CN110291273B - 具有偏移的进气曲轴和排气曲轴的对置活塞式发动机 - Google Patents

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Abstract

在对置活塞式发动机中，进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，该中心气缸平面穿过发动机的气缸的中心点并沿着气缸的中心轴线延伸。进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都从中心气缸平面偏移。连接到进气活塞曲轴的进气活塞和连接到排气活塞曲轴的排气活塞被布置成使得进气活塞在所述进气活塞从其下止点朝向其上止点移动时在如下时间关闭进气端口：该时间与排气活塞在所述排气活塞从其下止点朝向其上止点移动时关闭排气端口的时间基本相同。

Description

具有偏移的进气曲轴和排气曲轴的对置活塞式发动机
技术领域
本发明总体上涉及对置活塞式发动机。
背景技术
在传统的两冲程对置活塞式发动机中，进气活塞连接到进气活塞曲轴，并且排气活塞连接到排气活塞曲轴。当进气活塞和排气活塞在发动机气缸内朝向它们各自的上止点朝着彼此移动时，进气活塞和排气活塞分别关闭进气端口和排气端口。当活塞处于它们各自的上止点时，在最小容积附近发生燃烧事件，然后进气活塞和排气活塞在气缸内朝向它们各自的下止点移动。在进气活塞和排气活塞朝向它们各自的下止点移动时，进气活塞和排气活塞打开进气端口和排气端口。容许燃烧气体通过排气端口逸出，同时，增压空气通过进气端口进入。燃料被直接喷射到活塞上方的衬套的中心中。在进气活塞和排气活塞往复运动时，它们分别转动进气活塞曲轴和排气活塞曲轴，并且能够经由通常彼此连接的所述曲轴传递扭矩。
通常希望进气端口在排气端口已经打开之后打开，使得在引入空气之前稍微降低气缸中的压力，以避免排气反吹到进气室和歧管中。一种实现这一点的方法是通过提供曲轴相移，使得进气活塞的移动比排气活塞的移动滞后一定量的曲轴角度(CAD)。曲轴相移的一个缺点是：在操作期间，当发生燃烧事件时，通常需要进气活塞朝向上止点移动，这在进气活塞克服膨胀的燃烧气体的力量朝向上止点移动时导致所谓的反向扭矩损失(reversetorsional losses)。此外，由于使活塞异相地移动，发动机部件受到增大的应力，从而趋向于需要使用坚固且通常较重的部件。
另一种实现期望的进气端口和排气端口打开和关闭正时而不必提供曲轴相移的方法是通过提供排气端口气门以在期望的时间(通常在大约同一时间或在进气端口的关闭之前不久)关闭排气端口，同时在进气端口打开之前打开排气端口。有时也可以提供进气端口气门。排气端口气门和/或进气端口气门的使用使发动机的操作复杂化并且提供了可能会受到破坏的额外设备。
希望提供一种消除了对曲轴相移的需要的、对置活塞式发动机。还希望提供一种消除了对排气端口气门和/或进气端口气门的需要的、对置活塞式发动机。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种对置活塞式发动机包括：气缸，所述气缸具有布置在所述气缸的中心点的相反两侧上的进气端口和排气端口；进气活塞，所述进气活塞被布置成在所述气缸内在进气活塞下止点位置(IPBDC)与进气活塞上止点位置(IPTDC)之间往复运动，当进气活塞随着所述进气活塞从IPBDC朝向IPTDC至少移动过进气端口的轴向高度(HIP)的距离而移动通过进气端口关闭位置(IPCP)时，进气活塞关闭进气端口，并且当进气活塞随着所述进气活塞从IPTDC向IPBDC移动而移动通过IPCP时，进气活塞打开进气端口；排气活塞，所述排气活塞被布置成在气缸内在排气活塞下止点位置(EPBDC)与排气活塞上止点位置(EPTDC)之间往复运动，当排气活塞随着所述排气活塞从EPBDC朝向EPTDC至少移动过排气端口的轴向高度(HEP)的距离而移动通过排气端口关闭位置(EPCP)时，排气活塞关闭排气端口，并且当排气活塞随着所述排气活塞从EPTDC向EPBDC移动而移动通过EPCP时，排气活塞打开排气端口；进气活塞曲轴，所述进气活塞曲轴被布置成围绕进气活塞曲轴旋转轴线旋转并由进气活塞活塞杆连接到进气活塞；以及排气活塞曲轴，所述排气活塞曲轴被布置成围绕排气活塞曲轴旋转轴线旋转并由排气活塞活塞杆连接到排气活塞。