CN1350613A - 发动机的阀装置 - Google Patents

Abstract

在汽缸(3)的端面上设置其面积比活塞(5)的端面小的开口(7),从而形成阀座(8),在前述阀座(8)的外侧设置接触阀座(8)的阀体(9),前述汽缸(3)可以接触和离开阀体(9)。从而,在压缩过程中当活塞(5)上升时,向上的力作用在汽缸(3)的上端面上,使汽缸(3)朝着阀体侧地受力,因而,阀座(8)与被固定的阀体(9)压接。由此,根据本发明,在通过简单结构获得机密性高的阀装置的同时,能够将开口部面积扩大到活塞直径极限,故能够获得排气效率高的发动机等。

Description

发动机的阀装置

发明领域

本发明涉及发动机或外燃机及泵的汽缸的进排气阀装置。

背景技术

目前的发动机，作为汽缸的进排气阀，使用被称为“提升阀(茸弁)的伞形阀，为掌握活塞上下移动与阀启闭的时刻，通过齿轮、链、凸轮等使两者连动。

前述提升阀的开口面积小，由于不能在结构上增大开口面积，所以在提高进排气效率以便能高速转动的场合中，必须安装多个提升阀，与活塞的连动装置变复杂了。

而且在目前发动机所用的提升阀等阀装置中，阀体所受内压与汽缸径无关，只由阀面积(阀座开口面积，在设置多个阀的情况下是其总面积)决定。因此，当增大阀面积以提高排气效率时，打开阀的能量损失增大了。

此外，曲柄室压缩型双循环发动机在扫气中利用了曲柄室，所以扫气效率变差，必须在燃料中混合润滑油。因此，解决排气问题是困难的。

本发明的第一目的是不使用齿轮等附加连动装置地使汽缸的进排气阀与活塞的运动连动。

本发明的第二目的是，提供一种尽可能减小用于打开阀的能量损失、增大阀面积、提高进排效率且适于高效运转的装置。

本发明的第三目的是，即使在双循环发动机中，也不将曲柄室用于扫气，且不需要润滑油与燃料混合，从而力图改善排气。

发明内容

权利要求1的发明涉及一种发动机的阀装置，该阀装置具有被供给气体等流体的汽缸、装在汽缸内的活塞、以及对向前述汽缸的吸排气进行切换的阀。

在这里，在所述汽缸的端面上设置了其面积比活塞端面小的开口以形成阀座，在阀座的外侧设置了接触阀座的阀体，所述汽缸可以接触和离开阀体。因而，当阀座和阀体接触以对汽缸内加压时，汽缸在朝着阀体侧的方向上受力，阀体和阀座压接。

本发明的发动机也包括发动机、外燃机的其它泵。

前述汽汽缸的端面除了与汽缸体成一体的普通型外，也可在汽缸体的一端上，沿汽缸的中心轴线可移动地安装汽缸端面部件(权利要求2)。

权利要求3的发明为：使阀体靠近气体等的流体的流入道和排气道，在流入道和排气道中设置单向阀，在打开阀时，汽缸与流入道或排气道连通。

权利要求4的发明为使阀体成双重结构。即阀体由设有向汽缸供应燃料的孔、且与汽缸的阀座接触的第一阀体，以及接触第一阀体外侧的第二阀体构成。在所述汽缸的端面与第一阀体之间开设了供应稀薄燃料的供应口，在第一阀体与第二阀体之间开设了供应浓燃料的供应口，在前述第二阀体上设置了点火器。

权利要求5的发明为在阀体上配设喷射燃料的喷嘴和点火器。

权利要求6的发明为：由上方有流入孔且接触汽缸的第一阀体，和堵塞前述进气口的第二阀体构成，将汽缸压向阀体侧。

权利要求7的发明为：在阀座上方设置有随着阀体的升降而升降的升降阀，还设有用于在打开前述升降阀时，使通过升降阀的流体流入汽缸中的流道。

权利要求8的发明为：在可自由升降的汽缸中安装有活塞，在该活塞的底面上设有开口，从而形成阀座。阀体安装部设置在阀座的上方，在阀体安装部上，可升降地设有下端可接触阀座的同时其上边缘接触阀体安装部的上边缘的有顶筒形阀体，在活塞上升时，活塞的阀座接触阀体下端，将阀体向上推，流体流入活塞与汽缸之间，将汽缸压下。

根据适用于双循环发动机的图1～图7来说明本发明的基本作用。

如图1所示，在发动机1中，在曲柄室2的上方，可升降地设置汽缸3。该汽缸3通过汽缸弹簧4而受到向上的力，在汽缸3内安装有活塞5。图中的符号6是曲柄。

在汽缸3的上端面上形成开口部7，开口部7的周边成为阀座8。在阀座8的上方设置有在汽缸3上升时接触阀座8的阀体9。

在汽缸3的上端面与阀体9之间，形成当汽缸3下降时接通的流入道10，流入道10通过流入管11与曲柄室2连通，由曲柄室2的进气口12吸入的新鲜气体经过流入道10被供给汽缸3。

图中的符号13是设置在汽缸3下部的排气口。

图2表示活塞5位于下死点(曲柄角为0度)的状态，在该状态下，活塞5的下端接触设置在汽缸3下端的凸起14，汽缸3被活塞5按压而下降，阀座8与阀体9分开，新鲜气体经过流入道10流到汽缸3内，并且因排气口13也呈打开状态，故排出汽缸3内的残留气体，汽缸3内更换为新鲜气体。

图3表示曲柄角为60度的状态，在该状态下，随着活塞的上升，汽缸3通过汽缸弹簧4的弹力上升，阀座8接触阀体9，开口部7关闭，而排气口13仍然打开。

图4表示曲柄角为85度的状态，排气口13通过活塞5而关闭，汽缸内进入压缩过程。

在该压缩过程中，阀座8与阀体9的压接力随着压缩的增加而增大。即，汽缸3可以升降，在活塞上升时，向上的力作用在该汽缸的上端面上。因而，阀座8压在被固定的阀体9上。

因此，开口部7的面积增大，通过简单的阀结构，能够防止汽缸内的压缩流体泄漏。

图5表示曲柄角为180度的状态，在活塞的上死点附近进行点火。通过点火燃烧的气体所产生的压力，使活塞下降，而向上的力如上所述地作用于汽缸上，故保持了阀座压接阀体的状态。开口部7一直打开着，直到随着活塞继续下降，排气口13打开(表示曲柄角为280度的状态的图6)，燃气被排出且汽缸通过活塞而被压低。

图7表示曲柄角为315度的状态，活塞5接触汽缸3底部的凸起14，将汽缸压下。此时，阀座8与阀体9分开，开口部7打开，在曲柄室内受压缩的新鲜气体流入，返回图2的状态。

附图说明

图1是说明本发明工作原理的截面图。

图2是表示其曲柄角为0度的状态的说明图。

图3是表示其曲柄角为60度的状态的说明图。

图4是表示其曲柄角为85度的状态的说明图。

图5是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图6是表示其曲柄角为280度的状态的说明图。

图7是表示其曲柄角为315度的状态的说明图。

图8是本发明最佳实施方式1的截面图。

图9是表示其曲柄角为60度的状态的说明图。

图10是表示其曲柄角为85度的状态的说明图。

图11是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图12是表示本发明最佳实施方式2的截面图。

图13是表示其曲柄角为75度的状态的说明图。

图14是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图15是表示点火不良时的曲柄角为300度的状态的说明图。

