TW202407209A - 旋轉閥內燃機 - Google Patents

Abstract

本揭露係關於一種火花點火旋轉閥內燃機，包括一燃燒室，部份地由活塞和汽缸之燃燒端所定義、一閥罩，固定於汽缸之燃燒端之外部，並於閥罩中定義一孔和沿該孔中的一旋轉閥軸線旋轉的一旋轉閥，旋轉閥具有一中空閥體，於燃燒過程中容納燃燒氣體，且於其壁部分上還具有一接口(port)，在該閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室。該進氣接口和排氣接口相對於從該內燃機汽缸中心的徑向線角度偏移。

Description

旋轉閥內燃機

本發明是關於一種旋轉閥內燃機，特別但非唯一，是一種用於手動機器（例如園藝草坪修剪機或樹籬修剪機）的旋轉閥內燃機，其中，控制燃燒時的進氣和排氣是藉由旋轉閥實現。

一種旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至一曲軸並且於一汽缸內往返運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，部分地由該活塞和該汽缸之該燃燒端所定義；一閥罩，固定於該汽缸之該燃燒端之外部，並於該閥罩內定義一孔和沿該孔中的一旋轉閥的軸而旋轉的一旋轉閥，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有一內容積，形成該燃燒室之一部份，其中該中空閥體之該內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，且於其壁部分上還具有一接口，在該閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室。

本發明的目的是提供一種適合使用於設計成由操作者手動操作的園藝機的內燃機。術語「園藝機」旨在包括用於園藝、花園和林業之手動機器，例如割草機、樹籬修剪機、割灌機、清理鋸、切碎機(shredders)、鼓風機真空收集器、噴霧器和鏈鋸。

根據本發明，提供一種適用於手持式機器(hand-held machine)之旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至一曲軸並且於一汽缸內往返運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，部份地由該活塞和該汽缸之該燃燒端所定義；一閥罩，固定於該汽缸之該燃燒端之外部，並於該閥罩中定義一孔和可環繞該孔中的一旋轉閥的軸而旋轉的一旋轉閥，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有一內容積，形成該燃燒室之一部份，其中該中空閥體之該內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，且於其壁部分上還具有一接口(port)，在該閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室，該內燃機具有用於控制空氣/燃料混合至該內燃機的一汽化器(carburettor)以及用於該些氣體排放的一排氣消音器(exhaust muffler)，其中該接口之佈置是設置成將該排氣消音器及該汽化器定位於該內燃機的相對側，該接口角度設置成該汽化器的主體及該消音器的主體實質平行於該內燃機的中心線，其中當該內燃機位於上死點(top dead centre)時，該閥的接口自該曲軸的軸旋轉一預定度數，所述角度偏移減少了該進氣接口之徑向偏移，該進氣接口之徑向偏移為實現該汽化器之一安裝凸緣(mounting flange)所需的，該安裝凸緣實質平行於該內燃機之中心線，該進氣接口之中心線從汽缸軸之徑向線朝向操作者偏移一預定度數，所述角度偏移允許該汽化器之該安裝凸緣實質平行於該內燃機之中心線，且該排氣接口之中心線從汽缸軸之徑向線偏移一預定度數，所述角度偏移允許該消音器之主體使用有角度的安裝凸緣以實質平行於該內燃機之中心線。

現在參考圖1，圖中顯示一種單缸氣冷內燃機。該內燃機具有包含汽缸2之汽缸殼體。活塞1以常規方式連接至曲軸3，安裝成在曲軸箱14中旋轉，以便於汽缸2內的往返運動。汽缸2的上部被燃燒室殼體內的燃燒室4封閉。燃燒室殼體具有用於使入口空氣/燃料混合流入燃燒室的進氣接口27以及用於將廢氣排出燃燒室4的排氣接口28，氣體流動由旋轉閥5所控制。於本實施例中，閥5可在燃燒室殼體內的閥罩8中環繞軸5a旋轉，該軸5a與汽缸2的軸為同軸。於其他實施例中，閥體的旋轉軸偏離汽缸2的軸5a。

旋轉閥5在其遠離燃燒室4的端部處，具有承載單滾道滾珠軸承7的同心驅動軸6，該滾珠軸承7可旋轉地將閥5支撐在閥罩8內。閥驅動軸6固定至同軸從動齒輪9，從動齒輪9與驅動裝置11的驅動齒輪10嚙合，從動齒輪9透過驅動齒輪10連接至曲軸3，旋轉閥5亦因而透過驅動齒輪10連接至曲軸3。驅動裝置11包括一驅動軸12，其位於汽缸殼體的於通道或管17中，並安裝成在與驅動齒輪10相鄰的上軸承18和與曲軸3相鄰的下軸承13中旋轉。驅動軸11承載一錐齒輪15，該錐齒輪15與固定在曲軸上的相應的一錐齒輪16嚙合，以便與曲軸3一起旋轉。因此，曲軸3的旋轉以及因此產生的活塞運動皆與旋轉閥5的旋轉協作，以使內燃機以常規的四衝程循環運作。為了實現這一點，從動齒輪9的直徑是驅動齒輪10的直徑的兩倍，使得旋轉閥5以內燃機速度的一半旋轉。旋轉閥5包括通常為圓柱形的旋轉閥體5，該旋轉閥體5可環繞旋轉閥的軸5a旋轉，並且可滑動地密合在閥罩8中的孔內，具有中空閥體的旋轉閥5具有形成部分燃燒室的內容積19。該閥具有通常為圓柱形的一主體部分，包括直徑略大於軸6的自身閥體19，軸6形成滾珠軸承7的內圈所倚靠的一肩部14。閥體19延伸至燃燒室內並且在其內部具有容積20，該容積20形成燃燒室4之一部分並且於燃燒過程的所有階段都容納燃燒氣體。

