机械式压力和真空释放机构.pdf

一种用于内燃机的机械式压力和真空释放机构。压力和真空释放机构可以包括一对可枢转地安装至凸轮齿轮的离心式响应飞轮。其中的一个飞轮致动具有真空释放凸轮的真空释放构件而另一个飞轮致动具有压力释放凸轮的压力释放构件。在另一个实施例中，压力和真空释放机构包括单个飞轮，该飞轮具有用以致动具有相应的真空和压力释放凸轮的真空和压力释放构件的相关结构。在发动机起动期间，压力和真空释放凸轮与发动机的进气阀或排气阀之一的阀致动结构提升式接合，以释放燃烧室内的压力和真空并因此有助于更容易地起动发动机。在发动机被起动并达到运行速度后，离心力使压力和真空释放凸轮脱离与进气阀或排气阀的阀致动结构的接合以允许发动机正常运行。

1、  一种内燃机，包括：
发动机壳体；
被可旋转地支撑在所述发动机壳体内的曲轴；
活塞，其联接至所述曲轴以在气缸膛内在上止点位置和下止点位置之间往复运动；
在所述活塞和所述发动机壳体之间界定的燃烧室，所述燃烧室在所述活塞位于所述上止点位置时具有相对较小的容积而在所述活塞位于所述下止点位置时具有相对较大的容积；
由所述曲轴驱动的凸轮轴，所述凸轮轴包括与阀致动结构周期性地接合的一对凸轮凸角，所述阀致动结构与一对进气阀和排气阀相关联；和
压力和真空释放机构，包括：
一对可动的飞轮；和
分别联接至所述飞轮的压力释放构件和真空释放构件，所述压力释放构件包括压力释放凸轮，所述真空释放构件包括真空释放凸轮；
所述飞轮能够响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中所述第一位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为和所述阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，所述第二位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为脱离与所述阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在所述第一位置处，在所述活塞朝所述上止点位置移动时所述压力释放凸轮接合所述阀致动结构，而在所述活塞朝所述下止点位置移动时所述真空释放凸轮接合所述阀致动结构。

2、  如权利要求1所述的内燃机，其中所述凸轮轴包括凸轮齿轮，所述飞轮可枢转地安装至所述凸轮齿轮。

3、  如权利要求1所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的一个与所述一对飞轮中的一个形成为一体。

4、  如权利要求3所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的一个基本平行于所述凸轮轴延伸。

5、  如权利要求3所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的另一个与所述一对飞轮中的另一个形成为一体。

6、  如权利要求5所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件都基本平行于所述凸轮轴延伸。

7、  如权利要求3所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的另一个包括穿过所述凸轮轴内的通孔延伸的销，所述销邻接地联接至所述一对飞轮中的另一个。

8、  如权利要求7所述的内燃机，其中所述通孔相对于所述凸轮轴的纵向轴线以一角度延伸。

9、  如权利要求7所述的内燃机，其中所述销包括轴和头部，所述头部的质量大于所述轴的质量。

10、  如权利要求1所述的内燃机，还包括弹簧，所述弹簧连接所述的一对飞轮并偏压所述飞轮，由此向所述第一位置偏压所述压力释放构件和真空释放构件。

11、  一种内燃机，包括：
发动机壳体；
被可旋转地支撑在所述发动机壳体内的曲轴；
活塞，其联接至所述曲轴以在气缸膛内在上止点位置和下止点位置之间往复运动；
在所述活塞和所述发动机壳体之间界定的燃烧室，所述燃烧室在所述活塞位于所述上止点位置时具有相对较小的容积而在所述活塞位于所述下止点位置时具有相对较大的容积；
由所述曲轴驱动的凸轮轴，所述凸轮轴包括与阀致动结构周期性地接合的一对凸轮凸角，所述阀致动结构与一对进气阀和排气阀相关联；和
压力和真空释放机构，包括：
可动地装至所述凸轮轴的飞轮；
相对于所述凸轮轴以一角度延伸并联接至所述飞轮的轴；和
分别联接至所述飞轮的压力释放构件和真空释放构件，所述压力释放构件和所述真空释放构件中的至少一个能够与所述轴一起旋转，所述压力释放构件包括压力释放凸轮，所述真空释放构件包括真空释放凸轮；
所述飞轮能够响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中所述第一位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为和所述阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，所述第二位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为脱离和所述阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在所述第一位置处，在所述活塞朝所述上止点位置移动时所述压力释放凸轮接合所述阀致动结构，在所述活塞朝所述下止点位置移动时所述真空释放凸轮接合所述阀致动结构。

12、  如权利要求11所述的内燃机，其中所述凸轮轴包括凸轮齿轮，所述飞轮可枢转地安装至所述凸轮齿轮。

13、  如权利要求11所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的一个与所述轴形成为一体。

14、  如权利要求13所述的内燃机，其中所述飞轮机械连接至所述轴，其中所述飞轮的枢转运动被转化为所述轴的旋转运动。

15、  如权利要求13所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的另一个包括穿过所述凸轮轴内的通孔延伸的销，所述销邻接地联接至所述飞轮。

16、  如权利要求15所述的内燃机，其中所述通孔相对于所述凸轮轴的纵向轴线以一角度延伸穿过所述凸轮轴。

17、  如权利要求15所述的内燃机，其中所述销包括轴和头部，所述头部的质量大于所述轴的质量。

18、  如权利要求13所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件中的另一个与所述轴形成为一体。

19、  如权利要求18所述的内燃机，其中所述压力释放构件和真空释放构件都包括与形成为所述轴的一部分的板相连的部分，所述部分包括所述压力释放凸轮和真空释放凸轮。

20、  如权利要求11所述的内燃机，还包括弹簧，所述弹簧偏压所述飞轮，由此向所述第一位置偏压所述压力释放构件和真空释放构件。

21、  一种内燃机，包括：
发动机壳体；
被可旋转地支撑在所述发动机壳体内的曲轴；
活塞，其联接至所述曲轴以在气缸膛内在上止点位置和下止点位置之间往复运动；
在所述活塞和所述发动机壳体之间界定的燃烧室，所述燃烧室在所述活塞位于所述上止点位置时具有相对较小的容积而在所述活塞位于所述下止点位置时具有相对较大的容积；
由所述曲轴驱动的凸轮轴，所述凸轮轴包括与阀致动结构周期性地接合的一对凸轮凸角，所述阀致动结构与一对进气阀和排气阀相关联；和
压力和真空释放机构，包括：
可动地装至所述凸轮轴的飞轮；和
分别联接至所述飞轮的压力释放构件和真空释放构件，所述压力释放构件包括相对于所述凸轮轴以一角度延伸并与所述飞轮邻接地联接的销，所述真空释放构件包括相对于所述凸轮轴以一角度延伸并与所述飞轮邻接地联接的销，所述压力释放构件包括压力释放凸轮，所述真空释放构件包括真空释放凸轮；
所述飞轮能够响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中所述第一位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为和所述阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，所述第二位置对应于所述压力释放凸轮和所述真空释放凸轮都被设置为脱离和所述阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在所述第一位置处，在所述活塞朝所述上止点位置移动时所述压力释放凸轮接合所述阀致动结构，而在所述活塞朝所述下止点位置移动时所述真空释放凸轮接合所述阀致动结构。

机械式压力和真空释放机构
相关申请的交叉引用
本申请是2006年2月3日提交的、申请序列号为11/346907、发明名称为“MECHANICAL COMPRESSION AND VACUUM RELEASEMECHANISM”的共同未决美国专利申请的部分继续申请，根据美国专利法第35卷第119条(e)款，其要求了2005年6月7日提交的、申请序列号为60/688023、发明名称为“MECHANICAL COMPRESSION ANDVACUUM RELEASE”的美国临时专利申请的优先权，以上两者公开的内容全部引用在此作为参考。
技术领域
本发明涉及割草机、草坪园艺拖拉机、除雪机、发电机、其他小型实用设备和运动车辆中所用类型的内燃机，特别涉及一种用于小型四冲程循环发动机的压力和真空释放机构。
背景技术
用于四冲程循环发动机的压力释放机构是公知的现有技术。通常，设有在起动过程中启动发动机时在活塞的压缩冲程期间将气缸盖燃烧室内的进气阀和排气阀之一保持为略微打开的装置。该动作在起动过程中部分地释放了气缸内的压缩作用力，从而显著降低了发动机所需的起动转矩。在发动机起动并达到运行速度后，压力释放机构被置为不可操作以使发动机的四冲程循环得以正常进行并使发动机能够实现其全部性能。通常压力释放机构与排气阀相结合以使燃料/空气混合物通过进气阀正常流入燃烧室，而废气通过排气阀的排出不会被中断，且通过燃烧室的正常流向不会被逆转。美国专利3381676、3496922、3897768、4453507、4977868、5150674和5184586中都给出了用于四冲程发动机的压力释放机构的例子。尽管公知的压力释放机构对于在发动机起动期间释放气缸内的压力通常都很有效，但是这些机构通常只被设计用于提供压力释放而无法在做功冲程期间补偿由燃烧室内的真空所产生的极大转矩。
因为活塞要克服由于在紧接着的前一个压缩冲程期间从燃烧室排出部分气体导致的燃烧室内吸力或真空度的增加而造成的压差向下移动，所以在没有发生燃烧时，常规的四冲程发动机在做功冲程期间可能需要很大的转矩来转动发动机。所需转矩的增加对应于用于克服这样的压差来向下驱动活塞所需的很大的操作者或者起动器作用力。
因此，希望提供一种释放机构，该释放机构在操作过程中对由压缩和做功冲程产生的大转矩都能够进行有效的处理，并具有相对简单的结构。
发明内容
本发明所提供的机械式压力和真空释放机构具有简单的结构并可以明显降低起动内燃机所需的作用力。在一个实施例中，压力和真空释放机构包括一对可枢转地安装至凸轮齿轮上的离心式响应飞轮。其中的一个飞轮致动具有真空释放凸轮的真空释放构件而另一个飞轮致动具有压力释放凸轮的压力释放构件。在另一个实施例中，压力和真空释放机构包括单个飞轮，该单个飞轮具有用以致动具有相应的真空释放凸轮和压力释放凸轮的真空释放构件和压力释放构件的相关结构。在所有的实施例中，压力和真空释放凸轮都在发动机起动期间与发动机的进气阀或排气阀之一的阀致动结构提升式接合，以释放燃烧室内的压力和真空并因此有助于更容易地起动发动机。在发动机被起动并达到运行速度后，飞轮响应于离心力而枢转并随之移动压力和真空释放凸轮脱离与进气阀或排气阀的阀致动结构的接合，以允许发动机正常运行。
在其中的一种形式中，本发明提供的内燃机包括：发动机壳体；被可旋转地支撑在发动机壳体内的曲轴；联接至曲轴以在气缸膛内在上止点和下止点位置之间往复运动的活塞；在活塞和发动机壳体之间界定的燃烧室，该燃烧室在活塞位于上止点位置时具有相对较小的容积而在活塞位于下止点位置时具有相对较大的容积；由曲轴驱动的凸轮轴，该凸轮轴包括周期性地与一对进气阀和排气阀的相关阀致动结构相接合的一对凸轮凸角；以及压力和真空释放机构。该压力和真空释放机构包括：一对可动的飞轮；分别联接至飞轮的压力释放构件和真空释放构件，压力释放构件包括压力释放凸轮而真空释放构件包括真空释放凸轮；且飞轮可响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为和阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，而第二位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为脱离和阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在第一位置处，在活塞朝上止点位置移动时压力释放凸轮接合阀致动结构，而在活塞朝下止点位置移动时真空释放凸轮接合阀致动结构。
在其中的另一种形式中，本发明提供的内燃机包括：发动机壳体；被可旋转地支撑在发动机壳体内的曲轴；联接至曲轴以在气缸膛内在上止点和下止点位置之间往复运动的活塞；在活塞和发动机壳体之间界定的燃烧室，该燃烧室在活塞位于上止点位置时具有相对较小的容积而在活塞位于下止点位置时具有相对较大的容积；由曲轴驱动的凸轮轴，该凸轮轴包括周期性地与一对进气阀和排气阀的相关阀致动结构相接合的一对凸轮凸角；以及压力和真空释放机构。该压力和真空释放机构包括：可动地装至凸轮轴的飞轮；相对于凸轮轴以一角度延伸并联接至飞轮的轴；以及分别联接至飞轮的压力释放构件和真空释放构件，压力释放构件和真空释放构件中的至少一个可与轴一起旋转，压力释放构件包括压力释放凸轮而真空释放构件包括真空释放凸轮；飞轮可响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为和阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，而第二位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为脱离和阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在第一位置处，在活塞朝上止点位置移动时压力释放凸轮接合阀致动结构，而在活塞朝下止点位置移动时真空释放凸轮接合阀致动结构。
在其中的又一种形式中，本发明提供的内燃机包括：发动机壳体；被可旋转地支撑在发动机壳体内的曲轴；联接至曲轴以在气缸膛内在上止点和下止点位置之间往复运动的活塞；在活塞和发动机壳体之间界定的燃烧室，该燃烧室在活塞位于上止点位置时具有相对较小的容积而在活塞位于下止点位置时具有相对较大的容积；由曲轴驱动的凸轮轴，该凸轮轴包括周期性地与一对进气阀和排气阀的相关阀致动结构相接合的一对凸轮凸角；以及压力和真空释放机构。该压力和真空释放机构包括：可动地装至凸轮轴的飞轮；以及分别联接至飞轮的压力释放构件和真空释放构件，压力释放构件包括相对于凸轮轴以一角度延伸并与飞轮邻接地联接的销，真空释放构件包括相对于凸轮轴以一角度延伸并与飞轮邻接地联接的销，压力释放构件包括压力释放凸轮而真空释放构件包括真空释放凸轮；飞轮可响应于离心力而在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为和阀致动结构有效接合时的发动机启动速度，而第二位置对应于压力释放凸轮和真空释放凸轮都被设置为脱离和阀致动结构的有效接合时的发动机运行速度，并且其中在第一位置处，在活塞朝上止点位置移动时压力释放凸轮接合阀致动结构，而在活塞朝下止点位置移动时真空释放凸轮接合阀致动结构。
附图说明
本发明上述以及其他的特征和优点，以及实现这些特征和优点的方式，将通过下面结合附图对本发明实施例的说明而变得更加明显，并且发明本身也可以被更好地理解，在附图中：
图1是包括根据第一实施例的机械式压力和真空释放机构的示例性单缸四冲程内燃机的部分剖视图；
图2是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的第一透视图；
图3是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的第二透视图，示出了根据第一实施例的机械式压力和真空释放机构的部件；
图4是凸轮齿轮的端视图，示出了第一实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图5是凸轮轴和凸轮齿轮的正视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图6A是沿图5的线6A-6A截取的剖视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图6B是沿图8的线6B-6B截取的剖视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图7是凸轮齿轮的端视图，示出了第一实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图8是凸轮轴和凸轮齿轮的正视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图9是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第二实施例的机械式压力和真空释放机构的各个部件；
图10是图9中的凸轮齿轮的端视图，示出了第二实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图11是图9中凸轮齿轮的端视图，示出了第二实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图12是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第三实施例的机械式压力和真空释放机构的各个部件；
图13是图12中凸轮齿轮的端视图，示出了第三实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图14是图12中凸轮齿轮的端视图，示出了第三实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图15是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第四实施例的机械式压力和真空释放机构的各个部件；
图16是图15中凸轮齿轮的端视图，示出了第四实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图17是图15中凸轮齿轮的端视图，示出了第四实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图18是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第五实施例的机械式压力和真空释放机构的各个部件；
图19是图18中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第五实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图20是图18中凸轮轴和凸轮齿轮的正视图，示出了第五实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图21是图20中的一部分的剖视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图22是图18中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第五实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图23是图18中凸轮轴和凸轮齿轮的正视图，示出了第五实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图24是图23中的一部分的剖视图，示出了机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图25是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第六实施例的机械式压力和真空释放机构的各个部件；
图26是图25中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第六实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图27是图25中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第六实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图28A是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第七实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图28B是图28A中的机械式压力和真空释放机构的一部分的部分剖视图；
图29是图28A中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第七实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图30A是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了第七实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图30B是图30A中的机械式压力和真空释放机构的一部分的部分剖视图；
图31是图30A中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第七实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图32A是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图32B是图32A中的机械式压力和真空释放机构的一部分的部分剖视图；
图33是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的附加部件；
图34是图32A和图33中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图35是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图36A是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的附加部件；
图36B是图36A中的机械式压力和真空释放机构的一部分的部分剖视图；
图37是图35和图36A中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第八实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图38是图1中发动机的凸轮轴和凸轮齿轮装置的透视图，示出了根据第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图39是图38中凸轮齿轮的正视图，示出了第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图40是图38中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第一位置或起动位置时的各个部件；
图41是图38中凸轮齿轮的透视图，示出了第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；
图42是图38中凸轮齿轮的正视图，示出了第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件；以及
图43是图38中凸轮齿轮的内侧端视图，示出了第九实施例的机械式压力和真空释放机构处于第二位置或运行位置时的各个部件。
对应的附图标记表示各视图之间对应的部件。附图中展示的示例表示一些示例性实施例，而这样的示例不应以任何方式被理解为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
参照图1，示出了曲轴竖直的单缸四冲程内燃机10，其包括根据本发明一个实施例的压力和真空释放机构。其他的压力和真空释放机构在已全部转让给本发明受让人的美国专利6394094、6536393和6539906中公开，所公开的内容在此全部引用作为参考。
通常，发动机10都包括气缸体11、曲轴12和活塞14，活塞通过连杆16被可操作地连接至曲轴12。活塞14和气缸体11及气缸盖18共同界定出燃烧室20。空气/燃料混合物在进气冲程期间通过进气阀(未示出)被引入燃烧室20并在活塞14的压缩冲程期间被压缩，之后固定在气缸盖18内的火花塞22点燃空气/燃料混合物。火花塞通常被定时为恰好在活塞14完成朝其上止点(“TDC”)位置上升的压缩冲程完成之前点燃空气/燃料混合物。空气/燃料混合物从发动机的化油器通过由常规的进气阀(未示出)控制的进气通道被送入燃烧室20内，而燃烧产物则在排气冲程期间通过由提升式排气阀26控制的排气口24从气缸中排出。尽管进气阀或排气阀26都可以在起动期间被打开以释放压力和真空，但是应该注意到在下文将要讨论的内容中均优选地采取将排气阀26用作压力和真空释放阀的方式。
阀操作机构或者阀装置的其他常规部件包括装在曲轴12上用于随其旋转的正时齿轮27和装在凸轮轴30上的凸轮轴齿轮28，该凸轮轴齿轮28由正时齿轮27旋转驱动以由此以一半的曲轴速度来旋转凸轮轴30。凸轮轴30分别包括常规的梨形进气和排气凸轮轴凸角32和34(图1和图2)，其随凸轮轴30一起旋转以分别通过挺杆或凸轮随动件36(图1中未示出)和38向进气阀和排气阀传动往复运动。尽管图1示出了侧置阀式发动机中的压力和真空释放机构，但这只是一种发动机类型，而此处公开的压力和真空释放机构也可以用于其他发动机类型，例如竖直或水平曲轴类型的顶置阀式(“OHV”)和顶置凸轮式(“OHC”)发动机。在图1的示例性侧置阀式发动机中，阀致动结构被表示为凸轮随动件的形式，但是，如下所述，在具有其他类型配气机构的发动机中，阀致动结构也可以包括升降杆、推杆、摇臂、筒式挺柱等。
参照图2，进气凸角32被表示为离凸轮轴齿轮28最远的外侧凸角，而排气凸角34相对于凸轮轴齿轮28和凸角32处于内侧。图1中示出了排气配气机构，其包括凸轮随动件38，凸轮随动件38具有适于沿排气凸轮轴凸角34的基圆的外表面44的切线方向抵靠该外表面44并与其保持连续邻接关系的表面42。参照图1，凸轮随动件38在曲轴箱50的导向凸起48内滑动，且其上端顶住阀26的末端46。在运行过程中，凸轮随动件38提升排气阀26的阀杆52，阀杆52从阀座55中提升表面53。阀弹簧54在阀引导件56和弹簧保持件58之间环绕阀杆52。弹簧54将阀26偏压关闭并且也将凸轮随动件38偏压为与排气凸角34相接触。尽管图1和图2中示出的配气机构或阀装置包括具有直接致动进气阀和排气阀的凸角的凸轮轴，但是本发明可以使用的其他发动机可能包括不同的配气机构或阀装置，例如：由曲轴通过连接部件驱动并包括用于打开和关闭进气阀和排气阀的凸角的顶置凸轮轴；由曲轴驱动并包括用于致动连接至摇臂的推杆由此打开和关闭进气阀和排气阀的凸角的凸轮轴；或者是具有用于致动摇臂由此打开和关闭进气阀或排气阀的单个凸轮凸角的凸轮轴。可以使用本发明的发动机中也可能有其他的配气机构或阀装置。
为了帮助起动发动机10，下文中给出了机械式压力和真空释放机构的几个实施例。通常，当该机构处于被标记为发动机“运行”位置的第二位置或不工作位置时，外侧凸角34与凸轮轴30在“运行速度”下的旋转使阀26正常操作，以根据常规的发动机运行正时随着活塞14的行程按时间和周期关系打开和关闭阀26。因此，排气凸角34适于在做功冲程的终点附近打开阀26并在排气冲程的活塞提升期间保持阀26打开直到活塞已经略微经过上止点。随着凸轮轴凸角34的继续旋转，弹簧58迫使凸轮随动件38向下移动并使阀26归位。阀26在随后的进气、压力和做功冲程中保持关闭。进气凸轮轴凸角32用同样的常规固定结构来控制进气阀，以使进气阀在活塞开始其压缩冲程之后很短的时间内就被完全关闭并在随后的做功和排气冲程期间保持关闭，并在进气冲程时重新打开以允许送入燃料混合物。
由于在常规的发动机中进气阀和排气阀通常都在做功冲程的主要时段内被关闭，因此发动机的起动将由于活塞必须克服燃烧室内的真空进行推进而受到阻碍。这种真空可以在发动机起动期间通过常规压力释放机构的操作而被建立在燃烧室中。但是，通过引入本发明的压力和真空释放机构的任意形式，将在起动速度下自动获得压力和真空释放以显著降低起动作用力并因此而帮助起动。而且，常规的发动机不需要进行物理改变以实现引入本发明的压力和真空释放机构。压力和真空释放机构能够响应于发动机转速以自动地在发动机运行速度下被调整为不工作，以防止发动机在低于其自身功率下运行时的压力损失或效率损失。
参照图2和图3，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第一实施例。如图2和图3所示，压力和真空释放机构60a包括轮毂62，轮毂62优选地成型为凸轮轴齿轮28的整体部分，并由此从凸轮轴齿轮28在其相对侧上延伸。参照图3，飞轮64被可枢转地安装至凸轮轴齿轮28上并通常包括主体部分66、头部68和扩展部分70。主体部分66包括飞轮64的绝大部分质量并包括径向内表面72和具有止动突起76的径向外表面74。头部68包括真空释放销78，真空释放销78基本平行于凸轮轴30延伸，并紧密但可旋转地装配在轮毂62的孔80内，且飞轮64围绕真空释放销78可枢转地安装至凸轮轴齿轮28。扩展部分70从头部68延伸并包括销82。
机械式压力和真空释放机构60a还包括压力释放杆84，压力释放杆84包括经由紧密配合可旋转地延伸穿过轮毂62内的孔90并基本平行于凸轮轴30和真空释放销78设置的压力释放销88。压力释放杆84还包括从压力释放销88垂直延伸并包括槽94的连接部分92，其中飞轮64的扩展部分70的销82被可滑动地容纳在槽94内以可操作地连接飞轮64和压力释放杆84。飞轮64和压力释放杆84均可以由例如硬塑料或合适的金属制成，并优选地分别具有包括真空和压力释放销78和88在内且与其结构中的其余部分整体成型的单个部件。参照图3，轮毂62包括凹口96和98以分别容纳真空和压力释放销78和88，并且如图2所示，排气凸轮凸角34包括凹口100，在凹口100中分别设有位于真空和压力释放销78和88的端部处的真空和压力释放凸轮102和104。如图2所示，真空和压力释放凸轮102和104均包括扁平部分。
参照图3，拉簧106包括通过紧固件110例如铆钉或螺钉装至凸轮轴齿轮28的线圈部分108，并且还包括第二臂114和与飞轮64接合的第一臂112，第二臂114穿过凸轮轴齿轮28的孔116延伸以将第二臂114锚定至凸轮轴齿轮28。弹簧106通常将飞轮64偏压到如图4所示的起动位置，在该位置飞轮64的径向内表面72与轮毂62相接触。
