內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】這包括一個(gè)或多個(gè)氣缸(120、130)和彼此相對(duì)的動(dòng)力凸輪(300、400)，其中一個(gè)或多個(gè)氣缸(120、130)在其中具有活塞(140、150、160、170)，并且彼此相對(duì)的動(dòng)力凸輪(300、400)連接至相應(yīng)的第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)?；钊?140、150、160、170)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使其在動(dòng)力凸輪(300、400)上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸(500、600)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。附接裝置(700)被提供以用于將旋轉(zhuǎn)軸(500、600)彼此連接。附加裝置(700)包括用于改變第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)的相對(duì)角位置的換檔裝置(705)。這使得發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比被動(dòng)態(tài)地改變。
【專利說明】
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開涉及發(fā)動(dòng)機(jī)，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)沖活塞燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)在本領(lǐng)域是已知的。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，至少一個(gè)公共氣缸被提供為具有布置在各個(gè)端部處的一個(gè)活塞。兩個(gè)對(duì)沖活塞通常形成燃燒室。當(dāng)在其中進(jìn)行燃燒時(shí)，氣體抵著兩個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，從而在相反的方向上驅(qū)動(dòng)兩個(gè)活塞。
[0003]通常，對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)提供有布置在氣缸的一個(gè)端部附近的進(jìn)氣端和布置在氣缸的另一端附近的排氣端，并且進(jìn)氣端和排氣端中的每個(gè)由相應(yīng)的活塞驅(qū)動(dòng)。
[0004]存在著具有用于動(dòng)力傳輸?shù)膭?dòng)力凸輪或具有機(jī)軸的對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。本公開涉及具有用于動(dòng)力傳輸?shù)膭?dòng)力凸輪的對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0005]US5551383、EP0357291和W02005008038中公開了這種發(fā)動(dòng)機(jī)的示例。發(fā)動(dòng)機(jī)被公開為包括適于在相反方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)沖活塞和攜帶兩個(gè)動(dòng)力凸輪的主軸?；钊谒鼈兊尿?qū)動(dòng)端部處提供有在動(dòng)力凸輪上運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)輪或軸承?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)使主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0006]在W02010118457中，例如，一對(duì)活塞定位成沿著氣缸的縱軸線在相反方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。燃燒室被限定在活塞之間。第一軸和第二軸被提供成連接至軸向相隔開的相應(yīng)的凸輪，并且彼此對(duì)準(zhǔn)。在操作中，第一軸在與第二軸相反的方向上連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。第二軸具有縱向孔，第一軸能夠通過該縱向孔延伸和旋轉(zhuǎn)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中不適于改變其配置。
[0007]以同一
【申請(qǐng)人】的名字提交的W02012113949公開了發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括中空軸和中空臂，中空臂從中空軸凸出并且連接至相應(yīng)的氣缸，相應(yīng)的氣缸中的每個(gè)具有在其間限定出室的對(duì)沖活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)還包括兩個(gè)相對(duì)的動(dòng)力凸輪，形成在相應(yīng)的活塞中的軸承滾動(dòng)到該相對(duì)的動(dòng)力凸輪上以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0008]這些燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于去除或至少大量地減少了側(cè)負(fù)載。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)是昂貴的，并且當(dāng)必需制造具有不同特性的不同發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)尤為如此。此外，所述現(xiàn)有技術(shù)的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)是高油耗且低性能的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0009]因此，存在著提供能夠容易制造而與發(fā)動(dòng)機(jī)是否具有彼此不同的特性無關(guān)、且具有高性能和動(dòng)力的對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)沖活塞類型。其包括發(fā)動(dòng)機(jī)塊，發(fā)動(dòng)機(jī)塊優(yōu)選地具有能夠通過例如機(jī)器加工制成的圓柱形狀。然而，本對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)塊可為棱形或者甚至在形狀上是不規(guī)則的。這種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)可為汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、或者甚至為生物燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可為三沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)塊內(nèi)提供有至少一個(gè)氣缸。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式為具有下面給出的特征中的至少一些特征的三沖程雙缸對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸可布置成在如水平、豎直或傾斜的、任意期望的位置中工作。
[0011]發(fā)動(dòng)機(jī)塊內(nèi)提供有彼此相對(duì)的至少第一及第二動(dòng)力凸輪。動(dòng)力凸輪中的每個(gè)連接至第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)的相對(duì)端部，或者為第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)的相對(duì)端部的一部分。因此，動(dòng)力凸輪可與相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)的輸出軸連接至相應(yīng)的動(dòng)力凸輪，或者為相應(yīng)的動(dòng)力凸輪的一部分。在操作中，第一及第二旋轉(zhuǎn)軸、輸出軸和相應(yīng)的動(dòng)力凸輪一同旋轉(zhuǎn)。
