[发明专利]对置活塞式发动机的活塞构造

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机领域，尤其涉及二冲程对置活塞式发动机。一方面，本发明领域涉及冷却带有波状外形端表面的对置式活塞。另一方面，本发明领域涉及对置式活塞与曲轴联动装置的铰接。

背景技术

如图1所示，内燃发动机以对置活塞式发动机的方式被示出，该对置活塞式发动机包含至少一个汽缸10，其带有汽缸筒12和在其内被机加工或形成的纵向移位的排气和进气端口14和16。燃料喷射器喷嘴17在所述汽缸的纵向中心或附近、位于从气缸一侧通入的喷射器端口中或与其毗连。两个活塞20、22布置在汽缸筒12中，并且它们的端表面20e、22e彼此相对。为方便起见，活塞20被称为“排气”活塞，因为它接近于排气端口14；并且其内形成所述排气端口的汽缸的末端被称为“排气末端”。类似地，活塞22被称为“进气”活塞，因为它接近于进气端口16；并且所述汽缸的对应末端被称为“进气末端”。

带有一个或更多汽缸（比如汽缸10）的对置活塞式发动机的操作是很好理解的。在这方面，并且参考图2，为了响应发生在端表面20e、22e之间的燃烧，对置的活塞从相应上止点（TDC）位置移开，其中在该位置它们在所述汽缸中相对于彼此处在其最接近位置。当从TDC移动时，活塞保持其相关联的端口关闭直到它们接近相应下止点（BDC）位置，在该下止点（BDC）位置它们彼此分开得最远。活塞可以同相地移动，以致排气和进气端口14、16一致地打开和关闭。替代性地，一个活塞可以领先另一个一定相位，在这种情况下所述进气和排气端口具有不同的打开和关闭时间。

在许多对置活塞的构造中，相位偏移被引到活塞运动中。如图1所示，例如，排气活塞领先于进气活塞并且相位偏移导致活塞绕它们的BDC位置以如下次序运动，其中排气端口14随着排气活塞20运动通过BDC而打开，且同时进气端口16仍然是关闭的，以致燃烧气体开始流出排气端口14。随着活塞继续运动远离彼此，进气端口16打开且同时排气端口14仍然打开并且加压空气充气（“充入空气”）被推入汽缸10内，从而驱动排气离开排气端口14。从汽缸通过排气端口排出排气且同时允许充入空气通过进气端口的置换被称为“扫气”。因为进入所述汽缸的充入空气与排气的出流（朝向所述排气端口）沿相同的方向流动，所以扫气过程被称为“直流扫气”。

随着活塞运动通过它们的BDC位置并且倒转方向，排气端口14由排气活塞20闭合并且扫气停止。进气端口16保持打开而进气活塞22继续运动远离BDC。随着活塞朝向TDC（图2）继续移动，进气端口16关闭并且所述汽缸中的充入空气被压缩在端表面20e和22e之间。典型地，当充入空气经过进气端口16时其形成漩涡以便在端口打开的同时促进扫气，并且在端口关闭以后使空气与喷射的燃料混合。典型地，燃料是柴油，其由高压喷射器喷射进入汽缸。参考图1作为示例，涡流气流（或简称为“漩涡”）30具有大体螺旋运动，其在汽缸筒中形成围绕汽缸的纵轴线流通的旋风。如在图2中最好地示出的，随着活塞在汽缸的汽缸筒中朝向它们相应的TDC位置前进，燃料40在活塞的端表面20e、22e之间通过喷嘴17直接喷射进入在汽缸筒12中的涡流充入空气30中。当活塞20和22靠近它们相应的TDC位置时，在被限定在端表面20e和22e之间的燃烧室32内压缩充入空气和燃料的涡流混合物。当混合物达到点火温度时，燃料在燃烧室中点火，从而驱动活塞分开朝向它们相应的BDC位置。

在两冲程、对置活塞式发动机构造的一些方面，利用带有顶冠的活塞是所希望的，顶冠具有高度波状外形端表面，其与漩涡相互作用并且与来自所述燃烧室的外围的挤压气流相互作用，以便生产复杂的、湍流的充入空气运动，这促进了空气和燃料的均匀混合。然而，燃烧在活塞顶冠上施加了大量的热负荷。高度波状外形端表面创建了非均一的热力分布，其不适合由传统的强制冷却构造所冷却，从而导致不均匀的热应力、磨损和活塞顶冠裂纹。因此提供带有能够冷却这种活塞的波状外形顶冠的活塞构造是所希望的。

在两冲程对置活塞式发动机构造的另一些方面，操作循环的性质导致在活塞-曲轴连接联动装置中的轴承上不间断地施加压缩负载。这些不可逆的负载防止了轴承表面的分离，其阻塞了在其间的润滑剂的流动并且限制了这种轴承的耐久性。结果，在对置活塞式发动机的操作过程中，连续的压缩负载在整个操作循环中都被施加在活塞销轴承上。因此所希望的是，提供带有能够借助于如下的轴承构造使活塞与连接杆铰接的活塞构造，其中该轴承构造为了在对置活塞式发动机的操作循环过程中供应润滑剂而使轴承表面分开。