專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機。尤其在非限定性意義上涉及一種自增壓2沖程內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
世界能源危機和溫室氣體的產(chǎn)生對環(huán)境產(chǎn)生了威脅，導(dǎo)致需要發(fā)展能量效率的內(nèi)燃機。
能量效率可通過兩個基本的方式獲得。這些方式中，首先是顯而易見的將燃燒能有效地轉(zhuǎn)化為機械能。一個其次明顯的方式是減少用于驅(qū)動車輛的內(nèi)燃機的重量。內(nèi)燃機的重量是車輛的整個重量的重要部分。由于燃料消耗直接涉及到車輛的重量，因此較輕的內(nèi)燃機自然而然的導(dǎo)致較輕的車輛，從而降低燃料消耗。
因此，為了將能量效率最大化，需要對內(nèi)燃機的設(shè)計進行改進，其具有輕的重量從而具有將燃燒能轉(zhuǎn)化為機械能的組合能量效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機，包括，一對具有公共軸線的相對的汽缸元件，每一汽缸元件配置有可在汽缸元件內(nèi)的第一和第二位置之間往復(fù)的活塞，第一和第二位置分別表示活塞沖程的壓縮和膨脹單元(compression and expansionelements)，每一活塞具有前側(cè)和后側(cè)，一用于每一汽缸元件的燃燒室，其包括活塞的前側(cè)和汽缸元件的壁，用于每一燃燒室的可燃氣體壓縮裝置，供應(yīng)通道裝置，其設(shè)置用于將可燃氣體傳送到每一可燃氣體壓縮裝置，一用于每一活塞的吸氣室，其設(shè)置用于從可燃氣體壓縮裝置中接收壓縮的可燃氣體，傳輸通道裝置，用于將壓縮氣體從每一吸氣室送往各自的燃燒室，和可繞所述公共軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪裝置，該凸輪裝置位于活塞之間，并與每一活塞連接，以將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)運動，其中是這樣布置的，每一活塞的膨脹沖程運動形成壓縮裝置的相應(yīng)壓縮沖程，并且活塞是連接的從而一個活塞的膨脹沖程驅(qū)動其它活塞的壓縮沖程。
合適地，凸輪裝置包括一傳動軸。傳動軸可以具有環(huán)繞傳動軸的凸輪軌道。凸輪軌道可以設(shè)計為將內(nèi)燃機的燃燒效率最大化。其通?？梢匝匾徽臆壍蓝小？梢圆贾靡贿B接到兩個活塞的凸輪從動件以沿凸輪軌道并將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動。該凸輪軌道適宜為形成在傳動軸上的槽。
傳動軸可以穿過與每一活塞相連的孔組件而延伸。該孔組件可以穿過每一活塞與每一活塞的軸線重合的延伸。該孔組件可包括傳輸通道裝置的至少一部分。傳輸通道裝置可包括一用于每一活塞的輸氣口以為該活塞連通燃燒室。其可這樣布置，當活塞在第二位置或接近第二位置時連通，從而當活塞要開始其壓縮沖程時允許可燃氣體在壓力下從吸氣室流到燃燒室。
提供適合的氣門裝置與輸氣口相連。該氣門裝置可設(shè)計為在從燃燒室排氣期間關(guān)閉輸氣口，而在膨脹沖程終止，從燃燒室中排氣完成之后打開輸氣口。該氣門裝置可連接到傳動軸并因此可通過傳動軸的旋轉(zhuǎn)而被操作。
在一位置提供適合的排氣通道與燃燒室連通，在該位置，當活塞接近其每一膨脹沖程的末端時，活塞關(guān)閉排氣通道。
凸輪從動件可連接到一中間組件。因此，中間組件可在活塞之間延伸，并可連接到每一活塞的后側(cè)。因而，中間組件可相對于傳動軸往復(fù)滑動。
可燃氣體壓縮裝置可包括兩個與每一活塞相連的壓縮室。用于每一活塞的第一壓縮室可設(shè)置在中間組件末端與活塞密封構(gòu)件之間?；钊芊鈽?gòu)件可包括一保持固定在容納汽缸元件的殼體內(nèi)的環(huán)形構(gòu)件。其可環(huán)繞依次繞傳動軸的中央殼體。其可這樣布置，其可在活塞的外裙密封地滑動。
