CN103375250A - 对称的对置活塞、对置汽缸发动机 - Google Patents

Abstract

公开了具有对称地布置在对置汽缸中的活塞的对置活塞、对置汽缸发动机。在一种实施方式中，内部活塞是排气活塞，外部活塞是进气活塞。替代地，内部活塞是进气活塞，外部活塞是排气活塞。活塞联接到位于对置汽缸之间的曲轴。两个汽缸的中心轴线偏离预定距离。在曲轴和活塞之间进行联接的连接杆在曲轴的轴颈上彼此相邻布置。联接推杆的轴颈不是开尾销式的，而是具有公共的中心轴线。此外，曲轴是单件式结构。

Description

对称的对置活塞、对置汽缸发动机

技术领域

本发明涉及用于对置活塞、对置汽缸发动机的建筑布置。

背景技术

对置活塞、对置汽缸(OPOC)发动机在美国专利6170443中公开，其整体通过引用结合在此。‘443中的构造具有不对称布置的活塞。即，在其中一个汽缸中，进气活塞(即暴露进气端口的活塞)比排气活塞更靠近曲轴定位。在另一汽缸中，排气活塞比进气活塞更靠近曲轴定位。这种布置提供了一些明显的好处，例如发动机的几乎完美的平衡。但是，由于进气活塞和排气活塞之间的不对称布置和相位偏离(此偏离是出于清除目的设置的)造成一些小的不利。特别是，曲轴是开尾销设计。即，联接两个汽缸的活塞的曲轴的轴颈不是联接两个连接杆的平滑的圆柱体，而是替代地包括彼此偏离的两个圆柱形曲柄销(如‘443中的图9和图10b所示)。与联接两个连接杆的更简单的单个圆柱形轴颈相比，这是成本更高和更不结实的设计。曲轴中的最高应力位置倾向于位于曲轴的轴颈和腹板(web)部分之间的界面处。具有用于硬化曲轴的该部分的技术，例如：感应硬化或者轧制。这些对于开尾销设计来说很困难并且昂贵。

另外，因为内部活塞以与外部活塞不同的方式联接到曲轴，‘443的发动机具有4个明显不同的活塞：内部进气活塞；外部进气活塞；内部排气活塞；以及外部排气活塞。为了降低工程成本、制造成本和复杂性，希望具有尽可能少的不同部件。其他不利包括优化两个燃烧室形状和端口高度，即与两个汽缸的每个一一对应。一个燃烧室通过内部进气活塞和外部排气活塞形成，另一个通过外部进气活塞和内部排气活塞形成。一个汽缸与另一个汽缸不一致的部分原因是由于鉴于进气和排气系统的不对称本质而在流动特征上的差别。

为了克服这些不利，具有对称布置的活塞的OPOC在美国7469664中公开，其整体通过引用结合在此。‘664中的OPOC的两个汽缸是共线的，意味着两个汽缸的中心轴线位于基本相同的线上。在‘664的发动机中，配合在一起的两个连接杆联接到单个轴颈，这这种布置通常称为叉杆设计。由于叉杆必须在轴颈上滑动，曲轴是“组合件”，意思是其由多个部件组装，最终组件在安装连接杆之后完成。这种曲轴制造和组装起来更昂贵。

为了克服与多件式曲轴相关的问题，用于内部活塞和外部活塞的替代联接策略分别在以下目前未公开的美国申请中公开：2012年2月3日提交的13/365,558；和2011年4月2日提交的13/437,207。13/365,558和13/437,207共同转让并且整体结合在此。虽然这种公开的方案为OPOC发动机提供了很多好处并提供了活塞的希望对称布置，但这些联接布置在行业中是独特的并且至今为止尚未测试。对于近期的生产目的，一些制造商偏好使用良好发展的技术，因此在进一步验证之前不愿采用‘558和‘207中公开的联接布置。

