CN1930387A - 具有上活塞延伸部分的活塞的装置 - Google Patents

Abstract

一种二冲程循环发动机11，其具有活塞汽缸13和活塞汽缸14。所述活塞汽缸14具有中间活塞汽缸盖32，其横向穿过所述活塞汽缸14的内部布置。所述活塞13具有下部分18和至少一个竖立延伸构件66，其自下部分59向上延伸。所述竖立延伸构件66通过所述中间活塞汽缸盖32和活塞汽缸壁22间的间隙向上延伸到所述活塞汽缸的上部分16。所述活塞在所述活塞汽缸内的布置界定活塞汽缸上室70、活塞汽缸中间室72以及下室62。

Description

具有上活塞延伸部分的活塞的装置

相关申请的相互参照

本申请要求于2004年3月17日提交的美国专利申请No.10/804,351的权益，该专利申请的题目为“具有上活塞延伸部分的活塞的装置”(“Apparatus with Piston Having Upper Piston Extensions”)，因此，此申请的全部的公开于此引入用于所有目的。

技术领域

本发明通常涉及活塞驱动装置，例如泵和发动机。在一具体实施例中，本发明涉及二冲程循环发动机(two-stroke cycle engines)。

背景技术

现有技术中的扫气曲柄箱、装有汽门的汽缸的二冲程循环发动机(two-stroke cycle engine)通常用于多种轻型任务的应用中。然而，现有技术的二冲程循环发动机具有几个缺点。

一缺点是由于现有技术的二冲程循环发动机一般具有的进气口和排气口在约相同的水平而引起的。这导致在排气口废气排出随后出现一些进入的燃料空气混合物，因此降低了效率且增加了排放物。

现有技术的二冲程循环发动机的另一缺点在于，由于一些发动机的润滑油可通到排气口，因此产生排放物，且通常在排气口的壁上留下沉积物，因此形成硬炭层或“焦化”。

现有技术的二冲程循环发动机的另一缺点涉及，难于将进入的燃料空气混合物从发动机汽缸的底部带到点火器所位于的该汽缸的顶部。在部分节流阀操作期间，在汽缸中保留的大部分为燃过的气体。将未掺入燃过的气体的少量新鲜进入的混合物移动到点火器变得很有问题。不点火是典型的，导致不规则的操作以及湍振。已建议了多种装置，例如回流扫气式或偏转活塞用于将混合物传到燃烧室，而一些混合物不会通过排气口逃逸。然而，多种这些装置没有一种完全成功。

现有技术的二冲程循环发动机的另一缺点涉及难于润滑汽缸的壁和活塞。让活塞在汽缸的下周边附近的排气口和进气口之上通过限制了可传输给上汽缸壁的油量。于是，活塞推向汽缸壁导致擦伤和过早的磨损。

现有技术的二冲程循环发动机的另一缺点涉及使用曲柄箱作为用于扫气装料(charge)的输送泵。这导致在很有限的压力进行装料的传输，限制了扫气过程的控制。还需要将燃料与油混合或昂贵的供油系统，同样地需要仅在油蒸汽上存在的更昂贵的轴承。

已使用燃料喷射系统来降低排放物以及延迟燃料喷射直到排放口关闭。然而，这样的系统通常是昂贵的，其通常涉及新的问题。

多年来，已做了努力来将新鲜的燃料空气料直接传输到火花塞，以确保每一活塞冲程的点火。然而，这些努力都没有真正成功。

因此，需要一种二冲程循环发动机，其以有效而便宜的方式消除前述在现有技术中的问题。

发明内容

本发明满足此需要。最广意义上，本发明为一种装置，其适合于使用于二冲程循环发动机和泵中。所述装置包括：(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、活塞汽缸内侧壁以及活塞汽缸顶罩(piston cylinder top cover)，所述活塞汽缸进一步具有界定在所述活塞汽缸上部分内的进气口，和界定在所述活塞汽缸下部分内的排气口；(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸内侧壁和所述活塞汽缸盖之间的至少一个盖间隙；(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有活塞外侧壁，其尺寸定为并成形为可操作地与所述活塞汽缸内侧壁密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述活塞汽缸下部分内；以及活塞上部分，其包括至少一个竖立延伸构件(uprightextension member)，所述至少一个竖立延伸构件具有最上部分，所述至少一个竖立延伸构件自所述活塞下部分向上延伸通过所述至少一个盖间隙，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸内侧壁和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆以操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；以及(d)活塞顶壁，其横向地布置到所述活塞汽缸内侧壁，且连接到所述至少一个竖立延伸构件的最上部分，所述活塞顶壁适合于与所述活塞汽缸内侧壁配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分中的封闭上室，所述活塞顶壁还适合于与所述至少一个竖立延伸构件、所述活塞汽缸内侧壁和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以形成紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室。

在本发明的一特定实施例中，其中本发明使用于二冲程循环发动机，本发明进一步包括用于可选地允许流体传输到所述中间室，以及可选地防止流体从所述中间室传输的阀，用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输的装置，以及接近所述下室布置的点火器。

附图说明

参照下面的描述、所附权利要求和附图，本发明的这些和其它特征、方面及优点将会变得更好理解，其中：

图1为具有本发明特征的第一装置的横截面视图；

图2为沿线2-2所截取的图1所示的装置的横截面；

图3为图1所示装置的另一横截面视图，其显示活塞在不同位置；

图4为图1所述装置的活塞部件的透视图；

图5为使用于该装置中的活塞顶壁阀的透视图；

图6为图4所示的活塞和关联部件的分解透视图；

图7为显示使用于该装置中的第一可替换的活塞顶壁阀的分解透视图；

图8为显示使用于该装置中的第二可替换的活塞顶壁阀的分解透视图；

图9为具有本发明特征的第二装置的横截面视图；

图10为具有本发明特征的第三装置的横截面视图；

图11为图10所示装置的另一横截面视图，其阀在关闭的位置；

图12为具有本发明特征且显示竖立延伸构件的活塞的剖面透视图；

图13为具有本发明特征的活塞的另一剖面透视图，且其显示相对竖立延伸构件的活塞汽缸盖部件；

图14和15为与活塞汽缸盖部件有关的活塞竖立延伸构件剖面透视图；

图16为与火花塞有关的活塞汽缸盖构件的透视图；

图17为具有本发明特征的第四装置的横截面透视图；

图18为图17所示的装置的第一分解图；

图19为图17所示的装置的第二分解图；

图20为图17所示的装置的第一横截面侧视图；

图21为图17所示的装置的第二横截面侧视图；

图22为具有本发明特征的装置的横截面透视图，其示出相对活塞汽缸内部和活塞汽缸盖的密封条的布置；

图23A、23B和23C是分别沿图3中的线23A、23B和23C所截取的横截面视图；

图24为沿图23A中的线24-24所截取的横截面视图；

图25为沿图23A中的圆箭头25所截取的横截面视图；

图26为沿23C中的圆箭头26所截取的局部横截面视图；

图27为具有本发明特征的第五装置的横截面侧视图；以及

图28为具有本发明特征的第六装置的横截面侧视图。

详细说明

下面的论述详细地描述了本发明的一实施方式，以及此实施方式的几种变换。然而，此论述不应解释成将本发明限制于这些特殊的实施方式。本领域的实施者也应该认识到许多其它的实施方式。

本发明为装置10，其可使用于二冲程循环发动机11或泵12中，图1-26示出了使用于二冲程循环发动机11中的装置10。图27和28示出使用于泵12中的装置10。

本发明包括独特结构的活塞13，其布置在独特结构的活塞汽缸14中。活塞汽缸14具有活塞汽缸上部分16、活塞汽缸下部分18和活塞汽缸顶罩20。活塞汽缸14进一步包括一个或更多活塞汽缸侧壁22，每一个具有内表面24。

在装置10使用于二冲程循环发动机11中的实施例中，至少一个进气口26界定在活塞汽缸上部分16内，以及至少一个排气口28界定在活塞汽缸下部分18内。进气口26适合于例如通过汽化器或燃料喷射器(未示出)将燃料空气混合物30放进到活塞汽缸14的上部分16内。

中间的活塞汽缸盖32固定地布置在活塞汽缸14内，从而使活塞汽缸上部分16和活塞汽缸下部分18分开。活塞汽缸盖32横向地穿过活塞汽缸14的内部延伸，且具有上表面34、下表面36和侧壁38。

活塞汽缸盖32通过任何合适的方法，例如通过焊接、力配合或与活塞汽缸14整体形成，可固定地安装在活塞汽缸14内。可选地，弹性密封件40设置在活塞汽缸盖32和每一活塞竖立延伸构件66(下面描述)的内壁之间。

活塞汽缸盖32布置在活塞汽缸14内，以界定活塞汽缸侧壁22和活塞汽缸盖32之间的至少一个盖间隙42。在附图中所示的实施例中，活塞汽缸盖32具有一对对置的平侧壁38，从而界定一对对置的盖间隙42。

也在附图中所示的实施例中，汽缸具有绕其外部的多个冷却翼片44。可替换地，可取消冷却翼片44，且可提供用于液体冷却的内部通道。

活塞13可滑动地布置在活塞汽缸14内。活塞13通过活塞杆48可操作地连接到曲柄轴46，且适合于在向上的循环和向下的循环间，在活塞汽缸14内往复运动。曲柄销50可旋转地安装在活塞13的下部分59内。活塞杆48具有上部分，其绕曲柄销50布置，且活塞杆48延伸以与布置在传统曲柄箱56内的传统曲柄轴46啮合。

在图4、5和6中最佳地显示出活塞13。活塞13具有至少一个活塞外侧壁58。该至少一个活塞外侧壁58的尺寸定为并成形为可操作地与至少一个活塞汽缸侧壁22的内表面24密封。

活塞13具有的活塞下部分59布置在活塞汽缸下部分内。活塞下部分具有上表面60，其适合于与活塞汽缸侧壁22的内表面24、竖立延伸构件66和活塞汽缸盖32的下表面36配合，以界定封闭的下室62。在装置10使用于二冲程循环发动机11的情况下，下室62用作燃烧室。