参照图4-9，现在介绍压力和真空释放机构60a的操作。图4和图5中示出的压力和真空释放机构60a处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构60a上。如图4所示，在起动位置，弹簧106将飞轮64向径向内部位置偏压，在此位置飞轮64的径向内表面72与轮毂62相接触，且真空和压力释放销78和88被可旋转地导入轮毂62的孔80和90内，以使真空和压力释放凸轮102和104都延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图5和图6A所详细示出的那样。在此位置，随着发动机10的启动，真空和压力释放凸轮102和104都将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式可以更容易地启动发动机10用于起动。有利地，凸轮随动件38的表面42与真空和压力释放凸轮102和104之间的接触带来的接触负荷由于真空和压力释放销78和88紧密配合在轮毂62的孔80和90内而通过真空和压力释放销78和88被传递至轮毂62。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮64上，并因此推动飞轮64克服弹簧106的偏压而离心向外到达图7所示的位置，在此径向外表面74被设置在凸轮轴齿轮28的轮辋118附近且飞轮64的止动突起76与轮辋118相接合。在该位置处，真空释放销78随飞轮64一起旋转，通过飞轮扩展部分70的销82在压力释放杆84的槽94内的滑动接合，压力释放销88与真空释放销78同时旋转并到达图8所示的位置，在此真空和压力释放凸轮102和104的扁平表面被设置为使其均不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图6B所示。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在发动机运行速度下工作。
参照图9-11，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第二实施例。机械式压力和真空释放机构60b包括一些与第一实施例的机械式压力和真空释放机构60a中的部件相同或者基本相同的部件，且相同的附图标记被用于表示其中相同或者基本相同的部件。另外，除了下面参照图9-11说明的内容之外，第二实施例的机械式压力和真空释放机构60b的操作与上述参照图1、图2、图5、图6A、图6B和图8介绍的第一实施例的机械式压力和真空释放机构60a的操作基本类似。
参照图9，飞轮64可枢转地安装至凸轮轴齿轮28并通常包括主体部分66、头部68和扩展部分70。头部68包括真空释放销78，真空释放销78基本平行于凸轮轴30延伸，并紧密但可旋转地装配在轮毂62的孔80内。扩展部分70从头部68延伸并与杆式连接部件120的一端接合。杆式连接部件120可枢转地安装在位于飞轮扩展部分70的端部124附近的孔122内。机械式压力和真空释放机构60a还包括具有压力释放销88的压力释放杆84，压力释放杆84包括从压力释放销88垂直延伸的连接部分92。释放杆84与杆式连接部件120的相对端接合，以可操作地连接飞轮64和压力释放杆84。杆式连接部件120的该端部可枢转地安装在位于压力释放杆84的端部128附近的孔126内。
飞轮64具有图10中所示的起动位置和图11中所示的运行位置，其中真空和压力释放销78和88被可旋转地设置在轮毂62的孔80和90内，以使真空和压力释放凸轮102和104都延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图5和图6A所详细示出的那样。在发动机10起动后，飞轮64被推动克服弹簧106的偏压而离心向外到达图11所示的位置。随着飞轮64离心地向外移动，真空释放销78随飞轮64一起旋转，而通过连接部件120与飞轮扩展部分70和压力释放杆84的杆式连接接合，压力释放销88与真空释放销78同时旋转到达图8所示的位置，在此真空和压力释放凸轮102和104的扁平表面被设置为使其均不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图6B所示。
参照图12-14，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第三实施例。机械式压力和真空释放机构60c包括一些与第一实施例和第二实施例的机械式压力和真空释放机构60a和60b中的部件相同或者基本相同的部件，且相同的附图标记被用于表示其中相同或者基本相同的部件。另外，除了下面参照图12-14说明的内容之外，应该理解第三实施例的机械式压力和真空释放机构60c的操作与上述参照图1、图2、图5、图6A、图6B和图8介绍的第一实施例和第二实施例的机械式压力和真空释放机构60a和60b的操作基本类似。
参照图12并如前所述的机械式压力和真空释放机构60a和60b的实施例，飞轮64可枢转地安装至凸轮轴齿轮28并通常包括主体部分66、头部68和扩展部分70。头部68包括真空释放销78，真空释放销78基本平行于凸轮轴30延伸，并紧密但可旋转地装配在轮毂62的孔80内。机械式压力和真空释放机构60c还包括具有压力释放销88的压力释放杆84，压力释放杆84包括从压力释放销88垂直延伸的连接部分92。飞轮64的扩展部分70从头部68延伸，并邻接地且可滑动地接合压力释放杆84的纵向侧表面130，以可操作地连接飞轮64和杆84。
飞轮64具有图13中所示的起动位置和图14中所示的运行位置，其中真空和压力释放销78和88被可旋转地设置在轮毂62的孔80和90内，以使真空和压力释放凸轮102和104都延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图5和图6A所详细示出的那样。在图13中所示的起动位置，压力释放杆84通常通过与弹簧106类似的弹簧(未示出)被设置在图示的位置，在此其径向向外的部分抵靠飞轮64的扩展部分70。在发动机10起动后，飞轮64被推动克服弹簧106的偏压而离心向外到达图14所示的位置。随着飞轮64离心地向外移动，真空释放销78随飞轮64一起旋转，而通过飞轮扩展部分70和压力释放杆84之间的邻接关系，压力释放销88与真空释放销78同时旋转到达图8所示的位置，在此真空和压力释放凸轮102和104的扁平表面被设置为使其均不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图6B所示。飞轮64和压力释放杆84之间的邻接接合允许飞轮扩展部分70沿杆表面130滑动，以便于压力释放销88的旋转。
参照图15-17，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第四实施例。机械式压力和真空释放机构140包括一些分别与上述参照图1、图2、图5、图6A、图6B和图8介绍的第一实施例、第二实施例和第三实施例的机械式压力和真空释放机构60a、60b和60c中的部件相同或者基本相同的部件，且相同的附图标记被用于表示其中相同或者基本相同的部件。
压力和真空释放机构140包括优选地作为凸轮轴齿轮28的一体部分形成的轮毂62，如图2和图15所示，轮毂62从该凸轮轴齿轮28在凸轮轴齿轮28的相对侧上延伸。参照图15，飞轮142可枢转地安装至凸轮轴齿轮28并通常包括主体部分144和扩展部分146。主体部分144包括飞轮142的大部分质量并包括径向内表面148和具有止动突起152的径向外表面150。主体部分144包括固定安装至其上的第一致动销156。扩展部分146从主体部分144延伸并包括固定安装至其上的第二致动销154。
机械式压力和真空释放机构140还包括真空释放杆158，真空释放杆158包括基本平行于凸轮轴30延伸并紧密但可旋转地安装在轮毂62的孔80内的真空释放销158。机构140还包括压力释放杆162，压力释放杆162包括压力释放销164，压力释放销164通过紧密配合可旋转地延伸穿过轮毂62内的孔90并基本平行于凸轮轴30设置。真空和压力释放杆158和162均包括从真空和压力释放销160和164垂直延伸的连接部分166。在每个连接部分166内都成型有槽168，其中飞轮142的致动销154和156被可滑动地容纳在槽168内以可操作地连接飞轮142与真空和压力释放杆158和162。参照图15-17，轮毂62包括凹口96和98，以分别容纳真空和压力释放销160和164。如前面的实施例和图2所示，排气凸轮凸角34包括凹口100，在凹口100中分别设有位于真空和压力释放销160和164端部处的真空和压力释放凸轮102和104。
参照图15，拉簧170包括通过紧固件174例如铆钉或螺钉装至凸轮轴齿轮28上的线圈部分172，并且还包括第一臂176和第二臂180(或反作用臂)，第一臂176具有与飞轮142接合的线圈端部178，第二臂180与凸轮轴齿轮28的轮毂62邻接接合。弹簧170通常将飞轮142偏压到如图16所示的起始位置，在该位置飞轮142的径向内表面148抵靠压力和真空释放机构140的轮毂62。
参照图5、图6A、图6B、图16和图17，现在介绍压力和真空释放机构140的操作。图5、图6A和图16中示出的压力和真空释放机构140处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构140上。如图16所示，在起动位置，弹簧170将飞轮142向径向内部位置偏压，在此位置飞轮142的径向内表面148抵靠轮毂62，且真空和压力释放销160和164被可旋转地导入轮毂62的孔80和90内，以使真空和压力释放凸轮102和104都延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图5和图6A所详细示出的那样。在此位置，随着发动机10的启动，真空和压力释放凸轮102和104都将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮142上，并因此推动飞轮142克服弹簧170的偏压而沿箭头182的方向(图16)离心向外到达图15和图17所示的位置，在此径向外表面150被设置在凸轮轴齿轮28的轮辋118附近且飞轮142的止动突起152与轮辋118接合。在飞轮142旋转期间，致动销154和156分别在槽168内沿图16中的箭头184和186的方向滑动。在该位置处，通过将飞轮142的致动销154和156分别滑动接合在真空和压力释放杆158和162的槽168内，真空释放销160和压力释放销164同时随飞轮142旋转并到达图8所示的位置，在此真空和压力释放凸轮102和104的扁平表面被设置为使其均不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图6B所示。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在发动机运行速度下工作。
在替代的实施例中，压力和真空释放机构60a、60b和60c可以被设置为使得压力释放销88被成型为飞轮64的一部分而真空释放销被成型为杆84的一部分。而且，压力和真空释放机构60a、60b、60c和140可以被设置为使得真空和压力释放销78、160和88、164可操作地与发动机10的进气阀相关联，或者进一步地，如果需要的话，通过改变真空和压力释放销78、160和88、164的长度，可以使得一个销与排气阀相关联而另一个销与进气阀相关联。
参照图18-24，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第五实施例。第五实施例通常包括的压力和真空释放构件的形式为一个销成型为飞轮的一部分而另一个销以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的方式延伸通过凸轮轴。压力和真空释放机构200从凸轮轴齿轮28的内侧延伸。机构200包括通过销212可枢转地安装至凸轮轴齿轮28上的飞轮202。飞轮202通常包括主体部分204和头部206。主体部分204包括飞轮202的大部分质量并包括径向内表面208和径向外表面210。头部204的径向内表面208抵靠压力释放构件或销214的压力释放销头部216(图21和图24)，用于对其进行致动，如下所述。压力释放销214还包括压力释放销轴218和压力释放销端部或凸轮217，这些都至少部分地被容纳在通孔219内，通孔219以相对于凸轮轴30的纵向轴线成一定角度的方式延伸通过凸轮轴30，如图21和图24所示，其中通孔219和凸轮轴30之间的角度可以被形成为垂直设置或其他任意角度。
机械式压力和真空释放机构200还包括通过销230可枢转地安装至凸轮轴齿轮28上的飞轮220。飞轮220通常包括主体部分222和与飞轮202的头部206的一部分相重叠的头部224。飞轮220的头部224和飞轮202的头部206通过连接销236被彼此可枢转地连接。主体部分222包括飞轮220的大部分质量并包括径向内表面226和径向外表面228。头部224包括基本平行于凸轮轴30延伸的真空释放构件或销232。真空释放销或凸轮232包括弯曲表面并具有基本为圆形的截面形状。飞轮220的主体部分222通过弹簧234连接至飞轮202的主体部分204，弹簧234位于凸轮轴30与销236相反的一侧。
现在介绍机械式压力和真空释放机构200的操作。图18-21中示出的压力和真空释放机构200处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构200上。如图19所示，在起动位置，弹簧234将飞轮202和220向径向内部位置偏压，在此位置飞轮202的径向内表面208抵靠压力释放销头部216并推动压力释放销214进入图21所示的位置，在此压力释放销端部217与排气阀26的凸轮随动件38的表面42相接触。在起动位置，弹簧234还将飞轮220向径向内部位置偏压，在此位置真空释放销232被可旋转地定向以使真空释放销232延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，如图19所示。在此位置，随着发动机10的启动，真空释放销232和真空释放销端部217将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式，可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮220和202上，并因此推动飞轮220和202克服弹簧234的偏压而径向向外到达图22所示的位置。在该位置，真空释放销232与飞轮220一起旋转，而压力释放销214则由于飞轮202的主体部分204径向远离凸轮轴30而被回缩在通孔219内。在发动机运行速度下，飞轮202通过离心力径向远离凸轮轴30以在飞轮202和销214之间形成间隙，并因此将通孔219内的压力释放销24回缩至图23和图24所示的位置。销头部216的质量大于销214其余部分的质量，因此传递至凸轮轴30的离心力导致大质量的销头部216径向向外移动从而回缩通孔219内的销214。一旦真空释放销232已随飞轮220一起旋转且压力释放销214已回缩在通孔219内，真空释放销232和压力释放销端部217就都不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，也就是说，销232的弯曲表面基本与排气凸轮凸角34的基圆对齐或位于基圆内，且销232和端部217因此将不接触凸轮随动件38的表面42。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在运行速度下工作。
尽管已经介绍的第五实施例中具有真空释放构件和压力释放构件，其中真空释放构件是一个被成型为飞轮一部分的销的形式，而压力释放构件是以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的方式延伸穿过凸轮轴的另一个销的形式，但是这些构件也可以被颠倒过来使得真空释放构件是以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的方式延伸通过凸轮轴的一个销的形式，而压力释放构件则是被成型为飞轮一部分的另一个销的形式。
参照图25-27，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第六实施例。第六实施例通常包括的压力和真空释放构件的形式是形成为一对相应飞轮的一部分的销。机械式压力和真空释放机构250包括一些与图18-24中第五实施例的机械式压力和真空释放机构200中的部件相同或者基本相同的部件，且相同的附图标记被用于表示其中相同或者基本相同的部件。另外，除了下面参照图25-27说明的内容之外，机械式压力和真空释放机构250的操作与图18-24中第五实施例的机械式压力和真空释放机构200的操作基本类似。
机构250的飞轮202包括位于其端部206附近的压力释放构件或销252。压力释放销或凸轮252具有和真空释放销232基本类似的截面形状。
现在介绍机械式压力和真空释放机构250的操作。图25和图26中示出的压力和真空释放机构250处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构250上。如图25和图26所示，在起动位置，弹簧234将飞轮220和202向径向内部位置偏压，在此位置压力和真空释放销252和232分别被可旋转地定向以使压力和真空释放销252和232分别延伸超出排气凸轮凸角34的基圆。在此位置，随着发动机10的启动，压力和真空释放销252和232将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式，可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮220和202上，并因此推动飞轮220和202克服弹簧234的偏压而径向向外到达图27所示的位置。在该位置，真空释放销232与飞轮220一起旋转且压力释放销252与飞轮202一起旋转至图27所示的位置，在此压力和真空释放销252和232分别被定向使其都不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆，也就是说，销252和232的表面基本与排气凸轮凸角34的基圆对齐或位于基圆内，且销252和232因此将不接触凸轮随动件38的表面42。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在发动机运行速度下工作。
尽管已经介绍的第六实施例中具有真空释放构件和压力释放构件，其中真空释放构件是被成型为第一飞轮的一部分的一个销的形式，而压力释放构件是被成型为第二飞轮一部分的另一个销的形式，但是这些构件也可以被颠倒过来使得真空释放构件是被成型为第二飞轮一部分的一个销的形式，而压力释放构件是被成型为第一飞轮一部分的另一个销的形式。
参照图28-31，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第七实施例。第七实施例通常包括的压力和真空释放构件的形式是由至少部分地延伸穿过凸轮轴的轴形成的部件和以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的方式延伸通过凸轮轴的一个销。
机械式压力和真空释放机构300包括通过销305可枢转地安装至凸轮轴齿轮28内侧的飞轮302。飞轮302通常包括主体部分304、中间部分306和扩展部分308。主体部分304包括飞轮302的大部分质量并包括径向内表面307。中间部分306包括两个突出的指状物310，指状物310基本垂直于中间部分306并沿大致平行于凸轮轴30的方向延伸。指状物310将真空释放子部件312的真空释放致动器318容纳其间。真空释放子部件312包括固定至真空释放轴314的板313，真空释放轴314伸入凸轮轴30并可相对于凸轮轴30旋转。真空释放子部件312的板313包括具有真空释放凸轮316的部件315。机构300还包括压力释放构件或销322。飞轮302的头部304的径向内表面307抵靠压力释放销322，用于对其进行致动，如下所述。压力释放销322与如上参照图18-24所述的压力释放销214基本相同，并被容纳在通孔326内，通孔326可以以相对于凸轮轴30的纵向轴线成一定角度的方式延伸穿过凸轮轴30，与如上参照图18-24所述的通孔219相类似。锚定销311被装至凸轮轴齿轮28且弹簧328被连接在销311和飞轮302的主体部分304之间。
现在介绍机械式压力和真空释放机构300的操作。图28A、图28B和图29中示出的压力和真空释放机构300处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构300上。如图28A、图28B和图29所示，在起动位置，弹簧328将飞轮302向径向内部位置偏压，在此位置飞轮302的径向内表面307抵靠压力释放销322并推动压力释放销322进入图28A、图28B和图29所示的位置，在此压力释放销322的压力释放销端部324延伸为略微超出排气凸轮凸角34的基圆并接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42。而且，在飞轮302处于该径向内部位置时，真空释放子部件312通过真空释放致动器318和指状物310的互相作用而被可旋转地定向，以使得真空释放凸轮316延伸超出排气凸轮凸角34的基圆。如图28B所详细示出的那样，真空释放凸轮316位于凸轮凸角34的凸轮凸角凹口310内并延伸为略微超出排气凸轮凸角34的基圆。在此位置，随着发动机10的启动，压力释放销端部324和真空释放凸轮316将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式，可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮302上，并因此推动飞轮302克服弹簧328的偏压而径向向外到达图30A、图30B和图31所示的位置。飞轮302的扩展部分308抵靠凸轮轴30以阻止飞轮302任何进一步的径向向外的移动。在该位置，飞轮302向径向外部位置的移动通过真空释放致动器318和指状物310的互相作用导致真空释放子部件312的轴314旋转。如图30B所详细示出的那样，在该位置，真空释放凸轮316移到凸轮凸角34的凸轮凸角凹口301内的位置之外。而且，在发动机运行速度下，飞轮302径向远离凸轮轴30以在飞轮302和压力释放销322之间形成间隙，由此允许压力释放销322回缩在通孔326内。销322包括位于销322的和销端部324相对的端部处的类似于销头部216(图21和图24)的较重质量(未示出)，因此，加至凸轮轴30的离心力导致较大的质量径向向外移动，从而将通孔326内的销322回缩至图30A、图30B和图31所示的位置。一旦真空释放子部件312已旋转且压力释放销322已回缩在通孔326内，真空释放凸轮316和压力释放销端部324就都不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆并因此将不接触凸轮随动件38的表面42。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并其发动机10根据常规的四冲程正时时序在运行速度下工作。
