內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】內(nèi)燃機包括：至少一個汽缸（12）；以及一對活塞（16,18），該對活塞（16,18）位于汽缸內(nèi)并彼此相對且能夠進行往復(fù)運動，該對活塞（16,18）之間形成有燃燒室（28）。發(fā)動機具有至少一個燃料噴射器（34），其至少部分地位于汽缸內(nèi)，燃料噴射器具有噴嘴（38），噴嘴（38）定位在燃燒室內(nèi)并且燃料通過噴嘴（38）被排出至燃燒室內(nèi)，其中噴嘴（38）直接暴露在燃燒室（28）內(nèi)。
【專利說明】內(nèi)燃機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機。更具體地，本發(fā)明涉及具有相對的活塞配置的內(nèi)燃機。
【背景技術(shù)】
[0002]W02008/149061 (考克斯傳動(Cox Powertrain))描述了一種2汽缸2沖程直接噴射式內(nèi)燃機。這兩個汽缸水平地相對，并且在每個汽缸中存在相對的、能夠進行往復(fù)運動的活塞，上述活塞在其之間形成燃燒室。活塞驅(qū)動這兩個汽缸之間的中央曲軸。每個汽缸中的內(nèi)活塞(即更接近曲軸的活塞)通過兩個平行的蘇格蘭軛機構(gòu)驅(qū)動曲軸。每個汽缸中的外活塞通過第三蘇格蘭軛驅(qū)動曲軸，其中第三蘇格蘭軛通過穿過內(nèi)活塞中心的傳動桿套疊在內(nèi)活塞的上述兩個蘇格蘭軛機構(gòu)之間。傳動桿呈空心管狀形式并且燃料通過容納在傳動桿中的燃料噴射器被噴射至燃燒室中。傳動桿的壁具有一系列間隔在周邊處的孔，燃料通過這些孔側(cè)向地向外射出至燃燒室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明大體上涉及活塞相對的內(nèi)燃機，其具有設(shè)置在每個汽缸中的燃料噴射器，以將燃料直接地噴射至形成在汽缸中在兩個相對的且能夠進行往復(fù)運動的活塞之間的燃燒室中。本發(fā)明是W02008/149061中所描述的發(fā)動機配置的發(fā)展，并且本發(fā)明設(shè)法提供保持之前發(fā)動機的優(yōu)點，即具有高功率輸出重量比的非常緊湊且有效的發(fā)動機，而且提供另外的優(yōu)點。
[0004]在第一方面中，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機，其包括:至少一個汽缸；一對活塞，位于汽缸內(nèi)并彼此相對且能夠進行往復(fù)運動，該對活塞之間形成有燃燒室；以及至少部分地設(shè)置在汽缸內(nèi)的至少一個燃料噴射器，燃料噴射器具有噴嘴，噴嘴定位在燃燒室內(nèi)并且燃料通過噴嘴排出至燃燒室內(nèi)，其中噴嘴直接地暴露在燃燒室內(nèi)。
[0005]通過將噴射器的噴嘴直接地暴露至燃燒室(即實際上使噴嘴位于燃燒室內(nèi))，避免了對通過壁中的孔噴射燃料的需要，這與上述的現(xiàn)有技術(shù)的布置相反，在現(xiàn)有技術(shù)的布置中，噴射器容納在中央驅(qū)動桿內(nèi)。這樣導(dǎo)致了更簡單的構(gòu)造，改進的燃料噴射、空氣運動、以及燃燒特性，并可使用更傳統(tǒng)的噴射器。
[0006]具體地，在使用一個噴射器的情況下。噴射器優(yōu)選位于活塞/汽缸的中央軸線處或與其接近。噴射器噴嘴通常位于噴射器的一端(突起至汽缸中的一端)處。
[0007]本發(fā)明的構(gòu)思適于(CI&HCCI)發(fā)動機及火花點火(SI)和火花輔助點火發(fā)動機。在Cl實施方式中，燃料將在發(fā)動機循環(huán)中兩個活塞最接近且燃燒室容積最小的時刻被正常地噴射至燃燒室中。噴射器的噴嘴在循環(huán)中的該時刻將定位成位于燃燒室內(nèi)。對于HCCI和SI變型，噴射很可能在循環(huán)中會更早發(fā)生，很可能早在進氣口開始時進行。
[0008]燃料噴射器的噴嘴優(yōu)選從噴射器的殼體的端面在汽缸軸線的方向上向外突出。噴嘴在其邊緣周圍可具有一系列孔，燃料通過該一系列孔大體放射狀地排出至燃燒室中。優(yōu)選地，噴嘴中具有閥(例如針形閥)，該閥可進行操作，以控制向孔供應(yīng)加壓的燃料。可以傳統(tǒng)方式控制燃料供給。
[0009]在一些實施方式中，燃料噴射器固定在汽缸的一端處，通常固定至固定的結(jié)構(gòu)部件，并從該一端沿汽缸的中央軸線或與汽缸的中央軸線平行地突起至汽缸中，以使噴射器噴嘴位于固定位置，其中噴射器噴嘴在整個發(fā)動機循環(huán)中位于燃燒室內(nèi)。在這種情況下，噴射器延伸穿過與汽缸的噴射器突起處的一端最接近的活塞，并且該活塞配置成沿噴射器的殼體進行往復(fù)運動。
[0010]在可替代性布置中，燃料噴射器與活塞之一一起移動。其可固定至活塞，以與該活塞在完整的活塞沖程中一起移動，或可替代地，可在僅一部分活塞沖程中與活塞一起移動。
[0011]通常，活塞的運動驅(qū)動定位在汽缸一端處的曲軸，與汽缸的曲軸端最接近的活塞被稱為“內(nèi)活塞”，而離曲軸最遠的活塞被稱為“外活塞”。燃料噴射器或每個燃料噴射器可與外活塞或內(nèi)活塞相關(guān)聯(lián)。
[0012]尤其在噴射器固定且相關(guān)聯(lián)的活塞(例如外活塞)沿噴射器殼體進行往復(fù)運動的情況下，噴射器優(yōu)選地被冷卻。可通過向噴射器殼體內(nèi)部供給冷卻液(例如發(fā)動機油、發(fā)動機冷卻液、原水冷卻如海水、或燃料)來提供冷卻。
[0013]在活塞之一在噴射器殼體上進行往復(fù)運動的情況下，噴射器殼體的外表面優(yōu)選提供運行表面，活塞可沿該運行表面滑動。在活塞與噴射器殼體的運行表面之間可提供密封系統(tǒng)例如一個或多個密封環(huán)，以限制燃燒氣體漏出和潤滑油進入燃燒室。
[0014]噴射器可通過任何合適的聯(lián)接裝置固定至發(fā)動機結(jié)構(gòu)的外部。在一些情況下，可以期望的是使用這樣的聯(lián)接裝置，其允許噴射器將自己自對準成平行于汽缸的中央軸線并適應(yīng)與其相關(guān)聯(lián)的活塞的熱變形和公差。例如，可使用歐氏(Oldham)聯(lián)軸節(jié)裝置(這類聯(lián)接裝置允許噴射器在與其軸線垂直的面內(nèi)移動，并允許期望的對準，并且防止沿其軸線的移動)。
[0015]在活塞驅(qū)動曲軸的情況下，任何合適的驅(qū)動聯(lián)動裝置可用于將活塞相反的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。然而，在優(yōu)選實施方式中，使用了蘇格蘭軛機構(gòu)。在使用了蘇格蘭軛機構(gòu)的情況下，至少必須有供內(nèi)活塞(即最接近曲軸的活塞)驅(qū)動曲軸的至少一個蘇格蘭軛和供外活塞驅(qū)動曲軸的至少一個蘇格蘭軛。然而，為了避免外活塞上的不期望的不平衡的力，在避免需要穿過汽缸的中央驅(qū)動桿的情況下，更優(yōu)選的是外活塞通過兩個蘇格蘭軛驅(qū)動曲軸，汽缸的任一側(cè)具有一個蘇格蘭軛并且其通過位于汽缸相反側(cè)上的各自的連接構(gòu)件連接至外活塞。連接構(gòu)件可以是例如位于汽缸的邊緣處或靠近汽缸的邊緣的位于汽缸內(nèi)的桿或套筒部分。更優(yōu)選，連接構(gòu)件位于汽缸之外。連接構(gòu)件例如可包括一個或多個驅(qū)動桿。
[0016]在第二方面中，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機，其包括:至少一個汽缸；設(shè)置在汽缸一端處的曲軸；位于汽缸內(nèi)的彼此相對且能夠進行往復(fù)運動的兩個活塞，這兩個活塞之間形成有燃燒室；以及設(shè)置在汽缸的中央軸線上或與汽缸的中央軸線平行的至少一個燃料噴射器，該至少一個燃料噴射器配置成將燃料噴射至燃燒室中，其中活塞通過各自的驅(qū)動聯(lián)動裝置驅(qū)動設(shè)置在汽缸一端處的曲軸，用于離曲軸最遠的活塞(外活塞)的驅(qū)動聯(lián)動裝置位于汽缸之外。
[0017]通過提供位于汽缸之外用于外活塞的聯(lián)動裝置，避免了對穿過內(nèi)汽缸的任何驅(qū)動桿的需要。不需要穿過燃燒室的一個或多個傳動桿還允許更簡易的、傳統(tǒng)的燃燒室設(shè)計，內(nèi)活塞更簡單的冷卻，消除曲軸箱的漏氣路徑以及消除傳動桿的熱損失。使用外部聯(lián)動裝置還意味著噴射器可相對于活塞中央地定位(或靠近活塞的中央處)且沒有妨礙。
[0018]如同上述的第一方面的實施方式的情況，任何合適的驅(qū)動聯(lián)動裝置可用于將活塞相反的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，但蘇格蘭軛機構(gòu)是優(yōu)選的。例如，外活塞可通過兩個蘇格蘭軛驅(qū)動曲軸，汽缸的任一側(cè)具有這兩個蘇格蘭軛之一，并且這兩個蘇格蘭軛通過外部驅(qū)動聯(lián)動裝置連接至外活塞。外部驅(qū)動聯(lián)動裝置可包括位于汽缸任一側(cè)上的連接構(gòu)件，例如一個或多個驅(qū)動桿。
[0019]當(dāng)單汽缸配置是可能的時，根據(jù)本發(fā)明第一方面和/或第二方面的實施方式的優(yōu)選發(fā)動機包括多個汽缸，例如兩個汽缸、四個汽缸、六個汽缸、八個汽缸或更多。
[0020]在多個汽缸被使用的情況下，在發(fā)動機的總體形狀和尺寸、力的平衡等方面提供不同益處的各種配置都是可能的。示例性配置包括(但不限于)共軸且相對的汽缸對(例如‘臥式雙缸’，‘臥式四缸’等)，所有汽缸并排的‘直式’配置，具有兩直排并排汽缸的‘U’配置(例如‘正方形4’)，‘V’配置和‘W’配置(即兩個鄰近的‘V’配置的汽缸排)和放射狀配置。根據(jù)配置，多個汽缸可驅(qū)動一個曲軸或多個曲軸。通?！P式’配置、‘直式’配置、‘V’配置以及放射狀配置具有一個曲軸，而‘U’配置和‘W’配置具有兩個曲軸，每排汽缸一個曲軸。在本發(fā)明的一些實施方式中，可使用具有相反旋轉(zhuǎn)的曲軸的兩個發(fā)動機單元(其中每個具有一個或多個汽缸)，其中相反旋轉(zhuǎn)的曲軸通過錐形齒輪箱驅(qū)動的被共享的輸出軸。這種布置具有下列好處:平衡了扭矩反沖效應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面將參照附圖，通過示例的方式描述本發(fā)明的實施方式，在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的臥式四汽缸發(fā)動機配置的剖視圖；
[0023]圖2是沿圖1中的線z-z的圖1的發(fā)動機的剖視圖；
[0024]圖3是沿圖1所示的最下側(cè)的一對相對氣缸的中線的圖1的發(fā)動機的剖視圖；
[0025]圖4是圖1的發(fā)動機的等距視圖；
[0026]圖5是圖1的發(fā)動機的關(guān)鍵部件(成組裝形式)的簡化平面圖，其中包括曲軸、蘇格蘭軛、活塞、驅(qū)動桿及燃料噴射器；
[0027]圖6是圖5所示的關(guān)鍵部件的簡化等距視圖；以及
[0028]圖7 (a)至圖7 (m)示出了圖1的發(fā)動機從循環(huán)中圖左下方的汽缸具有最小燃燒室容積(下文中為了方便起見被稱為‘上死點(top dead centre)’或‘TDC’，使用該術(shù)語(TDC)是因為本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到這是與用于更傳統(tǒng)地設(shè)置的發(fā)動機的操作循環(huán)的模擬點)的時刻開始曲軸分別處于 0°、30。、60。、90。、120。、150。、180。、210。、240。、272。、300。、330。、360。的完整旋轉(zhuǎn)的快照。
【具體實施方式】
[0029]這里用來例示本發(fā)明的實施方式為2沖程、直噴式四缸發(fā)動機。該發(fā)動機配置成具有兩對水平相對的汽缸。一對汽缸與另一對汽缸并排設(shè)置，以形成‘橫置四汽缸(flatfour)’配置。如圖4最佳地示出，該配置提供了具有低剖面總包絡(luò)線的發(fā)動機，該低剖面總包絡(luò)線對于一些應(yīng)用(例如用作外側(cè)船用發(fā)動機)是有利的。根據(jù)本發(fā)明實施方式的發(fā)動機還可用作其他海上應(yīng)用以及陸地車輛和飛行器的推進或功率生成單元。
[0030]更詳細地，最初參照圖1至圖3，發(fā)動機10包括四個汽缸12，其設(shè)置在中央曲軸14周圍，中央曲軸14被安裝成用于繞軸線z-z (參照圖1)進行旋轉(zhuǎn)。圖1底部的位于曲軸一側(cè)的兩個汽缸是一對相對的汽缸，而朝向圖1頂部的另外兩個汽缸是另一對相對的汽缸。
[0031]每個汽缸內(nèi)具有兩個活塞，內(nèi)活塞16和外活塞18。每個汽缸中的兩個活塞彼此相對并沿相反方向往復(fù)運動，在該示例中為180度異相。
[0032]每個活塞具有冠部20、22，以及裙部24、26，其中這兩個活塞的冠部朝向彼此，而裙部24、裙部26從冠部懸出。在該不例中，外活塞的冠部26大體是平的而內(nèi)活塞的冠部24環(huán)狀下陷，該環(huán)狀下陷具有大體水滴形截面。在上死點處，當(dāng)活塞的冠部彼此最接近(幾乎接觸)時，相對的冠部24、26限定環(huán)形燃燒室28，燃料被噴射到環(huán)形燃燒室28中。
[0033]如下面更詳細地描述，如圖1所示的左上方汽缸和右下方汽缸，當(dāng)活塞處于其循環(huán)中的彼此間隔最遠以限定汽缸內(nèi)的最大容納容積的位置(“下死點(bottom deadcentre)”)時，活塞的冠部分別朝向汽缸的內(nèi)端和外端退回足夠遠，以暴露進氣口 30和排氣口 32。當(dāng)活塞16、18在循環(huán)的壓縮沖程中朝向彼此移動時，活塞的裙部覆蓋并封閉這些氣口，內(nèi)活塞16的裙部24封閉進氣口 30而外活塞18的裙部26封閉排氣口 32。如圖1和圖2最佳示出，排氣口 32比進氣口具有更大的軸向長度(即沿汽缸的縱向軸線方向的尺寸)，以使得排氣口比進氣口更早打開并保持打開更長時間，以有助于汽缸的掃氣。
[0034]與每個汽缸12相關(guān)聯(lián)的是燃料噴射器34。燃料噴射器34具有柱狀殼體36，并且在其一端處具有噴射器噴嘴38。燃料以傳統(tǒng)方式在壓力作用下通過噴射器殼體供給至噴嘴。噴嘴38從噴射器殼體36的端面突出，并具有在其邊緣周圍等間距的一系列孔，燃料通過該一系列孔沿大體徑向方向噴射。噴嘴通過針形閥(未示出)打開和封閉。當(dāng)針形閥打開時，燃料在壓力作用下通過這些孔被噴射?？梢詡鹘y(tǒng)方式控制針形閥的打開和封閉。使用中，可通過供給冷卻液來噴射器殼體，其中冷卻液可以是例如燃料或發(fā)動機冷卻劑(雖然在一些情況下這是不需要的)。
[0035]燃料噴射器34沿汽缸12的中央軸線安裝。在該示例中，噴射器34的外端固定至位于汽缸外端(即汽缸的與曲軸14相反的一端)的部件40。噴射器34延伸穿過外活塞冠部22中的中央開口 42，以使噴射器的內(nèi)端位于汽缸12的中央處，其中噴嘴38從噴射器的內(nèi)端突出。更具體地，如圖1的左下方汽缸和右上方汽缸及圖2的左側(cè)汽缸所示，當(dāng)活塞16、18處于上死點時，燃料噴射器34的噴嘴38直接處于環(huán)形燃燒室28內(nèi)并且燃料可從噴嘴38側(cè)向地噴射至燃燒室28中。
[0036]在這里描述的中央噴射器布置中，噴射器34固定在適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶以诎l(fā)動機10的操作過程中，外活塞18沿噴射器殼體36的外側(cè)移動。適當(dāng)?shù)拿芊饧?4設(shè)置在外活塞冠部22的開口 42邊緣周圍，以在活塞18沿噴射器殼體36前后往復(fù)運動時維持活塞冠部22與噴射器殼體36之間的密封，從而避免或至少最小化從汽缸內(nèi)泄漏的加壓氣體并防止油進入燃燒室。
[0037]除噴射器殼體的外表面配置成允許與活塞18滑動接觸之外，燃料噴射器34自身可具有傳統(tǒng)構(gòu)造。通常燃料噴霧將成多個放射狀射流形式，其中該多個放射狀射流在噴射器的噴嘴周圍間隔開并通過一個閥布置(例如包括針和座部的針形閥，其中針與座部相接合以封閉閥)進行控制。燃料噴射器例如可以是容納在套筒中的傳統(tǒng)噴射器，該套筒提供這樣的外殼體，活塞沿該外殼體滑動。在這種布置中，傳統(tǒng)噴射器的噴嘴從套筒的一端突出。噴射器可由位于套筒內(nèi)的冷卻劑圍繞，但是這在一些實施方式中也可不需要?？商娲?，可使用定制的噴射器，其具有這樣的主體，該主體在其外側(cè)提供運行表面，并且非必須地在該噴射器內(nèi)進行冷卻，但是在這種情況下內(nèi)部構(gòu)件仍可以是傳統(tǒng)的。
[0038]在該示例中，活塞16、18通過四個蘇格蘭軛布置50、52、54、56驅(qū)動曲軸14，其中該四個蘇格蘭軛布置50、52、54、56安裝在曲軸14上分別的偏心件58上。圖5和圖6中最佳示出了活塞16、18與蘇格蘭軛50、52、54、56之間的連接，尤其是用于外活塞18的連接。在該示例中，如下面更詳細地解釋的那樣，蘇格蘭軛由多個活塞共享，以使蘇格蘭軛的數(shù)目最小化，并由此使曲軸的所需長度最小化，從而提供了更緊湊的設(shè)計。
[0039]下面及本文中其他地方所使用的方向/相對位置(“上”、“下”、“左”、“右”等)指的是附圖所示的部件的相對位置，并且不應(yīng)認為暗指發(fā)動機的任何特殊定向，或發(fā)動機的部件在空間中的位置。
[0040]參照圖5，可以觀察到四個蘇格蘭軛50、52、54、56連接至曲軸14，其中曲軸14豎直地延伸穿過附圖的中間。
[0041]第一蘇格蘭軛50 (位于圖5的頂部處)被連接成與曲軸14的一端鄰近。驅(qū)動桿60將該蘇格蘭軛50連接至兩個上側(cè)汽缸12a、12b的外活塞18a、18b (如圖5所示)。如圖6最佳示出，每個外活塞18a、18b存在兩個驅(qū)動桿60，驅(qū)動桿60固定至連接板72a、72b的鄰近的拐角(圖1中的最上側(cè)拐角，朝向曲軸的頂端)，連接板72a、72b自身固定至活塞18a、18b。連接板72a、72b延伸超出汽缸12的外周邊，以使得驅(qū)動桿60從板72a、72b的拐角沿汽缸的外側(cè)(即外部地)延伸。
[0042]第二蘇格蘭軛52定位在兩個上側(cè)汽缸12a、12b之間并通過分別的驅(qū)動桿62連接至這兩個汽缸的內(nèi)活塞16a、16b (圖1中最清楚地示出)。驅(qū)動桿62從內(nèi)活塞16a、16b的中央處延伸至其與蘇格蘭軛52的連接部。有利地，第二蘇格蘭軛52還通過驅(qū)動桿64連接至下側(cè)的外活塞對18c、18d。類似與上文討論的驅(qū)動桿60，每個活塞存在兩個桿64，桿64從各自的連接板72c、72d的鄰近的拐角(在這種情況下為與曲軸的中點最接近的兩個拐角)處延伸，其中連接板72c、72d固定至外活塞18c、18d的外端。
[0043]第三蘇格蘭軛54定位在兩個下側(cè)汽缸12a、12d之間并通過分別的驅(qū)動桿66連接至這兩個汽缸的內(nèi)活塞16a、16b (再次在圖1中最清楚地示出)。驅(qū)動桿66從內(nèi)活塞16c、16d的中央處延伸至其與蘇格蘭軛54的連接部。類似于第二蘇格蘭軛52，第三蘇格蘭軛通過驅(qū)動桿68另外連接至上側(cè)外活塞對18a、18b。每個活塞存在兩個桿68，桿68從連接板72a、72b的另外兩個鄰近的拐角(與驅(qū)動桿60延伸處的拐角(即與曲軸的中點最接近的兩個拐角)相反)處延伸。
[0044]圖5中示出第四蘇格蘭軛56處于曲軸14的下端處。該蘇格蘭軛56通過用于每個活塞18c、18d的另一對驅(qū)動桿70連接至下側(cè)的外活塞對18c、18d。這些桿連接至連接板72c、72d的各個下側(cè)拐角(即與連接有驅(qū)動桿64的拐角相反的拐角)，其中連接板72c、72d固定至下側(cè)的外活塞對18c、18d。
[0045]連接板72被確定形狀，以使得連接至與曲軸的中點最接近的拐角的驅(qū)動桿彼此平行且并排并且在活塞運動過程中彼此沒有干涉。
[0046]因此，上側(cè)外活塞18a、18d均通過第一對驅(qū)動桿60連接至第一蘇格蘭軛50并通過第二對驅(qū)動桿68連接至第三蘇格蘭軛54。下側(cè)外活塞18c、18d均通過第一對驅(qū)動桿70連接至第四蘇格蘭軛56并通過第二對驅(qū)動桿64連接至第二蘇格蘭軛52。上側(cè)內(nèi)活塞16a、16b通過各自的中央驅(qū)動桿62連接至第二蘇格蘭軛52，而下側(cè)內(nèi)活塞16c、16d通過各自的的中央驅(qū)動桿66連接至第三蘇格蘭軛54。
[0047]換言之，第一蘇格蘭軛50通過上側(cè)外活塞18a、18b驅(qū)動，第二蘇格蘭軛52通過上側(cè)內(nèi)活塞16a、16b及下側(cè)外活塞18c、18d驅(qū)動，第三蘇格蘭軛54通過下側(cè)內(nèi)活塞16c、16d及上側(cè)外活塞18a、18b驅(qū)動，以及第四蘇格蘭軛通過下側(cè)外活塞18c、18d驅(qū)動。
[0048]如上所述，通過在內(nèi)活塞與外活塞之間共享蘇格蘭軛減小了否則將需要的蘇格蘭軛數(shù)目，從而使曲軸的所需長度最小化。
[0049]一對相對汽缸的內(nèi)活塞與另一對相對汽缸的外活塞通過蘇格蘭軛實現(xiàn)的交聯(lián)還有助于使汽缸內(nèi)的活塞穩(wěn)定化，從而防止了活塞繞與汽缸的中央軸線垂直的軸線的不希望有的旋轉(zhuǎn)。這種布置還用來定位軛滑動器，從而避免需要其他特征(如軌道或柱狀運行表面)來定位軛滑動器。
[0050]發(fā)動機的操作
[0051]圖7示出了在一個完整的曲軸旋轉(zhuǎn)中發(fā)動機的操作。具體地，圖7 (a)至圖7 Cm)以30°的增量示出了活塞的位置。
[0052]處于0° ADC的圖7 (a)示出了處于O曲軸位置(在圖5的左下方汽缸12c中任意地限定為TDC)的發(fā)動機。在該位置，左下方外活塞18c和左下方內(nèi)活塞16c處于其最靠近的點。在例示的直噴式發(fā)動機中，大約在該曲軸旋轉(zhuǎn)角度，燃油供給將被噴射到左下方汽缸中，并且燃燒開始。此時，左下方汽缸的排氣口 32和進氣口 30分別通過外活塞和內(nèi)活塞完全封閉。
[0053]在處于30° ADC的圖7 (b)中，在動力沖程開始時，左下方汽缸的內(nèi)活塞和外活塞分離。
[0054]在處于60° ADC的圖7 (C)中，左下方氣缸繼續(xù)其動力沖程，并且兩個活塞具有相等但方向相反的速度。
[0055]在處于90° ADC的圖7 (d)中，左下方汽缸繼續(xù)其動力沖程。
[0056]在處于120° ADC的圖7 (e)中，左下方汽缸的外活塞具有打開的排氣口 32，并且進氣口仍然封閉。在這種“排氣(blowdown)”狀況下，來自燃燒室的膨脹氣體的動能的一部分如果期望可在外部由渦輪增壓器(“脈沖”渦輪增壓)回收，例如用于下一次壓縮。
[0057]在處于150° ADC的圖7 (f)中，左下方汽缸的內(nèi)活塞已打開了排氣口 32，并且汽缸正在被單流掃氣(uniflow scavenged)。
[0058]在處于180° ADC的圖7 (g)中，左下方汽缸的內(nèi)活塞和外活塞致使進氣口 30和排氣口 32都保持打開并且繼續(xù)單流掃氣。這些活塞處于下死點。
[0059]在處于210° ADC的圖7 (h)中，在左下方汽缸中，兩組氣口 30、32保持打開并繼
續(xù)單流掃氣。
[0060]在處于240° ADC的圖7 (i)中，在左下方汽缸中，內(nèi)活塞已封閉排氣口 32，并且進氣口 32仍然部分地打開。在其他實施方式中，排氣口可在進氣口打開之后打開和/或在進氣口封閉之前封閉。在一些應(yīng)用中還可能期望氣口正時是非對稱的，例如通過使用套筒閥控制氣口的打開和封閉。[0061]在處于270° ADC的圖7 (j)中，在左下方汽缸中，外活塞已封閉排氣口 32，并且兩個活塞朝向彼此移動，從而壓縮兩者之間的空氣。
[0062]在處于300° ADC的圖7 (k)中，在左下方汽缸中，活塞繼續(xù)壓縮沖程。
[0063]在處于330° ADC的圖7 (I)中，左下方氣缸正在接近壓縮沖程結(jié)束，并且“擠壓”階段將要開始。內(nèi)活塞和外活塞的外部的、環(huán)狀的相對的面開始從二者之間排出空氣。
[0064]在處于360° ADC的圖7 (m)中，位置與圖3 (a)中的相同。左下方氣缸已到達TDC位置，在該位置處內(nèi)活塞和外活塞處于其最靠近的位置?！皵D壓”階段繼續(xù)，從而強化了疊加在已經(jīng)存在的汽缸軸線漩渦上的〃煙圈〃效應(yīng)，氣缸軸線漩渦由部分切向的進氣口所導(dǎo)致。當(dāng)燃燒室最像環(huán)狀體并具有最小容積時，這種組合的氣體運動在TDC處于其最大強度。此時，多個放射狀燃料噴霧從中央燃油噴射器散出，到達幾乎所有可達到的空氣并導(dǎo)致非常有效的燃燒。噴射不需要精確地在最小容積時開始，并且在一些實施方式中噴射正時可作為速度和/或負載的函數(shù)而改變。
[0065]具體的角度和正時取決于曲軸的幾何形狀和氣口的尺寸和位置；以上描述僅旨在對本發(fā)明的構(gòu)思進行說明。
[0066]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可對具體描述的各個實施方式做出各種修改，而不背離本發(fā)明。燃料噴射器可從汽缸的內(nèi)端突起，并且內(nèi)活塞在噴射器上進行滑動。在這種情況下，燃燒碗(combustion bowl)將可能形成在外活塞中。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解,本本發(fā)明的實施方式可以是2沖程或4沖程，并可以是壓縮點火或火花點火。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)燃機，包括: 至少一個汽缸； 一對活塞，所述一對活塞位于所述汽缸內(nèi)并彼此相對且能夠進行往復(fù)運動，所述一對活塞之間形成有燃燒室；以及 至少一個燃料噴射器，至少部分地位于所述汽缸內(nèi)，所述燃料噴射器具有噴嘴，所述噴嘴定位在所述燃燒室內(nèi)并且燃料通過所述噴嘴被排出至所述燃燒室內(nèi)， 其中所述噴嘴直接暴露在所述燃燒室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中所述燃料噴射器設(shè)置在所述汽缸的中央軸線上或與所述汽缸的中央軸線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其中所述燃料噴射器的噴嘴從所述噴射器的殼體的端面沿汽缸軸線的方向向外突出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，其中所述噴嘴在其邊緣周圍具有一系列孔，燃料通過所述一系列孔大體放射狀地排出至所述燃燒室中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其中所述燃料噴射器固定在所述汽缸的一個端部處并從所述端部沿所述汽缸的中央軸線或與所述汽缸的中央軸線平行地突起至所述汽缸中以使噴射器噴嘴定位在固定位置處，當(dāng)所述燃燒室的容積位于其最小值時，所述固定位置位于所述燃 燒室內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機，其中所述噴射器延伸穿過與所述汽缸的突起有所述噴射器的所述端部最接近的活塞，并且該活塞配置成沿所述噴射器的殼體進行往復(fù)運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的內(nèi)燃機，其中所述燃料噴射器與所述活塞之 起移動。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其中所述燃料噴射器被冷卻。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其中所述噴射器被保持在聯(lián)接裝置中，所述聯(lián)接裝置準許在與汽缸軸線垂直的平面上的移動但限制在所述汽缸軸線方向上的移動。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其中所述內(nèi)燃機還包括定位在所述至少一個汽缸的一端處的曲軸，所述活塞的往復(fù)運動驅(qū)動所述曲軸，所述燃料噴射器與距離所述曲軸最遠的外活塞相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機，還包括驅(qū)動聯(lián)動裝置，所述驅(qū)動聯(lián)動裝置將所述活塞連接至所述曲軸，以將所述活塞的相反的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成所述曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，其中所述驅(qū)動聯(lián)動裝置包括多個蘇格蘭軛機構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機，包括:供所述內(nèi)活塞驅(qū)動所述曲軸的至少一個蘇格蘭軛；以及供所述外活塞驅(qū)動所述曲軸且分別位于所述汽缸兩側(cè)的至少兩個蘇格蘭軛。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機，其中所述至少兩個蘇格蘭軛通過所述汽缸的相對側(cè)上的各自的連接構(gòu)件連接至所述外活塞，其中所述連接構(gòu)件位于所述汽缸之外。
15.內(nèi)燃機，包括: 至少一個汽缸； 一對活塞，位于每個所述汽缸內(nèi)并彼此相對且能夠進行往復(fù)運動，所述一對活塞之間形成有燃燒室；以及至少一個燃料噴射器，設(shè)置在所述汽缸的中央軸線上或與所述汽缸的所述中央軸線平行，并配置成將燃料噴射至所述燃燒室中； 其中所述活塞通過各自的驅(qū)動聯(lián)動裝置驅(qū)動設(shè)置在所述汽缸的一端處的曲軸，用于離所述曲軸最遠的活塞的驅(qū)動聯(lián)動裝置位于所述汽缸之外。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機，其中外活塞通過分別位于所述汽缸兩側(cè)且通過外部驅(qū)動聯(lián)動裝置連接至所述外活塞的一對蘇格蘭軛驅(qū)動所述曲軸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機，其中所述外部驅(qū)動聯(lián)動裝置在所述汽缸的任一側(cè)包括一個或多個驅(qū)動桿。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，包括多個汽缸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的內(nèi)燃機，包括至少兩個共軸地相對的汽缸，每個汽缸具有一對相對的活塞，并且所有的活塞都驅(qū)動位于所述兩個汽缸之間的一個曲軸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機，包括兩對共軸地相對的汽缸，所述兩對汽缸被布置成臥式四汽缸配置且彼此相鄰，每個汽缸具有一對相對的活塞，并且所有的活塞都驅(qū)動位于各對汽缸中的兩個汽缸之間的一個曲軸。
【文檔編號】F02M61/14GK103842618SQ201280036106
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月24日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·巴克賽 申請人:考克斯傳動有限公司