图16是表示本发明最佳实施方式2的另一个例子的截面图。

图17是表示本发明的最佳实施方式3的截面图。

图18是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图19是表示其曲柄角为360度的状态的说明图。

图20是表示其曲柄角为380度的状态的说明图。

图21是表示其曲柄角为540度的状态的说明图。

图22是表示其曲柄角为710度的状态的说明图。

图23是表示本发明最佳实施方式4的截面图。

图24是其回转阀的截面图。

图25是表示其曲柄角为710度的状态的说明图。

图26是表示其回转阀的连动装置的截面图。

图27是表示本发明最佳实施方式5的截面图。

图28是表示其曲柄角为380度的状态的说明图。

图29是表示其曲柄角为710度的状态的说明图。

图30是表示切换阀的其它结构的曲柄角为0度的说明图。

图31是表示其曲柄角为710度的状态的说明图。

图32是表示锁销控制装置的例子的截面图。

图33是表示本发明最佳实施方式6的截面图。

图34是表示其曲柄角为37度的状态的说明图。

图35是表示其曲柄角为59度的状态的说明图。

图36是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图37是表示其曲柄角为323度的状态的说明图。

图36是表示点火不良时的曲柄角为323度的状态的说明图。

图39是表示适用于双循环发动机的例子的截面图。

图40是表示本发明最佳实施方式7的截面图。

图41是表示其曲柄角为260度的状态的说明图。

图42是表示其曲柄角为540度的状态的说明图。

图43是表示其曲柄角为710度的状态的说明图。

图44是表示锁销控制的一个例子的截面图。

图45是其凸轮槽的说明图。

图46是表示锁销控制的其它例子的截面图。

图47是表示两个滑动凸轮的关系的说明图。

图48是表示两个滑动凸轮的关系的说明图。

图49是表示两个滑动凸轮的关系的说明图。

图50是在汽缸弹簧中使用U形弹簧的例子的截面图。

图51是用凸轮控制汽缸的例子的截面图。

图52是表示其曲柄角为180度的状态的说明图。

图53是表示其曲柄角为230度的状态的说明图。

图54是表示其曲柄角为360度的状态的说明图。

图55是表示其曲柄角为405度的状态的说明图。

图56是表示其曲柄角为540度(左侧)及675度(右侧)的状态的说明图。

图57是表示汽缸位置与曲柄角关系的图。

图58是表示本发明最佳实施方式8的截面图。

图59是表示本发明最佳实施方式9的截面图。

图60是表示本发明最佳实施方式10的截面图。

图61是表示点火器本身作为阀体的实施方式的截面图。

图62是表示本发明最佳实施方式11的截面图。

图63是表示流入时的状态的截面图。

图64是表示采用复动式发动机的实施方式的截面图。

图65是表示本发明最佳实施方式12的截面图。

图66是表示本发明最佳实施方式13的截面图。

图67是该汽缸的扩大截面图。

图68是其它形式的汽缸的放大截面图。

图69是表示本发明最佳实施方式14的截面图。

图70是表示斯特林发动机的例子的截面图。

实施本发明的最佳实施方式1

图8～图11是适用双循环发动机的例子。

如图8所示，在发动机1中，在曲柄室2的上方，可升降地设置汽缸3。汽缸3通过汽缸弹簧4朝上地承受弹力。此外，汽缸3的下端在下降时接触到发动机本体的凸起15，汽缸3降低到打开排气口13所需的程度。在汽缸3内安装着活塞5，它通过支承在汽缸3下端的活塞弹簧16而朝上受力。图中的符号6是曲柄。

在汽缸3的上端面上形成开口部7，开口部7的周边成为阀座8。因此，在阀座8的上方设置了当汽缸3上升时接触阀座8的阀体9。

在前述汽缸3的上端面与阀体9之间，形成了当汽缸3下降时开通的流入道10，流入道10通过流入管11与曲柄室2连通，由曲柄室2的进气口12吸入的新鲜气体经过流入道10被供给汽缸3。

所述活塞弹簧16比汽缸弹簧4更强力，活塞弹簧16伸长时，活塞5关闭排气口13。

图8表示活塞5位于下死点(曲柄角为0度)的状态，在该状态下，活塞弹簧16被压缩，汽缸3被活塞5按压地下降，阀座8与阀体9分开。因此，新鲜气体经流入道10流到汽缸3内，并且因排气口13也呈打开状态，故汽缸3内的残留气体被排出，汽缸3内被新鲜气体替换。

图9表示曲柄角为60度的状态，在这个状态下，虽然活塞上升，但汽缸3因活塞弹簧16的力而受压地没有上升。因而，开口部7保持打开状态，排气口13被活塞5堵住。因此，来自开口部7的新鲜气体在排气口13关闭后继续流入，即进行所谓的惯性增压流入。

图10表示曲柄角为85度的状态，当活塞5继续上升而活塞弹簧16伸长时，汽缸弹簧4的力超过了活塞弹簧16的力，汽缸3上升，阀座8接触阀体9，开口部7被关闭，汽缸内进入压缩过程。

在这个压缩过程中，阀座8与阀体9的压接力随着压缩增加而增大。就是说，汽缸3可以升降，在活塞上升时，向上的力作用于汽缸的上端面上。因此，阀座8压在被固定的阀体9上。

因此，即便开口部7的面积增大，也能通过简单结构防止泄漏。

图11表示曲柄角为180度的状态，在活塞的上死点附近进行点火。通过点火燃烧的气体所产生的压力，活塞下降，因向上的力如上所述地作用于汽缸上，故保持了阀座压接阀体的状态。开口部7一直关闭着，直到随着活塞继续下降，排气口13打开，燃气被排出且汽缸通过活塞被压低。

当活塞5继续降低时，被活塞弹簧16压下的汽缸3的下端接触本体的凸起15，故活塞5边压缩活塞弹簧16边下降，返回图8的状态。

在上述压缩过程中，开口部7的面积小于活塞5的平面面积，所以，相当于该面积差的汽缸的轴向力作用于推动阀的方向上，并与由汽缸弹簧4和活塞弹簧16的力的差而得到的向上的力合算，因此，汽缸内压力越高，阀座压接阀体的力越大，压缩气体和随后的燃气的压力不会外泄。

此外，在上述实施方式中，通过活塞弹簧16的作用而压低汽缸3并且只有活塞5上升，故如图9所示，在排气口13关闭的状态下，能够继续流入，从而提高了流入效率。实施本发明的最佳实施方式2

图12～图14也是适用双循环发动机的例子。

在图12中，在发动机1的曲柄室2的上方，可升降地设置了汽缸3。在前述汽缸3内安装着活塞5。前述汽缸3由上汽缸3a和下汽缸3b构成，上汽缸3a通过阀弹簧17而向下受力，下汽缸3b通过比阀弹簧17更强力的汽缸弹簧4而向上受力。

在前述上汽缸3a的上端面形成了开口部7，开口部7的周边成为阀座8。因此，在前述阀座8的上方，设置了在上汽缸3a上升时接触阀座8的阀体9。

在前述上汽缸3a的上端面与阀体9之间，形成了在上汽缸3a下降时开通的流入道10，流入道10通过流入管11与流入室18连通，由流入室18的进气口12吸入的新鲜气体通过流入道10供给至汽缸3。

图中的符号13是排气口。

图12表示活塞5处于下死点(曲柄角为0度)的状态，在该状态下，上汽缸3a通过阀弹簧17被压低，阀座8离开阀体9，新鲜气体从流入道10流入汽缸3中。另一方面，活塞5的下端接触设置在下汽缸3b下端上的凸起14，下汽缸3b被活塞5按压而下降，在上汽缸3a与下汽缸3b之间产生间隙，因汽缸3与排气口13接通，故汽缸3内的残留气体被排出，汽缸3内换入新鲜气体。

