[发明专利]对称的对置活塞、对置汽缸发动机

说明书

技术领域

本发明涉及用于对置活塞、对置汽缸发动机的建筑布置。

背景技术

对置活塞、对置汽缸(OPOC)发动机在美国专利6170443中公开，其整体通过引用结合在此。‘443中的构造具有不对称布置的活塞。即，在其中一个汽缸中，进气活塞(即暴露进气端口的活塞)比排气活塞更靠近曲轴定位。在另一汽缸中，排气活塞比进气活塞更靠近曲轴定位。这种布置提供了一些明显的好处，例如发动机的几乎完美的平衡。但是，由于进气活塞和排气活塞之间的不对称布置和相位偏离(此偏离是出于清除目的设置的)造成一些小的不利。特别是，曲轴是开尾销设计。即，联接两个汽缸的活塞的曲轴的轴颈不是联接两个连接杆的平滑的圆柱体，而是替代地包括彼此偏离的两个圆柱形曲柄销(如‘443中的图9和图10b所示)。与联接两个连接杆的更简单的单个圆柱形轴颈相比，这是成本更高和更不结实的设计。曲轴中的最高应力位置倾向于位于曲轴的轴颈和腹板(web)部分之间的界面处。具有用于硬化曲轴的该部分的技术，例如：感应硬化或者轧制。这些对于开尾销设计来说很困难并且昂贵。

另外，因为内部活塞以与外部活塞不同的方式联接到曲轴，‘443的发动机具有4个明显不同的活塞：内部进气活塞；外部进气活塞；内部排气活塞；以及外部排气活塞。为了降低工程成本、制造成本和复杂性，希望具有尽可能少的不同部件。其他不利包括优化两个燃烧室形状和端口高度，即与两个汽缸的每个一一对应。一个燃烧室通过内部进气活塞和外部排气活塞形成，另一个通过外部进气活塞和内部排气活塞形成。一个汽缸与另一个汽缸不一致的部分原因是由于鉴于进气和排气系统的不对称本质而在流动特征上的差别。

为了克服这些不利，具有对称布置的活塞的OPOC在美国7469664中公开，其整体通过引用结合在此。‘664中的OPOC的两个汽缸是共线的，意味着两个汽缸的中心轴线位于基本相同的线上。在‘664的发动机中，配合在一起的两个连接杆联接到单个轴颈，这这种布置通常称为叉杆设计。由于叉杆必须在轴颈上滑动，曲轴是“组合件”，意思是其由多个部件组装，最终组件在安装连接杆之后完成。这种曲轴制造和组装起来更昂贵。

为了克服与多件式曲轴相关的问题，用于内部活塞和外部活塞的替代联接策略分别在以下目前未公开的美国申请中公开：2012年2月3日提交的13/365,558；和2011年4月2日提交的13/437,207。13/365,558和13/437,207共同转让并且整体结合在此。虽然这种公开的方案为OPOC发动机提供了很多好处并提供了活塞的希望对称布置，但这些联接布置在行业中是独特的并且至今为止尚未测试。对于近期的生产目的，一些制造商偏好使用良好发展的技术，因此在进一步验证之前不愿采用‘558和‘207中公开的联接布置。

发明内容

根据这里公开的实施方式，一种依赖于已验证的机械技术的有利OPOC构造提供了对称布置的活塞并使用单件式曲轴。

公开了一种内燃发动机，包括：单件式曲轴；安装所述曲轴的缸体，所述缸体限定两个汽缸，其中两个汽缸中的第一个相对于所述曲轴基本与两个汽缸中的第二个相对，第一汽缸的中心轴线从第二汽缸的中心轴线偏离预定距离，第一进气活塞和第一排气活塞插入第一汽缸，其中第一排气活塞比第一进气活塞更靠近曲轴定位，第二进气活塞和第二排气活塞插入第二汽缸，其中第二排气活塞比第二进气活塞更靠近曲轴定位。发动机具有在曲轴的中心轴颈和第一排气活塞之间进行联接的第一推杆和在曲轴的中心轴颈和第二排气活塞之间进行联接的第二推杆，其中第一推杆和第二推杆彼此相邻，并且汽缸偏离的预定距离基本上等于推杆之间沿着曲轴的转动轴线所取的距离。

在一些实施方式中，第一对轴承壳放置在中心轴颈上，第一对轴承壳定位在中心轴颈和第一推杆之间，第二对轴承壳放置在中心轴颈上，第二对轴承壳定位在中心轴颈和第二推杆之间，其中第一对轴承壳邻近第二对轴承壳。替代地，单部件的轴承壳放置在中心轴颈上，且第一推杆和第二推杆联接到轴承壳的外表面。在一些实施方式中，所述成对的轴承壳的至少一个包括向外延伸的突部，第一推杆具有限定在第一推杆的与轴承壳嵌套的表面上的凹窝，所述突部与凹窝接合。