四衝程內燃引擎的製作方法
2023-06-08 01:45:31
專利名稱：四衝程內燃引擎的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及內燃引擎的技術領域，尤其是涉及專用於手持式工具的內燃引擎。
背景技術：
現有技術中由於鏈鋸鼓風機和割草機等工具通常情況下是可攜帶和一個人使用的，因而內燃引擎機必須是輕型且易於在不同的地點(路邊或垂直向上)工作，故通常用於諸如鏈鋸、鼓風機和割草機等的內燃引擎是輕型的；目前由於二衝程，空氣冷卻引擎具有良好的功率、重量和尺寸比，比較簡單的結構且可在所有的位置或定位操作。因而，在引擎式工具中常採用這種二衝程空氣冷卻引擎，這種引擎的另一個重要特徵為，此種引擎使用膜型碳化器及引擎的潤滑是由燃油中添加潤滑劑(40∶1)來實現的。
當這種二衝程引擎工作良好時，此種引擎的燃油燃燒率是比較高的，但是噪音也很高，最主要的缺點是此種引擎由於排放的廢氣中包含一定量的未完全燃燒的燃油，因而廢氣排放量相當高，加尼福尼亞州的限制碳氫化合物和一氧化碳的排放量的法規已經生效，且所有的二衝程引擎都不符合此法規要求，預期不遠的將來，加尼福尼亞州的法規也會被其它州和國家所採用。
眾所周知，四衝程內燃引擎的碳氫化合物和一氧化碳排放量理所當然遠低於二衝程引擎，這是因為四衝程引擎用合理的方式利用氣閥來交換廢氣和未燃燒的燃油/空氣混合氣體(當然四衝程引擎的噪音也比二衝程低)。市場上已經出現尺寸較小的四衝程引擎，這些引擎通常用在模型飛機和業餘愛好者飛機上。雖然此種引擎尺寸小到可以用在手持式工具上面，因為此種引擎結構較複雜且燃燒量太小，因而這樣的引擎是不能用於手持式工具上。
四衝程引擎通常在引擎底部的曲軸箱內設有一個油底殼和一個油泵，油泵將機油輸送至移動部件中，諸如頂閥和閥驅動裝置。
此外，Mr.y.Imagawa在美國專利號5176(發表於1993年6月5日)和專利號5213074(發表於1993年5月25日)描述了手持式四衝程引擎的潤滑系統，此潤滑系統中引擎某些部件由曲軸箱內的機油潤滑，某些部件由包裹在移動部件上的油脂潤滑。
引起爭議的是，此種潤滑系統中油脂是否能為使用中的變熱的運動部件提供令人滿意的潤滑效果，此外，由於在野外和花園中使用時需要定期清潔油脂和重新注入油脂，因而油脂是否能為引擎在野外和花園中長期使用提供令人滿意的潤滑效果也值得懷疑，因而此種引擎不適用於家庭園藝工具上。
Mr.R.G.Everts在美國專利號5241932(發表於1993年9月7日)和Mr.Y.Imagawa.Et.A1.在美國專利號5267536(發表於1993年12月7日)所述的引擎類似於美國專利號5213074中所述的引擎，這兩個專利都是關於四衝程引擎的潤滑系統，包括油底殼的機油和化油器，美國專利(專利號52419320也描述)「與空氣相混合的機油霧」，從曲軸箱通過閥導管(閥套)到閥蓋來潤滑閥和搖臂。
DE.Sfihebangh美國專利(專利號4208107發表於1987年11月24日)敘述了四衝程引擎和其曲軸箱壓縮機構，化油器將空氣、汽油混合氣體的可燃工作流體提供給曲軸箱，此種混合氣體由增壓器或蓄油池送至氣缸進氣閥，驅動進氣和排氣閥，凸輪軸和凸輪驅動裝置要裝在增壓器內。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種改進的四衝程內燃引擎，它可克服現有技術中的一些不足。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是四衝程內燃引擎，它主要包括以下各部分，引擎主體由缸體、曲軸箱和缸頭組成；曲軸安裝在曲軸箱腔內，活塞安裝在氣缸內，曲軸通過連杆和活塞連接，氣缸、缸頭和活塞組成燃燒室；裝在缸頭處的進氣閥、排氣閥和相應的氣閥驅動機構，曲軸箱內有燃油進口和出口，缸頭內有一個連接燃油出口和進氣通道的管道，其特徵在於在靠近曲軸箱的燃油進口處前設有第一個止回閥。
本實用新型中的引擎運動部件由燃油、機油-空氣混合氣體潤滑，因而省卻了獨立的潤滑系統，可燃混合氣體被增壓而無需用獨立的增壓器，非常適合作為用於手持式工具的內燃引擎。
本實用新型可從以下描述的各個示意圖的簡介中得到較好的理解。
圖1A到1D是與本實用新型有關的引擎的四個工作衝程示意圖。
