[发明专利]具有可变容积腔室的发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一般技术领域的发动机，具体地涉及运行以腔室的容积的变化(例如，通过腔室内的工作流体的压缩和膨胀)为基础的发动机，这种发动机供应机械能，该机械能例如可用于推进车辆(如汽车、摩托车、飞机或船只)、用于驱动机器(工业的或农业的)、或者甚至用于向发动机形式的能量转换设备供应机械能。

本发明更具体涉及至少包括以下3个部件的发动机：

-汽缸，其有助于限定腔室，该腔室的容积在最小值与最大值之间变化；

-第一活塞，其也有助于限定所述腔室，所述第一活塞和汽缸被设计为在所述腔室的容积的变化的作用下进行第一相对往复运动；以及

-旋转输出轴。

背景技术

利用发动机的腔室的容积变化来向接收系统(小汽车、机器或者其他)供应机械能，实施这种腔室的发动机长期以来为公众所知并得到广泛应用，因为用于装备机动车辆的内燃发动机(“爆燃式发动机”)依赖于这种运行原理。

这种爆燃式发动机的构架一般基于这样的汽缸的实施，该汽缸在其顶部被汽缸盖密封。汽缸和汽缸盖形成燃烧室，该燃烧室的容积由活塞的行程所限定，该活塞通过往复运动在汽缸中滑动，这种滑动运动由因燃烧室中发生的燃烧循环而产生的压力变化所赋予。接着活塞又通过连杆连接至曲轴，以将活塞的直线平移运动转化为曲轴的旋转运动。

通常，这种公知的发动机构架令人满意，但是其仍具有严重的缺陷。具体地，这种公知的发动机实施用于活塞与输出轴之间的传力和反力的相对较重和较复杂的机械及运动学链。显然，这构成了故障和能量效率损失的潜在源头，并且不符合提高可靠性或者降低成本价格的趋势。此外，这种公知的发动机实施大量的运动部件，这代表相当大的运动质量，而这种相当大的运动质量也可能导致效率和可靠性的问题。这种公知的发动机还相对较笨重，使得这种发动机在车辆内特别是在单箱式机动车辆内安装可能有问题，特别是在将发动机的重心在车辆中进行正确定位方面。最后，这种公知发动机的效率在发动机的不同使用模式下并非最优，这会导致燃料的过度消耗。为了解决后一问题，已经提出根据发动机的压力水平对燃烧室的容积进行调整。

一般将如此修改以允许对燃烧室的容积进行动态调整的爆燃式发动机称为“可变压缩比发动机”或者另称为“VCR”发动机，因为空气/燃料混合物在燃烧室中的压缩比随着所述腔室的容积而变化。因而，与传统爆燃式发动机相比，这种可变压缩比发动机允许对效率进行优化，并且避免(至少最小化)不希望的现象出现，如爆燃。然而，公知的可变压缩比发动机也受到以上关于传统爆燃式发动机所述那些缺陷的困扰。这些缺陷甚至会严重，因为一般在公知的VCR发动机中通过实施用于控制活塞行进的复杂机械系统来进行可变压缩比腔室的生产，而实施用于控制活塞行进的复杂机械系统不仅增加发动机的重量和影响其可靠性，还可能导致不希望的振动和声响现象出现。此外，这种公知VCR发动机的工业制造是困难的，这导致发动机的成本价格显著增加。

发明内容

因此，本发明旨在针对以上所列举的各种缺陷以及提出一种新型发动机，该新型发动机的效率得到了优化并且该新型发动机的构架相当简单、轻质和可靠。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其具有相当紧凑和坚固的构造。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其具有相当简单的设计且易于制造。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其制造并不昂贵。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其运转依赖于简单和经证实的机械原理。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其构造具体对不希望的振动和声响现象出现进行了限制。

本发明的另一目的旨在提出一种新颖的发动机，其实施最小移动质量并可能获得相当大的进气和/或排气截面。

本发明的另一目的在于提出一种新颖的发动机，其实施最少的不同部件。

通过使用包括以下3个部件的发动机实现属于本发明的目的：

-汽缸，其有助于限定腔室，所述腔室的容积在最小值与最大值之间变化；

-第一活塞，其也有助于限定所述腔室，所述第一活塞和汽缸被设计为在所述腔室的容积的变化的作用下进行第一相对往复运动；以及

-旋转输出轴，

所述发动机还包括：

-第二活塞，其也有助于限定所述腔室的容积，所述第二活塞和汽缸被设计为在所述腔室的容积的变化的作用下进行第二相对往复运动，所述输出轴与所述第一活塞和第二活塞同轴地安装；