旋轉閥5的軸6部分的直徑僅略小於閥體19以提供肩部14。軸是實心的以提供將熱量從閥體19傳導到外部的良好路徑。

旋轉閥體19具有接口21，在閥旋轉期間，經由進氣接口和排氣接口，接口21能實現流體連續流入和流出閥的內部容積的連通，並藉此連通燃燒室。於本實施例中，接口21是一凹槽形式，形成在鄰近燃燒室4的閥體的壁23的下周邊邊緣22中，該凹槽從閥壁的下邊緣向上延伸，以形成閥側的接口21。

由火花塞提供點火，該火花塞固定在形成於閥罩8中並延伸到閥孔中的塞孔25內。

現在參考圖2，其顯示用於園藝機的內燃機之平面圖，例如由操作者手動操作的草坪修剪機或樹籬修剪機，其中內燃機位於操作者的一側和/或後面。在此種機器中，將廢氣和排氣消音器遠離操作者，並將經由進氣口控制空氣/燃料混合的汽化器定位成朝向操作員是有必要的。這是因為廢氣的熱量以及操作員可能需要調整汽化器的緣故。具有空氣箱組件29的汽化器附接至進氣接口27，並且排氣消音器30連接至排氣接口28。理想上，汽化器空氣箱組件29和排氣消音器30兩者應實質平行於曲軸之中心線。進氣接口和排氣接口應該平直而非彎曲，以實現汽缸2的壓鑄。接口和排氣消音器/汽化器的空氣箱的位置達成平直，使製程簡化，使內燃機的外觀整齊，並使內燃機更易於組裝於典型的園藝機內。然而，為了提供正確的內燃機的閥的正時，而其由閥罩中的進氣口和排氣口的位置決定，將需要進氣接口和排氣接口兩者都被旋轉而偏離與汽缸軸的半徑對齊的理想角度。

此外，由於非徑向接口的角度導致的進氣接口流量的任何限制都將比排氣接口的等效限制對內燃機功率產生更大的影響，因此該些接口經旋轉，使得進氣接口比排氣接口更接近理想的徑向角度。

於本實施例中，上死點正時點從曲軸之中心線朝向進氣側旋轉10 ^o，換句話說，當活塞位於上死點時，閥的接口的中心線朝向該內燃機最靠近操作者的一側指向10度。這使得閥罩內的進氣接口的開口朝向操作者移動約10度。這使得進氣接口27比排氣接口更接近理想的徑向角度。然後，進氣接口27從汽缸軸的徑向軸進一步旋轉11 ^o，據此汽化器空氣箱組件29的安裝凸緣實質平行於內燃機之中心線。

排氣接口28之中心線偏離徑向軸15 ^o。排氣消音器具有與排氣接口28配合的角度凸緣33，從而允許排氣消音器之主體與內燃機之中心線31實質對齊。

排氣消音器13將使該消音器的雙件殼體架構配合該經旋轉的排氣接口。這具有避免在該排氣接口和該消音器主體之間使用分離的管子或管道的優點。

如上圖2所示，汽缸之進氣側具有一彎曲板34，其用於引導環繞汽缸後部之冷卻空氣，以提供環繞汽缸後部之冷卻流。

如圖3所示，內燃機後部之封閉板35形成冷卻空氣流道的下表面，迫使冷卻空氣從整流罩後部排出，而不是短路到冷卻空氣入口。

現在參考圖4，其顯示圖1的內燃機之部分剖視圖，說明空氣/燃料進氣管道。內燃機之部分殼體29包括一空氣箱30，也稱為增壓室，其被一壁33分成環境空氣通過進氣通道31而進入的一未過濾空氣容積和一已過濾空氣容積32。

分隔壁33包含過濾器34，來自未過濾側的空氣通過過濾器34進入已過濾空氣側容積32。進氣管道具有固定至汽化器之一調諧管35。調諧管35引導空氣從汽化器28的進氣口36通過彎曲路徑，穿過空氣箱中的未過濾容積，並穿過分隔壁通向已過濾空氣容積32。於一種形式中，調諧管35穿過過濾器本身。調諧管35的進氣口37位於過濾容積32內並且向外張開以改善流入調諧管35的空氣流動並因此流入內燃機。該彎曲路徑在不對內燃機的整體尺寸造成顯著改變的情況下，最大程度地延長調諧管的長度，從而提高內燃機的效率。

儘管該調諧管以並不複雜的曲線來表示，但可以理解的是，該調諧管可以具有更複雜的形狀且可以採用蛇形路徑。

現在參考圖5，圖中顯示一種單缸氣冷內燃機。該內燃機具有包含汽缸102之一汽缸殼體。活塞101以常規方式連接至一曲軸103，該曲軸103安裝成在曲軸箱114中旋轉，以便於汽缸102內的往返運動。汽缸102的上部是由燃燒室殼體中的燃燒室104封閉。由旋轉閥105控制進入和離開燃燒室104的入口空氣/燃料混合和廢氣的流動。於本實施例中，閥105可在燃燒室殼體內的閥罩108中環繞軸105a旋轉，軸105a與汽缸102的軸線同軸。於其他實施例中，閥體的旋轉軸偏離汽缸102的軸105a。

旋轉閥105在其遠離燃燒室104的端部處，具有承載單滾道滾珠軸承107的同心驅動軸106，該滾珠軸承107可旋轉地將閥105支撐在閥罩108內。閥驅動軸106固定至一同軸的從動齒輪109，從動齒輪109與驅動裝置111的驅動齒輪110嚙合，從動齒輪109藉此連接至曲軸103，旋轉閥105也因此連接至曲軸103。驅動裝置111包括一驅動軸112，其位在汽缸殼體內位於通道或管117中並且安裝成在與驅動齒輪110相鄰的上軸承118和與曲軸103相鄰的下軸承113中旋轉。驅動軸111承載一錐齒輪115，該錐齒輪115與固定在曲軸上的相應錐齒輪116嚙合，以便與曲軸103一起旋轉。因此，曲軸103的旋轉與旋轉閥105的旋轉協作，活塞運動也因此與旋轉閥105的旋轉協作，從而內燃機以常規的四衝程循環運行。為了實現這一點，從動齒輪109的直徑是驅動齒輪110的直徑的兩倍，使得旋轉閥105以內燃機速度的一半旋轉。

現在還參考圖6，其顯示旋轉閥105的更多細節，其包括通常為圓柱形的一旋轉閥體105，該旋轉閥體105可環繞旋轉閥軸105a旋轉，並且可滑動地密合在閥罩108中的孔內，旋轉閥105具有一中空閥體，該中空閥體具有形成燃燒室之一部分的內容積119。該閥具有通常為圓柱形的主體部分，包括直徑略大於軸106的自身的閥體119，軸106形成滾珠軸承107的內圈所倚靠的一肩部114。閥體119延伸至燃燒室內並且在其內部具有一容積120，該容積120形成燃燒室104之一部分並且於燃燒過程的所有階段都容納燃燒氣體。閥體119可在閥罩108中的孔中旋轉，並可滑動地密合其中。閥105和閥罩108是由鋁製成。

旋轉閥105的軸106部分的直徑僅略小於閥體119以提供肩部114。軸是實心的以提供將熱量從閥體119傳導到外部的良好路徑。

旋轉閥體119具有一接口121，在閥旋轉其間，接口121能使流體經由閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該閥的內容積，也因此流入和流出燃燒室。於本實施例中，接口121是形成在鄰近燃燒室104的閥體的壁123的下周邊邊緣122中的凹槽形式，該凹槽從閥壁的下邊緣向上延伸以形成閥側的接口121。

由火花塞提供點火，該火花塞固定在形成於閥罩108中並延伸到閥孔中的塞孔125內。塞孔125在其與閥體相交處的軸軸向地低於閥的接口之中心線。如此一來，點火點更接近進入的燃料混合物的主要質量。

塞孔形成有一螺紋，其長度剛好足以將塞124固定在塞孔125中，在螺紋的末端，塞孔125的剩餘部分支撐該塞，塞孔125進入燃燒室的開口包括一火花塞孔容積126，該火花塞孔容積126的孔是平滑的，以改善進來的燃料充量的流動並加速火焰前緣從火花塞進入燃燒室104的主要容積。

因為必須確保在火花塞本身的主體和旋轉閥之間存在間隙，必需存在塞孔容積126。然而，這樣做的缺點在於，其在點火後形成一廢氣袋，這往往會推遲進來的進料/空氣混合物進入下一個循環，並且還會阻止最大可能量的進料/空氣混合物到達火花塞。為了消除該缺點，設置一排出口127，其從火花塞孔容積126通向燃燒室的主容積，據此，火花塞孔容積126與燃燒室104的主容積流體連通。其將在下一次循環的新燃料的下一次輸入之前，使容積126的廢氣排出。如圖6所示，排出口127包括在閥罩中的一孔，其將容積126連通至燃燒室104。於替代結構中，排出口可以由形成在閥罩108中的通道或凹槽形成。

圖5和圖6之實施例顯示一種旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至曲軸並且可於汽缸內往返運動，汽缸具有一燃燒端，燃燒室部分地由活塞和汽缸之燃燒端所定義，一閥罩，固定於汽缸之燃燒端之外部，並於該閥罩中定義一孔，及一旋轉閥，其可沿該孔中的旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有內容積，以形成燃燒室之一部份，其中該中空閥體之內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，且於其壁部分上還具有一接口，在閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室，其中該內燃機為一種火花點火內燃機，火花塞旋入鄰近該閥體的閥罩上的一塞孔中，一火花塞孔容積形成在該火花塞與該閥體之間的該塞孔中，及一排出口位於該火花塞容積與主缸容積之間的閥罩中，以將在火花塞容積中的燃燒氣體排放到主缸容積中。

於較佳形式中，該排出口包括在閥罩中的一排出孔，或在閥罩中的一通道或一凹槽。

現在參考圖7，圖中顯示一種單缸氣冷內燃機。該內燃機具有包含汽缸202之汽缸殼體。活塞201以常規方式連接至曲軸203，該曲軸203安裝成在曲軸箱214中旋轉，以便於汽缸202內的往返運動。汽缸202的上部由燃燒室殼體內的燃燒室204而封閉。由旋轉閥205控制進入和離開燃燒室204的入口空氣/燃料混合和廢氣的流動。於本實施例中，閥205可在燃燒室殼體內的閥罩208中環繞軸205a旋轉，軸205a與汽缸202的軸同軸。於其他實施例中，閥體的旋轉軸偏離汽缸202的軸205a。