进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，该中心气缸平面穿过气缸的中心点并沿着气缸的中心轴线延伸，进气活塞曲轴和排气活塞曲轴被布置成同相地旋转，并且对HIP和HEP进行选择，并且进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都从中心气缸平面偏移，使得进气活塞在进气活塞从IPBDC朝向IPTDC移动时在如下时间移动通过IPCP：该时间与排气活塞在排气活塞从EPBDC朝向EPTDC移动时移动通过EPCP的时间基本相同。
根据本发明的另一方面，一种对置活塞式发动机包括：气缸，所述气缸具有布置在所述气缸的中心点的相反两侧上的进气端口和排气端口；进气活塞，所述进气活塞被布置成在所述气缸内在进气活塞下止点位置(IPBDC)与进气活塞上止点位置(IPTDC)之间往复运动；排气活塞，所述排气活塞被布置成在气缸内在排气活塞下止点位置(EPBDC)与排气活塞上止点位置(EPTDC)之间往复运动；进气活塞曲轴，所述进气活塞曲轴被布置成围绕进气活塞曲轴旋转轴线旋转并由进气活塞活塞杆连接到进气活塞；以及排气活塞曲轴，所述排气活塞曲轴被布置成围绕排气活塞曲轴旋转轴线旋转并由排气活塞活塞杆连接到排气活塞。进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，该中心气缸平面延伸穿过气缸的中心点并沿着气缸的中心轴线延伸，其中，进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都从中心气缸平面偏移，并且其中，进气活塞和排气活塞被布置成使得进气活塞在进气活塞从IPBDC朝向IPTDC移动时在如下时间关闭进气端口：该时间与排气活塞在排气活塞从EPBDC朝向EPTDC移动时关闭排气端口的时间基本相同。
根据本发明的又一个方面，提供了一种操作对置活塞式发动机的方法，所述对置活塞式发动机包括气缸，所述气缸具有布置在所述气缸的中心点的相反两侧上的进气端口和排气端口。根据所述方法，使进气活塞在所述气缸内在进气活塞下止点位置(IPBDC)与进气活塞上止点位置(IPTDC)之间往复运动，由此，使由进气活塞活塞杆连接到进气活塞的进气活塞曲轴围绕进气活塞曲轴旋转轴线旋转。使排气活塞在气缸内在排气活塞下止点位置(EPBDC)与排气活塞上止点位置(EPTDC)之间往复运动，由此，使由排气活塞活塞杆连接到排气活塞的排气活塞曲轴围绕排气活塞曲轴旋转轴线旋转。使进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都从穿过气缸的中心点并沿着气缸的中心轴线延伸的中心气缸平面偏移，进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，使得进气活塞在进气活塞从IPBDC朝向IPTDC移动时在如下时间关闭进气端口：该时间与排气活塞在排气活塞从EPBDC朝向EPTDC移动时关闭排气端口的时间基本相同。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，可以很好地理解本发明的特征和优点，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的一个方面的对置活塞式发动机的示意图；
图2是根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的进气活塞和排气活塞的活塞运动的曲线图，其中，进气活塞和排气活塞同相地移动；
图3是示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的进气端口和出气端口的打开和关闭的曲线图；
图4A和图4B示出根据本发明的一个方面的、模拟的四缸发动机的进气曲轴角度和排气曲轴角度的打开正时和关闭正时；
