專利名稱：往復(fù)式發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種往復(fù)式發(fā)動機，在該發(fā)動機中，在運行期間，活塞下降， 同時活塞由氣體壓力從推力側(cè)朝向反推力側(cè)支承，且由此在反推力側(cè)上鄰靠氣 缸壁，使得活塞不會經(jīng)受諸如振動、擺動和橫向偏移之類的偏移，由此減小活 塞和氣缸之間的摩擦損失、以及活塞和活塞環(huán)之間的摩擦損失。
本發(fā)明涉及一種往復(fù)式發(fā)動機，該發(fā)動機當然可用作四循環(huán)汽油發(fā)動機、 兩循環(huán)汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機。
背景技術(shù)：
專利文件1: 國際公開小冊子第WO92/02722 專利文件2: JP-A-04-347352 專利文件3: JP-A-05-26106 專利文件4: 日本專利第2988010號
其中用于降低由于作用在活塞上的推力在推力側(cè)上活塞和氣缸之間的摩 擦損失的技術(shù)包括國際公開小冊子第WO92/02722、 JP-A-04-347352 、 JP-A-05-26106和日本專利第2988010號(參見專利文件1至4)。在本文所述 的技術(shù)中，在設(shè)置于活塞上部本體上用于壓縮的活塞環(huán)之間、即在第二環(huán)槽脊 部分上形成有氣室，并在發(fā)動機運行的膨脹沖程的初始階段將活塞上方的高壓 氣體引入該氣室內(nèi)，使得與由于連桿的傾斜產(chǎn)生的推力相反的該引入的氣體壓 力來支承該活塞，以由此降低活塞和氣缸內(nèi)表面之間的摩擦損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題
附帶地說，往復(fù)式發(fā)動機的活塞上部本體的直徑小于裙部最大直徑部分的 直徑，且活塞整體具有梯形形狀。即，活塞上部本體包含在汽缸內(nèi)，并具有相對于氣缸內(nèi)徑的間隙。換言之，在推力側(cè)和反推力側(cè)上存在于活塞的活塞上部 本體和氣缸的內(nèi)表面之間的間隙是不可避免的。為此，活塞在上死點中心的擺
動現(xiàn)象保持不變，即使在用于壓縮的活塞環(huán)之間、即在第二環(huán)槽脊部分上形成 有氣室，且在膨脹沖程的初始階段將活塞上方的高壓氣體引入該氣室內(nèi)以通過 該引入的氣體壓力來支承活塞時也是如此。即，由于存在上述間隙，在發(fā)動機 運行期間、尤其是在上死點中心處反向期間，由于瞬間負載和推力會使活塞經(jīng) 受振動和擺動?；钊喜勘倔w和活塞裙部撞抵氣缸。為此，就會造成活塞和氣 缸之間、活塞和氣缸之間以及活塞環(huán)和活塞環(huán)溝槽之間的摩擦損失。此外，活 塞的偏移會導(dǎo)致漏氣。
因而，本發(fā)明的目的是提供這樣一種往復(fù)式發(fā)動機在發(fā)動機運行期間， 該發(fā)動機能夠抑制活塞的偏移，包括活塞的振動、擺動、側(cè)向偏移等，能降低 活塞環(huán)和氣缸之間、活塞環(huán)和活塞溝槽之間的摩擦損失，并能減少漏氣的發(fā)生， 并增強活塞上部本體的有效冷卻和燃料混合物的燃燒率。
解決問題的手段
根據(jù)本發(fā)明， 一種往復(fù)式發(fā)動機，其具有的活塞包括活塞上部本體，該 活塞上部本體由用于接納燃燒壓力的冠狀部分和其上安裝有活塞環(huán)的環(huán)槽脊 部分組成；以及裙部，所述裙部形成在所述活塞上部本體的下側(cè)上；其中，活 塞本體形成為相對于活塞的中心線朝向反推力側(cè)偏離中心，且在反推力側(cè)上， 活塞上部本體的外周表面和裙部最大直徑部分的外周表面形成為對齊在豎直 線上，使得在活塞以豎直姿態(tài)容納在氣缸內(nèi)的狀態(tài)，在反推力側(cè)上，活塞上部 本體的外周表面和裙部最大直徑部分的外周表面緊緊鄰靠氣缸的內(nèi)表面，而在 