作为这种类型的一种往复式发动机，在JP-A-5-180069中提出了如下所述 的一种往复式发动机，在这种发动机中，活塞侧表面与汽缸内表面之间的滑动 摩擦阻力在爆发冲程(燃烧冲程)中随着连杆的倾斜而增加，为了减小这种滑 动摩擦阻力，使邻近第一活塞环(顶环)处的一第二活塞环相对于第一活塞环 倾斜，并使燃烧室通过一气体通道与第一和第二活塞环之间的环形气室连通。 在这种往复式发动机中，通过倾斜第二活塞环来增加由于环形气室的气体压力 所产生的、在推力侧上的活塞支承(气体压力支承)，以减小由于活塞的侧向 压力所产生的汽缸内表面(一方面)与活塞环侧表面和活塞侧表面(另一方面) 之间的滑动摩擦阻力。
此外，作为这种类型的另一种往复式发动机，在JP-A-5-5459中提出了如 下的又一种往复式发动机。在这种发动机中，为了减小在活塞的往复运动中汽 缸内表面与活塞侧表面之间的滑动摩擦阻力，使邻近第一活塞环(顶环)的一 第二活塞环(第二环)相对于第一活塞环倾斜。在这样一种往复式发动机中， 通过倾斜第二活塞环来增加由于燃烧气体所产生的、在推力侧上的侧向压力， 从而减小汽缸内表面(一方面)与活塞环的侧表面和活塞的侧表面(另一方面) 之间的推力侧滑动摩擦阻力，这种滑动摩擦阻力可能会由于燃烧室中的燃烧气 体相对活塞的气体压力或类似的作用而增加。
顺便说一下，在这种往复式发动机中，如果第二活塞环倾斜以通过产生抵 抗活塞侧向压力的气体压力而以气体压力方式来支承活塞的话，那么第一和第 二活塞环所限定的、环形气室在推力侧上的体积就将比其在反推力侧上的体积 大。因此，就无法将所需要量的燃烧室中的燃烧气体通过单个气体通道快速地 引入环形气室。因此很难通过产生想要的支承力来显著地减小汽缸(一方面) 与活塞环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。在第二活塞环大幅 倾斜或在每次往复运动燃烧室与环形气室之间的连通时段由于往复式发动机 的高速转动而变得很短的情况下，就更加难于将所需要量的燃烧室中的燃烧气 体快速地引入到环形气室中。
此外，当采用上述其它的往复式发动机时，如果第二活塞环大幅倾斜，从 而在推力侧上产生很大的侧向压力的话，则倾斜的第二活塞环可能会干扰油 环。因此，很难通过产生想要的侧向压力来显著地减小汽缸(一方面)与活塞 环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。

考虑到上述各方面情况而设计出本发明，本发明的目的是提供一种往复式 发动机，它能在爆发冲程中活塞下落的开始时段中将需要量的燃烧室中的气体 快速地引入气室并致使其在气室中以所需要的力产生作用，并能产生所想要的 气体压力支承力，藉此可以显著地减小汽缸(一方面)与活塞环和活塞侧表面 (另一方面)之间的滑动摩擦阻力。
本发明的另一目的是提供一种往复式发动机，它能消除活塞环对油环的干 扰，并能产生所想要的侧向压力，藉此可以显著地减小汽缸(一方面)与活塞 环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。
根据本发明第一方面的往复式发动机包括：一第一活塞环，它邻近限定一 燃烧室的一活塞的顶表面；一第二活塞环，它与第一活塞环协配以限定一环形 气室，且与第一活塞环相邻以使环形气室中在阻力侧的活塞侧表面的压力接受 区域比在一反推力侧的大；以及，多个气体通道，它们在一汽缸的内表面中设 置成沿着汽缸内表面的周向并列，且使环形气室在推力侧上与燃烧室连通。多 个气体通道分别具有凹进部分，凹进部分设置在汽缸内表面上这样的位置处， 即当活塞处于上死点或者在从上死点下落的开始时段中，使环形气室与燃烧室 连通。由凹进部分中的至少一个凹进部分所限定的一空间的开口平面的中心部 分被设置成：关于垂直于往复方向以及连接活塞和连杆的一活塞销的轴向的一 方向，它与活塞的中心部分相对。
根据本发明第一方面的发动机，由于设置了如上所述的结构，就能在爆发 冲程中活塞下落的开始时段中，例如通过多个气体通道将需要量的燃烧室中的 气体快速地引入环形气室并致使其在环形气室中产生作用，所述气体通道设置 在汽缸内表面上并沿汽缸内表面的周向并列。可以由于如此获得的环形气室内 的气体压力产生一所想要的支承力，藉此可显著地减小汽缸(一方面)与活塞 环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。
另外，由于设置了如上所述的结构，可以例如在爆发冲程中活塞从上死点 下落的开始时段中，通过诸凹进部分大范围(extensively)且均匀地将燃烧气 体强制引入环形气室并致使其在环形气室中产生作用。因此，可以增加环形气 室内的气体压力，并且可以在保持该气体压力的同时使活塞下降(向前移动)。 特别是在爆发冲程，可与活塞的侧向压力相反地合适地以气体压力方式来支承 活塞。
由于设置了如上所述的结构，可以将燃烧气体大范围地引入环形气室的推 力侧部分并致使其在该推力侧部分中产生作用，该环形气室推力侧部分的体积 比环形气室反推力侧的体积大。因此，可以快速地增加环形气室内的气体压力。
关于根据本发明第二方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，多个凹进部分适于仅使环形气室分别与燃烧室连通。
关于根据本发明第三方面的往复式发动机，在根据第一或第二方面的往复 式发动机中，多个气体通道设置在汽缸内表面上这样的位置处，即当活塞在从 上死点下落的开始时段中，用于使环形气室与燃烧室连通。
关于根据本发明第四方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，凹进部分中的至少一个凹进部分设置在汽缸内表面上这样一个位置处， 即当活塞位于上死点时，用于使环形气室与燃烧室连通。
关于根据本发明第五方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分设置成：就往复方向而言，它比凹 进部分中的其它凹进部分离开汽缸盖更远。
根据第三至第五方面中任一方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的 结构，能在一长段时间中将燃烧气体从燃烧室充分地引入到环形气室中。
关于根据本发明第六方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，离开活塞的反推力侧部分最远的凹进部分中的至少一个凹进部分设置 成：就往复方向而言，它比凹进部分中的其它凹进部分离开汽缸盖更远。
关于根据本发明第七方面的往复式发动机，在根据第五或第六方面的往复 式发动机中，与设置成离开汽缸盖更远的所述凹进部分的汽缸内表面相邻接的 一邻接部分中的、位于汽缸盖一侧上的一个部分设置成比下述这些部分更靠近 汽缸盖，这些部分是与其它凹进部分的汽缸内表面相邻接的邻接部分的、沿往 复方向与这些邻接部分位于汽缸盖一侧上的部分相对的那些部分。   关于根据本发明第八方面的往复式发动机，在根据第一或第二方面的往复 式发动机中，分别由多个凹进部分所限定的空间的开口平面的一部分分别位于 沿周向延伸的一直线上。
根据第七或第八方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，可以 在一长段时间中通过多个凹进部分均匀地将燃烧气体从燃烧室引入环形气室， 并致使其在环形气室中产生作用。
关于根据本发明第九方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，设置一对凹进部分，它们关于连接活塞和连杆的活塞销的轴向彼此相对， 并且沿往复方向从汽缸盖到凹进部分中的一个凹进部分的距离和沿往复方向 从汽缸盖到凹进部分中的另一个凹进部分的距离彼此相等。
根据第九方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，可以同时开 始或终止通过该对凹进部分来进行的燃烧室与环形气室之间的连通。因此，可 以更加快速地将压缩气体或燃烧气体引入环形气室并致使其在环形气室中产 生作用。
关于根据本发明第十方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发动 机中，多个凹进部分分别具有部分凹入的球形表面。
根据第十方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，在燃烧气体 流入时没有遇到阻力，并可以实现令人满意的引入并且产生作用。
关于根据本发明第十一方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，沿往复方向延伸的一直线和与凹进部分中的所述至少一个凹进部分的 汽缸内表面邻接的邻接部分的一切线之间的交叉角是钝角。
关于根据本发明第十二方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，与凹进部分中的所述至少一个凹进部分的汽缸内表面邻接的邻接部分 中的、沿往复方向彼此相对的两个部分的切线在比这两个部分离开活塞更远的 一位置处彼此相交。
根据第十一或十二方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，可 以大范围和均匀地引入燃烧气体并使其产生作用。
关于根据本发明第十三方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分的深度与沿周向与该凹进部分相 邻的凹进部分的深度不同。
关于根据本发明第十四方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分的深度，关于所述方向垂直于往 复方向以及连接活塞和连杆的活塞销的轴向的方向，比相对于凹进部分位于反 推力侧的其它凹进部分的深度深。
关于根据本发明第十五方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分的深度与沿周向与该凹进部分相 邻的凹进部分的深度相等。
根据第十三至十五方面中任一方面的往复式发动机，由于设置了如上所述 的结构，可以适当地调整燃烧室与环形气室之间通过凹进部分来连通的状态。 这里，因为通过分别设计诸凹进部分的曲率和深度而在汽缸内表面上设置凹进 部分，所以可以更加令人满意地调整燃烧室与环形气室之间通过凹进部分来连 通的状态。
关于根据本发明第十六方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，设有一对凹进部分，它们关于连接活塞和连杆的活塞销的轴向彼此相 对，并且，沿轴向延伸的一直线与连接活塞的中心部分和凹进部分中一个凹进 部分所限定的空间的开口平面的中心部分的一直线之间的交叉角，和沿轴向延 伸的该直线与连接活塞的中心部分和凹进部分中另一个凹进部分所限定的空 间的开口平面的中心部分的一直线之间的交叉角彼此相等。
关于根据本发明第十七方面的往复式发动机，在根据第十六方面的往复式 发动机中，该对凹进部分具有彼此相似的形状。
根据第十六或十七方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，就 可以均匀地将燃烧气体引入环形气室关于连接轴轴向的一侧和另一侧中，并致 使燃烧气体在其中产生作用。
关于根据本发明第十八方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，多个凹进部分与汽缸内表面邻接的各邻接部分中的、沿往复方向彼此 相对的两个部分之间的间距大于第一活塞环的厚度。
关于根据本发明第十九方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，多个凹进部分与汽缸内表面邻接的各邻接部分中的、沿往复方向彼此 相对的两个部分之间的间距比如下这样一个距离短，所述距离为沿往复方向、 从限定环形气室的第一活塞环的限定表面的推力侧部分至限定环形气室的第 二活塞环的限定表面的推力侧部分的距离。
关于根据本发明第二十方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式发 动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分所限定的空间的开口平面的直径 与其它凹进部分所限定的空间的开口平面的直径不同。
关于根据本发明第二十一方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分所限定的空间的开口平面的直 径，比关于往复方向以及连接活塞和连杆的活塞销的轴向、相对该凹进部分更 靠近反推力侧的凹进部分所限定的空间的开口平面的直径大。
关于根据本发明第二十二方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，设有一对凹进部分，它们关于连接活塞和连杆的活塞销的轴向彼此 相对，并且该对凹进部分中每一个所限定的空间的开口平面的直径与沿轴向与 该对凹进部分相邻的另一凹进部分所限定的空间的开口平面的直径彼此不同。
关于根据本发明第二十三方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分所限定的空间的开口平面的直 径与凹进部分中的另一凹进部分所限定的空间的开口平面的直径相等。
根据第二十至二十三方面中任一方面的往复式发动机，由于设置了如上所 述的结构，就能适当地调整燃烧室和环形气室之间通过凹进部分来连通的状态 以及连通开始或终止顺序。
关于根据本发明第二十四方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，限定环形气室的第一活塞环的限定表面设置成平行于一垂直于往复 方向的平面。
关于根据本发明第二十五方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，凹进部分中的所述至少一个凹进部分所限定的空间的开口平面的直 径大于该凹进部分的深度。
关于根据本发明第二十六方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，活塞环设置成相对往复方向倾斜。
关于根据本发明第二十七方面的往复式发动机，根据第二十六方面的往复 式发动机还包括一油环，该油环与第一活塞环面对面地设置在活塞上，且第二 活塞环位于两者之间，并且，油环被设置成相对于往复方向倾斜。
根据第二十七方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，可以通 过与第一活塞环间隔开来设置油环，而不会干扰用于连接活塞和连接杆的连接 轴，并且可以通过特别是在推力侧上与第一活塞环间隔开来设置第二活塞环， 而不会干扰油环。这里，采用这样往复式发动机，即使在第二活塞环与油环一 起相对于往复方向大幅倾斜的情况下，也可以通过上述的诸气体通道从燃烧室 快速彻底地将足以气浮活塞的量的燃烧气体引入环形气室，并致使其在环形气 室中产生作用。
关于根据本发明第二十八方面的往复式发动机，在根据第二十七方面的往 复式发动机中，油环和第二活塞环设置成以彼此相等角度相对于往复方向倾 斜。
关于根据本发明第二十九方面的往复式发动机，在根据第一方面的往复式 发动机中，用于连接活塞和连杆的活塞销朝向反推力侧偏离中心。
根据第三十方面的往复式发动机包括：一第一活塞环，它邻近限定一燃烧 室的一活塞的顶表面；一第二活塞环，它与第一活塞环协配以限定一环形气室， 且与第一活塞环相邻以使环形气室中活塞侧表面的压力接受区域在与活塞的 一摇摆侧表面部分相对的另一摇摆侧表面部分上比在所述一摇摆侧表面部分 上大；一油环，该油环在所述另一摇摆侧表面部分上比在所述一摇摆侧表面部 分与所述另一摇摆侧表面部分之间的一基本位于中间的部分上离开第一活塞 环更远；以及一气体通道，它形成在一汽缸内表面中，并适用于能使环形气室 与燃烧室连通。
根据第三十方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，可以通过 与第一活塞环间隔开、而不干扰连接活塞和连杆的连接轴地来设置油环，并且 可以通过特别是在所述另一摇摆侧表面部分上与第一活塞环间隔开地设置第 二活塞环，而不干扰油环。因此，可以通过产生所想要的侧向压力来从汽缸内 表面浮起(气浮)活塞，藉此就可以显著地减小汽缸与活塞环之间的滑动摩擦 阻力。
关于根据本发明第三十一方面的往复式发动机，在根据第三十方面的往复 式发动机中，所述一摇摆侧表面部分位于反推力侧，而所述另一摇摆侧表面部 分位于推力侧。
根据第三十一方面的往复式发动机，由于设置了如上所述的结构，就可以 显著地减小推力侧上汽缸与活塞环之间的滑动摩擦阻力(这样的滑动摩擦阻力 在爆发冲程中会变得很大)，藉此使活塞能平滑地作往复运动。
根据上述方面的往复式发动机可以是一四冲程的汽油发动机或柴油发动 机，这两种发动机中任一种都能合适地证明基于本发明的优点。
根据本发明，可以提供一种往复式发动机，它能在爆发冲程中活塞下落的 开始时段中将需要量的燃烧室中的气体快速地引入气室并致使其在气室中以 需要的力产生作用，并且它能产生所想要的气体压力支承力，藉此可以显著地 减小汽缸(一方面)与活塞环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。
此外，根据本发明，可以提供一种往复式发动机，它能消除活塞环对油环 的干扰，并能产生所想要的侧向压力，藉此可以显著地减小汽缸(一方面)与 活塞环和活塞侧表面(另一方面)之间的滑动摩擦阻力。
下面将基于附图中所示的较佳实施例更加详细地描述用于实现本发明的方 式。应予注意的是，本发明并不局限于这些实施例。

图1是本发明一实施例的说明性竖向剖面图；
图2是图7所示实施例沿着线II-II截取的说明性剖面图；
图3是图7所示实施例沿着线III-III截取的说明性剖面图；
图4是主要示出图1所示实施例的一凹进部分的说明性放大竖向剖面图；
图5是说明图1所示实施例的工作方式的图；
图6是说明图1所示实施例的工作方式的图；
图7是说明图1所示实施例的工作方式的图；
图8(a)、8(b)和8(c)是说明图1所示实施例的工作方式的局部放大 图；
图9是本发明另一实施例的说明图；
图10是本发明再一实施例的说明图；
图11是本发明还有一实施例的说明图；
图12是本发明又一实施例的说明性竖向剖面图；
图13是本发明再一实施例的说明性竖向剖面图；以及
图14是图13所示另一实施例的说明性局部平面图。

在图1至8中，根据本实施例，用作往复式发动机的一四冲程汽油发动机 包括：一活塞环(顶环)5，它邻近限定一燃烧室2的一活塞3的顶表面(盖 端面)4；一活塞环7，它与活塞环5协配以限定(define)一环形气室6，且 与活塞环5相邻以使环形气室6中活塞3侧表面8的压力接受区域在活塞3 的推力侧10比在活塞3的反推力侧9大；多个气体通道15，它们在一汽缸13 的内表面14中设置成沿着汽缸13内表面14的周向X并列，它们使环形气室 6能在推力侧10上与燃烧室2连通；以及，一油环16，它设置成沿着活塞3 的往复方向Y与活塞环5相对，且活塞环7位于两者之间。
在与活塞3的顶表面4邻接的侧表面8中形成有环形槽，它们设置成分别 与活塞环5和7以及油环16相应。活塞环5和7以及油环7分别装配在环形 槽中。顶表面4在活塞3上形成为平行于垂直往复方向Y的平面。侧表面8 在活塞3上形成为平行于往复方向Y。
在本实施例中，一连杆22具有一小端部22a和一大端部，小端部22a通过 一活塞销21可转动地连接于活塞3，而一曲轴则可转动地连接于大端部，该 连杆22布置成：当活塞沿方向Y1往复时，其大端部比其小端部22a更多地 配置在反推力侧上，如图1和7所示。
汽缸13有一由其内表面14所限定的缸膛(空间)25，活塞3设置在缸膛 25中，以使活塞3可沿往复方向Y往复运动。一汽缸盖13a设有一火花塞26、 一进气阀27以及一排气阀28。内表面4在汽缸13中形成为平行于往复方向 Y。
活塞环5装配在活塞3的环形槽中，以致活塞环5在通常平行于限定燃烧 室2的活塞3顶表面4。活塞环5具有：限定燃烧室2的一环形限定表面5a， 限定环形气室6的一环形限定表面5b，以及与环形限定表面5a和5b邻接并 在汽缸13的内表面14上滑动的一滑动侧表面5c。环形限定表面5a和5b设 置成平行于垂直往复方向Y的平面。滑动侧表面5c在活塞环5上形成为平行 于往复方向Y。活塞5在本实施例中形成有一薄壁，以能限定燃烧室2和环形 气室6。
活塞环7通过相对往复方向Y倾斜而如图所示地沿着从反推力侧9朝向推 力侧10的方向逐渐移离活塞环5，从而装配在活塞3的环形槽中。活塞环7 具有：设置在活塞环5一侧的一环形限定表面7a，设置在油环16一侧并与环 形限定表面7a朝向相反的一环形表面7b，以及在汽缸13的内表面上活动的 一滑动侧表面7c。环形限定表面7a和环形表面7b相对往复方向Y倾斜，以 致它们位于推力侧10上的部分比位于反推力侧9上的部分离开环形限定表面 5b更远。从环形限定表面5b在推力侧10上的部分到环形限定表面7a在推力 侧10上的部分的沿着往复方向Y的距离，比从环形限定表面5b在反推力侧9 上的部分到环形限定表面7a在反推力侧9上的部分的沿着往复方向Y的距离 长。
由活塞3的侧表面8、汽缸13的内表面14以及活塞环5和7限定环形气 室6。这里，如上所述，由于活塞环7是一些倾斜的方式放置的，所以环形气 室6的体积在推力侧10上大，而在反推力侧9上小。
在本实施例中，油环16装配在活塞3的环形槽中，装成与活塞环(顶环) 5平行。油环16具有：与环形表面7b相对的、在活塞环7一侧上的一环形表 面16a，在活塞销21一侧上、沿着往复方向Y与环形表面16a朝向相反的一 环形表面16b，以及与环形表面16a和16b邻接并在内表面14上滑动的一滑 动侧表面16c。在本实施例中，环形表面16a和16b设置成平行于垂直往复方 向Y的平面。滑动侧表面16c在油环16上形成为平行于往复方向Y。
在本实施例中，汽缸13的内表面14设有三条气体通道15。这三条气体通 道15分别具有凹进部分17a、17b及17c，这些凹进部分设置在汽缸13的内 边14上这样的位置处，即当活塞3位于上死点附近时允许环形气室6与燃烧 室2连通。在本实施例中的凹进部分17a、17b以及17c分别形成在与侧表面 8相对的内表面14上，以致在活塞3处于这样一位置、即相应于关于往复方 向Y曲柄角为大致6度至大致37度的情况下，同时分别仅使环形气室6与燃 烧室2连通。
凹进部分17b设置在沿周向X的凹进部分17a和17c之间，并且凹进部分 17a和17c沿着活塞销21的轴向A彼此相对。凹进部分17a和17b之间沿着 周向X的间距和凹进部分17b和17c之间沿着周向X的间距基本彼此相等。 本实施例中的凹进部分17a、17b以及17c的形状基本彼此相似。在本实施例 中，从汽缸盖13a到凹进部分17a沿往复方向Y的距离、从汽缸盖13a到凹进 部分17b沿往复方向Y的距离、以及从汽缸盖13a到凹进部分17c沿往复方 向Y的距离基本彼此相等。
在本例子中，由凹进部分17b所限定的一空间30b的圆形开口平面31b的 中心部分C2设置成关于一方向Z与活塞3的中心部分O相对，该方向Z垂 直于轴向Z和往复方向Y，如图3所示。凹进部分17b比凹进部分17a和17c 离反推力侧9更远。
沿着轴向A延伸的一直线80与连接活塞3的中心部分O和凹进部分17a 所限定的一空间30a的开口平面31a的中心部分C1的一直线32之间形成一交 叉角35，和直线80与连接活塞3的中心部分O和凹进部分17c所限定的一空 间30c的开口平面31c的中心部分C3的一直线36之间形成一交叉角37，交 叉角35和交叉角37基本彼此相等。
本实施例中的凹进部分17a具有一部分凹入的球形表面41a，该表面具有 与汽缸13的内表面14邻接的一邻接部分40a。局部凹入的球形表面41a形成 具有圆形开口平面31a的空间30a。本实施例中的凹进部分17b具有一部分凹 入的球形表面41b，该表面具有与汽缸13的内表面14邻接的一邻接部分40b。 局部凹入的球形表面41b形成具有圆形开口平面31b的空间30b。本实施例中 的凹进部分17c具有一部分凹入的球形表面41c，该表面具有与汽缸13的内 表面14邻接的一邻接部分40c。局部凹入的球形表面41c形成具有圆形开口 平面31c的空间30c。应予注意的是，凹进部分17a、17b以及17c分别可以具 有斜面，来替代局部凹入的球形表面41a、41b以及41c。此外，各邻接部分 40a、40b以及40c可以设有轻微的倒角。
本实施例中的局部凹入的球形表面41a、41b以及41c具有彼此相等的曲率 和沿垂直于往复方向Y的深度。本实施例中的圆形开口平面31a、31b以及31c 具有彼此相等的直径。
本实施例中的凹进部分17b在内表面14中设置成邻接部分40b的一切线 42与沿往复方向Y延伸的一直线43之间的交叉角44呈一钝角，如图4中所 示。在本实施例中，与邻接部分40b沿着往复方向Y彼此相对的部分45和46 相切的直线42在一交叉点P处彼此相交，该交叉点P处于沿垂直于往复方向 Y的方向比部分45和46离开活塞3更远的一位置处。部分45和46之间沿往 复方向Y的距离L1比从环形限定表面5a到环形限定表面5b沿往复方向Y的 距离L2长。换言之，这些部分45和46之间的间隔比活塞环5的厚度大。如 图8(b)所示，距离L 1比从环形限定表面5b在推力侧10上的部分至环形限 定表面7a在推力侧上的部分沿往复方向Y的距离L3短。由凹进部分17b所 限定的空间30b的开口平面31b的直径比该凹进部分17b沿垂直于往复方向Y 的方向深度大。应予注意的是，在本实施例中，由于邻接部分40a和40c以与 邻接部分40b相同的方式构造，所以将不再对它们进行详细描述。
为了描述本实施例的往复式发动机1的工作方式，在压缩冲程，在活塞位 于上死点附近并在到达上死点之前时，当活塞环5的环形限定表面5b比凹进 部分17b位于活塞销21一侧的部分46(该部分与凹进部分17b位于汽缸盖13a 一侧的部分45相对)更靠近汽缸盖13a时，燃烧室2就通过凹进部分17b与 环形气室6连通，并且低压气体开始从燃烧室2进入环形气室6。此时，由于 活塞环5设置成平行于顶表面4，所以燃烧室2在通过空间30b与环形气室6 连通的同时，也通过沿周向X与凹进部分17b并列的凹进部分17a和17b所 限定的空间30a和30c与环形气室6连通。结果，低压气体在推力侧10上从 多个部分进入环形气室6。
接着，在如图1、6和8(c)所示的爆发冲程(燃烧冲程)中，在活塞3 下落的开始时段中，亦即当活塞3下落到上死点附近时，燃烧室2中的燃烧气 体51穿过凹进部分17a、17b以及17c引入到环形气室6中。引入的燃烧气体 51的气体压力增加环形气室6内的气体压力，以使由于该气体压力而被气体 压力支承的活塞3落向下死点。此时，沿方向Y1指向的一向前移动力施加在 相对于往复方向Y从活塞3倾斜的连杆22上，，且该活塞3由保持在环形气 室6中的气体压力支承同时又向前移动。因此，对活塞3施加一指向推力侧 10的侧向压力B1。不过，与侧向压力B 1相反，充分供应到环形气室6内部 的气体压力对活塞3施加一指向反推力侧9的支承力B2，藉此以气体压力来 支承活塞3。应予注意的是，当活塞3位于上死点的情况下，如图6所示，本 实施例中，燃烧室2与环形气室6之间通过凹进部分17a、17b以及17c的连 通是受阻的，如图8(b)中具体所示，但也可以允许这样的连通。
在如上所述地构造的往复式发动机1中，由于活塞3在燃烧期间被带到燃 烧室2和环形气室6通过凹进部分17a、17b以及17c连通的位置处，在燃烧 冲程中通过燃烧室2中的燃烧所产生的气体压力就通过凹进部分17a、17b以 及17c快速、彻底地引入环形气室6。一旦接受到由于该引入气体的压力所引 起的、环形气室6内的偏压压力后，活塞3就被气体压力地支承在其往复运动 中在内表面14处、特是在内表面14在推力侧10上的部分处。由气体压力支 承的活塞3以极低的滑动摩擦阻力作往复运动。此外，在这样的往复运动中， 尽管活塞3有垂直于绕活塞销21的轴向A的平面内摇摆(振摆)的趋势，但 前述的环形气室6的气体压力会阻止这种摇摆运动。因此，活塞3可以极低的 活动摩擦阻力作往复运动，藉此可以在往复式发动机1的燃料消耗方面获得改 进或类似的益处。
根据本实施例的往复式发动机1，往复式发动机1包括：活塞环5，它邻近 限定燃烧室2的活塞3的顶表面4；活塞环7，它与活塞环5协配以限定环形 气室6，且与活塞环5相邻以使环形气室6中活塞3侧表面8的压力接受区域 在推力侧10比在反推力9侧大；多个气体通道15，它们在汽缸13的内表面 14中设置成沿着汽缸13内表面14的周向X并列，它们使环形气室6能在推 力侧上与燃烧室2连通。因此，燃烧室2中的燃烧气体51能通过多个气体通 道15快速、彻底地引入环形气室6。因此，由于如此引入环形气室6中并致 使其产生作用的燃烧气体51而能产生一所想要的支承力，并且以气体压力的 方式相对内表面14支承活塞3。藉此可以明显地减小汽缸13的内表面14(一 方面)与活塞环5的滑动侧表面5c和活塞3的侧表面8(另一方面)之间的 滑动摩擦阻力。由于诸气体通道15分别具有凹进部分17a、17b以及17c，且 这些凹进部分设置在内表面14中这样的位置处，即当活塞3下降到上死点附 近时它们能使环形气室6与燃烧室2连通，所以可以通过上死点附近的凹进部 分17a、17b以及17c将燃烧气体51强制地引入环形气室6并致使其在环形气 室6中产生作用。此外，可以增加环形气室6内的气体压力，并且可以在保持 该气体压力的同时下降(向前移动)活塞3。特别是在爆发冲程中，可与活塞 的侧向压力相反，合适地以气体压力来支承活塞3。由于凹进部分17b所限定 的空间30b的开口平面31b的中心部分C2设置成关于方向Z与活塞3的中心 部分O相对，环形气室6在推力侧10上的部分可预先地引入压缩气体，所述 环形气室6在推力侧10上的部分的体积比环形气室6在反推力侧9上的部分 的体积大。因此，可以将燃烧气体51快速且更加彻底地引入环形气室6并致 使其产生作用。由于沿往复方向Y从汽缸盖13a至凹进部分17a的距离和从 汽缸盖13阿到凹进部分17c的距离是彼此相等的，所以燃烧室2与环形气室 6之间通过该对凹进部分17a和17c的连通可以同时和大范围地开始或终止。 因此，能更加快速和大范围地将燃烧气体51引入环形气室6并致使其产生作 用。由于凹进部分17a、17b以及17c分别具有部分凹入的球形表面411、41b 以及41c，所以在燃烧气体51流入时不会遇到阻力，从而可以实现均匀和令 人满意的引入并产生作用。此外，沿往复方向Y延伸的直线43和与部分凹入 的球形表面41b的邻接部分40b(与凹进部分17b的内表面14邻接)相切的 切线42之间的交叉角44成一钝角。还有，与邻接部分40b沿往复方向Y彼 此相对的部分45和46相切的切线42彼此交叉在一位置，该位置沿垂直于往 复方向Y的方向比部分45和46离开活塞3更远。此外，凹进部分17a和17c 以与凹进部分17b相同的方式构造。因此，可以大范围地引入燃烧气体51。 凹进部分17b的曲率与沿周向X和凹进部分17b相邻的凹进部分17a和17c 的曲率彼此相等。此外，凹进部分17b的深度与沿周向X和凹进部分17b相 邻的凹进部分17a和17c的深度相等。因此，由于凹进部分17a、17b以及17c 分别在它们的曲率和深度方面加以设计并设置在内表面14中，所以燃烧室2 和环形气室6能分别以相似的方式借助于凹进部分17a、17b以及17c彼此连 通。沿轴向A延伸的直线80与连接活塞3的中心和凹进部分17a所限定的空 间30a的开口平面31a的中心部分C1的直线32之间的交叉角35，和直线80 与连接活塞3的中心部分O和凹进部分17c所限定的一空间30c的开口平面 31c的中心部分C3的一直线36之间的交叉角37，基本彼此相等。此外，凹 进部分17a和17c的形状彼此相同。因此，可以将燃烧气体51均匀地引入燃 烧室6关于轴向A的一侧和另一侧。由于凹进部分17b所限定的空间30b的 开口平面31b的直径与其它凹进部分17a和17c所限定的空间30a和30c的开 口平面31a和31c的直径基本相等，就可由凹进部分17a、17b以及17c以相 似的状态来连通燃烧室2和环形气室6，并且可以同时开始或终止连通。由于 环形限定表面5a设置成平行于垂直往复方向Y的平面，并且环形限定表面5b 设置成平行于垂直往复方向Y的平面，就可以通过沿周向彼此并列的凹进部 分17a、17b以及17c来同时开始或终止燃烧室2与环形气室6之间的连通。