旋轉閥205在其遠離燃燒室204的端部處，具有承載單滾道滾珠軸承207的一同心驅動軸206，該滾珠軸承207可旋轉地將閥205支撐在閥罩208內。閥驅動軸206固定至同軸從動齒輪209，從動齒輪209與驅動裝置211的驅動齒輪210嚙合，從動齒輪209藉此連接至曲軸203，旋轉閥205也因此連接至曲軸203。驅動裝置211包括一驅動軸212，其位於汽缸殼體內的一通道或一管217中，並且安裝成在與驅動齒輪210相鄰的上軸承218和與曲軸203相鄰的下軸承213中旋轉。通道或管217被鑄造在該汽缸殼體中。通道或管217與該汽缸殼體一體成形，且該汽缸殼體可以通過鑄造工藝形成。驅動軸211承載一錐齒輪215，該錐齒輪215與固定在曲軸上的相應錐齒輪216嚙合，以便與曲軸203一起旋轉。因此，曲軸203的旋轉與旋轉閥205的旋轉協作，活塞運動也因此與旋轉閥205的旋轉協作，從而內燃機以常規的四衝程循環運行。為了實現這一點，從動齒輪209的直徑是驅動齒輪210直徑的兩倍，使得旋轉閥205以內燃機速度的一半旋轉。

現在還參考圖8，圖中顯示旋轉閥205的更多細節，其包括通常為圓柱形的旋轉閥體205，旋轉閥體205可環繞旋轉閥軸205a旋轉，並且可滑動地密合在閥罩208的孔內，旋轉閥205具有一中空閥體，該中空閥體具有形成部分燃燒室之內容積219。該閥具有通常為圓柱形的主體部分，該主體部分包括直徑略大於軸206的本身閥體219，軸206形成肩部214，滾珠軸承207的內圈228倚靠於肩部214上。閥體219延伸至燃燒室內並且在其內部具有一容積220，容積220形成燃燒室204之一部分並且於燃燒過程的所有階段都容納燃燒氣體。閥體219可在閥罩208的孔中旋轉，並可滑動地密合其中。閥205和閥罩208是由鋁製成。

旋轉閥205的軸206的部分的直徑僅略小於閥體219，以提供肩部214。軸是實心的以提供將熱量從閥體219傳導到外部的良好路徑。

在閥旋轉期間，旋轉閥體接口221能使流體由於閥罩內的進氣接口和排氣接口連續地流入和流出閥的內容積，也因此流入和流出燃燒室。於本實施例中，接口221是形成在鄰近燃燒室204的閥體的壁223的下周邊邊緣222中的凹槽形式，該凹槽從閥壁的下邊緣向上延伸以形成閥側的接口221。

進一步參考圖8和圖9，圖中顯示從動齒輪209與旋轉閥205之間的連接方式。從動齒輪209與旋轉閥205通過埋頭螺栓230以同軸固定。從動齒輪209具有容納軸206的外端的同心凹槽，並且該凹槽具有與滾珠軸承207的內圈228對齊的圓環231。在圓環231與內圈228之間設置有小的軸向間隙232，以允許小程度的軸向浮動，這意味著閥205不夾在內圈228上，因此可以稍微徑向移動以適應軸承207與旋轉閥在其中旋轉的閥孔之間的任何小的同心偏移。

確立內燃機正時的旋轉閥205相對於閥齒輪的正確位置，是由正時銷233實現。驅動齒輪210具有指示內燃機何時處於上死點的一正時標記234。與旋轉閥連接的從動齒輪209具有適於容納正時銷233的一正時孔235，且從動齒輪具有一相應的正時孔，正時銷通過插入該些孔，以將從動齒輪209固定至旋轉閥205，以保持旋轉閥處於其上死點位置。接著，將埋頭螺栓230插入，以將從動齒輪209固定至旋轉閥205上的正確正時位置，並且將螺栓230的埋頭接合正時銷230的端部以將其固定定位。其他的裝置，諸如在螺栓230上的墊圈，可用於將正時銷233固定定位。

因為旋轉閥於其周邊壁切割而具有一接口221，因此可知閥的質量並非均勻地環繞其周邊佈置，並且當旋轉閥實際旋轉時會產生不平衡的力。於內燃機之再一實施例中，在閥門上會產生一抗衡或一抗衡質量，特別是通過對從動齒輪209添加材料，或者通過移除從動齒輪209適當位置的材料來產生抗衡或抗衡質量。

圖7、圖8和圖9之實施例顯示一種旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至一曲軸並可於一汽缸內往返運動，該汽缸具有一燃燒端，燃燒室部分地由該活塞和該汽缸之該燃燒端所定義，一閥罩，固定於該汽缸之該燃燒端之外部，並於該閥罩中定義一孔，和一旋轉閥，其可環繞該孔中的一旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有一內容積，以形成燃燒室之一部分，其中該中空閥體之內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，及更具有一接口，位於其壁部分上，在閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入流出該燃燒室，一密封功能，在該旋轉閥的主體的表面與該閥罩的孔的鄰接表面之間執行，其中該旋轉閥安裝在該閥罩中，以透過一齒輪傳動系並藉由一曲軸旋轉，該傳動系包括一驅動齒輪，其通過一斜角驅動裝置連接至該曲軸，該驅動齒輪與可環繞旋轉閥軸線旋轉的從動齒輪嚙合，該從動齒輪隨著該旋轉閥快速旋轉，並通過一定位銷定位在相對於旋轉閥的正確正時位置上，並通過一固定裝置銷固定至該旋轉閥，該固定裝置也將該定位銷鎖定在適當位置上。

