[发明专利]四冲程内燃机

说明书

本发明的领域是有非圆形截面气缸的四冲程内燃机。

用非圆形截面气缸的发动机已有发展。这种发动机有扁圆形的截面，可以比圆形截面气缸的发动机，有更大的进气孔和排气孔面积。对这种发动机的气门安排已经有设计，以提高进气效率。在颁发给shiochirolrimajiri的美国专利（No4，256，068），发明名称为“内燃机扁圆形活塞及气缸”的专利中，已对这种发动机有所表述。

这种已有的，气缸截面为非圆形的四冲程内燃机，其气缸是根据图1，2及3中所示的形状设计的。图1中的气缸H，有两个半圆形截面，中间用两根直线段连接。半圆形截面的半径为r₁，在p₁点之间有一直线段相连。图2表示气缸H的另一实施方案，有短半径r₁的圆弧段S₁和长半径r₂的圆弧段S₂。线段S₁和S₂在P₂点处连接。图1及2中所示的发动机气缸，由明显不同的弧线线段构成，要求有曲率的突变点，如图中点P₁和P₂所表示。有了这种突变点，用于加工这种气缸表面的刀具，不能平滑地从这些点上通过。结果便不能达到高精度，加工气缸要求过多的工时，刀具也提早磨损。虽然按图1及图2中的气缸设计的发动机能提高燃气流动的效率，可以使用小量生产技术，但大批生产则困难。

过去考虑非圆形截面气缸时的另一种气缸H，如图3所示。圆3为一个正椭圆形。这种形状比较易于采用大批生产技术。由于没有曲率突变点，因此可达到高精度，减少加工工时，延长刀具的使用寿命。但是，这种椭圆形造成气缸两端的面积D，比气缸的中部窄很多。由于这个面积不够放置气门，因而成为死区。此外，由于气缸端部的弧线形状，与这气缸形状相配的活塞的活塞环制造困难，且不易于在这个区域中装配。

有非圆形截面的这种气缸所使用的活塞环已有设计。这种类型的活塞环中的一种是“膨胀型”，由一个安装在活塞和活塞环之间的装置，把活塞环压在气缸的内表面上。在颁发给shoichiroIrmajiri的美国专利第4，362，135号中描述了这种装置中的一种。该专利的发明名称为“内燃机活塞环”。另一种用于这种气缸中的活塞环类型属自伸张型，由于活塞环本身的抗拉伸强度，放松时比把它压入的气缸大，所以可以紧靠在气缸的内壁上。这种自伸张型活塞环趋向于被广泛采用，因为在良好密封和降低成本方面，有较多的优点。

如上所述，这种安装在与非圆形气缸形状相符的活塞上的活塞环，附带有制造和安装上的某些问题。在图1及图2中所示的每一种气缸的截面形状，也要求活塞环在P₁点和P₂点有曲率的突变，于是在使用时就会造成应力集中。在制造这种弧线时，困难也可能很多，采用直线线段时，在松弛状态时最好向里弯曲，在放进气缸内时可以克服弯曲负荷。制造这种复杂的弯弧时保持精度会是很困难的。

因此，在制造和组装如图1及图2所示的，有非圆形气缸的发动机另件是困难的。图3中所示的结构形状，可以克服在制造图1及图2中的结构形状方面所遇到的某些问题。但是，把活塞环向活塞上组装是困难的，并且在椭圆形气缸的狭窄端部中可能产生死区。

因此，本发明的目的是提出一种非圆形气缸的改进结构形状。本发明的另一个目的，是提出一种与这种非圆形气缸关连的有利的气口安排方法。

本发明针对有非圆形截面气缸的发动机。根据本发明，气缸和形状与之配合的活塞及活塞环的形状，有一个弧线连续的对称椭圆截面。在本发明的第一个方面，气缸的弧线是这样产生的，即该弧线与一个闭合弧有预定的恒定法向上向外的距离。闭合弧线有连续的曲率，有两个在气缸截面的一条轴线上互相分开的点，和两个在两个点之间的弧线段，从轴线向外弯曲。因此闭合弧线可以是没有曲率突变的椭圆形。

上述的安排可以消除形成气缸截面的弧线的曲率突变。通过这种曲率可以提高生产率，降低另件上的应力，加宽气缸截面的狭窄端，以容纳气门消除死区。

在本发明的另一个方面中，气门可以在气缸椭圆的短轴两侧对称设置。在气门的安排方面，可以在气缸的狭窄部份中设置较小的气门和气门孔，在短轴的附近设置较大的气门和门孔。这些气门的中心也可以随与气缸椭圆短轴距离的变化而变化，这种气门可以倾斜，使所有的进气气门指向第一凸轮轴中线，全部排气气门指向第二凸轮轴的中线。

关于本发明其它的和进一步的目的及优点，下文中将有叙述。