当活塞5上升时，汽缸3借助汽缸弹簧4的力上升，并接触上汽缸3a的下端，排气口13关闭。当活塞5继续上升时，如图13所示(表示曲柄角为75度的状态)，上汽缸3a被下汽缸3b上推而上升，阀座8接触阀体9，开口部7关闭，汽缸内进入压缩过程。

图14表示曲柄角为180度的状态，在活塞的上死点附近进行点火。活塞通过点火燃烧的气体所产生的压力而下降，向上的力如上所述地作用于汽缸3上，故保持了阀座压接阀体的状态。当活塞5继续降低并且活塞5的下端接触到下汽缸3b的凸起14时，下汽缸3b下降。在排气口13随着下汽缸3b的下降而打开的同时，燃气进行所谓的放气并被一口气地排出去。

另一方面，当通过燃气排出而降低了汽缸内压力时，随着下汽缸3b的下降而丧失向上的力的上汽缸3a通过阀弹簧17被压下，阀座8离开阀体9，开口部7开通。

图15表示燃料未点火时的情况，在未点火时，汽缸内压力只是压缩压力，因此，阀座8在活塞5的上死点附近被压在阀体9上，当活塞降低时，内压下降，上汽缸3a随下汽缸3b一起降低，当活塞一直降到下死点附近时，才打开排气口13。

在所述压缩过程中，与第一实施方式一样，汽缸内压力越高，阀座压接阀体的压接力越大，压缩气体和随后的燃气的压力不会漏到外面。

在上文中，在上汽缸3a、下汽缸3b之间形成的排气间隙的最佳尺寸因运转状况而不同，但可以改变控制上汽缸的下降移动量的本体阶梯部15a的位置而获得最佳排气状态。

此外，当在汽缸内压力变为0或负压时调节到完全关闭状态时，能够获得与卡德纳西发动机(利用排气后的汽缸内减压效果的流入的双循环发动机)一样的效果。

在上述实施方式中，如下所述地解决了现有的双循环发动机的问题。

(1)由于在进气口关闭前关闭了排气口，所以新鲜气体流出量减少，由于能够增压，所以在提高燃烧效率提高的同时，未燃烧HC的排出也减少，尤其是提高了低速转矩性能。

(2)由于独立设置流入室16，所以流入不利用曲柄室2。因此，与四循环发动机一样地能够将润滑油积存在曲柄室中，润滑油不会和燃料一起燃烧，碳不附着于火花塞上且排气不会变成青烟。

(3)能够使排气口位于汽缸圆筒部的端部上，使排气热均匀分散于汽缸周围，由此在汽缸本身上不发生局部温差，热变形小。因此，能够提高活塞与活塞环的配合精度，提高气密性，尽可能地防止了燃气和润滑油的泄漏。

(4)在燃料不被点燃的情况下，能够延迟排气口打开地抑制排气，并抑制起动时的燃料抽排，能够提高起动性能。

(5)能够自动调节运转时的进排气条件。就是说，在运转时的燃烧压力低时(低负荷时)，在点火后很快排出，降低了汽缸内压力，由此，上汽缸3a很快降低，排气口被堵住，进气口打开，从而抑制了排气。另一方面，当燃烧压力高时，因点火后排气而降低内压之前的时间长，所以延迟了上汽缸的下降。因此，排气口的打开时间延长，更有效地进行排气。

(6)取消泵室，通过其它方式在流入侧安装压缩机等，缩小了本体的直径，能够形成多气筒发动机。

图16是表示在双循环发动机中不通过曲柄室地扫气的其它实施方式。

就是说，在曲柄室2中设置薄膜66，在一侧设置泵室67，流入管68与泵室67连通。

在这种结构中，通过随着活塞5及汽缸3的升降而产生的压力变化来驱动薄膜66并获得泵力，外界气体经流入管68流入，进行扫气。其它结构、作用与图12～图15的例子一样。

在这里，由于汽缸与活塞一起升降，所以汽缸外周部加上活塞直径提高了曲柄室空间的压缩比，所以泵力提高了，扫气效率提高了。实施本发明的最佳实施方式3

图17～图22是适用四循环发动机的例子。对和上述结构一样的结构省略了说明。

汽缸3通过汽缸弹簧4而向上受力，活塞5通过活塞弹簧16而向上受力，在汽缸3的下端部上，可自由拆卸地安装着固定汽缸的锁销19。

锁销19通过可随着曲柄6的转动而接触离开汽缸3的连动装置20进行控制。该连动装置如图所示地由辊、带、凸轮构成，但它不局限于此，也可以进行电控。

在汽缸3的上方，开设了进气口12和排气口22并且分别在这些气口上设置了单向阀21a、21b。这些单向阀根据汽缸内压力变化而启闭。

在上文中，在如图17所示的曲柄角为0度的状态下，活塞5处于下死点上，锁销19锁定于汽缸3上，汽缸3位于下方，开口部7是开通的。而两个单向阀21a、21b都是关闭的。

当从这个状态使活塞5上升时，打开了排气侧的单向阀21b，汽缸3内的气体被排出(参见表示曲柄角为180度的状态的图18)。

随后，当降低活塞5时，流入侧的单向阀21a打开，排气侧的单向阀21b关闭，新鲜气体进入汽缸3中。

如图19所示，当曲柄角接近360度时，汽缸3通过活塞弹簧16的力而克服汽缸弹簧地被压下，在连动装置的作用下，汽缸3的由锁销19的锁定被解除了。

如表示曲柄角为380度的状态的图20所示，在汽缸3被锁销19松开的状态下，活塞上升，当活塞弹簧16推动汽缸3的力减弱时，汽缸3通过汽缸活塞4的力上升，阀座8接触阀体9，开口部7被关闭。此时，这两个单向阀21a、21b关闭，进入压缩过程，在上死点附近对燃料点火。

当汽缸内压力因燃料点火而上升时，活塞5被压下。当活塞5经过汽缸3的排气口13时，汽缸内气体从排气口13被排出，汽缸内压力急剧降低。

当汽缸内压力降低时，因汽缸3的向上的力减小，所以活塞弹簧16伸长，汽缸3被活塞弹簧16压下。因此，在下个循环的曲柄角为0度时，锁销19锁定在汽缸3上，汽缸3被固定住。

在这个实施方式中，燃气从汽缸的排气口13被排出，这与用于从汽缸上方的排气口22进行的扫气的排气不同。因此，高温气体不经过汽缸上部的阀部，该部分的高温加热少，阀的耐久性、可靠性提高。此外，排气道和流入道的转换能够用简单的单向阀来对应并且自然地自动工作，所以不需要机械驱动装置。实施本发明的最佳实施方式4

图23～图26所示的实施方式是用回转阀23代替实施方式3的单向阀21a、21b，并且在汽缸3的周壁上不设置排气口，排气完全由汽缸上方的排气口22进行。

由于在汽缸周壁上没有排气口，所以不需要活塞弹簧。

回转阀23被装在汽缸上方的进气口12与排气口22之间，如图24所示，在本体23a内安装了阀体23b。因此，在第一循环中，当活塞位于下死点附近时，进气口12、排气口22一起关闭，当活塞上升时，排气口22被打开，活塞下降时，进气口12被打开，在第二循环中，通常进气口12和排气口22一起关闭。

上述回转阀的控制装置与曲柄6机械连动(参照图26)或者进行电控。

在这个实施方式中，在第二循环中，当活塞位于上死点附近时，气体被点燃，当汽缸内压力增大时，活塞5一口气降低，汽缸3被压下。随着汽缸降低，开口部7打开，压缩气体被换气排出(见图25)。

