凸凹盘杠杆式配气机构及配套的内燃机
作者 叶树明
现有的汽油（Otto）发动机和柴油（Diesel）发动机，是由德国工程师奥托（N·A·Otto）和狄塞尔（R·Diesel）在一百多年前发明的，一百多年来，发动机的配气机构始终保持着以凸轮和气门弹簧为特征的原始状态。气门弹簧是最内耗能量的元件，要想提高发动机的效率，就必须甩掉气门弹簧，为此，一种无气门弹簧发动机的发明应运而生了。简单说来，本发明是用一个水平转动的凸凹轮，去代替原来的两个凸轮和两个气门弹簧，曲轴只须用非常小的一点力就能带动凸凹轮转动，凸凹轮再通过两个杠杆分别带动排气门和进气门，由此完成排气和进气的全部工作。
所述的凸凹轮，是将原来的凸轮从驱动轴上平放下来，并单独给它建立一个转轴，然后在凸轮上再设计一个凹部，所以叫做凸凹轮。凸凹轮有底部凸凹和侧面凸凹两种设计形式，底部凸凹是将凸部和凹部设于轮盘的底部（见图1），侧面凸凹是将凸部和凹部设于轮盘的侧面（见图2）。底部凸凹采用的是直杠杆（见图3），直杠杆的一端设有气门，另一端设有推杆，凸部直接带动气门向下运动而打开气门，而凹部则通过推杆和直杠杆带动气门向上运动而关闭气门；侧面凸凹采用的是T形杠杆（见图4），T形杠杆的中端设有气门，两个侧端则分别通过触点与凸部和凹部接触，凸部通过T形杠杆带动气门向下运动而打开气门，凹部则通过T形杠杆带动气门向上运动而关闭气门。
凸凹轮是通过轴承安装在转轴上，转轴设于汽缸盖上，凸凹轮的转动是通过1:2的主从两个锥状齿轮来实现的，凸凹轮本身即为从动齿轮，主动齿轮则安装在一个水平驱动轴上，水平驱动轴再通过1:1的链轮与曲轴连接，这样，凸凹轮的转速就等于曲轴的一半。
本发明是将排气门和进气门设计在与凸凹轮同心的圆周且相隔90度的位置上，进气门和排气门分别对应一个杠杆，凸凹轮先扫过排气门，然后再扫过进气门，由此而完成排气和进气的全部工作。把四个或六个汽缸连于一体，再把每个驱动凸凹轮的主动齿轮安装在同一个水平驱动轴上，该轴再通过链条与曲轴连接，这样就构成了一个新的发动机。
本发明具有新颖、可靠、简单、高效的优点。
新颖就是创新，本发明将原来的凸轮改造成具有开气门关气门双重功能的凸凹轮，该凸凹轮具有独自带动两个气门的技能，由此造就了一个新的发动机，它给人耳目一新的感觉。
可靠就是气门必须准时开准时关，开得实关得严。本发明通过凸凹轮带动杠杆，杠杆再带动气门，气门什么时候开，什么时候关，开多大，关多小，唯一的取决于杠杆摆动的位置，而杠杆又唯一取决于凸凹轮所转到的位置，所以当凸凹轮的位置确定时，气门就以一个唯一的开关状态相对应，这时候的杠杆就如同一把门栓牢牢地卡住气门，使气门非常稳固的保持着已有的开关状态。
简单就是结构简单容易制造。本发明包括凸凹轮的驱动部分和转动部分，以及杠杆部分。以上各部分所涉及到的零件，除了凸凹轮外，全是常规零件，而且这些零件所承受的外力都很小，所以在制造上安装上都没有任何难度；凸凹轮上的锥状齿，以及凸部和凹部，在加工上也没有任何难度。
高效就是效率高更省油。气门弹簧的弹力为30-50公斤，并始终是压在气门上，所以在关闭气门时，凸轮就要用力去阻挡气门弹簧，而在打开气门时，凸轮就要用力去克服气门弹簧，为此凸轮必须付出繁重的劳动，大大增加了曲轴的负担。本发明甩掉了气门弹簧，所以凸凹轮无须为气门弹簧而操劳，它只须用很小的一点力，就能轻松打开和关闭气门，减少了内耗，提高了效率。
由于凸凹轮与驱动轴是分开的，所以驱动轴不会受到任何来自凸凹轮的正压力，这就进一步减轻了曲轴的负担。这就类似于厢式车与挂斗车的区别一样，挂斗车装得多，还省力省油。
由于凸凹轮的直径比凸轮大许多，而凸部的高度则是相同的，所以凸凹轮凸部的两边就非常平缓，气门从平缓的斜坡上爬上滑下，就非常省力，曲轴由此又进一步减轻了负担。这就如同楔子，楔子越尖，也就是越平缓，用起来就越省力。
凸部的设计，应当在气门开到最大时设计出一段气门的停留段，才能实现气门充分敞开，使进气充足排气彻底。由于凸部的设计必须优先照顾到气门顺利爬到凸部顶端，所以在凸部较短时就无法设计出停留段；而凸部较长时，就可以在凸部上同时设计出爬坡段和停留段。由于凸凹轮的直径比凸轮大许多，凸部的长度就很长，所以可设计有停留段，使进气充足排气彻底。
本发明发布在专利网上，是希望得到网友的支持，并希望能找到合作者共同实施本技术，为新一代发动机的诞生而努力。
本发明的详细内容公布在中国发明专利公报28卷17号和中国发明专利公报28卷31号上，其公布号分别为CN102425467A和CN102619583A；其公布日分别为2012 04 25和2012 08 01。
