单轴双膨胀内燃机制造技术

一种单轴双膨胀内燃机，包括发动机组、汽缸盖和曲轴。第一和第二动力活塞可在第一和第二动力汽缸中移动，并且连接至所述曲轴的第一和第二曲柄销。膨胀器活塞可在膨胀器汽缸中移动，并且经由多连杆组件连接至所述曲轴的第三曲柄销。第一平衡轴被布置在所述发动机组中的第一纵向开口中，并且第二平衡轴被布置在所述发动机组中的第二纵向开口中。所述第一和第二平衡轴分别具有第一和第二配重部分，并且所述曲轴具有在所述曲轴中产生不平衡的第三配重部分。

【技术实现步骤摘要】

本教导内容一般包括一种内燃机组件。
技术介绍
内燃机燃烧空气和燃料的混合物以产生用于工作的机械动力。内燃机的基本部件可以包括发动机组、汽缸盖、活塞、阀门、曲轴以及一个或多个凸轮轴。汽缸盖、汽缸和活塞的顶部通常形成了可变容积燃烧室，燃料和空气被引入该可变容积燃烧室且燃烧作为该设备的热力循环的部分而出现。在所有的内燃机中，有用功是由直接作用于可移动的发动机部件上的燃烧的热气体产物产生，可移动的发动机部件例如活塞的顶部或冠部。一般地，活塞的往复运动经由连杆被转换成曲轴的旋转运动。一种已知的内燃机在四冲程燃烧循环中运行，其中冲程被定义为活塞从上止点(TDC)位置到下止点(BDC)位置的完整移动或反之亦然，并且冲程包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。相应地，四冲程发动机在本文中被定义为一种对于汽缸充气的每个做功冲程，即对于将动力传送给曲轴的每个冲程而言，需要活塞的四个完整冲程的发动机。内燃机的总体效率取决于其通过最小化导致能量损失到环境中的折衷来使全部过程的效率最大化的能力。在专用部件之间划分传统的4冲程循环允许通过中间压缩式热量吸取来试图接近汽缸充气的等温压缩，以使压缩过程更有效，中间压缩式热量吸取例如通过采用热交换器。同样，在汽缸充气的膨胀期间，通过朝绝热膨胀移动以及进一步将膨胀延伸从而将工作气体降至大气压，可利用更大量的能量。此外，最大化工作气体的比热比同时单独降低每个比热可使得在膨胀期间吸取更大能量同时减少与每个专用部件相关联的机械损失和流动损失。已知的发动机系统可采用平衡轴以抵消并因而减少来自发动机运行的振动，包括由非对称汽缸构造引起的二阶振动。平衡轴可安装在发动机组中，且以采用旋转地联接到发动机的链条、齿轮或皮带的发动机转速的两倍的转动速度被驱动。平衡轴采用配重，该配重被定时以消除发动机中的二阶振动。
技术实现思路
描述了一种单轴双膨胀内燃机，该内燃机包括发动机组、汽缸盖、单曲轴、以及多连杆组件。第一和第二动力汽缸以及膨胀器汽缸形成于发动机组中。第一和第二动力活塞可分别在第一和第二动力汽缸中移动，且分别连接至曲轴的第一和第二曲柄销。膨胀器活塞可在膨胀器汽缸中移动且经由多连杆组件连接到曲轴的第三曲柄销。第一平衡轴被布置在发动机组中的第一纵向开口中，以及第二平衡轴被布置在发动机组中的第二纵向开口中。第一和第二平衡轴分别具有第一和第二配重部分，并且曲轴具有引起曲轴中不平衡的第三配重部分。当结合附图对实施本教导内容的最佳方式进行了下列详细描述，本教导内容的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。附图说明根据本专利技术，图1示意性地示出了包括第一和第二平衡轴的单轴双膨胀内燃机的一个实施例的端视图；根据本专利技术，图2示意性地示出了参照图1进行描述的单轴双膨胀内燃机的实施例的一部分的顶视图；根据本专利技术，图3图示了与包括第一和第二平衡轴的单轴双膨胀内燃机的实施例的所选元件相关联的力线图；根据本专利技术，图4示意性地示出了单轴双膨胀内燃机的实施例的所选元件的端视图，所述单轴双膨胀内燃机包括双平衡轴、曲轴和控制轴，其中第一平衡轴与控制轴并列排置；根据本专利技术，图5示意性地示出了单轴双膨胀内燃机的实施例的所选元件的端视图，所述单轴双膨胀内燃机包括双平衡轴、曲轴和控制轴，其中第一和第二平衡轴位于由发动机的外周边限定的外壳内；根据本专利技术，图6示意性地示出了单轴双膨胀内燃机的实施例的所选元件的端视图，所述单轴双膨胀内燃机包括双平衡轴、曲轴和控制轴，其中第二平衡轴与第一平衡轴处于相同的垂直高度；根据本专利技术，图7示意性地示出了包括单平衡轴的单轴双膨胀内燃机的实施例的端视图；以及根据本专利技术，图8图示了与包括单平衡轴的单轴双膨胀内燃机的实施例的所选元件相关联的力线图。具体实施方式参照附图，其中在各个视图中，相同的附图标记用来标识相同或完全相同的部件，图1示意性示出了单轴双膨胀内燃机(发动机)10的一个实施例的端视图，并且图2示意性示出了根据本专利技术的发动机10的实施例的一部分的顶视图。发动机10分别包括第一平衡轴110和第二平衡轴120。在各附图中，相同的附图标记表示相同的元件。发动机10包括发动机组12、用于曲轴20的曲轴主轴承座和汽缸盖60，发动机组12包括复合汽缸构造，该复合汽缸构造包括如本文所述的汽缸三联体30，汽缸盖60围住发动机组12的顶部部分。虽然仅示出了一个汽缸三联体30，但是发动机组12可包括多个汽缸三联体30。参照三维轴线进行了物理描述，三维轴线包括横向轴线15、纵向轴线17和垂直轴线19，其中纵向轴线17由曲轴20的中心线24限定，垂直轴线19由构成一个发动机三联体30的发动机汽缸32、34、36的平行的纵向轴线限定，以及横向轴线15被限定为与纵向轴线17和垂直轴线19正交。圆盘形飞轮可与曲轴20共轴，并且可旋转地联接至曲轴20。每个复合汽缸构造包括一个汽缸三联体30，汽缸三联体30分别包括第一和第二动力汽缸32、34以及第三膨胀器汽缸36。第一动力汽缸32容纳有第一动力活塞42，第一动力活塞42可在第一动力汽缸32中滑动以连同曲轴20的旋转一起上下平移，并经由第一连杆43可旋转地联接至曲轴20的第一曲柄销26。第一动力汽缸32限定了第一动力汽缸中心线33。类似地，第二动力汽缸34容纳有第二动力活塞44，第二动力活塞44可在第二动力汽缸34中滑动以连同曲轴20的旋转一起上下平移，并经由第二连杆45可旋转地联接至曲轴20的第二曲柄销27。第二动力汽缸36限定了第二动力汽缸中心线35。第一和第二动力汽缸32、34，第一和第二动力活塞42、44及相关联的部件优选地尺寸相等，且第一和第二曲柄销26、27径向重合，即它们以相同的旋转角可旋转地联接至曲轴20。在一个实施例中，第一和第二动力汽缸中心线33、35限定了与曲轴中心线24相交的平面。可选地且如图所示，第一和第二动力汽缸中心线33、35限定了与曲轴中心线24偏离的平面。膨胀器汽缸36邻近第一和第二动力汽缸32、34，并且具有平行于第一和第二动力汽缸中心线33、35的中心线37。膨胀器活塞46被容纳在膨胀器汽缸36中，并且可在膨胀器汽缸36中滑动以连同曲轴20的旋转一起上下平移，并且联接至通过多连杆组件50可旋转地联接至曲轴20的第三连杆47。膨胀器汽缸36优选地在容积上远大于单个动力汽缸32、34，并且优选地在单个动力汽缸32、34中的一个的容积排量的1.5倍至4.0倍之间的范围内。基于上止点(TDC)位置和下止点(BDC)位置之间的活塞运动限定了膨胀器汽缸36的汽缸排量，该汽缸排量是特定于应用的，并且是如本文所述确定的。此外，膨胀器汽缸36的TDC位置和BDC位置是可变的。多连杆组件50形成了多杆连接件，该多杆连接件将膨胀器活塞46偏离曲轴中心线24的线性往复运动转化为曲轴20的旋转运动，同时最小化膨胀器活塞46的侧负载。参考图2示出了曲轴中心线24与膨胀器汽缸36的中心线37之间的偏离25。多连杆组件50包括刚性主连杆臂52，该刚性主连杆臂52是包括第一枢轴销53、第二枢轴销54和第三枢轴销55的三销板。主连杆臂52的第一枢轴销53可旋转地联接到第三连杆47，该第三连杆47联接到膨胀器活塞46。主连杆臂52的第二枢轴销5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单轴双膨胀内燃机，包括：发动机组、汽缸盖、曲轴和多连杆组件；第一和第二动力汽缸以及膨胀器汽缸，形成在所述发动机组中并由所述汽缸盖封闭；第一和第二动力活塞，可分别在所述第一和第二动力汽缸中移动，并分别连接至所述曲轴的第一和第二曲轴销；膨胀器活塞，可在所述膨胀器汽缸中移动，并经由所述多连杆组件连接至所述曲轴的第三曲轴销；第一平衡轴，布置在所述发动机组中的第一纵向开口中；第二平衡轴，布置在所述发动机组中的第二纵向开口中；所述第一和第二平衡轴分别具有第一和第二配重；并且所述曲轴具有在所述曲轴中产生不平衡的第三配重。

