專利名稱：充氣式活動燃燒室二沖程發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及二沖程發(fā)動機(jī)設(shè)計與制造技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的二沖程發(fā)動機(jī)，主要有二沖程汽油機(jī)和二沖程柴油機(jī)兩種。二沖程汽油機(jī)的掃氣方法通常是利用活塞背面和曲軸箱組成的一種泵氣條件受制約、泵氣效率較差的壓氣機(jī)來進(jìn)行掃氣的。它存在的主要缺點有(1)曲軸無法用整體式曲軸，只能用分體式曲軸，因此剛度差，使發(fā)動機(jī)的可靠性受到影響。(2)潤滑條件差。曲軸箱內(nèi)各主要零件的潤滑方法是將潤滑油混合到汽油中，利用油霧的滲透進(jìn)行潤滑的。這種潤滑方法存在三個方面的缺陷，其一是吸入曲軸箱的油霧，由于含有大量的燃油，它沖淡和污染了潤滑油，并使?jié)櫥托阅芟陆担l(fā)動機(jī)的摩擦損失增大，降低了發(fā)動機(jī)的使用壽命；其二是進(jìn)入燃燒室的霧狀潤滑油無法完全燃燒，加速積碳和焦?fàn)钗镔|(zhì)的形成，有損發(fā)動機(jī)的使用壽命；其三是未完全燃燒的部分潤滑油同廢氣一起被排入大氣中，既增加了排氣污染又浪費了潤滑油。(3)燃油消耗率高。當(dāng)用可燃混合氣掃氣時，不可避免地有一部分新鮮混合氣隨廢氣被排入大氣，即所謂的燃油短路損失，使發(fā)動機(jī)有效功率下降，燃油消耗增加。同時，由于可燃混合氣與高溫、高壓廢氣的接觸而產(chǎn)生不完全燃燒，產(chǎn)生大量的有害氣體和物質(zhì)，使發(fā)動機(jī)的排放指標(biāo)惡化。(4)難以發(fā)展大缸徑、多氣缸、大功率機(jī)型的發(fā)動機(jī)。(5)換氣不徹底，污染嚴(yán)重。(6)低速、怠速時性能差。等等。而二沖程柴油機(jī)的掃氣方法通常是采用單獨的壓氣機(jī)(大多為羅茨泵)來掃氣的。它存在的主要缺點有(1)若采用羅茨泵泵氣噪音大。(2)起動性和加速性差。(3)排氣污染嚴(yán)重。等等。二沖程汽油機(jī)和二沖程柴油機(jī)，除了以上各自存在的缺點外，還共同存在以下三個方面缺點(1)氣缸的缸壁上，開有排氣口和掃氣口，或只開有掃氣口，使活塞的有效作功行程縮短。因此它們的功率只是同排量、同轉(zhuǎn)速四沖程發(fā)動機(jī)的1.5倍左右。(2)在不同的工況里，缸內(nèi)的殘余廢氣量有較大的差異。此缺點對發(fā)動機(jī)的性能、排放等均造成較大的負(fù)面影響。(四沖程發(fā)動機(jī)也存在此缺點。)(3)火花塞或噴油器裸露在燃燒室內(nèi)，受高溫、高壓氣體的沖刷與燒蝕，不僅縮短了此零件的使用壽命，而且容易出現(xiàn)積碳、堵塞、失火、早燃、熾熱點火等故障。(四沖程發(fā)動機(jī)也存在此缺點。)當(dāng)今，環(huán)境污染、能源枯竭已成為全人類所共同關(guān)注的課題，尤其是二沖程汽油機(jī)由于污染問題十分突出，已受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，甚至是嚴(yán)歷的指責(zé)。據(jù)資料介紹，一些發(fā)達(dá)國家已嚴(yán)令禁用此種發(fā)動機(jī)。(參見中國專利CN1146528A說明書第一頁。)本實用新型的目的就是為了較徹底地解決或改善上述的二沖程發(fā)動機(jī)所存在的各種缺點與不足，提供一種具有燃油消耗低、廢氣污染少、排氣徹底、進(jìn)氣充足、功率大等特點的可適宜設(shè)計為汽油機(jī)和柴油機(jī)并可用于汽車、摩托車或通用動力機(jī)械的二沖程發(fā)動機(jī)。
本實用新型主要由發(fā)動機(jī)機(jī)體；進(jìn)、排氣機(jī)構(gòu)；配氣壓氣機(jī)三大部分組成。其主要技術(shù)方案有1、工作缸(7)的缸壁上不設(shè)排氣口和掃氣口。2、工作缸上部的氣缸蓋(17)上，設(shè)有可作上、下大幅度運動與靜止不動的活動氣室圓外壁(39)和活動氣室圓內(nèi)壁(40)，以及一個也可作上、下大幅度運動與靜止不動的排氣門(53)?；顒託馐覉A外壁(39)和活動氣室圓內(nèi)壁(40)，可共同組成一個圓環(huán)狀的活動氣室(13)。排氣門(53)處在此活動氣室的中部。3、活動氣室圓外壁(39)它可在氣缸蓋(17)的導(dǎo)向圓壁(84)上作上、下運動；它的直徑長度與工作活塞(10)的直徑長度大致相等；它的下端有個與之連成一體的壁底(64)，該壁底設(shè)有一個錐面(66)；它的上端有兩個與之連成一體并相互對稱的掛桿(43)，兩個掛桿的頂部固裝有兩個掛輪(49)；此兩掛桿(43)穿過氣缸蓋上的兩個相應(yīng)的導(dǎo)向孔(83)伸出氣缸蓋頂面(80)，而分別安置于兩個相應(yīng)的導(dǎo)向槽(48)內(nèi)(參見


圖1、2、17)；其上的兩個掛輪(49)則分別安置于兩個大凸輪(21)上的兩個相應(yīng)的凹槽槽軌(M)內(nèi)；掛輪的直徑長度與槽軌的寬度大致相等。4、活動氣室圓內(nèi)壁(40)(參見圖3、14)，它安置于氣缸蓋上的O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)，可作上、下運動；它的上端是圓環(huán)平面(76)；它的下端設(shè)有內(nèi)、外兩個錐面(77、78)，其外錐面(78)可與活動氣室圓外壁的壁底錐面(66)相貼合，其內(nèi)錐面(77)可與排氣門錐面(74)的下半部分相貼合。它(40)不僅可作上、下運動，還可作速度較慢的旋轉(zhuǎn)運動，以此消除錐面(66)與錐面(78)，及錐面(74)的下半部分與錐面(77)上的積碳，使以上各相應(yīng)錐面在貼合時能保持良好的密封性。5、排氣門(53)上有兩個與之連成一體并相互對稱的掛桿(41)，它們分別安置于氣缸蓋內(nèi)的兩個相應(yīng)的導(dǎo)向管(82)里，可作上、下運動；此兩掛桿的中部，固裝著兩個相互對稱的凸塊(50)，此兩凸塊在氣缸蓋內(nèi)(參見圖2、3、8、10、21)穿過兩個相應(yīng)的滑道(45)伸入O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)，并共同觸壓著一個環(huán)片(44)，此環(huán)片則觸壓著一個螺旋壓縮彈簧(51)，此彈簧又觸壓著活動氣室圓內(nèi)壁(40)上端的圓環(huán)平面(76)；此兩凸塊(50)可在兩個相應(yīng)的滑道(45)內(nèi)，跟隨掛桿(41)作同步的上、下運動，并由此和排氣門錐面(74)的下半部分一起共同負(fù)責(zé)控制活動氣室圓內(nèi)壁(40)的上、下運動；排氣門兩個掛桿(41)的上部則伸出氣缸蓋頂面(80)，使固裝于兩掛桿頂部的兩個滑塊(73)分別安置于兩個相應(yīng)的導(dǎo)向槽(24)內(nèi)；固裝于兩掛桿頂部的兩個掛輪(46)則分別安置于兩個大凸輪(21)上的兩個相應(yīng)的凹槽槽軌(N)內(nèi)；掛輪的直徑長度與槽軌的寬度大致相等。6、氣缸蓋頂面(80)上，設(shè)有四個導(dǎo)向槽(24、48)(參見