[0012]第一及第二旋轉(zhuǎn)軸彼此對(duì)準(zhǔn)。所述旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選地布置在發(fā)動(dòng)機(jī)塊內(nèi)的中心部分中。第一及第二旋轉(zhuǎn)軸之間的間隔優(yōu)選地提供在它們相應(yīng)的端部之間，以使得它們彼此鄰近、但不彼此接觸。
[0013]如上所述，本發(fā)動(dòng)機(jī)可包括一個(gè)或多個(gè)氣缸。根據(jù)氣缸的數(shù)量，動(dòng)力凸輪將具有由相對(duì)應(yīng)的凸出區(qū)域限定的不同數(shù)量的凸輪軌道。例如，對(duì)于雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，動(dòng)力凸輪具有由兩個(gè)相應(yīng)的凸出區(qū)域限定的兩個(gè)凸輪軌道。這使得在具有良好的重量平衡的軸的每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行兩次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)。
[0014]本發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸可與發(fā)動(dòng)機(jī)塊一體成型。然而，不排除氣缸為聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)塊的分離部分的實(shí)施方式。
[0015]在每個(gè)氣缸內(nèi)布置有兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的活塞。在使用中，活塞沿著氣缸的縱軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)活塞包括活塞頭、活塞體和連接件。連接件旨在使活塞頭與活塞體彼此連接。連接件如連接桿那樣形成，但無擺動(dòng)移動(dòng)或很小的擺動(dòng)移動(dòng)。很小的擺動(dòng)移動(dòng)優(yōu)選為適應(yīng)部分之間因制造瑕疵或公差而導(dǎo)致的小的移動(dòng)。連接件可包括若干個(gè)基本上平行的桿，從而減輕組件。形成連接件的平行桿通過上部公共軸和底部公共軸相互聯(lián)接，從而連接活塞頭與活塞體。
[0016]每個(gè)氣缸中的兩個(gè)活塞之間限定有燃燒室。例如根據(jù)本發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃燒室內(nèi)提供有至少一個(gè)火花塞或噴油嘴。
[0017]進(jìn)氣端和排氣端也形成在發(fā)動(dòng)機(jī)塊中并且通過各個(gè)氣缸與燃燒室相關(guān)聯(lián)。一個(gè)或多個(gè)火花塞(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))或噴油嘴(柴油發(fā)動(dòng)機(jī))提供在室中。不排除能夠應(yīng)用本結(jié)構(gòu)的其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型，如生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)等。在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，它們能夠通過汽化器或間接/直接噴射來工作，其中直接噴射是最為優(yōu)選的。
[0018]活塞頭攜帶壓縮活塞段。這種活塞段布置在活塞中位于燃燒室附近的一個(gè)端部處?；钊^也攜帶潤(rùn)滑活塞段。這種潤(rùn)滑活塞段布置在活塞頭的一個(gè)端部部分(即，活塞裙)中?；钊?尤其是潤(rùn)滑活塞段)的定位與活塞沖程以及所述進(jìn)氣端和排氣端的定位緊密相關(guān)?？紤]到壓縮沖程中該端不能夠被打開以防止油進(jìn)入該端并因此進(jìn)入氣缸，潤(rùn)滑活塞段優(yōu)選地布置得盡可能靠近壓縮活塞段。
[0019]當(dāng)壓縮氣體在與相應(yīng)的動(dòng)力凸輪相關(guān)聯(lián)的輸出軸上轉(zhuǎn)換為扭矩時(shí)，活塞體承受主要負(fù)載。
[0020]如上所述，動(dòng)力凸輪布置在彼此面對(duì)的第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的相應(yīng)的外端部處?；钊械拿總€(gè)具有驅(qū)動(dòng)端部，驅(qū)動(dòng)端部適于在相應(yīng)的動(dòng)力凸輪上運(yùn)動(dòng)，以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0021]在一個(gè)示例中，兩個(gè)凸輪限定在各個(gè)動(dòng)力凸輪中，在動(dòng)力凸輪中限定有以180°相等的波軌道。尤其是，一個(gè)活塞中的動(dòng)力凸輪具有兩個(gè)進(jìn)氣凸輪軌道，而另一活塞中的動(dòng)力凸輪具有兩個(gè)排氣凸輪軌道。
[0022]如上所述，排氣端和進(jìn)氣端相對(duì)應(yīng)地形成在發(fā)動(dòng)機(jī)塊中并且與活塞之間的燃燒室相關(guān)聯(lián)。排氣端由排氣活塞(即，與具有排氣凸輪軌道的動(dòng)力凸輪相關(guān)聯(lián)的活塞)驅(qū)動(dòng)，而進(jìn)氣端由進(jìn)氣活塞(即，具有進(jìn)氣凸輪軌道的動(dòng)力凸輪相關(guān)聯(lián)的活塞)驅(qū)動(dòng)。端的打開和關(guān)閉由此受凸輪軌道的輪廓的控制。
[0023]在本發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例中，相應(yīng)的凸輪軌道中的波中的每個(gè)限定至少兩個(gè)部分，即，上升或壓縮部和下降或動(dòng)力部。波被設(shè)計(jì)成使得排氣活塞相對(duì)于進(jìn)氣活塞提前。然而，相應(yīng)的凸輪軌道中的波中的每個(gè)可在壓縮部與下降部之間限定至少附加的平坦部。
[0024]重要的是要注意進(jìn)氣和排氣凸輪軌道不需要彼此不同。在進(jìn)氣和排氣凸輪軌道相等的情況下，所述凸輪軌道應(yīng)具有適當(dāng)?shù)慕嵌绕啤?br>[0025]因此，根據(jù)本發(fā)動(dòng)機(jī)的重要特征，在動(dòng)力沖程結(jié)束之前，排氣端通過相對(duì)應(yīng)的活塞頭在進(jìn)氣端之前被打開，并且在壓縮沖程開始時(shí)，通過相對(duì)應(yīng)的活塞頭在進(jìn)氣端被關(guān)閉之前被關(guān)閉。
[0026]根據(jù)本發(fā)動(dòng)機(jī)的重要特征，提供了附加裝置。附加裝置布置在例如發(fā)動(dòng)機(jī)塊內(nèi)。附加裝置適于將第一及第二旋轉(zhuǎn)軸彼此連接，以使得它們能夠一同旋轉(zhuǎn)。因此，在操作中，附加裝置與第一及第二旋轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)。第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的部分被適當(dāng)?shù)貪?rùn)滑。
[0027]這種附加裝置包括換檔裝置。換檔裝置可包括滑塊，滑塊能夠移動(dòng)，例如，沿著縱軸線移動(dòng)。如受適當(dāng)?shù)目刂茊卧刂频乃欧R達(dá)的馬達(dá)裝置能夠用于驅(qū)使滑塊。
[0028]隨著滑塊被驅(qū)使，第一及第二旋轉(zhuǎn)軸彼此旋轉(zhuǎn)，S卩，它們的相對(duì)角位置被改變。這轉(zhuǎn)而使得動(dòng)力凸輪的相對(duì)角位置改變。
[0029]出于這種目的，滑塊可具有齒或通道，該齒或通道適于與形成在第一及第二旋轉(zhuǎn)軸中的相應(yīng)的外齒或通道嚙合。具體地，第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的齒或通道形成在它們相應(yīng)的彼此相鄰或近的端部處。在一個(gè)實(shí)施方式中，滑塊的齒或通道形成在滑塊內(nèi)部，而旋轉(zhuǎn)軸的齒或通道形成在所述旋轉(zhuǎn)軸的端部外部。
[0030]滑塊以及第一及第二旋轉(zhuǎn)軸的齒或通道例如可為螺旋狀。在這種實(shí)施方式中，第一旋轉(zhuǎn)軸的齒或通道相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)軸的齒或通道對(duì)稱。此外，第一及第二旋轉(zhuǎn)軸中的齒的對(duì)稱平面與第一及第二旋轉(zhuǎn)軸垂直，由此限定螺旋狀齒輪。