图5示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机中的最大扭矩、额定转速和巡航操作模式下的气缸压力；
图6示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的气缸中的气缸卸压压力，其中该发动机以最大扭矩操作；
图7示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的气缸中的气缸卸压压力，其中该发动机以额定转速操作；
图8示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的扭矩输出，其中该发动机以最大扭矩操作；并且
图9示出根据本发明的一个方面的、模拟的对置活塞式发动机的扭矩输出，其中该发动机以额定转速操作。
具体实施方式
图1中示意性地示出了根据本发明的一个方面的对置活塞式发动机21。图1仅旨在示意性地示出本发明的特征以用于讨论的目的，并不一定示出特征的最佳相对尺寸或位置。发动机21包括气缸23，该气缸23具有布置在气缸的中心点29的相反两侧上的进气端口25和排气端口27。进气端口25和排气端口27可以各是一个开口，或者更典型地，特别是对于进气端口来说，可以是围绕气缸衬套的一系列开口。虽然进气端口的开口可以是相同尺寸的，但不必须是相同尺寸的，并且出气端口的开口可以是相同尺寸的，但不必须是相同尺寸的。
发动机21包括进气活塞31，该进气活塞31被布置成在气缸23内在进气活塞下止点位置(IPBDC)(以虚线示出)与进气活塞上止点位置(IPTDC)(以虚线示出)之间往复运动。当进气活塞31随着所述进气活塞从IPBDC朝向IPTDC至少移动过进气端口的轴向高度(HIP)的距离而移动通过进气端口关闭位置(IPCP)时，所述进气活塞31关闭进气端口25，并且当进气活塞随着所述进气活塞从IPTDC向IPBDC移动而移动通过IPCP时，进气活塞打开进气端口。
发动机21包括排气活塞33，该排气活塞33被布置成在气缸23内在排气活塞下止点位置(EPBDC)(以虚线示出)与排气活塞上止点位置(EPTDC)(以虚线示出)之间往复运动。当排气活塞33随着所述排气活塞从EPBDC朝向EPTDC至少移动过排气端口的轴向高度(HEP)的距离而移动通过排气端口关闭位置(EPCP)时，排气活塞33关闭排气端口27，并且当排气活塞随着所述排气活塞从EPTDC向EPBDC移动而移动通过EPCP时，排气活塞打开排气端口。
在图1中，EPBDC被示出为处于排气端口27的底端，然而，EPBDC可以在轴向上进一步低于排气端口的底端。当进气活塞31和排气活塞33处于IPTDC和EPTDC处时，它们之间通常存在间隙。燃料喷射器(未示出)在靠近气缸23的中心点29的点处将燃料喷射到气缸中。
发动机21包括进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39，该进气活塞曲轴35被布置成围绕进气活塞曲轴旋转轴线(IPA)旋转并且通过进气活塞活塞杆37连接到进气活塞，该排气活塞曲轴39被布置成围绕排气活塞曲轴旋转轴线(EPA)旋转并且通过排气活塞活塞杆41连接到排气活塞。
进气活塞曲轴轴线IPA和排气活塞曲轴轴线EPA二者都平行于中心气缸平面延伸，该中心气缸平面穿过气缸23的中心点29并沿着气缸的中心轴线A延伸。
进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39优选被布置成同相地旋转。图2是示出进气活塞31的在进气活塞曲轴35的不同曲柄角处的竖直位置(上曲线)相对于排气活塞33的在排气活塞曲轴39的不同曲柄角处的竖直位置(下曲线)的曲线图，其中，这两个曲线是彼此的镜像图像。通过使进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39同相地旋转，能够优化该系统的运动学，以使发动机上的振动和应力保持最小。