圖1、2)它們通過各自的支架(26)固裝在氣缸蓋的頂面(80)上；里面的兩個導(dǎo)向槽(24)負(fù)責(zé)控制排氣門兩個掛桿上的兩個滑塊(73)，迫使其只作上、下運動與靜止不動；外面的兩個導(dǎo)向槽(48)則負(fù)責(zé)控制活動氣室圓外壁的兩個掛桿(43)，迫使其只作上、下運動與靜止不動。此兩掛桿(43)由于本身已有滑面(70)所以不再設(shè)滑塊。7、一個工作缸(7)配置兩個大凸輪(21)；大凸輪固裝在大凸輪軸(22)上(參見
圖1、2)；此軸經(jīng)軸承座(23)和軸承座支架(25)，固裝在氣缸蓋的頂面(80)上；大凸輪軸(22)上的從動輪(47)經(jīng)帶齒皮帶或鏈條(38)與動力曲軸(5)上的主動輪(37)相連；兩個輪(47、37)的直徑或齒數(shù)均相等，故大凸輪軸(22)和動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)速相等，但二者的轉(zhuǎn)角存在著相位關(guān)系。8、兩個大凸輪(21)的總共四個側(cè)面上(參見
圖1、2)，共設(shè)有四個凹槽槽軌(M、N)，此四個槽軌的軌跡均為凸輪型線狀軌跡，并且它們的基圓圓心均與大凸輪軸(22)的軸心相重疊；兩個槽軌(M)，二者的軌跡完全相同，另兩個槽軌(N)，二者的軌跡也完全相同，但槽軌(M)和槽軌(N)，二者的軌跡卻不完全相同，存在著一些差異。因此，當(dāng)兩個大凸輪(21)轉(zhuǎn)動時，安置于其四個槽軌中的四個掛輪(49、46)，便在各自的軌道內(nèi)轉(zhuǎn)動(也可設(shè)計為滑動)。由于四個導(dǎo)向槽(48、24)的導(dǎo)向作用，迫使四個掛輪的輪軸(68、72)及其相應(yīng)的四個掛桿(43、41)只作上、下運動與靜止不動。但由于軌跡的不同，掛桿(43)與掛桿(41)二者上、下運動與靜止不動的時刻、時間、速度等是存在差異的。由此可得知，活動氣室圓外壁(39)與排氣門(53)及其受間接控制的活動氣室圓內(nèi)壁(40)，它們上、下運動與靜止不動的時刻、時間、速度等也是存在差異的，并且它們彼此間的距離也是循序變化的。9、四個掛輪(49、46)各自與各自的輪軸(68、72)之間均設(shè)有橡膠圈(69、71)(參見圖4、6、8、11)。當(dāng)活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者在作上、下往復(fù)運動時，此橡膠圈(69、71)能起到緩沖的作用，以及當(dāng)燃燒室(54)內(nèi)的溫度偏冷或偏熱時(即熱脹冷縮時)，能使錐面(66)與錐面(78)、錐面(74)的下半部分與錐面(77)、錐面(74)的上半部分與排氣門座錐面(85)在貼合時，都能有良好的密封性。10、氣缸蓋(17)通過缸蓋螺絲(16)與氣缸體(9)相連。氣缸蓋內(nèi)設(shè)有若干個沿圓周排列的進(jìn)氣孔(52)(參見圖3、17)，每個進(jìn)氣孔的下端配置一個進(jìn)氣門(55)；進(jìn)氣門上設(shè)有錐面(79)(參見
圖15、16)，此錐面可與進(jìn)氣門座錐面(88)相貼合(參見圖20)；進(jìn)氣門(55)上設(shè)有若干個沿圓周排列的能起導(dǎo)向與通氣作用的柵欄(57)；進(jìn)氣門上端面的中心設(shè)有掛環(huán)(56)，此掛環(huán)與鋼絲(58)的一端相連(參見圖3)；此鋼絲的另一端與螺旋拉伸彈簧(59)的一端相連；此彈簧的另一端與橫桿(60)的中部相連；此橫桿在進(jìn)氣孔(52)的頂端作直徑狀布置，橫桿的兩端安置于氣缸蓋頂面(80)上相應(yīng)的小凹槽(61)內(nèi)。(參見圖3、17)11、氣缸蓋頂面(80)上，設(shè)有進(jìn)氣導(dǎo)流罩(19)(參見
圖1、2)。此罩只罩住若干個進(jìn)氣孔(52)，不罩住其它孔；此罩上的進(jìn)氣管(27)與配氣壓氣機(jī)上的充氣管(28)相接；來自配氣壓氣機(jī)的混合氣或純空氣，流經(jīng)進(jìn)氣導(dǎo)流罩(19)再進(jìn)入各個進(jìn)氣孔(52)。12、氣缸蓋(17)內(nèi)，在進(jìn)氣孔(52)所處的圓周上(參見
圖17)，對稱布置著兩個火花塞(或噴油器)安裝孔(18)。此孔之所以對稱布置兩個，主要是為了能使活動氣室圓外壁(39)等零件的受力能夠更加平衡。若不考慮此平衡問題，此孔可只布置一個。13、由于氣缸蓋(17)的構(gòu)造較復(fù)雜，而且布置在其內(nèi)作上、下運動的各零件，需要解決潤滑與冷卻問題，因此氣缸體(9)內(nèi)的冷卻水套(11)不通入氣缸蓋(17)內(nèi)，氣缸蓋的冷卻方式采用油冷。其冷卻油同時亦是潤滑油。其油路是這樣布置的來自油底殼(1)的潤滑油，從氣缸蓋頂面(80)上(參見
圖17)的若干個沿一小圓周排列的進(jìn)油孔(81)流入活動氣室圓內(nèi)壁(40)所處的O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)(參見
圖18)；而后流向若干個夾在各個進(jìn)氣孔(52)(包括火花塞或噴油器安裝孔)之間的狹窄油道(86)(參見
圖19、21)，便進(jìn)入圓環(huán)狀的緩流室(14)(參見
圖1)；而后又經(jīng)布置于氣缸體(9)內(nèi)的一個(或若干個)出油道(12)，流入氣缸體外的出油管(6)；最后再流經(jīng)曲軸箱(2)，進(jìn)入油底殼(1)。如此不斷地循環(huán)。此油路也可不與曲軸箱(2)及油底殼(1)發(fā)生聯(lián)系，可另設(shè)一個獨立的循環(huán)系統(tǒng)。為避免氣缸蓋上的潤滑與冷卻油流入燃燒室，可設(shè)置若干個O型密封圈(63)(參見圖3)。其它部位上的潤滑與冷卻問題，由于不屬于本實用新型所要解決的問題，不再贅述。14、配氣壓氣機(jī)(36)可采用往復(fù)式壓氣機(jī)。它的布置方式主要有兩種。一種是它作為一個獨立的壓氣機(jī)，固裝于發(fā)動機(jī)的一側(cè)(參見
圖1)，其傳動方式是(參見圖24)，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)上的從動齒輪(89)與動力曲軸(5)上的主動齒輪(90)二者相嚙合而傳動。配氣壓氣機(jī)曲軸(4)與動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)角存在相位關(guān)系，二者的轉(zhuǎn)速則成倍數(shù)關(guān)系。即當(dāng)配氣壓氣機(jī)曲軸與動力曲軸二者的轉(zhuǎn)速相等時，一個配氣活塞(35)只能為一個工作活塞(10)配氣；當(dāng)配氣壓氣機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速是動力曲軸轉(zhuǎn)速的兩倍時，一個配氣活塞可為兩個工作活塞配氣，但兩個工作活塞所對應(yīng)的兩個曲柄，其曲柄夾角必須是180°；當(dāng)配氣壓氣機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速是動力曲軸轉(zhuǎn)速的三倍時，一個配氣活塞可為三個工作活塞配氣，但三個工作活塞所對應(yīng)的三個曲柄，其曲柄夾角必須是120°。其余以此類推。當(dāng)一個配氣活塞只為一個工作活塞配氣時，二者的曲軸轉(zhuǎn)角相位關(guān)系為，當(dāng)工作活塞處于下止點時，配氣活塞所對應(yīng)的曲柄比工作活塞所對應(yīng)的曲柄提前完成90°轉(zhuǎn)角；當(dāng)一個配氣活塞為兩個工作活塞配氣時，二者的曲軸轉(zhuǎn)角相位關(guān)系為，當(dāng)兩個工作活塞中的其中一個工作活塞處在下止點時，配氣活塞也處在下止點上；當(dāng)一個配氣活塞為三個工作活塞配氣時，二者的曲軸轉(zhuǎn)角相位關(guān)系為，當(dāng)三個工作活塞中的其中一個工作活塞處在下止點時，配氣活塞所對應(yīng)的曲柄比處在下止點上的那個工作活塞所對應(yīng)的曲柄遲后90°轉(zhuǎn)角。其余以此類推。配氣壓氣機(jī)的另一種布置方式，是讓配氣壓氣機(jī)與發(fā)動機(jī)二者融為一體。即配氣活塞和工作活塞通過各自的連桿共同裝在動力曲軸上，并使配氣壓氣機(jī)的曲柄轉(zhuǎn)角超前于動力曲柄90°轉(zhuǎn)角。配氣壓氣機(jī)的此種裝配方式，由于配氣活塞與工作活塞二者的運動速度相等，因此一個配氣活塞只能為一個工作活塞配氣。15、配氣活塞的排量可大于工作活塞排量的25％-30％左右，以使工作缸(7)的充氣系數(shù)能實現(xiàn)大于1或等于1。16、當(dāng)發(fā)動機(jī)燃用汽油且采用化油器時，化油器有兩種布置方式(參見
圖1)。一種是保留配氣壓氣機(jī)進(jìn)氣管(34)上的第一化油器(33)，同時取消充氣管(28)上的第二化油器(29)，及取消充氣管上的分流管(31)和分流閥(30)。此布置方式的作用是可使混合氣在配氣壓氣機(jī)氣缸和工作缸(7)內(nèi)得到兩次混合，混合氣混合得更加均勻。另一種是保留充氣管(28)上的第二化油器(29)，及保留充氣管上的分流管(31)和分流閥(30)，同時取消配氣壓氣機(jī)進(jìn)氣管(34)上的第一化油器(33)。此布置方式的作用是，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于低負(fù)荷工作時，可打開分流閥(30)，讓配氣壓氣機(jī)壓出的部分空氣經(jīng)分流管(31)排入大氣，即讓配氣壓氣機(jī)處于半卸荷狀態(tài)，減少發(fā)動機(jī)的功率損失。此時的分流閥(30)便可成為發(fā)動機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)發(fā)動機(jī)采用汽油缸內(nèi)、缸外噴射時，則取消第一化油器(33)和第二化油器(29)，但可保留分流管(31)和分流閥(30)，其作用如前所述，也是起到卸荷的作用。當(dāng)發(fā)動機(jī)燃用柴油時，則取消第一化油器(33)和第二化油器(29)，以及取消分流管(31)和分流閥(30)。因為柴油機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)是質(zhì)調(diào)節(jié)，即只改變噴油量而不改變進(jìn)氣量。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下幾個顯著的優(yōu)點1、功率大。由于工作缸(7)的缸壁上不設(shè)排氣口和掃氣口，因此工作活塞作功有效行程長。其功率是同轉(zhuǎn)速同排量四沖程發(fā)動機(jī)的兩倍。2、排氣徹底。由于燃燒室(54)的頂面是可移動的，并且燃燒室(54)的容積可在排氣過程的某個時刻縮小至接近于零(參見圖29)，因此，工作缸(7)內(nèi)的廢氣可接近100％地排凈。而且發(fā)動機(jī)在各種工況里，工作缸(7)每個循環(huán)的殘余廢氣量都大致相等。此特性對改善燃燒狀況，提高發(fā)動機(jī)的性能以及降低排放等，都十分有利。3、進(jìn)氣充足。由于配氣活塞(35)的排量可大于工作活塞(10)的排量，因此要提高工作缸(7)的充量，增大發(fā)動機(jī)的功率，變得容易而簡單。4、當(dāng)活動氣室(13)內(nèi)的混合氣或純空氣進(jìn)入工作缸(7)時，能產(chǎn)生強(qiáng)烈的缸徑向渦流。此渦流與現(xiàn)有技術(shù)中的擠壓渦流相似，但產(chǎn)生的時間更早，持續(xù)的時間也就更長。此特性對改善燃燒狀況，提高發(fā)動機(jī)的性能以及降低排放等，都十分有利。5、火花塞或噴油器布置在活動氣室(13)內(nèi)，當(dāng)它點火或噴油后，立即被活動氣室圓外壁壁底的上端面(67)所遮蓋，使它不受高溫火焰的燒蝕與沖刷。由此不僅提高了此零件的使用壽命，而且還可大幅度地減少爆震、早燃、失火、熾熱點火等故障。6、動力曲軸(5)可用整體式曲軸及軸瓦式曲軸軸承，潤滑條件好。7、燃燒室(54)內(nèi)的各零件受熱均勻。并且燃燒室的結(jié)構(gòu)緊湊。8、與同功率的四沖程發(fā)動機(jī)相比，重量明顯減輕。9、為實施汽油缸內(nèi)、缸外噴射創(chuàng)造了良好的條件。由于工作缸(7)內(nèi)的殘余廢氣量在各種工況里，都既少又大致相等，因此無論是采用機(jī)械控制方式還是電子控制方式，都可更容易地做到更加精確的定量噴射。10、為實施稀薄燃燒創(chuàng)造了良好的條件。稀薄燃燒是車用汽油機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向。它主要的優(yōu)點是節(jié)能和減少排放。要實現(xiàn)稀薄燃燒，必須具備多方面的條件，其中最關(guān)鍵的一個條件是燃燒速率要高，即氣缸在進(jìn)氣、壓縮、點火燃燒的這一段時間內(nèi)或者至少在點火前后的這一小段時間內(nèi)，必須有強(qiáng)烈的渦流存在，以利于促進(jìn)火焰的快速傳播和加速燃燒過程(參閱人民交通出版社出版的《汽車技術(shù)詞典》629-631頁)。而本實用新型完全具備這個關(guān)鍵的技術(shù)條件。由以上的優(yōu)點可得知，本實用新型既匯集了現(xiàn)有二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)的各主要優(yōu)點，同時又剔除了現(xiàn)有二沖程和四沖程發(fā)動機(jī)的各主要缺點。因此，它的綜合性能顯然是優(yōu)越的。
以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型加以詳細(xì)描述。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(曲軸縱向。工作活塞約處于上移的一半行程時)；圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(曲軸橫向。部分細(xì)小零件略，詳見放大圖圖3)；圖3是圖2中的A-A和B-B，兩截面之間部分的放大圖(工作活塞處于上止點時)；圖4是活動氣室圓外壁(39)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中的D-D截面剖視圖；圖6是圖4中的掛桿與掛輪其中之一的主視圖；圖7是圖6的俯視圖；圖8是排氣門(53)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中的H-H截面剖視圖；
圖10是圖8中的J-J截面剖視圖；
圖11是圖8中掛桿與掛輪其中之一的主視圖；
圖12是
圖11的俯視圖；
圖13是活動氣室圓內(nèi)壁(40)的俯視圖；
圖14是
圖13中的K-K截面剖視圖；
圖15是進(jìn)氣門(55)的主視圖；
圖16是
圖15的俯視圖；
圖17是氣缸蓋(17)頂面的俯視圖(缸蓋及其它零件的螺絲安裝孔略)；
圖18是
圖17中的P-P截面剖視圖；
圖19是
圖17中的Q-Q截面剖視圖；圖20是
圖17中的R-R截面剖視圖；圖21是圖20中的S-S截面剖視圖；圖22中的Ⅰ圖是實施例中的凹槽槽軌(M)軌跡示意圖、Ⅱ圖是實施例中的凹槽槽軌(N)軌跡示意圖；圖23是圖22中的Ⅰ圖和Ⅱ圖二者相重疊的示意圖；圖24是發(fā)動機(jī)與配氣壓氣機(jī)二者間的傳動方式之一的示意圖，同時也是一個配氣活塞為兩個工作活塞配氣時的有關(guān)相位示意圖；圖25、圖26、圖27、圖28、圖29、圖30、圖31、圖32是實施例的工作原理圖；標(biāo)記內(nèi)容(1)油底殼，(2)曲軸箱，(3)動力曲軸的曲柄，(4)配氣壓氣機(jī)曲軸，(5)動力曲軸，(6)出油管，(7)工作缸，(8)工作連桿，(9)氣缸體，(10)工作活塞，(11)冷卻水套，(12)出油道，(13)活動氣室，(14)緩流室，(15)排氣孔，(16)缸蓋螺絲，(17)氣缸蓋，(18)火花塞或噴油器安裝孔，(19)進(jìn)氣導(dǎo)流罩，(20)排氣管，(21)大凸輪，(22)大凸輪軸，(23)軸承座，(24)排氣門掛桿與掛輪的導(dǎo)向槽，(25)軸承座支架，(26)導(dǎo)向槽支架，(27)進(jìn)氣管，(28)充氣管，(29)第二化油器，(30)分流閥，(31)分流管，(32)空氣濾清器，(33)第一化油器，(34)配氣壓氣機(jī)進(jìn)氣管，(35)配氣活塞，(36)配氣壓氣機(jī)，(37)主動輪，(38)帶齒皮帶或鏈條，(39)活動氣室圓外壁，(40)活動氣室圓內(nèi)壁，(41)排氣門掛桿，(42)O型導(dǎo)向槽，(43)活動氣室圓外壁掛桿，(44)環(huán)片，(45)排氣門掛桿上的凸塊的滑道，(46)排氣門掛桿上的掛輪，(47)從動輪，(48)活動氣室圓外壁掛桿與掛輪的導(dǎo)向槽，(49)活動氣室圓外壁掛桿上的掛輪，(50)排氣門掛桿上的凸快，(51)螺旋壓縮彈簧，(52)進(jìn)氣孔，(53)排氣門，(54)燃燒室，(55)進(jìn)氣門，(56)掛環(huán)，(57)進(jìn)氣門導(dǎo)向柵欄，(58)鋼絲，(59)螺旋拉伸彈簧，(60)橫桿，(61)小凹槽，(62)活動氣室圓外壁與其掛桿的連接處，(63)O型密封圈，(64)活動氣室圓外壁壁底，(65)活動氣室圓外壁壁底的下端面，(66)活動氣室圓外壁壁底的錐面，(67)活動氣室圓外壁壁底的上端面，(68)輪軸，(69)橡膠圈，(70)活動氣室圓外壁掛桿上的滑面，(71)橡膠圈，(72)輪軸，(73)滑塊，(74)排氣門錐面，(75)排氣門底面，(76)活動氣室圓內(nèi)壁的上端圓環(huán)平面，(77)活動氣室圓內(nèi)壁下端的內(nèi)錐面，(78)活動氣室圓內(nèi)壁下端的外錐面，(79)進(jìn)氣門錐面，(80)氣缸蓋的頂面，(81)進(jìn)油孔，(82)排氣門掛桿的導(dǎo)向管，(83)活動氣室圓外壁掛桿的導(dǎo)向孔，(84)活動氣室圓外壁的導(dǎo)向圓壁，(85)排氣門座錐面，(86)狹窄油道，(87)氣缸蓋的圓環(huán)形底面，(88)進(jìn)氣門座錐面，(89)配氣壓氣機(jī)曲軸上的從動齒輪，(90)動力曲軸上的主動齒輪；
圖1和圖2中的N是排氣門上的掛輪所處的凹槽槽軌、圖2中的M是活動氣室圓外壁上的掛輪所處的凹槽槽軌；圖25-圖32中的h1是工作活塞的下止點、h2是工作活塞的上止點、h3是燃燒室的頂面上移至終點時的位置。
本實施例為汽油機(jī)，它有以下一些主要的技術(shù)參數(shù)與特征工作缸(7)缸徑為10cm；工作活塞(10)的行程為8cm；工作缸(7)的壓縮比為9；工作連桿(8)的長度為16cm；動力曲軸的曲柄(3)半徑為4cm；兩個大凸輪(21)上的四個槽軌(M、N)軌跡的最大升程均為5.4cm；配氣壓氣機(jī)(36)固裝于發(fā)動機(jī)的一側(cè)(參見
圖1)；配氣壓氣機(jī)曲軸(4)與動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)速相等，即一個配氣活塞(35)只為一個工作活塞(10)配氣。一、第一行程。(為便于描述，特將作功行程定為第一行程。為更詳細(xì)地闡述問題，以動力曲軸的轉(zhuǎn)角計時，將一個行程分為若干個階段或時刻。)1、起點時刻(0°)。①工作活塞(10)到達(dá)上止點(h2)(參見圖3、25)。②被壓縮在燃燒室(54)內(nèi)的混合氣早已點燃，(火花塞在動力曲軸-25°轉(zhuǎn)角時就已點火。此點火時間可與現(xiàn)有四沖程發(fā)動機(jī)點火時間大致相同。)工作活塞(10)即將開始下移的作功行程。③活動氣室圓外壁(39)壁底的上端面(67)與氣缸蓋(17)的圓環(huán)形底面(87)相貼合[氣缸蓋的圓環(huán)形底面上，含有若干個進(jìn)氣門(55)及2個對稱布置的火花塞。]；該壁底的錐面(66)與活動氣室圓內(nèi)壁(40)下端的外錐面(78)相貼合；排氣門錐面(74)的上半部分與排氣門座錐面(85)相貼合；排氣門錐面(74)的下半部分與活動氣室圓內(nèi)壁(40)下端的內(nèi)錐面(77)相貼合。④活動氣室(13)的容積為零。⑤螺旋壓縮彈簧(51)處于較松弛的狀態(tài)。⑥活動氣室圓外壁壁底的下端面(65)與排氣門的底面(75)，共同組成一個平整的圓面，此圓面即是此時刻的燃燒室(54)頂面(參見圖3、25)。此頂面在此時刻處在h3點上，h3點距工作活塞(10)的上止點(h2)為1cm。⑦大凸輪軸(22)的轉(zhuǎn)角在此時刻設(shè)定為0°活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)處于其槽軌(M)的基圓軌跡(E’-F’)的E’點上(參見圖2、22-Ⅰ)。由大凸輪(21)的旋轉(zhuǎn)方向(反時針方向)得知，E’點為基圓軌跡的起點；排氣門上的兩個掛輪(46)處于其槽軌(N)的基圓軌跡(E″-F″)內(nèi)的1點上(參見圖2、22-Ⅱ)。⑧當(dāng)配氣活塞(35)處在上止點時，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)的轉(zhuǎn)角設(shè)定為0°。由于曲軸(4)與動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)角存在相位關(guān)系，本實施例的此相位關(guān)系為，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)比動力曲軸(5)提前完成90°轉(zhuǎn)角。因此，此時刻配氣活塞(35)已處于下移行程(吸氣行程)的大約一半行程上。2、第一階段(0°-140°)及時刻(140°)。①此階段動力曲軸(5)由0°轉(zhuǎn)至14°，即此時刻工作活塞(10)已將近完成作功行程，快要到達(dá)下止點(h1)。②此時刻大凸輪軸(22)也完成了140°轉(zhuǎn)角。此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的基圓軌跡(E’-F’)內(nèi)，由起點E’滑到了a點(參見圖22-Ⅰ)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的基圓軌跡(E″-F″)內(nèi)，由1點滑到了終點F″(參見圖22-Ⅱ)。因此，此階段內(nèi)，活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)，以及活動氣室圓內(nèi)壁(40)，三者都是靜止不動的。但此時刻之后，排氣門上的兩個掛輪(46)將進(jìn)入其槽軌(N)的下移弧線軌跡(F″-G″)，也就是說，排氣門(53)將在此時刻之后開啟。③此時刻，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)總共完成了230°轉(zhuǎn)角(140°加相位上提前的90°)。因此，此時刻配氣活塞(35)早已完成了下移的吸氣行程，并已經(jīng)進(jìn)入了上移的壓縮行程。3、第二階段(140°-180°)及時刻(180°)。①此時刻工作活塞(10)已到達(dá)下止點(h1)，即第一行程結(jié)束(參見圖26)。②此時刻大凸輪軸(22)也完成了180°轉(zhuǎn)角。此階段排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的下移弧線軌跡(F″-G″)內(nèi)，由起點F″滑到了g點(參見圖22-Ⅱ)，設(shè)g點的升程為0.6cm，即排氣門(53)此時刻已開啟0.6cm(參見圖26)。③此階段，工作缸(7)內(nèi)已有50％-60％的廢氣依靠自身的壓力能量，以音速排出了缸外。廢氣流經(jīng)排氣孔(15)后，進(jìn)入排氣管(20)。此階段，也稱為自由排氣階段。(此階段的排氣方式與原理和現(xiàn)有的四沖程發(fā)動機(jī)完全相同。參閱機(jī)械工業(yè)出版社出版的《汽車百科全書》上冊第180頁。)④此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的基圓軌跡(E’-F’)內(nèi)，由a點滑到了終點F’(參見圖22-Ⅰ)，此時刻之后，將進(jìn)入下移弧線軌跡(F’-G’)。即此階段，活動氣室圓外壁(39)仍是靜止不動的，但此時刻之后將要下移?；顒託馐?13)的容積此時刻仍為零。⑤此時刻，由于排氣門(53)已下移了0.6cm，因此排氣門兩個掛桿上的兩個凸塊(50)也下移了0.6cm，因此螺旋壓縮彈簧(51)收縮了0.6cm，使其彈力更大地觸壓著活動氣室圓內(nèi)壁(40)上端的圓環(huán)平面(76)，從而使得活動氣室圓內(nèi)壁下端的外錐面(78)與活動氣室圓外壁的壁底錐面(66)相互貼合得更緊。因為此時刻活動氣室圓外壁(39)是靜止不動的，所以活動氣室圓內(nèi)壁(40)也是靜止不動的。⑥此時刻配氣壓氣機(jī)曲軸(4)總共完成了270°轉(zhuǎn)角(180°加相位上提前的90°)。即配氣活塞(35)已上移了約半個行程。被壓縮的混合氣，此時密度雖然還不是很大，但已充滿了充氣管(28)、進(jìn)氣管(27)、進(jìn)氣導(dǎo)流罩(19)、氣缸蓋內(nèi)的若干個進(jìn)氣孔(52)。由于若干個進(jìn)氣門(55)的底面被活動氣室圓外壁壁底的上端面(67)貼合著，因此若干個進(jìn)氣門(55)在此時刻是關(guān)閉著的(參見圖26)。二、第二行程。(此行程要完成排氣、進(jìn)氣、壓縮三個工作。但排氣工作在上個行程的末尾就已完成了50％-60％。)1．第一階段(180°-215°)及時刻(215°)。①此階段工作活塞(10)由下止點(h1)，向上移動了一小段距離，開始了強(qiáng)制排氣(參見圖27)。②此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的下移弧線軌跡(F’-G’)上，由起點F’滑到了b點(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的下移弧線軌跡(F″-G″)內(nèi)，由g點滑到了h點(參見圖22-Ⅱ、23)。即活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者在此階段基本上是等速下移了一段距離。因此排氣門(53)仍是開啟的(參見圖27)，工作缸(7)內(nèi)的廢氣繼續(xù)外排。③活動氣室圓內(nèi)壁(40)的上端圓環(huán)平面(76)繼續(xù)承受螺旋壓縮彈簧(51)的大力觸壓；其下端的外錐面(78)也繼續(xù)與活動氣室圓外壁的壁底錐面(66)相緊貼。此階段由于活動氣室圓外壁(39)是下移的，因此，活動氣室圓內(nèi)壁(40)也隨之同步下移，并且二者共同組成了一個圓環(huán)狀的活動氣室(13)，此氣室的容積由零變大。同時，若干個進(jìn)氣門(55)在兩個力[活動氣室(13)的容積由零變大時所產(chǎn)生的負(fù)壓吸力和若干個進(jìn)氣孔(52)內(nèi)由配氣壓氣機(jī)壓進(jìn)的混合氣壓力。]的共同作用下，各自克服了拉伸彈簧(59)的拉力，進(jìn)氣門(55)上的導(dǎo)向柵欄(57)向下滑動，即若干個進(jìn)氣門(55)開啟(參見圖27)。混合氣經(jīng)進(jìn)氣門上的導(dǎo)向柵欄(57)空格(參見
圖15、16)，進(jìn)入活動氣室(13)內(nèi)。④此時刻，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)總共完成了305°轉(zhuǎn)角(215°加相位上提前的90°)。配氣活塞(35)仍處在上移的行程上，繼續(xù)推壓混合氣。2、第二階段(215°-250°)及時刻(250°)。①此階段工作活塞(10)在上移的行程上又上移了一段距離(參見圖28)。②此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的下移弧線軌跡(F’-G’)內(nèi)，由b點滑到了c點(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的下移弧線軌跡(F″-G″)內(nèi)，由h點滑到了i點(參見圖22-Ⅱ、23)。即此階段活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者都在下移，但排氣門的下移速度已逐漸慢于活動氣室圓外壁的下移速度。排氣門的錐面(74)與活動氣室圓內(nèi)壁(40)下端的內(nèi)錐面(77)，二者的距離在逐漸縮小，即排氣門(53)正在逐漸關(guān)閉(參見圖28)。③此階段螺旋壓縮彈簧(51)的彈力雖然在逐漸減弱，但它仍有足夠的彈力促使錐面(78)與錐面(66)相緊貼，即活動氣室圓內(nèi)壁(40)仍與活動氣室圓外壁(39)同步下移。④此階段活動氣室(13)的容積在繼續(xù)增大，混合氣繼續(xù)經(jīng)若干個進(jìn)氣門上的導(dǎo)向柵欄(57)空格，填入此室。但若干個進(jìn)氣門(55)由于受到各自的螺旋拉伸彈簧(59)的拉力作用，保持在一定的升程后，不再繼續(xù)下移。⑤此時刻配氣壓氣機(jī)曲軸(4)總共完成了340°轉(zhuǎn)角(250°加相位上提前的90°)。配氣活塞(35)仍處于上移的行程上，即將到達(dá)上止點。3、第三階段(250°-270°)及時刻(270°)。①此階段工作活塞(10)繼續(xù)上移(參見圖29)。此時刻工作活塞(10)的頂面距下止點(h1)約為3.5cm。[見參數(shù)。工作活塞(10)的行程為8cm、工作連桿(8)的長度為16cm、動力曲軸的曲柄(3)半徑為4cm。受此參數(shù)的限定，當(dāng)動力曲軸(5)轉(zhuǎn)至270°時，工作活塞(10)的頂面距下止點(h1)約為3.5cm。]。②此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的下移弧線軌跡(F’-G’)內(nèi)，由c點滑到了終點G’(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的下移弧線軌跡(F″-G″)內(nèi)，由i點滑到了終點G″(參見圖22-Ⅱ)。G’點和G″點，均為最大升程(參見圖23)，且此升程均為5.4cm(見參數(shù))。即活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者以不同的速度，但同在此時刻下移到了終點，二者都完成了5.4cm的整個下移行程。③此時刻排氣門錐面(74)的下半部分與活動氣室圓內(nèi)壁下端的內(nèi)錐面(77)相貼合，即排氣門(53)已徹底關(guān)閉(參見圖29)。排氣門的底面(75)與活動氣室圓外壁壁底的下端面(65)共同組成了一個平整的圓面，此圓面在此時刻與上移的工作活塞(10)頂面，二者相距僅為0.1cm。(參見參數(shù)和參見圖29。此距離設(shè)計得越小，工作缸內(nèi)的廢氣排得越干凈。)此時刻工作缸(7)內(nèi)的廢氣已接近100％地排凈。強(qiáng)制排氣在此時刻結(jié)束。④此時刻螺旋壓縮彈簧(51)已完全恢復(fù)原先(在排氣門下移之前)的較松弛狀況，但它仍有足夠的彈力促使錐面(78)與錐面(66)相貼合、錐面(77)與錐面(74)的下半部分相貼合。⑤此時刻配氣壓氣機(jī)曲軸(4)總共完成了360°轉(zhuǎn)角(270°加相位上提前的90°)。配氣活塞(35)已完成了吸氣和壓氣兩個行程，到達(dá)上止點。⑥此時刻活動氣室(13)的容積已達(dá)到最大值。由于配氣活塞(35)已完成了壓氣行程，因此，若干個進(jìn)氣門(55)在各自螺旋拉伸彈簧(59)的拉力作用下，均已回位關(guān)閉(參見圖29)。4、第四階段(270°-280°)。①工作活塞(10)又繼續(xù)上移了一段距離(參見圖30)。②活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的上移弧線軌跡(G’-E’)內(nèi)，由起點G’滑到了d點(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的上移弧線軌跡(G″-E″)內(nèi)，由起點G″滑到了j點(參見圖22-Ⅱ、23)。即活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者都在上移，但活動氣室圓外壁(39)的上移速度比工作活塞(10)的上移速度稍快一些，由此而逐漸形成燃燒室空間；排氣門(53)的上移速度又比活動氣室圓外壁(39)的上移速度更快一些，由此排氣門經(jīng)其錐面(74)的下半部分與錐面(77)的貼合，迫使活動氣室圓內(nèi)壁(40)隨其同步上移，同時錐面(78)與錐面(66)則分離了一段距離(參見圖30)。因此，活動氣室(13)內(nèi)已處于半壓縮狀態(tài)的混合氣，經(jīng)錐面(78)與錐面(66)的開啟口，流入正在逐漸形成的燃燒室空間，并接受工作活塞(10)的繼續(xù)壓縮?；顒託馐?13)的容積開始逐漸縮小。③配氣壓氣機(jī)曲軸(4)由下個循環(huán)的0°轉(zhuǎn)至10°，即配氣活塞(35)由上止點向下移，已進(jìn)入了吸氣行程，為工作缸(7)下個循環(huán)的配氣做準(zhǔn)備。5、第五階段(280°-310°)。①工作活塞(10)又繼續(xù)上移了一段距離(參見圖(31)。②活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的上移弧線軌跡(G’-E’)內(nèi)，由d點滑到了e點(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的上移弧線軌跡(G″-E″)內(nèi)，由j點滑到了k點(參見圖22-Ⅱ、23)。即活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者繼續(xù)在上移?；顒託馐覉A外壁(39)的上移速度仍比工作活塞(10)的上移速度更快一些，逐漸形成的燃燒室空間也隨之增大(參見圖31)；排氣門(53)的上移速度也繼續(xù)快于活動氣室圓外壁(39)的上移速度，排氣門錐面(74)的下半部分仍與錐面(77)相貼合，活動氣室圓內(nèi)壁(40)繼續(xù)與排氣門(53)同步上移，同時，錐面(78)與錐面(66)則分離得更遠(yuǎn)一些，即活動氣室(13)的開啟口開得更大了一些。③活動氣室(13)的容積繼續(xù)縮小，活動氣室內(nèi)的混合氣繼續(xù)流向逐漸形成的燃燒室空間，并在流動中產(chǎn)生缸徑向的強(qiáng)烈渦流，使混合氣混合得更徹底、均勻。④配氣壓氣機(jī)曲軸(4)由下個循環(huán)的10°轉(zhuǎn)至40°，即配氣活塞(35)仍處在下移的吸氣行程上，繼續(xù)為工作缸(7)下個循環(huán)的配氣做準(zhǔn)備。6、第六階段(310°-335°)及時刻(335°)。①此階段工作活塞(10)又繼續(xù)上移了一段距離(參見圖32)。②此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的上移弧線軌跡(G’-E’)內(nèi)，由e點滑到了f點(參見圖22-Ⅰ、23)；排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的上移弧線軌跡(G″-E″)內(nèi)，由k點滑到了終點E″(參見圖22-Ⅱ、23)。即活動氣室圓外壁(39)和排氣門(53)二者繼續(xù)在上移?；顒託馐覉A外壁(39)的上移速度仍比工作活塞(10)的上移速度更快一些，逐漸形成的燃燒室空間繼續(xù)增大；排氣門(53)的上移速度則相對慢了一些，因此錐面(78)與錐面(66)的距離在逐漸縮小(參見圖32)。活動氣室(13)的容積進(jìn)一步地縮小。③此階段排氣門錐面(74)的下半部分繼續(xù)與錐面(77)相貼合，即排氣門(53)與活動氣室圓內(nèi)壁(40)二者同步上移至終點；此時刻排氣門錐面(74)的上半部分則與排氣門座錐面(85)相貼合，即排氣門(53)已入座(參見圖32)。④活動氣室(13)內(nèi)的混合氣繼續(xù)流向逐漸形成的燃燒室空間，并繼續(xù)產(chǎn)生強(qiáng)烈的缸徑向渦流，混合氣在繼續(xù)混合。⑤此時刻，兩個對稱布置于安裝孔(18)內(nèi)的火花塞開始點火。⑥此階段配氣壓氣機(jī)曲軸(4)由下個循環(huán)的40°轉(zhuǎn)至65°，即配氣活塞(35)仍處在下移的吸氣行程上，繼續(xù)為工作缸(7)下個循環(huán)的配氣做準(zhǔn)備。7、第七階段(335°-360°)及終點時刻(360°)。①此時刻工作活塞(10)到達(dá)了上止點(h2)，即第二行程結(jié)束(參見圖25)。②此階段排氣門上的兩個掛輪(46)在其槽軌(N)的基圓軌跡(E″-F″)內(nèi)，由起點E″滑到了l點(參見圖22-Ⅱ、23)。因此排氣門(53)以及活動氣室圓內(nèi)壁(40)在此階段是靜止不動的。③此階段活動氣室圓外壁上的兩個掛輪(49)在其槽軌(M)的上移弧線軌跡(G’-E’)內(nèi)，由f點滑到了終點E’(參見圖22-Ⅰ、23)。即活動氣室圓外壁(39)繼續(xù)上移了一段距離后，到達(dá)了終點。此時刻，活動氣室圓外壁壁底的上端面(67)與氣缸蓋的圓環(huán)形底面(87)相貼合；該壁底的錐面(66)與錐面(78)相貼合；該壁底的下端面(65)與排氣門的底面(75)共同組成了一個平整的圓面，此圓面即是此時刻的燃燒室(54)頂面(參見圖25)。④燃燒室(54)終于在此時刻形成與定位。同時，活動氣室(13)的容積達(dá)到最小，變?yōu)榱?。最后一部分被擠出活動氣室(13)且已被點燃的混合氣，以強(qiáng)烈的渦流狀態(tài)。進(jìn)入最終形成的燃燒室(54)，并以大面積的火焰引燃所有的混合氣。⑤此階段配氣壓氣機(jī)曲軸(4)由下個循環(huán)的65°轉(zhuǎn)至90°，即配氣活塞(35)仍處在下移的吸氣行程上，繼續(xù)為工作缸(7)下個循環(huán)的配氣做準(zhǔn)備。至此，工作活塞(10)已完成了一個工作循環(huán)的兩個行程，即二沖程。它將連續(xù)地重復(fù)上述循環(huán)，使動力曲軸(5)輸出動力。由本實施例可得知，活動氣室圓外壁(39)的整個下移過程，即是活動氣室(13)的容積由零變大的整個充氣過程。此過程占動力曲軸(5)的轉(zhuǎn)角是90°(也可設(shè)計為接近于90°)，而配氣活塞(35)完成一個壓氣行程則占配氣壓氣機(jī)曲軸(4)轉(zhuǎn)角180°。所以本實施例的配氣過程，并不十分順暢。這是由于本實施例采用一個配氣活塞(35)只為一個工作活塞(10)配氣，即配氣壓氣機(jī)曲軸(4)與動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)速相等的這一技術(shù)特性所至。但若采用一個配氣活塞(35)為兩個工作活塞(10)配氣的方案、則此問題可迎刃而解，即配氣過程可更加順暢。此方案(參見圖24)必須使兩個工作活塞(10)所對應(yīng)的兩個曲柄(3)夾角為180°；配氣壓氣機(jī)曲軸(4)的轉(zhuǎn)速是動力曲軸(5)轉(zhuǎn)速的兩倍，即主動齒輪(90)的齒數(shù)是從動齒輪(89)齒數(shù)的兩倍；兩曲軸(5和4)的轉(zhuǎn)角相位關(guān)系為，尖兩個工作活塞(10)中的其中一個工作活塞處在下止點時，配氣活塞(35)也處在下止點上。另外，在充氣管(28)與進(jìn)氣管(27)的連接處，再添加一個進(jìn)氣管(27)并使之與第二個工作缸上的進(jìn)氣導(dǎo)流罩(19)相連。其它方面的技術(shù)特征與本實施例相同即可。此外，本實施例是將大凸輪(21)設(shè)置在氣缸蓋的頂面(80)之上，這顯然會使發(fā)動機(jī)的高度尺寸偏高。若要降低此高度尺寸，可將大凸輪(21)設(shè)置在動力曲軸(5)的一端上，或者取消大凸輪(21)，直接將大凸輪上的槽軌(M、N)設(shè)置在發(fā)動機(jī)飛輪的側(cè)面上，再通過類似于推桿、搖臂等之類的裝置，使排氣門(53)和活動氣室圓外壁(39)及活動氣室圓內(nèi)壁(40)能得到槽軌軌跡的控制，而循序運動。還有，若要實施汽油缸內(nèi)噴射并采用機(jī)械控制方式的話，可另開發(fā)一種新式的噴油器(或某種機(jī)械裝置)，此噴油器可裝于火花塞的附近，它可在某個時刻內(nèi)(比如在活動氣室的容積處于最大值時的那個時刻)，只依據(jù)活動氣室(13)內(nèi)的氣壓和氣溫兩個參量即可自動且精確地測得活動氣室(13)內(nèi)的新鮮空氣的總量，兩后再自動作出精確的定量噴射；若是實施汽油缸內(nèi)噴射并采用電子控制方式的話，則可在活動氣室(13)內(nèi)，布置氣壓、氣溫等傳感器，以及布置相應(yīng)的噴油器，便可作出比現(xiàn)有技術(shù)更加精確的定量噴射。再有，若要實施稀薄燃燒的話?？稍诨鸹ㄈ母浇?，再布置噴油器，同時保留一個化油器(29或33)，其方法之一是，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于部分負(fù)荷工作時，化油器(29或33)只負(fù)責(zé)配制較稀或很稀的混合氣，并使之進(jìn)入活動氣室(13)內(nèi)，而噴油器只負(fù)責(zé)在火花塞跳火前后的這段很短的時間內(nèi)噴出少量或極少量的汽油油霧，而形成濃混合氣，并使之分布在鄰近的火花塞電極附近，用以保證火花塞能夠順利點火[此噴油時間內(nèi)，活動氣室圓外壁的壁底(64)正在上移，且接近終點(參見圖32)，因此它可將噴射至該壁底的上端面(67)上的油霧，快速蒸發(fā)成濃混合氣，并將其上提與壓送至火花塞的電極附近。]；當(dāng)發(fā)動機(jī)處于全負(fù)荷工作時，化油器(29或33)便自動改為配制較濃或很濃的混合氣，并使之進(jìn)入活動氣室(13)內(nèi)，而噴油器則可自動停止工作，不再噴油，因為進(jìn)入活動氣室(13)內(nèi)的較濃或很濃的混合氣，已能保證火花塞的順利點火。方法之二是，無論發(fā)動機(jī)處于何種工況下工作，化油器(29或33)都只負(fù)責(zé)配制較稀或很稀的混合氣。而噴油器則負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷工作時。只噴射少量或極少量的汽油油霧，用以保證火花塞的順利點火；在發(fā)動機(jī)全負(fù)荷工作時，便自動延長噴油時間，噴射較大量或大量的汽油油霧，用以保證發(fā)動機(jī)全負(fù)荷工作時的需求。方法之三是，在方法之二的基礎(chǔ)上，取消節(jié)氣門[包括取消分流管(31)和分流閥(30)]，使汽油發(fā)動機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)由傳統(tǒng)的量調(diào)節(jié)更改為質(zhì)調(diào)節(jié)。其原理與分層充氣燃燒的原理大致相同(參閱人民交通出版社出版的《汽車技術(shù)詞典》631～633頁)，其作用是不僅可使發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷工作時能減少泵氣損失，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還可改善排放、減少污染。
權(quán)利要求1.一種充氣式活動燃燒室二沖程發(fā)動機(jī)，可采用整體式曲軸及底殼式潤滑，其特征在于a．工作缸上部的氣缸蓋(17)上，設(shè)有可作上、下大幅度運動與靜止不動的活動氣室圓外壁(39)和活動氣室圓內(nèi)壁(40)，以及一個也可作上、下大幅度運動與靜止不動的排氣門(53)；活動氣室圓外壁(39)和活動氣室圓內(nèi)壁(40)，可共同組成一個圓環(huán)狀的活動氣室(13)；排氣門(53)處在此活動氣室的中部；b．活動氣室圓外壁(39)它可在氣缸蓋(17)的導(dǎo)向圓壁(84)上作上、下運動；它(39)的直徑長度與工作活塞(10)的直徑長度大致相等；它的下端有個與之連成一體的壁底(64)，該壁底設(shè)有一個錐面(66)；它的上端有兩個與之連成一體并相互對稱的掛桿(43)，兩個掛桿的頂部固裝有兩個掛輪(49)；此兩個掛桿(43)穿過氣缸蓋上的兩個相應(yīng)的導(dǎo)向孔(83)伸出氣缸蓋頂面(80)，而分別安置于兩個相應(yīng)的導(dǎo)向槽(48)內(nèi)；其上的兩個掛輪(49)則分別安置于兩個大凸輪(21)上的兩個相應(yīng)的凹槽槽軌(M)內(nèi)，掛輪的直徑長度與槽軌的寬度大致相等；c．活動氣室圓內(nèi)壁(40)，它安置于氣缸蓋上的O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)，可作上、下運動；它的上端是圓環(huán)平面(76)；它的下端設(shè)有內(nèi)、外兩個錐面(77、78)，其外錐面(78)可與活動氣室圓外壁的壁底錐面(66)相貼合，其內(nèi)錐面(77)可與排氣門錐面(74)的下半部分相貼合；d．排氣門(53)上有兩個與之連成一體并相互對稱的掛桿(41)，它們分別安置于氣缸蓋內(nèi)的兩個相應(yīng)的導(dǎo)向管(82)里，可作上、下運動；此兩掛桿的中部，固裝著兩個相互對稱的凸塊(50)，此兩凸塊在氣缸蓋內(nèi)穿過兩個相應(yīng)的滑道(45)伸入O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)，并共同觸壓著一個環(huán)片(44)，此環(huán)片則觸壓著一個螺旋壓縮彈簧(51)，此彈簧又觸壓著活動氣室圓內(nèi)壁(40)上端的圓環(huán)平面(76)；此兩凸塊(50)可在兩個相應(yīng)的滑道(45)內(nèi)，跟隨掛桿(41)作同步的上、下運動，并由此和排氣門錐面(74)的下半部分一起共同負(fù)責(zé)控制活動氣室圓內(nèi)壁(40)的上、下運動；排氣門兩個掛桿(41)的上部則伸出氣缸蓋頂面(80)，使固裝于兩掛桿頂部的兩個滑塊(73)分別安置于兩個相應(yīng)的導(dǎo)向槽(24)內(nèi)；固裝于兩掛桿頂部的兩個掛輪(46)則分別安置于兩個大凸輪(21)上的兩個相應(yīng)的凹槽槽軌(N)內(nèi)；掛輪的直徑長度與槽軌的寬度大致相等；e．氣缸蓋頂面(80)上，設(shè)有四個導(dǎo)向槽(24、48)，它們通過各自的支架(26)固裝在氣缸蓋的頂面(80)上；里面的兩個導(dǎo)向槽(24)負(fù)責(zé)控制排氣門兩個掛桿上的兩個滑塊(73)，迫使其只作上、下運動與靜止不動；外面的兩個導(dǎo)向槽(48)則負(fù)責(zé)控制活動氣室圓外壁的兩個掛桿(43)，迫使其只作上、下運動與靜止不動；f．一個工作缸(7)配置兩個大凸輪(21)；大凸輪固裝在大凸輪軸(22)上；此軸經(jīng)軸承座(23)和軸承座支架(25)，固裝在氣缸蓋的頂面(80)上；大凸輪軸(22)上的從動輪(47)經(jīng)帶齒皮帶(38)與動力曲軸(5)上的主動輪(37)相連；兩個輪(47、37)的直徑或齒數(shù)均相等，故大凸輪軸(22)和動力曲軸(5)二者的轉(zhuǎn)速相等，但二者的轉(zhuǎn)角存在著相位關(guān)系；g．兩個大凸輪(21)的總共四個側(cè)面上，共設(shè)有四個凹槽槽軌(M、N)，此四個槽軌的軌跡均為凸輪型線狀軌跡，并且它們的基圓圓心均與大凸輪軸(22)的軸心相重疊；兩個槽軌(M)，二者的軌跡完全相同，另兩個槽軌(N)，二者的軌跡也完全相同，但槽軌(M)和槽軌(N)，二者的軌跡卻不完全相同，存在著一些差異；h．四個掛輪(49、46)各自與各自的輪軸(68、72)之間均設(shè)有橡膠圈(69、71)；i．氣缸蓋(17)通過缸蓋螺絲(16)與氣缸體(9)相連；氣缸蓋內(nèi)設(shè)有若干個沿圓周排列的進(jìn)氣孔(52)；每個進(jìn)氣孔的下端配置一個進(jìn)氣門(55)，進(jìn)氣門上設(shè)有錐面(79)，此錐面可與進(jìn)氣門座錐面(88)相貼合；j．氣缸蓋頂面(80)上，設(shè)有進(jìn)氣導(dǎo)流罩(19)，此罩只罩住若干個進(jìn)氣孔(52)，此罩上的進(jìn)氣管(27)與配氣壓氣機(jī)上的充氣管(28)相接；k．氣缸蓋(17)內(nèi)，在進(jìn)氣孔(52)所處的圓周上，布置著火花塞或噴油器安裝孔(18)；l．氣缸蓋(17)的冷卻方式采用油冷，其冷卻油同時亦是潤滑油，其油路是這樣布置的來自油底殼(1)的潤滑油，從氣缸蓋頂面(80)上的若干個沿一小圓周排列的進(jìn)油孔(81)流入活動氣室圓內(nèi)壁(40)所處的O型導(dǎo)向槽(42)內(nèi)；而后流向若干個夾在各個進(jìn)氣孔(52)(包括火花塞或噴油器安裝孔)之間的狹窄油道(86)，便進(jìn)入圓環(huán)狀的緩流室(14)；而后又經(jīng)布置于氣缸體(9)內(nèi)的出油道(12)，流入氣缸體外的出油管(6)；最后再流經(jīng)曲軸箱(2)，進(jìn)入油底殼(1)，如此不斷地循環(huán)；m．發(fā)動機(jī)上設(shè)有配氣壓氣機(jī)(36)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)，其特征是所述的配氣壓氣機(jī)(36)其布置方式是，它作為一個獨立的壓氣機(jī)，固裝于發(fā)動機(jī)的一側(cè)；其傳動方式是，配氣壓氣機(jī)曲軸(4)上的從動齒輪(89)與動力曲軸(5)上的主動齒輪(90)二者相嚙合而傳動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)，其特征是所述的配氣壓氣機(jī)(36)其布置方式是，讓配氣壓氣機(jī)與發(fā)動機(jī)二者融為一體，即配氣活塞和工作活塞通過各自的連桿共同裝在動力曲軸上。
專利摘要一種新類型二沖程發(fā)動機(jī)。它主要由發(fā)動機(jī)機(jī)體;進(jìn)、排氣機(jī)構(gòu);配氣壓氣機(jī)三大部分組成。工作缸的缸壁上不設(shè)排氣口和掃氣口。工作缸頂部的氣缸蓋上設(shè)有可作上、下大幅度伸縮運動與靜止不動的活動氣室和排氣門,二者經(jīng)各自的掛桿與掛輪受不同軌跡的凸輪型線狀槽軌的控制,使二者的運動規(guī)律存在差異,并由此而與工作活塞以及配氣壓氣機(jī)一道配合完成一個工作循環(huán)內(nèi)的所有工作。具有功率大、排氣徹底、進(jìn)氣充足、廢氣污染少等優(yōu)點。
文檔編號F02B25/00GK2463547SQ99208179
公開日2001年12月5日 申請日期1999年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月6日
發(fā)明者金閩偉 申請人:金閩偉