CN203362314U - 发动机 - Google Patents

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CN203362314U CN 201320123081 CN201320123081U CN203362314U CN 203362314 U CN203362314 U CN 203362314U CN 201320123081 CN201320123081 CN 201320123081 CN 201320123081 U CN201320123081 U CN 201320123081U CN 203362314 U CN203362314 U CN 203362314U
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汤姆·G.·莱昂内
阿尔文·亨利·伯杰
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福特环球技术公司
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    • F16F15/24Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like

Abstract

本实用新型提供了一种发动机,包括:第一曲轴;第二曲轴,所述第二曲轴联接于所述第一曲轴,使得所述第一曲轴与所述第二曲轴共面;第一活塞,所述第一活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第一气缸内往复运动;以及第二活塞,所述第二活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第二气缸内往复运动,所述第二气缸与所述第一气缸对置且共线,并且所述气缸的中心线平行于所述曲轴的平面。本实用新型消除现有技术发动机中由于采用平衡轴而导致的发动机成本、重量、惯性和摩擦的增加。

Description

发动机

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种发动机。

背景技术

[0002] 双反旋转曲轴可以在发动机中使用以消除转矩脉动。例如,包括双反旋转曲轴的发动机可以在曲轴之间具有刚性联接,使得一个曲轴的加速被另一个曲轴在相反旋转方向的加速抵消。因此,可以减小施加在传动系统支撑结构(例如,发动机支架)上的反作用转矩,并且相应地,可以减小在车辆的乘客车厢内感觉到的噪声和振动。

[0003] 双反旋转曲轴发动机的一个示例由Berger等人在US7, 533,639中提供。在该示例中,联接于每个曲轴的竖直定向的气缸成对地设置并且平行地对齐。双反旋转曲轴相互抵消掉彼此对传动系统支撑结构的振动转矩反作用,从而引起“过载极限”或可用的发动机转速降低的减小的振动水平,在该减小的振动水平下,联接于发动机的变矩器能够在噪声、振动、声振粗糙度(NVH)的水平使变矩器被解锁之前保持锁定。较低的过载极限允许更高的效率和燃油经济性,这是因为上述变矩器可以在较低发动机转速下相对于联接于单曲轴发动机的变矩器保持锁定。传动系统的减小的振动还可以实现在一些发动机气缸不点火的情况下进行更大量的过载运转。

[0004] 然而,发明人在此已经认识到这种方法的潜在问题。作为示例,由于四缸发动机的竖直定向的气缸被成对地设置并且平行地布置,所以作用在往复运动的活塞上的惯性力导致固有的不平衡振动,该不平衡振动需要平衡轴来抵消振动,以使发动机被机械地平衡。为发动机添加平衡轴增加了发动机的成本、重量、惯性和摩擦。另外,气缸的竖直定向使发动机的高度更高,这对于发动机装配、车辆造型可能是不理想的,同时这种定向升高了发动机的重心,这可能影响发动机所安装在其中的车辆的稳定性和控制。

实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于提供一种发动机,以至少消除现有技术发动机中由于采用平衡轴而导致的发动机成本、重量、惯性和摩擦的增加。

[0006] 上述问题中的至少一些可以通过一种发动机来解决,该发动机包括:第一曲轴;第二曲轴,其联接于第一曲轴,使得第一曲轴和第二曲轴水平地共面;第一活塞,其能够操作成通过与第一曲轴联接而在第一水平气缸内往复运动;以及第二活塞,其能够操作成通过与第二曲轴联接而在第二水平气缸内往复运动,该第二水平气缸与第一气缸对置且水平地共线。

[0007] 一方面,本实用新型提供一种发动机,包括:第一曲轴;第二曲轴,所述第二曲轴联接于所述第一曲轴,使得所述第一曲轴与所述第二曲轴共面;第一活塞,所述第一活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第一气缸内往复运动;以及第二活塞,所述第二活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第二气缸内往复运动,所述第二气缸与所述第一气缸对置且共线,并且气缸的中心线平行于曲轴的平面。[0008] 根据本实用新型的一个实施例,当所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点时,所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点。

[0009] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴与所述第二曲轴机械地联接,使得所述第二曲轴与所述第一曲轴的旋转方向相反。

[0010] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴的中心线、所述第二曲轴的中心线、所述第一气缸的中心线和所述第二气缸的中心线全部共面。

[0011] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴的中心线和所述第二曲轴的中心线在第一平面内共面,并且所述第一气缸的中心线和所述第二气缸的中心线在与所述第一平面平行且偏离的第二平面内共面。

[0012] 根据本实用新型的一个实施例,发动机还包括:联接于所述第一曲轴或所述第二曲轴的变速器,并且所述第一曲轴和所述第二曲轴包括抵抗来自所述第一曲轴和所述第二曲轴以及来自所述变速器的轴向齿轮力的推力控制轴承。

[0013] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴连同与所述第一曲轴紧密地联接以便沿与所述第一曲轴相同的方向旋转的第一机构一起的惯性矩,与所述第二曲轴连同与所述第二曲轴紧密地联接以便沿与所述第二曲轴相同的方向旋转的第二机构一起的惯性矩相等。

[0014] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一活塞与所述第二活塞在不同的时间点火。

[0015] 根据本实用新型的一个实施例,发动机还包括:第三活塞,所述第三活塞能够操作为通过与所述第一曲轴联接而在第三气缸内往复运动;以及第四活塞,所述第四活塞能够操作为通过与所述第二曲轴联接而在第四气缸内往复运动,所述第四气缸与所述第三气缸对置且共线,并且当所述第三活塞在所述第三气缸内处于下止点并且所述第四活塞在所述第四气缸内处于下止点时,所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点并且所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点。

[0016] 根据本实用新型的一个实施例,一个或多个气缸在一些工况下被停用。

[0017]另一方面,本实用新型提供一种发动机,包括:第一曲轴;第二曲轴,所述第二曲轴联接于所述第一曲轴,使得所述第一曲轴与所述第二曲轴共面;第一活塞,所述第一活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第一气缸内往复运动;以及第二活塞,所述第二活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第二气缸内往复运动,所述第一气缸的中心线和所述第二气缸的中心线相互平行并且垂直于所述曲轴的平面,并且所述第一气缸与所述第二气缸对置。

[0018] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴的中心线和所述第一气缸的中心线在第一平面内共面,并且所述第二曲轴的中心线和所述第二气缸的中心线在第二平面内共面,并且所述第一平面与所述第二平面平行。

[0019] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一气缸的中心线与所述第一曲轴的中心线偏离但不相交,并且所述第二气缸的中心线与所述第二曲轴的中心线偏离但不相交。

[0020] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴与所述第二曲轴机械地联接,使得所述第二曲轴与所述第一曲轴的旋转方向相反。

[0021] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一活塞与所述第二活塞在不同的时间点火。

[0022] 根据本实用新型的一个实施例,发动机还包括:第三活塞,所述第三活塞能够操作为通过与所述第一曲轴联接而在第三气缸内往复运动;以及第四活塞,所述第四活塞能够操作为通过与所述第二曲轴联接而在第四气缸内往复运动。

[0023] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一曲轴的中心线、所述第一气缸的中心线和所述第三气缸的中心线在第一平面内共面,并且所述第二曲轴的中心线、所述第二气缸的中心线和所述第四气缸的中心线在平行于所述第一平面的第二平面内共面。

[0024] 根据本实用新型的一个实施例,所述第一气缸的中心线与所述第三气缸的中心线相互平行,并与所述第一曲轴的中心线偏离,并且所述第二气缸的中心线与所述第四气缸的中心线相互平行,并与所述第二曲轴的中心线偏离。

[0025] 根据本实用新型的一个实施例,当所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点时,所述第三活塞在所述第三气缸内处于上止点,当所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点时,所述第四活塞在所述第四气缸内处于上止点,并且当所述第一活塞在所述第一气缸内处于下止点时,所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点。

[0026] 根据本实用新型的一个实施例,在一些工况下,一个或多个气缸被停用。

[0027] 根据本实用新型的一个实施例,发动机还包括:位于所述第一曲轴上方的第一凸轮轴,所述第一凸轮轴能够操作为致动所述第一气缸的气门和所述第三气缸的气门;以及位于所述第二曲轴下方的第二凸轮轴,所述第二凸轮轴能够操作为致动所述第二气缸的气门和所述第四气缸的气门。

[0028] 又一方面,本实用新型提供一种发动机,包括:第一曲轴;第二曲轴,所述第二曲轴联接于所述第一曲轴,使得所述第一曲轴的旋转轴线与所述第二曲轴的旋转轴线共面,并且所述第二曲轴与所述第一曲轴的旋转方向相反;第一活塞,所述第一活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第一气缸内往复运动;第二活塞,所述第二活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第二气缸内往复运动;第三活塞,所述第三活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第三气缸内往复运动;第四活塞,所述第四活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第四气缸内往复运动;第五活塞,所述第五活塞能够操作成通过与第二曲轴联接而在第五气缸内往复运动;第六活塞,所述第六活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第六气缸内往复运动;第七活塞,所述第七活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第七气缸内往复运动;以及第八活塞,所述第八活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第八气缸内往复运动。

[0029] 根据本实用新型的一个实施例,第一气缸的中心线、所述第二气缸的中心线、所述第三气缸的中心线和所述第四气缸的中心线相互共面并与所述第一曲轴的中心线在第一平面内共面,所述第五气缸的中心线、所述第六气缸的中心线、所述第七气缸的中心线和所述第八气缸的中心线相互共面并与所述第二曲轴的中心线在与所述第一平面平行的第二平面内共面;并且所述第一曲轴的中心线与所述第二曲轴的中心线在垂直于所述第一平面和所述第二平面的第三平面内共面。

[0030] 根据本实用新型的一个实施例,第一气缸的中心线、所述第二气缸的中心线、所述第三气缸的中心线、所述第四气缸的中心线、所述第五气缸的中心线、所述第六气缸的中心线、所述第七气缸的中心线和所述第八气缸的中心线相互平行并且垂直于包含所述第一曲轴的中心线和所述第二曲轴的中心线的平面,并且所述第一气缸的中心线、所述第二气缸的中心线、所述第三气缸的中心线、所述第四气缸的中心线、所述第五气缸的中心线、所述第六气缸的中心线、所述第七气缸的中心线和所述第八气缸的中心线相互偏离并且不与所述第一曲轴的中心线和所述第二曲轴的中心线相交。

[0031] 根据本实用新型的一个实施例,当所述第三活塞在所述第三气缸内处于下止点并且所述第四活塞在所述第四气缸内处于下止点时,所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点并且所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点,并且在所述曲轴旋转90度的情况下,当所述第七活塞在所述第七气缸内处于下止点并且所述第八活塞在所述第八气缸内处于下止点时,所述第五活塞在所述第五气缸内处于上止点并且所述第六活塞在所述第六气缸内处于上止点。

[0032] 根据本实用新型的一个实施例,在一些工况下,一个或多个气缸被停用。

[0033] 根据本实用新型的一个实施例,发动机还包括:联接于所述第一气缸、所述第三气缸、所述第五气缸和所述第七气缸的第一气缸盖,所述第一气缸盖形成第一排气歧管,所述第一排气歧管在所述第一气缸、所述第三气缸、所述第五气缸和所述第七气缸之间共用,并位于所述第一气缸和所述第三气缸下方以及所述第五气缸和所述第七气缸上方;以及联接于所述第二气缸、所述第四气缸、所述第六气缸和所述第八气缸的第二气缸盖,所述第二气缸盖形成第二排气歧管,所述第二排气歧管在所述第二气缸、所述第四气缸、所述第六气缸和所述第八气缸之间共用,并位于所述第二气缸和所述第四气缸下方以及所述第六气缸和所述第八气缸上方。

[0034] 根据本实用新型的一个实施例,第一曲轴包括能够沿第一方向旋转的第一斜齿轮组,并且所述第二曲轴包括能够沿与所述第一方向相反的第二方向旋转的第二斜齿轮组。

[0035] 通过将气缸在双反旋转曲轴中的每一个上定向成使得气缸对置且水平地共线,活塞能够以平衡的方式往复运动而无需平衡轴来保持发动机的机械平衡。这样,在没有源于平衡轴的成本、重量、惯性和摩擦方面的弊端的情况下,双反旋转曲轴发动机可以机械地平衡。此外,通过水平地定向气缸,发动机的重心可以被降低,以提供相对于具有竖直定向的气缸的发动机而言的更大的稳定性。

[0036] 应当理解,提供上面的实用新型内容是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征,其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外,所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

[0037] 本公开的主题将从下文参照附图对非限制性实施例的详细描述中被更好地理解,其中:

[0038] 图1示意性地示出了包括根据本文的发动机的车辆。

[0039] 图2示出了包括两个水平地共面的曲轴的四缸发动机的实施例。

[0040] 图3示出了包括两个竖直地共面的曲轴的四缸发动机的实施例。

[0041] 图4示出了根据本文的八缸发动机的实施例。

[0042] 图5示出了可以与根据本文的发动机实施的推杆气门机构的实施例。[0043] 图6示出了可以与根据本文的发动机实施的推杆气门机构的另一实施例。

[0044] 图7示出了可以与根据本文的发动机实施的进气和排气布局的实施例。

[0045] 图8示出了可以与根据本文的发动机实施的气门机构的另一实施例。

[0046] 图9示出了可以与根据本文的发动机实施的气门机构的又一实施例。

具体实施方式

[0047] 本申请描述双反旋转曲轴发动机的多种实施例,该发动机包括在称为“气缸对置”发动机构型中的水平定向且对置的气缸。“气缸对置”概念可以包括以彼此几乎线性对齐的方式位于发动机的相反侧上的两个气缸的模块。这些对置的气缸内的活塞运动可以是彼此的“镜像”,使得两个活塞的加速力对等且相反,从而相互抵消。当这对活塞联接于单个曲轴时,相关联的连杆可以彼此相对一百八十度地联接;并且因此两个气缸不能够真正地彼此共线。连杆的宽度和连接两个曲轴销的曲轴腹板的厚度迫使一个气缸比另一个气缸更向前地安装。作用在往复运动的活塞上的加速力仍相互抵消,但是由于轴向偏移,可以产生不平衡的力偶。当多缸发动机利用多个气缸对置模块构建时,可以通过将模块定向并调相成使得其固有的不平衡以本文更详细论述的方式相互抵消来提高发动机的平衡特性。

[0048] 双反旋转曲轴气缸对置发动机可以在如图1所示的车辆中实施。在图2中示出了包括四个气缸和水平共面的曲轴的发动机的实施例。在图3中示出了包括四个气缸和竖直共面的曲轴的发动机的实施例。在图4中示出了包括八个气缸和垂直共面的曲轴的发动机的实施例。在图5-6和图8-9中示出了可以与曲轴竖直共面的发动机构型(例如,图3和图4所示的发动机)实施的气门机构的各种实施例。在图7中示出了可以结合到用于四个气缸的气缸盖中的不例性进气和排气路径。在一个实例中,这种气缸盖可以在图4所不的八缸发动机的每一个对置的气缸组上实施。现在通过实例并且参考特定的图示实施例来描述本文的主题。在两个或更多个实施例中基本相同的部件将一致地标识并且尽量少地重复描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中被一致地标识的部件会至少部分地不同。还应当注意,包含在本文中的附图是示意性的。图示实施例的视图通常不是按比例绘制的;特征的纵横比、特征尺寸和数量可能特意被改变以使选定的特征或关系更容易看到。

[0049] 图1示意性地示出了车辆100,其包括将由双反旋转曲轴发动机104产生的动力传输到路面以推进车辆100的传动系统102。特别地,发动机104包括相对于双反旋转曲轴水平地定向的气缸,以提供发动机的机械平衡而无需平衡轴。由发动机104输出的转矩被传递到变速器108,并且进一步通过传动系统102的部件传递以推进车辆100。在一些实施例中,发动机104联接于变矩器106。在车辆安装时,发动机104可以在内部抵消对发动机104可以安装到的车辆100的传动系统支撑结构的惯性反作用转矩,以充分减小在车辆100的乘客车厢内感觉到的噪声和振动。相较于单曲轴发动机构型,消除的反作用转矩允许变矩器106在较低的发动机转速下被锁定,并且其还允许一些气缸在部分负载或没有负载的运转期间被停用。这样,发动机在提高燃油经济性的情况下以更高的效率运转。

[0050] 应当理解,车辆100可以是包括在路面上行驶的车辆、越野车辆、水上交通工具、飞机等在内的任何适当的形式而不偏离本文的范围。尽管传动系统102示出为后轮驱动构型,但是应当理解,在发动机100中可以实施任何合适的传动系统构型而不偏离本文的范围。另外,注意,车辆100并不一定需要是常规的“车辆”。在一些实施例中,发动机104可以包括在由合适的发动机驱动、对发动机的振动敏感的机器中。

[0051] 图2示出了双反旋转曲轴发动机200的实施例,其中,曲轴水平地共面。发动机200包括第一曲轴202和第二曲轴204。第二曲轴204与第一曲轴202操作性地联接,使得第一曲轴202和第二曲轴204以所谓的“并排”构型在发动机200中水平地共面。特别地,第一曲轴202的中心线与第二曲轴204的中心线水平地共面。注意,图2所示的中心线相对于发动机200 (或者发动机200的气缸体)水平地定向。

[0052] 第一活塞206能够操作为通过与第一曲轴202联接而在第一水平气缸208内往复运动。第一活塞206通过第一连杆210联接于第一曲轴202。第二活塞224能够操作为通过与第二曲轴204联接而在第二水平气缸226内往复运动。第二活塞224通过第二连杆228联接于第二曲轴204。这两个曲轴被旋转地联接,使得每个水平气缸内的燃烧引起两个活塞在相反方向上的往复运动大小相等并且两个曲轴在相反旋转方向上的旋转大小相等,在相反旋转方向上大小相等的旋转互相抵制彼此对发动机200的气缸体的扭转反作用。第一水平气缸208的中心线与第二水平气缸226的中心线水平地共线。第一水平气缸208相对于第一曲轴202水平地定向。第二水平气缸226在与第一水平气缸208的水平方向相反的水平方向上相对于第二曲轴204水平地定向。第一气缸和第二气缸的中心线可以平行于第一曲轴和第二曲轴的平面。第一水平气缸208和第二水平气缸226还可以相对于发动机200的气缸体水平地定向。

[0053] 用于第一活塞206的曲柄销旋转地定位在第一曲轴202上,使得当第二活塞224在第二水平气缸226内处于上止点时,第一活塞206在第一水平气缸208内处于上止点。因此,通过第一活塞206的往复运动产生的力被通过第二活塞224的往复运动产生的力平衡。

[0054] 第三活塞212能够操作为通过与第一曲轴202联接而在第三水平气缸214内往复运动。第三活塞212通过第三连杆216联接于第一曲轴202。第四活塞230能够操作为通过与第二曲轴204联接而在第四水平气缸232内往复运动。第四活塞230通过第四连杆234联接于第二曲轴204。第三水平气缸214的中心线与第四水平气缸232的中心线水平地共线。第三水平气缸214相对于第一曲轴202水平地定向。第四水平气缸232在与第三水平气缸214的水平方向相反的水平方向上相对于第二曲轴204水平地定向。第三水平气缸214和第四水平气缸232还可以相对于发动机200的气缸体水平地定向。因此,通过第三活塞212的往复运动产生的力被通过第四活塞230的往复运动产生的力平衡。

[0055] 用于第三活塞212的曲柄销旋转地定位在第一曲轴202上,使得当第四活塞230在第四水平气缸232内处于上止点时,第三活塞212在第三水平气缸214内处于上止点。因此,通过第三活塞212的往复运动产生的力被通过第四活塞230的往复运动产生的力平衡。两个曲轴具有相等的旋转惯性,以便机械地平衡发动机200并且产生对传动系统支撑结构的相等但相反的反作用转矩。

[0056] 在一些实施例中,发动机200中的气缸/活塞的点火顺序可以设定成使得每个气缸/活塞在不同的时间点火,优选地,在点火脉冲之间具有相等的曲轴旋转间隔。通过将点火顺序设定成使得每个气缸在不同的时间点火,可以避免双重点火。双重点火可使曲轴的扭转振动基本加倍,这可导致发动机转矩输出的变化。换言之,相较于对气缸双重点火的发动机构型,通过对每个气缸的单次点火,可以使发动机转矩输出平顺。

[0057] 第一曲轴202包括位于第一曲轴202的第一端的第一斜齿轮218和位于第一曲轴202的第二端的第二斜齿轮220。第一斜齿轮218和第二斜齿轮220可以形成能够沿第一旋转方向旋转的斜齿轮组。第一斜齿轮218和第二斜齿轮220包括沿同一方向倾斜的齿,使得第一斜齿轮218和第二斜齿轮220具有相同的螺旋性。

[0058] 第二曲轴204包括位于第二曲轴204的第一端的第三斜齿轮236和位于第二曲轴204的第二端的第四斜齿轮238。第三斜齿轮236和第四斜齿轮238可以形成能够沿第二旋转方向旋转的斜齿轮组。第三斜齿轮236和第四斜齿轮238包括沿同一方向倾斜的齿,使得第三斜齿轮236和第四斜齿轮238具有相同的螺旋性。

[0059] 第一斜齿轮218的齿和第三斜齿轮236的齿可以以对置的角度布置,使得这些齿相互啮合,以操作性地联接第一斜齿轮218与第三斜齿轮236。类似地,第二斜齿轮220的齿和第四斜齿轮238的齿可以以对置的角度布置,使得这些齿相互啮合,以操作性地联接第二斜齿轮220与第四斜齿轮238。在组装发动机时,曲轴可以弹性地扭转,使得在两组啮合齿轮上可以有标称的扭转预载。该扭转预载可以防止两个曲轴之间的齿轮咔嗒作响以及防止两个曲轴之间的反撞。另外,该扭转预载可以大于在点火脉冲期间会被传递到曲轴的扭转。因此,通过点火脉冲产生的扭转可以不比斜齿轮啮合之间的扭转预载大,并且在两个曲轴之间可以没有旋转的反撞发生。

[0060] 另外,由于位于每个曲轴的相反端处的斜齿轮沿相反的方向传递转矩,所以相对于不在曲轴的各端包括具有相同螺旋性的斜齿轮的构型而言,发动机200的每个曲轴与气缸体之间产生的推力可以减小。在发动机200的构型中,两个曲轴的向前和向后旋转的惯性相互匹配,并且两个曲轴的扭转加速度相等但相反,因此作用在气缸体上的唯一转矩会是从外部源施加的任何转矩,例如从传动系统输出轴或者从诸如发动机气门机构之类的辅助设施施加的转矩。在一个实例中,第一曲轴连同与第一曲轴紧密地联接以便沿与第一曲轴相同的方向旋转的第一机构一起的惯性矩,与第二曲轴连同与第二曲轴紧密地联接以便沿与第二曲轴相同的方向旋转的第二机构一起的惯性矩相等。

[0061 ] 当转矩从一个曲轴传递到另一个曲轴时,螺旋地切割的齿轮组可以在两个曲轴上产生相等但相反的轴向推力。因此,第一曲轴202包括推力控制轴承222而第二曲轴204包括推力控制轴承240。

[0062] 在一些实施例中,第一曲轴202的中心线、第二曲轴204的中心线、第一水平气缸208的中心线、第二水平气缸226的中心线、第三水平气缸214的中心线、以及第四水平气缸232的中心线可以水平地共面。在一些实施例中,第一水平气缸208的中心线、第二水平气缸226的中心线、第三水平气缸214的中心线、以及第四水平气缸232的中心线可以偏离于第一曲轴202的中心线和第二曲轴204的中心线。例如,第一水平气缸208的中心线、第二水平气缸226的中心线、第三水平气缸214的中心线、以及第四水平气缸232的中心线可以位于第一曲轴202的中心线和第二曲轴204的中心线的上方或下方。在一个实例中,第一曲轴202的中心线和第二曲轴204的中心线在第一平面内共面,而第一气缸208的中心线和第二气缸226的中心线在与第一平面平行且偏离的第二平面内共面。通过使气缸相对于曲轴偏离,可以减小膨胀冲程时施加在活塞上的侧向力和摩擦力。

[0063] 第一曲轴202和第二曲轴204包括用来平衡作用在曲柄销和作用在连杆的旋转部分上的离心力的配重(未示出)。注意,图2所示的发动机200包括两对共线的气缸,每对共线的气缸包含互为“镜像”地操作的活塞,因而产生相等但相反的且相互抵消的往复运动的惯性力,使得基本上没有净反力作用在传动系统支撑结构(发动机支架)上。这种概念的其他构型可以具有仅仅一对共线的气缸用于双缸发动机,或者可以具有三对共线的气缸用于六缸发动机或者更多对共线的气缸用于更多缸的发动机,这并不偏离本公开的范围。另夕卜,在一些工况下,可以停用一个或多个气缸。例如,在部分负载下,气缸中的一个或多个可以被停用以提高发动机效率。在一些发动机中,气缸停用会受到发动机支架处的反作用力导致的噪声和振动的限制,因此双反旋转曲轴发动机能够更频繁地停用气缸,和/或在不等的点火间隔停用气缸。

[0064] 与发动机200相比,以单个曲轴运转的一些“气缸对置”发动机包括彼此平行地定向的成对的气缸,但是这些气缸位于曲轴的相反侧上,其中活塞以彼此同相但以相反方向往复运动。在这种构型中,不可能将两个对置的曲柄销定位在沿单个曲轴的长度的同一轴向位置上。相反,两个对置的气缸/活塞组件可以安装在沿单个曲轴的长度的不同位置处。两个曲柄销彼此隔开一百八十度地旋转地定向,以产生在幅度和相位角上彼此相等但方向相反的活塞往复运动,不同之处在于它们在曲轴的旋转轴线的方向上是偏离的。气缸偏离的大小必须至少等于连杆轴承的长度与连接于两个曲柄销的曲轴上的腹板的厚度之和。作用在一对活塞上的往复运动力相互抵消,但是这些被气缸偏离的大小倍增的力产生作用在发动机气缸体上的第一阶和第二阶平摆力偶。另外,在该单曲轴双缸气缸对置构型中,曲轴旋转的任何加速或减速都对发动机的气缸体施加旋转力矩。

[0065] 图3示出了双反旋转曲轴发动机300的实施例,其中曲轴竖直地共面。发动机300中与发动机200的部件基本相同的部件以相同或相似的方式来标识并且不再进一步描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中以相同方式标识的部件可以至少部分地不同。

[0066] 发动机300包括第一曲轴302和第二曲轴304。第二曲轴304与第一曲轴302操作性地联接,使得第一曲轴302和第二曲轴304以所谓的“上-下”构型在发动机300中竖直地共面。特别地,第一曲轴302的中心线与第二曲轴304的中心线竖直地共面。注意,图3所示的每个平面的长边相对于发动机300 (或者发动机300的气缸体)竖直地定向。

[0067] 第一活塞306能够操作为通过与第一曲轴302联接而在第一水平气缸308内往复运动。第一活塞306通过第一连杆310联接于第一曲轴302。第二活塞312能够操作为通过与第一曲轴302联接而在第二水平气缸314内往复运动。第二活塞312通过第二连杆316联接于第一曲轴302。第一水平气缸308的中心线与第二水平气缸314的中心线平行但轴向地偏离。第一水平气缸308相对于第一曲轴302水平地定向。第二水平气缸314在与第一水平气缸308的定向相反的水平方向上相对于第一曲轴302水平地定向。第一水平气缸308和第二水平气缸314还可以相对于发动机300的气缸体水平地定向。第一水平气缸308和第二水平气缸314与第一活塞306和第二活塞312以及第一连杆310和第二连杆316的这种组合,在气缸体上施加了第一阶和第二阶平摆力偶以及对应于第一曲轴302的旋转加速的旋转反作用力。

[0068] 第三活塞324能够操作为通过与第二曲轴304联接而在第三水平气缸326内往复运动。第三活塞324通过第三连杆328联接于第二曲轴304。第四活塞330能够操作为通过与第二曲轴304联接而在第四水平气缸332内往复运动。第四活塞330通过第四连杆334联接于第二曲轴304。第三水平气缸326的中心线与第四水平气缸332的中心线平行且水平地共面。第三水平气缸326相对于第二曲轴304水平地定向。第四水平气缸332在与第三水平气缸326的定向相反的水平方向上相对于第二曲轴304水平地定向。第三水平气缸326和第四水平气缸332还可以相对于发动机300的气缸体水平地定向。

[0069] 联接于第一曲轴302的第一和第二水平气缸308和314形成发动机300的上部双缸气缸对置模块,而联接于第二曲轴304的第三和第四水平气缸326和332形成发动机300的下部双缸气缸对置模块。在所不实施例中,第一气缸308和第三气缸326包括位于右气缸组前面的由第二气缸314和第四气缸332构成的左气缸组。应当理解,在曲轴上,右气缸组可以位于左气缸组的前面,这并不偏离本文的范围。

[0070] 用于第一活塞306的曲柄销旋转地定位在第一曲轴302上,使得当第二活塞312在第二水平气缸314内处于上止点时,第一活塞306在第一水平气缸308内也处于上止点。换言之,第一活塞306的相位设定成以与第二活塞312相等但方向相反的运动往复运动。用于第三活塞324的曲柄销旋转地定位在第二曲轴304上,使得当第四活塞330在第四水平气缸332内处于下止点时,第三活塞324在第三水平气缸326内处于下止点。换言之,第三活塞324的相位设定成以与第四活塞330相等但方向相反的运动往复运动。因此,通过第一活塞306和第二活塞312的往复运动产生的力相互抵消,同时通过第三活塞324和第四活塞330的往复运动产生的力相互抵消。

[0071] 第二曲轴304可以与第一曲轴302联接,使得第一曲轴302和第二曲轴304可以共面并且第二曲轴304在与第一曲轴302相反的方向上旋转。两个曲轴具有相等的旋转惯性,使得双曲轴系统的角加速度和角减速度将不产生气缸体绕曲轴轴线的净角加速度。例如,无论什么时候当一个曲轴的顺时针加速产生对气缸体的逆时针反作用时,另一个曲轴的相等大小的逆时针加速会对气缸体施加抵消的顺时针反作用,从而除了外部作用(例如通过输出轴传递到车辆的车轴的转矩或者由于诸如发动机气门机构之类的辅助设施的不平衡产生的转矩)之外没有净转矩作用在气缸体上。由上部双缸气缸对置模块产生的第一阶平摆力偶的相位设定成抵消由下部双缸气缸对置模块产生的第一阶平摆力偶。然而,由上部双缸气缸对置模块产生的第二阶平摆力偶和由下部双缸气缸对置模块产生的第二阶平摆力偶的相位设定成相互叠加。图3所示的四缸发动机具有与单曲轴四缸气缸对置发动机的惯性平衡特性非常相似的惯性平衡特性,但是具有并不响应于曲轴的扭转加速产生绕曲轴的振动轴线的惯性滚动振动的优点。

[0072] 在一些实施例中,发动机300中的气缸的点火顺序可以设定成使得每个气缸在不同的时间点火。通过将点火顺序设定成使得每个气缸在不同的时间点火,可以避免双重点火。双重点火可使曲轴中的扭转振动基本加倍,这可导致发动机转矩输出的变化。换言之,相较于对气缸双重点火的发动机构型,通过对每个气缸的单次点火,特别是在均匀的点火间隔的情形下,可以使发动机转矩输出平顺。

[0073] 在一些实施例中,第一气缸308的中心线和第四气缸332的中心线可以相互平行并且垂直于包含第一曲轴302的中心线和第二曲轴304的中心线的平面。类似地,第二气缸314的中心线和第三气缸326的中心线可以相互平行并且垂直于包含第一曲轴302的中心线和第二曲轴304的中心线的平面。

[0074] 在一些实施例中,第一曲轴302的中心线和第一气缸308的中心线可以在第一平面内共面,第二曲轴304的中心线和第四气缸332的中心线可以在第二平面内共面,并且第一平面可以平行于第二平面。类似地,第一曲轴302的中心线和第二气缸314的中心线可以在第一平面内共面,第二曲轴304的中心线和第三气缸326的中心线可以在第二平面内共面,并且第一平面可以平行于第二平面。

[0075] 在一些实施例中,第一气缸308的中心线和第二气缸314的中心线可以偏离于第一曲轴302的中心线但不与第一曲轴302的中心线相交。类似地,第三气缸326的中心线和第四气缸332的中心线可以偏离于第二曲轴304的中心线但不与第二曲轴304的中心线相交。

[0076] 在一些实施例中,第一气缸308的中心线和第三气缸326的中心线可以相互平行并且在第一平面内共面。类似地,第二气缸314的中心线和第四气缸332的中心线可以相互平行并且在平行于第一平面的第二平面内共面。另外,第一平面和第二平面可以垂直于包含第一曲轴302的中心线和第二曲轴304的中心线的第三平面。

[0077] 图4示出了八缸双反旋转曲轴发动机400的实施例,其中曲轴竖直地共面。发动机400中与发动机300的部件基本相同的部件以相同或相似的方式来标识并且不再进一步描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中以相同的方式标识的部件会至少部分地不同。

[0078] 第一活塞406能够操作为通过与第一曲轴402联接而在第一水平气缸408内往复运动。第一活塞406通过第一连杆410联接于第一曲轴402。第二活塞412能够操作为通过与第一曲轴402联接而在第二水平气缸414内往复运动。第二活塞412通过第二连杆416联接于第一曲轴402。第一水平气缸408的中心线与第二水平气缸414的中心线水平地共面且平行。第一水平气缸408相对于第一曲轴402水平地定向。第二水平气缸414在与第一水平气缸408的定向相反的水平方向上相对于第一曲轴402水平地定向。第一水平气缸408和第二水平气缸414还可以相对于发动机400的气缸体水平地定向。联接于第一曲轴402的第一和第二水平气缸408和414的组合构成上前部双缸气缸对置模块,其具有固有的第一阶和第二阶平摆力偶以及响应于曲轴的扭转加速的绕曲轴的旋转轴线的滚动振动。

[0079] 第三活塞440能够操作为通过与第一曲轴402联接而在第三水平气缸442内往复运动。第三活塞440通过第三连杆444联接于第一曲轴402。第四活塞452能够操作为通过与第一曲轴402联接而在第四水平气缸454内往复运动。第四活塞452通过第四连杆456联接于第一曲轴402。第三水平气缸442的中心线与第四水平气缸454的中心线水平地共面。第三水平气缸442相对于第一曲轴402水平地定向。第四水平气缸454在与第三水平气缸442的定向相反的水平方向上相对于第一曲轴402水平地定向。第三水平气缸442和第四水平气缸454还可以相对于发动机400的气缸体水平地定向。联接于第一曲轴402的第三和第四水平气缸442和454的这种组合构成上后部双缸气缸对置模块,其具有固有的第一阶和第二阶平摆力偶以及响应于曲轴的扭转加速的绕曲轴的旋转轴线的滚动振动。

[0080] 第一气缸408、第二气缸414、第三气缸442和第四气缸454的组合构成上部四缸气缸对置发动机,其中第一气缸408、第二气缸414、第三气缸442和第四气缸454都联接于第一曲轴402并且旋转地设定相位成在第三活塞440和第四活塞454处于下止点的同时使第一活塞406和第二活塞412处于上止点。在该构型中,上前部双缸气缸对置模块的相位设定成与上后部双缸气缸对置模块隔开一百八十度的曲轴旋转角度。通过上前部双缸气缸对置模块与上后部双缸气缸对置模块之间的这种一百八十度相位差,第一阶平摆力偶相互抵消,而第二阶平摆力偶和曲轴扭转振动相互叠加。该上部四缸气缸对置发动机以气缸之间均匀的点火间隔运转。[0081] 第五活塞424能够操作为通过与第二曲轴404联接而在第五水平气缸426内往复运动。第五活塞424通过第五连杆428联接于第二曲轴404。第六活塞430能够操作为通过与第二曲轴404联接而在第六水平气缸432内往复运动。第六活塞430通过第六连杆434联接于第二曲轴404。第五水平气缸426的中心线与第六水平气缸432的中心线水平地共面。第五水平气缸426相对于第二曲轴404水平地定向。第六水平气缸432在与第五水平气缸426的定向相反的水平方向上相对于第二曲轴404水平地定向。第五水平气缸426和第六水平气缸432还可以相对于发动机400的气缸体水平地定向。联接于第二曲轴404的第五水平气缸426和第六水平气缸432的这种组合构成下前部双缸气缸对置模块,该下前部双缸气缸对置模块具有与其他的双缸气缸对置模块相同的固有不平衡特性。

[0082] 第七活塞446能够操作为通过与第二曲轴404联接而在第七水平气缸448内往复运动。第七活塞446通过第七连杆450联接于第二曲轴404。第八活塞458能够操作为通过与第二曲轴404联接而在第八水平气缸460内往复运动。第八活塞458通过第八连杆462联接于第二曲轴404。第七水平气缸448的中心线与第八水平气缸460的中心线水平地共面。第七水平气缸448相对于第二曲轴404水平地定向。第八水平气缸460在与第七水平气缸448的定向相反的水平方向上相对于第二曲轴404水平地定向。第七水平气缸448和第八水平气缸460还可以相对于发动机400的气缸体水平地定向。联接于第二曲轴404的第七水平气缸448和第八水平气缸460的这种组合构成下后部双缸气缸对置模块,该下后部双缸气缸对置模块具有与其他的双缸气缸对置模块相同的固有不平衡特性。

[0083] 全部联接于同一个第二曲轴404的第五气缸、第六气缸、第七气缸和第八气缸的组合构成下部四缸气缸对置发动机,其中第五活塞、第六活塞、第七活塞和第八活塞的运动的相位调节成在第七活塞446和第八活塞458处于上止点之后或之前90度时,使第五活塞424和第六活塞430处于上止点之前或之后90度。

[0084] 这是在该八缸发动机的上部四个气缸的结构中使用的相同构型。通过下前部双缸气缸对置模块与下后部双缸气缸对置模块的相位之间的这种一百八十度曲轴旋转差,第一阶平摆力偶相互抵消,而这些下部双缸气缸对置模块的第二阶平摆力偶和曲轴扭转振动相

互叠加。

[0085] 这种下部四缸气缸对置发动机与构建在同一个气缸体中的上部四缸气缸对置发动机——其中第一曲轴402的旋转相位相对于第二曲轴404适当地设定——的组合使得由上部四缸气缸对置发动机和下部四缸气缸对置发动机产生的固有的第二阶平摆力偶相互抵消,同时使曲轴的扭转振动相互叠加。通过曲轴旋转的适当的相位设定,第一曲轴402的点火脉冲与第二曲轴404的点火脉冲相交替,从而使整个发动机400具有均匀的点火间隔。通过将点火顺序设定成使得每个活塞在不同的时间点火,可以避免双重点火。在两个曲轴具有大小相等的旋转惯性并且两个曲轴具有大小和相位角相同但是在旋转方向相反的扭转振动的情形下,作用在气缸体上的净惯性扭转振动总和为零。

[0086] 第一水平气缸408、第三水平气缸442、第五水平气缸426和第七水平气缸448形成发动机400的左气缸组,而第二水平气缸414、第四水平气缸454、第六水平气缸432和第八水平气缸460形成发动机400的右气缸组。在所不实施例中,左气缸组位于后气缸组的前面。尽管如此,将注意的是,在曲轴上,右气缸组可以位于左气缸组的前面,这并不偏离本文的范围。[0087] 用于第一活塞406、第二活塞412、第三活塞440和第四活塞452的曲柄销旋转地定位在第一曲轴402上,使得当第三活塞440在第三水平气缸442内处于下止点并且第四活塞452在第四水平气缸454内处于下止点时,第一活塞406在第一水平气缸408内处于上止点并且第二活塞412在第二水平气缸414内处于上止点。换言之,第一活塞406和第二活塞412的相位设定成与第三活塞440和第四活塞452隔开一百八十度。