較佳地，從動齒輪具有非平衡質量以抗衡旋轉閥體中的非平衡質量。

現在參考圖10，圖中顯示一種單缸氣冷內燃機。該內燃機具有包含汽缸302之一汽缸殼體。活塞301以常規方式連接至一曲軸303，曲軸303安裝成在曲軸箱314中旋轉，以便於汽缸302內的往返運動。汽缸302的上部由燃燒室殼體內的燃燒室304封閉。由旋轉閥305控制進入和離開燃燒室304的入口空氣/燃料混合和廢氣的流動。於本實施例中，閥305可在燃燒室殼體內的閥罩308中環繞軸305a旋轉，該軸305a與汽缸302的軸同軸。於其他實施例中，閥體的旋轉軸偏離汽缸302的軸305a。

旋轉閥305在其遠離燃燒室304的端部處，具有承載單滾道滾珠軸承307的一同心驅動軸306，該滾珠軸承307可旋轉地將閥305支撐在閥罩308內。閥驅動軸306固定至同軸的從動齒輪309，從動齒輪309與驅動裝置311的驅動齒輪310嚙合，從動齒輪309藉此連接至曲軸303，旋轉閥305也因此連接至曲軸303。驅動裝置311包括一驅動軸312，其位於與汽缸殼體一體成形的通道或管317中，並且安裝成在與驅動齒輪310相鄰的上軸承318和與曲軸303相鄰的汽缸殼體中的下軸承313中旋轉。通道或管317與汽缸殼體一體成形，且汽缸殼體可以通過鑄造工藝形成。驅動軸312承載一錐齒輪315，該錐齒輪315與固定在曲軸上的相應錐齒輪316嚙合，以便與曲軸303一起旋轉。因此，曲軸303的旋轉與旋轉閥305的旋轉協作，活塞運動也因此與旋轉閥305的旋轉協作，據此內燃機以常規的四衝程循環運行。為了實現這一點，從動齒輪309的直徑是驅動齒輪310直徑的兩倍，使得旋轉閥305以內燃機速度的一半旋轉。

現在還參考圖11，其中相同的元件符號表示相同的部件，曲軸箱314具有直徑略大於錐齒輪315的外徑的一孔336，據此，當承載驅動裝置的汽缸殼體被提供至曲軸箱上時，錐齒輪315可以進入曲軸箱以與固定至曲軸314且與其相關聯的錐齒輪316嚙合。曲軸箱314的上表面設置成：當汽缸殼體組件下降到曲軸箱上時與汽缸殼體組件的下表面配合。下軸承313固定在形成於汽缸殼體上的埋孔337內，以藉此與曲軸箱孔336同心，在下軸承313的外圈與軸承所在的埋孔337的端部之間提供一微小的軸向間隙，以確保包括驅動裝置311在內的汽缸殼體組件可正確地與曲軸箱314的頂面314a配合。

據此，包括旋轉閥305及驅動齒輪裝置311的主要部分在內的汽缸殼體的組裝件，形成了配合曲軸箱314的一子組裝件。對於最終組裝來說，由曲軸箱承載的活塞314被送入汽缸殼體302內的活塞孔，同時錐齒輪315通過曲軸箱孔336送入，以完成內燃機組裝。

圖10和圖11之實施例顯示一種旋轉閥內燃機，包括：一曲軸箱，其包含一曲軸，一活塞，其連接至曲軸並且可在連接至曲軸箱的汽缸殼體的汽缸內往返運動，汽缸具有一燃燒端，一燃燒室部分地由活塞和汽缸之燃燒端所定義，一閥罩在汽缸之燃燒端之外部，並於閥罩中定義孔和沿該孔中的旋轉閥軸線旋轉的旋轉閥，一旋轉閥具有中空閥體，該中空閥體具有內容積，以形成燃燒室之一部分，其中中空閥體之內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，並且於其壁部分上還具有一接口，在閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室，其中旋轉閥安裝在固定在閥罩中的一軸承上，以透過齒輪傳動系被曲軸旋轉，該傳動系包括通過斜角驅動裝置連接至曲軸的驅動齒輪，驅動齒輪與可環繞旋轉閥軸旋轉的一從動齒輪嚙合，該從動齒輪被固定成與旋轉閥一起旋轉，斜角驅動裝置包括在曲軸上快速旋轉的一錐齒輪，該錐齒輪與固定在安裝的驅動軸的一端的一錐齒輪嚙合，以在汽缸殼體內旋轉，驅動軸在其與該錐齒輪相對的一端部承載該驅動齒輪，其中，在該汽缸殼體上的一配合表面適於與該曲軸箱上的一對應表面相配合，該曲軸箱包括一開口，在組裝時，通過該開口，該傳動軸上的該錐齒輪進入該曲軸箱，以與該曲軸上的該錐齒輪接合。

於本實施例中，驅動軸可以位於形成在汽缸殼體的通道內，並且驅動軸可為可旋轉地定位於安裝在汽缸殼體的軸承內。

現在參考圖12，圖中顯示一種單缸氣冷內燃機。該內燃機具有包含汽缸402之汽缸殼體。活塞401以常規方式連接至曲軸403，該曲軸403安裝成在曲軸箱414中旋轉，以便於汽缸402內的往返運動。汽缸402的上部透過在燃燒室殼體內的燃燒室404而封閉。由旋轉閥405控制進入和離開燃燒室404的入口空氣/燃料混合和廢氣的流動。於本實施例中，閥405可在燃燒室殼體內的閥罩408中環繞軸405a旋轉，該軸405a與汽缸402的軸同軸。於其他實施例中，閥體的旋轉軸偏離汽缸402的軸405a。

旋轉閥405在其遠離燃燒室404的端部處，具有承載單滾道滾珠軸承的一同心驅動軸406，該滾珠軸承407可旋轉地將閥405支撐在閥罩408內。閥驅動軸406固定至一同軸的從動齒輪409，從動齒輪409與驅動裝置411的驅動齒輪410嚙合，從動齒輪409藉此連接至曲軸403，旋轉閥405也因此連接至曲軸403。驅動裝置411包括位於汽缸殼體內的通道或管417中的一驅動軸412並且安裝在與驅動齒輪410相鄰的上軸承418和與曲軸403相鄰的下軸承413中旋轉。通道或管417被鑄造到汽缸殼體中。通道或管417可以通過鑄造製程形成，而與汽缸殼體一體成形。驅動軸411承載一錐齒輪415，該錐齒輪415與固定在曲軸上的相應錐齒輪416嚙合，以便與曲軸403一起旋轉。因此，曲軸403的旋轉與旋轉閥405的旋轉協作，活塞運動也因此與旋轉閥405的旋轉協作，從而內燃機以常規的四衝程循環運行。為了實現這一點，從動齒輪409的直徑是驅動齒輪410直徑的兩倍，使得旋轉閥405以內燃機速度的一半旋轉。

現在也請參考圖13，圖中顯示旋轉閥405的更多細節，其包括一通常為圓柱形的旋轉閥體405，該旋轉閥體405可環繞旋轉閥軸405a旋轉，並且可滑動地密合在閥罩408的孔內，旋轉閥405具有一中空閥體416，該中空閥體416具有形成部分燃燒室之內容積419。該閥具有一通常為圓柱形的主體部分，該主體部分包括直徑略大於軸406的自身閥體416，軸406形成滾珠軸承407的內圈428所倚靠的一肩部414。閥體416延伸至燃燒室內並且在其內部具有容積420，該容積420形成燃燒室404之一部分並且於燃燒過程的所有階段都容納燃燒氣體。閥體419可在閥罩408的孔中旋轉，並可滑動地密合於其中。閥405和閥罩8是由鋁製成。

旋轉閥405的軸406部分的直徑僅略小於閥體419以提供肩部414。軸是實心的以提供將熱量從閥體416傳導到外部的良好路徑。

在閥旋轉的期間，旋轉閥體接口421可使流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該閥的內部容積，流體也因此流入和流出燃燒室。於本實施例中，接口421是凹槽形式，形成在鄰近燃燒室44的閥體的壁423的下周邊邊緣422中，該凹槽從閥壁的下邊緣向上延伸以形成閥側的接口421。

進一步參考圖13和圖14，圖中顯示從動齒輪409與旋轉閥405之間的連接。從動齒輪409與旋轉閥405通過埋頭螺栓430以同軸固定。從動齒輪409具有容納軸406的外端的一同心凹槽，並且凹槽具有與滾珠軸承407的內圈428對齊的圓環431。在圓環431與內圈428之間設置有一軸向間隙432，以允許小程度的軸向浮動，這意味著閥405沒有夾在內圈428上，因此可以稍微徑向移動以適應軸承407與旋轉閥在其中旋轉的閥孔之間的任何小的同心偏移。

在操作時，由燃燒氣體產生的力往往會使閥體相對於閥罩軸向移動。為了防止因為閥體416相對於軸承的內圈428的軸向運動而導致肩部414撞擊軸承407的內圈428（如果沒有防止，在每次燃燒循環中都會發生這種情況），採用如圖15所示形式的彈性元件，波形彈簧424對從動齒輪409加壓，以向上推動閥體416的肩部414至與內圈428的下表面接觸，且該加壓具有足夠防止在操作時兩部件之間的撞擊或顫動的力，但不會強烈到阻止閥體的輕微徑向移動，以適應在實際應用中將因元件的製程公差而導致的些微差異產生之閥與閥罩之間的輕微錯位。

如圖16a-16c所示，波形彈簧由通常為環形的盤狀主體所組成。縱觀環的長度方向，波形彈簧424具有複數波形，使彈簧彎曲超出徑向平面，特別如圖5b和圖5c中所示。於本實施例中，波形彈簧由彈簧鋼形成。彈簧元件可以由其他材料、設計或輪廓所形成，只要它們滿足能夠提供所需的彈性阻尼效果，並能夠應對內燃機中嚴峻的環境條件的目的。

圖17顯示旋轉閥405和具有波形彈簧424的從動齒輪409的示意性透視圖，其中波形彈簧424位於軸承的內圈428與從動齒輪409之間。圖18顯示旋轉閥405和具有單滾道滾珠軸承407的從動齒輪409的一類似示意性透視圖。同樣如圖19所示，軸承407的內圈428和外圈429之間的空間，其下緣被金屬密封件426封閉。

已知，在實際應用中，一些燃燒氣體會從旋轉閥體405與閥罩408之間的界面逸出。這些廢氣可能通過軸承407經過滾珠425並進入包含從動齒輪和波形彈簧的腔室中導致積碳，從而對閥的性能和耐用性產生不良影響，且高溫和熱氣的腐蝕作用可能導致波形彈簧提前失效。為了防止或至少減少燃燒氣體穿過軸承407而洩漏，密封件426封閉了軸承的內圈428與外圈429之間的間隙。密封件是由金屬製成，以應對嚴峻的環境條件。此外，密封件限制逸出的燃燒氣體損壞或破壞彈性彈簧。

現在參考圖19，圖中顯示閥和軸承裝置的放大圖，其說明一種改良方案，在該改良方案中，設置從環形金屬密封件426與通向進氣接口的閥罩之間的狹窄環形空間428的一排氣通道437，如黑色箭頭440所示。這具有將逸出的燃燒氣體反饋到進氣接口439的優點，在進氣接口439的逸出的燃燒氣體通過發動機再循環，以改善內燃機的排氣性能。

因為旋轉閥具有於其周圍壁上切割而得的一接口421，因此可知閥的質量不是均勻地環繞其周邊佈置，並且當旋轉閥實際旋轉時會產生不平衡的力。於內燃機之另一實施例中，在閥機構上產生一抗衡或一抗衡質量，特別是通過向從動齒輪409添加材料或通過在從動齒輪409的適當位置移除材料。所描述的實施例是單缸氣冷內燃機，但應當理解的是，本發明同樣適用於多缸和/或水冷內燃機。

圖12至圖19之實施例顯示一種旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至曲軸並於一汽缸內往返運動，汽缸具有一燃燒端，一燃燒室部分地由該活塞和該汽缸之該燃燒端所定義，一閥罩固定於汽缸之燃燒端之外部，並於該閥罩中定義一孔和可環繞該孔中的旋轉閥軸旋轉的一旋轉閥，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有一內容積，形成該燃燒室之一部分，其中該中空閥體之該內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，並且於其壁部分上還具有一接口，在該閥旋轉期間，流體經由該閥罩的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室，在該旋轉閥的主體的表面與該閥罩的該孔的鄰接表面之間執行一密封功能，其中該旋轉閥安裝在該閥罩中，透過一齒輪傳動系被曲軸旋轉，該傳動系包括可環繞該旋轉閥軸旋轉的一從動齒輪，該從動齒輪隨著該旋轉閥快速旋轉，在該從動齒輪與該閥體之間設置有一軸承，該軸承包括一單滾道軸承，其中該軸承的內圈與外圈之間的空間被一密封件封閉，以實質限制燃燒氣體通過該軸承。

較佳地，該密封件位於該單滾道滾珠軸承之閥側，從而保護該滾珠軸承免於燃燒氣體，並且該密封件可以由金屬製成。

於進一步發展中，可以提供一排放通道，以將燃燒氣體從閥體與閥罩之間的空間排放回進氣接口，該排放通道由一鑽孔或閥孔的面上的一凹槽之一組成。

作為實施例之進一步發展，在從動齒輪與安裝有旋轉閥的軸承之間設置一預定的軸向間隙，從動齒輪具有與軸承的內圈對齊的一圓環，軸向間隙形成在圓環與軸承之內圈之間。

於本實施例中，密封件較佳包括一彈性環形元件，與旋轉閥同軸且其可為一種波形彈簧。

應當理解的是，除非特別指出，本文描述之各種實施例之特徵可以相互結合。

儘管本文已說明和描述特定實施例，但本領域技術人員應當理解的是，在不脫離本發明範圍的情況下，可以用各種替代和/或均等的實施方式替代所示和描述的特定實施例。本發明旨在涵蓋本文討論之特定實施例的任何修改或變化。因此，本發明旨在僅由發明申請專利範圍及其均等範圍限定。

1,101,201,301,401:活塞 2,102,202,302,402:汽缸 3,103,203,303,403:曲軸 4,104,204,304,404:燃燒室 5,105,205,305,405:閥 5a,105a,205a,305a,405a:軸 6,106,206,306,406:軸 7,107,207,307,407:軸承 8,108,208,308,408:閥罩 9,109,209,309,409:從動齒輪 10,110,210,310,410:驅動齒輪 11,111,211,311,411:驅動裝置 12,112,212,312,412:驅動軸 13,113,213,313,413:下軸承 14,114,214,314,414:曲軸箱 15,16,115,116,215,216,315,316,415,416:錐齒輪 17,117,217,317,417:管 18,118,218,318,418:上軸承 19,119,219,419:閥體 20,120,220,420:容積 21,121,221,421:接口 22,122,222,422:邊緣 23,123,223,423:壁 25,125:塞孔 126:容積 27:進氣接口 28:排出接口 29:空氣箱組件 30:排氣消音器 31:進氣通道 32:過濾空氣體積 33:壁 34:彎曲板 35:封閉板 37:進氣口 124:塞 127:排出口 228,428:內圈 230,430:螺栓 231,431:圓環 232,432:軸向間隙 233:正時銷 234:正時標記 235:正時孔 314a:頂面 336:孔 337:埋孔 419:內容積 424:波形彈簧 425:滾珠 426:密封件 428:環形空間 429:外圈 437:排氣通道 439:進氣接口 440:黑色箭頭

