专利名称：活塞式缸盖内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，特别涉及一种气缸套的缸盖为活塞式的内燃机。
背景技术：
内燃机是目前最主要的动力装置之一，广泛应用于汽车、火车、轮船等各 种交通工具和工业设备中作动力源。现有的内燃机一般为四冲程多缸内燃机， 其中一个气缸的基本构造主体是气缸套，气缸套内有沿其内壁上下滑动的圆 柱形活塞，为了防止燃烧气体泄漏，在活塞上装有密封气体的活塞环；气缸套
上部为缸盖，缸盖上设置有进气通道和排气通道以及进气门和排气门，对于柴
油内燃机，其进、排气门之间装有喷油器；对于以汽油、天然气、氢气、乙醇 为燃料的内燃机，在进、排气门之间装有电子点火器；活塞中部装有活塞销， 通过它与连杆上部相接，连杆F部连接曲轴，通过曲轴末端的飞轮输出功率。 内燃机工作时活塞处于上下两个极端位置之间，相关的术语及含义如下
(1) 上止点(又称上死点) 一一活塞顶面位移到距离曲轴中心线最远时 的位置。
(2) 卜'止点(又称卜'死点)——活塞顶面位移到距离曲轴中心线最近时 的位置。
(3) 活塞冲程(又称活塞行程)——活塞的上止点与下止点间的距离， 单位为毫米。活塞移动一个行程时，曲轴旋转半圈(180度)。因此，活塞冲 程等于曲柄半径的两倍。
(4) 燃烧室容积(又称压縮室容积)——活塞在上止点时，活塞顶以上 (包括活塞顶部的凹坑)和缸盖底部(包括气缸盖内部的辅助燃烧室)之间所
构成空间的容积，单位为升。
(5) 气缸工作容积——活塞在上下止点位置时其间的气缸容积，单位为升。
(6) 发动机排量——壹台内燃机各个气缸工作容积之和(对单缸内燃机 其排量就是气缸工作容积)，单位为升。
(7) 气缸总容积——活塞在下止点位置时，活塞上部所有密封容积，单 位为升。
气缸总容积-燃烧室容积+气缸工作容积 (8)压縮比——气缸总容积与燃烧室容积的比值 压縮比-气缸总容积/燃烧室容积 压縮比表示活塞由下止点移到上止点时，气体在气缸内被压縮的程度。压 縮比越大，压縮时气体在气缸内被压縮后密度就越高。
内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨 胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。内燃机在实际工作时， 由热能到机械能的转变是无数次的连续转变。而每次能量转变，都必须经历进 气、压縮、作功和排气四个过程。每进行 次进气、压縮、作功和排气叫做一 个工作循环。曲轴每转两圈，活塞经过四个冲程完成一个工作循环就叫做四冲
程内燃机；若曲轴每转一圈，活塞只经过两个冲程就完成一个工作循环则叫做 二冲程内燃机。内燃机在工作循环中只有一个作功冲程是活塞驱动曲轴旋转而 作功，其它三个冲程都是为作功冲程作准备，均需要由曲轴带动活塞运动，要 消耗一部分能量。
现有的内燃机在作功冲程中，当活塞行至接近上止点时，气缸内的柴油和 高温空气被"压燃"(此处指柴油内燃机，达到柴油的燃点，自行燃烧)或由 电子点火器点燃雾化汽油或氢气或乙醇或天然气和空气混合后的可燃气(此处 指汽油内燃机)，然后燃烧的可燃混合气"爆破"作功，推动活塞向下止点行 进。这种结构的内燃机在活塞没有完全达到上止点时就开始燃烧作功，抵消了 活塞向上行进的能量，也就是浪费了这部分能量，不能将可燃混合气压縮到最 合适的程度；另外，当活塞行进到上止点时，连杆与曲轴处于同一平面，此时 可燃混合气作功，将力直接通过连杆作用在曲轴的横柄上，不但对曲轴的横柄 产生较大的冲击力，产生反作用力，而且不能推动曲轴旋转，浪费了可燃混合 气"燃爆"之初的能量，从而造成燃油经济性差，具有大幅度节油节能的技术 空间；如曲轴偏移活塞处于上止点一定角度时再点燃可燃混合气，虽然可以避 免上述的冲击力和反作用力，但燃烧室容积增大，根据物理学和化学基本原理 可知，有限空间的容积越小，同样数量的压縮可燃混合气燃烧时"爆破"作功 的能量就越大，因此，减小可燃混合气开始燃烧时的燃烧室容积，可以有效提 高内燃机作功冲程的功效。
事实上，同类相等排量的内燃机输出功率变化，在于作功冲程中曲轴旋转 30 180度时，活塞运行因加速度增大而输出功率逐渐减少。依此规律，现有 内燃机确实存在没有充分利用这一规律的瑕疵——采取的是燃料提前燃烧(作
功冲程中活塞到达上止点之前燃料被点燃发力)和恒定燃烧室的方式，其结果
不仅阻力增大，还不能利用能量作最大的功。
发明目的
本发明的目的是解决内燃机作功冲程时燃烧室容积较大、燃料经济性差、 能源损耗大的问题，提供一种可在作功冲程时减小燃烧室容积、延迟点燃、提 高燃料经济性、节能效果好的活塞式缸盖内燃机。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的
活塞式缸盖内燃机，包括有气缸套、气缸套内可沿其内壁滑动运行的活塞、 活塞上与气缸套内壁紧密接触的活塞环、气缸套上部的缸盖和缸盖上的进/排 气管，进/排气管内套有进/排气门，所述的缸盖截面呈中空的倒"T"形，其竖 直部分可沿进/排气管内壁滑动，竖直部分内部中空，进/排气门穿过其中，进/ 排气门也呈倒"T"形，其下端与缸盖的中空部分下端口形状大小一致，可使 缸盖下方的气缸内腔与进/排气管封闭或相通，缸盖竖直部分的外圆周为套有 活塞环的活塞结构，其活塞环与进/排气管内壁紧密接触，可防止气体泄漏， 缸盖的横平部分可沿气缸套内壁滑动，所述缸盖的横平部分上端面外沿固定连 接有两条竖支架，竖支架的上端横向连接有压力轴承，压力轴承销穿过压力轴 承的中部将其与竖支架连接在一起；所述的压力轴承上方与其对应位置处设置 有压力轴凸轮，压力轴凸轮中部的压力轴的一端与压力轴正时齿固定连接；所 述的压力轴正时齿向下与中间正时齿啮合，中间正时齿左右两侧分别与进/排 气正时齿啮合，与中间正时齿同轴固定连接有正时角齿，正时角齿下侧与上角 齿啮合，上角齿水平放置，其中部通过竖直的角齿轴与下角齿固定连接，下角 齿与曲轴角齿啮合，曲轴角齿与曲轴固定连接且同步旋转；所述的竖支架两侧 设置有截面呈梯形的凸块，与气缸体固定连接的左侧支架、右侧支架的对应位 置处设置有凹槽，竖支架的外围、位于左侧支架和右侧支架之间套有缸盖升降 弹簧，缸盖升降弹簧上端与竖支架连接，下端与左侧支架、右侧支架连接。所 述的曲轴角齿、下角齿、上角齿、正时角齿、中间正时齿的齿轮比为l: 1，中 间正时齿与压力轴正时齿的齿轮比为1: 2，这样，曲轴角齿与压力轴正时齿的 转速比就为2: 1，即如曲轴带动曲轴角齿旋转180。，压力轴正时齿及与之同 轴安装的压力轴凸轮只旋转90。，上述齿轮也可以是其它齿轮比，只须保持曲 轴角齿与压力轴正时齿的转速比为2: 1即可。此处表示的是单缸内燃机的结 构，竖支架可通过其凸块沿左侧支架和右侧支架的凹槽上下滑动，带动缸盖的
横平部分沿气缸套内壁、竖直部分沿进/排气管内壁上下滑动。在作功冲程中， 缸盖向下滑动，减小了其与处于上止点位置的活塞之间的燃烧室容积，可大大 提高气缸内可燃混合气的"燃爆"能量，提高燃油经济性。
上述内燃机为多缸结构，中间的气缸套上固定连接有两面开设凹槽的中间 支架，中间的竖支架的凸块分别嵌入其两侧的中间支架的凹槽内，中间的竖支 架外围的缸盖升降弹簧上端与中间竖支架连接，下端与其两侧的中间支架连 接。
上述的进/排气门分别位于气缸套上部、竖支架两侧凸块水平中轴线的两侧。
上述活塞的上止点位置与缸盖的下止点位置相差25° 30° ，当活塞到 达其上止点时，曲轴带动曲轴角齿旋转，曲轴角齿带动下角齿，顺次带动上角 齿、正时角齿、压力轴正时齿、压力轴凸轮旋转，压力轴凸轮的凸轮部分压在 压力轴承上使与其固定连接的竖支架及与竖支架固定连接的缸盖沿气缸套的 内壁向下滑动，此时，压力轴凸轮需再旋转12.5° 15° (由于曲轴角齿与压 力轴正时齿的转速比为2: 1，因此压力轴凸轮只需旋转12.5° 15°即可)， 才能使缸盖向下行至下止点。
上述进/排气门的弹簧座两端固定在竖支架上。
上述压力轴凸轮径向截面呈"圆斧"状，约四分之一部分的圆弧半径比其 它四分之三部分的圆弧半径大，两部分的连接处由内凹的圆角过渡。 上述气缸套的侧壁靠上位置中设置有喷油嘴或电子点火器。 上述压力轴凸轮、压力轴、曲轴角齿、下角齿、角齿轴、上角齿、正时角 齿设置在外罩内。
上述摇臂下方的排气凸轮为固定连接的双凸轮，其中一个凸轮的凸出部分 长度小于另一个凸轮的凸出部分。
本发明为了实现缸盖下移减小燃烧室容积而又不影响进、压、排气功能和 内燃机的其它结构，设置了中空的倒"T"形活塞式缸盖，同时设置的竖支架、 左侧支架、右侧支架、中间支架，不但实现了活塞式缸盖及与其一体的进/排 气门、进/排气门弹簧、进/排气门弹簧座随之上下移动，而且保证了其在上下 移动过程中的牢固性；压力轴凸轮、压力轴、曲轴角齿、下角齿、角齿轴、上 角齿、正时角齿的上述结构，实现了缸盖的上下移动与活塞的上下移动、曲轴 的转动联动，从而保证了点火时机的准确性；活塞的上止点位置与缸盖的下止
点位置相差25。 30° ，在当曲轴自上止点旋转25° 30°时再点火(延迟 使用燃料)，不但避免了对曲轴的横柄直接的冲击力，减小了反作用力，而且 减小燃烧室容积而增加的有效压强，经活塞承受的压力作用在曲轴受力点更长 的力臂上，根据杠杆原理可以增加推动力。根据上述结构的改进，本发明在同 等燃料的基础上增加输出功率(推动力)的来源有六方面-
1、 燃烧容积在原基础上縮小，燃料量不变的情况下，根据相关理论作功 冲程也就增加了气缸内压强，活塞承受的压力随之增加，直到排气门开起前， 均在原基础上有效增加推动力。以6100型汽油内燃机为例，改进后当曲轴旋 转到30度时气缸内燃烧容积縮小3.06倍，作功冲程(排气门开启前)单缸縮 小燃烧容积117.75立方厘米(可根据实际需要调节)，即有效增加了气缸内压 强。
2、 活塞式缸盖内燃机因燃烧容积縮小，而延迟使用燃料至曲轴旋转25。
30°时初步燃烧，有效增加的压强，经活塞承受更大的压力作用在曲轴受力点 更长的力臂上，根据杠杆原理自然增加推动力。
3、 活塞式缸盖内燃机采用燃料延迟燃烧的方法，避免了作功行程初期产 生的垂直正压反作用力，并避免现有内燃机因结构限制，致使燃料必须提前燃 烧而产生的反作用力，将反作用力有效地转换为增加的推动力。
4、 活塞式缸盖内燃机燃烧容积縮小，必然再增加气缸内热压力，热力随 之增加压强，根据热膨胀原理活塞承受更大的压力而自然增加推动力。
5、 活塞式缸盖内燃机在压缩冲程中适当增加燃烧室容积，减少因压縮气 体损耗的作用力，且在作功行程初期，可根据燃油特性在点火或喷油之前，增 加压縮比l倍以上，反之转换成增加的推动力。
6、 特别是空气稀薄地带，活塞式缸盖内燃机弥补进气不足致使燃料燃烧 不足的问题，改进后的内燃机能够克服现有内燃机的弱点而有效增加推动力。
可见，采用上述结构的本发明，具有可在作功冲程时减小燃烧容积、延迟 点燃、提高燃油经济性、节能效果好的优点，另外，省去了现有内燃机缸盖与 气缸体之间的气缸垫(又称为气缸床)，有效避免了气缸套与气缸套之间冲穿 的故障，因此可广泛应用于内燃机中及采用内燃机作动力源的各种设备中。
图1是本发明应用于四缸内燃机的结构示意图； 图2是图1的俯视示意图3是图1的右侧视示意图4是本发明侧视内部示意图(活塞位于下止点时)； 图5是本发明侧视内部示意图(曲轴偏移25° 30°度，缸盖位于下止 点时)；
图6是中间支架的俯视示意图； 图7是中间支架的正视示意图； 图8是中间支架的侧视示意图； 图9是右侧支架的俯视示意图； 图IO是右侧支架的侧视示意图； 图11是右侧支架的正视示意图； 图12是左侧支架的俯视示意图； 图13是左侧支架的正视示意图； 图14是左侧支架的侧视示意图； 图中标号
1、缸盖20、活塞39、进气凸轮
2、进、排气门21、活塞环40、摇臂
3、气门坐圈22、活塞销41、摇臂调节螺丝
4、喷油嘴或电子点火器23、连杆42、凸块
5、进/排气活塞24、连杆瓦盖43、连结螺丝
6、进/排气活塞环25、曲车由n44、气缸套
7、进/排气管26、曲轴45、缸套水封圈
8、竖支架27、飞轮46、中间正时齿
9、气门导管座28、压力轴正时齿47、中间支架
10、气门密封圈29、进/排气正时齿48、左侧支架
11、缸盖升降弹簧30、正时角齿49、排/进气轴
12、进/排气弹簧座31、角齿座50、摇臂轴
13、进/排气弹簧32、角齿轴51、右侧支架
14、进/排气凸轮33、角齿轴承盖52、压力轴
15、压力轴承34、角齿53、缸盖弹簧圆缺
16、压力轴承销35、右侧凹槽54、正时齿轴承
17、压力轴瓦盖36、凹槽55、正时齿轴承座
18、 压力轴凸轮
19、 外罩
58、连杆大头 61、气缸体
37、 左侧凹槽
38、 排气凸轮 59、下角齿
a、曲轴偏移角
油底壳
连杆大头运动轨迹 曲轴角齿
具体实施例方式
下面结合具体实施和附图对本发明作进一步的说明。
实施例l:活塞式缸盖内燃机为柴油内燃机，如图1所示，该内燃机为四 缸结构，从左向右分别为第一缸、第二缸、第三缸、第四缸。多缸四冲程内燃 机为由多个单缸机共用一根曲轴和气缸体61组合而成的，每个气缸与单缸机 一样各自完成本身的工作循环，只是各气缸的作功冲程相互错开，使各缸的同 一冲程按一定的工作顺序排列组合。多缸内燃机的作功冲程是相互交替均匀分 配的，所以多缸比单缸内燃机旋转均匀、工作稳定。图l所示的第 -缸、第二 缸、第三缸、第四缸分别处于排气冲程、作功冲程、压縮冲程、进气冲程。
第一缸的气缸套44的下端外沿开设有缸套水封圈45，气缸套44内设置 有圆柱形的活塞20,活塞20的外侧周边开设的活塞环槽内设置有活塞环21，活 塞20的下部连接有活塞销22，活塞销22通过连杆23与曲轴24活动连接，曲 轴24的一端固定连接有飞轮27,可以在内燃机工作过程中储能，曲轴24的另 一端固定连接有曲轴角齿60,曲轴角齿60为竖直放置的角形齿轮，其轮齿呈 45度倾角，水平放置的F角齿59与其啮合，F角齿59通过角齿轴32与上角 齿34固定连接，角齿轴32的两端套在角齿轴的轴承内，该轴承设置在角齿座 31和角齿轴承盖33之间，上述各齿轮之间的齿轮比为1: 1。
第 缸和第二缸的两个气缸套44 —h端的连接部位...h固定有中间支架47, 第一缸的气缸套44的左侧上端固定有左侧支架48。如图12、图13、图14所 示，左侧支架48从侧面看，呈竖线上端为圆弧状的"十"字形，左侧支架48 内侧中间的上部和下部分别设置有左侧凹槽37，内侧中部两边的延伸部位分别 开设有盲孔以方便进/排气轴49和摇臂轴50穿入，.匕部中间开设有孔其内穿 有压力轴52,压力轴52穿过左侧支架48的部位上穿有轴承，该轴承上方还套 有压力轴瓦盖17。左侧支架48的上部两侧分别开设有孔，其内穿有连结螺丝 43，连续螺丝43将左侧支架固定在气缸套44的上端口外侧的机体上。如图6、 图7、图8所示，中间支架47的形状与左侧支架48的形状一致，只是中间支 架47的中部两侧上部和下部都分别开设有凹槽36，其位置与左侧凹槽37对应，
与左侧支架48对应位置处也分别设置有孔以使进/排气轴49、摇臂轴50和压 力轴52穿入，压力轴52穿过中间支架47的部位上也套有轴承，该轴承上方也 设置有压力轴瓦盖17。