活塞13还具有活塞上部分64，其包括至少一个竖立延伸构件66。至少一个竖立延伸构件66从活塞下部分59向上延伸，通过至少一个盖间隙42，且可向上延伸到活塞汽缸上部分16。

在附图中所示的实施例中，至少一个竖立延伸构件66包括一对对置的竖立延伸构件66。在这样的实施例中，活塞汽缸盖32布置在活塞汽缸14内，以界定活塞汽缸侧壁22的内表面24和活塞汽缸盖32之间的至少一对对置的盖间隙42。对置的竖立延伸构件66对的每一个从活塞下部分59向上延伸，通过两对置的盖间隙42之一，且可延伸到活塞汽缸上部分16。

活塞顶壁68横向地布置在活塞汽缸14内，且附接到至少一个竖立延伸构件66的最上部分。活塞顶壁68适合于与活塞汽缸侧壁22的内表面24配合，以界定在活塞汽缸上部分16中的封闭上室70，其紧接在活塞顶壁68之上。装置10使用于二冲程循环发动机11的情况下，上室70用作进气歧管。

活塞顶壁68还适合于与至少一个竖立延伸构件66、活塞汽缸侧壁22的内表面24和活塞汽缸盖32的上表面34配合，以界定封闭的中间室72。在装置10使用于二冲程循环发动机11的情况下，中间室72用作扫气通道。

阀74设置在活塞汽缸14内，用于可选地允许流体传输到中间室72，以及用于可选地防止流体从中间室72传输。

在图1-8中所示的实施例中，阀74为惯性阀(inertial valve)，其布置在活塞顶壁68内。惯性阀74适合于在活塞13的向下循环时通过惯性和压力打开，以及在活塞13的向上循环时，通过相反的惯性和压力而关闭。图5和6示出了使用于本发明中的第一惯性阀74。图7和图8示出了使用于本发明的两可替换的惯性阀74。

在图9和28中所示的实施例中，阀74为外部阀74，其一般为机械或电磁阀74(图9)，或辨阀或簧片阀74(图28)。在两种例子中，阀74控制通过通道75直接注入到中间室72的流体的流动，其通过汽缸侧边22行进。在阀74为辨阀或簧片阀的情况下，在活塞13的向上循环期间，通过进入流体的流动打开阀74，以及在活塞13的向下循环期间，通过中间室72内的压力关闭其。

还提供装置76，用于可选地允许流体在中间室72和下室62之间传输，以及用于可选地防止流体在中间室72和下室62之间传输。在一实施例中，这样的装置76由阀78提供。图10和11示出了这样的实施例。阀78为提升阀，具有细长的阀杆(elongated valve rod)80，其延伸通过活塞汽缸顶罩20、通过活塞顶壁68中的阀开口81、以及通过活塞汽缸盖中的增大的通道82。盘84布置在阀杆80的端部。提升阀可由多种装置76，一般由机电传动器(actuator)85操作来向上和向下移动。如图10所示，提升阀可移动到其下位置，其中盘构件与活塞汽缸盖中的通道82间隔开。如图11所示，在提升阀在上位置的情况下，活塞顶壁68中的通道82由提升阀密封关闭，因此保持下室62中的燃料空气混合物30。

可选地，通过布置在至少一个竖立延伸构件66内的至少一个扫气通道86来提供装置76，其用于可选地允许流体在中间室72和下室间传输。在活塞13的向上循环和向下循环的一部分期间，扫气通道86对于中间室72和下室62是开着的。因此，在活塞13的向下的循环期间，活塞13压缩在活塞汽缸盖32和活塞顶壁68之间的中间室72中的流体。在这样的压缩的情况下，中间室72内的流体通过扫气通道86被驱使到下室62内。

在图1-9、12-16以及23-26中所示的实施例中，竖立延伸构件66对的每一个包括多个扫气通道86。在这些附图中所示的实施例中，竖立延伸构件66对的每一个中的一些扫气通道86具有顶壁88，以及竖立延伸构件66对的每一个中的一些扫气通道86没有顶壁88。具有顶壁88的扫气通道86还具有底壁90，该底壁90布置在比没有顶壁88的扫气通道86的底壁90的低的高度处。许多其它的扫气通道结构是可能的。

扫气通道的尺寸和长度是预定的，且设计成以使较大或较小的力作用于扫气通道86，以在下室62内的预定位置提供足够的新鲜混合物，来确保每一冲程的点火。扫气通道86还设计成且其尺寸定为以实现燃料空气混合物30的大部分从中间室72流动到下室62。合适的扫气通道结构提供了期望的数量或百分率的燃料空气混合物30传输到下室62中的预定位置。如图12-15所示，可成形扫气通道86，以将燃料空气混合物30导引到下室62内的特定位置。如图15和16所示，活塞汽缸盖32可也成形以将燃料空气混合物30导引到下室62内的特定位置。

在活塞循环的起始，所有的扫气通道86由活塞汽缸盖32关闭，因此防止中间室72和下室62之间的流体连通。

在装置10使用于二冲程循环发动机11中的实施例中，装置10进一步包括点火器92，其接近下室62布置，用于点燃下室62内的流体。一般上，这样的点火器92由普通的火花塞提供。在一实施例中，点火器92居中放置，以使燃烧周期最小化，以及因此改善燃烧。

图17-21示出了可替换实施例，其中点火器92垂直安装在活塞汽缸盖32中。此实施例还示出使用活塞汽缸盖套圈(collar)93将活塞汽缸盖32安装到活塞汽缸14中的可替换方法，该活塞汽缸盖套圈93具有其自己的冷却翼片44。在该实施例中，点火器的电极布置在下室62中，且其上部分布置在纵向布置的管94内，该管94穿过活塞顶壁68，且固定在活塞汽缸盖32处。管94用作火花塞的通道。此实施例由于火花塞的中心定位而提供了极好的混合物燃烧。由于由管94占据的体积有效地降低了活塞汽缸上部分16的体积，因此如所示，可增加活塞汽缸上部分16的直径以补偿这样的体积损失。

如图22-26所示，多个轴向定向的垂直密封条96可安装在纵向延伸、沿周边隔开的密封条槽98中，其在活塞汽缸侧壁22的内表面24中。垂直密封条96布置在活塞汽缸14中，以密封各竖立延伸构件66的两侧。一般，垂直密封条96以活塞行程的长度延伸。在附图所示的实施例中，垂直密封条96还滑动地布置在垂直活塞槽99中，其界定在活塞13的外侧壁中。通过将垂直密封条96布置在垂直活塞沟槽99中，垂直密封条96用于使活塞汽缸14内的活塞13的旋转运动最小化。

提供多个垂直密封条96，以界定汽缸壁的内表面24上的两沿直径对置的推进扇形体(thrust quadrant)100和两沿直径对置的排出扇形体(exhaust quadrant)102。推进扇形体100在图23A中表示出，以及排出扇形体102在图23B中表示出。推进扇形体100基本平行于曲柄轴46，且承载将活塞13的往复运动变成曲柄轴46的旋转运动的压力。

垂直密封条96提供四种功能：气体密封、竖立延伸构件66的薄缘处的热耗散、控制活塞汽缸内表面24和活塞13上的油、以及防止活塞13旋转。

侧密封条106布置在活塞汽缸盖32的各侧壁上，以密封竖立延伸构件66与活塞汽缸盖32。侧密封条106的上的相应端每一个配合垂直密封条96的边缘。

在附图所示的实施例中，密封条96和106由细长的、波状的、正弦波弹簧构件104沿径向推向活塞13，其安装在密封条槽98中。

多个活塞环108布置在活塞13的下部分59中的环形沟槽109中，，以提供活塞13和汽缸壁22之间的有效密封。在附图所示的实施例中，五个活塞环108布置在活塞13中的相应活塞环沟槽109中。第一活塞环108a安装在活塞下部分59的上端中的活塞环沟槽109中，以及三个活塞环108，第二活塞环108b、第三活塞环108c和第四活塞环108d安装在活塞13的下部分59中相应活塞环沟槽109中。第五活塞环108e布置在活塞下部分59底部处的活塞环沟槽109中。

活塞环108是传统类型，相对于活塞汽缸14，其尺寸过大，且每一个具有间隙111，因此相对活塞汽缸壁22施加沿径向向外的恒定弹簧压力，以引起活塞环108填充活塞13和汽缸14间的任何隙距。

每一活塞环108已界定在其周边的两沿直径对置的推进象限110和两沿直径对置的排出扇形体112。这些扇形体相应于由密封条106界定的扇形体。除了第一活塞环108a外，活塞环108的扇形体110或112的一些例如通过向下磨而具有减少的直径的周边部分，如图23A和23B所示。相应活塞环108的扇形体的减少的边缘使油能够沿汽缸壁22向上通过，以提供汽缸壁22和活塞13间的润滑。

活塞环108适合于实现活塞13的上部分的润滑，以及布置和构造其，使得油可经竖立延伸构件66通过，因此润滑活塞汽缸上壁22和临近部件。当这些同样的环密封下室62时，油可沿活塞汽缸壁22向上通过，以润滑相对活塞汽缸壁22的竖立延伸构件66。

各活塞环108中的凹口114与垂直密封条96对齐，以防止活塞环108和垂直密封条96之间的接触。活塞环108中的凹口114用于防止活塞环旋转的另外目的。

第一活塞环108a用作压缩环。此第一活塞环108a具有相同的外径。此活塞环108a操作以防止油达到上室70，以及对中间室72提供压缩密封。

第二活塞环108b也提供压缩环的功能。此第二活塞环108b在其推进扇形体110处具有减少的直径。此环108b的目的在于允许油通过推进扇形体100沿汽缸14向上移动，以及润滑活塞的竖立延伸构件66。此活塞环108还帮助密封下室62。

第三活塞环108c用作刮油刀(oil scraper)。第三活塞环108c具有减少直径的推进扇形体110，以允许油通过推进扇形体110沿汽缸壁22向上移动，来润滑竖立延伸构件66和汽缸壁22。

