往复式发动机
阅读：614发布：2020-05-11
专利汇可以提供往复式发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种往复式 发动机 (1)，包括：环状顶环(5)，用作第一 活塞 环，配置成靠近限定 燃烧室 (2)的活塞(3)的顶面(头部端面)(4)；环状第二环(6)，用作 第二活塞 环，设置成使顶环(5)介于环状第二环(6)与顶面(4)之间；由顶环(5)和第二环(6)限定的环状气室(7)；以及使环状气室(7)与燃烧室(2)可相互连通的多个连通路(8)。顶环(5)和第二环(6)分别相对于活塞(3)进行往复的X方向倾斜，以使两者在推 力 侧(9)比在止推侧(10)相互离开得更远。，下面是往复式发动机专利的具体信息内容。
1.一种往复式发动机，包括：第一活塞环，设置成靠近限定燃烧室的活塞的顶面；第二活塞环，设置成使所述第一活塞环介于所述第二活塞环与所述活塞的所述顶面之间；由所述第一活塞环和所述第二活塞环限定的环状气室；以及使所述环状气室与所述燃烧室相互连通的一个或多个连通路，所述第一活塞环相对于所述活塞的往返方向倾斜，以便设置在推力侧比在止推侧更靠近所述活塞的顶面，所述第二活塞环相对于所述活塞的往复方向沿与所述第一活塞环的相反方向倾斜，所述第一活塞环和所述第二活塞环分别在推力侧比在止推侧相互离开得更远。
2.如权利要求1所述的往复式发动机，其特征在于，所述第一活塞环和所述第二活塞环在所述止推侧相互靠得更近。
3.如权利要求1或2所述的往复式发动机，其特征在于，所述连通路设置在所述推力侧，以在所述活塞位于上死点或该上死点附近时使所述环状气室与所述燃烧室相互连通。
技术领域
背景技术
专利文献1：JP-A-4-347352
例如，在专利文献1中提出了一种往复式发动机，其中，第二活塞环(第二环)设置成使第一活塞环(顶环)介于其与活塞的顶面(头部端面)之间，该第二活塞环相对于活塞的往复方向倾斜，以使在第一活塞环与第二活塞环之间的活塞气压承受面积在推力侧大于在止推侧，并使来自燃烧室的气体适于被引入第一活塞环与第二活塞环之间的环状气室中。在这种往复式发动机中，在推力侧产生的气压大于在止推侧，以使活塞相对于缸体气体浮动(gas float)。
例如，在专利文献1中提出了一种往复式发动机，其中，第二活塞环(第二环)设置成使第一活塞环(顶环)介于其与活塞的顶面(头部端面)之间，该第二活塞环相对于活塞的往复方向倾斜，以使在第一活塞环与第二活塞环之间的活塞气压承受面积在推力侧大于在止推侧，并使来自燃烧室的气体适于被引入第一活塞环与第二活塞环之间的环状气室中。在这种往复式发动机中，在推力侧产生的气压大于在止推侧，以使活塞相对于缸体气体浮动(gas float)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在上述的往复式发动机中，通过仅使第二活塞环倾斜来使第一活塞环与第二活塞环之间的活塞气压承受面积在推力侧大于在止推侧，从而第二活塞环的倾角变大，且第二活塞环成为明显的椭圆形。其结果是，可能无法确保活塞环的外周面与缸体的内周面之间的气密性，第二活塞环很难相对于活塞进行转动，还可能会对第二活塞环以及与第二活塞环滑动接触的缸体的内周面造成损伤等。此外，很难制造明显椭圆形的活塞环。
鉴于上述问题设计出本发明，本发明的目的在于提供一种往复式发动机，其可使活塞相对于缸体气体浮动，减少各第一及第二活塞环的倾角，并形成有效地产生气体浮动用的浮力的环状气室，其可使用环状活塞环，可确保缸体的内周面与各活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的往复式发动机，包括：第一活塞环，设置成靠近限定燃烧室的活塞的顶面；第二活塞环，设置成使第一活塞环介于该第二活塞环与活塞的顶面之间；由第一活塞环和第二活塞环限定的环状气室；以及使环状气室与燃烧室相互连通的一个或多个连通路，其中，第一活塞环和第二活塞环分别相对于活塞的往复方向倾斜，以使两者在推力侧比在止推侧相互离开得更远。