发明内容

根据这里公开的实施方式，一种依赖于已验证的机械技术的有利OPOC构造提供了对称布置的活塞并使用单件式曲轴。

公开了一种内燃发动机，包括：单件式曲轴；安装所述曲轴的缸体，所述缸体限定两个汽缸，其中两个汽缸中的第一个相对于所述曲轴基本与两个汽缸中的第二个相对，第一汽缸的中心轴线从第二汽缸的中心轴线偏离预定距离，第一进气活塞和第一排气活塞插入第一汽缸，其中第一排气活塞比第一进气活塞更靠近曲轴定位，第二进气活塞和第二排气活塞插入第二汽缸，其中第二排气活塞比第二进气活塞更靠近曲轴定位。发动机具有在曲轴的中心轴颈和第一排气活塞之间进行联接的第一推杆和在曲轴的中心轴颈和第二排气活塞之间进行联接的第二推杆，其中第一推杆和第二推杆彼此相邻，并且汽缸偏离的预定距离基本上等于推杆之间沿着曲轴的转动轴线所取的距离。

在一些实施方式中，第一对轴承壳放置在中心轴颈上，第一对轴承壳定位在中心轴颈和第一推杆之间，第二对轴承壳放置在中心轴颈上，第二对轴承壳定位在中心轴颈和第二推杆之间，其中第一对轴承壳邻近第二对轴承壳。替代地，单部件的轴承壳放置在中心轴颈上，且第一推杆和第二推杆联接到轴承壳的外表面。在一些实施方式中，所述成对的轴承壳的至少一个包括向外延伸的突部，第一推杆具有限定在第一推杆的与轴承壳嵌套的表面上的凹窝，所述突部与凹窝接合。

曲轴具有至少5个轴颈：中心偏心轴颈、前部偏心轴颈、后部偏心轴颈、具有与曲轴的转动轴线共线的转动轴线的前部主要轴颈以及具有与曲轴的转动轴线共线的转动轴线的后部主要轴颈。发动机还包括：第一后部拉杆，其在曲轴的后部轴颈和第一进气活塞之间进行联接；第一前部拉杆，其在曲轴的前部轴颈和第一进气活塞之间进行联接；第二后部拉杆，其在曲轴的后部轴颈和第二进气活塞之间进行联接；和第二前部拉杆，其在曲轴的前部轴颈和第二进气活塞之间进行联接。在一些实施方式中，发动机还包括：放置在后部轴颈上的第一对后部轴承壳，且第一对后部轴承壳定位在后部轴颈和第一后部拉杆之间；放置在后部轴颈上的第二对后部轴承壳，且第二对后部轴承壳定位在后部轴颈和第二拉杆之间，其中第一对后部轴承壳与第二对后部轴承壳相邻；放置在前部轴颈上的第一对前部轴承壳，且第一对前部轴承壳定位在前部轴颈和第一前部拉杆之间；和放置在前部轴颈上的第二对前部轴承壳，且第二对前部轴承壳定位在前部轴颈和第二拉杆之间，其中第一对前部轴承壳与第二对前部轴承壳相邻。一些实施方式包括：放置在中心轴颈上的后部轴承壳对，其中第一后部拉杆和第二后部拉杆联接到后部轴承壳对的外表面；和放置在中心轴颈上前部轴承壳对，其中第一前部拉杆和第二前部拉杆联接到前部轴承壳对的外表面。在一些替代中，后部轴承壳对的至少一个包括向外延伸的突部，第一后部拉杆具有限定在第一后部拉杆的与轴承壳嵌套的表面上的凹窝，与后部轴承壳对相关的所述突部接合与第一后部拉杆相关的凹窝；前部轴承壳对的至少一个包括向外延伸的突部，第一前部拉杆具有限定在第一前部拉杆的与轴承壳嵌套的表面上的凹窝，与前部轴承壳对相关的所述突部接合与第一前部拉杆相关的凹窝。

一些实施方式中的曲轴是单件式或者一件式曲轴。前部偏心轴颈和后部偏心轴颈具有基本相同的曲柄行程和基本相同的相位。中心轴颈具有比前部偏心轴颈和后部偏心轴颈大的曲柄行程，并相对于前部偏心轴颈和后部偏心轴颈偏离150-180度。

还公开一种内燃发动机，具有：单件式曲轴；安装所述曲轴的缸体，所述缸体限定两个汽缸，其中两个汽缸中的第一个相对于所述曲轴基本与两个汽缸中的第二个相对布置；两个基本相同的内部活塞，其中一个插入到第一汽缸中，另一个插入到第二汽缸中；以及两个基本相同的外部活塞，其中一个插入到第一汽缸中，另一个插入到第二汽缸中，其中内部活塞比两个外部活塞更靠近曲轴定位。在一些替代中，第一汽缸的中心轴线从第二汽缸的中心轴线偏离预定距离。第一推杆在曲轴的中心轴颈和第一汽缸的内部活塞之间进行联接。第二推杆在曲轴的中心轴颈和第二汽缸的内部活塞之间进行联接。第一推杆和第二推杆彼此相邻，并且汽缸偏离的所述预定距离基本上等于所述第一推杆和第二推杆沿着曲轴的中心轴线彼此偏移的距离。

