CN109964023B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

(问题)为了提供能够适于实现抑制活塞敲击噪音并减小摩擦的内燃机。(解决方案)一种内燃机设置有：限定气缸孔3的发动机主体2；容纳在气缸孔3中的活塞4；以及曲轴8，该曲轴经由连杆6联接到活塞4并且被发动机主体2可旋转地支撑。活塞具有裙。气缸孔具有：第一区域A1，其被定义为在气缸轴向方向X上比第一活塞位置更靠近上死点侧的范围；第二区域A2，其被定义为在气缸轴向方向上比第二活塞位置更靠近下死点侧的范围，所述第二活塞位置设定为比第一活塞位置更靠近下死点；以及位于第一区域和第二区域之间的连接区域A3。在第一区域中气缸孔的直径小于在第二区域中气缸孔的直径，并且连接区域平滑地连接第一区域和第二区域。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机，更具体地涉及往复式内燃机。

背景技术

在往复式内燃机中，为了通过减小活塞和气缸孔的壁表面之间的摩擦来改善燃料经济性，希望增大活塞和气缸孔的壁表面之间的间隙(换言之，增大活塞间隙)。但是，当活塞和气缸孔的壁表面之间的间隙增大时，活塞敲击噪音增大。由于活塞的摆动运动，活塞裙与气缸孔的壁表面的碰撞引起活塞敲击噪音。因此，难以同时减少摩擦并抑制活塞敲击噪音。

为了实现这些互相矛盾的目标，专利文献1提出了活塞裙形状的改进。根据专利文献1中公开的活塞，裙设置有桶形形状，使得裙的径向伸出部在相比活塞销壳的中央更靠近裙的下边缘的竖直位置处最大。然而，仅通过调节活塞裙的形状，可以仅在有限程度上实现摩擦减小和活塞敲击噪音的减小。

专利文献2提出了使用限定气缸孔的滑动表面的气缸套，该气缸套构造成使得与活塞上死点处的上环片相对应的气缸套部分的内直径小于气缸套其余部分的内直径，并且气缸套的内直径随着从该点向其下端移动而逐渐变大。根据这种布置，通过使用合适的布置将油沉积在上环片槽中。当活塞朝向气缸孔中的上死点移动时，活塞环被气缸孔的滑动表面推入环片槽中。结果，沉积在上环片中的油可能被推出而进入气缸孔的滑动表面(气缸套的滑动表面)与活塞之间的间隙中，以润滑气缸套与活塞之间的滑动运动。因此，可以避免活塞和气缸孔之间的直接接触，从而可以避免气缸孔的滑动表面的与活塞上死点处的上环片相对应的部分的磨损。然而，不能抑制由活塞裙与气缸孔的壁表面之间的碰撞引起的活塞敲击噪音。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2002-221084号公报

专利文献2：JP特开昭60-60240号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

鉴于现有技术的这一问题，本发明的主要目的是提供一种能够抑制活塞敲击噪音同时减少摩擦的内燃机。

解决问题的手段

为了实现这样的目的，本发明提供一种内燃机(1)，该内燃机包括：发动机主体(2)，该发动机主体限定气缸孔(3,53)；活塞(4)，该活塞被接纳在所述气缸孔中以沿气缸轴线(X)往复运动；以及曲轴(8)，该曲轴由所述发动机主体支撑并经由连杆(6)与所述活塞连接，其中，所述活塞包括由一对裙部(22)构成的裙，其中，所述气缸孔包括：第一区域(A1)，该第一区域被定义为当所述活塞比从上死点向下死点移位预定距离的第一活塞位置(P1)靠上死点侧时，所述活塞的所述裙的最大直径部分所在的沿着所述气缸轴线的范围；第二区域(A2)，该第二区域被定义为当所述活塞比第二活塞位置(P2)靠下死点侧时所述裙的所述最大直径部分所在的沿着所述气缸轴线的范围，所述第二活塞位置比所述第一活塞位置靠所述下死点；以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的连接区域(A3)，并且其中，在所述第一区域中所述气缸孔在与所述曲轴的轴线垂直的方向上的直径小于在所述第二区域中所述气缸孔在与所述曲轴的轴线垂直的方向上的直径，并且所述连接区域平滑地连接所述第一区域和所述第二区域。

