專利文獻(xiàn)1:JP-A-4-347352
例如,在專利文獻(xiàn)1中提出了一種
往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),其中,第二
活塞環(huán)(第二環(huán))設(shè)置成使第一
活塞環(huán)(頂環(huán))介于其與活塞的頂面(頭部端面)之間,該
第二活塞環(huán)相對于活塞的往復(fù)方向傾斜,以使在第一活塞環(huán)與第二活塞環(huán)之間的活塞氣壓承受面積在推
力側(cè)大于在止推側(cè),并使來自
燃燒室的氣體適于被引入第一活塞環(huán)與第二活塞環(huán)之間的環(huán)狀氣室中。在這種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中,在推力側(cè)產(chǎn)生的氣壓大于在止推側(cè),以使活塞相對于缸體氣體浮動(dòng)(gas?float)。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
然而,在上述的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中,通過僅使第二活塞環(huán)傾斜來使第一活塞環(huán)與第二活塞環(huán)之間的活塞氣壓承受面積在推力側(cè)大于在止推側(cè),從而第二活塞環(huán)的傾
角變大,且第二活塞環(huán)成為明顯的橢圓形。其結(jié)果是,可能無法確?;钊h(huán)的外周面與缸體的內(nèi)周面之間的氣密性,第二活塞環(huán)很難相對于活塞進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),還可能會對第二活塞環(huán)以及與第二活塞環(huán)滑動(dòng)
接觸的缸體的內(nèi)周面造成損傷等。此外,很難制造明顯橢圓形的活塞環(huán)。
鑒于上述問題設(shè)計(jì)出本發(fā)明,本發(fā)明的目的在于提供一種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),其可使活塞相對于缸體氣體浮動(dòng),減少各第一及第二活塞環(huán)的傾角,并形成有效地產(chǎn)生氣體浮動(dòng)用的
浮力的環(huán)狀氣室,其可使用環(huán)狀活塞環(huán),可確保缸體的內(nèi)周面與各活塞環(huán)的外周面之間的氣密性,且不容易對活塞環(huán)和缸體的內(nèi)周面造成損傷等。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),包括:第一活塞環(huán),設(shè)置成靠近限定燃燒室的活塞的頂面;第二活塞環(huán),設(shè)置成使第一活塞環(huán)介于該第二活塞環(huán)與活塞的頂面之間;由第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)限定的環(huán)狀氣室;以及使環(huán)狀氣室與燃燒室相互連通的一個(gè)或多個(gè)連通路,其中,第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)分別相對于活塞的往復(fù)方向傾斜,以使兩者在推力側(cè)比在止推側(cè)相互離開得更遠(yuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),設(shè)置有使環(huán)狀氣室與燃燒室可相互連通的一個(gè)或多個(gè)連通路,且第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)分別相對于活塞的往復(fù)方向傾斜以使兩者在推力側(cè)比在止推側(cè)相互離開得更遠(yuǎn)。因此,在環(huán)狀氣室中,推力側(cè)可以產(chǎn)生比止推側(cè)更大的氣壓,從而可使活塞相對于缸體氣體浮動(dòng),并減小各第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)的傾角。這樣,可以形成有效地產(chǎn)生氣體浮動(dòng)用浮力的環(huán)狀氣室。此外,可將現(xiàn)有的圓形活塞環(huán)用作第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán),且第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)可以被設(shè)置成相對于活塞和缸體可容易地轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。再者,可以確保缸體的內(nèi)周面與活塞環(huán)的外周面之間的氣密性,且不容易對活塞環(huán)和缸體的內(nèi)周面造成損傷等。
在本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的一優(yōu)選例中,第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)在止推側(cè)相互靠得更近。
