内燃机制造技术

本发明专利技术提供了一种内燃机，包括安装成在气缸内沿气缸轴线往复直线运动的活塞。活塞通过功率传递组件连接至输出轴，功率传递组件布置成将活塞的直线运动转换为输出轴的旋转运动。活塞具有可在第一腔室内运动的第一头部以及与第一头部相对且可在第二腔室内运动的第二头部。功率传递组件具有用于润滑功率传递组件的运动部件的润滑系统。润滑系统与第一腔室和第二腔室密封以防止流体从润滑系统通入第一腔室和第二腔室。

Internal-combustion engine

The invention provides an internal combustion engine comprising a piston mounted to reciprocate a straight line along a cylinder axis in a cylinder. The piston is connected to the output shaft by the power transfer module, and the power transfer assembly is arranged to translate the linear motion of the piston to the rotational motion of the output shaft. The piston has a first head that can move in the first chamber, and a second head opposite the first head and movable within the second chamber. A power transfer assembly has a lubrication system for lubricating moving parts of a power delivery module. The lubrication system is sealed with the first chamber and the second chamber to prevent fluid from flowing through the lubricating system into the first chamber and the second chamber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃机
本专利技术涉及一种内燃机，并涉及用于包括该内燃机的用于水运工具的推进单元。
技术介绍
以两冲程或四冲程循环运行的常规的内燃机通常使用曲轴和连杆的布置来将活塞的直线运动转换为输出轴处的旋转运动。由于曲轴和连杆的几何形状，最大的活塞加速度通常发生在活塞位于上死点中心(TDC)时，在上死点中心(TDC)的活塞加速度显著大于在下死点中心(BDC)的活塞加速度。TDC停留时间(在TDC处或附近花费的时间)的该减少具有若干负面效果，包括减小的效率和发动机的不平衡。已知若干替代的发动机布置，这些布置使用不同的燃烧室至输出轴的联接机构来减小最大活塞加速度并增加TDC停留时间。然而，这些布置总体上是复杂的，且制造困难又昂贵。除了上述问题，常规的两冲程发动机还具有曲轴和连杆组件的润滑问题。曲轴和连杆组件通常容纳在曲轴箱内，曲轴箱形成进气系统的一部分。润滑系统作为全损耗系统运行，其中，润滑油被连续地馈入曲轴箱并被允许经过进入燃烧气缸并由此离开发动机。由于在废气中存在润滑油，该全损耗润滑系统损害环境。使用曲轴箱作为增压或进气腔室还限制了发动机设计者优化进气室的容积和形状以使发动机的性能和效率最大化的能力。常规的曲轴和连杆两冲程和四冲程内燃机总体上具有相对于活塞直径的长活塞行程，以提供更高的热动力效率，并满足日益严格的排放标准。较长的活塞行程进一步需要更大的曲柄偏心度，在与由运动的连杆所占据的空间结合时，这产生了在曲轴的轴线上的对应的大的正面面积。在曲轴的轴线上的该正面面积通常由构造或机构来增加以提供振动平衡——例如，将多个气缸偏置成V形或对置的活塞形状，或附加平衡飞轮或轴。从发动机的优化开始的该惯常设计方法使得(在外置马达的情形下)将发动机浸没在水中从根本上是困难且无吸引力的，由于在航空器的情形下增加的阻力或空气中的阻力或在摩托车和其他形式的交通工具的情形下的笨重，该惯常设计方法还用于诸如发电机、增程器、园艺工具之类的其它应用，在这些应用中，空间的使用是重要的设计考虑因素且需要优化。用于特别是需要总体低于约20马力的功率输出的市场中的便携式部分的水运工具的外置马达目前采用相对廉价的四冲程发动机。更严格的排放规定减少了两冲程发动机在较低功率场合的使用(事实上，现在在某些国家中销售许多两冲程外置发动机是非法的)，而偏向于开发更清洁的四冲程发动机。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种内燃机，该内燃机包括安装成在气缸内沿气缸轴线往复直线运动的活塞，活塞通过功率传递组件联接至输出轴，功率传递组件布置成将活塞的直线运动转换成输出轴的旋转运动，活塞具有可在第一腔室内运动的第一头部以及与第一头部相对且可在第二腔室内运动的第二头部，功率传递组件具有润滑系统，润滑系统用于润滑功率传递组件的运动部件，其中，润滑系统与第一腔室和第二腔室密封，从而防止了流体从润滑系统通入第一腔室和第二腔室。