第四活塞环108d用作油控制活塞环108。第四活塞环108d在其排出扇形体112处具有减少的直径。此环108帮助控制油在推进扇形体100上的传输，以及将到排出扇形体102的油减到最少。

第五活塞环108e用作刮油刀。此最低的活塞环108e在其推进扇形体110具有减少的直径。此活塞环108e用于从排出扇形体102刮除油，以及允许油沿汽缸14的推进侧110向上移动。

在操作时，图1-6示出的二冲程循环发动机11如下操作。当活塞13在循环结束到达其最低点时，惯性阀74关闭，一些扫气通道86可关闭，以及排气口28打开。上室70尺寸达到最大且充满新鲜的燃料空气混合物30。，中间室72尺寸达到最小，且充满来自刚结束的活塞循环的剩余的燃料空气混合物30。下室62尺寸达到最大，且充满两组气体。在下室62的底部是来自刚结束的活塞循环的废气。以及在下室62的上部分为先前残留在中间室72内的新鲜的燃料空气混合物30。排气口28打开，且在下室62的下部分内的废气通过下室62的上部分中的新鲜的燃料空气混合物30被压出下室62。构造装置10，使得正好在下室62内的新鲜的燃料空气混合物30达到排气口28之前，活塞13开始其向上循环，且活塞下部分59的外表面向上移动覆盖住排气口28。

在活塞13开始其向上运动后，惯性阀74打开。当活塞顶壁68开始使上室70收缩且使中间室72膨胀时，新鲜的燃料空气混合物30从上室70流动到中间室72。扫气通道86暂时打开，然后再次关闭以密封关闭下室62。当活塞13此后继续向上移动时，下室62内的新鲜的燃料空气混合物30压缩。

当活塞13通过其最上位置且开始其向下循环时，惯性阀74关闭，以及上室70尺寸达到最小。中间室72尺寸达到最大，且充满新鲜的燃料空气混合物30。扫气通道86关闭，下室62尺寸达到最小，且充满压缩的燃料空气混合物30。

正好在此点之前，点火器92点火，使下室62内的压缩的燃料空气混合物30爆炸，以及因此向下驱动活塞13。

当活塞13向下前进时，惯性阀74保持关闭。上室70膨胀，将新鲜的燃料空气混合物30吸入到上室70中。中间室72收缩，且中间室72内的新鲜的燃料空气混合物30压缩。下室62膨胀，且充满废气。

当活塞13进一步继续向下时，排气口28打开，扫气通道86打开，且中间室72内的新鲜的燃料空气混合物30压缩到下室62的上部分。新鲜的燃料空气混合物30从中间室72向下室62的上部分的流动向下压缩下室62内的废气。

此后，当活塞13接近其最低点时，一些扫气通道86关闭。在活塞13到达其最低点后，新的活塞循环开始。

如上所述，装置10也可有效地使用于泵12中。许多不同的泵12的构造是可能的。图27和28示出了其中的仅两个。在图27中，所有的三个室62、70和72用于泵12流体，例如液体。装置10类似于前述的哪些装置。然而，在图27所示的实施例中，上室70与上部分进气口116和上部分排出口118可选的连通。此外，中间室72和下室与中间部分进气口120和中间部分排出口122可选的连通。

提供上室进气阀124用于在活塞13的向下循环期间，允许流体通过上部分进气口116进入上室70，以及用于在活塞13的向上循环期间，防止流体通过上部分进气口116流出上室70。

提供中间室进气阀126用于在活塞13的向上循环期间，允许流体通过中间部分进气口120进入中间室72，以及用于在活塞13的向下循环期间，防止流体通过中间部分进气口120流出中间室72。

提供下室进气阀128用于在活塞13的向下循环期间，允许流体通过中间部分进气口120进入下室62，以及用于在活塞13的向上循环期间，防止流体通过中间部分进气口120流出下室62。

提供上室排出阀130用于在活塞13的向上循环期间，允许流体通过上部分排出口118流出上室70，以及用于在活塞13的向下循环期间，防止流体通过上部分排出口118流入上室70。

提供中间室排出阀132用于在活塞13的向下循环期间，允许流体通过中间部分排出口122流出中间室72，以及用于在活塞13的向上循环期间，防止流体通过中间部分排出口122流入中间室72。

最后，提供下室排出阀134用于在活塞13的向上循环期间，允许流体通过中间部分排出口122流出下室62，以及用于在活塞13的向下循环期间，防止流体通过中间部分排出口122流入下室62。

图28示出第二泵12的构造。图28所示的实施例使用上室70来泵12流体，例如空气，以及中间和下室使用于二冲程循环发动机11中以驱动泵12。

活塞汽缸14的上部分界定上部分进气口116和上部分排出口118。活塞汽缸14的下部分18界定排气口28(未在图28中示出)。

提供上室进气阀124用于在活塞13的向下循环期间，允许流体通过上部分进气口116进入上室70，以及用于在活塞13的向上循环期间，防止流体通过上部分进气口116流出上室70。

提供上室排出阀130用于在活塞13的向上循环期间，允许流体通过上室排出口118流出上室70，以及用于在活塞13的向下循环期间，防止流体通过上部分排出口118流入上室70。

提供阀74用于可选地允许流体向中间室72传输，以及用于可选地防止流体自中间室72传输。在图28所示的实施例中，通过瓣阀或簧片阀74提供这样的阀74。在其它实施例中，可由布置在活塞13的上壁68内的内惯性阀74代替瓣阀或簧片阀74。

还提供装置76，用于可选地允许流体在中间室72和下室62间传输，以及用于可选地防止流体在中间室72和下室62之间传输。在图28所示的实施例中，如关于图1-9和12-26所示的实施例所述，这样的装置76由竖立延伸构件66中的扫气通道86来提供。

最后，点火器92接近下室62设置，以用于点燃下室62内的流体。

如图28所示，上室排出口118可连接到排气口28，用于提供混合的空气和废气混合物。在其它实施例中，可保持上室排出口118与排气口28分开。

本发明提供一种便宜、有效率和有效的方式，其用于解决现有技术的二冲程循环发动机所具有的在排气口废气排出随后出现进入的燃料空气混合物的问题。在本发明中，通过将燃料空气混合物引入燃烧室的顶部处来接近此问题。以此方式，混合物必须沿汽缸向下行进，其在达到排气口之前充满燃烧室。通过控制引进的混合物的量，活塞在向上运动中，在任何混合物逃逸之前关闭排气口。

本发明还提供一种简单、有效率且便宜的方式，其用于解决现有技术的二冲程循环发动机所具有的润滑油通到排气口的问题。在本发明中，通过环和密封件的扇形体系统以及将排气口定位在非推进扇形体上来解决此问题。汽缸中的长的密封件隔离扇形体，以及环限制到非推进扇形体的油。当这些扇形体上的活塞负载是最小时，这对发动机操作不会有害。

本发明还提供一种简单、有效率且便宜的解决方案，其用于解决现有技术的二冲程循环发动机所具有的将进入的燃料空气混合物从发动机底部带到点火器所位于的该汽缸的顶部的问题。在本发明中，通过能够将进入的混合物直接输运到燃烧室的顶部的较高压力的扫气室来解决此问题。成形和导引输运通道，确保即使在很小的节流阀开口情况下，可燃烧混合物在点火器处。

本发明还提供一种简单、有效率且便宜的解决方案，其用于解决现有技术的二冲程循环发动机所具有的难于润滑汽缸壁的问题。在本发明中，通过连续供给推进扇形体油来解决此问题。由于在发动机操作期间，活塞竖立部分覆盖这些扇形体，因此这些扇形体并不遭受燃烧热。在这些扇形体没有口打开，因此油可自由地在汽缸壁和活塞间向上流动。

本发明还提供一种简单、有效率且便宜的解决方案，其用于解决现有技术的二冲程循环发动机所具有的使用曲柄箱作为用于扫气装料的输送泵。在本发明中，通过中间室来解决此问题。此室以大于曲柄箱泵许多倍的势压力将进入的混合物直接输运到燃烧室。另外，这让曲柄箱可用以用作油泵，避免油与燃料的混合，以及允许使用便宜的普通轴承。

因此，已描述了本发明，应该理解，在不脱离上述的本发明的范围和合宜意图的情况下，可采取多种结合更改和修改。

Claims (21)

1.一种使用于二冲程循环发动机或泵中的装置，所述装置包括：

(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、具有内表面的活塞汽缸侧壁以及活塞汽缸顶罩，所述活塞汽缸进一步具有界定在所述活塞汽缸上部分内的进气口，和界定在所述活塞汽缸下部分内的排气口；

(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的至少一个盖间隙；

(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有带外表面的活塞侧壁，所述活塞的尺寸定为并成形为可操作地与所述活塞汽缸内侧壁密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述下活塞内；以及活塞上部分，其包括至少一个竖立延伸构件，所述至少一个竖立延伸构件具有最上部分，所述至少一个竖立延伸构件自所述活塞下部分向上延伸通过所述至少一个盖间隙，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面、所述至少一个竖立延伸构件和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆被操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；

(d)活塞顶壁，其横向地布置在所述活塞汽缸内，且连接到所述至少一个竖立延伸构件的最上部分，所述活塞顶壁适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分的封闭的上室，所述活塞顶壁还适合于与所述至少一个竖立延伸构件、所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室；

(e)阀，其用于可选地允许流体到所述中间室的传输，以及可选地防止流体自所述中间室的传输；以及

(f)装置，其用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输，以及用于可选地防止所述流体在所述中间室和所述下室间传输。

2.如权利要求1所述的装置，其进一步包括点火器，其接近所述下室布置，用于点燃所述下室内的流体。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述中间活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的一对对置的盖间隙，其中所述至少一个竖立延伸构件包括一对对置的竖立延伸构件，以及其中所述对置的一对竖立延伸构件的每一个自所述活塞下部分向上延伸通过所述两对置的盖间隙之一，且可向上延伸到所述活塞汽缸上部分。