現在請參考該些圖式，本發明的較佳實施例將以示例性的方式描繪，其中： 圖1顯示單缸氣冷火花點火旋轉閥內燃機之剖視圖；以及 圖2顯示一實施例的內燃機之部分剖視圖，該內燃機是手動操作的園藝機，例如割草機或樹籬修剪機；以及 圖3顯示圖2所示的內燃機之部分側視圖。 圖4顯示圖1的內燃機之部分剖視圖，說明空氣/燃料進氣管道。 圖5顯示單缸氣冷火花點火旋轉閥內燃機之部分剖視圖。 圖6為旋轉閥體和火花塞之部分放大示意圖。 圖7顯示單缸氣冷旋轉閥內燃機之剖視圖。 圖8為旋轉閥體和驅動齒輪之部分放大示意圖。 圖9顯示旋轉閥驅動齒輪和從動齒輪之平面圖。 圖10顯示單缸氣冷旋轉閥內燃機之剖視圖。 圖11顯示內燃機之剖視圖，說明汽缸殼體與曲軸箱之間的分界線。 圖12顯示單缸氣冷旋轉閥內燃機之剖視圖。 圖13為旋轉閥體和驅動齒輪之部分放大示意圖。 圖14顯示旋轉閥驅動齒輪和從動齒輪之平面圖。 圖15顯示旋轉閥和驅動齒輪之放大剖視圖。 圖16a-16c分別顯示波形彈簧之平面圖和側視圖。 圖17顯示閥和從動齒輪之視圖。 圖18顯示閥和滾珠軸承之視圖。 圖19顯示燃燒氣體之逸出路徑。

1:活塞

2:汽缸

3:曲軸

4:燃燒室

5:閥

5a,105a:軸

6:軸

7:軸承

8:閥罩

9:從動齒輪

10:驅動齒輪

11:驅動裝置

12:驅動軸

13,113:下軸承

14:曲軸箱

15,16,115,116:錐齒輪

17:管

18,118:上軸承

19:閥體

20:容積

21:接口

22:邊緣

23:壁

25:塞孔

Claims (12)

1. 一種適用於手持式機器(hand-held machine)之旋轉閥內燃機，包括：一活塞，連接至一曲軸並且可於一汽缸內往返運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，部份地由該活塞和該汽缸之該燃燒端所定義；一閥罩，固定於該汽缸之該燃燒端之外部，並於該閥罩中定義一孔和可環繞該孔中的一旋轉閥的軸而旋轉的一旋轉閥，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有一內容積，形成該燃燒室之一部份，其中該中空閥體之該內容積於燃燒過程中容納燃燒氣體，且於其壁部分上還具有一接口(port)，在該閥旋轉期間，流體經由該閥罩內的進氣接口和排氣接口連續流入和流出該燃燒室，該內燃機具有用於控制空氣/燃料混合至該內燃機的一汽化器(carburettor)以及用於該些氣體排放的一排氣消音器(exhaust muffler)，其中當該內燃機位於上死點(top dead centre)時，該接口的角度旋轉成該汽化器之主體與該消音器之主體位於該內燃機之相對側並實質平行於該曲軸之中心線，該閥的接口朝向操作者旋轉一預定度數，所述角度偏移減少了該進氣接口之徑向偏移，該進氣接口之徑向偏移為實現該汽化器之一安裝凸緣(mounting flange)所需的，該安裝凸緣實質平行於該內燃機之中心線，該進氣接口之中心線從汽缸軸之徑向線朝向操作者偏移一預定度數，所述角度偏移允許該汽化器之該安裝凸緣實質平行於該內燃機之中心線，且該排氣接口之中心線從汽缸軸之徑向線偏移一預定度數，所述角度偏移允許該消音器之主體使用有角度的安裝凸緣以實質平行於該內燃機之中心線。
2. 如請求項1所述之旋轉閥內燃機，其中該進氣接口之徑向偏移小於該排氣接口之徑向偏移。
3. 如請求項1或2所述之旋轉閥內燃機，其中該排氣消音器具有一角度凸緣，該角度凸緣與該排氣接口之對應安裝件相配合，使得該排氣消音器之主體與該內燃機之中心線實質對齊。
4. 如前述請求項中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中空氣導板將進入該汽缸周圍之冷卻空氣導向該汽缸之背面。
5. 如前述請求項中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中該內燃機後部之一封閉板迫使該冷卻空氣從整流罩後部排出，而不是從短迴路向下至冷卻空氣入口。
6. 如請求項1至5中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中該內燃機具有一空氣箱(airbox)，該空氣箱包含一彎曲的調諧管，該調諧管從該內燃機之進氣口通入該空氣箱之一已過濾空氣容積部。
7. 如請求項6所述之旋轉閥內燃機，其中該內燃機具有一汽化器和一調諧管，該調諧管固定至該汽化器之進氣口上。
8. 如請求項6或7所述之旋轉閥內燃機，其中該空氣箱透過一分隔壁分為一未過濾容積和一已過濾容積，該分隔壁包含一過濾器，空氣通過該過濾器從該未過濾容積進入該已過濾容積，該調諧管之進氣口位於該已過濾容積內。
9. 如請求項6所述之旋轉閥內燃機，其中該調諧管從該汽化器通過該未過濾容積，並通過該分隔壁，進入該已過濾容積。
10. 如請求項6所述之旋轉閥內燃機，其中該調諧管通過該分隔壁中之該過濾器。
11. 如請求項6所述之旋轉閥內燃機，其中該調諧管沿其長度具有一蛇形輪廓(serpentine profile)。
12. 一種手動園藝機，具有如請求項1至11中任一項所述之內燃機。