在这个实施方式中，在切换流入和排气时采用回转阀的情况下，即便从回转阀上方进行燃气排出，也很难受到热影响。而且，这个实施方式的回转阀23仅切换流体流向，故负荷小地顺畅转动。

在图26所示的实施方式中，没有设置锁定在汽缸3侧壁上的锁销19，而是通过回转阀23的转动来控制汽缸3的上升。

就是说，使向上的销19a突出在汽缸3的端面上，另一方面，在回转阀23本体23a的下面，设置了对应于销19a的槽(未示出)。因回转阀23的旋转角度与汽缸3的上升极限位置彼此对应，故按照允许汽缸3上升的旋转角度来加深槽，由此允许汽缸上升，按照汽缸3应位于下方的旋转角度来减小槽深度(或不设槽)，由此，控制汽缸的上升位置。

此外，即便在回转阀23上设置销19a且在汽缸3上设置槽，也能同样地进行控制。实施本发明的最佳实施方式5

图27～图29所示的实施方式是也由开口部7进行燃气的换气排出的其它例子。

在图27中(曲柄角为0度)，在汽缸3的上方设置了带单向阀21a的进气口12、带单向阀21b的排气口22、在前述排气口22下面形成的燃气排气口22a。在前述燃气排气口22a上，可自由升降地安装截面成L形的环形切换阀24，切换阀24通过阀弹簧25而向下受力，切换阀24的底面接触汽缸3的上端面。如此设定该接触力(阀弹簧的强度)，即在后述的图29的状态下，切换阀24被阀壳内的压力向上推，燃气排气口22a被打开。

在这个实施方式中，在第一循环中，汽缸3通过锁销19被固定住，因而不能上升，故切换阀24通过阀弹簧25的力被压低，通常，燃气排气口22a是关闭的。

在第二循环中，锁销19的锁定被解除，汽缸3上升(见表示曲柄角为380度的状态的图28)，故开口部7被关闭，汽缸内受到压缩，在活塞的上死点附近对气体进行点火，通过点火造成的压力增大，活塞5一口气地降低，汽缸3被压下，由此，开口部7打开。此时，燃气压力经过开口部7作用于切换阀24的下面，并且向上顶切换阀24，故燃气的排气口22a打开，燃气经排气口22a被排出(参见曲柄角为710度的状态的图29)。

图30、图31表示所述切换阀的其它结构。

在这里，切换阀24是环形圆盘并且通过阀弹簧25向下受力。因此，当燃气排气口22a设置在汽缸3下降时的汽缸上端面位置的下方时，在如图30所示的曲柄角为0度的状态下，利用通过阀弹簧25的力而接触汽缸上端面的切换阀24，堵住了汽缸开口部7与排气口22a之间。

在这种结构中，在由燃烧引起的汽缸内压升高时，切换阀24被上推，汽缸的开口部7与排气口22a彼此连通，这与图27的结构一样(参见表示曲柄角为710度的状态的图31)。

根据这个实施方式，活塞阀、单向阀等的进排气的转换所需的动作完全通过气压来自动进行，因此不需要进排气的时刻控制机构。

图32表示在上述四循环发动机的实施方式中固定汽缸的锁销19的控制装置的例子。

就是说，通过螺线管26使锁销19接触和离开汽缸3。在这种情况下，用传感器检测曲柄6的位置从而产生电信号并接通/关闭螺线管。

图33～图43是双重阀结构，图33～图39是适用双循环发动机的例子，图40～图43是适用四循环发动机的例子。

在任何一个例子中，不直接使汽缸的阀座8接触阀体9，在两者间设置环形中间阀27，中间阀27的上面与阀体之间及在中间阀下面与阀座8之间，分别形成了流道。实施本发明的最佳实施方式6

在表示适用于双循环发动机的例子的图33中，在汽缸3与阀体9之间，设置了底面接触汽缸3的开口部7的阀座8，而上面接触阀体9的中间阀27。当中间阀27接触阀座8且阀体接触中间阀27时，汽缸3的开口部7被关闭。随后，中间阀27通过阀弹簧28而向下受力。

此外，汽缸3在上升时关闭了排气口22。

在这里，当活塞5处于下死点时(图33)，中间阀27被阀弹簧28下压，在中间阀27的上面与阀体9之间形成了流入流道。而在中间阀27的底面与阀座8之间，形成了排气流道。

因此，由扫气泵(未示出)压送来的混合气通过进气口12进入汽缸3并接触活塞5而反转，随后从排气口22被排出，由此对汽缸内进行扫气。

通过最有效利用混合气流的休尼雷(シユニユ—レ)方式提高扫气效果，评价结果是效率比单向流动差。

当活塞5上升时，汽缸3通过汽缸弹簧4的力上升，中间阀27接触阀座8，汽缸3的开口部7与排气口22之间被堵住，继续只流入(参见表示曲柄角为37度的状态的图34)。

随着活塞5继续上升，汽缸3继续上升，中间阀27被向上推，中间阀27接触阀体9，开口部7被关闭，进入压缩过程(参见曲柄角为59度的状态的图35)。

随后，在活塞5的上死点附近点燃气体(见图36)。

当通过随着气体燃烧的汽缸内压力增大而压下活塞5且降低汽缸3时，中间阀27通过汽缸内压力而克服阀弹簧28被向上推，打开排气道一口气地排出燃气(参见表示曲柄角为323度的状态的图37)。

在上文中，在不对燃料点火的情况下，因汽缸内压力不增加，故中间阀27和汽缸3一起降低(参见表示曲柄角为323度的状态的图38)，先打开进气口12，当汽缸继续降低时，排气口22被打开。

图39是上述阀结构被用于曲柄室压缩型双循环发动机的例子。

该实施方式除了进气口设置在曲柄室内外，与上述实施方式一样。

在这些实施方式中，不象实施方式2那样将汽缸上下分割，也没有在汽缸周壁上设置排气口，可获得能够完成进排气的双循环发动机。

此外，当比重大的新鲜冷空气从汽缸正上方接触活塞顶面时，在获得冷却效果的同时，反转并与同心圆重合地从排气口排出残留燃气，由此，获得与反转型换气法类似的新扫气法。实施本发明的最佳实施方式7

图40～图43是适用四循环发动机的例子。在这里，在中间阀27上，形成带有只允许从上面朝着内侧面流入的单向阀的流道27，在第一循环中，将锁销19锁定在汽缸3上从而防止其上升，而汽缸3的承受槽3c有余隙，在第一循环中，汽缸也能略微上升。

在这里，当活塞5从下死点(图40)上升时，中间阀27通过残留气体的排出压力克服阀弹簧28而上升，开通了排气口22，并排出残留气体。

当使到达上死点的活塞5下降时，中间阀27通过阀弹簧28降低并接触汽缸3的上端面，排气口22被封闭，另一方面，进气口12、流道27a、开口部7之间被接通，新鲜气体流入汽缸3中(见表示曲柄角为260度的状态的图41)。

在第二循环中，在汽缸3上升时，中间阀27被向上推，汽缸的开口部7被封闭，汽缸内气体被压缩，在活塞5的上死点附近对气体点火。通过由气体点火造成的压力增大，活塞5被压下，活塞在下死点附近压低汽缸3，故在中间阀27与汽缸3的上端面之间产生了间隙，燃气经过该间隙从排气口22被排出(参见表示曲柄角为710度的状态的图43)。