功率传递组件可包括与活塞有效接触的直线运动轴承。使用直线运动轴承(而不是常规的曲轴和连杆)能够使得发动机的正面面积最小。曲柄的偏心度可完全包含在活塞的直径中。由于直线运动轴承可导致相对于输出轴旋转的正弦活塞运动，这还使得最小化或消除对振动平衡构件的需求成为可能。该正弦活塞运动可避免在连杆式发动机中的余弦缩短(cosineshortening)效应，并由此延长TDC停留时间——从而改善功率输送和燃烧效率。在本文中“直线运动轴承”是可沿基本直线的路径相对于活塞运动的轴承。该路径无需为精确的直线，而是可包括轻微的曲线。该路径与活塞的直线往复运动轴线交叉。功率传递组件可包括滑动轴承或滚动轴承。滑动轴承或滚动轴承可为如上所述的直线运动轴承。直线运动轴承可具有布置成相对于活塞沿基本横向于气缸轴线的直线轴线运动的一部分。直线运动轴承可具有布置成相对于活塞沿基本相对于气缸轴线倾斜的直线轴线运动的一部分。直线运动轴承可经由非平面的轴承表面联接至活塞，从而允许直线运动轴承的旋转。功率传递组件可布置使得输出轴在活塞的第一头部与第二头部之间。内燃机还可包括在功率传递组件的一侧上活塞与气缸之间的第一油密封件以及功率传递组件的另一侧上活塞与气缸之间的第二油密封件。第一腔室可为燃烧室，且第二腔室可为布置成将入口空气供应至燃烧室的扫气室。双头活塞具有燃烧气缸内的一个头部(“燃烧头部”)，且另一个头部(“扫气头部”)作用为将空气泵入气缸并由此排空燃烧气缸，同时提供在整个转速范围内的一致的传输压力。第一头部与气缸之间的第一活塞至孔的间隙可大于在与第一油密封件相邻的区域至与第二油密封件相邻的区域之间延伸的第二活塞至孔的间隙。例如，期望的是，活塞的“热”端(即燃烧头部)具有较大的活塞至孔的间隙。内燃机还可包括在扫气室外的泵，该泵具有泵送容积，其中，该泵由活塞的运动驱动。该泵可布置成将受压气体供应至燃料喷射系统，燃料喷射系统在燃烧室内具有出口。替代地，该泵可布置成将燃料(液态燃料或液态/气态燃料或纯净的气态燃料)和/或燃料/空气混合物泵送至燃料喷射系统。内燃机还可包括在扫气室与燃烧室之间延伸的第一传输导管，以及在泵与燃料喷射系统之间延伸的第二传输导管。内燃机还可包括防通风板，且第一传输导管可与气缸和防通风板相邻。第二传输导管可布置成以比第一传输导管更高的压力传送气体。燃料喷射系统可包括气缸中的燃料喷射端口。第二传输导管可联接至燃料喷射端口。该端口可特别地瞄向气缸内的火花塞以产生局部丰富的混合物，从而使得稀薄燃烧成为可能。喷射定时可被喷射端口的位置所调整。喷射定时可受喷射孔的尺寸影响，例如，限制孔可延迟喷射定时以最小化未燃烧的碳氢化合物的排放。该泵可包括往复运动的活塞。该泵可包括单向进口阀和单向出口阀，从而允许大容积比，这进一步最大化了在所有发动机速度下的排量的线性度。泵的活塞行程可由曲轴的摆度(throw)限定，且因而泵的直径可定为在开大的节气门处输送特定量的气态燃料，以用于理论配比燃烧。为了在所有发动机载荷下保持理论配比，泵可被独立的节流阀节流，以根据主扫气泵减小的容积效率减小这种泵的容积效率，同时泵可为了更低的功率需求而被节流。第一腔室可为第一燃烧室，且第二腔室可为第二燃烧室，发动机还包括外增压器，外增压器布置成将入口空气交替地供应至第一燃烧室和第二燃烧室。第一头部与气缸之间的第一活塞至孔的间隙可大于在与第一油密封件相邻的区域至与第二油密封件相邻的区域之间延伸的第二活塞至孔的间隙。第二头部与气缸之间的第三活塞至孔的间隙可大于第二活塞至孔的间隙。内燃机可包括多个活塞。两个或更多个活塞可安装成在共同的气缸内往复直线运动。相邻的一对活塞可以对置的关系布置并共享共同的燃烧室。对置的活塞布置改善了热效率，且使得可能将功率传送分入两个输出轴，而不是常规的一个输出轴，因而进一步减小了发动机的正面面积。对置的活塞布置还提供了自然振动平衡。相邻活塞的扫气头部可能可选地共享共同的腔室，且作用在对置的扫气活塞构造中，以简化并减少阀的数量。每个活塞可联接至相应的功率传递组件。功率传递组件可布置成使相邻的一对活塞异相地运行。多个功率传递组件可联接至共同的输出轴。每个活塞可通过功率传递组件中相应的那一个联接至相应的输出轴。输出轴可布置成驱动一个或多个驱动轴旋转，其中，一个或多个驱动轴可绕基本平行于气缸轴线的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，所述内燃机包括安装成在气缸内沿气缸轴线往复直线运动的活塞，所述活塞通过功率传递组件联接至输出轴，所述功率传递组件布置成将所述活塞的直线运动转换成所述输出轴的旋转运动，所述活塞具有在所述活塞的一端且能在第一腔室内运动的第一头部以及在所述活塞的相对端且能在第二腔室内运动的第二头部，所述功率传递组件具有润滑系统，所述润滑系统用于润滑所述功率传递组件的运动部件，其中，所述润滑系统与所述第一腔室和所述第二腔室密封，从而防止了流体从所述润滑系统通入所述第一腔室和所述第二腔室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.28 GB 1413345.81.一种内燃机，所述内燃机包括安装成在气缸内沿气缸轴线往复直线运动的活塞，所述活塞通过功率传递组件联接至输出轴，所述功率传递组件布置成将所述活塞的直线运动转换成所述输出轴的旋转运动，所述活塞具有在所述活塞的一端且能在第一腔室内运动的第一头部以及在所述活塞的相对端且能在第二腔室内运动的第二头部，所述功率传递组件具有润滑系统，所述润滑系统用于润滑所述功率传递组件的运动部件，其中，所述润滑系统与所述第一腔室和所述第二腔室密封，从而防止了流体从所述润滑系统通入所述第一腔室和所述第二腔室。2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述功率传递组件包括与所述活塞有效接触的直线运动轴承。3.根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于，所述直线运动轴承是滑动轴承或滚动轴承。4.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于，所述直线运动轴承具有布置成相对于所述活塞沿基本横向于所述气缸轴线的直线轴线运动的一部分。5.根据权利要求3所述的内燃机，其特征在于，所述直线运动轴承具有布置成相对于所述活塞沿基本相对于所述气缸轴线倾斜的直线轴线运动的一部分。6.根据权利要求2至5中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述直线运动轴承经由非平面的轴承表面联接至所述活塞，从而允许所述直线运动轴承的旋转。7.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述功率传递组件布置使得所述输出轴在所述活塞的所述第一头部与所述第二头部之间。8.根据权利要求7所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括在所述功率传递组件的一侧上所述活塞与所述气缸之间的第一油密封件以及所述功率传递组件的另一侧上所述活塞与所述气缸之间的第二油密封件。9.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述第一腔室为燃烧室，且第二腔室为布置成将入口空气供应至所述燃烧室的扫气室。10.根据权利要求8和9所述的内燃机，其特征在于，所述第一头部与所述气缸之间的第一活塞至孔的间隙大于与所述第一油密封件相邻的区域至与所述第二油密封件相邻的区域之间的第二活塞至孔的间隙。11.根据权利要求9或10所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括在所述扫气室与所述燃烧室之间延伸的第一传输导管。12.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括由所述活塞的运动驱动的泵。13.根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于，所述第一腔室为燃烧室，且其中，所述泵布置成将受压气体供应至在所述燃烧室内具有出口的燃料喷射系统。14.根据权利要求13所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括在所述泵与所述燃料喷射系统之间延伸的第二传输导管。15.根据权利要求13所述的内燃机，其特征在于，所述第二传输导管布置成将燃料供应至燃料喷射端口。16.根据权利要求15所述的内燃机，其特征在于，所述燃料喷射端口可将尺寸定成限制由所述第二传输导管供应的气体。17.根据权利要求14至16中任一项所述的内燃机，当从属于权利要求11时，其特征在于，所述第二传输导管布置成以比所述第一传输导管更高的压力传送气体。18.根据权利要求12至17中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述泵包括往复运动的活塞。19.根据权利要求18所述的内燃机，其特征在于，所述往复运动的活塞的直径的尺寸定为输送用于理论燃烧配比的特定量的燃料。20.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述第一腔室为第一燃烧室，且所述第二腔室为第二燃烧室，且还包括外增压器，所述外增压器布置成将入口空气交替地供应至所述第一燃烧室和所述第二燃烧室。21.根据权利要求1至8中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述第一腔室为运行两冲程循环的第一燃烧室，且所述第二腔室为运行四冲程循环的第二燃烧室，且还包括外增压器，所述外增压器布置成将入口空气供应至所述第一燃烧室。22.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·尤科斯，
申请(专利权)人：牛津两冲程有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB