專利名稱：活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別涉及一種氣缸套的缸蓋為活塞式的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)是目前最主要的動力裝置之一，廣泛應(yīng)用于汽車、火車、輪船等各 種交通工具和工業(yè)設(shè)備中作動力源?，F(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)一般為四沖程多缸內(nèi)燃機(jī)， 其中一個氣缸的基本構(gòu)造主體是氣缸套，氣缸套內(nèi)有沿其內(nèi)壁上下滑動的圓 柱形活塞，為了防止燃燒氣體泄漏，在活塞上裝有密封氣體的活塞環(huán)；氣缸套
上部為缸蓋，缸蓋上設(shè)置有進(jìn)氣通道和排氣通道以及進(jìn)氣門和排氣門，對于柴
油內(nèi)燃機(jī)，其進(jìn)、排氣門之間裝有噴油器；對于以汽油、天然氣、氫氣、乙醇 為燃料的內(nèi)燃機(jī)，在進(jìn)、排氣門之間裝有電子點(diǎn)火器；活塞中部裝有活塞銷， 通過它與連桿上部相接，連桿F部連接曲軸，通過曲軸末端的飛輪輸出功率。 內(nèi)燃機(jī)工作時活塞處于上下兩個極端位置之間，相關(guān)的術(shù)語及含義如下
(1) 上止點(diǎn)(又稱上死點(diǎn)) 一一活塞頂面位移到距離曲軸中心線最遠(yuǎn)時 的位置。
(2) 卜'止點(diǎn)(又稱卜'死點(diǎn))——活塞頂面位移到距離曲軸中心線最近時 的位置。
(3) 活塞沖程(又稱活塞行程)——活塞的上止點(diǎn)與下止點(diǎn)間的距離， 單位為毫米。活塞移動一個行程時，曲軸旋轉(zhuǎn)半圈(180度)。因此，活塞沖 程等于曲柄半徑的兩倍。
(4) 燃燒室容積(又稱壓縮室容積)——活塞在上止點(diǎn)時，活塞頂以上 (包括活塞頂部的凹坑)和缸蓋底部(包括氣缸蓋內(nèi)部的輔助燃燒室)之間所
構(gòu)成空間的容積，單位為升。
(5) 氣缸工作容積——活塞在上下止點(diǎn)位置時其間的氣缸容積，單位為升。
(6) 發(fā)動機(jī)排量——壹臺內(nèi)燃機(jī)各個氣缸工作容積之和(對單缸內(nèi)燃機(jī) 其排量就是氣缸工作容積)，單位為升。
(7) 氣缸總?cè)莘e——活塞在下止點(diǎn)位置時，活塞上部所有密封容積，單 位為升。
氣缸總?cè)莘e-燃燒室容積+氣缸工作容積 (8)壓縮比——?dú)飧卓側(cè)莘e與燃燒室容積的比值 壓縮比-氣缸總?cè)莘e/燃燒室容積 壓縮比表示活塞由下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)時，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。壓 縮比越大，壓縮時氣體在氣缸內(nèi)被壓縮后密度就越高。
內(nèi)燃機(jī)的工作原理是利用燃料在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能，通過氣體受熱膨 脹推動活塞移動，再經(jīng)過連桿傳遞到曲軸使其旋轉(zhuǎn)做功。內(nèi)燃機(jī)在實(shí)際工作時， 由熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)變是無數(shù)次的連續(xù)轉(zhuǎn)變。而每次能量轉(zhuǎn)變，都必須經(jīng)歷進(jìn) 氣、壓縮、作功和排氣四個過程。每進(jìn)行 次進(jìn)氣、壓縮、作功和排氣叫做一 個工作循環(huán)。曲軸每轉(zhuǎn)兩圈，活塞經(jīng)過四個沖程完成一個工作循環(huán)就叫做四沖
程內(nèi)燃機(jī)；若曲軸每轉(zhuǎn)一圈，活塞只經(jīng)過兩個沖程就完成一個工作循環(huán)則叫做 二沖程內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)在工作循環(huán)中只有一個作功沖程是活塞驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)而 作功，其它三個沖程都是為作功沖程作準(zhǔn)備，均需要由曲軸帶動活塞運(yùn)動，要 消耗一部分能量。
現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)在作功沖程中，當(dāng)活塞行至接近上止點(diǎn)時，氣缸內(nèi)的柴油和 高溫空氣被"壓燃"(此處指柴油內(nèi)燃機(jī)，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)，自行燃燒)或由 電子點(diǎn)火器點(diǎn)燃霧化汽油或氫氣或乙醇或天然氣和空氣混合后的可燃?xì)?此處 指汽油內(nèi)燃機(jī))，然后燃燒的可燃混合氣"爆破"作功，推動活塞向下止點(diǎn)行 進(jìn)。這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)在活塞沒有完全達(dá)到上止點(diǎn)時就開始燃燒作功，抵消了 活塞向上行進(jìn)的能量，也就是浪費(fèi)了這部分能量，不能將可燃混合氣壓縮到最 合適的程度；另外，當(dāng)活塞行進(jìn)到上止點(diǎn)時，連桿與曲軸處于同一平面，此時 可燃混合氣作功，將力直接通過連桿作用在曲軸的橫柄上，不但對曲軸的橫柄 產(chǎn)生較大的沖擊力，產(chǎn)生反作用力，而且不能推動曲軸旋轉(zhuǎn)，浪費(fèi)了可燃混合 氣"燃爆"之初的能量，從而造成燃油經(jīng)濟(jì)性差，具有大幅度節(jié)油節(jié)能的技術(shù) 空間；如曲軸偏移活塞處于上止點(diǎn)一定角度時再點(diǎn)燃可燃混合氣，雖然可以避 免上述的沖擊力和反作用力，但燃燒室容積增大，根據(jù)物理學(xué)和化學(xué)基本原理 可知，有限空間的容積越小，同樣數(shù)量的壓縮可燃混合氣燃燒時"爆破"作功 的能量就越大，因此，減小可燃混合氣開始燃燒時的燃燒室容積，可以有效提 高內(nèi)燃機(jī)作功沖程的功效。
事實(shí)上，同類相等排量的內(nèi)燃機(jī)輸出功率變化，在于作功沖程中曲軸旋轉(zhuǎn) 30 180度時，活塞運(yùn)行因加速度增大而輸出功率逐漸減少。依此規(guī)律，現(xiàn)有 內(nèi)燃機(jī)確實(shí)存在沒有充分利用這一規(guī)律的瑕疵——采取的是燃料提前燃燒(作
功沖程中活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前燃料被點(diǎn)燃發(fā)力)和恒定燃燒室的方式，其結(jié)果
不僅阻力增大，還不能利用能量作最大的功。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是解決內(nèi)燃機(jī)作功沖程時燃燒室容積較大、燃料經(jīng)濟(jì)性差、 能源損耗大的問題，提供一種可在作功沖程時減小燃燒室容積、延遲點(diǎn)燃、提 高燃料經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能效果好的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，包括有氣缸套、氣缸套內(nèi)可沿其內(nèi)壁滑動運(yùn)行的活塞、 活塞上與氣缸套內(nèi)壁緊密接觸的活塞環(huán)、氣缸套上部的缸蓋和缸蓋上的進(jìn)/排 氣管，進(jìn)/排氣管內(nèi)套有進(jìn)/排氣門，所述的缸蓋截面呈中空的倒"T"形，其豎 直部分可沿進(jìn)/排氣管內(nèi)壁滑動，豎直部分內(nèi)部中空，進(jìn)/排氣門穿過其中，進(jìn)/ 排氣門也呈倒"T"形，其下端與缸蓋的中空部分下端口形狀大小一致，可使 缸蓋下方的氣缸內(nèi)腔與進(jìn)/排氣管封閉或相通，缸蓋豎直部分的外圓周為套有 活塞環(huán)的活塞結(jié)構(gòu)，其活塞環(huán)與進(jìn)/排氣管內(nèi)壁緊密接觸，可防止氣體泄漏， 缸蓋的橫平部分可沿氣缸套內(nèi)壁滑動，所述缸蓋的橫平部分上端面外沿固定連 接有兩條豎支架，豎支架的上端橫向連接有壓力軸承，壓力軸承銷穿過壓力軸 承的中部將其與豎支架連接在一起；所述的壓力軸承上方與其對應(yīng)位置處設(shè)置 有壓力軸凸輪，壓力軸凸輪中部的壓力軸的一端與壓力軸正時齒固定連接；所 述的壓力軸正時齒向下與中間正時齒嚙合，中間正時齒左右兩側(cè)分別與進(jìn)/排 氣正時齒嚙合，與中間正時齒同軸固定連接有正時角齒，正時角齒下側(cè)與上角 齒嚙合，上角齒水平放置，其中部通過豎直的角齒軸與下角齒固定連接，下角 齒與曲軸角齒嚙合，曲軸角齒與曲軸固定連接且同步旋轉(zhuǎn)；所述的豎支架兩側(cè) 設(shè)置有截面呈梯形的凸塊，與氣缸體固定連接的左側(cè)支架、右側(cè)支架的對應(yīng)位 置處設(shè)置有凹槽，豎支架的外圍、位于左側(cè)支架和右側(cè)支架之間套有缸蓋升降 彈簧，缸蓋升降彈簧上端與豎支架連接，下端與左側(cè)支架、右側(cè)支架連接。所 述的曲軸角齒、下角齒、上角齒、正時角齒、中間正時齒的齒輪比為l: 1，中 間正時齒與壓力軸正時齒的齒輪比為1: 2，這樣，曲軸角齒與壓力軸正時齒的 轉(zhuǎn)速比就為2: 1，即如曲軸帶動曲軸角齒旋轉(zhuǎn)180。，壓力軸正時齒及與之同 軸安裝的壓力軸凸輪只旋轉(zhuǎn)90。，上述齒輪也可以是其它齒輪比，只須保持曲 軸角齒與壓力軸正時齒的轉(zhuǎn)速比為2: 1即可。此處表示的是單缸內(nèi)燃機(jī)的結(jié) 構(gòu)，豎支架可通過其凸塊沿左側(cè)支架和右側(cè)支架的凹槽上下滑動，帶動缸蓋的
橫平部分沿氣缸套內(nèi)壁、豎直部分沿進(jìn)/排氣管內(nèi)壁上下滑動。在作功沖程中， 缸蓋向下滑動，減小了其與處于上止點(diǎn)位置的活塞之間的燃燒室容積，可大大 提高氣缸內(nèi)可燃混合氣的"燃爆"能量，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
上述內(nèi)燃機(jī)為多缸結(jié)構(gòu)，中間的氣缸套上固定連接有兩面開設(shè)凹槽的中間 支架，中間的豎支架的凸塊分別嵌入其兩側(cè)的中間支架的凹槽內(nèi)，中間的豎支 架外圍的缸蓋升降彈簧上端與中間豎支架連接，下端與其兩側(cè)的中間支架連 接。
上述的進(jìn)/排氣門分別位于氣缸套上部、豎支架兩側(cè)凸塊水平中軸線的兩側(cè)。
上述活塞的上止點(diǎn)位置與缸蓋的下止點(diǎn)位置相差25° 30° ，當(dāng)活塞到 達(dá)其上止點(diǎn)時，曲軸帶動曲軸角齒旋轉(zhuǎn)，曲軸角齒帶動下角齒，順次帶動上角 齒、正時角齒、壓力軸正時齒、壓力軸凸輪旋轉(zhuǎn)，壓力軸凸輪的凸輪部分壓在 壓力軸承上使與其固定連接的豎支架及與豎支架固定連接的缸蓋沿氣缸套的 內(nèi)壁向下滑動，此時，壓力軸凸輪需再旋轉(zhuǎn)12.5° 15° (由于曲軸角齒與壓 力軸正時齒的轉(zhuǎn)速比為2: 1，因此壓力軸凸輪只需旋轉(zhuǎn)12.5° 15°即可)， 才能使缸蓋向下行至下止點(diǎn)。
上述進(jìn)/排氣門的彈簧座兩端固定在豎支架上。
上述壓力軸凸輪徑向截面呈"圓斧"狀，約四分之一部分的圓弧半徑比其 它四分之三部分的圓弧半徑大，兩部分的連接處由內(nèi)凹的圓角過渡。 上述氣缸套的側(cè)壁靠上位置中設(shè)置有噴油嘴或電子點(diǎn)火器。 上述壓力軸凸輪、壓力軸、曲軸角齒、下角齒、角齒軸、上角齒、正時角 齒設(shè)置在外罩內(nèi)。
上述搖臂下方的排氣凸輪為固定連接的雙凸輪，其中一個凸輪的凸出部分 長度小于另一個凸輪的凸出部分。
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)缸蓋下移減小燃燒室容積而又不影響進(jìn)、壓、排氣功能和 內(nèi)燃機(jī)的其它結(jié)構(gòu)，設(shè)置了中空的倒"T"形活塞式缸蓋，同時設(shè)置的豎支架、 左側(cè)支架、右側(cè)支架、中間支架，不但實(shí)現(xiàn)了活塞式缸蓋及與其一體的進(jìn)/排 氣門、進(jìn)/排氣門彈簧、進(jìn)/排氣門彈簧座隨之上下移動，而且保證了其在上下 移動過程中的牢固性；壓力軸凸輪、壓力軸、曲軸角齒、下角齒、角齒軸、上 角齒、正時角齒的上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了缸蓋的上下移動與活塞的上下移動、曲軸 的轉(zhuǎn)動聯(lián)動，從而保證了點(diǎn)火時機(jī)的準(zhǔn)確性；活塞的上止點(diǎn)位置與缸蓋的下止
點(diǎn)位置相差25。 30° ，在當(dāng)曲軸自上止點(diǎn)旋轉(zhuǎn)25° 30°時再點(diǎn)火(延遲 使用燃料)，不但避免了對曲軸的橫柄直接的沖擊力，減小了反作用力，而且 減小燃燒室容積而增加的有效壓強(qiáng)，經(jīng)活塞承受的壓力作用在曲軸受力點(diǎn)更長 的力臂上，根據(jù)杠桿原理可以增加推動力。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，本發(fā)明在同 等燃料的基礎(chǔ)上增加輸出功率(推動力)的來源有六方面-
1、 燃燒容積在原基礎(chǔ)上縮小，燃料量不變的情況下，根據(jù)相關(guān)理論作功 沖程也就增加了氣缸內(nèi)壓強(qiáng)，活塞承受的壓力隨之增加，直到排氣門開起前， 均在原基礎(chǔ)上有效增加推動力。以6100型汽油內(nèi)燃機(jī)為例，改進(jìn)后當(dāng)曲軸旋 轉(zhuǎn)到30度時氣缸內(nèi)燃燒容積縮小3.06倍，作功沖程(排氣門開啟前)單缸縮 小燃燒容積117.75立方厘米(可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié))，即有效增加了氣缸內(nèi)壓 強(qiáng)。
2、 活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)因燃燒容積縮小，而延遲使用燃料至曲軸旋轉(zhuǎn)25。
30°時初步燃燒，有效增加的壓強(qiáng)，經(jīng)活塞承受更大的壓力作用在曲軸受力點(diǎn) 更長的力臂上，根據(jù)杠桿原理自然增加推動力。
3、 活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)采用燃料延遲燃燒的方法，避免了作功行程初期產(chǎn) 生的垂直正壓反作用力，并避免現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)因結(jié)構(gòu)限制，致使燃料必須提前燃 燒而產(chǎn)生的反作用力，將反作用力有效地轉(zhuǎn)換為增加的推動力。
4、 活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)燃燒容積縮小，必然再增加氣缸內(nèi)熱壓力，熱力隨 之增加壓強(qiáng)，根據(jù)熱膨脹原理活塞承受更大的壓力而自然增加推動力。
5、 活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)在壓縮沖程中適當(dāng)增加燃燒室容積，減少因壓縮氣 體損耗的作用力，且在作功行程初期，可根據(jù)燃油特性在點(diǎn)火或噴油之前，增 加壓縮比l倍以上，反之轉(zhuǎn)換成增加的推動力。