图44、图45表示通过凸轮装置控制锁销的例子，它们是能够适用于采用锁销的上述实施方式的例子。

在图44中，装在汽缸3的下部的锁销19通过弹簧29而在突出方向上受力，它到达了设置于其前端部被固定在活塞5的侧壁上的挡块30的凸轮槽31中。

凸轮槽31与锁销19的位置关系是这样的，当活塞5位于下死点的曲柄角为0度时，锁销位于图45的符号a处，当曲柄角为180度时，位于符号b处，允许汽缸3略微上升，当曲柄角为360度时，位于符号c处，汽缸3下降，当曲柄角超过360度、进入第二循环时，向d移动，汽缸3上升，当曲柄角超过540度时，移向a。

为了获得上述动作，凸轮槽从a到b、从b到c、从c到d、从d到a地倾斜，在各转换点a、b、c、d处深入插入，不能反向移动。

图46～图49表示使汽缸3升降的其它结构。

即，在垂直的轴61上安装了具有锯齿形端面62a、63a的两个滑动凸轮62、63，具有相当于锁销的环形凸条64的套筒65被固定在外侧的滑动凸轮63上，凸条64嵌接在汽缸的槽中。

在上文中，这两个滑动凸轮的接触锯齿形端面的接触位置通过滑动凸轮的移动而变化。在这里，如果这样形成相对的锯齿端面，即滑动凸轮63在活塞的第一循环中处于低的位置而在第二循环中处于高的位置上，则通过凸条64控制汽缸的高度。

图50表示汽缸弹簧4的其它例子，它能够适当地用于上述各实施方式。

即，把U形弹簧用作汽缸弹簧4，其一端安装在曲柄6上，另一端压接在汽缸3的下端，使汽缸3向上地受力。

在图50中，锁销19通过弹簧29而朝着汽缸方向受力，并且通过止动凸轮32来控制锁销19的进退。

在这里，形成于汽缸3上的锁销的承受槽3c的宽度比锁销的尺寸大，所以在上下方向上存在游隙。由于存在游隙，所以在排气时，汽缸与活塞5一起略微上升，能够尽可能地减小活塞顶面与阀体9之间的间隙，由此，能够提高排气效果。

但是，当活塞5接触汽缸顶面时，锁销19恐怕会破损，因此使两者不接触地决定所述游隙量(槽宽)。

图51表示不利用活塞直接操作汽缸的移动，而是通过凸轮操作。除了以下所示的结构外，可利用适当的凸轮结构、离合器、和接合器等已知机械结构来操作汽缸或锁销。

在图51中，在汽缸3的下端部设置了止动突起33，控制凸轮34的前端部被安装在止动突起33上。

前述控制凸轮34通过成为汽缸弹簧4的扭簧而向上受力。因而，控制凸轮34通过齿轮、凸轮等连动装置20与曲柄6的轴连动，在活塞的第一循环中，它被保持在图51所示的固定位置上，在活塞的第二循环中，通过汽缸弹簧4的力而向上转动，汽缸3的止动突起33被控制凸轮34推动地上升。

除了机械控制外，所述控制凸轮也可以是电控的。

这样，如果通过控制凸轮控制汽缸的升降，则能够任意设定曲柄角与汽缸的位置。

就是说，当通过控制凸轮控制汽缸位置时，能够使汽缸的下端比活塞的下死点更靠下。因此，能够简单地构成进排气的切换阀。

即，在图51中，在发动机本体的上部设置了排气口22，阀体9靠近排气口22的下端，在阀体9的下方设置了进气口12。通过位于排气口22的下端的突起15来支承是环形圆盘的切换阀24。

在这里，通过连动装置20的凸轮来控制控制凸轮34以获得以下运动。

当活塞5在下死点的曲柄角为0度时(图51)，汽缸3降低，切换阀24关闭，进气口12通过汽缸3的周壁被关闭。

当活塞5上升时，汽缸3略微上升以便允许活塞5尽可能的上升，停在下部。此时，通过活塞上升，排出残留气体，切换阀上浮打开排气口22(图52)。

接着，在活塞5降低、流体进入时，汽缸3下降，其上端降到进气口12下方，进气口12开通，新鲜气体流入汽缸3中。此时，汽缸内压力低，因而前述切换阀24降低，排气口22关闭(参见表示曲柄角为230度的状态的图53及表示曲柄角为360度的状态的图54)。

当进入第二循环时，在汽缸上升、关闭进气口12的同时，开口部7被关闭从而关闭排气口22，进入了压缩过程(参见表示曲柄角为405度的状态的图55)。随后，在曲柄角为540度的附近，点燃燃料，汽缸内压力增大，活塞被压下，切换阀24通过排气压力而上升，并开通排气口22。随后，汽缸3下降，返回曲柄角为0度的状态。

图57表示上述汽缸下端位置的动作和曲柄角度的关系，A是排气，B是流入，C是压缩，D是燃烧。实施本发明的最佳实施方式8

如图58所示，通过插设辅助阀体35，将流道分成了开口于辅助阀体35上方的且吸入浓混合气的流入道10a和开口于辅助阀体35的下方并吸入稀薄混合气的流入道10b。构成了在辅助阀体35与上方的阀体9之间堵住了汽缸开口部7的本发明阀体。

在发动机本体上设置了辅助阀体35的支座36，在汽缸3的上端面与阀体9之间，插设了辅助阀体35，在辅助阀体35上设置了通气孔37。此外，在前述阀体39上安装了点火器38。

此外，与汽缸及活塞的升降有关的具体结构能够适当地采用上述实施方式所示的结构。

在这里，当汽缸3上升时，汽缸的阀座8接触辅助阀体35使其上升，辅助阀体35的顶面接触阀体9地密封了汽缸内部。

在这里，由于辅助阀体35的上方与吸入浓混合气的流入道10a相连，所以给辅助阀体35的上方补充容易点火的浓混合气，因而容易点火。

因此，也能够用稀薄气体稳定地点火，从而能够抑制NOx和其它有害气体的产生。实施本发明的最佳实施方式9

图59是本发明适用于象柴油发动机这样的燃料直喷式发动机的例子，其中在阀体9中安装了把燃料直喷入汽缸内的喷嘴。在这个实施方式中，也能适当采用汽缸的升降结构。

在图59中，点火器38及燃料喷嘴39被安装在阀体9上。

燃料喷嘴39由与活塞5的运动同步地(如通过凸轮装置和螺线管等电器连动)上下移动的柱塞40和单向阀41构成，当阀座8和阀体9接触从而封闭了汽缸3内部时，从喷嘴39中喷射燃料。

图60是筒内直喷式发动机的燃料喷嘴39的其它例子。随着阀体9的升降，使燃料喷嘴的柱塞40上下移动，不需要图59例子中的连动装置。

就是说，柱塞40滑嵌在阀体9的上侧，使柱塞40的阶梯部43接触阀体9的阶梯部42上，前述阀体9通过阀弹簧17向下受力。

当具有这样的结构时，当汽缸3降低时，阀体下降，柱塞40也随之降低，单向阀41关闭，故不喷出燃料。当汽缸3上升而将阀体9向上推时，柱塞40也上升，在产生燃料压力的同时单向阀打开，经过设置于阀体9上的喷孔喷出燃料。

也可以象图59那样地设置点火器38。

如上述图58～图60所示地，在本发明中，由于阀体9的面积大，所以能在阀体9上安装点火器和燃料喷嘴等。

图61是把点火器本身用作阀体的例子。

就是说，把点火器38本身的下端面38a制成具有对应于阀座8的大小形状的阀体。

在本发明中，如果汽缸内压力高，则阀座与阀体的压接力高，由此，阀座与阀体的紧贴精度要求低。因此，只要把已有的火花塞前端部的形状制成相应阀座的形状，就能作为阀体地充分使用。因此，即便是汽缸径小的模型汽缸，也能不必精密加工地获得实用的发动机。实施本发明的最佳实施方式10