用于每一活塞的第二壓縮室可被限定在活塞的前側(cè)與活塞密封構(gòu)件之間。
可設(shè)置中間管道裝置以允許一活塞的第一壓縮室和另一活塞的吸氣室之間連通。中間管道裝置可穿過中央殼體而延伸。其可包括一個或多個在第一壓縮室和另一活塞的吸氣室之間延伸的通道。
每一對第一和第二壓縮室的合適的組合體積是這樣的，即其超過每一燃燒室的體積以對內(nèi)燃機增壓。為此目的，優(yōu)選兩個壓縮室的組合體積與燃燒室的體積的比率為至少1.2。
每一吸氣室適當?shù)卦O(shè)有一供應(yīng)管，該供應(yīng)管用于將空氣和燃料的混合物的可燃氣體供應(yīng)到每一吸氣室?？扇細怏w的傳輸可通過氣門調(diào)節(jié)。該氣門可以是單向氣門。其可以是簧片氣門。其可通過在吸氣作用下允許可燃氣體進入吸氣室而進行操作。然而，當吸氣室中的壓力超過大氣壓時其可關(guān)閉，從而可在壓縮的可燃氣體被排泄到燃燒室前使吸氣室中壓力增大。自身與吸氣室結(jié)合的供應(yīng)管可提供一組合室，以容納即將送往燃燒室中的壓縮的可燃氣體。
每一汽缸元件可設(shè)置一關(guān)閉燃燒室的蓋。從而傳動軸可穿過相對于燃燒室的軸線、在中心定位的孔組件，并穿過燃燒室各自的蓋而延伸。
現(xiàn)在將通過參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選方式。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的內(nèi)燃機的橫截面。
具體實施例方式
在附圖中由附圖標記的各個元件在下面的數(shù)字列表中列出。
數(shù)字列表1L/H蓋組件2外云母管3外汽缸殼體4內(nèi)活塞環(huán)護圈5外中央殼體6傳動槽7導(dǎo)向板8可分式殼體9排氣口10傳動銷組件11內(nèi)中央殼體12主軸承13傳動軸14外陶瓷管15火花塞16R/H蓋組件17蓋陶瓷護圈18蓋陶瓷襯墊19內(nèi)活塞環(huán)20外活塞環(huán)21前部機筒22內(nèi)活塞密封件23可分式殼體密封件24導(dǎo)向板保持件25驅(qū)動銷軸承
26“O”形環(huán)密封件27內(nèi)活塞密封保持件28活塞29內(nèi)陶瓷管30內(nèi)云母管31入口間隔管32蓋云母環(huán)33入口34內(nèi)蓋云母護圈35軸密封件36軸頸軸承37吸氣/壓縮室37a吸氣室37b第二吸氣/壓縮室37c第一吸氣/壓縮室38燃燒室39輸氣口40中間管41供應(yīng)管42螺栓孔43定位銷孔44輸氣口45氣門46外陶瓷管參考圖1，其中所描述的內(nèi)燃機包括在兩個相對的汽缸元件內(nèi)的兩個活塞組件。由于兩組件互為鏡像，故而為一組件引用一構(gòu)件時應(yīng)解釋為另一組件也應(yīng)用了等同構(gòu)件。
內(nèi)燃機包括一裝配于外汽缸殼體2上的左邊蓋組件1。環(huán)形燃燒室38限定在蓋組件和外汽缸殼體之間。外汽缸殼體和蓋組件均可由任何適合的材料例如鑄造金屬制成；為了減少重量，優(yōu)選被選擇的金屬是輕金屬例如鋁。
沿著外汽缸殼體排列著兩個管，即外云母管2和內(nèi)云母管46。
每一燃燒室38包括與燃燒室同軸定位的孔組件。該孔組件包括一內(nèi)陶瓷管29，該內(nèi)陶瓷管29環(huán)繞內(nèi)云母管30，內(nèi)云母管30依次環(huán)繞前部機筒21。三個組件都是緊密裝配的管狀元件的形式。它們依次環(huán)繞與前部機筒21結(jié)合的入口間隔管31，該前部機筒21限定了吸氣腔37a，吸氣腔37a包括分布在下文中將描述的內(nèi)燃機中的吸氣/氣壓腔組合的一部分。
關(guān)閉燃燒室38的蓋組件包括一蓋陶瓷護圈17，該陶瓷護圈位于在蓋內(nèi)形成的環(huán)形凹口上。與內(nèi)蓋云母護圈34結(jié)合的蓋陶瓷護圈用于保持在燃燒室末端的蓋云母環(huán)32和蓋陶瓷襯墊18。
每一燃燒室設(shè)有一活塞28，所述活塞28具有一內(nèi)孔以使其能夠繞內(nèi)陶瓷管29裝配。因此，活塞可以在燃燒室內(nèi)在內(nèi)陶瓷管29和外陶瓷管46的區(qū)域之間滑動，這樣在其間所形成的燃燒室成環(huán)狀。
每一活塞設(shè)有一外活塞環(huán)20，用于密封壓靠外陶瓷管和內(nèi)活塞環(huán)護圈4，以保持內(nèi)活塞環(huán)19與內(nèi)陶瓷管29的密封接合。
當活塞到達其最大膨脹位置，即活塞在其沖程的底部時，在略高于活塞頂部位置處提供了一延伸穿過外汽缸殼體3、外云母管2以及外陶瓷管46與燃燒室連通的排氣口9。
當活塞到達其最大膨脹位置時，在略高于活塞頭處還提供一從吸氣室延伸穿過孔組件進入燃燒室的輸氣口39。安裝了一氣門以打開和關(guān)閉該輸氣口。該氣門安裝在繞由相對的汽缸所限定的軸線旋轉(zhuǎn)的傳動軸13上。
該氣門這樣布置，即廢氣通過排氣口9排出之后立即打開。
由與外汽缸殼體3相同的材料制成的外中央殼體5設(shè)置在與之鄰接的兩外汽缸殼體之間。其包括一臺階從而將外云母管2和外陶瓷管46保持在繞燃燒室的適當位置。外中央殼體的內(nèi)圓柱表面還提供了一表面，每一活塞的外裙可壓靠該表面滑動。
在孔組件、外陶瓷管、保持內(nèi)活塞密封件22的內(nèi)活塞密封保持件27以及形成活塞頭后部的內(nèi)活塞環(huán)護圈4之間形成的環(huán)狀空間限定了第一壓縮室37c。
在吸氣室的比輸氣口39低的部分設(shè)置了另一入口44，該入口44連通吸氣室37和第一壓縮室37c。
每一活塞的外裙附著于可分式殼體8上，可分式殼體8在兩活塞之間延伸，并與其連接。在可分式殼體8鄰接的活塞外裙的末端設(shè)置了一“O”形環(huán)密封件26。
可分式殼體8布置成在其外側(cè)壓靠外中央殼體的內(nèi)壁而滑動。其也可相對于環(huán)繞傳動軸13的內(nèi)中央殼體11滑動。繞內(nèi)中央殼體布置若干導(dǎo)向板保持件24，從而為可分式殼體密封件23沿著導(dǎo)向板保持件的互補形狀滑動時提供密封表面。
可分式殼體8包括用于將可分式殼體保持在適當位置并與導(dǎo)向板7相連的螺栓孔42。輔助銷安裝在定位銷孔43，用來將可分式殼體、導(dǎo)向板和內(nèi)中央殼體組件一起固定在由兩活塞的相對外裙與外中央殼體5所限定的區(qū)域內(nèi)。
穿過內(nèi)燃機中心并穿過孔組件延伸的傳動軸13包括通常為正弦狀的傳動槽6。該槽可注滿油用于潤滑。傳動軸可由特別硬的金屬合金例如鉬鋼制成。其可以具有約60的洛氏硬度。
傳動銷組件10固定到可分式殼體上并穿過設(shè)置在導(dǎo)向板7上的狹槽延伸，該傳動銷組件被安裝進狹槽中作為凸輪從動件。傳動銷組件10包括傳動銷軸承25。布置是這樣的，活塞的往復(fù)運動導(dǎo)致傳動銷組件的往復(fù)運動，傳動銷組件依次通過沿傳動槽而使傳動軸旋轉(zhuǎn)。
在繞傳動軸的內(nèi)中央殼體末端主軸承12設(shè)置在內(nèi)部，并在蓋組件1和16內(nèi)進一步提供了軸頸軸承36。在蓋組件中也提供了軸密封件35。
在包括可分式殼體密封件23的可分式殼體8的末端、導(dǎo)向板保持件24、活塞的外裙以及繞內(nèi)中央殼體11緊固的內(nèi)活塞密封保持件27之間形成第二壓縮室37b。
穿過內(nèi)中央殼體延伸的中間管40使可燃氣體在第二壓縮室和吸氣室37a之間連通。中間管可以包括穿過外殼所鉆的孔。用于兩個第二壓縮室37b的每一個的中間孔彼此分開，即它們彼此之間互不連通。
內(nèi)燃機的可燃氣體通過位于每一蓋組件中的入口33供應(yīng)。每一入口33包括一單向氣門例如簧片氣門，其使空氣經(jīng)由供應(yīng)管41進入吸氣室37a，但是防止當可燃氣體在吸氣室內(nèi)被壓縮時，可燃氣體溢出。
現(xiàn)在將參考圖1描述內(nèi)燃機的一個常規(guī)操作循環(huán)。
從在圖左手側(cè)的活塞28開始，廢燃燒氣體通過排氣口9排出之后，氣門45打開以允許吸氣室37a中的并與供應(yīng)管41連通的壓縮氣體進入燃燒室38。通過其它活塞的膨脹沖程活塞28開始其向前推的壓縮沖程，并且在該過程中關(guān)閉排氣口9和輸氣口39。其也從覆蓋輸氣口44處移開，從而開啟入口以與第一壓縮室37c連通。當活塞向上移動時，在第一和第二壓縮室中產(chǎn)生真空吸入可燃氣體。經(jīng)由入口33、供應(yīng)管41、吸氣室37a以及入口44和中間管40進行該吸入操作。
當活塞接近壓縮沖程的頂部時，火花塞15點燃在活塞室內(nèi)的易燃混合物并導(dǎo)致活塞的回縮。這樣，已經(jīng)被吸入第二壓縮室37c和第一壓縮室37b的可燃氣體被壓縮并以超大氣壓被推入吸氣室37a。
該活塞被向下推直當?shù)竭_其壓縮沖程的的末端時，燃燒過的氣體通過排氣口9排出，并且該循環(huán)無限次的重復(fù)。
活塞的往復(fù)運動驅(qū)動了傳動銷組件10的往復(fù)動作，并通過傳動銷組件10和傳動槽6的動作轉(zhuǎn)化為傳動軸13的旋轉(zhuǎn)動作。
可以理解的是，在說明書全文中所使用的詞語可以解釋為其所包括的形式，即該詞的使用并不排除補充其它元件。
可以理解的是，在不脫離本發(fā)明的基本特性的情況下可以對本發(fā)明作出各種修改和/或補充。因此，這些修改和/或補充視為在本發(fā)明的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，其包括一對具有公共軸線的相對的汽缸元件，每一汽缸元件設(shè)有可在汽缸元件內(nèi)的第一和第二位置之間往復(fù)的活塞，第一和第二位置分別表示活塞沖程的壓縮和膨脹單元，每一活塞具有前側(cè)和后側(cè)，一用于每一汽缸元件的燃燒室，其包括活塞的前側(cè)和汽缸元件的壁，用于每一燃燒室的可燃氣體壓縮裝置，供應(yīng)通道裝置，其設(shè)置用于將可燃氣體傳送到每一可燃氣體壓縮裝置，一用于每一活塞的吸氣室，其設(shè)置用于接收來自可燃氣體壓縮裝置中的壓縮的可燃氣體，傳輸通道裝置，其用于從每一吸氣室將壓縮氣體送往各自的燃燒室，和可繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪裝置，該凸輪裝置位于活塞之間并與每一活塞連接，以將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)運動，其特征在于，布置是這樣的，每一活塞的膨脹沖程運動引起壓縮裝置的相應(yīng)壓縮沖程，并且活塞是連接的，從而一個活塞的膨脹沖程驅(qū)動其它活塞的壓縮沖程。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，凸輪裝置包括一環(huán)繞與公共軸線成一直線的一傳動軸的凸輪軌道，以及一連接到活塞上的凸輪從動裝置，該凸輪從動裝置設(shè)置為沿凸輪軌道而行，由此將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為傳動軸的旋轉(zhuǎn)運動。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機，其特征在于，凸輪軌道包括一在傳動軸中形成的槽。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其包括一延伸穿過每一活塞并與每一活塞的軸線重合的孔組件，并且傳輸通道裝置在該孔內(nèi)延伸，傳輸通道裝置包括一用于每一活塞的輸氣口，當每一活塞在第二位置上或接近第二位置時，該輸氣口與包括每一活塞前側(cè)的燃燒室連通。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其包括氣門裝置，該氣門裝置可通過凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)操作，以便當燃燒過的氣體從燃燒室中排出時關(guān)閉輸氣口，當燃燒過的氣體從燃燒室中排出后打開輸氣口。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其包括一排氣通道，當活塞在第二位置或接近第二位置時該排氣通道與燃燒室連通，當活塞移動到第一位置時，活塞設(shè)置為關(guān)閉該排氣通道。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其包括在活塞之間延伸并連接到每一活塞的后側(cè)的一中間組件，該中間組件可沿環(huán)繞凸輪裝置的一中央殼體往復(fù)地滑動，并且可燃氣體壓縮裝置包括在中間組件的一端和一活塞密封構(gòu)件之間的、用于每一活塞的一第一吸氣/壓縮室，在活塞前側(cè)和所述活塞密封構(gòu)件之間的、用于每一活塞的一第二吸氣/壓縮室。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機，其包括中間管道裝置，該中間管道裝置用于使一個活塞的第一吸氣/壓縮室和另一個活塞的吸氣/壓縮室之間連通。
9.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，供應(yīng)通道裝置包括一連通每一吸氣/壓縮室的供應(yīng)管，和氣門裝置，該氣門裝置設(shè)置用于接收來自吸氣/壓縮室的可燃氣體，在活塞的膨脹沖程過程中，該氣門裝置允許可燃氣體穿過供應(yīng)管被吸入各自的吸氣/壓縮室中。
10.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其特征在于，傳動軸伸進兩個孔組件中并穿過至少一個燃燒室的蓋。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機，其包括一用于每一燃燒壓縮室的蓋，所述傳動軸延伸穿過每一蓋。
12.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機，其特征在于，每一對第一和第二吸氣壓縮室的組合體積大于每一燃燒室的體積。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述的組合體積至少是每一燃燒室體積的1.2倍。
全文摘要
一種內(nèi)燃機包括一對具有公共軸線的相對的汽缸元件(2、3)，每一汽缸元件設(shè)有可在汽缸元件內(nèi)的第一和第二位置之間往復(fù)的活塞(28)，第一和第二位置分別表示活塞沖程的壓縮和膨脹單元，每一活塞具有前側(cè)和后側(cè)；一用于每一汽缸元件的燃燒室(38)，包括活塞(28)的前側(cè)和汽缸元件的壁(2)；用于每一燃燒室的可燃氣體壓縮裝置(37b、37c)；供應(yīng)通道裝置(41)，設(shè)置用于將可燃氣體傳送到每一可燃氣體壓縮裝置；一用于每一活塞的吸氣室(37a)，設(shè)置用于接收來自可燃氣體壓縮裝置中的壓縮的可燃氣體；傳輸通道裝置(39)，設(shè)置用于將壓縮氣體從每一吸氣室送往各自的燃燒室；和可繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪裝置(13)，凸輪裝置位于活塞之間，并與每一活塞連接，以將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為凸輪裝置的旋轉(zhuǎn)運動；其中布置是這樣的，每一活塞的膨脹沖程運動引起壓縮裝置的相應(yīng)壓縮沖程，并且活塞是連接的，從而一個活塞的膨脹沖程驅(qū)動另一活塞的壓縮沖程。
文檔編號F02B75/00GK1695000SQ02829819
公開日2005年11月9日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者V·F·洛斯基亞沃 申請人:保氏直線發(fā)展有限公司