推力側(cè)上，在活塞上部本體的外周表面和氣缸的內(nèi)表面之間形成間隙；氣室， 該氣室形成在裝在活塞上部本體的外周表面上的第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)之 間的第二環(huán)槽脊部分上；多個凹槽，所述多個凹槽形成在氣缸的內(nèi)表面的推力 側(cè)上的上部內(nèi)；由此，當活塞位于上死點中心或上死點中心附近時，活塞上方 的高壓氣體能夠流入環(huán)形氣室，活塞由流入氣室內(nèi)的高壓氣體從推力側(cè)來支 承，且活塞降低到使活塞上部本體和裙部外周表面在反推力側(cè)上鄰靠氣缸的內(nèi) 表面。根據(jù)如上所述構(gòu)造，活塞上部本體朝向反推力側(cè)偏離中心，且活塞上部本 體的外周表面和裙部的最大直徑部分的外周表面形成對準在豎直線上。因此， 對于以豎直姿態(tài)在反推力側(cè)上包含在氣缸內(nèi)的活塞，活塞上部本體的外周表面 和裙部的最大直徑部分的外周表面處于緊緊鄰靠氣缸的內(nèi)表面的狀態(tài)。
當處于上述狀態(tài)的活塞在上死點中心時，如果壓縮氣體和膨脹氣體作用在 頂表面上，則氣體壓力作用在活塞上部本體的推力側(cè)上的外周表面上，但不能 作用在反推力側(cè)上的外周表面上、即反推力側(cè)的頂部環(huán)槽脊上。活塞設(shè)置成處 于從推力側(cè)支承的狀態(tài)。
即使有會使處于這種狀態(tài)的活塞擺動的瞬時負載施加到活塞上，活塞也在 反推力側(cè)上內(nèi)接氣缸的內(nèi)表面，同時保持其豎直姿態(tài)。當活塞處于上述狀態(tài)在 上死點中心或上死點中心附近時，活塞上方的膨脹氣體通過設(shè)置在氣缸的內(nèi)表 面的推力側(cè)上的上部上設(shè)置的凹槽流入活塞的環(huán)形氣室內(nèi)。此時，由于連桿朝 向推力側(cè)傾斜，推力或側(cè)壓力作用在活塞上，并傾向于朝向推力側(cè)側(cè)向偏移。 但是，活塞由流入環(huán)形氣室并保持在其中的氣體從推力側(cè)來支承，并在活塞下 降時抑制其偏移，同時保持其豎直姿態(tài)并鄰靠反推力側(cè)上氣缸的內(nèi)表面。
即，由于來自氣壓從推力側(cè)的彈性支承和擠壓，活塞緊緊鄰靠反推力側(cè)。 為此，可抑制活塞經(jīng)受側(cè)向偏移、擺動和與氣缸的碰撞。因而，能夠基本上降 低活塞和氣缸之間的摩擦損失，尤其是在有側(cè)向壓力作用的推力側(cè)上活塞和氣 缸之間的摩擦損失、活塞環(huán)和活塞之間的壓力損失以及活塞環(huán)和氣缸內(nèi)表面之 間的壓力損失。此外，由于抑制了活塞的振動，能夠防止泄漏氣體吹過。
此外，對于活塞，由于具有經(jīng)受高溫、高壓氣壓的冠狀部分的活塞上部本 體在反推力側(cè)上與氣缸接觸，與僅通過活塞環(huán)與氣缸的常規(guī)接觸相比，與氣缸 的接觸面積增大，從活塞傳到氣缸的熱流量也大，由此能夠有效地進行活塞頂 表面的冷卻。因此，能夠防止不正常燃燒，且總體發(fā)動機的發(fā)熱降低，從而可 令人滿意地獲得吸氣效率。
此外，在膨脹沖程的初始階段，當活塞位于上死點中心或上死點中心附近， 且活塞的第一活塞環(huán)橫過多個凹槽時，活塞上方的燃燒的氣體壓力快速流入活 塞的環(huán)形氣室內(nèi)，從而在活塞上方燃燒的氣體內(nèi)發(fā)生流動并擾亂氣體，由此提 高燃燒率并縮短燃燒時間。本發(fā)明的優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供這樣一種往復(fù)式發(fā)動機其中在發(fā)動機運行期間， 該發(fā)動機能夠抑制活塞的偏移，包括活塞的振動、擺動、側(cè)向偏移等，降低活 塞環(huán)和氣缸之間、活塞環(huán)和活塞溝槽之間的摩擦損失，并減少漏氣的發(fā)生，并 增強活塞上部本體的有效冷卻和燃料混合物的燃燒率。