[0031]只要第一及第二旋轉(zhuǎn)軸隨著換檔裝置被驅(qū)使而彼此旋轉(zhuǎn)，則齒或通道的其它幾何形狀也是可能的。
[0032]換檔裝置的驅(qū)使使得動(dòng)力凸輪以及第一及第二旋轉(zhuǎn)軸彼此旋轉(zhuǎn)，由此使得發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比被改變。發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比的改變是動(dòng)態(tài)且同步地進(jìn)行的，并且涉及在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間改變排氣和進(jìn)氣端的驅(qū)使。如下面解釋的那樣，燃燒室內(nèi)的量也被改變，并因此發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比被改變。
[0033]可變分布有利地通過簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)，從而允許在寬范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)速度上遞送更高的扭矩。進(jìn)氣端和排氣端的打開和關(guān)閉在發(fā)動(dòng)機(jī)需要的任意時(shí)間適用。由于這大大地增加了發(fā)動(dòng)機(jī)性能并且在減少的消耗和污染物的情況下獲得了增加的扭矩和動(dòng)力，因此這是重要的優(yōu)點(diǎn)。
[0034]可變分布可根據(jù)受控制單元控制的諸如發(fā)動(dòng)機(jī)速度、進(jìn)氣收集器中的氣壓、油門位置等的發(fā)動(dòng)機(jī)的需要進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速時(shí)(從空轉(zhuǎn)速度開始)，試圖使排氣打開得稍早于進(jìn)氣打開，這是因?yàn)橥ㄟ^這種稍早的排氣打開能夠及時(shí)釋放氣缸內(nèi)的壓力，由此在進(jìn)氣端打開時(shí)允許氣體以盡可能優(yōu)化的方式進(jìn)入而不縮減。通過本可變分布發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)進(jìn)氣端打開時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力小于進(jìn)氣收集器內(nèi)的壓力或大氣壓，以便于開始?xì)怏w的進(jìn)氣。本可變分布發(fā)動(dòng)機(jī)允許排氣端盡可能晚地打開，以充分利用在動(dòng)力沖程期間釋放的能量并且在輸出軸上獲得盡可能高的動(dòng)力。另一方面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加(如上所述，雖然這也取決于許多其它變形，但是發(fā)動(dòng)機(jī)速度是最為重要的)，重要的是先行打開排氣端，并由此在打開進(jìn)氣端之前補(bǔ)償可用于釋放氣缸內(nèi)的壓力的較短的時(shí)間。
[0035]所有這些是通過適當(dāng)?shù)馗淖儎?dòng)力凸輪相對(duì)于彼此的相對(duì)角位置來實(shí)現(xiàn)的。排氣和進(jìn)氣凸輪軌道通過使排氣凸輪軌道相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軌道提前的方式、或者通過使進(jìn)氣凸輪軌道相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軌道延遲的方式輕微地旋轉(zhuǎn)。這涉及隨著附加裝置的滑塊相對(duì)于其零位置(空轉(zhuǎn))移動(dòng)，排氣凸輪軌道相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軌道旋轉(zhuǎn)提前，從而使得排氣端在動(dòng)力沖程中在進(jìn)氣端之前被打開，并且在壓縮沖程中在進(jìn)氣端之前被關(guān)閉。重要的是要注意，滑塊移動(dòng)得越多，排氣相對(duì)于進(jìn)氣提前得越多，即，排氣端相對(duì)于進(jìn)氣端打開和關(guān)閉得更快。因此動(dòng)態(tài)地改變了分布。
[0036]壓縮比也有利地通過將第一及第二旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接的附加裝置的驅(qū)使、以簡(jiǎn)單的方式來實(shí)現(xiàn)。這允許了在發(fā)動(dòng)機(jī)處于操作時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。通過這種方式，可在使發(fā)動(dòng)機(jī)以不同的負(fù)載工作的同時(shí)增加燃料效率。具體地，活塞位于上止點(diǎn)處并且滑塊處于其靜止位置或零位置(在第一及第二軸中沒有相對(duì)旋轉(zhuǎn))。理想地，該位置與發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的位置相符，由此兩個(gè)動(dòng)力凸輪中的凸輪軌道相符。應(yīng)注意，在進(jìn)氣和排氣凸輪軌道相等的情況下，它們具有適當(dāng)?shù)慕嵌绕?。在換檔裝置的所述位置中，壓縮比最高，而這適合于低速。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)增加速度，壓縮比試圖被降低以使得發(fā)動(dòng)機(jī)條件在所有時(shí)間都保持靠近于發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)。這種調(diào)節(jié)取決于諸如進(jìn)氣收集器中的氣壓、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、油門位置(動(dòng)力需求)等的若干發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(不僅是發(fā)動(dòng)機(jī)速度)。因此，為了減少壓縮比，換檔裝置的位置朝著第一及第二軸軸向地改變。這使得排氣凸輪軌道從進(jìn)氣凸輪提前一定角度?？紤]為最高點(diǎn)的進(jìn)氣凸輪軌道的頂部被取作用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的火花塞的點(diǎn)火(或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的噴射的驅(qū)使)的基準(zhǔn)。由此，當(dāng)進(jìn)氣活塞處于其最高點(diǎn)(TDC位置)處時(shí)，排氣活塞開始移動(dòng)到其TDC位置下方，由此增加燃燒室并由此降低壓縮比。因此，受控制單元控制的換檔裝置連續(xù)移動(dòng)以使得壓縮比更好地適用于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求和需求。
[0037]發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比通過附加裝置同步且動(dòng)態(tài)地變化。
[0038]設(shè)想了用于凸輪輪廓的至少兩個(gè)可能的配置以及使附加裝置工作的方式，這主要影響其開始位置和初始旋轉(zhuǎn)角度(在空轉(zhuǎn)速度處)。
[0039]第一可能的配置在于凸輪軌道設(shè)計(jì)成在動(dòng)力沖程中排氣端首先被打開，并且在壓縮沖程中它們首先被關(guān)閉。通過這種方式，在空轉(zhuǎn)速度處，凸輪軌道的頂部被對(duì)齊。如上所述，該位置對(duì)應(yīng)于附加裝置的零位置。因此，排氣軌道不需要相對(duì)于進(jìn)氣軌道提前。在動(dòng)力沖程結(jié)束時(shí)排氣端進(jìn)氣端之前被打開，并且在壓縮開始之前他們被關(guān)閉。從該位置，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，附加裝置通過如上所述受控制單元控制的伺服馬達(dá)移動(dòng)，從而使滑塊的齒或通道在第一及第二旋轉(zhuǎn)軸中以使第一及第二旋轉(zhuǎn)軸彼此旋轉(zhuǎn)的角度運(yùn)動(dòng)到第一及第二旋轉(zhuǎn)軸，即，動(dòng)力凸輪的相對(duì)角位置被改變，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比動(dòng)態(tài)且同步地變化。
[0040]凸輪軌道的另一可能的配置為使波的峰和谷相等，并且使排氣和進(jìn)氣凸輪軌道相等。在這種情況下，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)工作，附加裝置必需從排氣凸輪軌道相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軌道旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度的位置開始。通過這種配置，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上運(yùn)行。
[0041]相應(yīng)的反凸輪與各個(gè)動(dòng)力凸輪相對(duì)應(yīng)且相關(guān)聯(lián)地形成。反凸輪由此附接至相應(yīng)的第一及第二軸、或?yàn)橄鄳?yīng)的第一及第二軸的一部分，以及也福戒指相應(yīng)的動(dòng)力凸輪、或?yàn)橄鄳?yīng)的動(dòng)力凸輪的一部分。反凸輪的直徑優(yōu)選地小于動(dòng)力凸輪的直徑，并且它們彼此面對(duì)。反凸輪的目的在于防止活塞在相同氣缸中的沖突，而這可能在活塞的慣性力處于與動(dòng)力凸輪的方向相反的方向上且一個(gè)或多個(gè)氣缸內(nèi)的氣壓力低于慣性力時(shí)發(fā)生。第一及第二旋轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力凸輪及反凸輪一同旋轉(zhuǎn)。
[0042]在雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)的具體示例及如上所述，兩個(gè)凸輪軌道限定在各個(gè)動(dòng)力凸輪中，從而限定相等的波長(zhǎng)以使得一個(gè)活塞中的動(dòng)力凸輪具有兩個(gè)進(jìn)氣凸輪軌道，而是的另一活塞中的動(dòng)力凸輪具有兩個(gè)排氣凸輪軌道。具體地，每個(gè)氣缸在一側(cè)處具有受由提供在動(dòng)力凸輪中的進(jìn)氣凸輪軌道控制的活塞頭控制的進(jìn)氣端。在氣缸的另一側(cè)處提供有受由提供在另一動(dòng)力凸輪中的排氣凸輪軌道控制的活塞頭控制的排氣端。
[0043]在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中提供了雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)。兩個(gè)氣缸定位在第一及第二軸的任意側(cè)上，即，兩個(gè)氣缸在軸的軸線方向上以180°分離。如上所述，兩個(gè)活塞滑動(dòng)地接收在彼此面對(duì)的各個(gè)氣缸內(nèi)部以用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的動(dòng)力凸輪和反凸輪。
[0044]氣缸的排氣和進(jìn)氣端根據(jù)凸輪軌道的形狀及其旋轉(zhuǎn)通過活塞頭打開和關(guān)閉。如上所述，凸輪軌道的形狀在動(dòng)力沖程中使得排氣端首先被打開并且在壓縮沖程中排氣端首先被關(guān)閉。
[0045]各個(gè)活塞包括活塞頭、活塞體和連接件。連接件為一種連接桿，但其不擺動(dòng)。連接件將活塞頭與活塞體連接到一起?；钊^攜帶位于最靠近燃燒室的端部處的壓縮環(huán)，以及位于活塞頭(裙)的下部處的潤(rùn)滑環(huán)?；钊h(huán)(尤其是潤(rùn)滑環(huán))的位置與活塞沖程以及氣缸端的位置緊密相關(guān)?；钊w設(shè)計(jì)成當(dāng)氣壓轉(zhuǎn)換成軸扭矩時(shí)承受應(yīng)力。
[0046]活塞可包括至少一個(gè)凸輪從動(dòng)輪，例如，兩個(gè)或三個(gè)凸輪從動(dòng)輪。從動(dòng)輪適于隨著活塞移動(dòng)而滾動(dòng)到動(dòng)力凸輪上?；钊€可包括至少一個(gè)反凸輪從動(dòng)輪，例如，單個(gè)反凸輪從動(dòng)輪。反凸輪從動(dòng)輪適于滾動(dòng)到反凸輪上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，從動(dòng)輪和反凸輪從動(dòng)輪均安裝在公共軸上。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述公共軸至少基本上垂直于第一及第二軸以及氣缸的縱軸線。
[0047]各個(gè)汽缸還可提供有用于防止活塞旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置，以在操作中使得活塞僅允許被移動(dòng)。鎖定裝置可包括旨在接收形成在氣缸中的凸出件的、沿著活塞形成的凹槽。鎖定裝置可選擇性地包括旨在接收沿著氣缸形成的凹槽的、形成在活塞中的凸出件。可選擇性地包括其它等同的鎖定裝置以防止活塞旋轉(zhuǎn)。
[0048]優(yōu)選的是，氣缸提供有兩個(gè)相等的缺口，兩個(gè)相等的缺口形成在適用于反凸輪從動(dòng)輪的兩個(gè)端部處，并且在壓縮沖程期間它們的軸不與氣缸沖突。
[0049]重要的是，隨著其防止減少活塞重量，因此在動(dòng)力沖程期間防止了振動(dòng)并且減少了氣缸與活塞體之間因較小的凸出而導(dǎo)致的杠桿效果，以及較小的摩擦，并且發(fā)動(dòng)機(jī)將在尺寸上更加緊湊。
[0050]氣缸優(yōu)選為受迫空氣冷卻式的，但是它們也可為液體冷卻式的。翅片區(qū)域被提供在氣缸周圍，而受迫空氣經(jīng)由翅片區(qū)域從冷卻風(fēng)扇流出。具體地，所述翅片區(qū)域被提供在氣缸體的最外部分與氣缸中接收活塞的部分之間的中間空間中。受迫空氣從冷卻風(fēng)扇經(jīng)由所述中間部分流動(dòng)。由此通過分布得更好且效率更高的方式進(jìn)行冷卻。
[0051 ]相應(yīng)的潤(rùn)滑部限定為發(fā)動(dòng)機(jī)塊的相對(duì)端部部分與發(fā)動(dòng)機(jī)塊自身之間。
[0052]在使用中，從活塞位于它們相應(yīng)的凸輪軌道的頂部處并因此使它們彼此靠近的上止點(diǎn)(TDC)，氣體在氣缸與兩個(gè)活塞頭之間的燃燒室內(nèi)以高溫狀態(tài)被壓縮。例如由火花塞引起的、氣體混合物的點(diǎn)火使燃燒室內(nèi)的溫度和壓力增加，從而推動(dòng)活塞并驅(qū)使它們移動(dòng)。在這種動(dòng)力沖程中，當(dāng)在動(dòng)力凸輪上運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞的直線移動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，由此驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。
[0053]在動(dòng)力沖程接近結(jié)束時(shí)，排氣端通過活塞頭打開，從而使氣體因氣缸與排氣收集器的壓差而被排放。如上所述，排氣端的打開是事先進(jìn)行的，以確保當(dāng)進(jìn)氣端打開時(shí)氣缸內(nèi)的壓力已顯著降低以允許新鮮氣體經(jīng)由進(jìn)氣端進(jìn)入。在進(jìn)氣端和排氣端被打開的循環(huán)期間，新鮮氣體從進(jìn)氣收集器進(jìn)入，并且排放氣體經(jīng)由排氣端清除。在開始提升步驟后不久，排氣端通過排氣活塞頭關(guān)閉，而進(jìn)氣端以給定角度繼續(xù)打開，由此優(yōu)化氣缸進(jìn)氣。一旦進(jìn)氣端被關(guān)閉，則開始?jí)嚎s。在壓縮步驟期間，燃料被噴射到氣缸中。在之前不久，TDC點(diǎn)火再次開始引起燃燒。
[0054]設(shè)想了換檔裝置的附加實(shí)施方式。例如，動(dòng)力凸輪中的一個(gè)可具有沿著其軸的通孔，并且其它動(dòng)力凸輪可具有其軸，其軸延伸得使其經(jīng)由其它動(dòng)力凸輪至其后部。到了這一點(diǎn)，兩個(gè)凸輪允許在它們之間沒有鏈接的情況下自由旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，用于使兩個(gè)動(dòng)力凸輪彼此旋轉(zhuǎn)的換檔裝置接收在動(dòng)力凸輪中具有通孔的后部與側(cè)曲軸箱之間。所述換檔裝置也能夠被提供在側(cè)曲軸箱外部。
[0055]設(shè)想了另一實(shí)施方式，其中與換檔裝置互相作用的螺旋狀斜面包括螺旋齒，并且次級(jí)軸被提供為與凸輪軸平行。所述次級(jí)軸具有兩個(gè)螺旋狀齒輪，兩個(gè)螺旋狀齒輪與軸的齒中的每個(gè)嚙合。因此，該次級(jí)軸與動(dòng)力凸輪軸一同旋轉(zhuǎn)，并且使它們一同旋轉(zhuǎn)。另一方面，所述次級(jí)軸能夠直線移動(dòng)，以改變動(dòng)力凸輪之間的相對(duì)角度。
[0056]最終，在換檔裝置的另一實(shí)施方式中，動(dòng)力凸輪和相對(duì)應(yīng)的軸彼此不一體成型，并且動(dòng)力凸輪能夠相對(duì)于相對(duì)應(yīng)的軸輕微旋轉(zhuǎn)。在動(dòng)力凸輪內(nèi)部限定有徑向分布的室。在這些室中的每個(gè)內(nèi)提供有壁以將室劃分為兩個(gè)區(qū)域。所述壁與軸一體成型并且將每個(gè)室劃分為兩個(gè)子室。通過這種方式，當(dāng)油在壓力下適當(dāng)?shù)剡M(jìn)給至各個(gè)子室中時(shí)，動(dòng)力凸輪被驅(qū)使以旋轉(zhuǎn)到期望的位置。
[0057]在另一實(shí)施方式中，凸輪軌道成型為使得峰和谷相等。在這種情況下，滑塊應(yīng)從一個(gè)位置(空轉(zhuǎn))開始至排氣凸輪軌道相對(duì)于進(jìn)氣凸輪軌道旋轉(zhuǎn)適當(dāng)角度的位置。通過這種配置，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上操作。
[0058]由于進(jìn)氣和排氣活塞對(duì)稱地移動(dòng)，因此優(yōu)選的是進(jìn)氣和排氣凸輪軌道的輪廓彼此相似，并且甚至相等，以便最小化振動(dòng)(尤其是在低速時(shí))。這使得氣缸、活塞體、動(dòng)力凸輪等的峰值力被大大地減小，由此降低磨損、振動(dòng)等。本發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于與設(shè)計(jì)和計(jì)算是高度靈活的，由此其能夠更好地配置以用于所期望的用途。
[0059]本內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供許多優(yōu)點(diǎn)。所述優(yōu)點(diǎn)包括已知的對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的共同優(yōu)點(diǎn)、但不限于此，即，去除或至少大大地減少側(cè)負(fù)載，并且非常簡(jiǎn)單因此是成本有效的配置。然而，本內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最顯著優(yōu)點(diǎn)在于分布和壓縮比能夠?qū)儆陔S著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)且同步地變化。發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比的這種動(dòng)態(tài)且同步變化通過非常簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)，因此在寬范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)速度上產(chǎn)生更高的扭矩，在對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)需要的任意時(shí)間適于打開和關(guān)閉進(jìn)氣端和排氣端，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)以不同負(fù)載工作的同時(shí)產(chǎn)生增加的發(fā)動(dòng)機(jī)性能、減少的污染物和增加的燃料效率。
[0060]本發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式的附加目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將根據(jù)本說明書的實(shí)驗(yàn)而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見，或者可通過其實(shí)踐來習(xí)得。
【附圖說明】
[0061]下文中將參考附圖以非限制性示例的方式對(duì)本對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的特定實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0062]在附圖中:
[0063]圖1是雙缸對(duì)沖活塞直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式的一般立體圖，其中發(fā)動(dòng)機(jī)塊已示出為處于其組裝狀態(tài)，即，組裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上；
[0064]圖2是圖1中所示發(fā)動(dòng)機(jī)的一般立體圖，其中發(fā)動(dòng)機(jī)塊已示出為移除了進(jìn)氣和排氣收集器、側(cè)曲軸箱和冷卻箱；
[0065]圖3是圖1中所示發(fā)動(dòng)機(jī)的一般立體圖，其中發(fā)動(dòng)機(jī)塊處于其拆離狀態(tài)，S卩，從發(fā)動(dòng)機(jī)移除；
[0066]圖4是圖3中所示發(fā)動(dòng)機(jī)的一般立體圖，其中附加裝置從旋轉(zhuǎn)軸移除；
[0067]圖5是附加裝置的立體圖；
[0068]圖6是附加裝置的滑塊的立體圖；
[0069]圖7是一個(gè)活塞的側(cè)立視圖；
[0070]圖8是沿圖6中的線A-A’取得的剖視圖；
[0071]圖9和圖10是從不同側(cè)取得的圖7和圖8中所示活塞的立體圖；
[0072]圖11是示出動(dòng)力凸輪中的一個(gè)和相應(yīng)的反凸輪的立體圖；
[0073]圖12是示出其它動(dòng)力凸輪和相應(yīng)反凸輪的立體圖；
[0074]圖13是圖1中所示對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)立視圖；
[0075]圖14是沿圖13中的線B-B’取得的剖視圖；
[0076]圖15是發(fā)動(dòng)機(jī)塊的立體圖；以及
[0077]圖16是發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)曲軸箱的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0078]附圖中以示例的方式示出了雙缸三沖程對(duì)沖活塞直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。其作為整體由參考編號(hào)100來指示。
[0079]如附圖中的圖1所示，對(duì)沖活塞發(fā)動(dòng)機(jī)100包括圓柱形發(fā)動(dòng)機(jī)塊110。圖1中所示的實(shí)施方式為發(fā)動(dòng)機(jī)塊110的一個(gè)可能的示例。然而，根據(jù)具體要求，其可在形狀上是不同的，如棱形或不規(guī)則形狀。如圖1中所示，出于冷卻的目的，孔118、119形成在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110中。
[0080]進(jìn)氣收集器116和排氣收集器115被提供在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110上。進(jìn)氣收集器116和排氣收集器115通向相對(duì)應(yīng)的排氣端和進(jìn)氣端(未示出)。
[0081]通過發(fā)動(dòng)機(jī)塊110已從發(fā)動(dòng)機(jī)100移除的、圖3中所示發(fā)動(dòng)機(jī)100的立體圖可觀察到兩個(gè)氣缸120、130。氣缸120、130已通過短劃線來描繪以示出相對(duì)應(yīng)的提供在其中的相對(duì)應(yīng)的活塞140、150和160、170，正如其在文中被進(jìn)一步解釋的那樣。
[0082]氣缸120、130在它們相對(duì)應(yīng)的縱軸線X的軸線方向上彼此以180°相隔開地布置在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)部，其中它們相對(duì)應(yīng)的縱軸線X彼此平行。雖然氣缸120、130可為聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)塊110的分離的部分，但是氣缸120、130與發(fā)動(dòng)機(jī)塊110—體成型。氣缸120、130可布置成在如水平、豎直或傾斜的任意期望的位置中工作。
[0083]發(fā)動(dòng)機(jī)塊110還提供有如圖1所示定位在其相對(duì)端部處的側(cè)曲軸箱117，從而圍繞氣缸120、130。側(cè)曲軸箱117在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)接收動(dòng)力凸輪300、400，而動(dòng)力凸輪300、400將在下文中被進(jìn)一步解釋。側(cè)曲軸箱117吸收活塞膨脹力并且定義潤(rùn)滑區(qū)域。
[0084]如上所述，位于相應(yīng)的氣缸120、130中的兩個(gè)活塞140、150和160、170彼此對(duì)準(zhǔn)，以便在使用中活塞140、150和160、170沿著氣缸的縱軸線(S卩，沿著它們的縱軸線X)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0085]活塞140、150和160、170與上述的進(jìn)氣端和排氣端相關(guān)聯(lián)。由此，排氣端由排氣活塞驅(qū)動(dòng)，而進(jìn)氣端由進(jìn)氣活塞驅(qū)動(dòng)。進(jìn)氣端和排氣端的打開和關(guān)閉如下面說明的那樣進(jìn)行控制。
[0086]每個(gè)氣缸120、130內(nèi)限定由燃燒室250。具體地，如圖4中所示，每個(gè)燃燒室250通過每個(gè)氣缸120、130中的兩個(gè)相鄰的活塞140、150和160、170之間的空間形成。相對(duì)應(yīng)的火花塞提供在每個(gè)氣缸120、130中的燃燒室250內(nèi)。如附圖中的圖1至圖3中所示，火花塞230、231可通過形成在上殼體中并且接受在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)部的相對(duì)應(yīng)的接入孔225、226來安裝。上述的進(jìn)氣端和排氣端與所述室250相對(duì)應(yīng)地形成。
[0087]圖7至圖10示出了活塞140、150和160、170的一個(gè)實(shí)施方式?；钊?40、150和160、170各自包括活塞頭180、活塞體190和連接件200。連接件200可被示出在圖8的剖視圖中。連接件200形成為與用于將活塞頭180與活塞體190彼此連接、而無擺動(dòng)移動(dòng)或很小的擺動(dòng)移動(dòng)的連接桿相似。在圖8中所示的實(shí)施方式中，連接桿200包括通過底部公共軸220和上部公共軸221彼此聯(lián)接的三個(gè)平行桿210，其中，底部公共軸220和上部公共軸221連接活塞頭180與活塞體190。
[0088]如圖7至10中所示，活塞頭180攜帶壓縮活塞段185和潤(rùn)滑活塞段186。壓縮活塞段185布置在活塞140、150和160、170的、位于燃燒室250附近的一個(gè)端部處?？紤]到壓縮沖程中該端不能夠被打開以防止油進(jìn)入該端并因此進(jìn)入氣缸120、130，潤(rùn)滑活塞段186布置在活塞頭180的、靠近壓縮活塞段185的最底部中。
[0089]如圖10中所示，每個(gè)活塞體190具有缺口 280。缺口 280形成在每個(gè)活塞140、150和160、170的一個(gè)端部處，并且適于防止活塞體與相對(duì)應(yīng)的凸輪軌道沖突。另一方面，氣缸120、130具有形成在相對(duì)的端部中的缺口 125、135以允許反凸輪從動(dòng)輪228及其軸不會(huì)與氣缸120、130沖突。這能夠在附圖中的圖15中觀察到。
[0090]活塞140、150和160、170提供有用于防止活塞140、150和160、170旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置。如圖3和圖4中所示，鎖定裝置包括沿著活塞體190形成的凹槽260，以旨在接收形成在氣缸120、130中的凸出件270。凸出件270可附接至氣缸120、130，或者其可與氣缸120、130成整體。
[0091]如附圖中的圖2和圖3中所示，附圖中所示發(fā)動(dòng)機(jī)100還包括兩個(gè)彼此相對(duì)的動(dòng)力凸輪300、400，更詳細(xì)地，在圖11和圖12中為從發(fā)動(dòng)機(jī)100拆離的。動(dòng)力凸輪300、400在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)部旋轉(zhuǎn)地裝配在彼此面對(duì)的相對(duì)端部處。
[0092]如圖11和圖12中所示，每個(gè)動(dòng)力凸輪具有凸輪軌道315、316、415、416。凸輪軌道315、316、415、416成型為使得第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的每個(gè)半轉(zhuǎn)導(dǎo)致完全燃燒并且完成熱力循環(huán)。
[0093]具體地，圖11和圖12示出了動(dòng)力凸輪300、400的進(jìn)氣凸輪軌道315、316和排氣凸輪軌道415、416。進(jìn)氣凸輪軌道315、316彼此相等。排氣凸輪軌道415、416彼此相等。
[0094]如上述圖11和圖12中所示，所述凸輪軌道315、316、415、416由形成在其中的相應(yīng)的凸出區(qū)域或凸出件限定。根據(jù)沖程的使用，進(jìn)氣凸輪軌道控制進(jìn)氣活塞(即，與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程相關(guān)聯(lián)的活塞)的移動(dòng)，同時(shí)排氣凸輪軌道控制排氣活塞(即，與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣沖程相關(guān)聯(lián)的活塞)的移動(dòng)。
[0095]端的打開和關(guān)閉由此由凸輪軌道315、316、415、416中的每個(gè)的輪廓以排氣活塞相對(duì)于進(jìn)氣活塞提前的方式來控制。因此，在動(dòng)力沖程的結(jié)束之前，排氣端的打開在進(jìn)氣端的打開之間進(jìn)行，并且在壓縮排氣端的開始時(shí)在關(guān)閉進(jìn)氣端之前關(guān)閉。
[0096]如圖11和圖12中所示，相應(yīng)的輸出軸310、410連接至相應(yīng)的動(dòng)力凸輪300、400。輸出軸310、410可附接至動(dòng)力凸輪300、400，或者可與動(dòng)力凸輪300、400—體成型。
[0097]如圖4中所示，第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600也在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)部提供在基本上中心部分中。第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600通過使它們的自由端部彼此鄰近、但不彼此接觸的方式彼此對(duì)準(zhǔn)。如圖11和圖12中所示，第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600連接至相應(yīng)動(dòng)力凸輪300、400，或與相應(yīng)動(dòng)力凸輪300、400—體成型。
[0098]返回圖7至圖10，活塞140、150和160、170具有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)端部?；钊?40、150和160、170中的每個(gè)中的驅(qū)動(dòng)端部包括三個(gè)凸輪從動(dòng)輪227。從動(dòng)輪227適于滾動(dòng)到相應(yīng)動(dòng)力凸輪300、400上?；钊?40、150和160、170中的每個(gè)中的驅(qū)動(dòng)端部還包括上述的反凸輪從動(dòng)輪228。所述反凸輪從動(dòng)輪228適于滾動(dòng)到相應(yīng)反凸輪305、405上，而反凸輪305、405將在下文中根據(jù)附圖中的圖3、圖4、圖11、彈簧12和圖15進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。如圖7、圖8和圖10中所示，每個(gè)活塞140、150和160、170的驅(qū)動(dòng)端部中的四個(gè)輪227、228安裝在上述的公共軸220上。公共軸220布置成與活塞140、150和160、170縱軸線X和第一軸500和第二軸600垂直。
[0099]在操作中，從動(dòng)輪227在相應(yīng)的第一動(dòng)力凸輪300和第二動(dòng)力凸輪400上滾動(dòng)?；钊?40、150和160、170抵著動(dòng)力凸輪300、400的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生帶動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100，從而使得輸出軸310、410旋轉(zhuǎn)。