能够对所述HIP和HEP进行选择，并且进气活塞曲轴轴线IPA和排气活塞曲轴轴线EPA能够分别以进气活塞曲轴轴线偏移量ICO和排气活塞曲轴轴线偏移量ECO从所述中心气缸平面偏移，使得进气活塞31随着所述进气活塞从IPBDC朝向IPTDC移动而移动通过所述IPCP以在如下时间关闭进气端口25：该时间与排气活塞33随着所述排气活塞从EPBDC朝向EPTDC移动而移动通过EPCP以关闭排气端口的时间基本相同，如图3中以曲线示出的。进气活塞31被描述为移动通过IPCP的时间与排气活塞33移动通过EPCP的时间“基本”相同，从某种意义上说，可能希望使排气活塞关闭排气端口27略早于进气活塞关闭进气端口25，以有助于例如从进气端口上游的进气通道(未示出)移除任何反吹气体(blowback gases)。这通常能够通过为排气活塞曲轴39提供相对于进气活塞曲轴35不超过约2-3曲柄角度(CAD)的超前(lead)来实现。
使进气活塞31在与排气活塞33移动通过EPCP的时间基本相同的时间移动通过IPCP有助于实现改进的发动机运动学，尤其是通过促进进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39同相地旋转，同时仍然为进气端口25和排气端口27提供最佳的打开和关闭正时，而不需要排气活塞曲轴相对于进气活塞曲轴具有超前角(lead angle)。
此外，通过使进气活塞31在与排气活塞33移动通过EPCP的时间基本相同的时间移动通过IPCP，能够最小化或避免在进气活塞滞后于排气活塞的传统对置活塞式发动机中发生的反向扭矩损失，这是因为进气活塞从IPTDC到IPBDC的整个动力冲程或几乎整个动力冲程能够在燃烧已经开始之后发生。
除了有助于实现改进的发动机运动学和减少反向扭矩损失(尤其通过促进进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39同相地旋转)之外，以本文中描述的方式使进气活塞31在与排气活塞33移动通过EPCP的时间基本相同的时间移动通过IPCP允许消除对排气门的使用，这降低了发动机的重量、成本和复杂性。
图3还示出了能够对HIP和HEP进行选择，并且进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线能够分别从中心气缸平面偏移ICO和ECO，使得：在排气活塞33随着所述排气活塞从EPTDC朝向EPBDC移动而移动超过EPCP以打开排气端口27之后，进气活塞31随着所述进气活塞从IPTDC朝向IPBDC移动而移动超过IPCP以打开进气端口25。图4A示出了用于具有四个气缸的说明性发动机的进气端口的打开和关闭时的曲柄角。从图4A中可以看出，气缸1的进气端口在略大于135°的曲柄角处打开并在225°的曲柄角处关闭，气缸2的进气端口在略大于225°的曲柄角处打开并在315°的曲柄角处关闭，气缸3的进气端口在略大于315°的曲柄角处打开并在45°的曲柄角处关闭，并且气缸4的进气端口在略大于45°的曲柄角处打开并在135°的曲柄角处关闭。图4B示出了用于图4A的具有四个气缸的说明性发动机的排气端口的打开和关闭时的曲柄角。从图4B中可以看出，气缸1的排气端口在略小于135°的曲柄角处打开并在225°的曲柄角处关闭，气缸2的排气端口在略小于225°的曲柄角处打开并在315°的曲柄角处关闭，气缸3的排气端口在略小于315°的曲柄角处打开并在45°的曲柄角处关闭，并且气缸4的排气端口在略小于45°的曲柄角处打开并在135°的曲柄角处关闭。因此，气缸1、2、3和4的进气端口分别在气缸1、2、3和4的排气端口之后期望的CAD处打开，而气缸1、2、3和4的进气端口在与气缸1、2、3和4的排气端口相同(或基本相同)的时间关闭。
目前预期的是，在排气活塞33随着所述排气活塞从EPTDC朝向EPBDC移动而移动通过EPCP之后，进气活塞31能够在所述进气活塞从IPTDC朝向IPBDC移动至多30CAD时移动通过IPCP，但可以实现更大或更小的差值。目前预期的是，在排气活塞33随着所述排气活塞从EPTDC朝向EPBDC移动而移动通过EPCP之后，进气活塞31将在所述进气活塞从IPTDC朝向IPBDC移动不超过约20CAD(典型地约14-18CAD)时移动通过IPCP。进气端口25和排气端口27的打开正时的最佳差值的选择被预期为因发动机而异，其取决于若干个不同的发动机特性。
从图1中可以看出，进气活塞曲轴轴线IPA和排气活塞曲轴轴线EPA偏移到中心气缸平面的同一侧。可能的是，进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线可以偏移到中心气缸平面的相反两侧；然而，预计这种布置将会在运动学方面受到影响。因为在进气活塞曲轴轴线IPA和排气活塞曲轴轴线EPA如图1中所示地偏移到中心气缸平面的同一侧的情况下增强了该发动机的运动学，所以在例如轻质铝发动机缸体被布置在由双头螺栓(throughbolts)保持在一起同时仍容许高气缸压力的两个曲轴轴承盖之间的情况下，能够具有极轻重量的发动机。
进气活塞曲轴轴线IPA和排气活塞曲轴轴线EPA通常从中心气缸平面偏移相等的距离。最佳偏移距离ICO和ECO将因发动机而异。虽然能够使进气活塞曲轴轴线和排气活塞曲轴轴线从中心气缸平面偏移不同的距离，但使它们偏移相同的距离目前被认为提供了最佳的运动学，这又有助于在例如轻质铝发动机缸体被布置在由双头螺栓保持在一起同时仍容许高气缸压力的两个曲轴轴承盖之间的情况下使用极轻重量的发动机。
虽然HIP和HEP在图1中被示出为不同高度的，但它们也可以是相同高度的。如果它们是相同高度的，则仍然能够通过以下方式在与排气端口27相同的时间关闭进气端口25：改变发动机21的结构，例如通过使进气端口25的顶端相对于中心点29的距离不同于排气端口27的顶端相对于中心点的距离，从而使ICO与ECO偏移不同的量，和/或改变进气活塞活塞杆37和排气活塞活塞杆41的长度。然而，通常而言，HEP大于HIP，进气端口25和排气端口27的顶端离中心点29是相等距离的，并且进气活塞活塞杆37和排气活塞活塞杆41是相同长度，所有这些都有助于构造该发动机21，使得ICO和ECO相同，并且能够使该发动机上的应力保持最小，以优化运动学。
图5示出了在最大扭矩操作(1300RPM、2200Nm)、额定转速操作(1900RPM、1880Nm)和巡航操作(1400RPM、950Nm)下具有偏移的进气活塞曲轴和排气活塞曲轴但不具有曲轴相移的、说明性的模拟对置活塞式发动机的气缸压力，其中对于最大扭矩操作和额定转速操作，燃烧事件略早于TDC，而对于巡航操作，燃烧事件在TDC处。图6和图7示出了针对图5中所示的最大扭矩操作和额定转速操作的气缸卸压过程，并且示出了：通过在打开进气端口之前足够早地打开排气端口，能够在进气端口打开之前几乎完成卸压，这能够防止或减少反吹到进气室和进气端口上游的歧管中。
在存在曲轴相位角偏移的传统对置活塞式发动机中，进气活塞朝向TDC的移动的某一部分发生在燃烧事件之后，从而导致明显的扭矩反转。在任何对置活塞式发动机中，使发动机克服摩擦力转动所需的扭矩通常在排气曲轴与进气曲轴之间不均匀地分割。在操作期间，由排气曲轴和进气曲轴传递的扭矩通常也被不均匀地分割。图8和图9示出了在最大扭矩操作(1300RPM、2200Nm)、额定转速操作(1900RPM、1880Nm)下、具有偏移的进气活塞曲轴和排气活塞曲轴但是不具有曲轴相移的模拟的四气缸对置活塞式发动机在进气曲轴和排气曲轴处的动态扭矩和总扭矩(全局扭矩，或者进气曲轴扭矩加上排气曲轴扭矩)。通常会在具有曲轴相位角偏移的传统发动机中发生的高水平的扭矩反转(曲线的低于0Nm线的部分)并不存在。在该模拟发动机中，如图8和图9中所示，与排气曲轴相比，进气曲轴具有更高水平的负动态扭矩(negative dynamic torque)。在该模拟发动机中，对于最大扭矩操作，平均扭矩分割为：约38％进气曲轴对约62％排气曲轴，而对于额定功率操作，平均扭矩分割为：约35％进气曲轴对约65％排气曲轴。
获得了不具有曲轴偏移但在进气曲轴与排气曲轴之间具有10度相位角偏移的模拟发动机在最大扭矩(1300RPM)操作和额定转速(1900RPM)操作下的正向扭矩值和反向扭矩值，用于与图8和图9中所示的具有曲轴偏移的模拟发动机在最大扭矩(1300RPM)(图8)和额定转速操作(1900RPM)(图9)下的正向扭矩值和反向扭矩值进行比较。所述模拟发动机是相同的，不同之处在于一个模拟发动机不具有曲轴偏移，而另一个模拟发动机具有曲轴偏移。不具有曲轴偏移但具有10度相位角偏移的所述模拟发动机的正向扭矩值和反向扭矩值在下表1中示出：
Figure GDA0003135682130000111
具有曲轴偏移但不具有相位角偏移的模拟发动机的正向扭矩值和反向扭矩值在下表2中示出：
Figure GDA0003135682130000112
表1和表2中所示的值之间的百分比差异在下表3中示出：
Figure GDA0003135682130000113
表1、表2和表3中所示的信息表明，相对于不具有曲轴偏移但具有相位角偏移的模拟发动机，能够在具有曲轴偏移但不具有相位角偏移的模拟发动机中获得减小的反向扭矩。虽然也可以减小正向扭矩值，但是目前认为能够在反向扭矩与正向扭矩之间获得期望的平衡，以实现优化的结果。另外，减小反向扭矩能够大大减少发动机上的磨损并且能够允许使用较小质量的发动机部件。
在根据本发明的一个方面的操作对置活塞式发动机21的方法中，其中该发动机包括气缸23，所述气缸23具有布置在气缸的中心点29的相反两侧上的进气端口25和排气端口27，进气活塞31在气缸内在IPBDC与IPTDC之间往复运动，从而使通过进气活塞活塞杆37连接到进气活塞的进气活塞曲轴35绕IPA旋转。在进气活塞31在气缸23内往复运动的同时，排气活塞33在气缸内在EPBDC与EPTDC之间往复运动，从而使通过排气活塞活塞杆41连接到排气活塞的排气活塞曲轴39绕EPA旋转。根据所述方法，IPA和EPA二者都从穿过气缸23的中心点29并沿着气缸的中心轴线A延伸的中心气缸平面偏移，IPA和EPA二者都平行于中心气缸平面延伸，使得进气活塞31在所述排气活塞从IPBDC朝向IPTDC移动时在如下时间关闭进气端口：该时间与排气活塞33在所述排气活塞从EPBDC朝向EPTDC移动时关闭排气端口的时间基本相同。进气活塞曲轴35和排气活塞曲轴39优选同相地旋转。
通过以本文中描述的方式使进气活塞曲轴和排气活塞曲轴偏移，能够以各种各样的方式改变进气端口和排气端口的打开和关闭的正时，并且能够避免对排气端口气门的需要，从而简化发动机的构造。通过使曲轴偏移来改变进气端口和排气端口的打开和关闭的正时有助于操作不具有曲轴相移的发动机，这有助于提供改进的发动机运动学和使用较轻重量的发动机。通过曲轴偏移提供被最佳定时的进气端口和排气端口打开和关闭以及相移的消除还有助于减少由于在进气活塞仍然朝向TDC移动的同时发生燃烧事件而导致的扭矩损失，在进气活塞仍然朝向TDC移动的同时发生燃烧事件通常发生在利用相移的传统发动机中。
在本申请中，诸如“包括”等术语的使用是开放式的，并且旨在与例如“包含”等的术语具有相同的含义，并且不排除存在其它结构、材料或动作的存在。类似地，虽然诸如“能够”或“可以”等的术语的使用旨在是开放式的并且旨在表明该结构、材料或动作不是必需的，但是未使用这些术语并非旨在表明该结构、材料或动作是必不可少的。在结构、材料或动作当前被认为是必不可少的意义上来说，它们被认定为如此。
虽然已经根据优选实施例说明并描述了本发明，但应当认识到，在不脱离权利要求书中阐述的本发明的情况下，可以对本发明做出变型和修改。

Claims (20)

1.一种对置活塞式发动机，包括：
气缸，所述气缸具有进气端口和排气端口，所述进气端口和所述排气端口被布置在所述气缸的中心点的相反两侧上；
进气活塞，所述进气活塞被布置成在所述气缸内在进气活塞下止点位置IPBDC与进气活塞上止点位置IPTDC之间往复运动，当所述进气活塞随着所述进气活塞从所述IPBDC朝向所述IPTDC至少移动过所述进气端口的轴向高度HIP的距离而移动通过进气端口关闭位置IPCP时，所述进气活塞关闭所述进气端口，并且当所述进气活塞随着所述进气活塞从所述IPTDC向所述IPBDC移动而移动通过所述IPCP时，所述进气活塞打开所述进气端口；