在一种替代中，两个内部活塞是排气活塞，两个外部活塞是进气活塞。在另一种替代中，两个内部活塞是进气活塞，两个外部活塞是排气活塞。

多个端口限定在两个汽缸的每一个中，多个内部端口定位在距曲轴第一预定距离处并且多个外部端口定位在距曲轴第二预定距离处，第二预定距离大概是第一预定距离的2倍。发动机还包括流体联接到所述多个内部端口的排气系统和流体联接到所述多个外部端口的进气系统。

在另一种实施方式中，一种发动机具有曲轴和安装所述曲轴的缸体。所述缸体限定两个汽缸，其中两个汽缸中的第一个相对于所述曲轴基本与两个汽缸中的第二个相对布置且第一汽缸的中心轴线与第二汽缸的中心轴线偏离第一预定偏移量。发动机包括：限定在第一汽缸中的多个内部端口，此内部端口的内边缘定位在距曲轴第一预定距离处，此内部端口的外边缘定位在距曲轴第二预定距离处；限定在第二汽缸中的多个内部端口，此内部端口的内边缘定位在距曲轴第一预定距离处，此内部端口的外边缘定位在距曲轴第二预定距离处；限定在第一汽缸中的多个外部端口，此外部端口的内边缘定位在距曲轴第三预定距离处，此外部端口的外边缘定位在距曲轴第四预定距离处；以及限定在第二汽缸中的多个外部端口，此外部端口的内边缘定位在距曲轴第三预定距离处，此外部端口的外边缘定位在距曲轴第四预定距离处。在一些实施方式中，发动机还包括：限定在第一汽缸中的多个最外部端口，此最外部端口的内边缘定位在距曲轴第五预定距离处，此最外部端口的外边缘定位在距曲轴第六预定距离处；以及限定在第二汽缸中的多个最外部端口，此最外部端口的内边缘定位在距曲轴第五预定距离处，此最外部端口的外边缘定位在距曲轴第六预定距离处。

在一些实施方式中：所述多个内部端口是排气端口；所述多个外部端口是主进气端口；所述多个最外部端口是次进气端口；所有端口的形状主要为矩形、平行四边形、椭圆和圆形中的一种。

各种公开的实施方式包括一个或多个以下的好处：

不具有开尾销的曲轴；

相同的左和右缸体；

仅有可以通过曲轴的配重克服的第一级不平衡，从而重心相对于曲轴的转动轴线偏离；

具有公共的内部活塞和公共的外部活塞的对称活塞布置，即与具有四种活塞设计的每一种的一些现有设计相比，为两种活塞设计且每种活塞设计为两个；

进气和排气凸缘和端口是对称的；

用行业中用了几十年的公知技术来联接连接杆与轴颈；

与一些现有设计中使用的组合式曲轴或者开尾销曲轴相比，曲轴更刚硬并为单件式曲轴；

两个汽缸中具有基本相同的燃烧室构造。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的OPOC发动机的等轴测图；

图2是图1的发动机的曲柄系的等轴测图；

图3是图1的发动机的汽缸套和曲轴的横截平面图；

图4是图1的发动机的曲轴的等轴测图；

图5-7是根据若干实施方式的驱动系的一部分的截面图；

图8显示了轴承组件的一部分；

图9是外部活塞中安装有附件的OPOC发动机的图示；

图10是示出与处于相同发动机速度的传统直列4缸柴油发动机相比没有平衡措施的图1的OPOC发动机的汽缸的轴向的惯性力的图示；

图11是不平衡OPOC的汽缸的轴向上的惯性力、在曲轴和发动机附件上添加配重的效果以及施加配重时所得到的惯性力的图表；以及

图12是用来改善平衡的附件驱动的等轴测图示。

具体实施方式

如本领域普通技术人员将理解的，参照任何一幅附图说明和描述的实施方式的各个特征可与一幅或多幅其他附图中说明的特征结合以产生没有明确说明或描述的替代实施方式。所说明特征的结合提供针对典型应用的代表性实施方式。但是，与本发明的教导一致的特征的各种结合和变型可以是特定应用或实施所希望的。本领域普通技术人员可认识到类似的应用或实施，不论是否明确描述或说明。

图1中显示了根据本发明一种实施方式的发动机10的等轴测图。发动机10具有左汽缸12和右汽缸14。发动机10具有排气系统以从汽缸内侧进行排气；导管16是排气系统的一部分。空气经进气系统提供给汽缸，导管18是进气系统的一部分。发动机10具有曲轴20。在图1中示出了每个汽缸具有单个进气口。替代地，每个汽缸具有两个进气口：一个与主进气端口流体联接，一个与次进气端口流体联接。

现在参照图2，示出了发动机10的曲柄系。曲轴20借助推杆34与内部活塞30联接，并借助拉杆36联接到外部活塞32。在一种实施方式中，内部活塞30是排气活塞，外部活塞32是进气活塞。替代地，内部活塞30是进气活塞，外部活塞32是排气活塞。

在图3中，示出了发动机10的水平横截面。曲轴20具有前部主要轴颈51、后部主要轴颈52。曲轴20的转动轴线50与轴颈51和52的转动轴线共线。曲轴20还具有前部偏心轴颈53和后部偏心轴颈54。轴颈是明显偏心的，因为即使在这种二维视图中，它们的中心也不与中心线50对齐。曲轴20的中心偏心轴颈55在图3中看来与中心线50共线。但是，在图3的视图中，中心轴颈55在横截面平面的下方。左汽缸的中心轴线56和右汽缸的中心轴线58偏离，如60所示。

汽缸12中限定多个内部端口64，汽缸14中限定多个内部端口74。汽缸12还限定多个外部端口66；汽缸14限定多个外部端口76。在图3的实施方式中，汽缸12限定多个最外部端口68，汽缸14限定多个最外部端口78。在图3的实施方式中，内部端口64和74是排气端口。外部端口66和76是主进气端口，最外部端口68和78是次进气端口。在另一替代中，具有单种多个进气端口。在进气活塞比排气活塞更靠近曲轴的另一替代中，进气端口位于内部端口64和74定位的区域中，排气端口位于外部和最外部端口66、68、76和78定位的区域中。

图3中的端口对称地布置。即，内部端口64和74的外边缘定位在与曲轴20的转动轴线50相距距离82处。内部端口64和74的内边缘定位在与轴线50相距距离80处。另外，外部端口66和76的内边缘定位在与轴线50相距距离84处；外部端口66和76的外边缘定位在与轴线50相距距离86处；最外部端口68和78的内边缘定位在与轴线50相距距离88处；并且最外部端口68和78的外边缘定位在与轴线50相距距离90。

在打开端口64和74时，活塞朝着曲轴。首先被打开的端口边缘称为上边缘。当活塞向外运动时，外部活塞(未显示)打开，端口66、68、76和78被打开。

图4中等轴测地显示了曲轴20。偏心轴颈53、54和55是单个汽缸。这与’443中显示的由具有不对称布置的活塞造成的开尾销设计不同。

下面描述连接杆和曲轴之间的轴承布置的多种实施方式。在图5中，曲轴100围绕轴线101转动并具有主轴承102。外部偏心轴颈具有中心轴线103，中心偏心轴颈具有中心轴线105。拉杆104放置在外部偏心轴颈上并且每个利用轴承盖106固定。一对轴承壳114(每个覆盖轴颈的180度周边)设置在每个拉杆104和相关轴颈之间。推杆108放置在中心偏心轴颈上并且每个利用轴承盖110固定。一对轴承壳118设置在每个推杆和相关轴颈之间。油槽(未显示)向轴颈提供压力下的油，以在偏心轴颈和内表面上的轴承壳之间提供油膜。油也可以提供给轴承壳的外表面以在轴承壳和相关拉杆或推杆之间提供油膜。

如上所述，汽缸偏离预定距离。图5中还指出了拉杆104的中心线107、107’、111、111’和推杆108的中心线109、109’。在竖向上取的中心线107和107’之间的距离基本等于所述预定距离。中心线107和107’之间的距离和中心线111和111’之间的距离也基本等于所述预定距离。