根据本发明的往复式发动机，设置有使环状气室与燃烧室可相互连通的一个或多个连通路，且第一活塞环和第二活塞环分别相对于活塞的往复方向倾斜以使两者在推力侧比在止推侧相互离开得更远。因此，在环状气室中，推力侧可以产生比止推侧更大的气压，从而可使活塞相对于缸体气体浮动，并减小各第一活塞环和第二活塞环的倾角。这样，可以形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室。此外，可将现有的圆形活塞环用作第一活塞环和第二活塞环，且第一活塞环和第二活塞环可以被设置成相对于活塞和缸体可容易地转动的状态。再者，可以确保缸体的内周面与活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
在本发明的往复式发动机的一优选例中，第一活塞环和第二活塞环在止推侧相互靠得更近。
在本发明的往复式发动机的另一优选例中，连通路设置在推力侧，以在活塞位于上死点或上死点附近时使环状气室与燃烧室相互连通。
发明效果
根据本发明，可提供一种往复式发动机，它可使活塞相对于缸体气体浮动、可减小各第一及第二活塞环的倾角、并可形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室，其中，可使用圆形活塞环，可确保缸体的内周面与活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
附图说明
图1是本发明实施例的说明性剖视图；
图2是图1所示实施例的在箭头方向上沿II-II线所截取的说明性剖视图；以及
图3是图1所示实施例的主要连通路的说明图。
(附图标记说明)
1往复式发动机
2燃烧室
3活塞
4顶面
5顶环
6第二环
7环状气室
8连通路
然而，在上述的往复式发动机中，通过仅使第二活塞环倾斜来使第一活塞环与第二活塞环之间的活塞气压承受面积在推力侧大于在止推侧，从而第二活塞环的倾角变大，且第二活塞环成为明显的椭圆形。其结果是，可能无法确保活塞环的外周面与缸体的内周面之间的气密性，第二活塞环很难相对于活塞进行转动，还可能会对第二活塞环以及与第二活塞环滑动接触的缸体的内周面造成损伤等。此外，很难制造明显椭圆形的活塞环。
鉴于上述问题设计出本发明，本发明的目的在于提供一种往复式发动机，其可使活塞相对于缸体气体浮动，减少各第一及第二活塞环的倾角，并形成有效地产生气体浮动用的浮力的环状气室，其可使用环状活塞环，可确保缸体的内周面与各活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的往复式发动机，包括：第一活塞环，设置成靠近限定燃烧室的活塞的顶面；第二活塞环，设置成使第一活塞环介于该第二活塞环与活塞的顶面之间；由第一活塞环和第二活塞环限定的环状气室；以及使环状气室与燃烧室相互连通的一个或多个连通路，其中，第一活塞环和第二活塞环分别相对于活塞的往复方向倾斜，以使两者在推力侧比在止推侧相互离开得更远。
根据本发明的往复式发动机，设置有使环状气室与燃烧室可相互连通的一个或多个连通路，且第一活塞环和第二活塞环分别相对于活塞的往复方向倾斜以使两者在推力侧比在止推侧相互离开得更远。因此，在环状气室中，推力侧可以产生比止推侧更大的气压，从而可使活塞相对于缸体气体浮动，并减小各第一活塞环和第二活塞环的倾角。这样，可以形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室。此外，可将现有的圆形活塞环用作第一活塞环和第二活塞环，且第一活塞环和第二活塞环可以被设置成相对于活塞和缸体可容易地转动的状态。再者，可以确保缸体的内周面与活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
在本发明的往复式发动机的一优选例中，第一活塞环和第二活塞环在止推侧相互靠得更近。
在本发明的往复式发动机的另一优选例中，连通路设置在推力侧，以在活塞位于上死点或上死点附近时使环状气室与燃烧室相互连通。
发明效果
根据本发明，可提供一种往复式发动机，它可使活塞相对于缸体气体浮动、可减小各第一及第二活塞环的倾角、并可形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室，其中，可使用圆形活塞环，可确保缸体的内周面与活塞环的外周面之间的气密性，且不容易对活塞环和缸体的内周面造成损伤等。