[0100]現(xiàn)在參照附圖中的圖3至圖6。如圖3中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)100的第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600通過附加裝置700彼此鏈接。在圖4中為了清楚起見從發(fā)動(dòng)機(jī)100移除以示出第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的附加裝置700布置在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110內(nèi)部。附加裝置700將第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600彼此鏈接，以使得它們?cè)诓僮鲿r(shí)候能夠一同旋轉(zhuǎn)。
[0101 ]所述附加裝置700在圖5中被詳細(xì)示出。附加裝置700包括換檔裝置705。在圖5中所示的實(shí)施方式中，換檔裝置705包括滑塊710?；瑝K710包括彼此附接的兩個(gè)主體711、712。滑塊710受控制單元(未示出)控制，控制單元使滑塊710通過包括伺服馬達(dá)M的馬達(dá)裝置沿著第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的縱軸線移動(dòng)。并不排除用于移動(dòng)滑塊710的受控制單元(未示出)控制的其它馬達(dá)裝置，諸如包括液壓馬達(dá)的馬達(dá)裝置。
[0102]滑塊710包括內(nèi)套管720，內(nèi)套管720通過軸承721旋轉(zhuǎn)地安裝在滑塊710內(nèi)。圖6中詳細(xì)地示出了在套管72的內(nèi)表面中提供有一定數(shù)量的螺旋齒730。如圖4、圖11和圖12中所示，內(nèi)套管螺旋齒730布置成與形成在第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的相應(yīng)彼此相鄰或近的端部處的、相應(yīng)的螺旋齒505、605嚙合。
[0103]驅(qū)動(dòng)組件715包括在連接桿717上運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)臂716。驅(qū)動(dòng)組件715的連接桿717通過附接至驅(qū)動(dòng)臂716和滑塊710的主體711、712的叉元件718對(duì)驅(qū)動(dòng)臂716和滑塊710的主體711、712進(jìn)行連接。
[0104]隨著滑塊710被驅(qū)使，S卩，隨著由受控制單元控制的伺服馬達(dá)M經(jīng)由驅(qū)動(dòng)組件715來使滑塊710沿著第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600移動(dòng)，滑塊720的螺旋齒730與第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的螺旋齒505、605的嚙合使第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的相對(duì)角位置改變，從而使得它們彼此輕微地旋轉(zhuǎn)。這是因滑塊720的螺旋齒730、505、605與第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的對(duì)稱布置而導(dǎo)致的。
[0105]在本具體示例中的進(jìn)氣動(dòng)力凸輪300和排氣動(dòng)力凸輪400彼此相等。因此，動(dòng)力凸輪300、400之間存在著適當(dāng)?shù)慕嵌绕?。在本具體示例中，角度偏移為4，5°數(shù)量級(jí)。這意味著排氣動(dòng)力凸輪相對(duì)于進(jìn)氣動(dòng)力凸輪提前。這是動(dòng)力凸輪之間的初始角度偏移，而這不是因附加裝置700導(dǎo)致的，而是因滑塊720的螺旋齒730、505、605和第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的。隨后，從起始位置(空轉(zhuǎn))，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)100運(yùn)行，滑塊710可行進(jìn)16_數(shù)量級(jí)的最大移動(dòng)，并由此使動(dòng)力凸輪300、400彼此旋轉(zhuǎn)，即，在本具體示例中，排氣動(dòng)力凸輪相對(duì)于進(jìn)氣動(dòng)力凸輪提前達(dá)12，8°。然而，這根據(jù)齒輪齒距、齒形狀(根據(jù)其是否為恒定半徑齒或可變半徑齒等)而有所不同。
[0106]在操作中，活塞140、150和160、170通過它們相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)端部在動(dòng)力凸輪300、400上運(yùn)行，從而使它們與第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600在相同方向上一同旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)使滑塊710，即，使滑塊710沿著它們移動(dòng)從而使發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比改變。
[0107]如上所述且如圖3、圖4、圖11和圖12中所示，相應(yīng)的反凸輪305、405與
[0108]各個(gè)動(dòng)力凸輪300、400相對(duì)應(yīng)地提供。如圖15中所示，反凸輪305、405接收在形成在發(fā)動(dòng)機(jī)塊110的兩個(gè)端部處的相應(yīng)的凹槽240中。反凸輪305、405附接至相應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600，或?yàn)橄鄳?yīng)的第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的一部分。反凸輪305、405附接至相應(yīng)的動(dòng)力凸輪300、400，或?yàn)橄鄳?yīng)的動(dòng)力凸輪300、400的一部分。如圖11和圖12中所示，反凸輪305、405的直徑小于動(dòng)力凸輪300、400的直徑。反凸輪305、405具有相同的形狀，并且彼此面對(duì)。反凸輪305、405適于防止活塞140、150和160、170失去與動(dòng)力凸輪300、400的凸輪軌道315、316、415、416的基礎(chǔ)，并由此防止彼此可能的沖突，而這在活塞140、150和160、170的慣性力在與動(dòng)力凸輪300、400的方向相反的方向上且氣缸120或氣缸130內(nèi)的氣壓低于所述慣性力時(shí)發(fā)生。
[0109]雖然，已在本文中公開和示出了本發(fā)動(dòng)機(jī)的僅一定數(shù)量的特定實(shí)施方式和示例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解其它可選實(shí)施方式和/或使用以及其顯而易見的修改和等同物均是可能的。
[0110]例如，雖然換檔裝置705已在本文中公開為包括滑塊710以使得其沿著第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600的縱軸線移動(dòng)，使所述第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600彼此旋轉(zhuǎn)，但是其它可選機(jī)械實(shí)施方式是可能的。例如，換檔裝置705可能包括旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。如上所述，隨著致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)，第一旋轉(zhuǎn)軸500和第二旋轉(zhuǎn)軸600彼此旋轉(zhuǎn)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)分布和壓縮比改變。