圖2A到2D類似於圖1A到1D，但顯示了引擎的另一種結構。
圖3A和3B類似於圖1C和1D，但顯示了引擎的另一種結構。
圖4A和4B類似於圖1C和1D，為顯示本實用新型的另一種結構。
圖5B寫出圖5A所示的引擎部分部件圖。
圖6A本實用新型另一種引擎結構的部分剖面圖。
圖6B和6C為圖6A所示引擎的附加視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
本實用新型主要包括以下各部分，引擎主體由缸體、曲軸箱和缸頭組成； 曲軸安裝在曲軸箱腔內，活塞安裝在氣缸內，曲軸通過連杆和活塞連接，氣缸、缸頭和活塞組成燃燒室；裝在缸頭處的進氣閥、排氣閥和相應的氣閥驅動機構，曲軸箱內有燃油進口和出油口，缸頭內有一個連接燃油出口和進氣通道的管道，其特徵在於在靠近曲軸箱的燃油進口處前設有第一個止回閥；實施中化油器通過管道和曲軸箱連接，在曲軸箱和管道間設有第二個止回閥；第一和第二止回閥及氣閥驅動機構都安裝在缸體內，缸頭內形成一個孔或中空，此中空也是可燃混合氣體流經路徑之一，進氣閥、排氣閥和氣閥驅動機構都安裝在此中空內，一實施例的氣閥驅動機構設有凸輪軸和齒輪，凸輪軸安裝在曲軸箱腔內並可在凸軸箱腔內旋轉，齒輪與凸輪軸連接，凸輪聯接凸輪軸和曲軸，另一實施例的氣閥驅動機構設有凸輪軸和皮帶，凸輪軸安裝在缸頭上，並可在缸頭內旋轉，皮帶連接凸輪軸和曲軸。管道為U形且在缸體部分形成空間，管道一側是缸體側壁，另一側為固定在缸體上的閥蓋，第一個止回閥設有閥口和活塞裙邊，也可以是第一個止回閥設有閥口，閥口內裝有單回流通閥。
本實用新型的引擎由缸體和缸頭兩部分組成，缸體形成了一個以上圓柱形氣缸和曲軸箱，活塞可在缸體內往復運動，曲軸和連杆安裝在曲軸箱內，且與活塞連在一起，缸頭形成氣缸的一端，活塞為氣缸的另一端。進氣和排氣，通過缸頭內的進氣和排氣通道流動，曲軸箱內有燃油進口和出油口，缸頭內有一個連接燃油出口和進氣通道的管道，燃油進口與可燃燒混合氣體(由燃油、機油、空氣組成)連接。引擎工作時，可燃燒混合氣體經曲軸燃油進口流向出口，活塞起泵的作用，來輸送可燃燒混合氣體，可燃燒混合氣體中機油潤滑曲軸箱內的引擎部件，可燃燒混合氣體通過連接燃油出口和進氣通道的管道流向，缸頭內的進氣通道、氣閥和氣閥驅動機構是由可燃燒混合氣體內的機油潤滑，因而引擎運動部件可持續不斷補充的且圍繞著運動部件的可燃燒混合氣體內的機油而得到潤滑。
氣閥可放在進油口或出油口以壓縮曲軸箱內可燃燒混合氣體，且進油口和出油口間形成了一個增壓通道或槽，使可燃燒混合氣體處於壓力下，引擎可由一個以上氣缸和活塞組成如二缸引擎(或成倍於二缸的缸體組成)，二個活塞同時向曲軸箱或缸頭運動。
氣閥和氣閥驅動機構都位於可燃燒混合氣體的流動通道上以便於由混合氣體中的機油潤滑，氣閥驅動機構可設在缸頭或曲軸箱內。
以下結合技術特徵對各圖進行詳述圖1A到1D示出了四衝程頂閥式內燃引擎110，其中圖1A示出壓縮衝程，引擎由引擎缸體111，曲軸箱112和缸頭113三部分組成，缸體部分形成一個圓柱形氣缸114活塞116，在氣缸內往復運動，曲軸117通過連杆118與活塞相連在缸體部分內旋轉，進氣閥119和排氣閥120安裝在缸頭部分，且有閥蓋122封閉。排氣通道123環繞著排氣閥並將廢氣從氣缸114傳送至廢氣消音器(未示出)，火花塞124也安裝在缸頭部分，火花塞頭125延伸至燃燒室126，燃燒室由活塞頂氣缸側壁114和缸頭113組成。
燃油進氣口128在曲軸112側壁上，在引擎工作時，接受由化油器129送入的可燃燒混合氣體，化油器應選擇全方位工作型，如膜片式化油器。進油管128上有一個單向閥或止回閥130，以便只允許可燃燒混合氣體從化油器129流向曲軸箱112的內腔115，化油器的進口129與燃油機油混合罐127相接(也可以按比例40∶1混合汽油和機油)，機油可用通常使用在小型兩衝程引擎的同類機油。汽油機油混合氣體通過汽化器129進一步與空氣混合，並形成前述的可燃燒混合氣體並進而從化油器129進入曲軸箱112內腔115。
曲軸箱112上還有一個出口131。管道132一端與曲軸箱112的出口131相接，其另一端134與缸頭部分113和氣閥蓋122間的箱體136相接，因而管道132將可燃燒混合氣體從曲軸箱112腔115輸送至氣閥蓋內的箱體136，在圖1A到1D中沒有示出氣閥工作或氣閥驅動機構的工作狀況。氣閥驅動機構設置在可燃燒混合氣體流經的位置上，因而氣閥驅動機構可由可燃燒混合氣體潤滑，如本文揭示的氣閥或氣閥驅動機構具體由凸輪和驅動搖臂的推桿組成，而搖臂驅動氣閥、凸輪和推桿設置在曲軸箱腔115和管道130內，搖臂設置在箱體136內。換一種說法，可用定時傳動帶連接曲軸箱112和凸輪驅動機構，如圖5A和5B所示。圖6示出另一種結構，凸輪軸、推桿和氣閥安裝在缸體腔內並與曲軸箱互通，圖2A到2D、圖3A到3B和圖4A到4B也示出了前述四衝程引擎的另一種氣閥和氣閥驅動機構的結構。
關於引擎的工作，在圖1A所示的壓縮衝程中，二個氣閥(119和120)閉合，活塞116向缸頭113移動，因而壓縮燃燒室126內的可燃燒混合氣體，當活塞116朝上移動時，因而增加了曲軸箱112和活塞116側面間的曲軸腔容積或空間，從而將化油器129內的可燃燒混合氣體從進口128抽入。如圖1A所示，止回閥130當然應該打開，以允許可燃燒混合氣體朝一個方向流動，在壓縮衝程的結束階段，火花塞點火併點燃燒室內的可燃燒混合氣體，如圖1B所示，並進而驅動活塞向下移動。二個氣閥(119和120)閉合，由於活塞116向下移動，減少了曲軸箱112腔115的體積，從而增加曲軸箱112腔115內的可燃燒混合氣體的壓力，這樣的結果是，關閉氣閥130並壓縮曲軸箱112腔115、管道132和缸頭箱136內的可燃燒混合氣體。
如圖1B所示，在作功衝程的最後階段，活塞116再次向上移動，進入排氣衝程，如圖1C所示，此時氣閥驅動機構打開排氣閥120，由作功衝程產生的廢氣由往上移動的活塞從燃燒室126排出，推動可燃燒混合氣體由曲軸箱112腔115、經管道132，已打開的進氣閥119進入燃燒室126，進氣閥119在活塞的進氣衝程結束時關閉，然後活塞再次向上進入下一次壓縮衝程(圖1A)，從而完成引擎完整的四個衝程。
很顯然，如前所述，可燃燒混合氣體從化油器129流經曲軸箱112、閥蓋122和所有需潤滑的運動部件觸點，可燃燒混合氣體在曲軸箱112腔115和閥蓋內形成油霧，並且油霧隨著可燃燒混合氣體流經其流通道上的各種運動部件(包括氣閥和氣閥驅動結構)至進氣閥，而得到源源不斷的補充。缸體箱136和曲軸箱也存在一定量的油霧以潤滑各種運動部件。油霧中的機油沉澱並粘附在這些運動部件上，從而為這些運動部件提供了持續不斷的潤滑。
圖2A到2D所示引擎210總體上來講，類似於圖1A到圖1D所示的引擎，因而採用相同的部件編號，只不過在圖2A到圖2D中所示部件編號為200系列，而在圖1A~圖1D中部件編號為100系列。
圖2A~圖2D中所示的引擎210有一段管道232連接曲軸箱212和閥蓋222，這段管道232中有一段擴大段240，這樣就使得管道232成為一個儲藏增壓器或浪湧調整槽，引擎210還有一個止回閥241，止回閥241在曲軸箱212出口(231)處，如圖所示，止回閥241隻允許可燃燒混合氣體從曲軸箱212腔(215)流向增壓器240。
引擎210的工作原理也與前述的引擎相同，不同之處在於在增壓器240內的可燃燒混合氣體壓力高於通道132中的可燃燒混合氣體壓力，參閱圖2A和2B，當活塞116向上移動處於壓縮衝程時，可燃燒混合氣體從化油器241抽入曲軸箱212腔(215)，此時止回閥關閉，因而這是確實可信的。如圖2B所示，在作功衝程活塞216向下移動，進氣閥關閉，相應地活塞216迫使可燃燒混合氣體進入增壓器240，因而可燃燒混合氣體被壓縮。如圖2C所示，在排氣衝程可燃燒混合氣體被增壓器240腔內的關閉的氣閥(219和241)所擋住。如圖2D所示，在隨後的進氣衝程，活塞再次向下移動，額外的可燃燒混合氣體被泵送至增壓器240，氣閥(219)打開，在進氣衝程結束階段，增壓器240內的可燃燒混合氣體壓力增大，且壓力的增大與曲軸箱212腔215(注原文為115)內可燃燒混合氣體的容量、增壓器240的容量和活塞的位移量有關，此壓力可比環境壓力大8％~15％，這種壓力增加或增壓，理所當然改善了引擎的容量效率，使引擎能產生比同尺寸大小引擎更大的功率此外，增壓也產生更濃或濃縮的可燃燒混合氣體，導致流經運動部件的機油增加，從而增加了潤滑效率。