尽管已经介绍的第七实施例中具有真空释放构件和压力释放构件，其中真空释放构件是由至少部分地延伸穿过凸轮轴的轴形成的部件的形式，而压力释放构件是以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的方式延伸穿过凸轮轴的一个销的形式，但是这些构件也可以被颠倒过来使得真空释放构件是以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度延伸穿过凸轮轴的一个销的形式，而压力释放构件是由至少部分地延伸穿过凸轮轴的轴形成的部件的形式。
参照图32-37，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第八实施例。第八实施例通常包括的压力和真空释放构件的形式是成型为延伸穿过凸轮轴的轴的一部分的部件。机械式压力和真空释放机构350包括一些与图28-31的第七实施例的机械式压力和真空释放机构300中的部件相同或者基本相同的部件，且相同的附图标记被用于表示其中相同或者基本相同的部件。另外，除了下面参照图32-37说明的内容之外，机械式压力和真空释放机构350的操作与上述图28-31的机械式压力和真空释放机构300的操作基本类似。
在第八实施例中，真空释放子部件312的轴314完全穿过凸轮轴30延伸并进一步包括压力释放板354，压力释放板354位于轴314的相对于板313的相对端上。压力释放子部件352包括具有压力释放部分355的板354，压力释放部分355具有压力释放凸轮356。
现在介绍机械式压力和真空释放机构350的操作。图32-34中示出的压力和真空释放机构350处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构350上。如图32-34所示，在起动位置，弹簧328将飞轮302向径向内部位置偏压，这使得通过真空释放致动器318和指状物310的互相作用驱使真空释放子部件312的轴314旋转。在该位置，真空释放子部件312被可旋转地定向使得真空释放凸轮316延伸超过排气凸轮凸角34的基圆(参见图28B)。而且，在该位置，压力释放板354被可旋转地定向使得压力释放凸轮356延伸超过排气凸轮凸角34的基圆。如图32B所详细示出的那样，压力释放凸轮356位于凸轮凸角34的凸轮凸角凹口351内并延伸为略微超出排气凸轮凸角34的基圆。在此位置，随着发动机10的启动，压力和真空释放凸轮356和316将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式，可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮302上，并因此推动飞轮302克服弹簧328的偏压而径向向外到达图35-37所示的位置。飞轮302的扩展部分308抵靠凸轮轴30以阻止飞轮302任何进一步的径向向外的移动。在该位置，真空释放子部件312和压力释放子部件352通过轴314在真空释放致动器318和指状物310的相互作用下旋转。一旦轴314并且因此使板313和354已旋转，真空释放凸轮316(参见图30B)和压力释放凸轮356就都不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆并因此将不接触凸轮随动件38的表面42。如图36B所详细示出的那样，在该位置，压力释放凸轮356移动到凸轮凸角34的凸轮凸角凹口351内的位置之外。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在运行速度下工作。
尽管已经介绍的第八实施例中具有真空释放构件和压力释放构件，其中真空释放构件是成型为延伸穿过凸轮轴的轴的一部分的第一部件的形式，而压力释放构件是成型为延伸穿过凸轮轴的轴的一部分的第二部件的形式，但是这些构件也可以被颠倒过来使得真空释放构件是第二部件的形式，而压力释放构件是第一部件的形式。
参照图38-43，示出了本发明的机械式压力和真空释放机构的第九实施例。第九实施例通常包括的压力和真空释放构件的形式是以相对于凸轮轴的纵向轴线成一定角度的形式延伸穿过凸轮轴的销。
机械式压力和真空释放机构400包括通过销405可枢转地安装至凸轮轴齿轮28内侧的飞轮402。飞轮402通常包括主体部分404。主体部分404包括飞轮402的大部分质量并包括径向内表面407。机构400还包括压力释放构件或销422和真空释放构件或销424。飞轮402的主体部分404的径向内表面407抵靠压力释放销422和真空释放销424，用于对其进行致动，如下所述。压力释放销422和真空释放销424与如上参照图18-24所述的压力释放销214基本相同，并分别被容纳在通孔426和428内，通孔426和428可以以相对于凸轮轴30的纵向轴线成一定角度的方式延伸穿过凸轮轴30，与如上参照图18-24所述的通孔219相类似。锚定销411被装至凸轮轴齿轮28且弹簧429被连接在销411和飞轮402的主体部分404之间。
现在介绍机械式压力和真空释放机构400的操作。图38-40中示出的压力和真空释放机构400处于第一位置或起动位置，其与发动机10被停机或者发动机10正在被启动以起动相对应，在此期间很少量的离心力被施加在凸轮轴30、凸轮轴齿轮28以及机械式压力和真空释放机构400上。如图38-40所示，在起动位置，弹簧429将飞轮402向径向内部位置偏压，在此位置飞轮402的径向内表面407抵靠压力释放销422和真空释放销424并推动销422和424进入图38-40所示的位置，在此压力释放销422的压力释放销端部432和真空释放销424的真空释放销端部434延伸为略微超出排气凸轮凸角34的基圆并接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42。在此位置，随着发动机10的启动，压力释放销端部432和真空释放销端部434将分别接触排气阀26的凸轮随动件38的表面42，以在活塞14从其TDC位置回缩和向其TDC位置伸出时略微打开排气阀26，目的是为了给燃烧室20通风。用这种方式，可以更容易地启动发动机10用于起动。
在发动机10起动且凸轮轴30和凸轮轴齿轮28的转速快速增加后，较大量的离心力被施加在飞轮402上，并因此推动飞轮402克服弹簧429的偏压而径向向外到达图41-43所示的位置。在发动机运行速度下，飞轮402径向远离凸轮轴30以在飞轮402与压力释放销422、真空释放销424之间形成间隙，由此允许压力释放销422回缩在通孔426内且真空释放销424回缩在通孔428内。销422和424分别包括位于销422及424的与销端部432及434相对的端部处的类似于销头部216(图21和图24)的较重质量(未示出)，因此，加至凸轮轴30的离心力导致该较大的质量径向向外移动从而将通孔426和428内的销422和424分别回缩至图41-43所示的位置。一旦压力释放销422被回缩在通孔426内且真空释放销424被回缩在通孔428内，压力释放销端部432和真空释放销端部434就都不延伸超出排气凸轮凸角34的基圆并因此将不接触凸轮随动件38的表面42。用这种方式，在发动机10起动后真空和压力释放效果即被终止，并且发动机10根据常规的四冲程正时时序在运行速度下工作。
尽管已经用一些示例性的设计方案介绍了本发明，但是本发明仍然可以在本公开的实质内容和保护范围内进行进一步的修正。因此本申请应被理解为涵盖了利用本发明基本原理的任意变形、应用或修改。而且，本申请应被理解为涵盖了本领域技术人员能够从本公开得到的与本发明相关并落入所附权利要求的限制范围中的这种延伸。