中心偏心轴颈承受与两个对置活塞相关的力。与此相对，两个外部偏心轴颈承受与两个对置活塞相关的力。由于负载被分担，外部偏心轴颈可以制得比中心偏心轴颈短。但是，相邻连接杆的中心线之间的距离应当大致是所述预定距离，即，汽缸之间的偏移量。这种布置显示在图6中。曲轴130具有主轴承102和中心偏心轴颈，其非常类似于图5所示的。但是，图6中的外部偏心轴颈比图5中的外部偏心轴颈短。为了保持相邻拉杆134之间的合适间距，它们是不对称的。这可就轴承盖136看出。拉杆134的中心线137、137’、141、141’不对称地经过轴承盖136。通过提供图6所示的布置，曲轴的总长度由于较短的外侧轴颈而略微减小，这造成更小的发动机封装和稍少的制造材料以及更大刚性的曲轴。

在图7中，代替每个连接杆具有一对轴承壳，相邻的连接杆共享一对轴承壳。即，单个轴承壳对放置在偏心轴颈上，并且两个相邻连接杆放置在轴承壳对上并借助轴承盖固定。例如，通过轴承盖136固定的两个拉杆104具有单个轴承壳对124。通过轴承盖110固定的两个推杆108具有单个轴承壳对128。

图7中的实施方式使用比图5中的曲轴100短的曲轴130。前部偏心轴颈160和后部偏心轴颈162(图6和7中所示)的宽度比曲轴100的前部偏心轴颈和后部偏心轴颈短。(轴颈的宽度的意思通过图3中的标记59显示)。为了保持拉杆之间的预定距离，图6和图7中的实施方式使用不对称拉杆134。穿过拉杆134的中心线相对于拉杆的基部不对称。不希望在拉杆中具有大量的这种不对称。但是，少量的不对称是可以容忍的，从而提供总长度更短的曲轴以及因此更窄的发动机和更刚性的曲轴。

在图5中，每个偏心轴颈上具有两对轴承壳。替代地，单对轴承壳设置曲轴100，即，图6和7的轴承，偏心轴颈长度比图5的短。

在一种替代中，图7中的轴承壳124和128是浮动轴承。替代地，轴承壳与其中一个连接杆卡合以防止轴承壳对和与其卡合的连接杆之间的相对运动。在图8中，一部分轴承组件以分解图显示。单个轴承壳200具有从轴承壳200的凸出侧向外延伸的突部202。第一轴承盖204具有凹窝206。突部202与凹窝204接合或者卡合以防止轴承壳200与第一轴承盖204之间相对运动。轴承壳200是双倍宽度以容纳彼此相邻的两个连接杆(图8中未显示，只示出了连接到连接杆的轴承盖)。因此，第二轴承盖208显示在图8中。由于联接到第一轴承盖204和第二轴承盖208的两个连接杆(未显示)彼此独立转动，轴承壳200只接合其中一个轴承盖(此实施方式中为204)并相对于轴承盖208浮动。第一轴承盖204和第二轴承盖208在图8中被显示为彼此紧挨。但是，如组装的，它们在与它们联接的曲轴轴颈的相对侧上，如图2所示。在图2中，推杆34在相对的方向上延伸出，使得轴承盖也彼此相对。相同的情形适用于拉杆36，其中相邻的轴承盖(在曲轴的轴向上)相对于与它们联接的曲轴基本上彼此相对。

现在参照图9，示出了具有相对的左汽缸和右汽缸且两个汽缸之间具有曲柄箱304的OPOC发动机。外部活塞310和内部活塞312布置在左汽缸300中。外部活塞320和内部活塞322布置在右汽缸302中。由于OPOC发动机没有汽缸盖，针对例如燃料喷射器、火花塞、电热塞和压力转换器的附件或者传感器接近燃烧室是一个挑战。针对一些附件或者传感器，能够接近燃烧室的中心而不是外围是有帮助的。火花塞330和332被显示为分别设置在活塞310和320中。其他元件可以设置在活塞中。如果希望在进气活塞中安装火花塞或者其他元件，对称布置的活塞有利于此。在大多数OPOC实施方式中，外部活塞往复比内部活塞小的距离。因此，安装到外部活塞的元件比如果其安装到内部活塞的话加速得少。对于可以安装到活塞的大多数装置，例如所示的火花塞，有可能线材、弹簧或者管将联接在固定缸体和与活塞一起往复的火花塞之间。火花塞安装在外部活塞中是有利的，因为外边缘处的温度较低并且此处更容易接近线材、弹簧或者管的入口，在活塞的外边缘处不那么拥挤。此外，与安装在内部活塞中相比，更换外部活塞中的火花塞要容易得多。

共同受让的2011年10月20日提交的美国申请61/549678中公开了对称OPOC发动机，其整体通过引用结合在此。’678中公开的发动机具有共线汽缸，而不是根据这里公开的实施方式的偏离汽缸轴线。在’678和本发明中，活塞对称布置，这提供了优于传统发动机、但稍稍劣于美国6170443中公开的具有不对称布置的活塞的OPOC发动机的平衡特性。在本发明中，汽缸轴线方向上的不平衡力只是第一级的。对于希望异常低振动的应用来说，可以通过曲轴上的配重(与曲轴一体或者施加到曲轴)并利用具有曲轴速度的逆向转动质量向对称OPOC施加平衡措施，以获得不对称OPOC的平衡或者更好的平衡。这些措施同样很好适用于’678和本发明。

图1中的OPOC发动机的活塞往复方向上的惯性力404被绘制为针对适度发动机速度的曲柄角度的函数。同样在相同发动机速度以相同比例绘制(利用虚线)出针对可比的传统四缸四冲程发动机的惯性力406。与传统的直列四缸发动机相比，OPOC发动机10具有大约四分之一的不平衡惯性力。OPOC发动机10中的不平衡是第一级不平衡，即，以曲轴速度。直列四缸发动机中的惯性力不平衡是第二级，即，此不平衡在360曲柄度中具有两个周期。虽然对于具有对称布置活塞的OPOC发动机10的惯性力非常小，但也具有其中希望最小量不平衡的应用，例如航空应用，其中希望具有减小不平衡的措施。

作为克服一部分不平衡的第一措施，曲轴20上的轴颈之间的腹板可以被设计成使得曲轴20的重心从转动轴线偏移。如果曲轴20的重量要克服由于往复活塞和杆造成的不平衡的大约一半，则由重心偏离引入的不平衡显示为曲线412。

现在参照图12，显示了用于内燃发动机的附件驱动的等轴测图示。曲轴450具有接合联接到油泵或者其他附件(未显示)的齿轮454的齿轮452。配重456联接到齿轮454。曲轴450还联接到是前端附件驱动系统460的一部分的滑轮458。带466接合多个滑轮462、463、464、465和467。滑轮462、463、464、465和467可联接到另外的附件，例如：空气调节压缩机、动力转向泵和水泵。一些滑轮可以是空转滑轮。此外，至少一个带张紧器可包括在系统中。配重470施加到滑轮464，配重468施加到滑轮468。滑轮464和468与滑轮458的直径相同，使得滑轮464和468以曲柄速度逆向转动。齿轮454具有与齿轮452相同的齿数，使得齿轮454以曲柄速度逆向转动。

曲轴450在图12中如箭头472所示地逆时针转动。齿轮454、滑轮462和滑轮464如箭头474和476和478所示地顺时针转动，由此便于与齿轮和/或滑轮相关的配重抵消由曲轴的配重在与汽缸轴线和曲轴转动轴线正交的方向上形成的不平衡。

施加到曲轴460的配重(即，偏离重心)克服了汽缸轴向上活塞的惯性力不平衡的大约一半但在正交方向上引入了惯性力不平衡。齿轮454上的配重456的尺寸被设置为克服由于活塞在活塞轴向上的往复造成的惯性力不平衡的大约四分之一。并且，由于齿轮454在与曲轴460相反的方向转动，它克服由曲轴460上的配重引入的正交不平衡的大约一半。滑轮462和464上的配重468和470的尺寸分别被设置成克服由于活塞的往复造成的惯性力不平衡的大约八分之一。同样，由于滑轮462和464沿与曲轴60相反的方向转动，它们总体克服由曲轴460上的配重引入的正交不平衡的大约一半。发动机通过所述的配重组平衡。

回头参照图11，由于配重468和470造成的不平衡显示为曲线412，由于配重456造成的不平衡显示为曲线424。通过对曲线404、410、412和424求和，得到的曲线是426，其显示完美或几乎完美的平衡。