圖3A和3B所示的引擎310有一對汽缸，但是其它結構都類似於圖1A~1D所示，衝程缸的活塞同時往復運動，且同時向曲軸箱移動或同向缸頭移動，雖然所示出的引擎為二缸，但二缸以上的引擎也是可提供的。此處所示和所述的二缸引擎為背對背排列，但也可取並排排列或V形排列，引擎310有一個曲軸箱312，曲軸箱312上有一個進氣口328，進氣口上有一個止回閥330，進氣口328，連接曲軸箱312、曲軸腔315及化油器329，曲軸箱312有兩個出口331a和331b分別與管道332a和332b相連。
引擎310還有兩個背對背的混氣缸311a和311b，活塞316a和316b在汽缸內往復運動，每個活塞由連杆318a和318b與曲軸317相連，連接方式是安排成二個活塞相互向對方移動，然後相互向相反方向移動。二個活塞的點火順序正好相反，因而當活塞316a向外移動處於排氣衝程時(如圖3A所示)，而活塞316b也向外移動但處於壓縮衝程。而當活塞316a向內移動處於進氣衝程時(如圖3B所示)，活塞316b向內移動處於作功或膨脹衝程。每個氣缸都有各自的進氣閥、排氣閥和氣閥驅動機構(沒有示出)。如前所述的引擎，火花塞安裝在缸頭部分，這些部件的結構和工作狀況與圖1A~1D所示的引擎相同，如圖3A所示，二個活塞同時向外移動，使可燃混合氣體從曲軸腔315經管道332a和332b泵送至進氣閥319a和319b。
圖4A和4B所示的引擎410有二對背對背安置的氣缸411a和411b和二個活塞416a416b。與引擎310相類似，引擎410有一個增壓器440和出口止回閥441，此止回閥與兩個氣缸相連，並將曲軸箱412、曲軸腔415內可燃混合氣體送入二個管道432a和432b，因而引擎410的工作方式類似於引擎310，不同之處在於，引擎410進氣管道的增壓器的壓力更高(見圖2A所示的引擎)，因而引擎410的效率更高。這是因為引擎410二個活塞的總排氣量是單個氣缸的工作容量的二倍，而每個周期送入燃燒室的可燃燒混合氣體量等同於單個氣缸工作容量，因而引擎410增壓器440產生的壓力比引擎210增壓器240產生的壓力更高。如圖3A和3B所示，沒有增壓器的二缸引擎，在進氣衝程結束階段時其壓力比周圍壓力高16％~25％，同樣，如圖4A和4B所示，沒有增壓器的引擎410在進氣衝程結束階段時其壓力比周圍壓力高21％~45％。
圖5A和5B所示是根據本實用新型原理設計的另一種結構引擎510，同樣使用的編號與圖1A~1D所用的編號相同，但為500系列，參閱圖5B。引擎510，缸體511、曲軸箱512和缸頭513。缸頭513上有一個閥蓋522。所述的引擎由曲軸箱和第一、第二兩個汽缸組成的引擎主體，在第一、第二氣缸內往復運動的第一、第二活塞與氣缸分別形成第一、第二燃燒室；引擎機體，由第一、第二閥體，第一、第二燃燒室和安裝在閥體內的氣閥驅動機構組成；引擎機體有多個進口和出口，多個進口和出口為曲軸箱的進、出口，其進口與化油器相通，管道連接第一、第二閥體出口。實施中引擎機體進口還設有第一個單向閥，曲軸箱出口處還有第二個單向閥，曲軸箱內有一個曲軸，曲軸安裝在引擎機體內，並可旋轉，第一、第二活塞分別與曲軸相連；二個氣缸背對背安置，二個活塞可相互相向或反嚮往復移動；管道為U形的其一端與曲軸箱相連，一端與閥體相連，其中心段遠離機體，且與機體有一定的間隙，在本例中，引擎510是空氣冷卻的，冷卻風扇540在缸體511和缸頭513的外側，活塞516在氣缸514內往復移動。
活塞516按常規方法由連杆518與曲軸517相連，曲柄臂541安裝在曲軸517上並與連杆518相連，曲柄臂541上一個平衡塊542。如圖5B所示，曲軸箱512腔515相對比較小並精密地限制了曲軸箱517和曲柄臂541的空間，這是因為曲軸箱512沒有必要設置存放機油的油底殼。缸體511和曲軸箱緊密相連形成一個內腔515，此腔除了進口528和出口531以外是密封的。
燃燒室526是由活塞5 16頂、氣缸514側面和缸頭513內側形成，缸體511和缸頭513間的缸頭墊圈543，使缸頭與缸體間達到密封聯接，缸頭513的內側544形成了缸體514的上壁(如圖5B所示，雖然引擎可以有其縫隙，但這種結構不會變化的)。缸頭內壁上有進氣口、排氣口(沒有示出)和火花塞524孔，進氣閥519和排氣閥(沒有示出)以常規方式打開和關閉四衝程引擎的相應的進氣口和排氣口，每個氣閥有閥杆547，閥杆547可在閥導套548內滑動，氣閥中設置的閥簧549促使氣閥向上運動，並使其置於關閉位置。