排气活塞，所述排气活塞被布置成在所述气缸内在排气活塞下止点位置EPBDC与排气活塞上止点位置EPTDC之间往复运动，当所述排气活塞随着所述排气活塞从所述EPBDC朝向所述EPTDC至少移动过所述排气端口的轴向高度HEP的距离而移动通过排气端口关闭位置EPCP时，所述排气活塞关闭所述排气端口，并且当所述排气活塞随着所述排气活塞从所述EPTDC向所述EPBDC移动而移动通过所述EPCP时，所述排气活塞打开所述排气端口；
进气活塞曲轴，所述进气活塞曲轴被布置成围绕进气活塞曲轴轴线旋转并由进气活塞活塞杆连接到所述进气活塞；以及
排气活塞曲轴，所述排气活塞曲轴被布置成围绕排气活塞曲轴轴线旋转并由排气活塞活塞杆连接到所述排气活塞，
其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，所述中心气缸平面穿过所述气缸的所述中心点并沿着所述气缸的中心轴线延伸，其中，所述进气活塞曲轴和所述排气活塞曲轴被布置成同相地旋转，并且其中，选择所述HIP和所述HEP，并且使所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都从所述中心气缸平面偏移，使得所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPBDC朝向所述IPTDC移动时在如下时间移动通过所述IPCP：该时间与所述排气活塞在所述排气活塞从所述EPBDC朝向所述EPTDC移动时移动通过所述EPCP的时间基本相同。
2.根据权利要求1所述的对置活塞式发动机，其中，对所述HIP和所述HEP进行选择，并且所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都从所述中心气缸平面偏移，使得在所述排气活塞当所述排气活塞从所述EPTDC朝向所述EPBDC移动时移动通过所述EPCP之后，所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPTDC朝向所述IPBDC移动时移动通过所述IPCP。
3.根据权利要求2所述的对置活塞式发动机，其中，在所述排气活塞当所述排气活塞从所述EPTDC朝向所述EPBDC移动时移动通过所述EPCP之后，所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPTDC朝向所述IPBDC移动至多30曲柄角度时移动通过所述IPCP。
4.根据权利要求1所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线被偏移到所述中心气缸平面的同一侧。
5.根据权利要求4所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线从所述中心气缸平面偏移相等的距离。
6.根据权利要求1所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线从所述中心气缸平面偏移相等的距离。
7.根据权利要求1所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气端口的轴向高度不同于所述排气端口的轴向高度。
8.根据权利要求7所述的对置活塞式发动机，其中，所述排气端口的所述轴向高度大于所述进气端口的所述轴向高度。
9.根据权利要求1所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞活塞杆和所述排气活塞活塞杆是相同长度的。
10.一种对置活塞式发动机，包括：
气缸，所述气缸具有进气端口和排气端口，所述进气端口和所述排气端口被布置在所述气缸的中心点的相反两侧上；
进气活塞，所述进气活塞被布置成在所述气缸内在进气活塞下止点位置IPBDC与进气活塞上止点位置IPTDC之间往复运动；
排气活塞，所述排气活塞被布置成在所述气缸内在排气活塞下止点位置EPBDC与排气活塞上止点位置EPTDC之间往复运动；
进气活塞曲轴，所述进气活塞曲轴被布置成围绕进气活塞曲轴轴线旋转并由进气活塞活塞杆连接到所述进气活塞；以及
排气活塞曲轴，所述排气活塞曲轴被布置成围绕排气活塞曲轴轴线旋转并由排气活塞活塞杆连接到所述排气活塞，
其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都平行于中心气缸平面延伸，所述中心气缸平面穿过所述气缸的所述中心点并沿着所述气缸的中心轴线延伸，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都从所述中心气缸平面偏移，并且其中，所述进气活塞和所述排气活塞被布置成使得所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPBDC朝向所述IPTDC移动时在如下时间关闭所述进气端口：该时间与所述排气活塞在所述排气活塞从所述EPBDC朝向所述EPTDC移动时关闭所述排气端口的时间基本相同。
11.根据权利要求10所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴和所述排气活塞曲轴被布置成同相地旋转。
12.根据权利要求10所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞和所述排气活塞被布置成使得：在所述排气活塞当所述排气活塞从所述EPTDC朝向所述EPBDC移动时打开所述排气端口之后，所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPTDC朝向所述IPBDC移动时打开所述进气端口。
13.根据权利要求12所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞被布置成：在所述排气活塞当所述排气活塞从所述EPTDC朝向所述EPBDC移动时打开所述排气端口之后，所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPTDC朝向所述IPBDC移动至多30曲柄角度时打开所述进气端口。
14.根据权利要求10所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线被偏移到所述中心气缸平面的同一侧。
15.根据权利要求14所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线从所述中心气缸平面偏移相等的距离。
16.根据权利要求10所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线从所述中心气缸平面偏移相等的距离。
17.根据权利要求10所述的对置活塞式发动机，其中，所述进气端口的轴向高度不同于所述排气端口的轴向高度。
18.根据权利要求17所述的对置活塞式发动机，其中，所述排气端口的所述轴向高度大于所述进气端口的所述轴向高度。
19.一种操作对置活塞式发动机的方法，所述对置活塞式发动机包括气缸，所述气缸具有进气端口和排气端口，所述进气端口和所述排气端口被布置在所述气缸的中心点的相反两侧上，所述方法包括：
使进气活塞在所述气缸内在进气活塞下止点位置IPBDC与进气活塞上止点位置IPTDC之间往复运动，由此，使由进气活塞活塞杆连接到所述进气活塞的进气活塞曲轴围绕进气活塞曲轴轴线旋转；
使排气活塞在所述气缸内在排气活塞下止点位置EPBDC与排气活塞上止点位置EPTDC之间往复运动，由此，使由排气活塞活塞杆连接到所述排气活塞的排气活塞曲轴围绕排气活塞曲轴轴线旋转；以及
使所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都从穿过所述气缸的所述中心点并沿着所述气缸的中心轴线延伸的中心气缸平面偏移，所述进气活塞曲轴轴线和所述排气活塞曲轴轴线二者都平行于所述中心气缸平面延伸，使得所述进气活塞在所述进气活塞从所述IPBDC朝向所述IPTDC移动时在如下时间关闭所述进气端口：该时间与所述排气活塞在所述排气活塞从所述EPBDC朝向所述EPTDC移动时关闭所述排气端口的时间基本相同。
20.根据权利要求19所述的方法，包括使所述进气活塞曲轴和所述排气活塞曲轴同相地旋转。
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