虽然已经就特定实施方式详细描述了最佳模式，但本领域技术人员将会认识到在权利要求范围内的各种替代设计和实施方式。尽管多个实施方式已经被描述为就一个或多个希望特征而言提供好处或优于其他实施方式，但如本领域技术人员认识的，可以牺牲一个或多个特征以实现希望的系统属性，这取决于具体的应用和实施。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐久性、寿命周期成本、市场性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装容易性等。本文描述的就一个或多个特征而言特征不像其他实施方式或现有技术那么期望的实施方式并不排除在本发明范围外，而是可能针对特定应用是希望的。

Claims (10)

1.一种内燃发动机，包括：

单件式曲轴；

安装所述曲轴的缸体，所述缸体限定两个汽缸，其中两个汽缸中的第一个相对于所述曲轴基本与两个汽缸中的第二个相对布置；

两个基本相同的内部活塞，其中一个插入到第一汽缸中，另一个插入到第二汽缸中；以及

两个基本相同的外部活塞，其中一个插入到第一汽缸中，另一个插入到第二汽缸中，其中内部活塞比两个外部活塞更靠近曲轴定位，并且第一汽缸的中心轴线从第二汽缸的中心轴线偏离预定距离。

2.如权利要求1所述的发动机，还包括：

第一推杆，其在曲轴的中心轴颈和第一汽缸的内部活塞之间进行联接；和

第二推杆，其在曲轴的中心轴颈和第二汽缸的内部活塞之间进行联接，其中所述第一推杆和第二推杆彼此相邻，并且所述预定距离基本上等于所述第一推杆和第二推杆沿着曲轴的中心轴线彼此偏移的距离。

3.如权利要求1或2所述的发动机，其中，所述内部活塞是进气活塞。

4.如权利要求1或2所述的发动机，其中，所述内部活塞是排气活塞。

5.如前述任一项权利要求所述的发动机，其中，多个端口限定在两个汽缸的每一个中：

多个内部端口定位在距曲轴第一预定距离处；以及

多个外部端口定位在距曲轴第二预定距离处，第二预定距离大于第一预定距离的2倍。

6.如权利要求5所述的发动机，还包括：

排气系统，其流体联接到所述多个内部端口；和

进气系统，其流体联接到所述多个外部端口。

7.如权利要求5所述的发动机，还包括：

进气系统，其流体联接到所述多个内部端口；和

排气系统，其流体联接到所述多个外部端口。

8.如前述任一项权利要求所述的发动机，其中：

所述第一汽缸的中心轴线与第二汽缸的中心轴线偏离的预定距离在沿着曲轴的转动轴线的方向上测量；

所述内部活塞能够在其相应汽缸内在最靠近曲轴的底部中心位置和最远离曲轴的顶部中心位置之间往复运动；

所述外部活塞能够在其相应汽缸内在最靠近曲轴的顶部中心位置和最远离曲轴的底部中心位置之间往复运动；

所述多个内部端口在距曲轴第一预定距离处限定在汽缸中，其中所述多个内部端口在内部活塞处于其底部中心位置时邻近相关的内部活塞的顶部；

所述多个外部端口在距曲轴第二预定距离处限定在汽缸中，其中所述多个外部端口在外部活塞处于其底部中心位置时邻近相关的外部活塞的顶部。

9.如前述任一项权利要求所述的发动机，还包括：

第一拉杆，其在曲轴的前部偏心轴颈和第一汽缸中的外部活塞之间进行联接；

第二拉杆，其在曲轴的前部偏心轴颈和第二汽缸中的外部活塞之间进行联接；

第三拉杆，其在曲轴的后部偏心轴颈和第一汽缸中的外部活塞之间进行联接；和

第四拉杆，其在曲轴的后部偏心轴颈和第二汽缸中的外部活塞之间进行联接，其中所述第一拉杆和第二拉杆彼此相邻，所述汽缸偏离的预定距离基本上等于第一推杆和第二推杆沿着曲轴的中心轴线彼此偏移的距离，并且等于第三推杆和第四推杆彼此偏移的距离，其中所述活塞、推杆和拉杆的往复导致沿着活塞往复方向的不平衡；曲轴的重心与曲轴的转动重心偏离以克服由于活塞往复造成的不平衡的大约一半。

10.如前述任一项权利要求所述的发动机，还包括：

联接到所述曲轴的曲轴滑轮；

以相同速度与曲轴滑轮反向转动的附件滑轮，其中曲轴滑轮和附件滑轮借助挠性构件接合；

附件轴和联接到附件滑轮并与附件滑轮一起转动的附件；以及

联接到附件轴的配重。

Images