引擎510當然還有氣閥驅動或促動機構，氣閥驅動機構中的擺臂551以旋轉方式安裝在擺臂軸552上，其一端與氣閥外端相吻合，另一端與氣閥凸輪553相吻合。氣閥凸輪安裝在凸輪554上，這種結構即為傳統的頂閥、頂凸輪，且頂閥、頂凸輪安裝在由閥頂部分的閥蓋522形成缸頭室536的內腔。
參閱圖5A，齒形定時皮帶558用以旋轉凸輪軸554，此齒形定時皮帶是由驅動鏈輪(沒有示出)驅動。此驅動鏈輪安裝在曲軸517上，曲軸517是由缸體511上和曲軸箱512上多個軸承559支撐的(見圖53B所示)。在圖5A和5B所示的引擎510中，曲軸二端延伸至缸體外，一端(沒有示出)是用於連接工具或驅動，另一端，見圖5A所示，由螺母561和輪子562相連形成飛輪和風扇。風扇葉片563安裝在輪子562上，並產生冷卻空氣循環。上述所提及驅動鏈輪也是由曲軸517驅動，可以並成為輪子562的一部分，定時帶558也與驅動鏈輪564嚙合，而鏈輪安裝在凸輪軸554的一端，鏈輪比是設置成凸輪軸554旋轉一圈，曲軸旋轉二圈(一個完整的四衝程)。凸輪軸554是由缸頭上的軸承(沒有示出)支承旋轉的，支承凸輪軸的軸承和曲軸的軸承與缸體511腔516和曲軸箱512腔515相通，以便與潤滑，以下將詳敘引擎的潤滑。
如前所述，進氣口528和出氣口532在缸體511內，進氣口528在氣缸514側壁口。如圖5B所示，當活塞516移至最高中心處(TDC)不能移動時，進氣口518打開，當活塞516移至最低中心處(BDC)(沒有示出)不能移動時，活塞516的裙邊566逐漸關閉進氣口，在整個完整的四衝程周期內，進氣口二次被活塞關閉。
化油器529經管子567與進氣口528相連，化油器是由座圈568支承，座圈568固定在缸體511上，化油器529的進氣口與空氣濾清器569相連，化油器529的進油口經由管子571與燃油箱相連，化油器可採用傳統的膜片型，燃油箱527和空氣濾清器569也可採用傳統型，管道527連接曲軸箱515和化油器569，以傳統的方式泵送燃油至化油器。
出氣口532通過管子533和單向閥541與管道532相連，在同前所示的引擎510中，單向閥採用的是針閥，只允許可燃混合氣體流向管道532，管道532可由塑料或其它彈性材料製造，其一端與閥蓋上522的進口573相連。管道532總體上來講為U形，而與缸體相分離並有一定的間隙。如圖5B所示，進口573直接與閥蓋上面的缸頭513腔536相連，然後與缸頭513進氣閥519閥口相連。
缸頭513上排氣閥口(沒有示出)，類似於引擎110、210、310、410的相應部分，如在引擎110中，排氣管道123與缸頭113腔136不連通，相應地引擎510中廢氣也不能進缸頭513腔536內，但是不同之處在於，引擎510的廢氣經排氣管道進入廢氣消音器574。進氣閥和排氣閥、閥套548和閥簧同時打開，使可燃空氣—機油混合物在缸頭箱內流動以便潤滑。
關於引擎510的工作，操作人員可將燃油—機油576混合(通常二衝程引擎的燃油—機油比為40∶1)注入油箱527，可燃性混合氣體經管道571吸入化油器，並與空氣混合形成可燃混合氣體，燃油和機油蒸發成很細的霧。
當活塞516移動至最高中心點(TDC)不能移動時，曲軸箱512腔515內的容量增大，因而曲軸箱512腔515內的氣體壓力減少，活塞516裙邊546移至圖示位置，進氣口528打開，可燃燒混合氣體從化油器529吸入曲軸箱512腔515內，曲軸箱512腔515內氣體壓力減少，結果使出氣閥541關閉，這種狀況發生在壓縮和排氣衝程過程。
當活塞516由最高中心點向最低中心點(BDC)移動時，活塞516裙邊566關閉進氣口528，活塞516向下移動，減少了曲軸箱512內的容積，壓縮曲軸箱512腔515內的可燃混合氣體，出氣閥541打開，迫使可燃燒混合氣體進入管道532，在作功衝程中，由於進氣閥519被關閉，管道532內的可燃燒混合氣體被壓縮，當針閥541在活塞516再次向上移動的瞬時關閉時，管道532內的可燃燒混合氣體增大壓力保持不變。在進氣衝程中，被壓縮可燃燒混合氣體被吸入氣缸，多餘的可燃燒混合氣體被活塞516壓入管道，因而曲軸箱壓縮過程，實際上起著增壓功能，並實現一定尺寸下的引擎輸出功率增大，壓縮也增大了機油霧的密度和改善了潤滑。