在本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的另一優(yōu)選例中,連通路設(shè)置在推力側(cè),以在活塞位于上死點(diǎn)或上死點(diǎn)附近時(shí)使環(huán)狀氣室與燃燒室相互連通。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明,可提供一種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī),它可使活塞相對于缸體氣體浮動(dòng)、可減小各第一及第二活塞環(huán)的傾角、并可形成有效地產(chǎn)生氣體浮動(dòng)用浮力的環(huán)狀氣室,其中,可使用圓形活塞環(huán),可確保缸體的內(nèi)周面與活塞環(huán)的外周面之間的氣密性,且不容易對活塞環(huán)和缸體的內(nèi)周面造成損傷等。
附圖說明
圖1是本發(fā)明
實(shí)施例的說明性剖視圖;
圖2是圖1所示實(shí)施例的在箭頭方向上沿II-II線所截取的說明性剖視圖;以及
圖3是圖1所示實(shí)施例的主要連通路的說明圖。
(附圖標(biāo)記說明)
1往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)
2燃燒室
3活塞
4頂面
5頂環(huán)
6第二環(huán)
7環(huán)狀氣室
8連通路
下面參照附圖所示的實(shí)施例對本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)注意的是,本發(fā)明并不局限于該實(shí)施例。
在圖1~圖3中,本實(shí)施例的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1包括:環(huán)狀頂環(huán)5,用作第一活塞環(huán),設(shè)置成靠近限定燃燒室2的活塞3的頂面(頭部端面)4;環(huán)狀第二環(huán)6,用作第二活塞環(huán),設(shè)置成使頂環(huán)5介于環(huán)狀第二環(huán)6與頂面4之間;由頂環(huán)5和第二環(huán)6限定的環(huán)狀氣室7;以及使環(huán)狀氣室7可與燃燒室2相互連通的多個(gè)連通路8。
往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1可以是二沖程或四沖程的
汽油發(fā)動(dòng)機(jī),或者也可以是
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
與在缸體21內(nèi)沿X方向往復(fù)的活塞3的頂面4連接的周面22上設(shè)置有活塞環(huán)槽,在這些活塞環(huán)槽內(nèi)分別配合并固定頂環(huán)5和第二環(huán)6。此外,在周面22上還設(shè)置有油環(huán)槽,在該油環(huán)槽中配合并固定油環(huán)23,該油環(huán)23設(shè)置成使第二環(huán)6介于其與頂環(huán)5之間。頂面4與垂直于X方向的平面平行?;钊?利用
活塞銷25與
連桿24的一端連接。
曲軸26與連桿24的另一端連接。
缸體21的內(nèi)周面31限定配置活塞3的缸膛(空間)32。在缸體21的頭部33上設(shè)置有
火花塞34、進(jìn)氣
閥35和排氣閥(未圖示)。
頂環(huán)5在推力側(cè)9上的部分41設(shè)置成在X方向上比頂環(huán)5在與推力相反的一側(cè)10上的部分42更靠近頂面4。部分41在X方向上比部分42更遠(yuǎn)離第二環(huán)6。頂環(huán)5的外周面43與缸體21的內(nèi)周面31滑動(dòng)接觸。頂環(huán)5與缸體21和活塞3合作地限定燃燒室2,并且與缸體21、活塞3和第二環(huán)6合作地限定環(huán)狀氣室7。這樣的頂環(huán)5相對于活塞3往復(fù)的X方向傾斜,以在推力側(cè)9上比在止推側(cè)10上更遠(yuǎn)離第二環(huán)6。頂環(huán)5也相對于與X方向垂直的平面傾斜,這種傾斜的角度較佳的是1~3度,更佳的是2~3度,再佳的是2.3度或大致2.3度。頂環(huán)5以微小的間隙配合并固定在活塞3的活塞環(huán)槽(頂環(huán)槽)中,以呈現(xiàn)如下狀態(tài):可相對于活塞3沿圖2所示的C方向轉(zhuǎn)動(dòng),即活塞3的周向轉(zhuǎn)動(dòng),并可沿徑向移動(dòng)。
第二環(huán)6在推力側(cè)9上的部分51設(shè)置成在X方向上比第二環(huán)6在止推側(cè)10上的部分52更遠(yuǎn)離頂面4。部分51設(shè)置成在X方向上比部分52更遠(yuǎn)離頂環(huán)5。X方向上的從部分41到部分51的距離大于X方向上的部分42與部分52之間的距離。第二環(huán)6的外周面53與缸體21的內(nèi)周面31滑動(dòng)接觸。第二環(huán)6與缸體21、活塞3和頂環(huán)5合作地限定環(huán)狀氣室7。這種第二環(huán)6相對于活塞3往復(fù)的X方向傾斜,以在推力側(cè)9比在止推側(cè)10更遠(yuǎn)離頂環(huán)5。第二環(huán)6以與頂環(huán)5相反的方向也相對于與X方向垂直的平面傾斜,這種傾斜的角度較佳的是1~3度,更佳的是2~3度,再佳的是2.3度或大致2.3度。如圖1所示,第二環(huán)6以與頂環(huán)5的傾斜相反的方向傾斜。第二環(huán)6以微小的間隙配合并固定在活塞3的活塞環(huán)槽(第二環(huán)槽)中,以呈現(xiàn)如下狀態(tài):可相對于活塞3沿C方向轉(zhuǎn)動(dòng)并可沿徑向移動(dòng)。頂環(huán)5和第二環(huán)6相對于與X方向垂直的平面傾斜的各角度可以是相同的角度。頂環(huán)5與第二環(huán)6可以是對稱的。