此后，將參照示出本發(fā)明的實施方式的附圖給出各實施例的說明。


圖1是本發(fā)明的實施例的示例性縱向剖視示意圖2是根據(jù)圖1所示實例運行的示意圖3是根據(jù)圖1所示實例運行的示意圖4是圖1所示實例的示意性橫向剖視圖5是根據(jù)圖1所示實例的活塞的示意圖6是根據(jù)圖5所示實例的活塞的平面圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的活塞的示意圖8是圖7所示實例的示意性縱向剖視圖9是圖8所示另一實施的局部放大示意圖10是本發(fā)明的又一實施例的示例性縱向剖視圖11是根據(jù)圖IO所示又一實例運行的示意圖12是圖IO所示又一實例的示意性橫向剖視圖13是根據(jù)圖IO所示又一實施例的活塞的主要示意圖；以及
圖14是根據(jù)圖13所示活塞的平面圖。
具體實施例方式
圖1至9示出根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動機的第一實施例。圖10至14示出
根據(jù)本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動機的第二實施例。
圖5和6示出根據(jù)第一實施例的往復(fù)式發(fā)動機1的活塞2。活塞2包括 活塞上部本體8，該上部本體8由用于接納燃燒壓力的冠狀部分3和具有活塞環(huán)溝槽4、 5和6的環(huán)槽脊部分7組成；裙部9;該裙部形成在該活塞上部本體
8的下側(cè)上；以及銷座部分ll，該銷座部分用于支承活塞銷10。應(yīng)當注意，上
述環(huán)槽脊部分7意思是也包括上述活塞上部本體8的外周表面。此后，環(huán)槽脊 部分7是指活塞上部本體8的外周表面16。在上述活塞2中，附圖標記12表 示推力側(cè)，而附圖標記13表示反推力側(cè)。
活塞2形成為使得上述活塞上部本體8相對于活塞2的中心線14朝向反 推力側(cè)13偏離中心。附圖標記15表示活塞上部本體8的中心線。如圖5所示， 呈豎直姿態(tài)的活塞2形成為在反推力側(cè)13上，活塞上部本體8的外周表面 16和裙部9的最大直徑部分的外周表面17對準在豎直線18上。
同時，在推力側(cè)12上，活塞上部本體8的外周表面19位于穿過裙部17 的最大直徑部分的外周表面20的豎直線21的內(nèi)部，從而在其間存在間隙22。
由于活塞2具有上述形狀，所以當活塞以豎直姿態(tài)包含在氣缸23內(nèi)、并 處于豎直姿態(tài)時，如圖1至3所示，在反推力側(cè)13上，活塞上部本體8的外 周表面16和裙部9的最大直徑部分的外周表面17同時緊緊鄰靠氣缸23的內(nèi) 表面24。另一方面，在推力側(cè)12上，在上部活塞本體8的外周表面19和氣缸 23的內(nèi)表面24之間存在間隙25。
用于壓縮的活塞環(huán)裝在活塞上部本體8的活塞環(huán)溝槽4內(nèi)。即，第一活塞 環(huán)26裝在最靠近冠部3的活塞環(huán)溝槽4內(nèi)，第二活塞環(huán)27裝在接著的一個最 靠近的活塞環(huán)溝槽5內(nèi)。應(yīng)當注意，第一活塞環(huán)是所謂的頂部環(huán)，而第二活塞 環(huán)是所謂的第二環(huán)。此外，刮油環(huán)28裝在最下面的環(huán)溝槽6內(nèi)。
安裝有第一活塞環(huán)26的活塞環(huán)溝槽4和安裝有第二活塞環(huán)27的活塞環(huán)溝 槽5形成為相對于垂直于活塞2的軸線29的平面傾斜。此外，活塞環(huán)溝槽4 和活塞環(huán)溝槽5分別設(shè)置成朝向彼此的相對側(cè)傾斜，并設(shè)置成從反推力側(cè)13 朝向推力側(cè)12逐漸彼此間隔開。