附图说明
图1是本发明实施例的说明性剖视图；
图2是图1所示实施例的在箭头方向上沿II-II线所截取的说明性剖视图；以及
图3是图1所示实施例的主要连通路的说明图。
(附图标记说明)
1往复式发动机
2燃烧室
3活塞
4顶面
5顶环
6第二环
7环状气室
8连通路
具体实施方式
下面参照附图所示的实施例对本发明的一实施例进行更为详细的说明。应当注意的是，本发明并不局限于该实施例。
在图1～图3中，本实施例的往复式发动机1包括：环状顶环5，用作第一活塞环，设置成靠近限定燃烧室2的活塞3的顶面(头部端面)4；环状第二环6，用作第二活塞环，设置成使顶环5介于环状第二环6与顶面4之间；由顶环5和第二环6限定的环状气室7；以及使环状气室7可与燃烧室2相互连通的多个连通路8。
往复式发动机1可以是二冲程或四冲程的汽油发动机，或者也可以是柴油发动机。
与在缸体21内沿X方向往复的活塞3的顶面4连接的周面22上设置有活塞环槽，在这些活塞环槽内分别配合并固定顶环5和第二环6。此外，在周面22上还设置有油环槽，在该油环槽中配合并固定油环23，该油环23设置成使第二环6介于其与顶环5之间。顶面4与垂直于X方向的平面平行。活塞3利用活塞销25与连杆24的一端连接。曲轴26与连杆24的另一端连接。
缸体21的内周面31限定配置活塞3的缸膛(空间)32。在缸体21的头部33上设置有火花塞34、进气阀35和排气阀(未图示)。
顶环5在推力侧9上的部分41设置成在X方向上比顶环5在与推力相反的一侧10上的部分42更靠近顶面4。部分41在X方向上比部分42更远离第二环6。顶环5的外周面43与缸体21的内周面31滑动接触。顶环5与缸体21和活塞3合作地限定燃烧室2，并且与缸体21、活塞3和第二环6合作地限定环状气室7。这样的顶环5相对于活塞3往复的X方向倾斜，以在推力侧9上比在止推侧10上更远离第二环6。顶环5也相对于与X方向垂直的平面倾斜，这种倾斜的角度较佳的是1～3度，更佳的是2～3度，再佳的是2.3度或大致2.3度。顶环5以微小的间隙配合并固定在活塞3的活塞环槽(顶环槽)中，以呈现如下状态：可相对于活塞3沿图2所示的C方向转动，即活塞3的周向转动，并可沿径向移动。
第二环6在推力侧9上的部分51设置成在X方向上比第二环6在止推侧10上的部分52更远离顶面4。部分51设置成在X方向上比部分52更远离顶环5。X方向上的从部分41到部分51的距离大于X方向上的部分42与部分52之间的距离。第二环6的外周面53与缸体21的内周面31滑动接触。第二环6与缸体21、活塞3和顶环5合作地限定环状气室7。这种第二环6相对于活塞3往复的X方向倾斜，以在推力侧9比在止推侧10更远离顶环5。第二环6以与顶环5相反的方向也相对于与X方向垂直的平面倾斜，这种倾斜的角度较佳的是1～3度，更佳的是2～3度，再佳的是2.3度或大致2.3度。如图1所示，第二环6以与顶环5的倾斜相反的方向倾斜。第二环6以微小的间隙配合并固定在活塞3的活塞环槽(第二环槽)中，以呈现如下状态：可相对于活塞3沿C方向转动并可沿径向移动。顶环5和第二环6相对于与X方向垂直的平面倾斜的各角度可以是相同的角度。顶环5与第二环6可以是对称的。
顶环5和第二环6在X方向上在推力侧9比在止推侧10相互离开得更远，且在止推侧10比在推力侧9彼此更靠近。顶环5与第二环6之间的周面22的气压承受面积在推力侧9比在止推侧10大，并从止推侧10朝着推力侧9逐渐增加。
如图2和图3所示，在本实施例中，在推力侧9分别设置有三个连通路8，以在活塞3位于上死点或上死点附近时使环状气室7与燃烧室2可相互连通。各连通路8具有设在缸体21的内周面31上的凹部61。
如图3所示，本实施例中的凹部61分别排列在缸体21的内周面31上，以当活塞3在爆炸冲程中处于与曲轴角度相对于X方向在大致0～5度与20～30度之间对应的位置时，相互同时地使环状气室7可与燃烧室2连通。应当注意的是，用于连通的上述曲轴角度油活塞直径和冲程来确定。三个凹部61分别相互等间隔地排列在C方向上。位于活塞销25延伸方向上的一侧的凹部61与位于另一侧的凹部61在活塞销25的延伸方向上相互相对，位于这两个凹部61之间的凹部61设置成通过顶环5的部分41使燃烧室2可与环状气室7连通。
应当注意的是，在一侧的凹部61和在另一侧的凹部61可以沿X方向布置，以在通过位于这两个凹部61之间的凹部61而实现的燃烧室2与环状气室7之间的连通之前或之后相互同时地使燃烧室2可与环状气室7连通。此外，位于在一侧的凹部61与在另一侧的凹部61之间的凹部61可以省去。再者，在本实施例中，在活塞销25的延伸方向上在顶环5的部分41的一侧和另一侧均只设置有一个凹部61，但也可以例如如下：在一侧设置两个或更多的凹部61，并在另一侧设置与所述一侧的凹部61的数目相同的凹部61。
应当注意的是，在本实施例中，往复式发动机1具有多个连通路8，但往复式发动机1也可以例如仅有一个连通路。
下面对本实施例的往复式发动机1的运行进行详细的说明。
在图1所示的爆炸冲程中，当活塞3开始沿X方向朝着曲轴26侧的前进运动时，燃烧室2内的燃烧气体经由连通路8被引入环状气室7中，环状气室7内的气压因引入的燃烧气体的气压而增加。在被向前移动的活塞3上由于诸如活塞3在顶面4与顶环5之间受到的气压、曲轴26沿R方向的旋转、以及连杆24的倾斜之间的关系而作用有指向推力侧9的侧向压力A，相反，与这种侧向压力A相对，在活塞3上还根据在推力侧9产生得比在止推侧10大的环状气室7内的气压而作用有指向止推侧10的侧向压力B。这样作用有侧向压力A和B的活塞3相对于缸体12气体浮动。
本实施例的往复式发动机1包括：顶环5，设置成靠近限定燃烧室2的活塞3的顶面4；第二环6，设置成使顶环5介于其与活塞3的顶面4之间；由顶环5和第二环6限定的环状气室7；以及使环状气室7与燃烧室2相互连通的一个或多个连通路8。此外，顶环5和第二环6分别相对于活塞3的往复方向即X方向倾斜，以使两者在推力侧9比在止推侧10相互离开得更远。因此，在环状气室7内，在推力侧9可以产生比在止推侧10更大的气压，从而可以使活塞3相对于缸体21气体浮动并减小各顶环5和第二环6的倾角。由此，可以形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室7。此外，可以使用圆形的顶环5和第二环6，且顶环5和第二环6被设置成可相对于缸体21的内周面31转动的状态。再者，可以确保一方面的缸体21的内周面31与另一方面的顶环5的外周面43和第二环6的外周面53之间的气密性，且不容易对顶环5、第二环6、以及缸体21的内周面31造成损伤等。
在图1～图3中，本实施例的往复式发动机1包括：环状顶环5，用作第一活塞环，设置成靠近限定燃烧室2的活塞3的顶面(头部端面)4；环状第二环6，用作第二活塞环，设置成使顶环5介于环状第二环6与顶面4之间；由顶环5和第二环6限定的环状气室7；以及使环状气室7可与燃烧室2相互连通的多个连通路8。
往复式发动机1可以是二冲程或四冲程的汽油发动机，或者也可以是柴油发动机。
与在缸体21内沿X方向往复的活塞3的顶面4连接的周面22上设置有活塞环槽，在这些活塞环槽内分别配合并固定顶环5和第二环6。此外，在周面22上还设置有油环槽，在该油环槽中配合并固定油环23，该油环23设置成使第二环6介于其与顶环5之间。顶面4与垂直于X方向的平面平行。活塞3利用活塞销25与连杆24的一端连接。曲轴26与连杆24的另一端连接。
缸体21的内周面31限定配置活塞3的缸膛(空间)32。在缸体21的头部33上设置有火花塞34、进气阀35和排气阀(未图示)。
顶环5在推力侧9上的部分41设置成在X方向上比顶环5在与推力相反的一侧10上的部分42更靠近顶面4。部分41在X方向上比部分42更远离第二环6。顶环5的外周面43与缸体21的内周面31滑动接触。顶环5与缸体21和活塞3合作地限定燃烧室2，并且与缸体21、活塞3和第二环6合作地限定环状气室7。这样的顶环5相对于活塞3往复的X方向倾斜，以在推力侧9上比在止推侧10上更远离第二环6。顶环5也相对于与X方向垂直的平面倾斜，这种倾斜的角度较佳的是1～3度，更佳的是2～3度，再佳的是2.3度或大致2.3度。顶环5以微小的间隙配合并固定在活塞3的活塞环槽(顶环槽)中，以呈现如下状态：可相对于活塞3沿图2所示的C方向转动，即活塞3的周向转动，并可沿径向移动。
第二环6在推力侧9上的部分51设置成在X方向上比第二环6在止推侧10上的部分52更远离顶面4。部分51设置成在X方向上比部分52更远离顶环5。X方向上的从部分41到部分51的距离大于X方向上的部分42与部分52之间的距离。第二环6的外周面53与缸体21的内周面31滑动接触。第二环6与缸体21、活塞3和顶环5合作地限定环状气室7。这种第二环6相对于活塞3往复的X方向倾斜，以在推力侧9比在止推侧10更远离顶环5。第二环6以与顶环5相反的方向也相对于与X方向垂直的平面倾斜，这种倾斜的角度较佳的是1～3度，更佳的是2～3度，再佳的是2.3度或大致2.3度。如图1所示，第二环6以与顶环5的倾斜相反的方向倾斜。第二环6以微小的间隙配合并固定在活塞3的活塞环槽(第二环槽)中，以呈现如下状态：可相对于活塞3沿C方向转动并可沿径向移动。顶环5和第二环6相对于与X方向垂直的平面倾斜的各角度可以是相同的角度。顶环5与第二环6可以是对称的。
顶环5和第二环6在X方向上在推力侧9比在止推侧10相互离开得更远，且在止推侧10比在推力侧9彼此更靠近。顶环5与第二环6之间的周面22的气压承受面积在推力侧9比在止推侧10大，并从止推侧10朝着推力侧9逐渐增加。
如图2和图3所示，在本实施例中，在推力侧9分别设置有三个连通路8，以在活塞3位于上死点或上死点附近时使环状气室7与燃烧室2可相互连通。各连通路8具有设在缸体21的内周面31上的凹部61。
如图3所示，本实施例中的凹部61分别排列在缸体21的内周面31上，以当活塞3在爆炸冲程中处于与曲轴角度相对于X方向在大致0～5度与20～30度之间对应的位置时，相互同时地使环状气室7可与燃烧室2连通。应当注意的是，用于连通的上述曲轴角度油活塞直径和冲程来确定。三个凹部61分别相互等间隔地排列在C方向上。位于活塞销25延伸方向上的一侧的凹部61与位于另一侧的凹部61在活塞销25的延伸方向上相互相对，位于这两个凹部61之间的凹部61设置成通过顶环5的部分41使燃烧室2可与环状气室7连通。
应当注意的是，在一侧的凹部61和在另一侧的凹部61可以沿X方向布置，以在通过位于这两个凹部61之间的凹部61而实现的燃烧室2与环状气室7之间的连通之前或之后相互同时地使燃烧室2可与环状气室7连通。此外，位于在一侧的凹部61与在另一侧的凹部61之间的凹部61可以省去。再者，在本实施例中，在活塞销25的延伸方向上在顶环5的部分41的一侧和另一侧均只设置有一个凹部61，但也可以例如如下：在一侧设置两个或更多的凹部61，并在另一侧设置与所述一侧的凹部61的数目相同的凹部61。
应当注意的是，在本实施例中，往复式发动机1具有多个连通路8，但往复式发动机1也可以例如仅有一个连通路。
下面对本实施例的往复式发动机1的运行进行详细的说明。
在图1所示的爆炸冲程中，当活塞3开始沿X方向朝着曲轴26侧的前进运动时，燃烧室2内的燃烧气体经由连通路8被引入环状气室7中，环状气室7内的气压因引入的燃烧气体的气压而增加。在被向前移动的活塞3上由于诸如活塞3在顶面4与顶环5之间受到的气压、曲轴26沿R方向的旋转、以及连杆24的倾斜之间的关系而作用有指向推力侧9的侧向压力A，相反，与这种侧向压力A相对，在活塞3上还根据在推力侧9产生得比在止推侧10大的环状气室7内的气压而作用有指向止推侧10的侧向压力B。这样作用有侧向压力A和B的活塞3相对于缸体12气体浮动。
本实施例的往复式发动机1包括：顶环5，设置成靠近限定燃烧室2的活塞3的顶面4；第二环6，设置成使顶环5介于其与活塞3的顶面4之间；由顶环5和第二环6限定的环状气室7；以及使环状气室7与燃烧室2相互连通的一个或多个连通路8。此外，顶环5和第二环6分别相对于活塞3的往复方向即X方向倾斜，以使两者在推力侧9比在止推侧10相互离开得更远。因此，在环状气室7内，在推力侧9可以产生比在止推侧10更大的气压，从而可以使活塞3相对于缸体21气体浮动并减小各顶环5和第二环6的倾角。由此，可以形成有效地产生气体浮动用浮力的环状气室7。此外，可以使用圆形的顶环5和第二环6，且顶环5和第二环6被设置成可相对于缸体21的内周面31转动的状态。再者，可以确保一方面的缸体21的内周面31与另一方面的顶环5的外周面43和第二环6的外周面53之间的气密性，且不容易对顶环5、第二环6、以及缸体21的内周面31造成损伤等。
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