应予注意的是，如图9所示，这种实施例的往复式发动机1不是设有凹进 部分17b，而是例如具有一凹进部分52，该凹进部分52离开活塞3在反推力 侧9上的部分最远，并关于往复方向Y比其它的凹进部分17a和17c进一步 远离汽缸盖13a。借助于这样一个凹进部分52，可以从环形气室6在推力侧 10上的部分引入气体，该部分的体积比在凹进部分17a和17c前方的、环形 气室6在反推力侧9上的部分的体积大。因此，可以更加彻底和快速地将燃烧 气体51引入环形气室6。应予注意的是，可以通过替代凹进部分17a、17b以 及17c中的至少一个或者附加到凹进部分17a、17b以及17c上而在汽缸13的 内表面14上设置凹进部分52。通过设置这样的凹进部分52，可以适当地调整 凹进部分17a、17b以及17c中的各个凹进部分使燃烧室2与环形气室6彼此 连通的的顺序。这里，如图9所示，一邻接部分40d与设置成沿往复方向Y 远离汽缸盖13a的凹进部分52的内表面14邻接，该邻接部分40d中位于汽缸 盖13a一侧的部分45可以设置成比邻接部分40a和40c的、沿往复方向Y与 其位于汽缸盖13a一侧的部分45相对的部分46更靠近汽缸盖13a。分别由凹 进部分17a、17b以及17c所限定的空间30a、30c以及30d的开口平面31a、 31c以及31d的一部分可以分别定位在沿周向X延伸的一直线53上。此外， 例如凹进部分17a和17c的开口平面31a和31c的中心部分C1和C3可以定 位在穿过邻接部分40d的部分45并沿周向X延伸的一直线54上。在如此设 置凹进部分17a、17c以及52的情况下，可以借助于这些凹进部分17a、17c 以及52将燃烧气体从燃烧室2连续无中断地引入环形气室6。
此外，本实施例的往复式发动机1可在汽缸13的内表面14中设置两条通 道15，而不是设置三条气体通道15。此外，如图10和11所示，本实施例的 往复式发动机1可具有多于三个的气体通道(四个或五个气体通道等)15。因 此，根据往复式发动机1的各种形式，可以适当地设置气体通道15的数量， 以能将燃烧气体51彻底、大范围并快速地引入环形气室6。这里，例如在设 置四个气体通道15的情况下，如图10所示，直线80与连接活塞3的中心部 分O和一凹进部分56所限定的一空间30e的开口平面31e的中心部分C4的 一直线60之间形成一交叉角64，以及直线80与连接中心部分O和一凹进部 分59(它沿轴向A与凹进部分56相对)所限定的一空间30h的开口平面31h 的中心部分C7的一直线63之间形成一交叉角67，两交叉角64和67较佳的 是基本相等的角。与此同时，直线80与连接中心部分O和一凹进部分57(它 沿周向X与凹进部分56相邻)所限定的一空间30f的开口平面31f的中心部 分C5的一直线61之间形成一交叉角65，以及直线80与连接中心部分O和 一凹进部分58(它沿轴向A与凹进部分57相对并沿周向X与凹进部分59相 邻)所限定的一空间30g的开口平面31g的中心部分C6的一直线62之间形 成一交叉角66，两交叉角65和66较佳的是基本相等的角。在这种情况下， 可以在环形气室6关于轴向A的一侧和另一侧上均匀地引入燃烧气体51并使 其产生作用。
此外，本实施例不是设置凹进部分17a、17b以及17c，而是设有其沿垂直 于往复方向Y的深度相互不同的凹进部分56、57、58以及59，，以及沿方向 Z与活塞3的中心部分O相对的一凹进部分70。较佳的是，位于最靠近推力 侧10的凹进部分70构造成，比关于方向Z相对其位于反推力侧9的凹进部 分56、57、58以及59更深，且凹进部分57和58构造成比凹进部分56和59 深。此外，往复式发动机1的凹进部分56、57、58以及59的曲率相互不同。 较佳的是，位于最靠近推力侧10的凹进部分70的曲率比关于方向Z相对凹 进部分70位于反推力侧9的凹进部分56、57、58以及59的曲率小，且凹进 部分57和58的曲率比凹进部分56和59小。此外，分别由凹进部分56、57、 58、59以及70所限定的空间30e、30f、30g、30h以及30i的开口平面31e、 31f、31g、31h以及31i的半径或直径可以相互不同。较佳的是，位于最靠近 推力侧10的凹进部分70中的开口平面3li的半径或直径比关于方向Z相对该 凹进部分70位于反推力侧9的凹进部分56、57、58以及59中的开口平面31e、 31f、31g以及31h的半径或直径长。与此同时，凹进部分57和58中的开口 平面31f和31g的半径或直径比凹进部分56和59中的开口平面31e和31h的 半径或直径长。通过将凹进部分56、57、58、59以及70构造成具有上述的深 度、曲率和直径(包括半径和直径)，就可以适当地调整燃烧室2与环形气室 6之间的连通状态以及连通开始或终止的顺序。因为通过(特别是在上述的曲 率和深度方面)分别设计来在汽缸13的内表面14中设置凹进部分56、57、 58、59以及70，所以可以更加令人满意地调整燃烧室2与环形气室6之间通 过凹进部分56、57、58、59以及70进行连通的状态。
此外，如图12所示，本实施例的往复式发动机1不是采用油环16，而是 可以具有一以与活塞环5成面对面关系地设置在活塞3上的油环75，且有活 塞环7位于两者之间，而且该油环75相对于往复方向Y倾斜，以使其在推力 侧10上的部分71，就往复方向Y而言，比其与连接活塞3和连杆22的活塞 21相对的部分72和其位于反推力侧9上的部分73离开活塞环5远。在这样 的情况下，活塞环7可以相对于往复方向Y倾斜一角度，该角度等于油环75 的倾斜角。根据具有油环75的往复式发动机1，可以通过与活塞环5间隔开 来设置油环75，而不干扰活塞销21，并且可以通过特别是在推力侧10上与活 塞环5间隔开来设置活塞环7，而不干扰油环75。这里，采用该往复式发动机 1，即使在活塞环7与油环75一起相对往复方向Y大幅倾斜的情况下，仍可 以从燃烧室2通过上述的诸气体通道15，快速彻底地将足够以气体压力方式 支承活塞3的量的燃烧气体51引入环形气室6并致使其在环形气室6中产生 作用，从而升高气体压力。
此外，本实施例的往复式发动机1可以具有朝向反推力侧9偏离中心的一 活塞销，而不是活塞销21。
应予注意的是，在本实施例中，诸气体通道15分别具有凹进部分17a、17b 以及17c，这些凹进部分设置在上死点附近，以致在活塞3位于上死点附近的 情况下，暂时地消除燃烧室2与环形气室6之间的连通，如图6所示。不过， 替代凹进部分17a、17b以及17c中的至少一个或者是另外附加的诸气体通道 15可以具有一凹进部分或多个凹进部分，这些凹进部分设置成使燃烧室2和 环形气室6在活塞3位于上死点的情况下也能连通。此外，替代凹进部分17a、 17b以及17c中的至少一个或者是另外附加的诸气体通道15可以具有一凹进 部分或多个凹进部分，这些凹进部分设置在汽缸13的内表面上，以使沿往复 方向Y延伸的直线43和与邻接汽缸13内表面14的各个邻接部分40a、40b 以及40c相切的切线42。
在图13和14中，用作另一实施例的往复式发动机的另一四冲程汽油发动 机1K包括：活塞环(顶环)5，它邻近限定燃烧室2的活塞3的顶表面4；活 塞环(第二环)7，它与活塞环5协配以限定环形气室6，且与活塞环5相邻 以使环形气室6中活塞3侧表面8的压力接受区域在一摇摆侧表面部分10K 上比在一摇摆侧表面部分9K上大，所述摇摆侧表面部分位于活塞3的推力侧， 并与位于活塞3的反推力侧9上的摇摆侧表面9K相对；油环16，它定位成在 摇摆侧表面部分10K一侧上比摇摆侧表面部分9K和摇摆侧表面10K之间的 一大致中间部分一侧上离开活塞环5更远；以及一凹进部分15K，它用作一气 体通道，并设置在汽缸13的内表面14中，其位置在活塞3位于上死点附近时 能使环形气室6与燃烧室2连通。
在活塞3的侧表面8中形成设置成分别对应于活塞环5和7以及油环16 的环形槽。活塞环5和7以及油环16分别装配在环形槽中。
连杆22在其小端部通过一连接轴(活塞销)21可转动地连接于活塞3。有 一曲轴可转动地连接于连杆的大端部。
汽缸13具有由其内表面所限定的缸膛(空间)25，并且活塞3设置在缸膛 25中，以使活塞3可沿往复方向Y往复运动。汽缸13设有火花塞26、一进 气阀和一排气阀27K。
活塞环5装配在活塞3的环形槽中，以使活塞5基本平行于限定燃烧室2 的活塞3顶表面(盖端面)4。
活塞环7通过相对往复方向Y和活塞环5倾斜地装配在活塞3的环形槽中， 以定位成当从摇摆侧表面部分9K向摇摆侧表面部分10K的方向看时为逐渐远 离活塞3。在摇摆侧表面部分10K一侧上活塞环5至活塞环7的距离比在摇摆 侧表面9K一侧上活塞环5至活塞环7的距离长。
在活塞环5和7各自的两端部处的邻靠部分是紧靠或装配成气体不会穿过 在这两端部处的邻靠部分漏出。
活塞3的侧表面8、汽缸314的内表面以及活塞环5和7限定环形气室6。
部分31K在圆环16的摇摆侧表面部分9K和10K之间基本上位于中间， 该部分31K设置成在一范围内与活塞环5间隔开，在该范围内，该部分31K 不会沿往复方向Y接触到连接轴21。位于油环16摇摆侧表面部分10K一侧 上的一部分32K设置成，比部分31K沿往复方向Y离开活塞环5更远。
凹进部分15K形成在摇摆侧表面部分10K一侧上、面对侧表面8的内表面 14上，以致当活塞3处于上死点位置和相应于曲柄角为大致15度的位置的情 况下环形气室6与燃烧室2连通。
下面将给出本实施例的往复式发动机1K的工作方式。在压缩冲程完成之 后开始的空气一燃料混合物的燃烧冲程中，在活塞3位于上死点附近时，实现 火花塞26的点火，并将燃烧室2内的燃烧气体通过凹进部分15K引入环形气 室6。然后，活塞3接纳燃烧气体的气体压力，当活塞3在通过其上死点之后 还位于上死点附近时，该气体压力升到最高值，以使活塞3朝向下死点加速。 此时，当向前移动的活塞3对相对于往复方向Y倾斜的连杆22施加向前移动 力时，就对活塞3施加一指向推力侧的侧向压力E1。不过，环形气室6内的 气体压力对活塞3施加一指向反推力侧的反侧向压力E2，藉此致使活塞3气 浮。
在如上所述地构造的往复式发动机1K中，由于活塞3在燃烧期间被带到 燃烧室2和环形气室6通过凹进部分15K连通的位置处，在燃烧冲程中通过 燃烧室2中的燃烧所产生的气体压力就通过凹进部分15K被快速彻底地引入 环形气室6。一旦接受到由于该引入气体压力所引起的、环形气室6内的偏压 压力后，活塞3就在其往复运动中相对内表面14、特是在摇摆侧表面部分10K 一侧上的内表面上浮起(气浮)。由气体压力浮起的活塞3以极低的滑动摩擦 阻力作往复运动。此外，在这样的往复运动中，尽管活塞3会有沿方向D绕 连接轴21摇摆(振摆)的趋势，但前述的环形气室6的偏压侧向压力会阻止 这种摇摆运动。因此，活塞3可以极低的活动摩擦阻力作往复运动，不会致使 其在摇摆侧表面部分9K和10K侧上的侧表面8邻靠在汽缸13的内表面14上， 藉此可以在往复式发动机1K的燃料消耗方面获得改进或类似的益处。
根据本实施例的往复式发动机1K，往复式发动机1设有油环16，该油环 16设置成在摇摆侧表面部分10K一侧上比在摇摆侧表面部分9K和摇摆侧表 面10K之间的一基本中间部分一侧离开活塞环5更远。因此，油环16可设置 成该油环16位于连接轴21上方的部分31K远离活塞环5的一范围内，在该 范围内，它不会干扰连接轴21，并且该油环16设置成其在推力侧上的部分32K 比部分31K离开活塞环5更远。因此，活塞环7可以相对往复方向Y大幅倾 斜而不会干扰到油环16，从而使在摇摆侧表面部分10K一侧上的前述压力接 受区域比在摇摆侧表面部分9K一侧上的大。因此，活塞3就能通过产生所想 要的侧向压力而从汽缸13的内表面14浮起(气浮)，藉此可以明显地减小汽 缸13与活塞环5和7之间的滑动摩擦阻力。
应予注意的是，尽管在上述实施例中，往复式发动机具体实施为四冲程的 汽油发动机1和1K，但本发明并不局限于此。如果是例如将本发明具体实施 为柴油发动机，也可得到与上述类似的工作效果。