专利名称：一种气缸活塞往复式内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机结构，具体地说是指一种气缸活塞往复式内燃机，其配气系统通过 转盘旋转进行配气，是一种配置无需能耗配气系统的内燃机。
背景技术：
目前，公知的气缸活塞往复式内燃机，其配气机构是由气门组和气门传动组两部分组 成。气门组包括气门、气门导管、气门座、气门弹簧、弹簧座等零件；气门传动组包括摇 臂轴、摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴、正时齿轮等零件。内燃机工作时，正时齿轮驱动凸轮 轴旋转，凸轮轴使摇臂绕摇臂轴摆动，使气门克服气门弹簧弹力离开和利用气门弹簧弹力 回到气门座，实现气门的开启和关闭。因此，配气过程需要消耗能量。这种配气机构结构 较复杂，零件较多，工艺和装配难度较大，双气门的进、排气效率不高，为提高进、排气 效率，目前，普遍采用多气门的办法，但是其结构和工艺也因此变得更加复杂。
发明内容
本发明提供一种气缸活塞往复式内燃机,其主要目的在于克服现有气缸活塞往复式内 燃机配气机构的配气过程能量消耗较大，结构较复杂，零件较多，工艺和装配难度较大， 以及进、排气效率不髙等不足。
本发明采用如下技术方案 一种气缸活塞往复式内燃机，包括气缸装置，包括一气 缸体，其内部形成数量为四的倍数的气缸，各气缸沿圆周方向竖列于气缸体中，各气缸于 气缸体上端面形成气孔，各气缸内设有可上下往复运动的活塞，各活塞活动连接有向下延 伸的连杆，气缸体上还安装有与各气缸对应的火花塞；曲轴装置，位于气缸装置的下方， 包括一曲轴箱，其内部排列有与所述气缸一一对应的曲轴，各曲轴以所述气缸体的中心线 为中心呈放射状排列，各曲轴中部与各连杆下端部进行动连接；配气装置，位于气缸装置 上方，包括一转盘，该转盘中心固定连接有一中心轴，该中心轴向下延伸，穿过所述气缸 体至曲轴箱内，其下端部设有一中心锥齿轮，所述各曲轴的向心端分别设有与该中心锥齿 轮啮合的锥齿轮，该转盘内设有进气道、排气道，该进气道、排气道分别于转盘的下端面
形成进气槽、排气槽，转盘的转动使该进气槽、排气槽轮流与各气缸的气孔接通。
前述一种气缸活塞往复式内燃机，其转盘下端面嵌设有一密封组合环，该密封组合环 将转盘下端面分隔成五个沿圆周方向排列并与气缸体上端面各气孔轮流对接的条弧形的 动接口，其中三个动接口为动密闭接口，另外两个分别为动进气接口和动排气接口，所述 进气槽、排气槽分别位于该动进气接口和动排气接口中；三个动密闭接口大小相等，其长 度之和小于半圆弧，动进气口和动排气口大小相等，并占据了圆周的其它部分。
进而，所述的密封组合环包括内气环和外气环，内气环和外气环之间通过径向的隔条 部分连接，所述转盘下端面形成可供嵌设该内气环、外气环、隔条的内气环槽、外气环槽、 隔条槽。
并且,所述各曲轴的向心端和外端分别通过一滚动轴承和一圆锥滚子轴承支承于曲轴 箱内，所述中心轴上、下端分别通过一滚动轴承支承于气缸体的中腔内，所述转盘的上、 下端面分别通过上平面轴承、下平面轴承与气缸盖底面、气缸体上端面可转动地连接。
更进一步地，所述曲轴箱内的空余部分形成机油室，中心锥齿轮底部设有机油泵；中 心轴的中心线上形成机油道，转盘上、下端面与气缸盖底面、气缸体上端面之间形成间隙 转盘上端面与气缸盖底面之间于上平面轴承内、外分别设有密封圈，上平面轴承所在位置 与下平面轴承内侧的间隙之间通过一上行机油道连通，上平面轴承与所述外气环槽之间通 过一下行机油道连通；转盘下端面与气缸体上端面之间的间隙于下平面轴承外侧、内气环 内侧之间设有内油环槽，于外气环外侧设有外油环槽，内油环槽、外油环槽中分别设有内 油环、外油环，该内油环槽通过一机油回流道与中腔连通，该外油环槽通过机油回流导管 与各气缸底部连通。
所述内气环、外气环均为双环结构，即由内至外，内气环包括内气环一、内气环二， 外气环包括外气环一、外气环二；内气环二与外气环一通过隔条部分连接，内气环一与内 气环二、外气环一与外气环二也通过隔条部分相连；所述气环为断开环，所述隔条呈圆弧 形。
所述密封组合环的顶部设有形状与该密封组合环中部横剖面相一致的弹簧片，所述密 封组合环与弹簧片之间设有密封垫。
所述转盘下端面位于内气环一槽、外气环二槽之间的部分比位于内气环一槽内侧、外 气环二槽外侧的部分略低，相应地，气缸体上端面的相对部分也比其它部分略低。
前述一种气缸活塞往复式内燃机，其气缸体内设有包围于各气缸外周的冷却室，该冷 却室设有外露于气缸体之外的冷却水进口和冷却水出口。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点该内燃机 工作时，各曲轴的转动带动转盘五个动接口与气缸的气孔依次对接，实现各气缸气孔依次 启闭，完成进气、排气过程。同时，该配气机构的动进气接口、动排气接口的长度保证了 足够长进气、排气的时间，动进气接口、动排气接口与气缸气孔的角度重叠又达到了通常 配气机构提早和延迟启闭气门的效果，因此，其配气效率很高、结构简单、平衡性好、工 艺和装配简易，并且内燃机整机结构更加紧凑合理。
气缸体俯视时，按钟面0、 3、 6、 9点位布置的四个气缸分别为I号气缸、n号气缸、
in号气缸、iv号气缸。
图i是本发明i、 m号气缸中心连线纵剖面图2是本发明II 、 IV号气缸中心连线纵剖面图； 图3是气缸体上端面俯视图与转盘下端面俯视图； 图4是嵌设于转盘下端面的密封组合环俯视图5-0至图5-6是配气过程转盘每转过15度时气缸体上端面俯视图、转盘下端面俯 视图的相对位置关系示意图6是图1中A处局部放大图。
图中各标号所对应的技术特征分别为1气缸盖，2密封圈，3转盘上行机油道，4 转盘下行机油道，5弹簧片，6密封垫，7内气环二， 8外气环一，9火花塞，IO外气环二， 11 I号气缸气孔，12内气环一，13中心轴上滚动轴承，14 I号气缸，15中心轴，16中心 轴下滚动轴承，17中心锥齿轮，18机油泵，19机油泵轴，20曲轴油封，21曲轴滚动轴 承，22曲轴箱底壳，23转盘上平面轴承，24转盘，25转盘下平面轴承，26内油环，27 ffl号气缸气孔，28外油环，29活塞气环一，30活塞油环，31活塞气环二， 32活塞，33
机油回流导管，34连杆，35气缸套，36m号气缸，37冷却水出口， 38气缸体，39曲轴 箱顶壳，40曲轴锥齿轮，41曲轴圆锥滚子轴承，42曲轴，43曲轴箱底壳螺栓柱，44气 缸盖进气口， 45进气道，46转盘进气口， 47中心轴机油出口， 48转盘进气槽，4911号 气缸气孔，50中腔，51H号气缸，52冷却水进口， 53中心轴机油道，54冷却水室，55 机油泵出油口， 56机油泵进油口， 57机油室，58气缸盖排气口， 59排气道，60转盘排 气口， 61转盘排气槽，62IV号气缸气孔，63缸体机油回流道，64IV号气缸，65外油环槽， 66外气环二槽，67外气环一槽，68内气环二槽，69内气环一槽，70内油环槽，75动进 气接口， 76第一动密闭接口， 77第二动密闭接口， 78第三动密闭接口， 79动排气接口， 80隔条槽，81隔条。
具体实施例方式
下面参照图1至图6说明本发明的具体实施方式
。
参照图l、图2中，该内燃机的主体结构自下而上由包括含底壳22和顶壳39的曲轴 箱、气缸体38、气缸盖1三个部分连接组成，三者通过螺丝紧固并静密封连接。
该气缸体38内部形成四个气缸I号气缸14， 1I号气缸51， m号气缸36， W号气 缸64，各气缸沿圆周方向等弧距竖列于气缸体38中，同时参照图3，各气缸于气缸体38 上端面对应形成大小相等的弧形气孔11、 49、 27、 62。各气缸内分别设有可上下往复运 动的活塞32,各活塞32活动连接有向下延伸的连杆34。活塞气环一29、活塞气环二 31 和活塞油环30安装于活塞32上半部，气缸套35钳入气缸体38中以形成各气缸，四个火 花塞9，也可是以喷油嘴分别安装于气缸体38顶上四侧对应于四个气缸14、 51、 36、 64 的位置。此部分形成气缸装置。