6、 特別是空氣稀薄地帶，活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)彌補(bǔ)進(jìn)氣不足致使燃料燃燒 不足的問題，改進(jìn)后的內(nèi)燃機(jī)能夠克服現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的弱點(diǎn)而有效增加推動力。
可見，采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，具有可在作功沖程時減小燃燒容積、延遲 點(diǎn)燃、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能效果好的優(yōu)點(diǎn)，另外，省去了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)缸蓋與 氣缸體之間的氣缸墊(又稱為氣缸床)，有效避免了氣缸套與氣缸套之間沖穿 的故障，因此可廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)中及采用內(nèi)燃機(jī)作動力源的各種設(shè)備中。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用于四缸內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的俯視示意圖3是圖1的右側(cè)視示意圖4是本發(fā)明側(cè)視內(nèi)部示意圖(活塞位于下止點(diǎn)時)； 圖5是本發(fā)明側(cè)視內(nèi)部示意圖(曲軸偏移25° 30°度，缸蓋位于下止 點(diǎn)時)；
圖6是中間支架的俯視示意圖； 圖7是中間支架的正視示意圖； 圖8是中間支架的側(cè)視示意圖； 圖9是右側(cè)支架的俯視示意圖； 圖IO是右側(cè)支架的側(cè)視示意圖； 圖11是右側(cè)支架的正視示意圖； 圖12是左側(cè)支架的俯視示意圖； 圖13是左側(cè)支架的正視示意圖； 圖14是左側(cè)支架的側(cè)視示意圖； 圖中標(biāo)號
1、缸蓋20、活塞39、進(jìn)氣凸輪
2、進(jìn)、排氣門21、活塞環(huán)40、搖臂
3、氣門坐圈22、活塞銷41、搖臂調(diào)節(jié)螺絲
4、噴油嘴或電子點(diǎn)火器23、連桿42、凸塊
5、進(jìn)/排氣活塞24、連桿瓦蓋43、連結(jié)螺絲
6、進(jìn)/排氣活塞環(huán)25、曲車由n44、氣缸套
7、進(jìn)/排氣管26、曲軸45、缸套水封圈
8、豎支架27、飛輪46、中間正時齒
9、氣門導(dǎo)管座28、壓力軸正時齒47、中間支架
10、氣門密封圈29、進(jìn)/排氣正時齒48、左側(cè)支架
11、缸蓋升降彈簧30、正時角齒49、排/進(jìn)氣軸
12、進(jìn)/排氣彈簧座31、角齒座50、搖臂軸
13、進(jìn)/排氣彈簧32、角齒軸51、右側(cè)支架
14、進(jìn)/排氣凸輪33、角齒軸承蓋52、壓力軸
15、壓力軸承34、角齒53、缸蓋彈簧圓缺
16、壓力軸承銷35、右側(cè)凹槽54、正時齒軸承
17、壓力軸瓦蓋36、凹槽55、正時齒軸承座
18、 壓力軸凸輪
19、 外罩
58、連桿大頭 61、氣缸體
37、 左側(cè)凹槽
38、 排氣凸輪 59、下角齒
a、曲軸偏移角
油底殼
連桿大頭運(yùn)動軌跡 曲軸角齒
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例l:活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)為柴油內(nèi)燃機(jī)，如圖1所示，該內(nèi)燃機(jī)為四 缸結(jié)構(gòu)，從左向右分別為第一缸、第二缸、第三缸、第四缸。多缸四沖程內(nèi)燃 機(jī)為由多個單缸機(jī)共用一根曲軸和氣缸體61組合而成的，每個氣缸與單缸機(jī) 一樣各自完成本身的工作循環(huán)，只是各氣缸的作功沖程相互錯開，使各缸的同 一沖程按一定的工作順序排列組合。多缸內(nèi)燃機(jī)的作功沖程是相互交替均勻分 配的，所以多缸比單缸內(nèi)燃機(jī)旋轉(zhuǎn)均勻、工作穩(wěn)定。圖l所示的第 -缸、第二 缸、第三缸、第四缸分別處于排氣沖程、作功沖程、壓縮沖程、進(jìn)氣沖程。
第一缸的氣缸套44的下端外沿開設(shè)有缸套水封圈45，氣缸套44內(nèi)設(shè)置 有圓柱形的活塞20,活塞20的外側(cè)周邊開設(shè)的活塞環(huán)槽內(nèi)設(shè)置有活塞環(huán)21，活 塞20的下部連接有活塞銷22，活塞銷22通過連桿23與曲軸24活動連接，曲 軸24的一端固定連接有飛輪27,可以在內(nèi)燃機(jī)工作過程中儲能，曲軸24的另 一端固定連接有曲軸角齒60,曲軸角齒60為豎直放置的角形齒輪，其輪齒呈 45度傾角，水平放置的F角齒59與其嚙合，F(xiàn)角齒59通過角齒軸32與上角 齒34固定連接，角齒軸32的兩端套在角齒軸的軸承內(nèi)，該軸承設(shè)置在角齒座 31和角齒軸承蓋33之間，上述各齒輪之間的齒輪比為1: 1。
第 缸和第二缸的兩個氣缸套44 —h端的連接部位...h固定有中間支架47, 第一缸的氣缸套44的左側(cè)上端固定有左側(cè)支架48。如圖12、圖13、圖14所 示，左側(cè)支架48從側(cè)面看，呈豎線上端為圓弧狀的"十"字形，左側(cè)支架48 內(nèi)側(cè)中間的上部和下部分別設(shè)置有左側(cè)凹槽37，內(nèi)側(cè)中部兩邊的延伸部位分別 開設(shè)有盲孔以方便進(jìn)/排氣軸49和搖臂軸50穿入，.匕部中間開設(shè)有孔其內(nèi)穿 有壓力軸52,壓力軸52穿過左側(cè)支架48的部位上穿有軸承，該軸承上方還套 有壓力軸瓦蓋17。左側(cè)支架48的上部兩側(cè)分別開設(shè)有孔，其內(nèi)穿有連結(jié)螺絲 43，連續(xù)螺絲43將左側(cè)支架固定在氣缸套44的上端口外側(cè)的機(jī)體上。如圖6、 圖7、圖8所示，中間支架47的形狀與左側(cè)支架48的形狀一致，只是中間支 架47的中部兩側(cè)上部和下部都分別開設(shè)有凹槽36，其位置與左側(cè)凹槽37對應(yīng)，
與左側(cè)支架48對應(yīng)位置處也分別設(shè)置有孔以使進(jìn)/排氣軸49、搖臂軸50和壓 力軸52穿入，壓力軸52穿過中間支架47的部位上也套有軸承，該軸承上方也 設(shè)置有壓力軸瓦蓋17。
第三缸和第四缸之間與第一缸、第二缸之間相同，也設(shè)置有中間支架47， 第四缸的右側(cè)設(shè)置有右側(cè)支架51，右側(cè)支架51與左側(cè)支架48、中間支架47對 應(yīng)位置處分別右側(cè)凹槽35、穿過進(jìn)/排氣軸49、搖臂軸50、壓力軸52的孔， 其下端還凸出有角齒座31，右側(cè)支架51的中部還設(shè)置有凸出的正時齒軸承座 55，正時齒軸承座55匕套有正時齒軸承54，正時齒軸承54內(nèi)套有一端固定有中 間正時齒46和正時角齒30的軸。如圖3所示，正時角齒30和中間正時齒46 同軸，中間正時齒46在正時角齒30的內(nèi)側(cè)，中間正時齒46左右兩側(cè)分別與 進(jìn)/排氣下野齒29嚙合，上側(cè)與壓力軸正時齒28嚙合，正時角齒30下側(cè)與上 角齒34嚙合。
左側(cè)支架48、中間支架47、右側(cè)支架51的中部、位于其上下兩段凹槽之 間開設(shè)有缸蓋彈簧圓缺53，該缸蓋彈簧圓缺53為內(nèi)凹的弧面，其截面弧形的 弓形高小于左側(cè)支架48的左側(cè)凹槽37、中間支架47的凹槽36和右側(cè)支架51 的右側(cè)凹槽35的深度。在左側(cè)支架48、中間支架47、右側(cè)支架51的缸蓋彈 簧圓缺53相互配對構(gòu)成的空間內(nèi)設(shè)置有缸蓋升降彈簧11，缸蓋升降彈簧11 套在豎支架8的外面。
每個氣缸套44匕部的缸蓋1為活塞式，缸蓋1的截面呈中空的倒"T"形， 其豎直部分為可沿進(jìn)/排氣管7內(nèi)壁滑動的活塞式，豎直部分內(nèi)部中空，中空 的下端口上設(shè)置有氣門坐圈3，進(jìn)/排氣門2穿過該中空的豎直部分，進(jìn)/排氣 門2也呈倒"T"形，其下端與缸蓋1的中空部分下端口形狀大小一致，可使 缸蓋1下方的氣缸套44內(nèi)腔與進(jìn)/排氣管7封閉或相通，缸蓋1豎直部分的外 圓周為套有進(jìn)/排氣活塞環(huán)6的進(jìn)/排氣活塞5，進(jìn)/排氣活塞環(huán)6與進(jìn)/排氣管2 內(nèi)壁緊密接觸，可防止氣體泄漏，缸蓋1的橫平部分為可沿氣缸套44內(nèi)壁滑 動的活塞式，其外圓周也為裝設(shè)有活塞環(huán)的活塞狀。缸蓋1的橫平部分的上端 面上分別固定有豎支架8，豎支架8的外側(cè)設(shè)置有凸塊42，對于第一缸，凸塊 42分別嵌入左側(cè)支架48的左側(cè)凹槽37和中間支架的凹槽36;對于第二缸和 第三缸，凸塊42分別嵌入中間支架47的凹槽36;對于第四缸，凸塊42分別 嵌入中間支架47的凹槽36和右側(cè)支架51的右側(cè)凹槽35中。進(jìn)/排氣門2的 桿穿過進(jìn)/排氣管7的頂部，進(jìn)/排氣管7的該位置上還設(shè)置有氣門導(dǎo)管座9對
進(jìn)/排氣門2進(jìn)行固定，氣門導(dǎo)管座9上還套有氣門密封圈10，以防止氣體自 該位置逸出。進(jìn)/排氣門2的桿向上繼續(xù)穿過兩端固定在豎支架8的進(jìn)/排氣彈 簧座12，進(jìn)/排氣門2的桿穿過進(jìn)/排氣彈簧座12的部分上套有進(jìn)/排氣彈簧13。
如圖4所示，進(jìn)/排氣門2的桿頂端位置處設(shè)置有搖臂調(diào)節(jié)螺絲41，該螺 絲下端為頂針狀，頂在進(jìn)/排氣門2的桿頂端。進(jìn)/排氣門2分別為兩個氣門， 其中一個是進(jìn)氣門，另一個是排氣門，分別通入進(jìn)氣管和排氣管(由兩個并列 的進(jìn)/排氣管7組成)。分別與兩個進(jìn)/排氣門2對應(yīng)的有兩個搖臂調(diào)節(jié)螺絲41， 每個搖臂調(diào)節(jié)螺絲41分別連接一個搖臂40，每個搖臂40的外端下方都設(shè)置有 一個凸輪，在進(jìn)氣門一側(cè)的搖臂40下方的凸輪是只有一個凸出部分的進(jìn)氣凸 輪39，在排氣門一側(cè)的搖臂40下方是具有兩個凸出部分的排氣凸輪38。每個 搖臂40通過穿過其自身的搖臂軸50與左側(cè)支架48、中間支架47、右側(cè)支架 51連接。進(jìn)氣凸輪39、排氣凸輪38分別固定在進(jìn)/排氣軸49上，進(jìn)/排氣軸 49穿過左側(cè)支架48、中間支架47、右側(cè)支架51。
如圖l、圖2所示，在豎支架8上端中部位置設(shè)置有壓力軸承銷16，壓力 軸承銷16上穿有壓力軸承15。壓力軸承15上方與其位置對應(yīng)處，設(shè)置有壓力 軸凸輪18，如圖4、圖5所示，壓力軸凸輪18徑向截面呈"圓斧"狀，約四 分之一部分的圓弧半徑比其它四分之三部分的圓弧半徑大，兩部分的連接處由 內(nèi)凹的圓角過渡。壓力軸凸輪18與其軸固定連接，其軸穿過左側(cè)支架48、中 間支架47、右側(cè)支架51處套有軸承，左側(cè)支架48、中間支架47、右側(cè)支架 51在該處位置上方分別設(shè)置有壓力軸瓦蓋17以固定該軸承的外套，這樣壓力 軸凸輪18的軸穿過上述支架，并能轉(zhuǎn)動。
如圖1、圖4、圖5所示，氣缸套44的側(cè)壁上部、與進(jìn)/排氣管7的橫平 部分平行的位置處設(shè)置有噴油嘴4，柴油可由此處噴入氣缸套44內(nèi)。
如圖5所示，氣缸套44內(nèi)活塞20的上止點(diǎn)位置與缸蓋1的下止點(diǎn)位置相 差25° ，當(dāng)活塞20到達(dá)其上止點(diǎn)時，曲軸26帶動曲軸角齒60旋轉(zhuǎn)，曲軸角 齒60帶動下角齒59，順次帶動上角齒34、正時角齒30、壓力軸正時齒28、 壓力軸凸輪18旋轉(zhuǎn)，壓力軸凸輪18的凸輪部分壓在壓力軸承15上使之與其 固定連接的豎支架8及與豎支架8固定連接的缸蓋1沿氣缸套44的內(nèi)壁向下 滑動，此時，壓力軸凸輪18需再旋轉(zhuǎn)12.5° (由于曲軸角齒與壓力軸正時齒 的轉(zhuǎn)速比為2: 1，因此壓力軸凸輪只需旋轉(zhuǎn)12.5°即可。)，才能使缸蓋l向下 行進(jìn)至下止點(diǎn)，此時，曲軸偏移角a為25。。
整體機(jī)體外設(shè)置有外罩19，下部設(shè)置有油底殼56。
工作時，對于每個氣缸來說，都有進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、作功沖程、排氣 沖程。進(jìn)氣沖程中，進(jìn)氣凸輪39將搖臂40頂起，通過搖臂調(diào)節(jié)螺絲41將進(jìn) 氣門壓下，吸入空氣，此時曲軸26轉(zhuǎn)動帶動活塞20位于下止點(diǎn)。然后活塞20 向上行進(jìn)壓縮空氣，氣缸進(jìn)入壓縮沖程，活塞20行進(jìn)至上止點(diǎn)時，壓縮沖程 結(jié)束，此時，壓力軸凸輪18旋轉(zhuǎn)，其凸出部分慢慢接近壓力軸承15。曲軸26 繼續(xù)轉(zhuǎn)過25。，使活塞20向下行進(jìn)，同時，曲軸26帶動與其同軸固定的曲軸 角齒60、曲軸角齒60帶動與其嚙合的下角齒59、下角齒59帶動與其同軸固 定的上角齒34、上角齒34帶動與其嚙合的正時角齒30、正時角齒30帶動與 其同軸的中間正時齒46、中間正時齒46帶動與其嚙合的壓力軸正時齒28、壓 力軸正時齒28帶動與其同軸固定的壓力軸凸輪18轉(zhuǎn)動，壓力軸凸輪18的凸 出部分壓向壓力軸承15，壓力軸承15帶動豎支架8及與豎支架8固定連接的 缸蓋1和進(jìn)/排氣彈簧座12向下行進(jìn)，此時，進(jìn)/排氣管7是固定的，缸蓋1的 豎直部分沿進(jìn)/排氣管7的內(nèi)壁向下滑動，進(jìn)/排氣門2同時下移，保持氣缸套 44與進(jìn)/排氣管7之間的相對封閉。由于缸蓋1下移，雖然活塞20在曲軸26 的帶動下離開了其上止點(diǎn)(曲軸26偏移25。，即如圖5所示，連桿23偏移垂 直線，連桿大頭58圓心與曲軸26的軸心連線與垂直線的夾角為25° )，缸蓋 1與活塞20之間的燃燒室容積還是保持在很小的空間(改進(jìn)前缸蓋1的下端面 與活塞20的上端面此時之間的距離為26.54cm，改進(jìn)后此值為2.54cm)，此時， 噴油嘴4正好位于燃燒室處，開始向燃燒室內(nèi)噴入柴油。由于燃燒室內(nèi)的空氣 被壓縮，溫度很高，噴入的柴油很快達(dá)到其燃點(diǎn)，進(jìn)行自燃，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入作功 沖程?；钊?0被可燃混合氣(氣化的柴油和空氣)燃燒爆破的壓力向下推動， 通過連桿23帶動曲軸26旋轉(zhuǎn)，連桿23的大頭圓心就沿如圖5所示的連桿大 頭運(yùn)動軌跡57旋轉(zhuǎn)，曲軸26再帶動具有大轉(zhuǎn)動慣量的飛輪27旋轉(zhuǎn)儲能并驅(qū) 動負(fù)載轉(zhuǎn)動(對于汽車來說，就是車輪；對于動力設(shè)備來說，就是主動輪)， 同時帶動曲軸角齒60、下角齒59、上角齒34、正時角齒30、中正時齒46等 旋轉(zhuǎn)。作功沖程完畢后，壓力軸凸輪18的凸輪部分離開壓力軸承15后，豎支 架8在缸蓋升降彈簧11的彈力作用下，向上行進(jìn)，帶動活塞式缸蓋1恢復(fù)到 初始狀態(tài)。中間正時齒46也正好帶動與其嚙合的進(jìn)/排氣正時齒29旋轉(zhuǎn)到既 定位置，帶動排氣凸輪38頂起搖臂40，帶動搖臂調(diào)節(jié)螺絲41壓下排氣門(在 缸蓋1下移過程中，搖臂40、進(jìn)氣凸輪39、排氣凸輪38、進(jìn)/排氣軸49、壓
力軸52都隨豎支架8 —起下移，因此，搖臂調(diào)節(jié)螺絲41與進(jìn)/排氣門2之間 的行程沒有受到影響)，使氣缸套44內(nèi)與進(jìn)/排氣管7之間相通，燃燒過的高 壓氣體排出，進(jìn)入排氣沖程(此過程中，排氣凸輪38的短凸輪部分先頂起搖 臂40，使氣缸套44內(nèi)的高壓氣體以小通道泄放，然后排氣凸輪38的長凸輪部 分頂起搖臂40，使已經(jīng)"減壓"的高壓氣體完全排出)。排氣沖程完畢后，飛 輪27在轉(zhuǎn)動慣性的作用下，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，帶動曲軸26、曲軸26再帶動活塞20 進(jìn)入下一循環(huán)的進(jìn)氣沖程。
曲軸26、曲軸角齒60、下角齒59、上角齒34、正時角齒30、中間正時 齒46、壓力軸正時齒28、進(jìn)/排氣正時齒29之間的轉(zhuǎn)速比例經(jīng)過精密計(jì)算， 使活塞20下移，曲軸26偏移25。時(含義如前文所述)，缸蓋l正好被壓力 軸凸輪18壓向其下止點(diǎn)，使燃燒室容積達(dá)到最小，而且此時噴油嘴4正好位 于燃燒室所處位置，然后噴油點(diǎn)燃燃料。
采用上述結(jié)構(gòu)和設(shè)置后，作功沖程時，燃燒室容積最小，在同樣燃料的情 況下，燃燒室容積越小，燃料在有限空間"燃爆"產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大，所做的功 也就越大，即提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。同時，由于曲軸26偏移25。，活塞20作功 時，其力不是直接通過連桿23作用在曲軸26的橫柄上，而是直接推動曲軸26 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，既避免了對曲軸26的沖擊力，從而避免其反作用力，也延長了作 功壓力對曲軸26作用的力臂，因此，延長了曲軸26、連桿23、活塞20等部 件的壽命，也提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
以上所述，沒有涉及到內(nèi)燃機(jī)的油路、電路、潤滑、冷卻系統(tǒng)，因?yàn)楦倪M(jìn) 后的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)依然采用這些系統(tǒng)，只是根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整即可，所以 本發(fā)明的技術(shù)方案和實(shí)施例、附圖中沒有明示這些系統(tǒng)。
實(shí)施例2:基本結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，氣缸套44內(nèi)活塞20的上止點(diǎn)位置與缸 蓋1的下止點(diǎn)位置相差30° (含義如實(shí)施例1中所述)。
實(shí)施例3:基本結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，氣缸套44內(nèi)活塞20的上止點(diǎn)位置與缸 蓋1的下止點(diǎn)位置相差28° (含義如實(shí)施例1中所述)。
實(shí)施例4:活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)為汽油內(nèi)燃機(jī)，基本結(jié)構(gòu)如實(shí)施例l，只是 噴油嘴4處不是噴油嘴，而是電子點(diǎn)火器。
權(quán)利要求
1、活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，包括有氣缸套(44)、氣缸套(44)內(nèi)可沿其內(nèi)壁滑動運(yùn)行的活塞(20)、活塞(20)上與氣缸套(44)內(nèi)壁緊密接觸的活塞環(huán)(21)、氣缸套(44)上部的缸蓋(1)和缸蓋(1)上的進(jìn)/排氣管(7)，進(jìn)/排氣管(7)內(nèi)套有進(jìn)/排氣門(2)，其特征在于所述的缸蓋為可沿氣缸套(44)內(nèi)壁滑動的活塞式缸蓋。
2、 如權(quán)利要求l所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于-所述的缸蓋(1)縱向截面呈中空的倒"T"形，其豎直部分可沿進(jìn)/排氣管(7)內(nèi)壁滑動，其橫平部分可沿氣缸套(44)內(nèi)壁滑動；所述的缸蓋(1)的橫平部分固定連接有豎支架(8)，豎支架(8)的上端橫向連接有壓力軸承(15)，壓力軸承銷(16)穿過壓力軸承(15)的中部將其與豎支架(8)連接在一起；所述的壓力軸承(15)上方與其對應(yīng)位置處設(shè)置有壓力軸凸輪(18)，壓力軸凸輪(18)中部的壓力軸(52)的一端與壓力軸正時齒(28)固定連接； 所述的壓力軸正時齒(28)向下與中間正時齒(46)嚙合，中間正時齒(46)左右兩側(cè)分別與進(jìn)/排氣正時齒(29)嚙合，與中間正時齒(46)同軸固定連接有正時角齒(30)，正時角齒(30)下側(cè)與上角齒(34)嚙合，上角齒(34)水平放置，其中部通過豎直的角齒軸(32)與下角齒(59)固定連接，下角齒 (59)與曲軸角齒(60)嚙合，曲軸角齒(60)與曲軸(26)固定連接且同步旋轉(zhuǎn)；所述的曲軸角齒(60)與壓力軸正時齒(28)的轉(zhuǎn)速比為2: 1;所述的豎支架(8)兩側(cè)設(shè)置有截面呈梯形的凸塊(42)，與氣缸體(61) 固定連接的左側(cè)支架(48)、右側(cè)支架(51)的對應(yīng)位置處分別設(shè)置有左側(cè)凹 槽(37)和右側(cè)凹槽(35),豎支架(8)的外圍、位于左側(cè)支架(48)和右側(cè) 支架(51)之間套有缸蓋升降彈簧(11)，缸蓋升降彈簧(11)上端與豎支架 (8)連接，下端與左側(cè)支架(48)、右側(cè)支架(51)連接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的內(nèi) 燃機(jī)為多缸結(jié)構(gòu)，中間的氣缸套(44)上固定連接有兩面開設(shè)有凹槽(36)的 中間支架(47)，中間的豎支架(8)的凸塊(42)分別嵌入其兩側(cè)的中間支架(47)的凹槽(36)內(nèi)，中間的豎支架(8)外圍的缸蓋升降彈簧(11)上端 與中間的豎支架(8)連接，下端與其兩側(cè)的中間支架(47)連接。
4、 如權(quán)利要求3所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的進(jìn)/排氣門(2)分別位于氣缸套(44)上部、豎支架(8)兩側(cè)凸塊(42)水平中軸線 的兩側(cè)。
5、 如權(quán)利要求1或2或4所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞 (20)的上止點(diǎn)位置與缸蓋(1)的下止點(diǎn)位置相差25。 30° ，當(dāng)活塞(20)到達(dá)其上止點(diǎn)時，曲軸(26)帶動曲軸角齒(60)旋轉(zhuǎn)，曲軸角齒(60)帶動 下角齒(59)，順次帶動上角齒(34)、正時角齒(30)、壓力軸正時齒(28)、 壓力軸凸輪(18)旋轉(zhuǎn)，壓力軸凸輪(18)的凸輪部分壓在壓力軸承(15)上 使其和與之固定連接的豎支架(8)下移，并帶動與豎支架(8)固定連接的缸 蓋(1)沿氣缸套(44)的內(nèi)壁向下滑動，此時，壓力軸凸輪(18)需再旋轉(zhuǎn) 12.5° 15° ，才能使缸蓋(1)向下行至下止點(diǎn)。
6、 如權(quán)利要求5所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)/排氣門(2) 的彈簧座(12)的兩端固定在豎支架(8)上。
7、 如權(quán)利要求1或2或4或6所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于 所述的壓力軸凸輪(18)徑向截面呈"圓斧"狀，約四分之一部分的圓弧半徑 比其它四分之三部分的圓弧半徑大，兩部分的連接處由內(nèi)凹的圓角過渡。
8、 如權(quán)利要求1或2或4或6所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于 氣缸套(44)的側(cè)壁靠上位置中設(shè)置有噴油嘴或電子點(diǎn)火器(4)。
9、 如權(quán)利要求8所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于壓力軸凸輪 (18)、壓力軸(52)、曲軸角齒(60)、下角齒(59)、角齒軸(32)、上角齒 (34)、正時角齒(30)設(shè)置在外罩(19)內(nèi)。
10、 如權(quán)利要求9所述的活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)/排氣門2 上方的搖臂(40)外端下方的排氣凸輪(38)為固定連接的雙凸輪，其中一個 凸輪的凸出部分長度小于另一個凸輪的凸出部分。
全文摘要
本發(fā)明公開一種活塞式缸蓋內(nèi)燃機(jī)，涉及一種內(nèi)燃機(jī)。由于現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)存在瑕疵，從基本結(jié)構(gòu)上改進(jìn)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)，解決了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性不高，能源損耗大的問題。其缸蓋為可沿氣缸套上下滑動的活塞式，與缸蓋固定連接的有豎支架，與豎支架固定連接的壓力軸承、進(jìn)/排氣彈簧座及其設(shè)置的進(jìn)/排氣彈簧，豎支架外側(cè)的凸塊分別嵌入左側(cè)支架、中間支架或右側(cè)支架，可分別在任意二者之間上下滑動，缸蓋與活塞、曲軸通過彼此嚙合的曲軸角齒、下角齒、上角齒、正時角齒、中間正時齒、進(jìn)/排氣正時齒、壓力軸正時齒實(shí)現(xiàn)時序配合，作功沖程中使曲軸偏移25～30°時再點(diǎn)燃燃料，同時使缸蓋下移后燃燒室容積減小。可廣泛適用于各類內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號F01L1/34GK101387238SQ20061002106
公開日2009年3月18日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者卓賢成 申請人:卓賢成