第三缸和第四缸之间与第一缸、第二缸之间相同，也设置有中间支架47， 第四缸的右侧设置有右侧支架51，右侧支架51与左侧支架48、中间支架47对 应位置处分别右侧凹槽35、穿过进/排气轴49、摇臂轴50、压力轴52的孔， 其下端还凸出有角齿座31，右侧支架51的中部还设置有凸出的正时齿轴承座 55，正时齿轴承座55匕套有正时齿轴承54，正时齿轴承54内套有一端固定有中 间正时齿46和正时角齿30的轴。如图3所示，正时角齿30和中间正时齿46 同轴，中间正时齿46在正时角齿30的内侧，中间正时齿46左右两侧分别与 进/排气下野齿29啮合，上侧与压力轴正时齿28啮合，正时角齿30下侧与上 角齿34啮合。
左侧支架48、中间支架47、右侧支架51的中部、位于其上下两段凹槽之 间开设有缸盖弹簧圆缺53，该缸盖弹簧圆缺53为内凹的弧面，其截面弧形的 弓形高小于左侧支架48的左侧凹槽37、中间支架47的凹槽36和右侧支架51 的右侧凹槽35的深度。在左侧支架48、中间支架47、右侧支架51的缸盖弹 簧圆缺53相互配对构成的空间内设置有缸盖升降弹簧11，缸盖升降弹簧11 套在竖支架8的外面。
每个气缸套44匕部的缸盖1为活塞式，缸盖1的截面呈中空的倒"T"形， 其竖直部分为可沿进/排气管7内壁滑动的活塞式，竖直部分内部中空，中空 的下端口上设置有气门坐圈3，进/排气门2穿过该中空的竖直部分，进/排气 门2也呈倒"T"形，其下端与缸盖1的中空部分下端口形状大小一致，可使 缸盖1下方的气缸套44内腔与进/排气管7封闭或相通，缸盖1竖直部分的外 圆周为套有进/排气活塞环6的进/排气活塞5，进/排气活塞环6与进/排气管2 内壁紧密接触，可防止气体泄漏，缸盖1的横平部分为可沿气缸套44内壁滑 动的活塞式，其外圆周也为装设有活塞环的活塞状。缸盖1的横平部分的上端 面上分别固定有竖支架8，竖支架8的外侧设置有凸块42，对于第一缸，凸块 42分别嵌入左侧支架48的左侧凹槽37和中间支架的凹槽36;对于第二缸和 第三缸，凸块42分别嵌入中间支架47的凹槽36;对于第四缸，凸块42分别 嵌入中间支架47的凹槽36和右侧支架51的右侧凹槽35中。进/排气门2的 杆穿过进/排气管7的顶部，进/排气管7的该位置上还设置有气门导管座9对
进/排气门2进行固定，气门导管座9上还套有气门密封圈10，以防止气体自 该位置逸出。进/排气门2的杆向上继续穿过两端固定在竖支架8的进/排气弹 簧座12，进/排气门2的杆穿过进/排气弹簧座12的部分上套有进/排气弹簧13。
如图4所示，进/排气门2的杆顶端位置处设置有摇臂调节螺丝41，该螺 丝下端为顶针状，顶在进/排气门2的杆顶端。进/排气门2分别为两个气门， 其中一个是进气门，另一个是排气门，分别通入进气管和排气管(由两个并列 的进/排气管7组成)。分别与两个进/排气门2对应的有两个摇臂调节螺丝41， 每个摇臂调节螺丝41分别连接一个摇臂40，每个摇臂40的外端下方都设置有 一个凸轮，在进气门一侧的摇臂40下方的凸轮是只有一个凸出部分的进气凸 轮39，在排气门一侧的摇臂40下方是具有两个凸出部分的排气凸轮38。每个 摇臂40通过穿过其自身的摇臂轴50与左侧支架48、中间支架47、右侧支架 51连接。进气凸轮39、排气凸轮38分别固定在进/排气轴49上，进/排气轴 49穿过左侧支架48、中间支架47、右侧支架51。
如图l、图2所示，在竖支架8上端中部位置设置有压力轴承销16，压力 轴承销16上穿有压力轴承15。压力轴承15上方与其位置对应处，设置有压力 轴凸轮18，如图4、图5所示，压力轴凸轮18径向截面呈"圆斧"状，约四 分之一部分的圆弧半径比其它四分之三部分的圆弧半径大，两部分的连接处由 内凹的圆角过渡。压力轴凸轮18与其轴固定连接，其轴穿过左侧支架48、中 间支架47、右侧支架51处套有轴承，左侧支架48、中间支架47、右侧支架 51在该处位置上方分别设置有压力轴瓦盖17以固定该轴承的外套，这样压力 轴凸轮18的轴穿过上述支架，并能转动。
如图1、图4、图5所示，气缸套44的侧壁上部、与进/排气管7的横平 部分平行的位置处设置有喷油嘴4，柴油可由此处喷入气缸套44内。
如图5所示，气缸套44内活塞20的上止点位置与缸盖1的下止点位置相 差25° ，当活塞20到达其上止点时，曲轴26带动曲轴角齿60旋转，曲轴角 齿60带动下角齿59，顺次带动上角齿34、正时角齿30、压力轴正时齿28、 压力轴凸轮18旋转，压力轴凸轮18的凸轮部分压在压力轴承15上使之与其 固定连接的竖支架8及与竖支架8固定连接的缸盖1沿气缸套44的内壁向下 滑动，此时，压力轴凸轮18需再旋转12.5° (由于曲轴角齿与压力轴正时齿 的转速比为2: 1，因此压力轴凸轮只需旋转12.5°即可。)，才能使缸盖l向下 行进至下止点，此时，曲轴偏移角a为25。。
整体机体外设置有外罩19，下部设置有油底壳56。
工作时，对于每个气缸来说，都有进气冲程、压縮冲程、作功冲程、排气 冲程。进气冲程中，进气凸轮39将摇臂40顶起，通过摇臂调节螺丝41将进 气门压下，吸入空气，此时曲轴26转动带动活塞20位于下止点。然后活塞20 向上行进压縮空气，气缸进入压縮冲程，活塞20行进至上止点时，压縮冲程 结束，此时，压力轴凸轮18旋转，其凸出部分慢慢接近压力轴承15。曲轴26 继续转过25。，使活塞20向下行进，同时，曲轴26带动与其同轴固定的曲轴 角齿60、曲轴角齿60带动与其啮合的下角齿59、下角齿59带动与其同轴固 定的上角齿34、上角齿34带动与其啮合的正时角齿30、正时角齿30带动与 其同轴的中间正时齿46、中间正时齿46带动与其啮合的压力轴正时齿28、压 力轴正时齿28带动与其同轴固定的压力轴凸轮18转动，压力轴凸轮18的凸 出部分压向压力轴承15，压力轴承15带动竖支架8及与竖支架8固定连接的 缸盖1和进/排气弹簧座12向下行进，此时，进/排气管7是固定的，缸盖1的 竖直部分沿进/排气管7的内壁向下滑动，进/排气门2同时下移，保持气缸套 44与进/排气管7之间的相对封闭。由于缸盖1下移，虽然活塞20在曲轴26 的带动下离开了其上止点(曲轴26偏移25。，即如图5所示，连杆23偏移垂 直线，连杆大头58圆心与曲轴26的轴心连线与垂直线的夹角为25° )，缸盖 1与活塞20之间的燃烧室容积还是保持在很小的空间(改进前缸盖1的下端面 与活塞20的上端面此时之间的距离为26.54cm，改进后此值为2.54cm)，此时， 喷油嘴4正好位于燃烧室处，开始向燃烧室内喷入柴油。由于燃烧室内的空气 被压縮，温度很高，喷入的柴油很快达到其燃点，进行自燃，内燃机进入作功 冲程。活塞20被可燃混合气(气化的柴油和空气)燃烧爆破的压力向下推动， 通过连杆23带动曲轴26旋转，连杆23的大头圆心就沿如图5所示的连杆大 头运动轨迹57旋转，曲轴26再带动具有大转动惯量的飞轮27旋转储能并驱 动负载转动(对于汽车来说，就是车轮；对于动力设备来说，就是主动轮)， 同时带动曲轴角齿60、下角齿59、上角齿34、正时角齿30、中正时齿46等 旋转。作功冲程完毕后，压力轴凸轮18的凸轮部分离开压力轴承15后，竖支 架8在缸盖升降弹簧11的弹力作用下，向上行进，带动活塞式缸盖1恢复到 初始状态。中间正时齿46也正好带动与其啮合的进/排气正时齿29旋转到既 定位置，带动排气凸轮38顶起摇臂40，带动摇臂调节螺丝41压下排气门(在 缸盖1下移过程中，摇臂40、进气凸轮39、排气凸轮38、进/排气轴49、压
力轴52都随竖支架8 —起下移，因此，摇臂调节螺丝41与进/排气门2之间 的行程没有受到影响)，使气缸套44内与进/排气管7之间相通，燃烧过的高 压气体排出，进入排气冲程(此过程中，排气凸轮38的短凸轮部分先顶起摇 臂40，使气缸套44内的高压气体以小通道泄放，然后排气凸轮38的长凸轮部 分顶起摇臂40，使已经"减压"的高压气体完全排出)。排气冲程完毕后，飞 轮27在转动惯性的作用下，继续旋转，带动曲轴26、曲轴26再带动活塞20 进入下一循环的进气冲程。
曲轴26、曲轴角齿60、下角齿59、上角齿34、正时角齿30、中间正时 齿46、压力轴正时齿28、进/排气正时齿29之间的转速比例经过精密计算， 使活塞20下移，曲轴26偏移25。时(含义如前文所述)，缸盖l正好被压力 轴凸轮18压向其下止点，使燃烧室容积达到最小，而且此时喷油嘴4正好位 于燃烧室所处位置，然后喷油点燃燃料。
采用上述结构和设置后，作功冲程时，燃烧室容积最小，在同样燃料的情 况下，燃烧室容积越小，燃料在有限空间"燃爆"产生的压强越大，所做的功 也就越大，即提高了燃油经济性。同时，由于曲轴26偏移25。，活塞20作功 时，其力不是直接通过连杆23作用在曲轴26的横柄上，而是直接推动曲轴26 继续旋转，既避免了对曲轴26的冲击力，从而避免其反作用力，也延长了作 功压力对曲轴26作用的力臂，因此，延长了曲轴26、连杆23、活塞20等部 件的寿命，也提高了燃油经济性。
以上所述，没有涉及到内燃机的油路、电路、润滑、冷却系统，因为改进 后的活塞式缸盖内燃机依然采用这些系统，只是根据需要进行调整即可，所以 本发明的技术方案和实施例、附图中没有明示这些系统。
实施例2:基本结构如实施例1，气缸套44内活塞20的上止点位置与缸 盖1的下止点位置相差30° (含义如实施例1中所述)。
实施例3:基本结构如实施例1，气缸套44内活塞20的上止点位置与缸 盖1的下止点位置相差28° (含义如实施例1中所述)。
实施例4:活塞式缸盖内燃机为汽油内燃机，基本结构如实施例l，只是 喷油嘴4处不是喷油嘴，而是电子点火器。
权利要求
1、活塞式缸盖内燃机，包括有气缸套(44)、气缸套(44)内可沿其内壁滑动运行的活塞(20)、活塞(20)上与气缸套(44)内壁紧密接触的活塞环(21)、气缸套(44)上部的缸盖(1)和缸盖(1)上的进/排气管(7)，进/排气管(7)内套有进/排气门(2)，其特征在于所述的缸盖为可沿气缸套(44)内壁滑动的活塞式缸盖。
2、 如权利要求l所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于-所述的缸盖(1)纵向截面呈中空的倒"T"形，其竖直部分可沿进/排气管(7)内壁滑动，其横平部分可沿气缸套(44)内壁滑动；所述的缸盖(1)的横平部分固定连接有竖支架(8)，竖支架(8)的上端横向连接有压力轴承(15)，压力轴承销(16)穿过压力轴承(15)的中部将其与竖支架(8)连接在一起；所述的压力轴承(15)上方与其对应位置处设置有压力轴凸轮(18)，压力轴凸轮(18)中部的压力轴(52)的一端与压力轴正时齿(28)固定连接； 所述的压力轴正时齿(28)向下与中间正时齿(46)啮合，中间正时齿(46)左右两侧分别与进/排气正时齿(29)啮合，与中间正时齿(46)同轴固定连接有正时角齿(30)，正时角齿(30)下侧与上角齿(34)啮合，上角齿(34)水平放置，其中部通过竖直的角齿轴(32)与下角齿(59)固定连接，下角齿 (59)与曲轴角齿(60)啮合，曲轴角齿(60)与曲轴(26)固定连接且同步旋转；所述的曲轴角齿(60)与压力轴正时齿(28)的转速比为2: 1;所述的竖支架(8)两侧设置有截面呈梯形的凸块(42)，与气缸体(61) 固定连接的左侧支架(48)、右侧支架(51)的对应位置处分别设置有左侧凹 槽(37)和右侧凹槽(35),竖支架(8)的外围、位于左侧支架(48)和右侧 支架(51)之间套有缸盖升降弹簧(11)，缸盖升降弹簧(11)上端与竖支架 (8)连接，下端与左侧支架(48)、右侧支架(51)连接。
3、 如权利要求1或2所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于所述的内 燃机为多缸结构，中间的气缸套(44)上固定连接有两面开设有凹槽(36)的 中间支架(47)，中间的竖支架(8)的凸块(42)分别嵌入其两侧的中间支架(47)的凹槽(36)内，中间的竖支架(8)外围的缸盖升降弹簧(11)上端 与中间的竖支架(8)连接，下端与其两侧的中间支架(47)连接。
4、 如权利要求3所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于所述的进/排气门(2)分别位于气缸套(44)上部、竖支架(8)两侧凸块(42)水平中轴线 的两侧。
5、 如权利要求1或2或4所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于活塞 (20)的上止点位置与缸盖(1)的下止点位置相差25。 30° ，当活塞(20)到达其上止点时，曲轴(26)带动曲轴角齿(60)旋转，曲轴角齿(60)带动 下角齿(59)，顺次带动上角齿(34)、正时角齿(30)、压力轴正时齿(28)、 压力轴凸轮(18)旋转，压力轴凸轮(18)的凸轮部分压在压力轴承(15)上 使其和与之固定连接的竖支架(8)下移，并带动与竖支架(8)固定连接的缸 盖(1)沿气缸套(44)的内壁向下滑动，此时，压力轴凸轮(18)需再旋转 12.5° 15° ，才能使缸盖(1)向下行至下止点。
6、 如权利要求5所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于进/排气门(2) 的弹簧座(12)的两端固定在竖支架(8)上。
7、 如权利要求1或2或4或6所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于 所述的压力轴凸轮(18)径向截面呈"圆斧"状，约四分之一部分的圆弧半径 比其它四分之三部分的圆弧半径大，两部分的连接处由内凹的圆角过渡。
8、 如权利要求1或2或4或6所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于 气缸套(44)的侧壁靠上位置中设置有喷油嘴或电子点火器(4)。
9、 如权利要求8所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于压力轴凸轮 (18)、压力轴(52)、曲轴角齿(60)、下角齿(59)、角齿轴(32)、上角齿 (34)、正时角齿(30)设置在外罩(19)内。
10、 如权利要求9所述的活塞式缸盖内燃机，其特征在于进/排气门2 上方的摇臂(40)外端下方的排气凸轮(38)为固定连接的双凸轮，其中一个 凸轮的凸出部分长度小于另一个凸轮的凸出部分。
全文摘要
本发明公开一种活塞式缸盖内燃机，涉及一种内燃机。由于现有内燃机存在瑕疵，从基本结构上改进现有内燃机，解决了现有内燃机燃料经济性不高，能源损耗大的问题。其缸盖为可沿气缸套上下滑动的活塞式，与缸盖固定连接的有竖支架，与竖支架固定连接的压力轴承、进/排气弹簧座及其设置的进/排气弹簧，竖支架外侧的凸块分别嵌入左侧支架、中间支架或右侧支架，可分别在任意二者之间上下滑动，缸盖与活塞、曲轴通过彼此啮合的曲轴角齿、下角齿、上角齿、正时角齿、中间正时齿、进/排气正时齿、压力轴正时齿实现时序配合，作功冲程中使曲轴偏移25～30°时再点燃燃料，同时使缸盖下移后燃烧室容积减小。可广泛适用于各类内燃机。
文档编号F01L1/34GK101387238SQ20061002106
公开日2009年3月18日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者卓贤成 申请人:卓贤成