图62、图63是本发明适用于压缩流体发动机(外燃机)的例子。另外，除蒸汽外，作为压缩流体包括压缩油、压缩空气等各种压缩流体。

在图中，在发动机本体的盖44上设置了压缩流体进气口45，在进气口45的下方设置了升降的球形辅助阀体46。在辅助阀体46的阀座47的下方，可升降地设置了阀体9，阀体9通过阀弹簧17朝下受力。

在阀体9上，设置了连通其上下的通气管路及当阀体9上升时上抬所述辅助阀体46从而打开阀的突起48。

此外，汽缸3通过汽缸弹簧4朝下受力。

在这个实施方式中，在图62中，活塞5位于下死点，汽缸3和活塞一起降低。由此，汽缸3的开口部7被打开，汽缸内的流体从排气口22被排出。

此时，由于阀体9降低，球形辅助阀体46下降，接触到阀座，阀被关闭，故压缩流体无法流入。

由此，活塞5通过不平衡重量的作用和惰性而移向上死点。

图63表示活塞位于上死点的状态。此时，随着活塞5的上升，汽缸3克服汽缸弹簧4的作用而上升，汽缸3的阀座8接触阀体9，关闭了开口部7。汽缸3与排气口22也被断开了。与此同时，阀体9的突起48使球形辅助阀体46上升从而离开阀座8，故打开阀。

由此，压缩流体经过设置于阀体9中的流道进入汽缸3，并压低活塞5。

当前述压缩流体流入时，在汽缸3的内压增大的同时，汽缸3压向阀体1的压力也增大，故与上述发动机的各实施方式一样地，不用担心汽缸内压缩流体泄漏。

当通过压缩流体的作用而使活塞下降时，汽缸3受活塞推动地下降并返回图62的状态。

突起48也可以设置在汽缸或活塞上。

根据这个实施方式，在活塞到达下死点附近之前，压缩流体继续流入汽缸3中。因此，随着作为本发明特征的伴随汽缸内压力的增大而进一步提高阀的密封状态，能够尽可能长时间地使压缩流体的压力作用在活塞上，从而能够减小能量损失地获得输出高的外燃机。

如上所述，根据这种结构，从活塞上死点跟前到下死点跟前封闭汽缸的开口部7，压缩流体流入汽缸内，在这段期间内，压缩流体作用在活塞上。由此，如果在气筒超过3个的多气筒型汽缸中且在运转停止时去除汽缸内压力，使汽缸不离开阀体9地控制汽缸的升降(例如，适用图46所示的汽缸升降的控制装置)，则能够只利用压缩流体的流量控制来进行平常已确定转向的起动，因而，能够获得减小能量损失的转矩大的外燃机，也能被用到今后以压缩空气等为能量的无公害汽车用发动机等中。

图64是图62、图63的阀结构适用于复动式发动机(发电机)的例子。

就是说，在汽缸3的两端上形成阀座8，使阀体9靠近各阀座8，球形辅助阀体46通过阀体9的移动而启闭。

在汽缸3中安装了双头活塞5，在活塞间安装了磁铁71，磁铁71通过活塞的移动而往复移动。在汽缸3的外侧设置了磁路和线圈72，通过活塞的移动而在线圈中产生电压。

在这种发电机中，阀的动作与上述图62、图63的阀动作一样。实施本发明的最佳实施方式11

在图65的左侧用符号A表示的外燃机是对应于权利要求8的机器，它在活塞5上设置了阀座8。

在图65中，在发动机本体上，可自由升降地安装着汽缸3。汽缸3与曲柄6相连，其升降运动转变成旋转运动而被输出。

活塞5安装在所述汽缸3内。活塞5具有开口部47，在其周边部成为阀座8的同时，通过活塞弹簧16朝下受力。

在所述发动机本体上设置了压缩流体进气口45，在其下方安装着阀体9。阀体9是上部被封闭板9a堵住的筒体，在其下端部接触活塞阀座8的同时，通过阀弹簧17朝下受力。因此，封闭板9a的周边部接触形成于发动机本体上的阀体安装座50，在活塞下降时，它接触阀体安装座50。此外，在前述阀体9的周壁上开设了排气用开口部51。在阀体降低时，与发动机本体的排气口22连通。

图中的符号52是加热器，53是冷却器。

在这里，当汽缸3如图所示地位于下死点时，活塞5也位于下方。因此，阀体9降低，阀通过阀弹簧17的力而关闭，因而压缩流体无法流入，汽缸内流体经过阀体9的开口部51、排气口22被排出并且汽缸3因不平衡重量和惯性上升。

当汽缸3上升时，活塞5也上升，阀座8接触阀体9，将阀体9向上推。当阀体9上升时，阀体9的封闭板9a离开阀体安装座50，进气口45与汽缸3连通，压缩流体流入汽缸3中。

随着压缩流体流入，汽缸3被压低，因而活塞5通过活塞弹簧16的作用而被压低，与阀体9分离。当活塞5下降时，阀体9通过阀弹簧17的作用而降低，故在开口部51与排气口22连通的同时，开口部51与汽缸3连通，汽缸内的流体被排出并返回图的状态。

根据这个实施方式，汽缸本身在活塞行程中移动，因而，和曲柄与活塞相连的情况相比，在汽缸本身大小一样的情况下，导向距离能够延长。因此，颤动减少，这尤其是在大直径汽缸中是有利的。

此外，在压缩流体进气口45与阀体安装座50之间及曲柄室中没有流向外界的流道，因此，当通过压缩流体流入增大汽缸3内压力时，活塞5通过汽缸内压被向上推动，这样一来，阀座8更加压紧阀体9，提高了气密性。因此，压缩流体漏到曲柄室等汽缸外的担心减小，能够通过简单结构获得能量损失少的外燃机。

这样，由于能量损失少，所以对利用微小压差、利用波能和火山喷发气体等的小规模发电也是有效的。实施本发明的最佳实施方式12

在图65的右侧用符号B表示的实施方式是本发明适用于泵的例子，进行与上述发动机A相反动作地构成这个实施方式。即，排气口22设置在泵体的上部，其下方设置了进气口45。因此，阀体9为有底筒形，其底部开口并且装有启闭开口部54的球形辅助阀体46。

活塞5在带开口部49的基板5a的上方具有筒顶部5b，通过装在筒状部5b和泵体之间的活塞弹簧16，活塞5朝上受力。

在这里，在如图所示的汽缸3处于下死点的状态下，活塞5通过活塞弹簧16朝上受力，由此，接触阀体9，并且辅助阀体46也降低，汽缸3内部与外界隔绝，汽缸3通过不平衡重量和惯性上升。

随着汽缸3上升，在阀5通过汽缸3内的流体压力而推上的同时，上抬辅助阀体46，开口部54被打开，汽缸3内的流体通过排气口22被排出。

当排出流体时，辅助阀体46下降，开口部54被关闭。此时，流体通常经过进气口45流入，当流体压力超过了活塞弹簧16的弹力时，活塞5被压下，阀座8与阀体9分开。因此，进气口45与汽缸3连通，故流体积存在汽缸3内，将汽缸3压下，返回图示的状态。

该泵因不用担心汽缸内压缩流体泄漏到外面，故即便流体压差小也能利用，也可有效地用于空调泵等中。

当如图65所示地组合上述发动机A与泵B时，被加热器52加热的压缩流体驱动发动机A，发动机A所用的流体可以被引入泵B从而使泵B工作，因而，能够使流体循环流动，有效地适用于采用除水和空气外的流体的外燃式发动机。实施本发明的最佳实施方式13