【技术特征摘要】
2015.06.26 US 14/7516731.一种单轴双膨胀内燃机，包括：发动机组、汽缸盖、曲轴和多连杆组件；第一和第二动力汽缸以及膨胀器汽缸，形成在所述发动机组中并由所述汽缸盖封闭；第一和第二动力活塞，可分别在所述第一和第二动力汽缸中移动，并分别连接至所述曲轴的第一和第二曲轴销；膨胀器活塞，可在所述膨胀器汽缸中移动，并经由所述多连杆组件连接至所述曲轴的第三曲轴销；第一平衡轴，布置在所述发动机组中的第一纵向开口中；第二平衡轴，布置在所述发动机组中的第二纵向开口中；所述第一和第二平衡轴分别具有第一和第二配重；并且所述曲轴具有在所述曲轴中产生不平衡的第三配重。2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述第一和第二平衡轴被布置成以与所述曲轴相同的转速旋转。3.根据权利要求1所述的发动机，其中所述第一和第二平衡轴被布置成沿着相反的方向旋转，包括所述第一平衡轴沿着与所述曲轴相同的方向旋转，而所述第二平衡轴沿着与所述曲轴的所述旋转相反的方向旋转。4.根据权利要求1所述的发动机，其中在所述曲轴中产生所述不平衡的所述第三配重具有大于与内部平衡曲轴相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：HY·I·杜，J·周，R·P·达雷特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US