本发明的发明人已经发现，主要在活塞位于相对靠近上死点的一定范围内时，活塞裙与气缸孔的壁表面碰撞，从而产生活塞敲击噪音，并且只要活塞在下死点侧的此范围以下即使气缸孔的直径相对较大实际上也不会产生活塞敲击噪音。根据上述构造，通过将气缸孔的沿气缸轴线的第一区域定义为包括当活塞处于预定范围内时最大直径部分所在的范围的至少一部分(例如，通过将第一活塞位置设定在比预定范围的下边缘靠下死点侧)，并至少在预定范围的一部分中减小气缸孔的直径(或减小气缸孔的壁表面与裙之间的间隙)，能够抑制活塞敲击噪音。而且，根据上述构造，因为气缸孔的第二区域包括当活塞比所述预定范围靠下死点侧时裙的最大直径部分所在的沿着气缸轴线的范围的至少一部分，并且至少在所述预定范围的一部分中增大气缸孔的直径(或气缸孔的壁表面与裙之间的间隙增大)，所以能够在不增加活塞敲击噪音的情况下减小活塞与气缸孔的壁表面之间的摩擦。因此，上述构造实现了能够抑制活塞敲击噪音同时减少摩擦的内燃机。

在这种布置中，裙优选地设置有径向凸出部分以具有桶形形状，并且最大直径部分被限定为裙的径向最凸出部分。

在这种布置中，优选地，所述第一活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的30度曲柄角的位置靠近所述下死点。

已知当活塞比对应于以所述上死点为基准的30度曲柄角的位置稍微靠近上死点侧时，活塞敲击噪音最为显著。根据这种布置，当活塞位于与否则会增大活塞敲击噪音的该曲柄角范围对应的范围内时，裙和气缸孔壁表面之间的间隙减小，从而能够有效地抑制活塞敲击噪音。

在这种布置中，优选地，所述第二活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的55度曲柄角的位置靠近所述下死点。

当曲柄角在以上死点为基准的55度范围内时，能够产生显著的活塞敲击噪音。根据这种布置，当活塞位于与否则会增大活塞敲击噪音的该曲柄角范围对应的范围内时，裙和气缸孔壁表面之间的间隙减小，从而能够有效地抑制活塞敲击噪音。

在这种布置中，优选地，所述第一活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的120度曲柄角的位置靠近所述上死点。

当曲柄角在从上死点至以上死点为基准的约120度的点的范围内时，会在某种程度上产生活塞敲击噪音，但是比该点靠近下死点侧几乎从不产生活塞敲击噪音。因此，当第一活塞位置设定在比以上死点为基准的120度曲柄角靠近下死点侧时，可以预期活塞敲击噪音的减少几乎没有改善，并且气缸的壁表面与活塞之间的摩擦由于第二区域的尺寸减小而受不利影响，其中第二区域比第一区域靠下死点侧并且在该第二区域中气缸孔的直径相对增大。根据这种布置，能够抑制轻的活塞敲击噪音，并且能够确保沿着气缸轴线的气缸孔的第二区域的足够长度，使得能够最小化气缸孔的壁表面与活塞之间的摩擦。

在这种布置中，优选地，第二活塞位置设定为比以上死点为基准的120度曲柄角的位置靠上死点。

根据这种布置，能够确保气缸孔的直径相对较大的第二区域沿气缸轴线具有足够长度，使得能够最小化气缸孔的壁表面与活塞之间的摩擦。

在这种布置中，优选地，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在沿所述气缸轴线限定的所述第一区域中基本上是相同的，并且所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在沿所述气缸轴线限定的所述第二区域中基本上是相同的。

因此，简化了气缸孔的构造，从而能够容易地形成气缸孔。

在这种布置中，优选地，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第一区域、所述连接区域和所述第二区域中都是圆形的。

由此，可以容易地形成气缸孔。特别是，通过珩磨可以毫无困难地有利地精整气缸孔。

优选地，所述活塞设置有具有端部间隙的活塞环，其中，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第一区域中是椭圆形的，所述椭圆形具有在与所述曲轴的轴线垂直的方向上延伸的短轴和沿所述曲轴的轴线延伸的长轴，并且所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第二区域中是椭圆形的，所述椭圆形具有在与所述曲轴的轴线垂直的方向上延伸的长轴和沿所述曲轴的轴线延伸的短轴，所述气缸孔在所述第一区域、所述第二区域和所述连接区域中都具有基本相同的周长。

装配在活塞上的活塞环承受使活塞环在其张紧作用下膨胀的力，使得活塞环的外周表面始终与气缸孔的壁表面接触。因此，当活塞在上死点和下死点之间移动时，活塞环变形以与气缸孔的横截面形状一致。根据这种布置，因为当活塞在上死点和下死点之间移动时，气缸孔在与气缸轴线垂直的平面中的横截面形状的周长保持恒定，所以当活塞在上死点和下死点之间移动时活塞环的周向端部之间的间隙保持恒定。因此，即使气缸孔在与气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在第一区域和第二区域之间变化，也防止经由端部间隙从燃烧室流出的漏气量增加。

发明效果

因此，本发明提供了一种能够抑制活塞敲击噪音同时减小摩擦的内燃机。

附图说明

图1是沿垂直于曲轴的平面剖取的根据本发明的第一实施方式的内燃机的竖直剖视图；

图2A至图2D分别是第一实施方式的内燃机在上死点、第一活塞位置、第二活塞位置和下死点的竖直剖视图；

图3是当活塞处于与图1中的位置不同的位置时类似于图1的竖直剖视图；

图4A是沿图1的线IVA-IVA剖取的第一实施方式的内燃机的气缸体的剖视图；

图4B是沿图1中的线IVB-IVB剖取的第一实施方式的内燃机的气缸体的剖视图；

图5示出了：(A)是示出了两个发动机A和B在操作期间摩擦造成的单位时间能量损失关于曲柄角的变化的曲线图；(B)示出了在发动机A操作期间由活塞敲击引起的气缸体(气缸套)加速度的变化的曲线图；以及(C)示出了在发动机B操作期间由活塞敲击引起的气缸体(气缸套)加速度的变化的曲线图；

图6A是沿垂直于曲轴的平面剖取的第二实施方式的内燃机的局部竖直剖视图；

图6B是沿平行于曲轴的平面剖取的第二实施方式的内燃机的局部竖直剖视图；

图7A是沿图6A的线VIIA-VIIA剖取的第二实施方式的内燃机的气缸体的剖视图；

图7B是沿图6A的线VIIB-VIIB剖取的第二实施方式的内燃机的气缸体的剖视图；

图8示出了在操作期间比较例的内燃机的气缸孔构造与本发明的内燃机的气缸孔构造的对比的局部剖视图；

图9是示出由第一实施方式和第二实施方式的内燃机中的活塞敲击引起的气缸体(气缸套)的加速度的最大值与比较例的内燃机之比的曲线图；以及

图10是示出第一实施方式和第二实施方式的内燃机中摩擦造成的能量损失与比较例的内燃机之比的曲线图。

具体实施方式

下面参考图1至图10描述根据本发明的两个不同实施方式的内燃机。

(第一实施方式)

根据第一实施方式的内燃机1是四冲程往复式发动机。如图1中所示，内燃机1包括其中限定有气缸孔3的气缸体2(发动机主体2)，并且活塞4可滑动地接纳在气缸孔3中。活塞4经由活塞销5连接到连杆6的上端，并且连杆6的下端经由曲柄销7连接到曲轴8。尽管在本实施方式中没有设置气缸套，但气缸孔3也可以由圆柱形气缸套的内圆周表面限定，该圆柱形气缸套压配合到气缸体2的套接纳孔中。换言之，限定气缸孔3的发动机主体可以包括气缸套。

在气缸体2的上侧连接有气缸盖15，气缸盖15设置有进气口13和排气口14，进气口13和排气口14构造成分别由进气阀11和排气阀12打开和关闭。燃烧室16由气缸盖15的下表面、活塞4的上表面和气缸孔3的壁表面共同限定。

活塞4包括：圆柱形活塞头21；裙22，其由从活塞头21悬垂的一对裙部组成，一对侧壁23，其设置成将裙部的周向端部彼此连接。侧壁23分别设置有活塞销壳部分24，用于支撑活塞销5。活塞头21的外周装配有多个活塞环25至27。更具体地说，活塞环25至27被接纳在活塞头21的外周上设置的相应槽中。上部的两个活塞环25和26由均具有端部间隙28的压缩环构成，并且最下面的活塞环27由油环构成。

如图1中所示，活塞4的裙22在活塞4的径向方向上凸出，并且特别是在垂直于曲轴8的轴线的方向上凸出，从而限定桶形形状。在图1、图2和图3中，裙22在垂直于曲轴8的轴线的方向上的凸出被夸大，使得可以清晰地显现活塞4的裙22的形状。裙22为桶形形状的事实意味着裙22的径向突出关于气缸孔3的轴向方向(沿着图1中的气缸轴线X或竖直方向)变化。特别地，裙22的所述突出在裙的上端部分和下端部分比其中间部分小。在下面的公开内容中，裙22的径向最突出部分将被称为“最大直径部分”。

为了抑制活塞敲击噪音同时减小摩擦，在内燃机1操作期间，气缸孔3被赋予特定的形状。下面描述第一实施方式的气缸孔3的形状。

图4A和图4B分别是沿图1的线IVA-IVA和线IVB-IVB剖取的气缸体2的剖视图，并且在每个剖视图中以虚线示出活塞4的示意性仰视图以指示活塞4的位置。如图4A和图4B中所示，第一实施方式的气缸孔3形成为使得与气缸轴线X垂直的平面中的剖面形状是圆形的，而与在气缸轴线X的方向上的位置无关。

此外，如图1至图3中所示，气缸孔3的上部具有相对小的直径，并且气缸孔3的下部具有相对大的直径。更具体地，气缸孔3包括：第一区域A1，第一区域A1被定义为当活塞4比第一活塞位置(图1和图2B中的P1)靠上死点侧时，裙22的最大直径部分所在的沿着气缸轴线X的范围，其中第一活塞位置从上死点朝向下死点(图2D中的P3)移位预预定距离；第二区域A2，第二区域A2被定义为当活塞比第二活塞位置(图2C和图3中的P2)靠下死点侧时，裙的最大直径部分所在的沿着气缸轴线X的范围，其中第二活塞位置比第一活塞位置靠近下死点；以及位于第一区域A1和第二区域A2之间的连接区域A3，并且相比在第二区域中，在第一区域中，在与曲轴的轴线垂直的方向上气缸孔3的直径更小。在连接区域A3中，气缸孔3的直径从上死点侧到下死点侧逐渐增大，换言之，当远离燃烧室16移动时，平滑地连接第一区域A1和第二区域A2。第一区域A1、第二区域A2和连接区域A3全部都相对于气缸轴线X同轴地形成。

这里，在活塞4的活塞头21的位于燃烧室16侧的表面(上表面)基本垂直于气缸轴线X(活塞不倾斜)的条件下限定死点P0、第一活塞位置P1、第二活塞位置P2和下死点P3。

在内燃机1操作期间，气缸孔3具有上述形状。在内燃机1操作期间，限定气缸孔3的气缸体2(或气缸套)的温度朝向燃烧室16变高，并且随着距燃烧室16的距离的增加而降低。因为气缸盖15紧固到气缸体2，所以内燃机1操作时气缸孔3的形状通常不同于内燃机1没操作时(常温)时气缸孔3的形状。

在上述气缸孔3中，限定第一区域A1的第一活塞位置P1可以设定成使得当活塞4处于第一活塞位置P1时曲轴8的角θ为30至120度，并且更优选55度至113度。这里，曲柄角是以活塞4的上死点为基础测量的。换言之，当活塞4处于上死点时曲柄角为零，并且在内燃机操作期间，曲柄角随着曲轴旋转而增加。当活塞4处于下死点时，曲柄角为180度，并且当曲轴8旋转一整转时，曲柄角为360度。在本公开中，活塞4在气缸轴线X的方向上的位置由曲柄角表示，其范围从零度到180度。因此，曲柄角与活塞4在气缸轴线X的方向上的位置相关联，在该范围内为一对一关系。

在图1中，第一活塞位置P1处的活塞4由实线表示，并且在曲柄角为30度处活塞4由双点划线表示。如图1中所示，当曲柄角为30度时(换言之，30°<θ)，第一活塞位置P1比活塞4的该位置(图1中的Q1)靠下死点侧。因此，当曲柄角为30度时，活塞4的裙22的最大直径部分在气缸轴线X的方向上位于气缸孔3的第一区域A1内。

在图3中，第二活塞位置P2处的活塞4由实线表示，并且当曲柄角为120度时活塞4由双点划线表示。这里，当活塞4处于第二活塞位置P2时，曲柄角是Φ。如图3中所示，当曲柄角为120度时(换言之，<120°)，第二活塞位置P2比活塞4的该位置(图3中的Q2)设置在靠上死点侧。因此，当曲柄角为120度时，活塞4的裙22的最大直径部分沿着气缸轴线X位于气缸孔3的第二区域A2内。角Φ优选地在62至120度的范围内。因为第一活塞位置P1比第二活塞位置P2靠上死点侧，所以角θ小于角Φ。

优选地，第二区域A2与第一区域A1之间的气缸孔3的直径的差异在10μm至50μm的范围内。

在该实施方式中，如上所述，气缸孔3的直径在气缸轴线X的方向上不是恒定的，但是活塞环(压缩环)25和26可以在其张力的作用下膨胀，从而不考虑活塞4沿气缸轴线X的位置，活塞环25和26保持与气缸孔3的壁面接触。换言之，当活塞4在上死点和下死点之间移动时，活塞环25和26变形，以便在垂直于气缸轴线X的平面中与气缸孔3的横截面形状(直径)一致。

