(jié)構(gòu)在使用一個(gè)缸體、一個(gè)活塞、一根連桿的情形下，曲軸每轉(zhuǎn)720°，活塞即能完成二次作功沖程，所以發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率高，活塞的潤滑條件也很好，(采用與圖1相同的潤滑結(jié)構(gòu))。尤為重要的是，由于活塞的上、下兩個(gè)密封面都作功，使得活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩面都有壓縮氣體緩沖，緩沖氣體能有效減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行更平順，噪音更低。
本發(fā)明由于結(jié)構(gòu)所限，即曲軸需穿過活塞，所以，不論是單沖程發(fā)動(dòng)機(jī)或是2+4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。采用多缸機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)以8缸為限，1～2缸的結(jié)構(gòu)最簡單，使用效果也最好。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明公開了一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是a、處于同一直徑氣缸內(nèi)的活塞6有上密封端7和下密封端21，即上、下兩密封端(面)均裝設(shè)活塞環(huán)，b、連桿包括大頭17、小頭11及曲軸14的曲柄部分，均置于兩密封端之間，
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，缸壁開設(shè)有多個(gè)壓力潤滑油供油孔3及回油孔15，它們始終處于往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞6的兩密封端之間，
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是連桿大、小頭中心距等于0.8～1.5倍活塞行程，
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是在活塞6裙側(cè)開設(shè)兩組長槽孔，每組2個(gè)，其中對(duì)應(yīng)于曲軸主軸頸14的長槽孔20寬度大于主軸徑直徑，對(duì)應(yīng)于連桿大端的槽孔16寬度大于連桿大端之軸向?qū)挾龋?br> 5.據(jù)權(quán)力要求2所述的一種活塞內(nèi)含工發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是在缸壁上沿連桿大端轉(zhuǎn)動(dòng)平面方向，開設(shè)有槽坑4及回油孔15，孔、槽寬度大于連桿大端之軸向?qū)挾龋?br> 6.據(jù)權(quán)力要求1所述的一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是上缸泵氣室31向下缸壓縮作功室42提供掃氣，下缸泵氣室38向上缸壓縮作功室35提供掃氣，
7.據(jù)權(quán)力要求1所述的一種活塞內(nèi)含式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是由上密封面對(duì)應(yīng)的上氣缸室403，和由下密封對(duì)應(yīng)的下氣缸室407，均為壓縮作功室。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活塞內(nèi)含連桿及曲柄的發(fā)動(dòng)機(jī),能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率,改善二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的潤滑條件,簡化結(jié)構(gòu),減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。
文檔編號(hào)F02B75/02GK1187579SQ9710131
公開日1998年7月15日 申請(qǐng)日期1997年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月10日
發(fā)明者王福生 申請(qǐng)人:王福生