曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎的製作方法
2023-06-24 19:32:56
專利名稱：曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎。
汽車、摩託車等車輛作為交通工具，與人們的生活及生產有著密不可分的關係，然而，於汽車、摩託車中最主要的心臟部份就是汽車的引擎部份，故汽車引擎的實用性不言可喻。
現今二衝程引擎均採用聯環的排氣清除系統，其進氣是由曲軸箱加壓而得，進入的氣體是由下列方式之一控制簧片閥或旋轉閥；組裝於曲軸箱壁的圓盤閥其排氣口處裝有旋轉閥於特定的引擎轉數範圍內用以調節廢氣清除的脈動，藉以改善吸氣的效率，大部份二衝程引擎均使用汽/機油混合體，其比例約為20∶1，使引擎各部份可得到潤滑，此潤滑方式使二衝程引擎具有燃燒不潔的問題，近來對於清淨二衝程引擎所作的努力包括直接噴油或分離式的潤滑裝置等，但是，由於進氣仍然會流過曲軸箱而被機油粒子汙染，而未能完全得以改善，為了克服經曲軸箱供給進氣的問題，因而研發出外部供氣系統，例如增壓器、渦輪增壓器、二次的活塞汽缸組合等，這些外部供氣方式雖可使吸入引擎的空氣變得較為乾淨，因空氣不會經過曲軸箱，但其結構極為複雜亦為其缺點；其另外一個缺點在於二衝程引擎的馬力較為有限，且欲對二衝程馬力的提升較為不易亦為其缺點；因此，上述傳統二衝程引擎實有加以改良的必要。
本創作人即是針對上述傳統二衝程引擎結構的缺點而深入構思，並積極研究改進之道，經長期的努力、試作而開發、設計出本實用新型。
本實用新型的目的，在於提供一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，主要是保存二衝程引擎固有結構簡單的優點，藉助於汽缸底部與曲軸箱之間以一隔片分開並密封，此阻隔板對往復運動的圓型或方型的連杆，以圓形或方形的頸套予以密封，同時並使此頸套可作橫向運動，以與連杆的角向運動相配合，本實用新型且具有馬力較大且可減少汙染的優點，堪稱是一進步、實用的新穎設計。
本實用新型的技術方案在於提供一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，包括汽缸體，汽缸體內部設有汽缸壁及通氣口，汽缸體上方設有縱向跨越汽缸體的襯套，汽缸體下部連接著曲軸箱，汽缸體內設置有活塞及連杆，汽缸體下部設有單向進氣閥，其上部設有出氣口，其特徵在於在汽缸體底部與曲軸箱之間設置有密封的隔片，該連杆穿過該隔片處套設有頸套，在頸套內設有一油封環套套設在連杆上，在頸套外套設一套筒，套筒與隔片固定連結。
所述的曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，其特徵在於在汽缸體底部與曲軸箱之間設置一具有槽形空隙的隔片阻隔匣，該隔片設置在隔片阻隔匣的槽形空隙內，在隔片阻隔匣與阻片之間設有油封環，隔片可於隔片阻隔匣內部作橫向滑動；在上述的曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎中，進氣可經單向閥或其他汽門方式而使進氣進入活塞下部的空間並對隔片予以壓縮，此被壓縮的空氣通過通氣槽向上以達活塞上部的燃燒室；而且，已壓縮的進氣可以直線向上方式驅逐廢氣使其經定時的頂部旋轉閥排出至外界；本實用新型與已有技術相比優點和積極效果非常明顯。由以上的技術方案可知，本實用新型至少具有如後的優點(一)．馬力大本實用新型可以隔片將引擎區分為上、下兩部份，可使引擎內部的壓力增大，相對地亦可使引擎輸出的馬力提升。
(二)．汙染低因本實用新型於進氣時，新鮮的空氣不需經過曲軸箱，不會受曲軸箱內的機油汙染，故具有汙染程度較低的優點。
(三)．結構簡單本實用新型是以極為簡單的空間結構型態下，即可達到本實用新型所述的創作目的。
以下結合附圖進一步說明本實用新型的具體結構特徵及目的。
附圖簡要說明
圖1是本實用新型的A型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖2是本實用新型活塞於曲軸箱85°時，旋轉閥4開啟的A型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖3是本實用新型活塞位於曲軸221°處，進氣口閉，排氣口閉，開始噴油的A型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖4是本實用新型無活塞的B型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖5是本實用新型活塞位於上死點位置的B型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖6是本實用新型活塞位於上死點位置的C型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖7是本實用新型無活塞的D型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖8是本實用新型活塞位於曲軸80°處，旋轉閥4開啟的D型引擎汽缸體的結合剖視圖。
圖9是本實用新型的隔片阻絕模式的平面圖。
圖10是本實用新型的隔片阻絕模式橫切面圖。
圖11是本實用新型的隔片阻絕模式的立體圖。
圖12是本實用新型的另一種隔片阻隔匣的立體圖。
圖13是本實用新型的方型連杆的立體圖。
圖14是本實用新型的另一種隔片模式的切面圖。
圖15是本實用新型的另一種隔片模式當連杆於有角度位置時的切面圖。
圖16是本實用新型的可彎曲隔片的平面圖。
圖17是本實用新型的可彎曲隔片的平面圖。
圖18是本實用新型的Y-Y軸向可彎曲隔片的切面圖。
圖19是本實用新型的Z-Z軸向可彎曲隔片的切面圖。
圖20是本實用新型的可彎曲隔片的平面圖。
圖21是本實用新型的旋轉閥系統的結合剖視圖。
圖22是本實用新型的襯套的結合剖視圖。
圖23是本實用新型的軸向開口的旋轉閥結合剖視圖。
本實用新型為一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，如
圖1所示，其是第一種型態A型引擎的結合剖視圖，其中汽缸體1的內部包括有汽缸壁10及開啟的通氣口11，汽缸體1的上方包含有縱向跨越汽缸的襯套3，汽缸體的上部與曲軸箱30、40以一窄狹的空間區分為上、下兩部份，位於上、下兩部份之間具有一隔片阻隔匣22。
請參看圖2中所示，當活塞12因爆炸而朝下行走至曲軸為85°時，轉速為曲軸一半的旋轉閥4開啟以使廢氣可迅速通過旋轉閥內部的出口5處朝外部排出，連杆13以可滑動的隔片20a包圍，隔片20a之上附有圓形的油封及球狀軸環，此可滑動的隔片系統可使連杆13作有角度的運動，並可在活塞下方的進氣口與曲軸箱間產生壓力阻隔，於曲軸箱30、40內的潤滑系統為常用的幹槽或溼槽系統，吸入的空氣由彈片閥7進入，因而不會受到位於曲軸箱內部機油的汙染，空氣可極為清潔且未與燃料混合，燃料是以精確控制的脈衝方式經噴嘴6噴入，當通氣口11及旋轉閥4均關閉後，請參閱圖3，活塞於曲軸221°位置，噴入的燃料會橫掃經過已高溫的活塞頂部，使燃料迅速氣化，以防止未燃燒的燃油粒子由排氣口排出。當活塞再下降時，則使新吸入於活塞底部的新鮮空氣於隔片阻隔匣22之間予以壓縮，其壓縮比可達到2∶1的比例或更高，大約等於一般二衝程引擎排氣清除壓力的四至五倍，此高壓的進氣因速度極快，可容許由活塞周沿上方的通氣口不必太寬，這些直式通氣口11為狹窄的槽狀，均勻分布於汽缸壁的四周，如此可得到均勻、有效、高速的空氣進入燃燒室，此來自四方的高速空氣在活塞頂端中心部位互相衝擊，形成一上升的旋流，而迅速將廢氣自出口5排出，因為所有潤滑油均控制在曲軸箱中，故對空氣與燃油的混合體不會造成汙染，汽缸壁及活塞則採用自潤滑式的材料再加上燃油蒸發的油膜，可達潤滑的目的，用已獲得證明的金屬模造的合金及新式的表面處理方法應可達到所需的要求。
再如圖4中所示，是第二種型態的B型引擎結合剖視圖，包括有汽缸壁10及通氣槽50，此在汽缸體內的通氣柵成為狹窄的通氣口，直達到隔片阻隔匣22的上方位置，此B型引擎具有平整的汽缸壁，其上僅有狹窄的通氣柵及數個供機油蒸發小孔26，此機油蒸發小孔26供給脈衝式的潤滑予夾層的活塞27，這些機油蒸發小孔26與環狀的機油通氣槽25相連而送回機油槽，雙面的活塞，如圖5，在上下各有密封活塞環27a、27b，活塞的頂部與底板是以管狀有桁的結構連結並成為活塞梢的支撐，活塞27的頂部及底部的空間以有彈性分割的套管28予以封閉，並由活塞上的簷沿固定的，因此使活塞在上下活塞環之間成為平整的表面，以便容納潤滑用的機油蒸氣，此脈衝的機油蒸氣永遠保存在上下兩活塞環之間，而不致使進氣及燃燒室被機油所汙染，活塞27的下方吸入的空氣會對隔片阻隔予以壓縮，壓縮比可達到6∶1的比例，如此活塞本身成為一正位移的增壓器，當其進行爆發行程時，此時的高壓產生極高的氣流速度，吸入的時間等於曲軸轉動82°，因此，可採用極狹窄的通氣槽50，此B型的引擎可使用天然氣，因汽缸壁不須靠汽油的蒸發氣作潤滑，此型引擎在使用汽油或柴油時因為自引擎增壓的作用，故可以極高的馬力及扭力輸出。
再如圖6中所示，為本實用新型的C型引擎的結合剖視圖，該結構是與B型引擎相似，而不同之處在於旋轉閥為一橫跨活塞上方的管狀排氣口，此旋轉閥的本體36於密封襯套35的內部轉動而與曲軸同速旋轉，其他活塞及相連的吸氣行程均與B型引擎相同，在此不再贅述。
再如圖7中所示，是本實用新型D型引擎的結合剖視圖，汽缸體1的切面包括汽缸壁10所構成的燃燒室及缸壁的下部10a，於活塞的下方形成一較大的吸氣空間，汽缸體10中有狹窄的通氣槽50與C型引擎相同。
圖8表示活塞為雙層的結構，包括頂部125及一較大直徑的底板125a，頂板及底板以一有桁的管狀體連結，同時亦支撐活塞梢，曲軸箱隔片阻隔匣的模式，其結構已同前述對隔片壓縮吸入的空氣，其壓縮比約為6∶1，由於汽缸下部10a的空間其直徑較大，故所吸入的空氣的空間可達活塞上，因此當高速的空氣進入燃燒室時，可得到適當的增壓效果，而當此增壓器情況發生時，排氣的旋轉閥大部份時間為關閉，僅在曲軸旋轉最早的15°時開啟。
再如第9、10圖中所示，於
圖10上該連杆13是由一分開的球狀頸套21所包覆住。此球狀頸套21同時亦包含一油封環套21a，此球狀頸套21在一套筒20中擺動，而套筒則以一有彈性的卡簧20b固定的，此分開式的套筒20與可滑動的隔片20a連結，隔片則在隔片阻隔匣22的槽形空隙中滑動，隔片阻隔匣的上方有一油封環22a藏於槽溝之中可用矽膠或同等材料製成，此油封環22a與滑動的隔片20a的上方接觸，以便將機油保存在曲軸箱中。
圖11中表示隔片的立體圖，
圖12中則表示阻隔匣22的另一種結構設計，
圖13則表示另一種方形斷面連杆13a的結構設計及其相關的頸套21及滑動隔片套筒20的形狀。
另一種阻隔曲軸箱的結構則由
圖14至第20圖中予以表示。此種阻隔方式是採用可彎曲的隔片60以其張力來對抗吸入空氣的壓力，此隔片的結構可使連杆13擺動所產生對材料的應力減至最小，其結構為兩半分開或如第20圖中於裝配時在連杆上予以結合，結合後再以兩片凸形皮膜61膠合於連杆頸套的兩側，此隔片須用特殊的塑料材料製成，須可彎曲同時承受壓力。
本實用新型的特色是在于于引擎上部的旋轉閥4為一種極為簡便的密封，且磨擦極小的設計，以圖21中所示，旋轉閥4包含了出口5，此切口橫過圓柱形閥體的中心，此閥體以曲軸1/2的速度旋轉，而兩端則以軸承支持住，當應用於直線式的汽缸引擎時，可以在中間使用軸承增加支承，旋轉閥所使用的材料，最好為不受溫度影響的陶瓷材料或金屬燒結材料，外包以圓柱形的碳材質襯套3，此襯套亦可用金屬燒結材料包覆陶瓷，或碳質複合材料，以得到引擎自潤滑的效果，此襯套3沿其上部中心線有一開縫303，而在出口頸套304的兩側，同時亦固定襯套以防轉動，襯套3之上有排氣出口3a，並與旋轉閥4上面的出口5相配合，排氣出口3a的外環以可壓縮的矽膠環301並卡於碳質密封襯套外沿的槽縫中，爆發的壓力作用使襯套壓住旋轉閥而形成一密封接頭302，如圖22中所示，當襯套向上接觸至旋轉閥4時襯套3的外沿可能與引擎的冷卻水直接接觸，而其內沿則留有特殊形狀的緩衝空間300以減少與旋轉閥4接觸所產生的摩擦，而襯套的內沿並不需要潤滑用油氣產生的油膜可使自潤式陶瓷及碳質材料之間得到潤滑。緩衝的空間300有通氣孔可使從密封接頭302處溢出的油氣粒子得以排放。
再如圖23中所示，為另一種旋轉閥的設計，該閥僅有一個開口308而與管狀出口309相連，此種旋轉閥與曲軸同時旋轉，閥體306環以圓形襯套35與上述的結構相同，此襯套35在一邊分割閥體306而以一角栓307插入到襯套固定於汽缸體上，此設計的旋轉閥以圖21至圖23所示用於四衝程引擎極為理想，可以取代凸輪軸及汽門結構。
權利要求1．一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，包括汽缸體，汽缸體內部設有汽缸壁及通氣口，汽缸體上方設有縱向跨越汽缸體的襯套，汽缸體下部連接著曲軸箱，汽缸體內設置有活塞及連杆，汽缸體下部設有單向進氣閥，其上部設有出氣口，其特徵在於在汽缸體底部與曲軸箱之間設置有密封的隔片，該連杆穿過該隔片處套設有頸套，在頸套內設有一油封環套套設在連杆上，在頸套外套設一套筒，套筒與隔片固定連結。
2．根據權利要求1所述的曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎，其特徵在於在汽缸體底部與曲軸箱之間設置一具有槽形空隙的隔片阻隔匣，該隔片設置在隔片阻隔匣的槽形空隙內，在隔片阻隔匣與阻片之間設有油封環。
專利摘要一種曲軸箱壓力阻隔器及直線式廢氣排除的二衝程引擎,包括汽缸體,汽缸體下部連接著曲軸箱,汽缸體內設置有活塞及連杆,在汽缸體底部與曲軸箱之間設置有密封的隔片,該連杆穿過該隔片處套設有頸套,在頸套內設有一油封環套套設在連杆上,在頸套外套設一套筒,套筒與隔片固定連結。本實用新型具有馬力較大、結構簡單、汙染較少的優點。
文檔編號F02B25/00GK2334878SQ97203308
公開日1999年8月25日 申請日期1997年4月14日 優先權日1997年4月14日
發明者羅伯特·漢美 申請人:孫立德