接下来，将在下面描述形成具有上述构造的气缸孔3的方法。通过考虑由气缸盖15的紧固引起的热膨胀和变形，使用NC钻孔机加工气缸体2，使得气缸孔3在内燃机1操作期间具有所述形状。在钻孔加工之后，通过使用设置有使磨石跟随气缸孔3的壁表面的形状的机构的头来进行由珩磨过程构成的精加工过程。作为这些过程的结果，形成在内燃机1操作期间展现第一区域A1、连接区域A3和第二区域A2的气缸孔3。

可以在实际气缸盖15或虚设气缸盖紧固到气缸体2的情况下进行根据本实施方式的气缸孔3的加工。通过在气缸盖15或虚设气缸盖紧固到气缸体2的情况下加工气缸孔3，可以确保当气缸盖15和气缸体2紧固在一起时气缸孔3具有预定形状。

下面将描述如上所述构造的内燃机1的效果。图5中的(A)是示出相对于具有相对较大的气缸孔的传统内燃机A(沿着气缸轴线X直径恒定)和具有相对较小的气缸孔的另一传统内燃机B，在操作期间摩擦造成的单位时间能量损失关于曲柄角的曲线图。图5中的(B)是示出在内燃机A操作期间由活塞敲击引起的气缸体(气缸套)的加速度的曲线图，并且图5中的(C)是示出在内燃机B操作期间由活塞敲击引起的气缸体(气缸套)的加速度的曲线图。内燃机A和B在包括活塞形状在内的方面彼此相同，但是气缸孔的直径不同。

图5中的(A)至(C)示出了活塞4的倾斜角、摩擦造成的单位时间能量损失以及在-180度至540度的曲柄角范围内的气缸体加速度，在压缩冲程(压缩TDC)结束时活塞的上死点处的曲柄角被定义为零度。从-180度到0度的曲柄角范围对应于压缩冲程，从0度到180度的曲柄角范围对应于膨胀冲程，并且从180度到360度的曲柄角范围对应于排气冲程，并且从360度到540度的曲柄角范围对应于进气冲程。在排气冲程完成时(或在进气冲程开始时)，上死点(对应于图5中的360度的曲柄角)可被称为排气TDC。如前所述，曲柄角对应于活塞4沿气缸轴线X在气缸孔中的位置。

在图5的(A)中，发动机A中摩擦造成的单位时间能量损失由实线表示，并且发动机B中摩擦造成的单位时间能量损失由虚线表示。从图5的(A)可以看出，在整个曲柄角范围内，发动机A中摩擦造成的单位时间能量损失通常小于发动机B中摩擦造成的单位时间能量损失。图5中的(B)和(C)分别关于曲柄角示出了在发动机A和B操作期间由活塞敲击引起的气缸体(气缸套)的加速度。这里，为了消除活塞4在上死点和下死点之间的运动的影响，通过使用高通滤波器去除气缸体的加速度的低频分量。

如图5中的(B)和(C)所示，与气缸孔的直径相对较大的发动机A相比，气缸孔的直径相对较小的发动机B中的活塞敲击噪音(气缸体加速度)显著减小。如图5中的(B)所示，在气缸孔的直径相对大的发动机A中，在曲柄角的特定范围内(或者更具体地，在较靠近活塞的上死点的一定范围内)产生高水平的活塞敲击噪音。特别地，当曲柄角为零至30度时或恰在压缩TDC之后、当曲柄角为305度至340度或恰在排气TDC之前时，并且当曲柄角约为360度或邻近排气TDC时，检测到由活塞敲击引起的相对较高水平的气缸体加速度。这意味着即使在气缸孔的直径相对较大的发动机A的情况下，当曲柄角不在产生高水平的活塞敲击噪音的这些范围时也会产生非常小的活塞敲击噪音。

因此，可以得出结论，如果在曲柄角处于这些特定的曲柄角范围内时活塞4的裙22所在的沿着气缸轴线X延伸的范围内选择发动机B的气缸孔的直径，在曲柄角不在这些特定的曲柄角范围内时活塞4的裙22所在的沿着气缸轴线X延伸的范围内选择发动机A的气缸孔的直径，则能够同时减小活塞敲击噪音和摩擦。

