[发明专利]内燃发动机

说明书

技术领域

该发明涉及内燃发动机。更具体地，该发明涉及具有活塞对置、 气缸对置(“POCO”)配置的内燃发动机。

背景技术

内燃发动机自第二次世界大战结束起几乎没有改变过，并且可以 争论的是，目前几乎通用的活塞式发动机与二战爆发时的设计实践相 比二战期间进行的发展更具共性。

随着战争结束，需求生产便宜且简单的物品和不要求特别先进的 加工技术或外来材料的物品。当时，在另一项技术取代前内燃发动机 仅被视作一种权宜之选，在其间的几十年中，这种假设一次又一次的 重复。

回转发动机是众多战后发展中的一个。回转发动机的基本几何形 状自蒸汽时代起就已经是圆形的，但是Felix Wankel所完成的工作使 其到达看起来是可以提供可行方案的地步。相比传统的内燃发动机， Wankel发动机对于给定容量而言小得多，并提供近乎于无振动运转的 附加优点。在十年间，几乎每个主要的发动机生产商都从Wankel研究 所购买许可来生产回转发动机，但是问题不久就变得明显。第一个问 题，即转子末端的恶劣密封，仅仅在许多产品召回和保证声明已使先 锋制造商们接近破产之后才最终被解决。第二个问题是基本设计中的 固有问题。Wankel发动机中的旋转转子和燃烧室壁的几何形状迫使燃 烧容积在接近燃烧时残留在转子与燃烧室壁之间。这样因大的面积/ 容积比和低效的形状而导致不完全燃烧。虽然直到1974年的第一次能 源危机到来前，恶劣的油耗还被认为是可以接受的，但是几乎是一夜 之间，除马自达(Mazda)外的所有主要参与者都放弃了Wankel发动 机。由于目前排放与油耗同样重要，因此Wankel发动机的低效燃烧难 以使其在将来起到任何重要的作用，除了在使用者为了换得其小尺寸 和平顺性而能够承受这些缺陷的应用中。

制造商们在吃了苦头后又回到传统的发动机并等待在被认为是未 来动力源的燃料电池中的进步。先进的电池中的发展还正在进行，但 是具有讽刺意味的是，就在可以现实地预期第一辆商用电动汽车机器 时，越来越多的现实是，作为自身的高效单元或作为混合动力传动系 统的一部分，内燃发动机将具有了许多年的重要未来。

在某些方面，商用柴油发动机的设计者更具冒险性，德国在20 世纪30年代开发出了Junkers Jumo活塞对置2冲程发动机，并在20 世纪50和60年代开发出了Napier Deltic和Commer TS3活塞对置2 冲程发动机

既然已经产生了对现代的活塞式发动机的要求，那么问题是这种 发动机应该具有什么特性。

为了制造效率和使用可靠性，发动机应尽可能简单，具有最少量 的运动部件。发动机应尽可能小，使其可容易地容纳在其驱动的任何 设备中，从而改善车辆的装配性(packaging)、提高行人的安全性并 使其更简单地结合在混合动力传动系统中。

发动机应轻量，从而在使其自身质量运动中使用最少的能量，同 时可以在一定的车辆总重量内实现更大的有效负载。

发动机应该比同期的发动机更加有效地使用其燃油，这意味着更 好的燃烧、更低的内部摩擦和减小的往复运动质量。

如果可能，发动机应是无振动的，以改善车辆乘员的舒适性并降 低底盘中的应力。

理论上，2冲程发动机在对于其尺寸获得更大输出方面具有优势， 因为对每一旋转，每个气缸产生都动力。然而，过度的进排气时间重 叠以及活塞对置2冲程发动机通常不具有最佳的对称布置以获得最有 效燃烧的事实使该潜力受到危害。燃料、喷射系统和发动机管理中的 进步意味着可以克服大部分的问题以及实现更清洁的发动机。

Hofbauer在文献US 6,170,443中公开了一种气缸对置的2冲程内 燃发动机，其中每个气缸均具有连接至公共中央曲轴的相对的一对活 塞。曲轴上的偏心部的独立的角定位允许进气口和排气口的非对称正 时，从而优化了进口和排气口重叠。通过以复杂的方式对运动部件的 几何配置和质量进行控制使产生的主动态不平衡的影响最小化。

对所产生的排放和传统的发动机的总体低效的另一贡献是由因连 杆/曲轴的几何配置所产生的活塞侧的推力所产生的，同时因直接作用 在大端和主轴承上的燃烧力所引起的摩擦损失是显著的。

在所有这些方面的改进可仅是有益的。

发明内容

本发明一般涉及2缸2冲程内燃发动机。