专利名称：内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，该内燃机具有第一燃烧室；在所述第一燃烧 室内被可位移地导向的第一活塞，该第一活塞以第一活塞表面沿着第 一方向面对所述第一燃烧室；第二燃烧室；在所述第二燃烧室内被可 位移地导向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿着第二方向 面对所述第二燃烧室，所述第一方向和所述第二方向彼此相反。
背景技术：
这种类型的发动机被称为"气缸对置(boxer)型"。它们可以用作 静止驱动件，也可以用于车辆。
虽然在使内燃机效率更高方面取得了显著进步，但是如果其为两 循环或四循环汽油发动机或柴油发动机，仍然非常需要对这种发动机 的效率进行进一步改进，。
本发明的基本目的是提供一种效率更高的内燃机。
发明内容
本发明的目的通过上述类型的内燃机来实现，其中所述第一活塞 和所述第二活塞彼此耦接，以使它们同时移动。
与"气缸对置型"内燃机相比，本发明的内燃机的活塞并非彼此相 独立地行进。从而，第一活塞上行程对应于第二活塞下行程，反之亦 然。将两循环原理应用于本发明发动机，可以获得一种发动机，其效 率非常高，因为彼此耦接的两个活塞的每个行程都将包括一次做功行 程。做功行程交替分配到两个燃烧室其中之一。
应该理解，本发明的基本原理还可以应用于使用四循环原理的发 动机。这样还能得到效率更高的发动机，因为两个活塞不必像通常发动机公知的那样分别引导。
还应该理解，本发明的基本原理可以适用于具有多于两个燃烧室 的发动机。
在一种实施例中，活塞表面所面对的方向彼此背离。这意味着活 塞设置在各燃烧室之间。
在另一种实施例中，所述方向彼此相向。这意味着两个燃烧室设 置在两个活塞之间。
在特别优选的实施例中，两个活塞沿着共用轴线行进。这将进一 步增大发动机效率，因为可以消除垂直于活塞行进轴线起作用的剪切 力。
每个活塞可以驱动单独的曲轴，这些曲轴可以布置成让活塞i殳置 在各曲轴之间。这种布置导致相对扁平的发动机，其中做功行程的能 量可以有效地传递到曲轴。
本发明特别优选的实施例包括旋转设置在燃烧室内的活塞。这样 进一步使得剪切力和活塞与燃烧室壁面之间的摩擦最小化。
在特别优选的实施例中，发动机包括驱动装置来旋转所述活塞。 这意味着所述活塞不仅可旋转地设置在燃烧室内，而且它们受到主动 驱动，从而在燃烧室内旋转。让活塞旋转将使活塞和燃烧室壁面之间 的摩擦最小化。这种旋转可以是持续性的，以便活塞沿着它们的行进 轴线而独立于其位置旋转。但是，也可以以活塞并不沿着其整个行程
长度旋转的方式来驱动活塞。
应该理解，所述驱动装置可以由单独的驱动件来提供。但是，优 选所述驱动装置包括齿轮装置，该齿轮装置与各曲轴中的至少一根曲 轴耦接。这样就不再需要单独的驱动件，并且优势在于活塞的旋转速 度与曲轴的旋转速度耦连。通过选择适当的齿比，可以调节活塞旋转 速度。
在优选实施例中，齿轮装置包括齿轮，其驱动各活塞中的至少一 个活塞。在一些实施例中，应该认识到，驱动两个活塞来避免扭转载 荷。优选所述齿轮与各活塞中的至少一个活塞相互作用，该活塞包括一表面，该表面包括平行于活塞行进的轴线延伸的齿，其中所述齿的 长度至少与活塞的行程长度一样长。这种齿轮布置允许沿着活塞整个 行程长度旋转活塞，这样就具有了上述摩擦最小化的优势。
为了进一步提高本发明发动机的效率，提出了让活塞面对燃烧室 的表面具有倾斜节段，从而在旋转活塞时在燃烧室内形成涡流。这种 涡流具有若干优势。 一方面，包含在燃烧室内的气体可以被带入螺旋 运动，以使燃烧室内的气体均质混合，因此实现均匀燃烧和更为清洁 的废气。这种涡流对于在燃烧室内交换气体混合物也非常有好处。涡 流可以用来将新鲜空气吸入燃烧室，以及将废气推出燃烧室。这对于 使用两循环原理的发动机特别有帮助。
在本发明一种实施例中，燃烧室可以由单个缸体构成。这意味着 两个燃烧室的壁面彼此呈平齐结构，所以可以非常容易地制造两个燃 烧室，而不会让两个燃烧室不对准。在这种情况下，提出了将两个活 塞整体形成为一个单元，以使它们彼此整体地构造。该单元不是必须 构成一件式的，其可以包括多个彼此装配的元件。
在另一种替代实施例中，燃烧室由分开的缸体构成。为了耦接两 个活塞，提出了借助连接轴来连接这些活塞。这种连接轴允许布置上 述带有齿的表面，该齿被齿轮驱动，从而旋转这两个活塞。
活塞可以各自包括活塞延伸件，其中活塞延伸件各自穿过燃烧室 中的一个延伸，其中所述活塞延伸件各自与连杆耦接，而且每根连杆 与各曲轴中的一根曲轴耦接。这种布置允许将做功行程产生的力可靠 地传递到曲轴。在这种配置中，如果活塞延伸件和连杆借助球和球窝 承载件彼此耦接，则活塞可以如上所述那样旋转。
包括有被齿轮驱动的齿的表面也可以设置在各活塞延伸件中的至 少一个活塞延伸件上。
本发明进一步的优势、特征和细节可以从从属权利要求以及以下 说明中获得，以下说明参照附图详细说明了特别优选的实施例。图中
的方式为本发明所必须。
图1示出了穿过本发明内燃机的优选实施例的截面；
图2示出了图1中区域II的放大视图3示出了发动机的齿轮元件的示意图4示出了图1中活塞表面的顶视图5示出了图1中区域V的放大视图6示出了彼此整体构造的活塞的替代实施例；和
图7示出了穿过本发明内燃机的第二实施例的截面。
具体实施例方式
图l示出了以附图标记2指代的发动机侧视截面图。发动机2包 括壳体4，该壳体带有两个相对的曲轴箱6和8，其中分别定位曲轴 10和12。
在曲轴10和12之间布置有两个燃烧室14和16。第一活塞18配 置给第一燃烧室14。第二活塞20配置给第二燃烧室16。活塞18和 20设置在两个燃烧室14和16之间。后者设置在两个曲轴IO和12之 间。
活塞18包括活塞表面22，该表面面对第一燃烧室14。第二活塞 20具有第二活塞表面24，该表面面对第二燃烧室16。两个活塞表面 22和24背对彼此。
活塞18和20整体形成一个单元，该单元可以沿着单个缸体26 行进。活塞18和20包括居中布置的活塞环28，该活塞环相对于缸体 26的壁面密封活塞18和20。活塞环28可以是弹性或非弹性材料。如 果活塞环28由非弹性材料(例如，陶瓷)制成，则活塞18和20可以 由两个分开的部件构成，如虛线截面线30所示。
活塞18和20沿着共用轴线32行进。在图1中，活塞18和20 处于两个上止点中心位置之间的中部位置。在上止点位置处，活塞18 和壳体4相对着活塞表面22的壁面具有球形形状。这是因为活塞表面22具有球形形状且壳体4的相对的表面也具有球形形状34。燃烧室 16与燃烧室14对称，因此也具有相对着球形活塞表面24的球形壁面 36。
活塞18包括活塞延伸件38,其与活塞18整体地构造或者连接到 活塞18。活塞延伸件38穿过燃烧室14延伸。活塞20包括活塞延伸 件40，其穿过燃烧室16延伸。活塞延伸件38和40两者延伸，分别 通过承载件42和44而穿过曲轴箱6和8的壁面。活塞延伸件38和 40在其自由端，即背对活塞18和20的端部，分别携带球窝46和48。 球窝46和48与设置在连杆54和56上的相应的球50和52相互作用。 每条连杆54和56分别耦接到其中一才艮曲轴10和12。在活塞16和18 同时移动时， 一个活塞的每个上行程对应于另一个活塞的下行程。连 杆54和56以及曲轴10和12的布置使得曲轴10和12沿着相同的旋 转方向58和60i走转。
通过燃料注入单元62和64 ( —个室中有多个端口 )向燃烧室14 和16提供燃料。燃料注入单元62和64分别设置在球形壁面34和36 中。在所述区域设置两对火花塞66、 68和70、 72。
发动机2,即它们的燃烧室14和16通过进气口 74提供新鲜空气， 该进气口分成两条支路。每条支路中布置单向阀76,所以从进气口 74 进入燃烧室14和16的空气只能向这个方向流动。在进气口 74相对侧 设置排气口 78。
由空气冷却和压力系统支持向燃烧室14和16中传输空气。新鲜 空气借助发动机2驱动的压缩机经过中间冷却器被推入压力罐中。吸 气系统还包括调节空气压力和体积的节气主体、空气压力发送单元和 气流量传感器。
空气的吸入还通过活塞表面22和24的特定形状来促进，将在以 下根据图4进一步说明。
活塞16和18旋转设置在缸体26内。活塞延伸件38和40以及由 此活塞18和20受到作用于活塞延伸件38和40上的驱动装置的驱动。 所述驱动装置作用在图1中活塞延伸件的区域II中。活塞延伸件38和40各自包括带齿的表面80。齿形表面80与齿轮82啮合，该齿轮 一端包括倾斜部分34。倾斜部分34与齿轮86啮合。
图3示出了如何驱动齿轮86。两根曲轴10和12驱动中间传动齿 轮88，该传动齿轮耦接到齿轮86。每个齿轮86驱动齿轮82，该齿轮 82依次驱动活塞延伸件38和40其中之一。由于设置在表面80上的 齿至少与每个活塞16和18的行程长度一样长，所以活塞16和18可 以沿着其全部行程长度被旋转地驱动。
图3还示出了传动齿轮88与共用飞轮90耦接。飞轮协助消除不 希望出现的发动机2振动。
图4示出宏观上为球形的活塞表面22和24设置有较小尺度的倾 斜节段92和94。倾斜节段92和94形成推进器形状，在活塞16和18 诸如上述被旋转驱动时，协助在燃烧室14和16内形成涡流。活塞表 面22和24特定形状也协助通过进气口 74吸引新鲜空气并通过排气口 78排出废气。
图5示出了图1中所示区域V的放大视图。活塞延伸件40在其 自由端带有球窝46。球窝46由上部件96和底部件98构成。两个部 件96和98借助螺钉100彼此固紧。上部件96可以从底部件98上拆 下，用来将连杆56的所述球50置于属于底部件98的球窝部件中。将 上部件96固定到底部件98，这样将球50牢固连接在球窝46中。
连杆56具有中部润滑槽或油槽102，润滑流体或油料由此被驱动 到球和球窝区域，从而冷却活塞延伸件40和连杆56之间的连接部。 在高转速驱动活塞延伸件40时，这种冷却将使发动机2具有热稳定性。 为了进一步改善冷却效果，活塞延伸件40也可以包括润滑槽或油槽 104。
图6示出了活塞16和18的替代实施例，它们彼此借助未进一步 详细示出的装置彼此连接。在16和18之间布置弹簧106，在活塞16 和18以及活塞延伸件38和40因发动机2加热到操作温度而膨胀的时 候，该弹簧允许热膨胀。
在图6中，以"X射线"图示出活塞16和18。在活塞延伸件38和40以及活塞16和18中提供润滑槽或油槽104，以冷却活塞16和18。 箭头108指示润滑流体或油料如何流过一个活塞延伸件40，流过活塞 18内的润滑槽或油槽104,到达活塞16内的润滑槽或油槽104,再到 达活塞延伸件38内的润滑槽或油槽104。
图7示出了本发明发动机的第二实施例。图7所示发动机以附图 标记200指代。发动机200与图l至6所示发动4几2作用相同的部件 由相同附图标记指代。对于以下说明中未提及的所有部件来说，请参 照上述对应于图1至6的说明。
在图7所示实施例中，两个活塞18和20并不彼此整体构造，而 是分开的，并且借助连接轴IIO彼此连接。连接轴110具有带齿的表 面，所述齿平行于活塞18和20的行进轴线32。连接轴110由齿轮82 驱动，该齿轮又由另一个齿轮86驱动。齿轮86由曲柄IO和12至少 其中之一来驱动。这种效果可以借助齿轮驱动件，例如图2所示的齿 轮驱动件来实现。
活塞18和20分别面对燃烧室14和16。所述燃烧室形状相同， 已经参照图1至6的第一实施例进行了说明。但是，在图7所示实施 例中，活塞18和20以彼此面对并布置在连接轴110周围的底表面分 别界定空气室112和114。所述空气室也由曲轴箱6和8的壁面以及 缸体26的壁面界定，活塞18和20在该缸体26中可位移地受到引导。
空气室112和114由进气口 74提供新鲜空气，该进气口中布置单 向阀76。如果活塞18从所示下止点位置向其上止点位置行进，则空 气室112体积增大并经由进气口 74将空气吸入空气室112。如果活塞 18从其上止点位置返回到图7所示下止点位置，则空气室112中包含 的空气被推过空气槽116而进入燃烧室14。被推入燃烧室14的空气 经过另一个单向阀120。燃烧室14的空气供应系统以相同方式操作。 吸入空气室114的空气可以流过空气槽118，经过单向阀122并被推 入燃烧室16。
应该理解，活塞表面22和24形状可以相同，如图4所示。这将 支持新鲜空气的吸入，还有利于将废气推过排气口 78。图7所示实施例的优势在于，其限定在两根曲轴10和12之间的 整体宽度可以相当地小。
权利要求
1.一种内燃机，该内燃机包括第一燃烧室；在所述第一燃烧室内被可位移地导向的第一活塞，所述第一活塞以第一活塞表面沿着第一方向面对所述第一燃烧室；第二燃烧室；在所述第二燃烧室内被可位移地导向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿着第二方向面对所述第二燃烧室；其中所述第一方向和所述第二方向彼此相反，所述第一活塞和所述第二活塞彼此耦接，以使它们同时移动。
2. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所迷第一方向和所 述第二方向彼此相背。
3. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所迷第一方向和所 述第二方向彼此相向。
4. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述第一活塞和所 述第二活塞沿着共用轴线行进。
5. 如权利要求l所述的内燃机，其特征在于，所述第一活塞驱动 第一曲轴，而所述第二活塞驱动第二曲轴。
6. 如权利要求5所述的内燃机，其特征在于，所述第一活塞和所 述笫二活塞设置在所述各曲轴之间。
7. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述活塞可旋转地 设置在所述燃烧室内。
8. 如权利要求7所述的内燃机，其特征在于，所述发动机包括驱 动装置，以使所述活塞旋转。
9. 如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，所述驱动装置包括 齿轮装置，所述齿轮装置与所述各曲轴中的至少一根曲轴耦接。
10. 如权利要求9所述的内燃机，其特征在于，所述齿轮装置包 括驱动至少一个所述活塞的齿轮。
11. 如权利要求IO所述的内燃机，其特征在于，所述活塞具有包括齿的表面，所述齿平行于所迷活塞行进的轴线延伸，所述齿的长度 至少与所述活塞的行程长度一样长。
12. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，面对所述燃烧室 的所述活塞表面具有倾斜节段，从而在旋转所述活塞时，在所述燃烧 室内形成涡流。
13. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述燃烧室由单 个缸体来实现。
14. 如权利要求13所述的内燃机，其特征在于，所述活塞彼此成 整体地构造。
15. 如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述燃烧室由分 开的缸体来实现。
16. 如权利要求15所述的内燃机，其特征在于，所述活塞借助连 接轴彼此耦接。
17. 如权利要求11所述的内燃机，其特征在于，所述活塞借助连 接轴彼此耦接，且所述包括齿的表面设置在所述连接轴上。
18. 如权利要求2所述的内燃机，其特征在于，所述活塞各自包 括活塞延伸件，所述活塞延伸件各自穿过所述燃烧室中的一个延伸， 且各自与连杆耦接，各连杆与所述曲轴中的一根曲轴耦接。
19. 如权利要求18所述的内燃机，其特征在于，所述活塞延伸件 和所述连杆借助球和球窝承载件彼此耦接。
20. 如权利要求18所述的内燃机，其特征在于，所述活塞具有包 括齿的表面，所述齿平行于所述活塞行进的轴线延伸，所述齿的长度 至少与所述活塞的行程长度一样长，所述包括齿的表面设置在所述活 塞延伸件中的至少一个上。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机，该内燃机包括第一燃烧室；在所述第一燃烧室内被可位移地导向的第一活塞，所述第一活塞以第一活塞表面沿着第一方向面对所述第一燃烧室；第二燃烧室；在所述第二燃烧室内被可位移地导向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿着第二方向面对所述第二燃烧室；其中所述第一方向和所述第二方向彼此相反，所述第一活塞和所述第二活塞彼此耦接，以使它们同时移动。
文档编号F01B7/12GK101321927SQ200680039864
公开日2008年12月10日 申请日期2006年10月23日 优先权日2005年10月28日
发明者海因茨-古斯塔夫·A·赖塞尔 申请人:海因茨-古斯塔夫·A·赖塞尔