在本实施方式的内燃机1中，第一区域A1中的气缸孔3的直径对应于发动机B的气缸孔的直径，并且第二区域A2中的气缸孔3的直径对应于发动机A的气缸孔的直径。更具体地，在本实施方式的内燃机1中，对应于限定第一区域A1的第一活塞位置P1的曲柄角θ位于比容易发生活塞敲击噪音的曲柄角范围靠下死点侧的位置，使得气缸孔3的直径相对较小的第一区域A1包括当曲柄角处于倾向于发生活塞敲击噪音的曲柄角范围内时活塞4的裙22的最大直径部分沿着气缸轴线X所在的范围。结果，在沿着气缸轴线X的该范围内气缸孔3的直径相对较小(或者气缸孔3的壁表面与裙22之间的间隙相对较小)，从而能够抑制活塞敲击噪音。

对应于限定气缸孔3的第二区域A2的第二活塞位置P2的曲柄角Φ位于比曲柄角θ更靠下死点侧的位置并且与曲柄角θ相邻。结果，气缸孔3的直径相对较大的第二区域A2包括当曲柄角处于倾向于发生活塞敲击噪音的曲柄角范围之外的曲柄角范围内时活塞4的裙22的最大直径部分沿着气缸轴线X所在的范围。因此，在沿着气缸轴线延伸的大部分范围内，使气缸孔3的直径相对较大(或气缸孔3的壁表面与裙22之间的间隙相对较大)，使得能够减小活塞4与气缸孔3的壁表面之间的摩擦，而不会增加活塞敲击噪音。因此，根据本实施方式的内燃机1，可以以有利的方式减小活塞敲击噪音和摩擦。

限定第一区域A1的第一活塞位置P1(或对应于第一活塞位置P1的曲柄角θ)不需要设定成使得当曲柄角处于倾向于发生活塞敲击噪音的曲柄角范围内时活塞4的裙22的最大直径部分沿着气缸轴线X所在的范围完全包括在第一区域A中，而可以设定成使得包括沿着气缸轴线X的该范围的至少一部分。然而，优选的是，第一活塞位置P1比与30度的曲柄角对应的沿着气缸轴线X的位置靠下死点侧，以便减少恰在压缩TDC之后在膨胀冲程的早期部分中的活塞敲击噪音以及在与排气TDC相邻正时的活塞敲击噪音。还优选的是，第一活塞位置P1位于与55度的曲柄角或朝向下死点的更大曲柄角对应的沿气缸轴线X的位置，以便减小从305度到340度的曲柄角范围中的活塞敲击噪音。为了减小较轻的活塞敲击噪音，第一活塞位置P1可以定位在与120度的曲柄角对应的沿着气缸轴线X的点处。如果第一活塞位置P1进一步朝下死点定位，则气缸孔3的直径相对较大的第二区域A2的尺寸稍微减小，从而摩擦不会如期望的那样减小。

为了实现充分的摩擦减小，限定第二区域A2的第二活塞位置P2优选地位于与120度的曲柄角或朝向上死点的更大曲柄角对应的沿气缸轴线X的位置。

在该实施方式中，因为在第一区域A1中在与气缸轴线X垂直的平面中气缸孔3的横截面形状基本上是相同的，并且在第二区域A2中在与气缸轴线X垂直的平面中气缸孔3的横截面形状基本上是相同的，所以气缸孔3的结构被简化，从而便于气缸孔3的成形。

在该实施方式中，因为在与气缸轴线X垂直的平面中气缸孔3的横截面形状在第一区域A1、连接区域A3和第二区域A2中都是圆形的，所以可以容易地形成气缸孔。特别是，通过珩磨可以毫无困难地有利地精整气缸孔。

(第二实施方式)

下面将参考图6和7描述根据本发明第二实施方式的内燃机。

在上述第一实施方式中，在与气缸轴线X垂直的平面中的气缸孔3的横截面形状在第一区域A1、连接区域A3和第二区域A2中都是圆形的。然而，因为活塞的敲击噪音和摩擦的量级取决于气缸孔3在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径，所以可以在第一区域中减小气缸孔3在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径以便抑制活塞敲击，并且可以在第二区域A2中增加气缸孔3在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径以减小摩擦，而不是仅仅使气缸孔3的在与气缸轴线X垂直的平面中的横截面形状在第一区域A1和第二区域A2两者中都是圆形的。