因而，包含在活塞環(huán)溝槽4和活塞環(huán)溝槽5之間的第二環(huán)槽脊部分30在 推力側(cè)12上較寬而在反推力側(cè)13上較窄。裝有刮油環(huán)28的活塞環(huán)6平行于 垂直于活塞軸線29的平面。
圖1至4示出第一活塞環(huán)26、第二活塞環(huán)27以及刮油環(huán)28分別裝在活 塞環(huán)溝槽4、 5和6內(nèi)的活塞2包含在氣缸23內(nèi)，發(fā)動機在豎直姿態(tài)運行。在活塞2中，通過由氣缸23的內(nèi)表面24和形成在第一活塞環(huán)26和第二 活塞環(huán)27之間的第二環(huán)槽脊部分30所包圍而形成環(huán)形氣室31。該環(huán)形氣室 31在推力側(cè)12上較寬并朝向反推力側(cè)13逐漸變窄。這是為了確?；钊?從推 力側(cè)12由流入環(huán)形氣室31的高壓氣體大面積并強烈地擠壓，以由此減少周圍 流到反推力側(cè)13的氣體并減輕后推。
接著，在氣缸23上，在其上部33處沿周界方向35在其推力側(cè)12的內(nèi)表 面24上設(shè)有多個(3至4個)凹槽34。應(yīng)當注意，凹槽34距離氣缸內(nèi)表面24 較深并形成為凹陷。這些凹槽34用作氣體壓力的通道，稍后進行描述。這些 凹槽34的位置設(shè)置成在活塞處于上死點中心的位置或上死點中心附近時，活 塞2的第一活塞環(huán)26橫過這些凹槽34。因此，形成的該布置設(shè)置成使得當活 塞2處于上死點中心或上死點中心附近、且第一活塞環(huán)26橫過凹槽34時，形 成在這些凹槽34的相應(yīng)凹陷空間36和活塞環(huán)26的外周表面之間的空間構(gòu)成 通道，使得活塞2上方的燃燒室37和活塞2的環(huán)形氣室31彼此連通，由此使 活塞2上方的高壓氣壓38能夠流入環(huán)形氣室31內(nèi)，如箭頭41所示。此外， 上述凹槽34設(shè)置成在活塞2位于上死點中心時不與第二活塞環(huán)27連接。這是 為了確保燃燒室37的高壓氣體38不會從活塞2向下漏過。此時，在發(fā)動機運 行其間，尤其是在活塞2位于上死點中心或上死點中心附近時，從壓縮沖程的 初始階段到膨脹沖程的初始階段期間，當?shù)谝换钊h(huán)26橫過凹槽34時，活塞 2上方燃燒室37的高壓氣體38穿過凹槽34并流入活塞2的環(huán)形氣室31。與 此同時，活塞2設(shè)置成處在其由在活塞上部本體8中的環(huán)形氣室31內(nèi)的入流 高壓氣體39支承并從推力側(cè)12朝向反推力側(cè)13受到擠壓的狀態(tài)?；钊?在 膨脹沖程下降，所處的狀態(tài)是活塞上部本體8的反推力側(cè)13上的外周表面16 和裙部9的最大直徑部分的外周表面17鄰靠氣缸23的內(nèi)表面24，同時如上所 述作用的氣體壓力39保持在環(huán)形氣室31內(nèi)。
根據(jù)如上所述構(gòu)造的該第一實施例的往復(fù)式發(fā)動機1，活塞2形成為使得 活塞上部本體8設(shè)置成朝向反推力側(cè)13偏離中心，且活塞上部本體8的外周 表面16和裙部9的最大直徑部分的外周表面17形成為對準在豎直線18上。 因此，關(guān)于以豎直姿態(tài)在推力側(cè)13上包含在氣缸23內(nèi)的活塞2，活塞上部本 體8的外周表面16和裙部9的外周表面17緊緊鄰靠氣缸23的內(nèi)表面。如果從活塞的頂表面看，在反推力側(cè)13上，活塞上部本體8的外周表面 16、尤其是頂部環(huán)槽脊43內(nèi)接氣缸23的圓弧形的內(nèi)表面24，如圖4所示。
另一方面，在推力側(cè)32上，在上部活塞本體8的外周表面19和氣缸23 的內(nèi)表面24之間存在圓弧形間隙25。
當壓縮氣體和膨脹氣體38作用在處于上述狀態(tài)的活塞2的頂表面上時， 氣體壓力作用在活塞上部本體8的推力側(cè)12上的外周表面上的頂部環(huán)槽脊46 上，但不能作用在反推力側(cè)13上的外周表面16、即反推力側(cè)13的頂部環(huán)槽脊 46上。活塞2處于從推力側(cè)12來支承的狀態(tài)。
因而，當活塞2已到達上死點中心或上死點中心附近的位置、且有會使活 塞2擺動的瞬時負載施加到活塞2上時，且活塞2在反推力側(cè)13上內(nèi)接氣缸 23的內(nèi)表面，同時保持其豎直姿態(tài)。當活塞2處于上述狀態(tài)在上死點中心或上 死點中心附近時，活塞2上方的膨脹氣體38通過設(shè)置在氣缸23的內(nèi)表面24 的推力側(cè)32上的上部33上設(shè)置的凹槽34流入活塞2的環(huán)形氣室31內(nèi)。此時， 由于連桿47朝向推力側(cè)32傾斜，推力(側(cè)壓力)42作用在活塞2上，并傾向 于朝向推力側(cè)32側(cè)向偏移。但是，活塞2由流入上述環(huán)形氣室31并保持在其 中的高壓氣體39從推力側(cè)32來支承，并活塞2下降同時在鄰靠反推力側(cè)13 上氣缸23的內(nèi)表面24。
艮口，在從壓縮沖程到膨脹沖程中，活塞2下降，其側(cè)向擺動受到抑制，盡 管連桿44的傾斜的反向和瞬時負載的反向。gp，在其上有側(cè)向壓力作用的推 力側(cè)32，活塞上部本體8由流入環(huán)形氣室31并保持在其中的高壓氣體39來彈 性地支承，而活塞2因此降低到緊靠反推力側(cè)45上氣缸23的內(nèi)表面24的狀 態(tài)而不會引起"偏移"。為此，對活塞2抑制側(cè)向偏移和擺動，并抑制與氣缸 23的內(nèi)表面24的碰撞。
因此，可基本上降低活塞2和氣缸23的內(nèi)表面24之間的摩擦損失、第一 活塞環(huán)26和活塞2之間的摩擦損失以及第一活塞環(huán)26和氣缸23的內(nèi)表面24 之間的摩擦損失。此外，由于抑制了活塞2的振動，防止泄漏氣體漏過。
此外，在膨脹沖程，在其上有推力42作用的推力側(cè)12上，活塞2當然由 環(huán)形氣室31的高壓氣體39來支承，從而可降低活塞2和氣缸23的內(nèi)表面24 之間的摩擦損失。由于活塞2具有尤其在推力側(cè)12上由環(huán)形氣室31的高壓氣體39支承的活塞上部本體8，活塞2和氣缸23的內(nèi)表面24之間的接觸區(qū)域較 小，于是油的拖曳阻力變小。
此外，對于活塞2，由于具有經(jīng)受高溫、高壓氣壓的冠狀部分3的活塞上 部本體8在反推力側(cè)13上與氣缸23的內(nèi)表面24接觸，與僅通過活塞環(huán)的常 規(guī)接觸相比，與氣缸23的內(nèi)表面24的接觸面積較大，且從活塞2傳到氣缸23 的熱量也較大，由此能夠有效地進行活塞2的頂表面的冷卻。因此，能夠防止 不正常燃燒，且總體發(fā)動機的發(fā)熱降低，從而可令人滿意地獲得進氣效果。此 外，在發(fā)動機運行的膨脹沖程的初始階段，當活塞2位于上死點中心或上死點 中心附近、且活塞2的第一活塞環(huán)26橫過設(shè)置在氣缸23上的多個凹槽34時， 活塞2上方的氣體壓力38流入活塞2的環(huán)形氣室31內(nèi)，從而在燃燒室37燃 燒期間發(fā)生氣體內(nèi)的流動并擾亂氣體，由此提高燃燒率。
在圖7、 8和9中，在其中活塞2的第二活塞環(huán)由兩個薄活塞環(huán)43的疊置 結(jié)構(gòu)構(gòu)成的往復(fù)式發(fā)動機1中，在圖1所示的活塞2的活塞環(huán)溝槽5內(nèi)插入如 圖7、 8和9所示的兩個薄的活塞環(huán)43而不是插入單個活塞環(huán)27。
根據(jù)該往復(fù)式活塞1，由于兩個活塞環(huán)43疊置并插入活塞環(huán)溝槽5內(nèi)， 油進入相應(yīng)的活塞環(huán)43之間并存在于其中。為此，相對于氣缸23的內(nèi)表面24 來形成油膜是極好的，使氣壓密封更可靠，并持續(xù)確保氣缸內(nèi)表面24和活塞 環(huán)43之間令人滿意的流體潤滑。
