TWI825063B - 旋轉閥內燃機 - Google Patents

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契斯 拉維斯
布萊恩 梅森
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英商Ｒｃｖ引擎有限公司
日商凱姿股份有限公司
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Abstract

一種火花點火旋轉閥內燃機，包含：一燃燒室，由活塞以及汽缸的燃燒端構成該燃燒室的一部分；一閥罩，固定在該汽缸該燃燒端之一外部，並且構成一孔以及一旋轉閥，該旋轉閥可沿閥罩中的孔的一旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體在整個燃燒過程中容置燃燒氣體，以及進一步於其壁部分具有一閥門，在該閥旋轉時，透過該閥罩的進氣閥門和排氣閥門使流體連續地流入該燃燒室以及自該燃燒室排出。進氣閥門和排氣閥門相對於內燃機汽缸的中心的徑向線成角度地偏移。

Description

旋轉閥內燃機
本發明係關於一種旋轉閥內燃機，特別是但不限於用於手持式機器，例如一園藝用手持式長柄除草機或綠籬機，其中，該內燃機之進氣和排氣之控制係藉由一旋轉閥所達成。
一種旋轉閥內燃機，包含：一活塞，連接至一曲軸並且可在一汽缸中往復運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，由該活塞以及該汽缸的該燃燒端構成該燃燒室的一部分；一閥罩，固定在該汽缸該燃燒端之外部，並且構成一孔以及一旋轉閥，該旋轉閥可沿閥罩中的孔的一旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有形成一部分燃燒室的一內部容積，其中，該中空閥體的該內部容積在整個燃燒過程中容置燃燒氣體，以及進一步於其壁部分具有一閥門，用於在該閥旋轉時，透過該閥罩的進氣閥門和排氣閥門使流體陸續地流入該燃燒室以及自該燃燒室排出。
本發明旨在提供一種適用於園藝機器的內燃機，設計為手持並且由一操作者手動操作。
根據本發明，提供了一種旋轉閥內燃機，包含：一活塞，連接至一曲軸並且可在一汽缸中往復運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，由該活塞以及該汽缸的該燃燒端構成該燃燒室的一部分；一閥罩，固定在該汽缸該燃燒端之一外部，並且構成一孔以及一旋轉閥，該旋轉閥可沿閥罩中的孔的一旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有形成一部分該燃燒室的一內部容積，其中，該中空閥體的該內部容積在整個燃燒過程中容置燃燒氣體，以及進一步於其壁部分具有一閥門，在該閥旋轉時，透過該閥罩的進氣閥門和排氣閥門使流體連續地流入該燃燒室以及自該燃燒室排出，該內燃機具有一化油器，用於控制進入該內燃機的空氣/燃料混合物，以及用於廢氣之一排氣消音器，其中，閥門佈置係將該排氣消音器和該化油器排列在該內燃機的相對側上，閥門角度設置為化油器的主體和消音器的主體基本上平行於該內燃機的中心線。其中，當該內燃機處於頂部中心時，該閥以一預定度數朝向操作者的工作位置傾斜偏移，該角度上的偏移減少了進氣閥門的徑向偏移，其為實現該化油器之一安裝凸緣所必需，該安裝凸緣基本上平行於該內燃機之該中心線；以及該進氣閥門之中心線以一預定度數偏移於該汽缸軸之一徑向線，該角度上的偏移使該化油器的該安裝凸緣基本上平行於該內燃機之該中心線。
本發明之較佳實施例將配合圖式說明於下文。
1:活塞
2:汽缸
3:曲軸
4:燃燒室
5:旋轉閥
5a:軸線
6:驅動軸
7:滾珠軸承
8:閥罩
9:同軸從動齒輪
10:驅動齒輪
11:驅動配置
12:驅動軸
13:下軸承
14:曲軸箱
15:傘型齒輪
16:傘型齒輪
17:管
18:上軸承
19:閥體
20:容積
21:閥門
22:下周緣
23:壁
25:塞孔
27:進氣閥門
28:排氣閥門
29:風箱組件
30:排氣消音器
31:中心線
33:凸緣
34:彎曲板
35:滑動板
圖1為單汽缸空氣冷卻火花點火旋轉閥內燃機的截面圖。
圖2為與手持和手動操作的園藝機器(如手持的長柄除草機或綠籬機)一起使用的內燃機的實施例的局部截面平面圖。
圖3為圖2所示內燃機的部分側視圖。
現在請參考圖1，其為一單汽缸空氣冷卻內燃機。該內燃機具有包含汽缸2的一汽缸殼體。一活塞1以慣用方式連接到一曲軸3，該曲軸3安裝成在一曲軸箱14中旋轉，以在該汽缸2中往復運動。該汽缸2的上部由在燃燒室殼體中之一燃燒室4關閉。燃燒室殼體具有使進氣空氣/燃料混合物流入該燃燒室之一進氣閥門27，以及使廢氣排入和排出該燃燒室4之一排氣閥門28，透過一旋轉閥5控制流動。在本實施例中，該閥5可在燃燒室殼體中的一閥罩8中圍繞一軸線5a旋轉，該軸線5a與該汽缸2的軸線係為同軸。在其他實施例中，閥體的旋轉軸線係從汽缸2的軸線5a偏移。
該旋轉閥5在其遠離燃燒室4的端部處具有同心驅動軸6，該驅動軸6承載單個滾珠軸承7，該滾珠軸承7在閥罩8中可旋轉地支撐該閥5。閥驅動軸6固定至一同軸從動齒輪9上，該從動齒輪9與一驅動配置11的一驅動齒輪10咬合，從動齒輪9和旋轉閥5藉此連接到曲軸3。該驅動配置11包含一驅動軸12，該驅動軸12位於汽缸殼體中的一通道或管17中並且安裝在鄰近驅動齒輪10的上軸承18和鄰近曲軸3的下軸承13以旋轉。該驅動軸11帶有一傘型齒輪15，該傘型齒輪15與固定在曲軸上的相應的傘型齒輪16咬合以便與該曲軸3一起旋轉。因此，協調了曲軸3的旋轉及活塞運動與該旋轉閥5的旋轉，使內燃機運行典型的四行程循環。為此，該從動齒輪9的直徑是驅動齒輪10的直徑的兩倍，使得旋轉閥5以半內燃機轉速旋轉。該旋轉閥5包含大致圓柱形的旋轉閥體5，該旋轉閥體5可 繞一旋轉閥軸線5a旋轉，並且在閥罩8的孔中緊密滑動，該旋轉閥5具有一中空閥體，該中空閥體具有形成部分燃燒室的一內部容積19。該閥具有大致為圓柱形的主體部分，該主體部分包括閥體19本身，其直徑略大於該軸6，其形成一肩部14，滾珠軸承7的滾圈於該肩部14設置。該閥體19延伸到燃燒室中並且在其內部具有一容積20，該容積20形成一部分的該燃燒室4並且在燃燒過程的所有階段中容置燃燒氣體。
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。該軸為實心，以提供一用於將熱從閥體19傳導到外部的良好路徑。
旋轉閥體19具有閥門21，該閥門21在該閥的旋轉期間能夠經由閥罩中的進氣閥門和排氣閥門，使連通流體陸續地流入和流出閥的內部容積及燃燒室。在本實施例中，閥門21為凹槽的形式，其係形成在鄰近燃燒室4的閥體的壁23的下周緣22中，該凹槽從閥壁的下緣向上延伸以形成該閥一側的閥門21。
透過一火星塞點火，該火星塞係固定在一塞孔25中，該塞孔25係形成在該閥罩8且向閥孔延伸。在另一實施例中，該內燃機基於壓縮點火原理運行。
現在請參考圖2，其為用於手持和手動操作的園藝機器(如手持的長柄除草機或綠籬機)的內燃機的局部截面平面圖。在這類機器中，需要將排氣以及排氣消音器設置在遠離操作者的地方，並且將用於控制空氣/燃料混合物通過進氣閥門的一化油器設在朝向操作者的地方。這是因為排氣的熱以及操作者可能需要調節該化油器。化油器和風箱組件29附接到進氣閥門27，以及一排氣消音器30連接到該排氣閥門28。理想地，化油器風箱組件29和排氣消音器30基本上應平行於曲軸的中心線。這不僅簡化了製造，也讓內燃機的外觀變簡潔，更易於將內燃機裝置於一典型的園藝機器中。然而，為了提供內燃機正確的閥 門時機(這是由閥罩中的進氣閥門以及排氣閥門的位置決定)，需要將進氣閥門和排氣閥門都傾斜偏離其理想角度，該理想角度係對準從汽缸軸延伸的半徑。
此外，由於非徑向閥門角度對進氣閥門流體的任何限制將比排氣閥門的相等限制對內燃機功率產生更大的影響，閥門角度設置成使進氣閥門比排氣閥門更接近理想徑向角度。
在本實施例中，上死點時機點從內燃機中心線朝進氣側傾斜10°，換言之，當活塞處於上死點時，閥門的中心線朝離操作者最近的內燃機側指向10度。這使得閥罩內的進氣閥口能朝向操作者旋轉10度。這使得進氣閥門27能夠比排氣閥門更接近理想的徑向角。接著，進氣閥門27從汽缸軸的徑向軸更傾斜11°，使得化油器風箱組件29的安裝凸緣基本上平行於內燃機的中心線。
排氣閥門28的中心線偏離徑向軸15°。排氣消音器具有成角度的凸緣33，其與排氣閥門28配合，以使排氣消音器的主體基本上對準內燃機的中心線31。
排氣消音器13具有消音器的兩件式殼體結構以及一凸緣，以與成角度的排氣閥門配合。這有避免在排氣閥門和消音器主體之間使用分開的管或筒的優點。
如圖2所示，汽缸的進氣側具有一彎曲板34，其用於引導汽缸後部周圍的冷卻空氣，以提供在汽缸後部周圍的冷卻氣流。
如圖3所示，位於內燃機後部的滑動板35形成冷卻空氣流動通道的下表面，迫使冷卻空氣從整流罩的後部排出，而不是短路地進入冷卻空氣進氣閥門。
1:活塞
2:汽缸
3:曲軸
4:燃燒室
5:旋轉閥
5a:軸線
6:驅動軸
7:滾珠軸承
8:閥罩
9:同軸從動齒輪
10:驅動齒輪
11:驅動配置
12:驅動軸
13:下軸承
14:曲軸箱
15,16:傘型齒輪
17:管

Claims (6)

  1. 一種旋轉閥內燃機，包含：一活塞，連接至一曲軸並且在一汽缸中往復運動，該汽缸具有一燃燒端；一燃燒室，由該活塞以及該汽缸的該燃燒端構成該燃燒室的一部分；一閥罩，固定在該汽缸該燃燒端之一外部，並且構成一孔以及一旋轉閥，該旋轉閥沿該閥罩中的該孔的一旋轉閥軸旋轉，該旋轉閥具有一中空閥體，該中空閥體具有形成一部分該燃燒室的一內部容積，其中，該中空閥體的該內部容積在整個燃燒過程中容置燃燒氣體，以及進一步於其一壁部分具有一閥門，在該閥旋轉時，透過該閥罩的進氣閥門和排氣閥門使流體陸續地流入該燃燒室以及自該燃燒室排出，該內燃機具有一化油器，用於控制進入該內燃機的空氣/燃料混合物，以及用於廢氣之一排氣消音器，其中，閥門角度的佈置使該排氣消音器的主體和該化油器的主體位在該內燃機的相對側上，並且基本上平行於該內燃機之一中心線；其中，當該內燃機處於頂部中心時，該閥以一預定度數朝向操作者的工作位置傾斜偏移，該角度上的偏移減少了進氣閥門的徑向偏移，其為實現該化油器之一安裝凸緣所必需，該安裝凸緣基本上平行於該內燃機之該中心線；以及該進氣閥門之中心線以一預定度數偏移於該汽缸軸之一徑向線，該角度上的偏移使該化油器的該安裝凸緣基本上平行於該內燃機之該中心線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉閥內燃機，其中，該排氣閥門之中心線以一預定度數偏移於該汽缸軸之一徑向線，該角度上的偏移使該排氣消音器之該主體基本上平行於該內燃機之該中心線。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之旋轉閥內燃機，其中，該進氣閥門的該徑向偏移小於該排氣閥門的該徑向偏移。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中，該排氣消音器具有一成角度的凸緣，該成角度的凸緣與一相應之排氣閥門配合，使得該排氣消音器的主體基本上對準該內燃機之該中心線。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中，一空氣引導板引導汽缸周圍來自進氣側的冷卻空氣朝向該汽缸的後部。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項所述之旋轉閥內燃機，其中，在該內燃機後部之一滑動板迫使冷卻空氣從一整流罩的後部排出，而不是短路地進入冷卻空氣進氣閥門。
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