[0111]因此，本公開覆蓋所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)的特定實(shí)施方式的所有可能的組合。與附圖相關(guān)且在權(quán)利要求書中放在括號(hào)內(nèi)的參考標(biāo)記僅僅旨在增加權(quán)利要求書的可理解性，并且不應(yīng)被解釋成限制權(quán)利要求書的范圍。因此，本公開的范圍不應(yīng)受特定實(shí)施方式的限制，而是僅應(yīng)由隨附的權(quán)利要求書的公平閱讀來確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，包括: 至少一個(gè)氣缸(120、130)，所述至少一個(gè)氣缸(120、130)提供有相對(duì)應(yīng)的活塞(140、150、160、170)，所述相對(duì)應(yīng)的活塞(140、150、160、170)布置成沿著各個(gè)氣缸(120、130)的縱軸線(X)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及 至少第一及第二動(dòng)力凸輪(300、400)，所述至少第一及第二動(dòng)力凸輪(300、400)彼此相對(duì)并且連接至相應(yīng)的第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)，由此所述活塞(140、150、160、170)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得活塞(140、150、160、170)在所述第一及第二動(dòng)力凸輪(300、400)上運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(100)， 其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)(100)還包括: 附加裝置(700)，所述附加裝置(700)用于將所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)彼此連接以使其能夠一同旋轉(zhuǎn)，所述附加裝置(700)包括換檔裝置(705)，所述換檔裝置(705)用于改變所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)的相對(duì)角位置。2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述換檔裝置(705)包括滑塊(710)，所述滑塊(710)包括齒(730)，所述齒(730)適于與所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)中的相應(yīng)的齒(505、605)嚙合，以使得所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)隨著所述滑塊(710)沿著所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)的縱軸線移動(dòng)而彼此旋轉(zhuǎn)。3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述滑塊(710)和所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)的所述齒(730、505、605)為螺旋狀的，并且所述第一旋轉(zhuǎn)軸(500)的所述齒(505)相對(duì)于所述第二旋轉(zhuǎn)軸(600)的所述齒(605)對(duì)稱。4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)中的所述齒(505、605)的對(duì)稱平面與所述第一及第二旋轉(zhuǎn)軸(500、600)垂直。5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述換檔裝置包括用于驅(qū)使所述滑塊的驅(qū)動(dòng)裝置。6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述活塞(140、150、160、170)包括至少一個(gè)從動(dòng)輪(227)，所述至少一個(gè)從動(dòng)輪(227)適于滾動(dòng)到動(dòng)力凸輪(300、400)上。7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 反凸輪(305、405)，所述反凸輪(305、405)與各個(gè)動(dòng)力凸輪(300、400)相關(guān)聯(lián)以防止活塞(140、150、160、170)失去與所述動(dòng)力凸輪(300、400)的接觸。8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述活塞(140、150、160、170)包括至少一個(gè)反從動(dòng)輪(228)，所述至少一個(gè)反從動(dòng)輪(228)適于滾動(dòng)到反凸輪(305、405)上。9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，各個(gè)動(dòng)力凸輪(300、400)提供有至少一個(gè)凸輪軌道(315、415)。10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，各個(gè)凸輪軌道(315、415)由設(shè)計(jì)成在動(dòng)力沖程中使排氣端在進(jìn)氣端之前打開并且在壓縮沖程中使排氣端在進(jìn)氣端之前關(guān)閉的兩個(gè)相應(yīng)的凸出區(qū)域來限定。11.如權(quán)利要求9或10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述動(dòng)力凸輪(300、400)中的所述凸輪軌道(315、415)彼此相似或相等。12.如權(quán)利要求9至11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)其中，所述相應(yīng)的凸輪軌道包括至少上升或壓縮部和下降或動(dòng)力部。13.如權(quán)利要求9至12所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)其中，所述相應(yīng)的凸輪軌道還包括位于所述壓縮部和所述下降部之間的至少附加的平坦部。14.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)(100)為三沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。15.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，活塞(140、150、160、170)包括活塞頭(180)、活塞體(190)以及用于連接所述活塞頭(180)與所述活塞體(190)的連接件(200)o16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，各個(gè)氣缸(120、130)內(nèi)限定有燃燒室(250)，所述燃燒室(250)由各個(gè)氣缸(120、130)中的兩個(gè)相鄰的活塞頭(180)之間的空間形成。17.如權(quán)利要求8至16中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述氣缸(120、130)具有缺口(125、135)，所述缺口(125、135)形成在相對(duì)兩個(gè)端部中以允許所述反凸輪從動(dòng)輪(228)及其軸不與所述氣缸(120、130)沖突。18.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述活塞體(190)具有缺口(280)，所述缺口(280)形成在相對(duì)兩個(gè)端部中以防止所述活塞體(190)在壓縮沖程和動(dòng)力沖程期間與所述凸輪軌道沖突。19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括: 鎖定裝置，所述鎖定裝置用于防止活塞(140、150、160、170)相對(duì)于氣缸(120、130)旋轉(zhuǎn)的鎖定裝置。20.如權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述活塞頭(180)攜帶布置在所述活塞頭(180)中位于所述燃燒室(250)附近的一個(gè)端部處的壓縮活塞段(185)以及布置在所述活塞頭(180)的最低部中的潤(rùn)滑活塞段(186)。21.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 翅片區(qū)域，所述翅片區(qū)域提供在所述氣缸周圍，冷卻流體能夠通過所述翅片區(qū)域流動(dòng)。22.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其中，各個(gè)氣缸(120、130)在一側(cè)處具有受由提供在一個(gè)動(dòng)力凸輪(300)中的所述相對(duì)應(yīng)的凸輪軌道控制的活塞控制的進(jìn)氣端、以及受由提供在相反動(dòng)力凸輪(400)中的所述相對(duì)應(yīng)的凸輪軌道控制的活塞控制的排氣端。
【文檔編號(hào)】F02D15/00GK105849383SQ201380080570
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2013年11月4日
【發(fā)明人】加里多·雷克納·胡安
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