頂環(huán)5和第二環(huán)6在X方向上在推力側(cè)9比在止推側(cè)10相互離開得更遠(yuǎn),且在止推側(cè)10比在推力側(cè)9彼此更靠近。頂環(huán)5與第二環(huán)6之間的周面22的氣壓承受面積在推力側(cè)9比在止推側(cè)10大,并從止推側(cè)10朝著推力側(cè)9逐漸增加。
如圖2和圖3所示,在本實(shí)施例中,在推力側(cè)9分別設(shè)置有三個(gè)連通路8,以在活塞3位于上死點(diǎn)或上死點(diǎn)附近時(shí)使環(huán)狀氣室7與燃燒室2可相互連通。各連通路8具有設(shè)在缸體21的內(nèi)周面31上的凹部61。
如圖3所示,本實(shí)施例中的凹部61分別排列在缸體21的內(nèi)周面31上,以當(dāng)活塞3在爆炸沖程中處于與曲軸角度相對于X方向在大致0~5度與20~30度之間對應(yīng)的
位置時(shí),相互同時(shí)地使環(huán)狀氣室7可與燃燒室2連通。應(yīng)當(dāng)注意的是,用于連通的上述曲軸角度油活塞直徑和沖程來確定。三個(gè)凹部61分別相互等間隔地排列在C方向上。位于活塞銷25延伸方向上的一側(cè)的凹部61與位于另一側(cè)的凹部61在活塞銷25的延伸方向上相互相對,位于這兩個(gè)凹部61之間的凹部61設(shè)置成通過頂環(huán)5的部分41使燃燒室2可與環(huán)狀氣室7連通。
應(yīng)當(dāng)注意的是,在一側(cè)的凹部61和在另一側(cè)的凹部61可以沿X方向布置,以在通過位于這兩個(gè)凹部61之間的凹部61而實(shí)現(xiàn)的燃燒室2與環(huán)狀氣室7之間的連通之前或之后相互同時(shí)地使燃燒室2可與環(huán)狀氣室7連通。此外,位于在一側(cè)的凹部61與在另一側(cè)的凹部61之間的凹部61可以省去。再者,在本實(shí)施例中,在活塞銷25的延伸方向上在頂環(huán)5的部分41的一側(cè)和另一側(cè)均只設(shè)置有一個(gè)凹部61,但也可以例如如下:在一側(cè)設(shè)置兩個(gè)或更多的凹部61,并在另一側(cè)設(shè)置與所述一側(cè)的凹部61的數(shù)目相同的凹部61。
應(yīng)當(dāng)注意的是,在本實(shí)施例中,往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1具有多個(gè)連通路8,但往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1也可以例如僅有一個(gè)連通路。
下面對本實(shí)施例的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)的說明。
在圖1所示的爆炸沖程中,當(dāng)活塞3開始沿X方向朝著曲軸26側(cè)的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí),燃燒室2內(nèi)的燃燒氣體經(jīng)由連通路8被引入環(huán)狀氣室7中,環(huán)狀氣室7內(nèi)的氣壓因引入的燃燒氣體的氣壓而增加。在被向前移動(dòng)的活塞3上由于諸如活塞3在頂面4與頂環(huán)5之間受到的氣壓、曲軸26沿R方向的旋轉(zhuǎn)、以及連桿24的傾斜之間的關(guān)系而作用有指向推力側(cè)9的側(cè)向壓力A,相反,與這種側(cè)向壓力A相對,在活塞3上還根據(jù)在推力側(cè)9產(chǎn)生得比在止推側(cè)10大的環(huán)狀氣室7內(nèi)的氣壓而作用有指向止推側(cè)10的側(cè)向壓力B。這樣作用有側(cè)向壓力A和B的活塞3相對于缸體12氣體浮動(dòng)。
本實(shí)施例的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)1包括:頂環(huán)5,設(shè)置成靠近限定燃燒室2的活塞3的頂面4;第二環(huán)6,設(shè)置成使頂環(huán)5介于其與活塞3的頂面4之間;由頂環(huán)5和第二環(huán)6限定的環(huán)狀氣室7;以及使環(huán)狀氣室7與燃燒室2相互連通的一個(gè)或多個(gè)連通路8。此外,頂環(huán)5和第二環(huán)6分別相對于活塞3的往復(fù)方向即X方向傾斜,以使兩者在推力側(cè)9比在止推側(cè)10相互離開得更遠(yuǎn)。因此,在環(huán)狀氣室7內(nèi),在推力側(cè)9可以產(chǎn)生比在止推側(cè)10更大的氣壓,從而可以使活塞3相對于缸體21氣體浮動(dòng)并減小各頂環(huán)5和第二環(huán)6的傾角。由此,可以形成有效地產(chǎn)生氣體浮動(dòng)用浮力的環(huán)狀氣室7。此外,可以使用圓形的頂環(huán)5和第二環(huán)6,且頂環(huán)5和第二環(huán)6被設(shè)置成可相對于缸體21的內(nèi)周面31轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。再者,可以確保一方面的缸體21的內(nèi)周面31與另一方面的頂環(huán)5的外周面43和第二環(huán)6的外周面53之間的氣密性,且不容易對頂環(huán)5、第二環(huán)6、以及缸體21的內(nèi)周面31造成損傷等。