4.如权利要求1所述的装置，其进一步包括点火器，其接近所述下室布置，用于点燃所述下室内的流体，其中所述中间塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的一对对置的盖间隙，其中所述至少一个竖立延伸构件包括一对对置的竖立延伸构件，以及其中所述对置的一对竖立延伸构件的每一个自所述活塞下部分向上延伸通过所述两对置的盖间隙之一，且可向上延伸到所述活塞汽缸上部分。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述阀为布置在所述活塞汽缸外部的机电阀。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述阀为辨阀或簧片阀。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述装置可操作地布置在二冲程循环发动机内。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述装置可操作地布置在泵内。

9.一种使用于二冲程循环发动机中的装置，所述装置包括：

(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、具有内表面的活塞汽缸侧壁以及活塞汽缸顶罩，所述活塞汽缸进一步具有界定在所述活塞汽缸上部分内的进气口，和界定在所述活塞汽缸下部分内的排气口；

(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的至少一个盖间隙；

(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有带外表面的活塞侧壁，所述活塞的尺寸定为并成形为可操作地与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述活塞汽缸下部分内；以及活塞上部分，其包括至少一个竖立延伸构件，所述至少一个竖立延伸构件具有最上部分，所述至少一个竖立延伸构件自所述活塞下部分向上延伸通过所述至少一个盖间隙，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面、所述至少一个竖立延伸构件和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆被操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；

(d)活塞顶壁，其横向地布置在所述活塞汽缸内，且连接到所述至少一个竖立延伸构件的所述最上部分，所述活塞顶壁适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分的封闭上室，所述活塞顶壁还适合于与所述至少一个竖立延伸构件、所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室；

(e)阀，其用于可选地允许流体在所述上室和所述中间室间传输，以及可选地防止流体在所述上室和所述中间室间传输；以及

(f)装置，其用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输，以及用于可选地防止所述流体在所述中间室和所述下室间传输；以及

(g)点火器，其接近所述下室布置，用于点燃所述下室内的流体。

10.一种使用于二冲程循环发动机中的装置，所述装置包括：

(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、具有内表面的活塞汽缸侧壁以及活塞汽缸顶罩，所述活塞汽缸进一步具有界定在所述活塞汽缸上部分内的进气口，和界定在所述活塞汽缸下部分内的排气口：

(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的一对对置的盖间隙；

(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有带外表面的活塞侧壁，所述活塞的尺寸定为并成形为可操作地与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述活塞汽缸下部分内；以及活塞上部分，其包括一对对置的竖立延伸构件，其都具有最上部分，所述一对竖立延伸构件的每一个自所述活塞下部分向上延伸通过所述两对置的盖间隙之一，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面、所述竖立延伸构件和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆被操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；

(d)活塞顶壁，其横向地布置在所述活塞汽缸内，且连接到所述一对竖立延伸构件的所述最上部分的每一个，所述活塞顶壁被布置成与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分的封闭上室，所述活塞顶壁还适合于所述一对竖立延伸构件、所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室；

(e)阀，其用于可选地允许流体在所述上室和所述中间室间传输，以及可选地防止流体在所述上室和所述中间室间传输；以及

(f)装置，其用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输，以及用于可选地防止流体在所述中间室和所述下室间传输；以及

(g)点火器，其接近所述下室布置，用于点燃所述下室内的流体。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述阀为布置在所述活塞顶壁内的惯性阀，且适合于在所述活塞的向下循环时打开，以及在所述活塞向上循环时关闭。

12.如权利要求10所述的装置，其中所述用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输的装置为阀。

13.如权利要求10所述的装置，其中所述用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输的装置包括至少一个扫气通道，其布置在所述一对竖立延伸构件的每一个内，所述扫气通道在所述活塞的所述向上循环时与所述中间室连通，以及在所述活塞的所述向下循环时与所述中间室和所述下室连通。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述一对竖立延伸构件的每一个包括多个扫气通道，所述一对竖立延伸构件的每一个中的所述扫气通道的至少一个具有项壁，以及所述一对竖立延伸构件的每一个中的所述扫气通道的至少一个没有顶壁。

15.如权利要求10所述的装置，其进一步包括多个隔开的垂直密封条，其安装在所述汽缸壁的所述内表面中的沿周边间隔的槽中。

16.如权利要求15所述的装置，其进一步包括弹簧，其布置在所述槽中，以沿径向向内向着所述活塞推其中的所述的相应垂直密封条，

17.如权利要求15所述的装置，其中所述垂直密封条可滑动地布置在垂直活塞槽内，其界定在所述活塞的外壁中。

18.如权利要求10所述的装置，其进一步包括布置在所述活塞汽缸盖的每一侧上的侧密封条。

19.如权利要求10所述的装置，其进一步包括布置在多个隔开的沟槽中的多个活塞环，其界定在所述活塞的所述外表面中，以及其中所述多个活塞环具有减小的边缘部分，以实现沿所述活塞壁的所述内表面向上的油的通道。

20.一种使用于泵中的装置，所述装置包括：

(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、具有内表面的活塞汽缸侧壁以及活塞汽缸顶罩，所述活塞汽缸进一步具有：上部分进气口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；中间部分进气口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；上部分排出口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；以及中间部分排出口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；

