具有不对称气口时序的内燃机制造技术

一种使得能够实现不对称气口时序的内燃机，其具有发动机机构，所述发动机机构包括具有曲柄销的曲柄轴，对置的活塞对中的每个活塞连接到所述曲柄销，并且活塞通过所述曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动。所述机构还包括十字头以及十字头和曲柄销之间的联接，所述十字头具有相对的末端，在所述末端中的每个上，安装有相应的活塞，并且通过所述联接，使得活塞在活塞被驱动往复运动时周向地振荡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及二冲程内燃机，更具体地，涉及使得活塞可以随着它从上止点移动到下止点在气缸内产生椭圆形运动的曲柄-活塞机构。活塞的这个椭圆形运动使得可以实现不对称气口时序，对于高效的二冲程内燃机的基本要求。
技术介绍
在装有气门的二冲程内燃机中，活塞用于打开和关闭周向地安置在气缸中的进气口和排气口。这些气口中的一个或多个提供空气或空气/燃料混合物的新鲜充量到气缸的通道，并且一个或多个其他的气口提供燃烧的气体的排出。进气口和排气口围绕气缸布置，以使得在活塞向下移动时，排气口首先打开，以使得高压气体可以经由排气管逸出到大气以实现放气。在活塞进一步向下运动时，进气口打开，以使得加压的空气或空气/燃料混合物的新鲜充量可以被递送到气缸以供在经过压缩周期之后燃烧。加压的气体还用于从气缸推动燃烧的气体，被称为扫气的过程。在常规的二冲程内燃机中，排气口和进气口的打开是对称的，这意味着，在活塞向下移动时，排气口首先打开，接着进入口打开，然而在活塞向上移动时，进气口首先关闭，接着排气口关闭。该动作使得加压的新鲜空气或空气/燃料混合物中的一些可以在排气口打开时逸出。该过程妨碍了二冲程内燃机能够被增压或者被用涡轮增压。现代的内燃机要求是省油的，并且废气排放少，对于二冲程内燃机而言，要求成功地达成这两个标准，这对于实现不对称气口时序是重要的。这意味着，排气口必须首先打开以用于放气过程，接着进气口打开以用于扫气和充气过程。在活塞向上运动期间，排气口首先关闭以防止新鲜充量在扫气完成之后逸出，接着进气口关闭。排气口关闭和进气口关闭之间的时间段用于完成充气周期，并且如果需要，提供增压。更可取的是，通过使用发动机驱动的吹风机(常称为增压器)来提供扫气和充气。另外，这将使得发动机可以以与四冲程内燃机类似的方式具有湿式油底壳。存在实现二冲程中的不对称气口时序的各种已知形式。然而，这些通常涉及复杂的布置，诸如美国专利63170，443中所描述的布置，在该布置中，两个对置的活塞在一个气缸中操作，每个活塞相对于另一个活塞协调，以使得一个活塞打开进气口，同时另一个活塞打开排气口。另一个对置的活塞发动机是Junkers Jumo发动机，在Junkers Jumo发动机中，在发动机的任一端使用两个曲柄轴，并且通过链条或传动装置将这两个曲柄轴略微不协调地联接在一起以实现气口不对称。在Napier Deltic和Rootes 二冲程内燃机中使用类似的布置。另一种形式对于进气和排气分别使用气口和提升阀的组合。其他形式包括U形气缸、套筒阀布置和对置的凸轮发动机。在这些替代布置中的每个中，额外的复杂机构促使额外的摩擦损失和巨大的体积，取消了二冲程发动机的益处。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合于二冲程内燃机、而且还适用于四冲程内燃机中的对置气缸机构。因此，本专利技术提供一种发动机机构，该发动机机构包括具有曲柄销的曲柄轴，对置的活塞对中的每个活塞连接到该曲柄销，并且这些活塞通过该曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动。该机构还包括细长十字头以及该十字头和曲柄销之间的联接，该十字头具有相对的末端，在这些末端中的每个上安装有活塞中的相应的一个活塞，并且通过所述联接，使得活塞在活塞被驱动往复运动时周向地振荡。十字头和曲柄销之间的联接可以采取各种形式，这部分地依曲柄轴的形式而定。该联接可以由配装在曲柄销上的、能够沿着曲柄销移动的构件提供。在一种形式中，该构件可以是曲柄销延伸通过的叉架的形式，此时在通过该叉架的孔和曲柄销之间提供轴承。对于能够除了曲柄销的每个末端之外受到支承以使得轴部分旋转的曲柄轴，叉架可以是使得它能够配装到曲柄销中的两段式形式。然而，就如下的曲柄轴一一该曲柄轴可以仅在曲柄销的限定该曲柄轴的一个末端的一个末端处受到支承以使得这样的轴部分旋转一一而言，叉架可以是一体化构造，并且限定曲柄销可以被末端朝前地容纳到其中的孔。然而，提供十字头和曲柄销之间的联接的构件还可以采取其他的形式。对于该构件的主要要求是，它沿着曲柄销可逆地移动，并且它与十字头啮合以便在轴上相对于十字头可逆地旋转，所述轴平行于并且横向偏离活塞沿着其往复运动的轴。因此，例如，就如下的曲柄轴一一该曲柄轴具有可以随着该曲柄轴旋转而在其自己的轴上旋转的曲柄销一一而言，提供十字头和曲柄销之间的联接的构件可以是具有细长本体部分的形式，所述细长本体部分延伸通过曲柄销中的纵向槽，并且具有对置的末端，通过这些末端，它靠在十字头的互补表面上，以使得能够在联接构件和十字头之间，在平行于并且横向偏离活塞在其上往复运动的轴的轴上，相对运动。根据本专利技术的发动机机构可以利用曲柄轴，诸如单拐曲柄轴，在该曲柄轴上刚性地或柔性地连接至少一个对置的活塞对，形成偏置十字头，此时活塞用轴颈连接。叉架构件可以经由球形、圆锥形或平面轴承面与十字头啮合。偏置十字头-叉架几何结构在活塞在同一个轴上对置的气缸中往复运动时，对于活塞给予部分旋转运动。在活塞往复运动时由部分旋转运动导致的活塞的总体运动生成每个活塞在相应气缸中的椭圆形路径。因此，所述布置可以适于提供或控制每个气缸的充气口和排气口的打开和关闭，以使得可以研发出不对称气口时序。不对称气口时序具有使得可以在涡轮增压器的帮助下或者在没有涡轮增压器的帮助下利用增压器来提高发动机效率的重要优点，这对于二冲程发动机是一直追求的益处。可以制造按照拳击手阵型的、具有2的倍数的多气缸发动机。每种构造要求不同的平衡布置。在两气缸对置发动机中，在气缸的平面中要求力平衡。在该构造中，以发动机速度、但是是在相对的方向上运行的两个平衡轴定位在垂直于气缸平面的平面中，并且创建基本上完美的平衡。在四气缸构造中，例如，仅需要一个平衡轴来抵消所述一个平面中的偶不平衡。本专利技术的详细描述涵盖了对于每种构造的平衡要求。然而，在某些应用中，通过小心地设计活塞质量和活塞十字头、连同叉架构件，平衡轴可能不是必要的，特别是在小容量发动机中。尽管本专利技术主要面向二冲程发动机，但是活塞和曲柄轴之间的机械布置也可以应用于与适当的包含提升阀和凸轮轴驱动机构的头部组合的四冲程发动机。根据本专利技术的二冲程内燃机能够具有堪比目前的可比尺寸的四冲程发动机的性能特性。然而，二冲程内燃机能够实现这些可比的特性、以及提高效率、缩小尺寸和减轻重量的改进益处。至少以优选形式，本专利技术使得能够实现高级增压和直接燃料注入系统的适应性、基本上总体动态平衡、以及为了降低生产成本的机械简单化。为了促使达成不对称气口时序，活塞设有与椭圆形活塞移动组合作用的修改的顶形成。在一种布置中，该形成包括或包含分段裙部形成，该分段裙部形成伸出该顶之外，围绕该顶的周边设置以形成两个弓形的轴向间隔的裙部。裙部在顶的相对侧，但是一个裙部的弓形程度可以小于另一个裙部。一个裙部可以具有大约140至170度的弓形程度，另一个裙部具有大约70至85度的弓形程度，但是在许多应用中可以去除弓形程度较小的裙部。顶具有一对对置的开口，每个开口在裙部的两组周向上邻近的末端中的相应的一组末端之间。对置的开口可以是类似的弓形程度。开口之一是入口，与进气口合作，而另一个开口是出口，与排气口合作。裙部的高度由发动机所需的不对称性决定。从裙部向内，顶可以具有偏转杆，该杆横跨裙部的在其之间形成入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，所述内燃机具有发动机机构，所述发动机机构包括：曲柄轴，所述曲柄轴具有曲柄销，对置的活塞对中的每个活塞连接到所述曲柄销，所述活塞通过所述曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动；十字头，所述十字头具有相对的末端，在所述末端中的每个上，安装有所述活塞中的相应的一个活塞；以及所述十字头和所述曲柄销之间的联接，通过所述联接，使得所述活塞在所述活塞被驱动往复运动时周向地振荡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·斯卡尔佐，
申请(专利权)人：斯卡尔佐汽车研究股份公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU