專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有第一燃燒室；在所述第一燃燒 室內(nèi)被可位移地導向的第一活塞，該第一活塞以第一活塞表面沿著第 一方向面對所述第一燃燒室；第二燃燒室；在所述第二燃燒室內(nèi)被可 位移地導向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿著第二方向 面對所述第二燃燒室，所述第一方向和所述第二方向彼此相反。
背景技術：
這種類型的發(fā)動機被稱為"氣缸對置(boxer)型"。它們可以用作 靜止驅動件，也可以用于車輛。
雖然在使內(nèi)燃機效率更高方面取得了顯著進步，但是如果其為兩 循環(huán)或四循環(huán)汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機，仍然非常需要對這種發(fā)動機 的效率進行進一步改進，。
本發(fā)明的基本目的是提供一種效率更高的內(nèi)燃機。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過上述類型的內(nèi)燃機來實現(xiàn)，其中所述第一活塞 和所述第二活塞彼此耦接，以使它們同時移動。
與"氣缸對置型"內(nèi)燃機相比，本發(fā)明的內(nèi)燃機的活塞并非彼此相 獨立地行進。從而，第一活塞上行程對應于第二活塞下行程，反之亦 然。將兩循環(huán)原理應用于本發(fā)明發(fā)動機，可以獲得一種發(fā)動機，其效 率非常高，因為彼此耦接的兩個活塞的每個行程都將包括一次做功行 程。做功行程交替分配到兩個燃燒室其中之一。
應該理解，本發(fā)明的基本原理還可以應用于使用四循環(huán)原理的發(fā) 動機。這樣還能得到效率更高的發(fā)動機，因為兩個活塞不必像通常發(fā)動機公知的那樣分別引導。
還應該理解，本發(fā)明的基本原理可以適用于具有多于兩個燃燒室 的發(fā)動機。
在一種實施例中，活塞表面所面對的方向彼此背離。這意味著活 塞設置在各燃燒室之間。
在另一種實施例中，所述方向彼此相向。這意味著兩個燃燒室設 置在兩個活塞之間。
在特別優(yōu)選的實施例中，兩個活塞沿著共用軸線行進。這將進一 步增大發(fā)動機效率，因為可以消除垂直于活塞行進軸線起作用的剪切 力。
每個活塞可以驅動單獨的曲軸，這些曲軸可以布置成讓活塞i殳置 在各曲軸之間。這種布置導致相對扁平的發(fā)動機，其中做功行程的能 量可以有效地傳遞到曲軸。
本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例包括旋轉設置在燃燒室內(nèi)的活塞。這樣 進一步使得剪切力和活塞與燃燒室壁面之間的摩擦最小化。
在特別優(yōu)選的實施例中，發(fā)動機包括驅動裝置來旋轉所述活塞。 這意味著所述活塞不僅可旋轉地設置在燃燒室內(nèi)，而且它們受到主動 驅動，從而在燃燒室內(nèi)旋轉。讓活塞旋轉將使活塞和燃燒室壁面之間 的摩擦最小化。這種旋轉可以是持續(xù)性的，以便活塞沿著它們的行進 軸線而獨立于其位置旋轉。但是，也可以以活塞并不沿著其整個行程
長度旋轉的方式來驅動活塞。
應該理解，所述驅動裝置可以由單獨的驅動件來提供。但是，優(yōu) 選所述驅動裝置包括齒輪裝置，該齒輪裝置與各曲軸中的至少一根曲 軸耦接。這樣就不再需要單獨的驅動件，并且優(yōu)勢在于活塞的旋轉速 度與曲軸的旋轉速度耦連。通過選擇適當?shù)凝X比，可以調(diào)節(jié)活塞旋轉 速度。
在優(yōu)選實施例中，齒輪裝置包括齒輪，其驅動各活塞中的至少一 個活塞。在一些實施例中，應該認識到，驅動兩個活塞來避免扭轉載 荷。優(yōu)選所述齒輪與各活塞中的至少一個活塞相互作用，該活塞包括一表面，該表面包括平行于活塞行進的軸線延伸的齒，其中所述齒的 長度至少與活塞的行程長度一樣長。這種齒輪布置允許沿著活塞整個 行程長度旋轉活塞，這樣就具有了上述摩擦最小化的優(yōu)勢。
為了進一步提高本發(fā)明發(fā)動機的效率，提出了讓活塞面對燃燒室 的表面具有傾斜節(jié)段，從而在旋轉活塞時在燃燒室內(nèi)形成渦流。這種 渦流具有若干優(yōu)勢。 一方面，包含在燃燒室內(nèi)的氣體可以被帶入螺旋 運動，以使燃燒室內(nèi)的氣體均質(zhì)混合，因此實現(xiàn)均勻燃燒和更為清潔 的廢氣。這種渦流對于在燃燒室內(nèi)交換氣體混合物也非常有好處。渦 流可以用來將新鮮空氣吸入燃燒室，以及將廢氣推出燃燒室。這對于 使用兩循環(huán)原理的發(fā)動機特別有幫助。
在本發(fā)明一種實施例中，燃燒室可以由單個缸體構成。這意味著 兩個燃燒室的壁面彼此呈平齊結構，所以可以非常容易地制造兩個燃 燒室，而不會讓兩個燃燒室不對準。在這種情況下，提出了將兩個活 塞整體形成為一個單元，以使它們彼此整體地構造。該單元不是必須 構成一件式的，其可以包括多個彼此裝配的元件。
在另一種替代實施例中，燃燒室由分開的缸體構成。為了耦接兩 個活塞，提出了借助連接軸來連接這些活塞。這種連接軸允許布置上 述帶有齒的表面，該齒被齒輪驅動，從而旋轉這兩個活塞。
活塞可以各自包括活塞延伸件，其中活塞延伸件各自穿過燃燒室 中的一個延伸，其中所述活塞延伸件各自與連桿耦接，而且每根連桿 與各曲軸中的一根曲軸耦接。這種布置允許將做功行程產(chǎn)生的力可靠 地傳遞到曲軸。在這種配置中，如果活塞延伸件和連桿借助球和球窩 承載件彼此耦接，則活塞可以如上所述那樣旋轉。
包括有被齒輪驅動的齒的表面也可以設置在各活塞延伸件中的至 少一個活塞延伸件上。
本發(fā)明進一步的優(yōu)勢、特征和細節(jié)可以從從屬權利要求以及以下 說明中獲得，以下說明參照附圖詳細說明了特別優(yōu)選的實施例。圖中
的方式為本發(fā)明所必須。
圖1示出了穿過本發(fā)明內(nèi)燃機的優(yōu)選實施例的截面；
圖2示出了圖1中區(qū)域II的放大視圖3示出了發(fā)動機的齒輪元件的示意圖4示出了圖1中活塞表面的頂視圖5示出了圖1中區(qū)域V的放大視圖6示出了彼此整體構造的活塞的替代實施例；和
圖7示出了穿過本發(fā)明內(nèi)燃機的第二實施例的截面。
具體實施例方式
圖l示出了以附圖標記2指代的發(fā)動機側視截面圖。發(fā)動機2包 括殼體4，該殼體帶有兩個相對的曲軸箱6和8，其中分別定位曲軸 10和12。
在曲軸10和12之間布置有兩個燃燒室14和16。第一活塞18配 置給第一燃燒室14。第二活塞20配置給第二燃燒室16?；钊?8和 20設置在兩個燃燒室14和16之間。后者設置在兩個曲軸IO和12之 間。
活塞18包括活塞表面22，該表面面對第一燃燒室14。第二活塞 20具有第二活塞表面24，該表面面對第二燃燒室16。兩個活塞表面 22和24背對彼此。
活塞18和20整體形成一個單元，該單元可以沿著單個缸體26 行進。活塞18和20包括居中布置的活塞環(huán)28，該活塞環(huán)相對于缸體 26的壁面密封活塞18和20?；钊h(huán)28可以是彈性或非彈性材料。如 果活塞環(huán)28由非彈性材料(例如，陶瓷)制成，則活塞18和20可以 由兩個分開的部件構成，如虛線截面線30所示。
活塞18和20沿著共用軸線32行進。在圖1中，活塞18和20 處于兩個上止點中心位置之間的中部位置。在上止點位置處，活塞18 和殼體4相對著活塞表面22的壁面具有球形形狀。這是因為活塞表面22具有球形形狀且殼體4的相對的表面也具有球形形狀34。燃燒室 16與燃燒室14對稱，因此也具有相對著球形活塞表面24的球形壁面 36。
活塞18包括活塞延伸件38,其與活塞18整體地構造或者連接到 活塞18。活塞延伸件38穿過燃燒室14延伸?；钊?0包括活塞延伸 件40，其穿過燃燒室16延伸?；钊由旒?8和40兩者延伸，分別 通過承載件42和44而穿過曲軸箱6和8的壁面。活塞延伸件38和 40在其自由端，即背對活塞18和20的端部，分別攜帶球窩46和48。 球窩46和48與設置在連桿54和56上的相應的球50和52相互作用。 每條連桿54和56分別耦接到其中一才艮曲軸10和12。在活塞16和18 同時移動時， 一個活塞的每個上行程對應于另一個活塞的下行程。連 桿54和56以及曲軸10和12的布置使得曲軸10和12沿著相同的旋 轉方向58和60i走轉。
通過燃料注入單元62和64 ( —個室中有多個端口 )向燃燒室14 和16提供燃料。燃料注入單元62和64分別設置在球形壁面34和36 中。在所述區(qū)域設置兩對火花塞66、 68和70、 72。
發(fā)動機2,即它們的燃燒室14和16通過進氣口 74提供新鮮空氣， 該進氣口分成兩條支路。每條支路中布置單向閥76,所以從進氣口 74 進入燃燒室14和16的空氣只能向這個方向流動。在進氣口 74相對側 設置排氣口 78。
由空氣冷卻和壓力系統(tǒng)支持向燃燒室14和16中傳輸空氣。新鮮 空氣借助發(fā)動機2驅動的壓縮機經(jīng)過中間冷卻器被推入壓力罐中。吸 氣系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)空氣壓力和體積的節(jié)氣主體、空氣壓力發(fā)送單元和 氣流量傳感器。
空氣的吸入還通過活塞表面22和24的特定形狀來促進，將在以 下根據(jù)圖4進一步說明。
活塞16和18旋轉設置在缸體26內(nèi)?；钊由旒?8和40以及由 此活塞18和20受到作用于活塞延伸件38和40上的驅動裝置的驅動。 所述驅動裝置作用在圖1中活塞延伸件的區(qū)域II中?；钊由旒?8和40各自包括帶齒的表面80。齒形表面80與齒輪82嚙合，該齒輪 一端包括傾斜部分34。傾斜部分34與齒輪86嚙合。
圖3示出了如何驅動齒輪86。兩根曲軸10和12驅動中間傳動齒 輪88，該傳動齒輪耦接到齒輪86。每個齒輪86驅動齒輪82，該齒輪 82依次驅動活塞延伸件38和40其中之一。由于設置在表面80上的 齒至少與每個活塞16和18的行程長度一樣長，所以活塞16和18可 以沿著其全部行程長度被旋轉地驅動。
圖3還示出了傳動齒輪88與共用飛輪90耦接。飛輪協(xié)助消除不 希望出現(xiàn)的發(fā)動機2振動。
圖4示出宏觀上為球形的活塞表面22和24設置有較小尺度的傾 斜節(jié)段92和94。傾斜節(jié)段92和94形成推進器形狀，在活塞16和18 諸如上述被旋轉驅動時，協(xié)助在燃燒室14和16內(nèi)形成渦流?；钊?面22和24特定形狀也協(xié)助通過進氣口 74吸引新鮮空氣并通過排氣口 78排出廢氣。
圖5示出了圖1中所示區(qū)域V的放大視圖?；钊由旒?0在其 自由端帶有球窩46。球窩46由上部件96和底部件98構成。兩個部 件96和98借助螺釘100彼此固緊。上部件96可以從底部件98上拆 下，用來將連桿56的所述球50置于屬于底部件98的球窩部件中。將 上部件96固定到底部件98，這樣將球50牢固連接在球窩46中。
連桿56具有中部潤滑槽或油槽102，潤滑流體或油料由此被驅動 到球和球窩區(qū)域，從而冷卻活塞延伸件40和連桿56之間的連接部。 在高轉速驅動活塞延伸件40時，這種冷卻將使發(fā)動機2具有熱穩(wěn)定性。 為了進一步改善冷卻效果，活塞延伸件40也可以包括潤滑槽或油槽 104。
圖6示出了活塞16和18的替代實施例，它們彼此借助未進一步 詳細示出的裝置彼此連接。在16和18之間布置彈簧106，在活塞16 和18以及活塞延伸件38和40因發(fā)動機2加熱到操作溫度而膨脹的時 候，該彈簧允許熱膨脹。
在圖6中，以"X射線"圖示出活塞16和18。在活塞延伸件38和40以及活塞16和18中提供潤滑槽或油槽104，以冷卻活塞16和18。 箭頭108指示潤滑流體或油料如何流過一個活塞延伸件40，流過活塞 18內(nèi)的潤滑槽或油槽104,到達活塞16內(nèi)的潤滑槽或油槽104,再到 達活塞延伸件38內(nèi)的潤滑槽或油槽104。
圖7示出了本發(fā)明發(fā)動機的第二實施例。圖7所示發(fā)動機以附圖 標記200指代。發(fā)動機200與圖l至6所示發(fā)動4幾2作用相同的部件 由相同附圖標記指代。對于以下說明中未提及的所有部件來說，請參 照上述對應于圖1至6的說明。
在圖7所示實施例中，兩個活塞18和20并不彼此整體構造，而 是分開的，并且借助連接軸IIO彼此連接。連接軸110具有帶齒的表 面，所述齒平行于活塞18和20的行進軸線32。連接軸110由齒輪82 驅動，該齒輪又由另一個齒輪86驅動。齒輪86由曲柄IO和12至少 其中之一來驅動。這種效果可以借助齒輪驅動件，例如圖2所示的齒 輪驅動件來實現(xiàn)。
活塞18和20分別面對燃燒室14和16。所述燃燒室形狀相同， 已經(jīng)參照圖1至6的第一實施例進行了說明。但是，在圖7所示實施 例中，活塞18和20以彼此面對并布置在連接軸110周圍的底表面分 別界定空氣室112和114。所述空氣室也由曲軸箱6和8的壁面以及 缸體26的壁面界定，活塞18和20在該缸體26中可位移地受到引導。
空氣室112和114由進氣口 74提供新鮮空氣，該進氣口中布置單 向閥76。如果活塞18從所示下止點位置向其上止點位置行進，則空 氣室112體積增大并經(jīng)由進氣口 74將空氣吸入空氣室112。如果活塞 18從其上止點位置返回到圖7所示下止點位置，則空氣室112中包含 的空氣被推過空氣槽116而進入燃燒室14。被推入燃燒室14的空氣 經(jīng)過另一個單向閥120。燃燒室14的空氣供應系統(tǒng)以相同方式操作。 吸入空氣室114的空氣可以流過空氣槽118，經(jīng)過單向閥122并被推 入燃燒室16。
應該理解，活塞表面22和24形狀可以相同，如圖4所示。這將 支持新鮮空氣的吸入，還有利于將廢氣推過排氣口 78。圖7所示實施例的優(yōu)勢在于，其限定在兩根曲軸10和12之間的 整體寬度可以相當?shù)匦 ?br>
權利要求
1.一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機包括第一燃燒室；在所述第一燃燒室內(nèi)被可位移地導向的第一活塞，所述第一活塞以第一活塞表面沿著第一方向面對所述第一燃燒室；第二燃燒室；在所述第二燃燒室內(nèi)被可位移地導向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿著第二方向面對所述第二燃燒室；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，以使它們同時移動。
2. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所迷第一方向和所 述第二方向彼此相背。
3. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所迷第一方向和所 述第二方向彼此相向。
4. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述第一活塞和所 述第二活塞沿著共用軸線行進。
5. 如權利要求l所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述第一活塞驅動 第一曲軸，而所述第二活塞驅動第二曲軸。
6. 如權利要求5所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述第一活塞和所 述笫二活塞設置在所述各曲軸之間。
7. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞可旋轉地 設置在所述燃燒室內(nèi)。
8. 如權利要求7所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述發(fā)動機包括驅 動裝置，以使所述活塞旋轉。
9. 如權利要求8所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述驅動裝置包括 齒輪裝置，所述齒輪裝置與所述各曲軸中的至少一根曲軸耦接。
10. 如權利要求9所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述齒輪裝置包 括驅動至少一個所述活塞的齒輪。
11. 如權利要求IO所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞具有包括齒的表面，所述齒平行于所迷活塞行進的軸線延伸，所述齒的長度 至少與所述活塞的行程長度一樣長。
12. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，面對所述燃燒室 的所述活塞表面具有傾斜節(jié)段，從而在旋轉所述活塞時，在所述燃燒 室內(nèi)形成渦流。
13. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述燃燒室由單 個缸體來實現(xiàn)。
14. 如權利要求13所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞彼此成 整體地構造。
15. 如權利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述燃燒室由分 開的缸體來實現(xiàn)。
16. 如權利要求15所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞借助連 接軸彼此耦接。
17. 如權利要求11所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞借助連 接軸彼此耦接，且所述包括齒的表面設置在所述連接軸上。
18. 如權利要求2所述的內(nèi)燃機，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過所述燃燒室中的一個延伸， 且各自與連桿耦接，各連桿與所述曲軸中的一根曲軸耦接。
19. 如權利要求18所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞延伸件 和所述連桿借助球和球窩承載件彼此耦接。
20. 如權利要求18所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞具有包 括齒的表面，所述齒平行于所述活塞行進的軸線延伸，所述齒的長度 至少與所述活塞的行程長度一樣長，所述包括齒的表面設置在所述活 塞延伸件中的至少一個上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機包括第一燃燒室；在所述第一燃燒室內(nèi)被可位移地導向的第一活塞，所述第一活塞以第一活塞表面沿著第一方向面對所述第一燃燒室；第二燃燒室；在所述第二燃燒室內(nèi)被可位移地導向的第二活塞，所述第二活塞以第二活塞表面沿著第二方向面對所述第二燃燒室；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，以使它們同時移動。
文檔編號F01B7/12GK101321927SQ200680039864
公開日2008年12月10日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權日2005年10月28日
發(fā)明者海因茨-古斯塔夫·A·賴塞爾 申請人:海因茨-古斯塔夫·A·賴塞爾