图7A和图7B分别是沿图6A的线VIIA-VIIA剖取的气缸体2的剖视图和沿图6B的线VIIB-VIIB剖取的气缸体2的剖视图。在每个剖视图中，活塞4的示意性仰视图用虚线表示。如图6A和图6B中所示，设置在根据第二实施方式的内燃机51中的气缸孔53也从燃烧室16侧开始依次设置有第一区域A1、连接区域A3和第二区域A2，并且以与第一实施方式的气缸孔3相同的方式，气缸孔3在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径在第一区域A1中比在第二区域A2中小。此外，气缸孔53在与气缸轴线X垂直的平面中的横截面形状在第一区域A1和第二区域A2中均基本恒定。

然而，如图7A和图7B中所示，在第二实施方式的气缸孔53中，在第一区域A1和第二区域A2中的每一者中，与气缸轴线X垂直的平面中的截面形状是椭圆形的而不是圆形的。更具体地，如图7A中所示，在第一区域A1中，气缸孔53在与气缸轴线X垂直的平面中的横截面的形状是在曲轴8的轴向方向上伸长的椭圆形(换言之，具有沿曲轴8的轴向方向延伸的长轴以及与曲轴8的轴线垂直地延伸的短轴的椭圆形)。如图7B中所示，在第二区域A2中，气缸孔53在与气缸轴线X垂直的平面中的横截面形状是在与曲轴8的轴向方向垂直的方向上伸长的椭圆形(换言之，具有与曲轴8的轴线垂直地延伸的长轴以及沿曲轴8的轴向方向延伸的短轴的椭圆形)。

此外，在该实施方式中，第一区域A1中的气缸孔53的椭圆形横截面形状与第二区域A2中的气缸孔53的横截面形状相同，其在于具有相同长度的长轴和相同长度的短轴，但是长轴和短轴的方向在第一区域A1和第二区域A2之间不同。换言之，通过将第一区域A1中的气缸孔53的椭圆形横截面形状旋转90度，可以获得第二区域A2中的气缸孔53的椭圆形横截面形状。因此，在该实施方式中，在第一区域A1和第二区域A2中在与气缸轴线X垂直的平面中的横截面的周长相同。因为在与曲轴8的轴线垂直的方向上测量的第一区域A1中气缸孔53的直径与椭圆形横截面的短轴的长度一致，并且在与曲轴8的轴线垂直的方向上测量的第二区域A2中气缸孔53的直径与椭圆形横截面的长轴的长度一致，所以在与曲轴8的轴线垂直的方向上测量的第二区域A2中气缸孔53的直径大于在与曲轴8的轴线垂直的方向上测量的第一区域A1中气缸孔53的直径。

在将第一区域A1和第二区域A2彼此平滑地连接的连接区域A3中，在气缸轴线X垂直的平面中的横截面的周长与第一区域A1和第二区域A2中的基本相同，并且沿气缸轴线X恒定。

同样在第二实施方式中，气缸孔53在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径在第一区域A1中相对较小，从而能够有效地抑制活塞敲击噪音。同样在第二实施方式中，气缸孔53在与曲轴8的轴线垂直的方向上的直径在第二区域A2中相对较大，从而能够在不增加活塞敲击噪音的情况下减小摩擦。因此，与第一实施方式类似，第二实施方式以有利的方式允许抑制活塞敲击噪音并且减小摩擦。

此外，在第一实施方式中，因为气缸孔3的横截面形状在第一区域A1和第二区域A2中是圆形的，所以第二区域A2中的气缸孔3的横截面的周长大于第一区域A1中的气缸孔3的周长。因此，当活塞4从第一区域A1移动到第二区域A2时，活塞环25和26的直径扩大，并且活塞环25和26的端部间隙28变宽。因此，由于端部间隙28变宽，穿过端部间隙28的漏气量可能增加。

另一方面，在第二实施方式的气缸孔53的情况下，第一区域A1中的气缸孔53的横截面的周长等于第二区域A2中的气缸孔53的横截面的周长。因此，当活塞4从第一区域A1移动到第二区域A2时，活塞环25和26的端部间隙28不会变宽，从而与第一实施方式相比，在第二实施方式中可以避免增加漏气的产生。

(实施例)

为了评估本发明的效果，对第一实施方式的发动机1，第二实施方式的发动机51和比较例的发动机C进行了原型化和测试。活塞4处于第一活塞位置P1时发动机1的曲柄角与活塞4处于第一活塞位置P1时发动机51的曲柄角相同。同样，当活塞4处于第二活塞位置P2时发动机1的曲柄角与活塞4处于第二活塞位置P2时发动机51的曲柄角相同。在发动机1中，当活塞处于第一活塞位置P1时曲柄角大于50度，并且当活塞4处于第二活塞位置P2时曲柄角大于67度。

而且，在第一区域中发动机1的气缸孔3在与曲轴的轴线垂直的方向上的直径与第一区域中发动机51的气缸孔53在与曲轴的轴线垂直的方向上的直径相同，并且第二区域中发动机1的气缸孔3在与曲轴的轴线垂直的方向上的直径与第二区域中发动机51的气缸孔53在与曲轴的轴线垂直的方向上的直径相同。发动机C的气缸孔在与气缸轴线X垂直的平面中具有圆形横截面，并且具有沿气缸轴线X变化的直径。在图7中，沿包含气缸轴线X的平面剖取的发动机1的气缸孔的剖面由实线表示，并且沿包含气缸轴线X的平面剖取的发动机C的气缸孔的剖面由双点划线表示。在沿着气缸轴线X限定的与发动机1的气缸孔3的第一区域A1对应的范围内，发动机C的气缸孔的直径大于发动机1的气缸孔的直径。同样，在沿着气缸轴线X限定的与发动机1的气缸孔3的第二区域A2对应的范围内，发动机C的气缸孔的直径小于发动机1的气缸孔的直径。

如图9和图10中所示，发动机1和发动机51两者在活塞敲击噪音(由活塞敲击引起的气缸体加速度)和由摩擦造成的能量损失方面都被确定为相对于发动机C得到改进。换言之，在发动机1和51两者中，活塞敲击噪音被抑制同时摩擦减小。

尽管已经根据具体实施方式描述了本发明，但是本发明不限于这些实施方式，而是可以在不脱离本发明的实质的情况下自由地变型。气缸孔3和53的壁表面可以在两个阶段(平顶珩磨)完成，以便形成升高的平顶面和在平顶面之间延伸的谷。在这种情况下，可以相对于平顶面上的点测量气缸孔3和53的直径。

符号说明

1：内燃机

2：发动机主体(气缸体)

3：第一实施方式的气缸孔

4：活塞

6：连杆

8：曲轴

21：活塞头

22：裙

25、26：活塞环

28：端部间隙

53：第二实施方式的气缸孔

A1：第一区域

A2：第二区域

A3：连接区域

X：气缸轴线

Claims (6)

1.一种内燃机，该内燃机包括：

发动机主体，该发动机主体限定气缸孔；

活塞，该活塞被接纳在所述气缸孔中以沿气缸轴线往复运动；以及

曲轴，该曲轴由所述发动机主体支撑并经由连杆与所述活塞连接，

其中，所述活塞包括由一对裙部构成的裙，

其中，所述气缸孔包括：

第一区域，该第一区域被定义为当所述活塞比从上死点向下死点移位预定距离的第一活塞位置靠上死点侧时，所述活塞的所述裙的最大直径部分所在的沿着所述气缸轴线的范围；

第二区域，该第二区域被定义为当所述活塞比第二活塞位置靠下死点侧时所述裙的所述最大直径部分所在的沿着所述气缸轴线的范围，所述第二活塞位置比所述第一活塞位置靠所述下死点；以及

位于所述第一区域和所述第二区域之间的连接区域，

并且其中，在所述第一区域中所述气缸孔在与所述曲轴的轴线垂直的方向上的直径小于在所述第二区域中所述气缸孔在与所述曲轴的轴线垂直的方向上的直径，并且所述连接区域平滑地连接所述第一区域和所述第二区域，

其中，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第一区域中是椭圆形的，所述椭圆形具有在与所述曲轴的轴线垂直的方向上延伸的短轴和沿所述曲轴的轴线延伸的长轴，并且

其中，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第二区域中是椭圆形的，所述椭圆形具有在与所述曲轴的轴线垂直的方向上延伸的长轴和沿所述曲轴的轴线延伸的短轴，

所述气缸孔在所述第一区域、所述第二区域和所述连接区域中都具有基本相同的周长。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第一活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的30度曲柄角的位置靠近所述下死点。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第二活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的55度曲柄角的位置靠近所述下死点。

4.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述第一活塞位置设定为比所述活塞的对应于以所述上死点为基准的120度曲柄角的位置靠近所述上死点。

5.根据权利要求1所述的内燃机，其中，

所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在沿所述气缸轴线限定的所述第一区域中基本上是相同的，并且

所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在沿所述气缸轴线限定的所述第二区域中基本上是相同的。

6.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述气缸孔在与所述气缸轴线垂直的平面中的横截面形状在所述第一区域、所述连接区域和所述第二区域中都是圆形的。

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