盡管將活塞環(huán)溝槽5形成為相對于活塞2的軸線29傾斜，但相應(yīng)的活塞 環(huán)43可獨立地操作，并可分別與氣缸23的內(nèi)表面24接觸。
為此，形成雙密封部分44，由此使氣體密封更為可靠。
此外，由于相應(yīng)活塞環(huán)43的鄰接部45彼此偏移，在鄰接部之間形成迷宮 效應(yīng)，由此防止在鄰接部45處產(chǎn)生丙烷氣體。
因而，根據(jù)諸如圖8所示的往復(fù)式發(fā)動機1，可更加可靠地保持流入活塞 2的環(huán)形氣室31內(nèi)的高壓氣體39。盡管在發(fā)動機運行的膨脹沖程中，活塞2 在推力側(cè)12上經(jīng)受較大的推力42，活塞2降低到活塞2的活塞上部本體8由 于流入環(huán)形氣室31并保持在其中的高壓氣體38而從氣缸23的內(nèi)表面24上漂 浮的狀態(tài)。
為此，在還可在其上有推力42作用的推力側(cè)12上進一步降低摩擦損失。對于適于隨著活塞上部本體8的外周表面16和與氣缸23的內(nèi)表面24接 觸的裙部9的最大直徑部分的外周表面17運動的活塞2來說，由于第二活塞 環(huán)43上兩個環(huán)疊置的形式，并可可靠地保持高壓氣體39，所以活塞2由高壓 氣體39彈性地壓向反推力側(cè)13并在反推力側(cè)13上沿內(nèi)表面24降低。抑制了 活塞2擺動而活塞2輕輕地柔和地下降。
圖10至14中示出根據(jù)第二實施例的往復(fù)式發(fā)動機48，而圖13和14中 具體示出該實施例的往復(fù)式發(fā)動機48的活塞49。
活塞49包括活塞上部本體55，該活塞上部本體由用于接納燃燒壓力的 冠狀部分50和具有活塞環(huán)溝槽51、 52和53的環(huán)槽脊部分54構(gòu)成；以及裙部 56，該裙部形成在該活塞上部本體55的下側(cè)上；以及銷座部分58，該銷座部 分用于支承活塞銷57。
附圖標記79表示推力側(cè)，而附圖標記80表示反推力側(cè)。
對于活塞49，上述活塞上部本體55設(shè)置成相對于活塞49的中心線61朝 向反推力側(cè)80偏離中心。附圖標記62表示活塞上部本體55的中心線。呈在 豎直姿態(tài)的活塞49形成為在反推力側(cè)80，上述活塞上部本體55的外周表面 63和裙部56的最大直徑部分的外周表面64對準在豎直線65上。
同時，在推力側(cè)79上，活塞上部本體55的外周表面66位于經(jīng)過裙部56 的最大直徑部分的外周表面67的豎直線68的內(nèi)部，從而在其間存在間隙69。 由于活塞49具有上述形狀，所以當活塞包含在氣缸23內(nèi)并處于豎直姿態(tài)時， 如圖10所示，在反推力側(cè)80上，活塞上部本體55的外周表面63和裙部56 的最大直徑部分的外周表面64緊緊鄰靠氣缸23的內(nèi)表面71 。
另一方面，在推力側(cè)79上，在上部活塞本體55的外周表面66和氣缸70 的內(nèi)表面71之間存在間隙72。
用于壓縮的活塞環(huán)分別裝在活塞上部本體55的活塞環(huán)溝槽51和52內(nèi)。 第一活塞環(huán)73裝在最靠近冠部50的活塞環(huán)溝槽51內(nèi)，第二活塞環(huán)74裝在接 著的一個最靠近的活塞環(huán)溝槽52內(nèi)。無需說，第一活塞環(huán)73是用于壓縮的頂 部環(huán)，而第二活塞環(huán)74是用于壓縮的第二環(huán)。此外，刮油環(huán)75裝在最下面的 環(huán)溝槽53內(nèi)。在上述活塞49中，安裝有第一活塞環(huán)73的活塞環(huán)溝槽51和安 裝有第二活塞環(huán)74的活塞環(huán)溝槽52都形成為平行于垂直于活塞49的軸線76的平面。具有必要間距的第二環(huán)槽脊部分77設(shè)置在上述活塞環(huán)溝槽51和活塞 環(huán)溝槽52之間，并由該第二環(huán)槽脊部分77形成稍后將描述的環(huán)形氣室78。
圖10示出具有第一活塞環(huán)73、第二活塞環(huán)74和刮油環(huán)75分別裝在活塞 環(huán)溝槽51、 52和53內(nèi)的活塞49包含在氣缸70內(nèi)，發(fā)動機以豎直姿態(tài)運行。
通過由氣缸70的內(nèi)表面71和形成在第一活塞環(huán)73和第二活塞環(huán)74之間 的第二環(huán)槽脊部分77所包圍而形成環(huán)形氣室78。該環(huán)形氣室78具有從推力側(cè) 79朝向反推力側(cè)80平行的形狀。
接著，在氣缸70的上部81沿周界方向83在氣缸70的推力側(cè)79上的內(nèi) 表面71上設(shè)有多個(3至4個)凹槽82，凹槽82形成為從內(nèi)表面71凹陷的 形式。這些凹槽82的位置設(shè)置成在活塞49已到達上死點中心的位置或上死 點中心附近時，活塞49的第一活塞環(huán)73橫過這些凹槽82。
因此，所形成的該布置設(shè)置成當活塞49處于上死點中心或上死點中心附 近、且第一活塞環(huán)73橫過凹槽82時，形成在這些凹槽82的相應(yīng)凹陷空間84 和活塞環(huán)73的外周表面之間的空間構(gòu)成通道，使得活塞49上方的燃燒室85 和活塞49的環(huán)形氣室78彼此連通，由此使活塞49上方高壓氣壓86能夠流入 環(huán)形氣室78內(nèi)。
此外，上述凹槽82設(shè)置成在活塞49位于上死點中心時不與第二活塞環(huán) 74連接。這是為了確保燃燒室85的高壓氣體86不會從活塞49向下漏過。
此時，在發(fā)動機運行期間，尤其是在活塞49位于上死點中心或上死點中 心附近時，從壓縮沖程的初始階段到膨脹沖程的初始階段期間，當?shù)谝换钊h(huán) 73橫過凹槽82時，活塞49上方燃燒室85內(nèi)燃燒并膨脹的高壓氣體86穿過凹 槽82并流入活塞49的環(huán)形氣室78。與此同時，活塞49設(shè)置成處在其由流入 活塞上部本體55中環(huán)形氣室31內(nèi)的高壓氣體87支承并從推力側(cè)79朝向反推 力側(cè)80受到擠壓的狀態(tài)?；钊?9在膨脹沖程下降，所處的狀態(tài)是活塞上部本 體55的反推力側(cè)80上的外周表面63和裙部56的最大直徑部分的外周表面64 鄰靠氣缸70的內(nèi)表面71，同時如上所述作用的高壓氣體87保持在環(huán)形氣室 78內(nèi)。
根據(jù)如上所述構(gòu)造的該第二實施例的往復(fù)式發(fā)動機1，活塞49形成為使 得活塞上部本體55的外周表面63和裙部56的最大直徑部分的外周表面64形成對準在反推力側(cè)80上的豎直線65上。因此，關(guān)于包含在氣缸70內(nèi)的活塞 49，在豎直姿態(tài)的推力側(cè)80上，活塞上部本體55的外周表面63和裙部56的 最大直徑部分的外周表面64鄰靠氣缸70的內(nèi)表面71 。如果從活塞的頂表面看， 在反推力側(cè)80上，活塞上部本體55的外周表面63、尤其是頂部環(huán)槽脊88內(nèi) 接氣缸70的圓弧形的內(nèi)表面71，如圖12所示。
另一方面，在推力側(cè)79上，在上部活塞本體55的外周表面66和氣缸70 的內(nèi)表面71之間存在圓弧形間隙72。
當壓縮氣體和膨脹氣體86作用在處于上述狀態(tài)的活塞49的頂表面上時， 氣體壓力作用在活塞上部本體55的推力側(cè)79上的外周表面66上的頂部環(huán)槽 脊88上，但不能作用在反推力側(cè)80上的外周表面63上、即反推力側(cè)80的頂 部環(huán)槽脊88上?；钊?9處于從推力側(cè)79來支承的狀態(tài)。
因而，當活塞49已到達上死點中心或上死點中心附近的位置、且有會使 活塞49擺動的瞬時負載施加到活塞49上時，且活塞49在反推力側(cè)80上內(nèi)接 氣缸70的內(nèi)表面，同時保持其豎直姿態(tài)。當活塞49處于上述狀態(tài)在上死點中 心或上死點中心附近時，活塞49上方的高壓膨脹氣體86通過設(shè)置在氣缸70 的內(nèi)表面71的推力側(cè)79上的上部81上設(shè)置的凹槽82流入活塞49的環(huán)形氣 室78內(nèi)。此時，由于連桿89朝向推力側(cè)79傾斜，推力(側(cè)壓力)卯作用在 活塞49上，并傾向于朝向推力側(cè)79側(cè)向偏移。但是，活塞49下降，同時抑 制擺動并保持其豎直姿態(tài)，且由流入環(huán)形氣室78并保持在其中的高壓氣體87 從推力側(cè)79支承，而其反推力側(cè)80鄰靠的氣缸70的內(nèi)表面71。
艮口，在從壓縮沖程到膨脹沖程，活塞49下降，其擺動受到抑制，盡管連 桿89的傾斜的反向和瞬時負載的反向。g卩，在側(cè)向壓力作用在其上的推力側(cè) 49，活塞上部本體55由流入環(huán)形氣室78并保持在其中的高壓氣體87來彈性 地支承，并活塞49因此降低到緊靠反推力側(cè)90上氣缸70的內(nèi)表面71的狀態(tài) 而不會引起"偏移"。為此，對活塞49抑制側(cè)向偏移和擺動，并抑制與氣缸 70的內(nèi)表面71的碰撞。
因此，可基本上降低活塞49和氣缸70的內(nèi)表面71之間的摩擦損失、第 一活塞環(huán)59和活塞49之間的摩擦損失以及第一活塞環(huán)59和氣缸70的內(nèi)表面 71之間的摩擦損失。此外，由于抑制活塞49的振動，防止泄漏氣體漏過。
權(quán)利要求
1.一種具有活塞的往復(fù)式發(fā)動機，所述活塞包括活塞上部本體，所述活塞上部本體由用于接納燃燒壓力的冠狀部分和其上安裝有活塞環(huán)的環(huán)槽脊部分組成；以及裙部，所述裙部形成在所述活塞上部本體的下側(cè)上；其中，所述活塞上部本體形成為相對于活塞的中心線朝向反推力側(cè)偏離中心，且在所述反推力側(cè)上，所述活塞上部本體的外周表面和所述裙部的最大直徑部分的外周表面形成為對齊在豎直線上，從而在所述活塞以豎直姿態(tài)容納在氣缸內(nèi)的狀態(tài)時，在所述反推力側(cè)上，所述活塞上部本體的所述外周表面和所述裙部的所述最大直徑部分的所述外周表面緊緊鄰靠所述氣缸的內(nèi)表面，而在推力側(cè)上，在所述活塞上部本體的所述外周表面和所述氣缸的內(nèi)表面之間形成間隙；氣室，所述氣室形成在裝在所述活塞上部本體的所述外周表面上的第一活塞環(huán)和第二活塞環(huán)之間的第二環(huán)槽脊部分上；多個凹槽，所述多個凹槽形成在所述氣缸的所述內(nèi)表面的所述推力側(cè)上的上部內(nèi)；由此，當所述活塞位于上死點中心或上死點中心附近時，所述活塞上方的高壓氣體能夠流入所述環(huán)形氣室，所述活塞由流入所述氣室內(nèi)的高壓氣體從所述推力側(cè)支承，且所述活塞降低到使所述活塞上部本體和所述裙部的外周表面在所述反推力側(cè)上鄰靠所述氣缸的所述內(nèi)表面。
全文摘要
活塞2包括活塞上部本體8，該活塞上部本體由用于接納燃燒壓力的冠狀部分3和具有活塞環(huán)溝槽4、5和6的環(huán)槽脊部分7構(gòu)成；以及裙部9，該裙部形成在該活塞上部本體8的下側(cè)上；以及銷座部分11，該銷座部分用于支承活塞銷10。環(huán)槽脊部分7還包括上述活塞上部本體8的外周表面16。環(huán)槽脊部分7是指活塞上部本體8的外周表面16。在活塞2中，附圖標記12表示推力側(cè)，而附圖標記13表示反推力側(cè)?；钊?形成為使得活塞上部本體8相對于活塞2的中心線14朝向反推力側(cè)13偏離中心。
文檔編號F02F3/00GK101529071SQ20068005616
公開日2009年9月9日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者坂東茂 申請人:坂東機工株式會社