如前所述，汽油、機油、空氣混合流經曲軸箱512腔515、管道532和閥蓋522上的缸頭箱536。可燃燒混合氣體在曲軸箱512腔515和缸頭箱536內形成機油霧，油霧流經環繞並潤滑所有需要潤滑的運動部件，由於引擎完成一個完整周期有四個衝程，而可燃燒混合氣體僅在一個衝程(進氣衝程)離開缸頭箱536，在曲軸箱512腔516和缸頭箱536內的機油霧是相對穩定的，因而曲軸箱512腔516和缸頭箱532內含有一定量的機油霧，這些油霧環繞並粘附在運動部件上，從而無須使用機油底殼或塗抹油脂也可潤滑運動部。引擎510的另一個優點是管道512內容量相對較大，並起著增壓器或浪湧箱的作用。管道512的大容量是由管道U形管彎曲形成的，進氣口528及關閉和打開進氣口的活塞516的位置也是此種引擎的優點之一，這是由於這種結構省卻了單獨的止回閥。這種結構同樣也使化油器處於更優的定位或位置，此種優點對用於小型手持式工具如鏈鋸等的引擎尤其重要，任何從活塞處滲漏的氣體流入曲軸箱512腔515，並回至燃燒室。
圖6A、6B和6C示出的引擎總體上來講與圖5A和圖5B所示的引擎相同，不同之處在於其缸頭結構、氣閥和氣閥驅動機構。
引擎610由缸體611、曲軸箱或油盤612、缸頭613組成。本例引擎缸頭為L形成平頭、缸頭613和缸體611間由墊圈643密封，缸頭613和缸體611由外側的風扇冷卻，缸體611固定在安裝法蘭680上，此法蘭680也是為引擎安裝手持式、工具式驅動所設置。
活塞616安裝在氣缸614內，由連杆618與曲軸617相連，平衡塊642也與曲軸617相接，所有這些部件都在曲軸箱612腔615旋轉，火花塞624安裝在缸頭613的孔625內。
如圖6A所示引擎610還有一個化油器629，此化油器可優先採用常規全位置如膜片型，此化油器629上有一個手調節油門681來控制引擎速度，化油器接受常規的空氣濾清器充氣，燃油(如汽油)油箱(沒有示出)類似於油箱527並形成如前述的燃油機油混合氣體。
化油器629形成了燃油機油混合氣體，機油變成非常細的氣霧或液滴。如前所述，可燃混合氣體流經曲軸箱、增壓器或浪湧箱到燃燒室，可燃燒混合氣體也同樣有效地潤滑各類需潤滑的引擎運動部件。
可燃燒混合氣體自化油器629流出，經氣缸側壁的進氣口628流入曲軸箱612腔615，進氣口628在氣缸側壁下端，進氣口628一直由活塞616裙邊關閉，只有當活塞移至最高中心位(TDC)不能移動時，才會打開，如圖5B所示。
可燃混合氣體由活塞的移動泵送和壓縮，可燃燒混合氣體流經缸體和增壓腔683間的內腔682。增壓腔683由缸體611一側684和外殼686形成。外殼686安裝在缸體611側面，如圖6A和6C。而進口687和止回閥688隻允許可燃混合氣體從內腔682流向增壓腔683。增壓腔683的一部分689在缸體內，增壓器的一部分689與進氣閥692進氣口691相連接，進氣口691的上側與缸頭613下的孔693相連(見圖6A所示)，孔693為燃燒室的一部分。
安裝在內腔682內的為氣閥692的驅動機構694，氣閥驅動機構694的凸輪軸696旋轉固定在缸體611上，且驅動機構與凸輪上齒輪嚙合，凸輪軸696上凸輪697與推桿698和隨從機構的一端相嚙合，推桿的另一端與氣閥692的閥杆699的低端相嚙合，推桿698和閥杆699由軸承700支承在缸體上滑動。壓縮復位彈簧701安裝在缸體611凸緣702和閥杆699的鉤子703之間，壓縮復位彈簧701將推桿698緊靠在凸輪697上並使氣閥692回到關閉位置。
圖6A~6C所示的引擎有一個排氣閥706(見圖6B和6C所示)。排氣閥安裝在排氣口707，排氣口位於靠近氣缸614的缸體691內，排氣閥706為氣閥驅動機構(沒有示出)驅動，其結構和位置與進氣閥692相同，凸輪軸696支承第二凸輪(沒有示出)，第二凸輪為排氣閥706驅動機構的一部分，與凸輪697相同，但角度有一定偏移。排氣閥706閥杆安裝在缸體611上，並可在缸體上移動，當排氣閥706打開時，廢氣由氣缸614缸頭613孔693經打開的排氣口707，缸體內的排氣道708至安裝在缸體611側面的消音器709。
圖6A~6C所示的引擎結構的特殊優點就在於其所有需潤滑的運動部件都在曲軸箱612腔615和內腔682內，與曲軸相連的旋轉部件和活塞的運動，在曲軸箱612、曲軸腔615形成了燃油-機油-空氣混合氣體渦流。可燃混合氣體的渦流保證了需潤滑的運動部件源源不斷地得到可燃混合氣體的流動，因而圖6A和6B所示的引擎是一種緊湊的小型的引擎。
如圖2A~2D、圖5A和5B、圖6A~6C所示，沒有儲存增壓器或浪湧箱的單缸引擎的浪湧箱和曲軸箱的容量，對氣缸在開始壓縮衝程時的氣壓有相當大的影響，假設單缸引擎氣體傳遞是等溫的，那麼Pc＝Po(V+Vc)/Vc (1)Pt＝(Pc*Vc+Pa*Vt)/(Vt+Vc)(2)Pa＝(Pt*Vt)/(Vt+Vc+V+Vcc)+(Pc*Vc)/(V+Vc+Vt+Vcc) (3)式中Po為環境壓力Pa為在壓縮衝程開始前，活塞在氣缸最低中心處的氣缸壓力Pt為活塞在氣缸最低中心處時，增壓器內的最大壓力Pc為活塞在氣缸最低中心處時，曲軸箱內的最大理論壓力Vo為引擎總的位移量Vc為曲軸箱淨容量Vt為增壓器淨容量Vcc為氣缸淨容量。
對於二缸引擎帶增壓器(如圖4A和4B所示)，同樣假設空氣傳遞是等溫的，那麼Pc＝Po(V+Vc)/Vc(4)Pt＝(Pc*Vc+Pa*Vt)/(Vt+Vc) (5)Pa＝(Pt*Vt)/(Vt+Vc+V+Vcc)+(Pc*Vc)/(V+Vc+Vt+Vcc)(6)壓力Pa在引擎工作幾個周期後穩定。
很顯然，前述的改進型四衝程引擎的描述中，我們可以得出此種引擎運動部件由燃油、機油-空氣混合氣體潤滑，因而省卻了獨立的潤滑系統，可燃混合氣體被增壓而無需用獨立的增壓器。由於此種引擎為四衝程引擎，雖然在可燃混合氣體中存在著機油，但廢氣排放還是比較乾淨。以可燃空氣、燃油和機油混合物燃燒驅動的氣閥驅動機構與活塞同步運動，在進氣衝程中打開進氣閥，在排氣衝程中打開排氣閥，本實用新型中的化油器產生可燃燃油空氣和機油混合氣霧；化油器、曲軸箱腔、管道、進氣閥形成的可燃混合氣體，從化油器流至燃燒室的流通路徑，處於流通路徑上的曲軸連杆上，氣閥驅動機構由機油氣霧潤滑。引擎由缸體和缸頭兩部分組成，缸體形成了一個以上圓柱形氣缸和曲軸箱，活塞可在缸體內往復運動，曲軸和連杆安裝在曲軸箱內，且與活塞連在一起，缸頭形成氣缸的一端，活塞為氣缸的另一端。進氣和排氣，通過缸頭內的進氣和排氣通道流動，曲軸箱內有燃油進口和出油口，缸頭內有一個連接燃油出口和進氣通道的管道，燃油進口與可燃燒混合氣體(由燃油、機油、空氣組成)連接以便於可燃混合氣體只能從化油器流向曲軸箱，以便於可燃混合氣體只能從曲軸箱流向管道。引擎由第二引擎主體與連杆相連的第二活塞、第二進氣閥和排氣閥及氣閥驅動機構，化油器、曲軸箱、管道為兩個引擎所共用。活塞裙邊打開或關閉閥口。由在化油器和曲軸箱腔間的引擎機體上的閥口15.多重氣缸的四衝程引擎用燃油、機油和空氣混合氣體作燃料，這樣的引擎由下述各部分組成由曲軸箱腔和第一、第二兩個汽缸組成的引擎主體，在第一、第二氣缸內往復運動的第一、第二活塞與氣缸分別形成第一、第二燃燒室，第一、第二活塞同時朝曲軸箱腔移動或同時向離開曲軸箱腔的方向移動，曲軸箱腔的容量隨著活塞的往復運動增大或減少；引擎機體，由第一、第二閥體，第一、第二燃燒室和安裝在閥體內的氣閥驅動機構組成；氣閥驅動機構由燃油進氣閥和排氣閥、氣閥驅動機構組成。引擎機體有多個進口和出口，多個進口和出口為曲軸箱腔的進，出口，其進口與化油器相通以接受可燃混合氣體。
管道連接第一、第二閥體出口，燃油進氣閥在引擎工作時，可燃混合氣體流經的曲軸箱腔和閥體，並潤滑曲軸箱腔內和閥體內的運動部件。第一、第二活塞同時朝曲軸箱腔移動或同時向離開曲軸箱腔的方向移動，曲軸箱腔的容量隨著活塞的往復運動增大或減少，燃油進氣閥在引擎工作時，可燃混合氣體流經的曲軸箱腔和閥體，並潤滑曲軸箱腔內和閥體內的運動部件，以使可燃混合氣體流出曲軸箱腔，曲軸轉動二圈，引擎完成一個完整的周期(四個衝程)，活塞在曲軸旋轉二圈交替中完成作功衝程21.如15所述曲軸箱腔和閥體內有足夠的可燃混合氣體流動，這些可燃混合氣體環繞引擎運動部件流動並潤滑這些運動部件。
權利要求1.四衝程內燃引擎，它主要包括以下各部分，引擎主體由缸體、曲軸箱和缸頭組成； 曲軸安裝在曲軸箱腔內，活塞安裝在氣缸內，曲軸通過連杆和活塞連接，氣缸、缸頭和活塞組成燃燒室；裝在缸頭處的進氣閥、排氣閥和相應的氣閥驅動機構，曲軸箱內有燃油進口和出口，缸頭內有一個連接燃油出口和進氣通道的管道，其特徵在於在靠近曲軸箱的燃油進口處前設有第一個止回閥。
2.如權利要求1所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於化油器通過管道和曲軸箱連接，在曲軸箱和管道間設有第二個止回閥。
3.如權利要求1或2所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於第一和第二止回閥及氣閥驅動機構都安裝在缸體內。
4.如權利要求1或2所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於缸頭內形成一個孔或中空，此中空也是可燃混合氣體流經路徑之一，進氣閥、排氣閥和氣閥驅動機構都安裝在此中空內。
5.如權利要求1或2所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於所述的氣閥驅動機構設有凸輪軸和齒輪，凸輪軸安裝在曲軸箱腔內並可在凸軸箱腔內旋轉，齒輪與凸輪軸連接，凸輪聯接凸輪軸和曲軸。
6.如權利要求1或2所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於所述的氣閥驅動機構設有凸輪軸和皮帶，凸輪軸安裝在缸頭上，並可在缸頭內旋轉，皮帶連接凸輪軸和曲軸。
7.如權利要求1或2所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於管道為U形且在缸體部分形成空間，管道一側是缸體側壁，另一側為固定在缸體上的閥蓋。
8.如權利要求1所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於第一個止回閥設有閥口和活塞裙邊。
9.如權利要求1所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於第一個止回閥設有閥口，閥口內裝有單回流通閥。
10.如權利要求1所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於所述的引擎由曲軸箱和第一、第二兩個汽缸組成的引擎主體，在第一、第二氣缸內往復運動的第一、第二活塞與氣缸分別形成第一、第二燃燒室；引擎機體，由第一、第二閥體，第一、第二燃燒室和安裝在閥體內的氣閥驅動機構組成；引擎機體有多個進口和出口，多個進口和出口為曲軸箱的進、出口，其進口與化油器相通，管道連接第一、第二閥體出口。
11.如權利要求10所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於引擎機體進口還設有第一個單向閥。
12.如權利要求10所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於曲軸箱出口處還有第二個單向閥。
13.如權利要求10所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於曲軸箱內有一個曲軸，曲軸安裝在引擎機體內，並可旋轉，第一、第二活塞分別與曲軸相連。
14.如權利要求10所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於二個氣缸背對背安置，二個活塞可相互相向或反嚮往復移動。
15.如權利要求10所述的四衝程內燃引擎，其特徵在於管道為U形的其一端與曲軸箱相連，一端與閥體相連，其中心段遠離機體，且與機體有一定的間隙。
專利摘要本實用新型涉及四衝程內燃引擎，其特徵為在靠近曲軸箱的燃油進口處前設有第一個止回閥。本實用新型中的引擎運動部件由燃油、機油－空氣混合氣體潤滑，因而省卻了獨立的潤滑系統，可燃混合氣體被增壓而無需用獨立的增壓器，非常適合作為用於手持式工具的內燃引擎。
文檔編號F02B63/00GK2603210SQ0322888
公開日2004年2月11日 申請日期2003年2月19日 優先權日2003年2月19日
發明者鍾庚昌 申請人:上海正峰工業有限公司