(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的至少一个盖间隙；

(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有带外表面的活塞侧壁，所述活塞的尺寸定为并成形为可操作地与所述活塞汽缸密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述活塞汽缸下部分内；以及活塞上部分，其包括至少一个竖立延伸构件，所述至少一个竖立延伸构件具有最上部分，所述至少一个竖立延伸构件自所述活塞下部分向上延伸通过所述至少一个盖间隙，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面、所述至少一个竖立延伸构件和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆被操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；

(d)活塞顶壁，其横向地布置到所述活塞汽缸，且连接到所述至少一个竖立延伸构件的所述最上部分，所述活塞顶壁适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分的封闭上室，所述活塞顶壁还适合于与所述至少一个竖立延伸构件、所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室；

(e)上室进气阀，其用于在所述活塞的向下循环期间，允许流体通过所述上部分进气口进入到所述上室，以及用于在所述活塞的向上循环期间，防止流体通过所述上部分进气口流出所述上室；

(f)中间室进气阀，其用于在所述活塞的向上循环期间，允许流体通过所述中间部分进气口进入到所述中间室，以及用于在所述活塞的向下循环期间，防止流体通过所述中间部分进气口流出所述中间室；

(g)下室进气阀，其用于在所述活塞的向下循环期间，允许流体通过所述中间部分进气口进入到所述下室，以及用于在所述活塞的向上循环期间，防止流体通过所述中间部分进气口流出所述下室；

(h)上部分排出阀，其用于在所述活塞的向上循环期间，允许流体通过所述上部分排出口流出所述上室，以及用于在所述活塞的向下循环期间，防止流体通过所述上部分排出口流入所述上室；

(i)中间室排出阀，其用于在所述活塞的向下循环期间，允许流体通过所述中间部分排出口流出所述中间室，以及用于在所述活塞的向上循环期间，防止流体通过所述中间部分排出口流入所述中间室；

(j)下室排出阀，其用于在所述活塞的向上循环期间，允许流体通过所述中间部分排出口流出所述下室，以及用于在所述活塞的向下循环期间，防止流体通过所述中间部分排出口流入所述下室。

21.一种使用于泵中的装置，所述装置包括：

(a)活塞汽缸，其具有活塞汽缸上部分、活塞汽缸下部分、具有内表面的活塞汽缸侧壁以及活塞汽缸顶罩，所述活塞汽缸进一步具有：上部分进气口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；上部分排出口，其界定在所述活塞汽缸侧壁内；以及排气口，其界定在所述活塞汽缸下部分内；

(b)中间活塞汽缸盖，其固定地布置在所述活塞汽缸内，以把所述活塞汽缸上部分与所述活塞汽缸下部分分开，所述活塞汽缸盖横向延伸穿过所述活塞汽缸的内部，且具有上表面和下表面，所述活塞汽缸盖布置在所述活塞汽缸内，以界定所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖之间的至少一个盖间隙；

(c)活塞，其可滑动地布置在所述活塞汽缸内，所述活塞具有带外表面的活塞侧壁，所述活塞的尺寸定为并成形可操作地与所述活塞汽缸密封，所述活塞还具有：带有活塞下部分上表面的活塞下部分，其布置在所述活塞汽缸下部分内；以及活塞上部分，其包括至少一个竖立延伸构件，所述至少一个竖立延伸构件具有最上部分，所述至少一个竖立延伸构件自所述活塞下部分向上延伸通过所述至少一个盖间隙，且可向上延伸到所述汽缸上部分，所述活塞下部分上表面适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面、所述至少一个竖立延伸构件和所述活塞汽缸盖的所述下表面配合，以界定封闭的下室，所述活塞通过活塞杆被操作地连接到曲柄轴，以及适合于在向上循环和向下循环间，在所述活塞汽缸内往复运动；

(d)活塞顶壁，其横向地布置到所述活塞汽缸，且连接到所述至少一个竖立延伸构件的所述最上部分，所述活塞顶壁适合于与所述活塞汽缸侧壁的所述内表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁之上的、在所述汽缸上部分的封闭上室，所述活塞顶壁还适合于与所述至少一个竖立延伸构件、所述活塞汽缸侧壁的所述内表面和所述活塞汽缸盖的所述上表面配合，以界定紧接在所述活塞顶壁下的封闭的中间室；

(e)上室进气阀，其用于在所述活塞的向下循环期间，允许流体通过所述上部分进气口进入到所述上室，以及用于在所述活塞的向上循环期间，防止流体通过所述上部分进气口流出所述上室；

(f)阀，其用于可选地允许流体传输到所述中间室，以及用于可选地防止流体自所述中间室传输；

(g)装置，其用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输，以及用于可选地防止流体在所述中间室和所述下室间传输；

(h)装置，其用于可选地允许流体在所述中间室和所述下室间传输，以及用于可选地防止流体在所述中间室和所述下室间传输；以及

(i)点火器，其接近所述下室布置，用于点燃所述下室内的流体。

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