[发明专利]平衡对置活塞、对置汽缸发动机有效

专利信息
申请号: 201210409885.1 申请日: 2012-10-18
公开(公告)号: CN103061863A 公开(公告)日: 2013-04-24
发明(设计)人: P·霍夫鲍尔 申请(专利权)人: 艾克莫特国际公司
主分类号: F02B25/08 分类号: F02B25/08;F02B75/24;F02B67/04;F16F15/26
代理公司: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 苏娟;朱利晓
地址: 美国密*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 平衡 活塞 汽缸 发动机
【说明书】:

技术领域

本发明涉及平衡内燃发动机。

背景技术

对置活塞、对置汽缸(OPOC)发动机10,如整体通过引用结合在此的美国专利6170443中公开的,是不对称构造。图1中等轴测地显示了这种OPOC发动机1O。第一进气活塞12’是其中一个汽缸中的内部活塞,第二进气活塞12是另一汽缸中的外部活塞。第一进气活塞12和第一排气活塞14在第一汽缸内往复运动,第二进气活塞12’和第二排气活塞14’在第二汽缸内往复运动(汽缸没有显示以便于看到活塞)。排气活塞14和进气活塞12’经由多个推杆16(只有其中一个可见)联接到曲轴20的轴颈(不可见)。进气活塞12和排气活塞14’经由多个拉杆18联接到曲轴20的两个轴颈(不可见),进气活塞12和排气活塞14’各自具有两个拉杆18。由于拉杆和推杆邻近彼此就座,左侧汽缸的中心轴线22’平行于右侧汽缸的中心轴线22但从中心轴线22偏离。

进气活塞的运动与排气活塞的运动移位,使得排气活塞先于进气活塞大约20度达到其各自的极限位置。这是通过使与活塞联接的偏心轴颈在曲轴20上不对称取向实现的。通过使轴颈在曲轴20上不对称取向,排气事件被不对称地定时。图2示出了在给定发动机速度,在往复运动方向X上产生的惯性力,其中由于外部活塞造成的力表示为虚线70,由于内部活塞造成的力表示为点划线72。针对全部四个活塞的剩余惯性力表示为实线74。如果活塞的定时没有偏移,则基本上不会有剩余的不平衡。但即使有了偏移,剩余的不平衡也是适度的,远小于传统的发动机,如稍后关于图5A讨论的。

尽管对于图1的发动机来说平衡几乎是完美的,但这种发动机构造仍具有一些缺点。在优化燃烧室形状的过程中,很有可能排气活塞和进气活塞具有不同的燃烧室形状。此外,图1中很清楚的是内部活塞和外部活塞在其联接到曲轴的方法上是不同的。因此,由于内部活塞和外部活塞必须是唯一的,进气活塞和排气活塞有可能是唯一的,图1中的发动机1O具有四个单独的活塞:进气内部活塞、进气外部活塞、排气内部活塞和排气外部活塞。为了限制用于发动机组件的各个零件的数量,希望活塞对称布置,例如排气活塞是内部活塞,进气活塞是外部活塞,或者相反。同样,由于进气活塞位于两个排气活塞之间,发动机10(图1)中进气和排气的管道有些复杂。另外,通过使内部进气活塞和内部排气活塞彼此相邻地联接到曲轴,轴颈是开口销式的,即,它们相对于彼此不共线,因此在它们之间需要小间隔,从而使发动机更宽并需要另外的加强措施。

发明内容

为了至少部分克服对置活塞发动机中的不平衡,公开一种发动机,其包括具有中心轴线的第一汽缸、具有与第一汽缸的中心轴线平行的中心轴线的第二汽缸、位于两个所述汽缸之间并具有至少5个轴颈和4个连接板的一体式曲轴:具有与所述曲轴的转动轴线共线的中心轴线的前部主轴颈;具有与所述曲轴的转动轴线共线的中心轴线的后部主轴颈;中间偏心轴颈;位于前部主轴颈和所述中间偏心轴颈之间的前部偏心轴颈;位于后部主轴颈和中间偏心轴颈之间的后部偏心轴颈;位于前部主轴颈和前部偏心轴颈之间的前部外连接板;位于前部偏心轴颈和中间偏心轴颈之间的前部内连接板;位于中间偏心轴颈和后部偏心轴颈之间的后部内连接板;位于后部偏心轴颈和后部主轴颈之间的后部外连接板。前部偏心轴颈和后部偏心轴颈的中心轴线与所述转动轴线偏离一外部曲柄行程。中间轴颈的中心轴线与所述转动轴线偏离一内部曲柄行程。前部偏心轴颈和后部偏心轴颈基本同相。中间偏心轴颈相对于所述前部偏心轴颈不对称定相。第一活塞设置在第一汽缸中并经第一推杆联接到所述中间偏心轴颈。第二活塞设置在所述第二汽缸中并经第二推杆联接到所述中间偏心轴颈。第三活塞设置在所述第一汽缸中并经第一拉杆联接到所述前部偏心轴颈以及经第二拉杆联接到后部偏心轴颈。第四活塞设置在第二汽缸中并经第三拉杆联接到所述前部偏心轴颈以及经第四拉杆联接到所述后部偏心轴颈。活塞、推杆和拉杆的往复运动产生不平衡惯性。前部内连接板包括第一配重。后部内连接板包括第二配重。第一配重和第二配重引起重心从曲轴的转动轴线偏移,以至少部分地抵消所述不平衡惯性力。第一配重和第二配重被定位成在所有曲轴位置在所述配重和所述第一活塞和第二活塞之间提供间隙。

在一些实施方式中,第一配重和第二配重抵消所述不平衡惯性力的大约一半。在其他实施方式中,前部外连接板包括第三配重,后部外连接板包括第四配重。曲轴的重心由于所述第一配重、第二配重、第三配重和第四配重从所述中心轴线偏移,重心的偏移能够克服所述惯性力的大约一半。

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