参照图1和图2，曲轴箱内部排列有与所述气缸一一对应的曲轴42，各曲轴42以所 述气缸体38的中心线为中心呈放射状排列，各曲轴42中部与各连杆34下端部进行动连 接。此部分形成曲轴装置。
参照图1和图2,气缸体38和气缸盖1之间设有一转盘24，该转盘24中心固定连 接有一中心轴15,该中心轴15向下延伸，穿过所述气缸体38的中腔50至曲轴箱内，其 下端部设有一中心锥齿轮17,各曲轴42的向心端分别设有与该中心锥齿轮17啮合的锥
齿轮40。曲轴箱内的空余部分形成机油室57。该转盘24内设有进气道45、排气道59, 同时参照图3，该进气道45、排气道59分别于转盘24的下端面形成进气槽48、排气槽 61。转盘24的转动使该进气槽48、排气槽61轮流与各气缸的气孔11、 49、 27、 62接通。 气缸盖进气口 44与进气道45、转盘进气口 46、转盘进气槽48相连通；气缸盖排气口 58 与排气道59、转盘排气口60、转盘排气槽61相连通。此部分形成配气装置。
同时参照图1、图3和图4,转盘24下端面嵌设有一密封组合环，该密封组合环将转 盘下端面分隔成五个沿圆周方向排列并与气缸体38上端面各气孔11、 49、 27、 62轮流对 接的条弧形的动接口，其中三个动接口为动密闭接口 76、 77、 78，另外两个分别为动进 气接口 75和动排气接口 79，所述进气槽48、排气槽61分别位于该动进气接口 75和动排 气接口79中。三个动密闭接口76、 77、 78大小相等，其长度之和略小于半圆，动进气口 75和动排气口 79大小相等，并占据了圆周的其它部分。转盘24转动时，五个动接口与 各气孔之间的配合可使各气缸轮流处于进气、排气、做功、压縮状态。
参照图3和图4，该密封组合环包括内气环和外气环，内气环和外气环之间通过径向 的隔条81连接；所述转盘24下端面形成可供嵌设该内气环、外气环、隔条81的内气环 槽、外气环槽、隔条槽80。所述内气环、外气环均为双环结构，即由内至外，内气环包 括内气环一12、内气环二7，外气环包括外气环一8、外气环二10;内气环二7与外气环 一 8通过隔条81部分连接，内气环一 12与内气环二 7、外气环一 8与外气环二 10也通 过隔条81部分相连，所述各隔条81呈圆弧形，并且也是双重结构。内气环槽、外气环槽 也对应包括内气环一槽69、内气环二槽68、外气环一槽67、外气环二槽66。参照图1 及图6，密封组合环的顶部设有弹簧片5,密封组合环与弹簧片5之间设有密封垫6。内 气环为紧縮环，外气环为扩张环；密封组合环中连接内、外气环的隔条81呈孤形，设计 其安装后产生形变，形变产生的弹力使内气环一 12和外气环二 10更加紧贴内气环一槽 69内壁和外气环二槽66外壁。
参照图1和图2,各曲轴42分别由曲轴滚子轴承21与曲轴圆锥滚子轴承41安装于 曲轴箱底壳22、顶壳39之间，曲轴滚子轴承21位于曲轴42的向心端，曲轴圆锥滚子轴 承41位于其外端部；所述中心轴15上、下端分别通过一滚动轴承13、 16支承于气缸体
38的中腔50内；该转盘24的上、下端面分别通过上平面轴承23、下平面轴承25与气缸 盖1底面、气缸体38上端面可转动地连接。
参照图1和图2,曲轴箱内的空余部分形成机油室57;中心锥齿轮17轮盘中心底部 设有机油泵18，中心轴15的中心线上形成机油道53,转盘24上端面与气缸盖1底面、 转盘24下端面与气缸体38上端面之间分别形成间隙，转盘24上端面与气缸盖1底面之 间于上平面轴承23内、外侧分别设有密封圈2;转盘24于上平面轴承23所在位置与下 平面轴承25内侧的间隙之间通过一上行机油道3连通，与所述外气环一槽67、外气环二 槽66之间通过一下行机油道4连通。同时参照图3，转盘24下端面与气缸体38上端面 之间的间隙于下平面轴承25外侧、内气环内侧之间设有内油环槽70,于外气环外侧设有 外油环槽65,内油环槽70、外油环槽65中分别嵌设有内油环26、外油环28,该内油环 槽70通过一机油回流道63与中腔50连通，该外油环槽65通过机油回流导管33与各气 缸底部连通。
参照图1和图2，机油泵轴19向下插入曲轴箱底壳螺栓柱43槽中，机油泵进油口 56 朝下浸入机油室57的机油中，出油口 55朝上连通中心轴机油道53，再向上连通到中心 轴机油出口47。中心轴机油出口47开口于气缸体38上端面和转盘24下端面之间，可以 经过转盘下平面轴承25连通到气缸体38上端面的内油环槽70，也可以经过转盘机油上 行道3连通到转盘上平面轴承23,再经转盘机油下行道4连通到外油环槽65。内油环槽 70和外油环槽65底通过机油回流道63分别连通到中腔50和机油回流导管33，最后连通 回到机油室57。
参照图1和图6，所述转盘24下端面位于内气环一槽69、外气环二槽66之间的部分 比位于内气环一槽69内侧、外气环二槽66外侧的部分略低，相应地，气缸体38上端面 的相对部分也比其它部分略低。这有利于提高内气环一 12与内气环一槽69内壁、外气环 二 10与外气环槽66外壁的密封性能，同时也便于转盘24与气缸体38的转动配合。
参照图1和图2，气缸体38内设有包围于各气缸14、 51、 36、 64外周的冷却室54， 该冷却室54设有外露于气缸体38之外的冷却水进口 52和冷却水出口 37。此部分形成冷 却系统，为内燃机运行时进行冷却降温。
参照图5-0至图5-6，气缸体38上端面用虚线表面，转盘24下端面用实线表示。若 气缸气孔ll、 49、 27、 62与动进气接口75、动排气接口 79重合，表示对应的气缸处于 进气或排气状态，反之，表示对应的气缸处于做功或压縮状态。
下面分图说明换气过程
在图5-0中，I号气缸14延迟排气、提前进气，1I号气缸51提前排气，m号气缸 36开始做功,IV号气缸64延迟进气，当转盘24按顺时针方向每转过15度分别形成图5-1 、 5-2、 5-3、 5-4、 5-5的状态。
在图5-1、 5-2、 5-3、 5-4、 5-5中，I号气缸14进气，II号气缸51排气，m号气 缸36做功，IV号气缸64压縮。当转盘24再转过15度就形成图5-6的状态。
在图5-6中，1I号气缸51延迟排气、提前进气，m号气缸36提前排气，IV号气缸 64开始做功，I号气缸14延迟进气。当转盘24继续转动90度，就实现II号气缸51进 气，m号气缸36排气，IV号气缸64做功，I号气缸14压縮。
依此，四个气缸14、 51、 36、 64依次循环的进气、压縮、做功、排气，实现内燃机 不停运转。
上述仅为本发明的一个具体实施方式
，但本发明的设计构思并不局限于此，例如，气 缸的数量只要为四的位数均可，而并不仅仅局限于四个气缸。凡利用此构思对本发明进行 非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
权利要求
1. 一种气缸活塞往复式内燃机，包括气缸装置，包括一气缸体，其内部形成数量为四的倍数的气缸，各气缸沿圆周方向竖列于气缸体中，各气缸于气缸体上端面形成气孔，各气缸内设有可上下往复运动的活塞，各活塞活动连接有向下延伸的连杆，气缸体上还安装有与各气缸对应的火花塞；曲轴装置，位于气缸装置的下方，包括一曲轴箱，其内部排列有与所述气缸一一对应的曲轴，各曲轴以所述气缸体的中心线为中心呈放射状排列，各曲轴中部与各连杆下端部进行动连接；配气装置，位于气缸装置上方，包括一转盘，该转盘中心固定连接有一中心轴，该中心轴向下延伸，穿过所述气缸体至曲轴箱内，其下端部设有一中心锥齿轮，所述各曲轴的向心端分别设有与该中心锥齿轮啮合的锥齿轮，该转盘内设有进气道、排气道，该进气道、排气道分别于转盘的下端面形成进气槽、排气槽，转盘的转动使该进气槽、排气槽轮流与各气缸的气孔接通。
2、 如权利要求l所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述转盘下端面嵌设 有一密封组合环，该密封组合环将转盘下端面分隔成五个沿圆周方向排列并与气缸体 上端面各气孔轮流对接的条弧形的动接口，其中三个动接口为动密闭接口，另外两个 分别为动进气接口和动排气接口，所述进气槽、排气槽分别位于该动进气接口和动排 气接口中；三个动密闭接口大小相等，其长度之和小于半圆弧，动进气口和动排气口 大小相等，并占据了圆周的其它部分。
3、 如权利要求2所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述的密封组合环包 括内气环和外气环，内气环和外气环之间通过径向的隔条部分连接，所述转盘下端面 形成可供嵌设该内气环、外气环、隔条的内气环槽、外气环槽、隔条槽。
4、 如权利要求3所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述各曲轴的向心端 和外端分别通过一滚动轴承和一圆锥滚子轴承支承于曲轴箱内，所述中心轴上、下端 分别通过一滚动轴承支承于气缸体的中腔内，所述转盘的上、下端面分别通过上平面 轴承、下平面轴承与气缸盖底面、气缸体上端面可转动地连接。
5、 如权利要求4所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述曲轴箱内的空余 部分形成机油室，中心锥齿轮底部设有机油泵；中心轴的中心线上形成机油道，转盘 上、下端面与气缸盖底面、气缸体上端面之间形成间隙；转盘上端面与气缸盖底面之 间于上平面轴承内、外分别设有密封圈，上平面轴承所在位置与下平面轴承内侧的间 隙之间通过一上行机油道连通，上平面轴承与所述外气环槽之间通过一下行机油道连 通；转盘下端面与气缸体上端面之间的间隙于下平面轴承外侧、内气环内侧之间设有 内油环槽，于外气环外侧设有外油环槽，内油环槽、外油环槽中分别设有内油环、外 油环，该内油环槽通过一机油回流道与中腔连通，该外油环槽通过机油回流导管与各 气缸底部连通。
6、 如权利要求3所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述内气环、外气环 均为双环结构，即由内至外，内气环包括内气环一、内气环二，外气环包括外气环一、 外气环二；内气环二与外气环一通过隔条部分连接，内气环一与内气环二、外气环一 与外气环二也通过隔条部分相连；所述气环为断开环，所述隔条呈圆弧形。
7、 如权利要求6所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述密封组合环的顶 部设有形状与该密封组合环中部横剖面相一致的弹簧片，所述密封组合环与弹簧片之 间设有密封垫。
8、 如权利要求6所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述转盘下端面位于 内气环一槽、外气环二槽之间的部分比位于内气环一槽内侧、外气环二槽外侧的部分 略低，相应地，气缸体上端面的相对部分也比其它部分略低。
9、 如权利要求1所述的一种气缸活塞往复式内燃机，其特征在于所述气缸体内设有包 围于各气缸外周的冷却室，该冷却室设有外露于气缸体之外的冷却水进口和冷却水出口。
全文摘要
一种气缸活塞往复式内燃机，主要包括气缸装置、曲轴装置、配气装置。主要特点是配气装置，该配气装置位于气缸装置上方，包括一转盘，该转盘中心固定连接有一中心轴，该中心轴向下延伸，穿过所述气缸体至曲轴箱内，其下端部设有一中心锥齿轮，所述各曲轴的向心端分别设有与该中心锥齿轮啮合的锥齿轮，该转盘内设有进气道、排气道，该进气道、排气道分别于转盘的下端面形成进气槽、排气槽，转盘的转动使该进气槽、排气槽轮流与各气缸的气孔接通，实现各气缸气孔依次启闭，完成进气、排气过程。其配气效率很高、结构简单、平衡性好、工艺和装配简易，并且内燃机整机结构更加紧凑合理。
文档编号F01L7/00GK101205818SQ200710089228
公开日2008年6月25日 申请日期2007年3月15日 优先权日2006年12月15日
发明者詹炳岳 申请人:詹炳岳