图66的实施方式是通过一台机器具有上述实施方式11、12的发动机和泵的两种功能的例子。

如图67所示，机器本身的内壁借助阶梯部55将下部作为小径，汽缸3的外壁借助阶梯部56将下部作为小径，在汽缸3与机器本身的内壁之间形成了泵室57。泵室57的容积在汽缸3上升时增大并在其下降时缩小。在机器本身上设置了泵室57与加热器52、冷却器53的通道58、59。

阀体9的结构与上述实施方式一样。

在这里，当如图所示活塞5位于上死点时，将阀体9上推，经过进气口12、阀体开口部51和阀体9的筒状部9b，汽缸3的上方接通，阀体开口部51和排气口22被关闭。因此，通过加热器52加热、膨胀的系统内的流体流向汽缸3的上方并压下活塞5。当活塞5下降且其下端接触汽缸下部的阶梯部时，汽缸3被活塞5压下并与活塞5一起下降到下死点。

当汽缸3下降时，阀体9下降，进气口12与汽缸3之间被堵住，汽缸3通过排气口22与冷却器53连通。汽缸3的下降造成泵室57容积缩小。因此，存留在泵室57中的流体从泵室57中被压出并流向加热器52进行加热。在这个期间内，活塞5和汽缸3通过不平衡重量和惯性上升，泵室57的容积增大。在汽缸3上升的过程中，阀体9下降，因而被前述加热流体推动、冷却下来的流体从冷却器53流向泵室57并返回图示的状态。

如图68所示，与上述相反地，机器本身的内壁借助阶梯部55将下部作为大直径，汽缸3的外壁借助阶梯部56将下部作为大直径，在汽缸3与机器本身的内壁之间形成了泵室57。

在这种结构中，在汽缸3上升时，泵室57的容积增大，在下降时容积缩小。实施本发明的最佳实施方式14

图69是按下述构成汽缸3的双循环发动机并且它对应于 2，即在作为筒体的汽缸体3d的上端部，可升降地安装着设有开口部7、阀座8的汽缸端面部件3e。

汽缸体3d被固定在发动机本体上。因而，汽缸端面部件3e气密地安装在汽缸本体3d上，即使在压力上升时，也不丧失其与汽缸体3d的机密性。

汽缸端面部件3e通过杆75与驱动体76连接。驱动体76通过弹簧77而朝上受力，在活塞5下降时，它受活塞压迫地降低，而在上升时，它通过弹簧77的力上升。

在如图所示的活塞位于下死点的状态下，驱动体76下降，故通过杆75与驱动体76相连的汽缸端面部件3e下降，形成于汽缸端面部件3e上的阀座8和阀体9相互分开，汽缸3与排气口22连通地进行扫气。

当活塞5上升时，驱动体76暂时和活塞一起上升，阀座8接触中间阀27，关闭排气口13而只继续流入。当活塞继续上升时，汽缸端面部件3e通过弹簧77的力上顶中间阀27并接触阀体9，这样一来，进气口12也被关闭，进入压缩过程。随后，在活塞的上死点附近对燃料进行点火，汽缸内压力降低并返回图示状态。

在这种结构中，由于固定了汽缸体3d，所以在汽缸体与冷却水管道78之间不需要汽缸移动用的间隙，存在着不产生冷却效率降低的优点。

另外，尽管在上文中说明的是双循环发动机的结构，但这种结构同样适用于四循环发动机。也可以利用锁销19等、通过上述各实施方式所示的使升降式汽缸升降的装置来升降汽缸端面部件3e和驱动体76。参考例

根据本发明，当汽缸也和活塞一起移动时，能够简化所谓的排气(デイスプレ—サ—)型斯特林发动机的结构。

虽然很早就有人提出了斯特林发动机，但近几年为了原动机的效率化及低公害化才被重新认识。

排气型斯特林发动机是这样的：即排气汽缸的两端通过借助热交换器的气体及其它流体的流道相连，通过安装在排气汽缸内的排气活塞(デイスプレ—サ—ピストソ)的移动把冷气或暖气送入排气汽缸中，接着，从排气汽缸中把系统内的气体送入动力汽缸的上部，通过这种气体使装在动力汽缸中的动力活塞升降，从而获得动力。

因此，在现有的排气型斯特林发动机中，通常，需要排气汽缸与动力汽缸这两个独立汽缸和两个曲柄。

可是，通过和活塞一起地移动汽缸，可以用1个曲柄来驱动排气型斯特林发动机。以下，尽管流体表现为气体形式，但除气体外，也可以使用液体。

在图70中，在发动机本体的内部空间中，在下部形成了起到汽缸作用的小直径部81，上部为大直径部82，在小直径部81与大直径部82之间形成了阶梯部83。

而且，在前述大直径部82的上壁与大直径部82的下侧壁之间通过气体流道84相连，在该气体流道84中，从上往下地依次设置了冷却器53、热交换器85、加热器52，分别从大直径部82的上部供应冷气、从其下部供应暖气。

在前述小直径部81中，可自由升降地安装着汽缸88，在汽缸88的上端，一体地设置了排气活塞89。在排气活塞89的中央设置了通孔90，在汽缸88的下端部内侧设置了止动部88a。因此，排气活塞89能总在大直径部82的上下移动。

在汽缸88内安装了动力活塞91，动力活塞91与曲柄92相连。

在上文中，在排气活塞89上安装了密封用的活塞环93。通过活塞环93，在与发动机本体的大直径部内壁之间产生了摩擦阻力，即使动力活塞91在汽缸88内移动，排气活塞89却不移动。

上述斯特林发动机的动作如下所述。

另外，作为斯特林发动机的理论特性，在气流流道84中从理论上讲完全没有阻力，不管密封气体的压力如何，排气活塞上下的压力通常是相等的。

在图中，排气活塞89及动力活塞91一起位于上死点位置。此时，气体流道84内的气体偏向于加热器52那侧，因而，被加热器加热的气体使气体流道84中的压力上升。相当于上升压力的力经过通孔90作用于动力活塞91的顶面上，并且在动力活塞91上施加向下的力而使其下降。

当动力活塞91下降而曲柄角接近90度时，动力活塞91的下端接触汽缸88的止动部88a，汽缸88和与之一体的排气活塞89下降并一起到达下死点。

另外，在动力活塞91的运动和与之连动的汽缸88的运动中，为了使两者相位差(在上文中约为90度)不失常，必要时通过添加制动等来调节摩擦力。

在上文中，随着排气活塞89的降低，排气活塞89的上方空间扩大，下方空间缩小，这样一来，气体移向冷却器53侧。此时，被加热的气体在热交换器85中保存热量并且温度降低地流入冷却器53。

当系统内的气体被冷却时，气体流道84中的压力降低，产生了相当于降低压力的吸引力，动力活塞91被吸引而上升。因而，当曲柄角在270度附近时，动力活塞91的上端接触排气活塞89的底面并将排气活塞向上推。

随着排气活塞89上升，气体移向加热器侧并返回图示状态。

在气体移动中，当从加热器一侧移向冷却器一侧时，在热交换器中储存，当从冷却器一侧移向加热器一侧时，存储在热交换器中的热量被输出。因此，加热器中的加热量和冷却器中的冷却热量减少了。

因此，由于排气活塞与动力活塞成一体，所以能尽可能地缩短气体流道84，热损失也减少了。

通过形成上述结构，目前独立构成的排气活塞和动力活塞成为了一体，装置简化了并且可以实现小型化。

因此，由于气体流道短小就能满足，所以能够获得气体移动的应答性更好、能量密度更高效的斯特林发动机。发明效果

根据本发明，通过在比装在汽缸中的活塞的直径或比汽缸直径小的开口部上设置进排气阀，随汽缸内压力增大而提高阀的气密性，在能够通过简单结构而获得机密性高的阀装置的同时，能够把开口部面积增大到活塞直径极限，由此能够获得排气效率高的引擎等发动机。

此外，由于阀体在汽缸或设置于活塞上的阀座之间控制汽缸的压力，所以不需要在现有的原动机和泵等中见到的汽缸头和汽缸体之间的垫圈(故障多)。

此外，在本发明的内燃机中，通过使阀体的上下位置改变来改变汽缸的升降距离。由于活塞的升降距离是一定的，所以当使阀体位于上方而将汽缸的上死点设定得高时，汽缸内的压缩比较小，相反地，当使阀体位于下方而将汽缸的上死点设定得低时，汽缸内的压缩比较大。即，通过使阀体上下而在发动机运转中改变汽缸内的压缩比，由此能够进行燃烧效率的控制。

工业实用性

如上所述，本发明的阀装置能够通过简单结构而与活塞连动地启闭汽缸的进排气阀，并且可以通过增大阀面积而高效运转，它能够广泛地适用于内燃机、外燃机。

按照条约第19条的修改

1.一种发动机的阀装置，所述发动机具有被供给流体的汽缸、装在该汽缸内的活塞、对压缩流体向前述汽缸的吸排气进行切换的阀，在所述汽缸的端面上设置了其面积比活塞端面小的开口以形成阀座，在所述阀座的外侧设置了接触阀座的阀体，所述汽缸在轴向上可移动，形成在汽缸端面的所述阀座可以接触和离开阀体，当阀座和阀体接触而向汽缸内加压时，所述阀座在朝着阀体侧的方向上受力，阀体和阀座压接，所述汽缸的移动由活塞的移动来控制。

2.如权利要求1所述的发动机的阀装置，所述汽缸朝着阀体侧地受力，在汽缸的下部设有支承活塞下端的凸起的同时，在汽缸的下部侧壁上设有在活塞下降时打开的排气口，当所述活塞上升、对汽缸内加压时，阀座压接阀体，当活塞下降时，所述排气口打开，同时汽缸克服所受的力而下降，从而打开所述阀座。

3.如权利要求1所述的发动机的阀装置，所述汽缸由上汽缸和下汽缸构成，所述上汽缸朝着与阀体相反的一侧受力，所述下汽缸朝着上汽缸一侧受力，在下汽缸的下部设有支承活塞下端的凸起，在活塞上升时，下汽缸也上升，将上汽缸推上从而关闭阀座，当对汽缸内加压时，阀座压接阀体，当活塞下降时，所述下汽缸离开上汽缸，在两汽缸之间打开了排气口的同时，所述阀座打开，进气口打开。

4.如权利要求3所述的发动机的阀装置，在下汽缸的上部外侧上设有外凸缘，在外凸缘的下方形成流入室。

5.如权利要求1所述的发动机的阀装置，在汽缸的上方设有第二排气口，在使第二排气口与设置在汽缸侧壁上的排气口连通的同时，设置了单向阀，使得经汽缸侧壁的排气口而排出的高温流体不通过第二排气口。

6.如权利要求1所述的发动机的阀装置，所述汽缸朝着阀体侧地受力，在汽缸的下部设有支承活塞下端的凸起，在汽缸的上方设有具有排气口的第二阀体，所述阀体的动作与活塞的动作连动，当所述活塞上升而对汽缸内加压时，阀座压接阀体，通过第二阀体的动作来打开关闭排气口和进气口。

7.如权利要求1所述的发动机的阀装置，在所述阀体上设有随着阀体的升降而启闭的升降阀，还设有当升降阀打开时压缩流体流入汽缸中的流道，所述汽缸朝着与阀体相反的一侧受力，在汽缸的下部设有支承活塞下端的凸起，当所述活塞上升时，汽缸也上升从而关闭阀座，同时，打开所述升降阀，使压缩流体流入汽缸中，当对汽缸内加压时，在阀座压接阀体的同时，保持所述升降阀的打开状态，当活塞下降时，在所述阀座打开且排气口打开的同时，所述升降阀关闭。

8.如权利要求1所述的发动机的阀装置，在所述阀体上设有随着阀体的升降而启闭的升降阀，还设有当所述升降阀打开时，压缩流体流入汽缸中的流道，所述阀座在离开阀体的方向上受力，在汽缸的下侧壁上设有当活塞下降时打开的排气口，在所述活塞上升时，汽缸也上升从而关闭阀座，同时，所述升降阀打开，使压缩流体流入汽缸中，当对汽缸内加压时，在阀座压接阀体的同时，保持所述升降阀的打开状态，在活塞下降时，所述汽缸内的压缩流体从设置于汽缸下部侧壁上的排气口排出，汽缸通过所受的力而下降，从而关闭所述升降阀。

9.如权利要求1～8的任一项所述的发动机的阀装置，在阀体、第二阀体或升降阀上设置了燃料喷嘴和/或点火器。

10.一种发动机的阀装置，它在可自由升降的汽缸中安装有活塞，在该活塞的底面上设有开口而形成阀座，在所述阀座的上方设有阀体安装部，在所述阀体安装部上，可以升降地设置了其下端与阀座接触的、同时其上边缘接触所述阀体安装部的上边缘的有顶筒状阀体，在所述活塞上升时，活塞的阀座设在阀体下端，从而压下阀体，流体流入活塞与汽缸之间，压低汽缸。

Claims (8)

1.一种发动机的阀装置，所述发动机具有被供给流体的汽缸、装在该汽缸内的活塞、对压缩流体向前述汽缸的吸排气进行切换的阀，其特征在于，在所述汽缸的端面上设置了其面积比活塞端面小的开口以形成阀座，在所述阀座的外侧设置了接触阀座的阀体，所述汽缸的端面可以接触和离开阀体，当阀座和阀体接触而向汽缸内加压时，汽缸的端面在朝着阀体侧的方向上受力，阀体和阀座压接。

2.如权利要求1所述的发动机的阀装置，汽缸如下构成：在汽缸本体的一端部，安装着可在汽缸的轴向上移动的汽缸端面部件。

3.如权利要求1或2所述的发动机的阀装置，阀体靠近流入道和排气道，在所述流入道和排气道中设置了单向阀，在打开阀时，汽缸与流入道或排气道连通。

4.如权利要求1～3的任一项所述的发动机的阀装置，阀体由设有向汽缸供应燃料的孔且接触汽缸阀座的第一阀体，以及接触第一阀体外侧的第二阀体构成，在所述汽缸的端面与第一阀体之间设有供应稀薄燃料的供应口，在所述第一阀体与第二阀体之间设有供应浓燃料的供应口，在第二阀体上设有点火器。

5.如权利要求1～3的任一项所述的发动机的阀装置，在阀体上配设了燃料喷嘴和/或点火器。

6.如权利要求1或2所述的发动机的阀装置，阀体由上方有流入孔且接触汽缸的第一阀体，以及堵塞所述进气口的第二阀体构成，汽缸的端面在朝着阀体侧的方向上受力。

7.如权利要求1或2所述的发动机的阀装置，在阀座上方设置了随着阀体的升降而升降的升降阀，还设有在打开升降阀时使通过升降阀的压缩流体流入汽缸的流道。

8.一种发动机的阀装置，在可自由升降的汽缸中装有活塞，在活塞的底面上设有开口而形成阀座，在所述阀座的上方设有阀体安装部，在阀体安装部上，可以升降地设置了其下端与阀座接触的、同时其上边缘接触阀体安装部的上边缘的有顶筒状阀体，在活塞上升时，活塞的阀座接触阀体下端将阀体推上，流体流入活塞与汽缸之间，压低汽缸。

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