[0088] 在用于第一活塞406、第二活塞412、第三活塞440和第四活塞452的曲柄销定位在第一曲轴402上的构型中,用于第五活塞424、第六活塞430、第七活塞446和第八活塞458的曲柄销旋转地定位在第二曲轴404上。特别地,用于第五活塞424、第六活塞430、第七活塞446和第八活塞458的曲柄销旋转地定位在第二曲轴404上,使得当第七活塞446在第七水平气缸448内处于下止点并且第八活塞458在第八水平气缸460内处于下止点时,第五活塞424在第五水平气缸426内处于上止点并且第六活塞430在第六水平气缸432内处于上止点。换言之,第五活塞424和第六活塞430的相位设定成与第七活塞446和第八活塞458隔开一百八十度。

[0089] 另外,第二曲轴404以与第一曲轴402成90度地角度旋转或设定相位。因此,当第一、第二、第三和第四活塞处于上止点或下止点时,第五、第六、第七和第八活塞位于气缸的中间。注意,第二曲轴404可以相对于第一曲轴402沿正方向或负方向旋转90度而不偏离本文的范围。这种布置为八缸发动机400提供了完美的动态平衡,并且为每个曲轴提供了均匀的点火间隔,从而减小了为避免啮合齿轮之间的反撞或齿分离而在两个曲轴之间所需的扭转预载。

[0090] 用于第三活塞440和第四活塞452的曲柄销在第一曲轴402上旋转地定位成使得第三活塞440和第四活塞452在角度上偏离第一曲轴402上的第一活塞406或第二活塞412 一百八十度。换言之,第三活塞440和第四活塞452相对于第一活塞406或第二活塞412提前或滞后一百八十度。用于第七活塞446和第八活塞458的曲柄销在第二曲轴404上旋转地定位成使得第七活塞446和第八活塞458在角度上偏离第二曲轴404上的第五活塞424或第六活塞430 —百八十度。换言之,第七活塞446和第八活塞458相对于第五活塞424或第六活塞430提前或滞后一百八十度。

[0091] 在一些实施例中,第一气缸的中心线、第二气缸的中心线、第三气缸的中心线和第四气缸的中心线可以彼此共面并且在第一平面内与第一曲轴的中心线共面。第五气缸的中心线、第六气缸的中心线、第七气缸的中心线和第八气缸的中心线可以彼此共面并且在与第一平面平行的第二平面内与第二曲轴的中心线共面。另外,第一曲轴的中心线和第二曲轴的中心线可以在与第一平面和第二平面垂直的第三平面内共面。

[0092] 在一些实施例中,第一气缸的中心线、第二气缸的中心线、第三气缸的中心线、第四气缸的中心线、第五气缸的中心线、第六气缸的中心线、第七气缸的中心线和第八气缸的中心线可以相互平行,并且垂直于包含第一曲轴的中心线和第二曲轴的中心线的平面。另夕卜,第一气缸的中心线、第二气缸的中心线、第三气缸的中心线、第四气缸的中心线、第五气缸的中心线、第六气缸的中心线、第七气缸的中心线和第八气缸的中心线可以偏离于但不相交于第一曲轴的中心线或第二曲轴的中心线。

[0093] 图5示出了可以与根据本文的发动机实施的推杆气门机构500的实施例。例如,气门机构500可以与发动机200、300、400或另一种适当的发动机构型实施。具体地,气门机构500可以在包括与第二曲轴504竖直地共面的第一曲轴502的发动机中实施。

[0094] 第一活塞506能够操作为通过与第一曲轴502联接而在第一水平气缸508内往复运动。第一水平气缸508可以接收来自进气歧管510的进气并且可以通过排气歧管512排放燃烧气体。进气歧管510能够通过进气门514与第一水平气缸508选择性地连通,并且排气歧管512能够通过排气门520与第一水平气缸508选择性地连通。在一些实施例中,第一水平气缸508可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

[0095] 进气门514可以通过第一凸轮轴518由凸轮致动来控制,第一凸轮轴518位于第一水平气缸508上方和第一曲轴502上方。特别地,第一凸轮轴518的旋转对通过摇臂联接于进气门514的推杆516进行致动,从而致动进气门514。排气门520可以通过第二凸轮轴524由凸轮致动来控制,第二凸轮轴524位于第一水平气缸508上方和第一曲轴502上方以及第一曲轴518下方。特别地,第二凸轮轴524的旋转对通过摇臂联接于排气门520的推杆522进行致动,从而致动排气门520。

[0096] 第二活塞526能够操作为通过与第二曲轴504联接而在第二水平气缸528内往复运动。第二水平气缸528可以接收来自进气歧管530的进气并且可以通过排气歧管512排放燃烧气体。由于第一水平气缸508与第二水平气缸528的竖直共面布置,排气歧管可以被水平气缸共用并且可以在水平气缸之间水平地定向。进气歧管530能够通过进气门532与第二水平气缸528选择性地连通,并且排气歧管512能够通过排气门538与第二水平气缸528选择性地连通。在一些实施例中,第二水平气缸528可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

[0097] 进气门532可以通过第三凸轮轴536由凸轮致动来控制,第三凸轮轴536位于第二水平气缸528下方和第二曲轴504下方。特别地,第三凸轮轴536的旋转对通过摇臂联接于进气门532的推杆534进行致动,从而致动进气门532。排气门538可以通过第四凸轮轴542由凸轮致动来控制,第四凸轮轴542位于第二水平气缸528下方和第二曲轴504下方以及第三凸轮轴536上方。特别地,第四凸轮轴542的旋转对通过摇臂联接于排气门538的推杆540进行致动,从而致动排气门538。相较于包括凸轮轴位于气缸盖中的水平气缸的发动机,通过将凸轮轴定位在曲轴上方和下方并且通过推杆提供气门致动,可以使发动机封装变得更窄。

[0098] 注意,曲轴以简化的形式示出为具有直齿轮齿,但是应当理解,曲轴可以包括通过如上所述的斜齿轮啮合而联接的斜齿轮。另外,注意,用于进气门和排气门的摇臂被分别地定位,但是每个摇臂可以与另一个进气门和排气门的摇臂共用支撑结构。例如,如果每个气缸包括两个进气门,那么两个进气门的摇臂可以由同一个支撑结构(例如,共用的支撑杆)来支撑。

[0099] 图6示出了可以与根据本文的发动机实施的推杆气门机构600的另一实施例。推杆气门机构600中可以与推杆气门机构500的部件基本相同的部件以相同或相似的方式来标识并且不再进一步描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中以相同的方式标识的部件会至少部分地不同。相对于推杆在推杆气门机构500中的定向而言,推杆气门机构600中推杆的定向进行了改动,以使用于每个气缸的进气门和排气门的摇臂对齐。这种对齐可以有助于推杆气门机构600中的进气门和排气门的摇臂共用的公共支撑结构。例如,如果每个气缸包括两个进气门和两个排气门,那么两个进气门的摇臂和两个排气门的摇臂可以由同一个支撑结构(例如,共用的支撑杆)来支撑。

[0100] 图7示出了可以与根据本文的发动机实施的进气和排气布局700的实施例。例如,进气和排气布局700可以在发动机400的每一气缸组中实施。另外,进气和排气布局700可以与推杆气门机构500和600实施。应当理解,进气和排气布局700可以与包括布置成气缸组的水平定向的气缸的任何适当的发动机实施。尽管进气和排气布局700包括四个气缸,但是应当理解,进气和排气布局可适于更多或更少的气缸。例如,该布局可以适于12缸发动机中的6气缸组。

[0101] 对于4缸发动机(例如发动机300)中的双气缸组,理想的是每个气缸组在气缸盖的前表面或后表面处连接于仅仅一个进气歧管,同时在相反的表面处具有一个排气歧管。每一气缸组处的单个进气歧管提供了更少的部件和更容易的组装的优点。

[0102] 布局700包括第一气缸702、第二气缸704、第三气缸706和第四气缸708。第一气缸702包括通过进气歧管710被供给进气的两个进气门。第二气缸704包括通过进气歧管712被供给进气的两个进气门。第三气缸706包括通过进气歧管714被供给进气的两个进气门。第四气缸708包括通过进气歧管716被供给进气的两个进气门。在一些实施例中,每个进气歧管可以包括单独的空气入口以接收进气。在一些实施例中,进气歧管710和712可以结合以形成位于第一气缸702和第二气缸704上方的用来接收进气的空气入口,进气歧管714和716可以结合以形成位于第三气缸706和第四气缸708下方的用来接收进气的空气入口。在一些实施例中,进气歧管710、712、714和716可以结合以形成用来接收进气的共用空气入口。

[0103] 第一气缸702和第三气缸706可以竖直地共面,并且第二气缸704和第四气缸708可以竖直地共面。第一和第二气缸702和704可以与第三和第四气缸706和708竖直地隔开,以容纳竖直共面的曲轴的齿轮组。竖直地隔开为被第一、第二、第三和第四气缸共用的排气歧管718提供了适当的空间。共用的排气歧管718基本上定位在第一气缸702和第二气缸704下方以及定位在第三气缸706和第四气缸708上方。注意,进气和排气布局仅仅是实例,并且可以实施其他布局而不偏离本文的范围。

[0104] 图8不出了可以与每个气缸包括两个气门的发动机实施的气门机构800的另一实施例。气门机构800中与气门机构500的部件基本相同的部件以相同或相似的方式来标识并且不再进一步描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中以相同的方式标识的部件会至少部分地不同。

[0105] 气缸组中的每一个上部气缸均包括接收来自进气歧管810的进气的进气口和将燃烧气体排放到排气歧管812的排气口。进气歧管810和排气歧管812可以在气缸组的上部气缸上并排地定位。换言之,进气歧管810和排气歧管812可以被上部气缸共用。进气歧管810能够通过进气门814与第一水平气缸808选择性地连通,并且排气歧管812能够通过排气门816与第一水平气缸808选择性地连通。进气门814可以通过第一凸轮轴818由凸轮致动来控制,第一凸轮轴818位于第一水平气缸808下方和第二曲轴804上方。特别地,第一凸轮轴818的旋转对通过摇臂联接于进气门814的挺杆820进行致动,从而致动进气门814。排气门816也可以通过第一凸轮轴818由凸轮致动来控制。

[0106] 气缸组中的每一个下部气缸均包括接收来自进气歧管826的进气的进气口和将燃烧气体排放到排气歧管828的排气口。进气歧管826和排气歧管828可以在气缸组的下部气缸上并排地定位。换言之,进气歧管826和排气歧管828可以被下部气缸共用。进气歧管826能够通过进气门830与第二水平气缸824选择性地连通,并且排气歧管828能够通过排气门832与第二水平气缸824选择性地连通。进气门830可以通过第二凸轮轴834由凸轮致动来控制,第二凸轮轴834位于第二水平气缸824上方和第一曲轴802下方。特别地,第二凸轮轴834的旋转对通过摇臂联接于进气门830的挺杆836进行致动,从而致动进气门830。排气门832也可以通过第二凸轮轴834由凸轮致动来控制。注意,第一凸轮轴和第二凸轮轴中的每一个均可以可操作为对发动机组的一个或多个气缸的气门进行致动。

[0107] 可选地,在双缸发动机组上,进气口可以从气缸盖的前表面接收进气,而排气口将排气导向气缸盖的后表面。这将允许位于气缸组的前部的一个进气歧管向两个气缸806和822供给进气,而一个排气歧管将收集来自两个气缸806和822的排气。

[0108] 图9不出了可以与每个气缸包括两个气门的发动机实施的气门机构900的另一实施例。气门机构900中与气门机构800的部件基本相同的部件以相同或相似的方式来标识并且不再进一步描述。然而,应当注意,在本文的不同实施例中以相同的方式标识的部件会至少部分地不同。

[0109] 与气门机构800类似,在气门机构900中,上部气缸共用进气歧管910而下部气缸共用进气歧管926。然而,在气门机构900中,上部气缸和下部气缸共用同一个排气歧管912。进气歧管910可以位于上部气缸上方,而排气歧管912可以基本位于气缸组的上部气缸下方。进气歧管910能够通过进气门914与第一水平气缸908选择性地连通,并且排气歧管912能够通过排气门916与第一水平气缸908选择性地连通。进气门914可以通过第一凸轮轴920由凸轮致动来控制,第一凸轮轴920位于第一水平气缸908下方和第二曲轴904上方。特别地,第一凸轮轴920的旋转对通过摇臂联接于进气门914的推杆918进行致动,从而致动进气门914。排气门916也可以通过第一凸轮轴920由凸轮致动来控制。

[0110] 进气歧管926可以位于下部气缸下方,而排气歧管912可以基本位于气缸组的下部气缸上方。进气歧管926能够通过进气门928与第二水平气缸924选择性地连通,并且排气歧管912能够通过排气门930与第二水平气缸924选择性地连通。进气门928可以通过第二凸轮轴934由凸轮致动来控制,第二凸轮轴934位于第二水平气缸924上方和第一曲轴902下方。特别地,第二凸轮轴934的旋转对通过摇臂联接于进气门928的推杆932进行致动,从而致动进气门928。排气门930也可以通过第二凸轮轴934由凸轮致动来控制。注意,第一凸轮轴和第二凸轮轴中的每一个都可以可操作为对发动机组的一个或多个气缸的气门进行致动。

[0111] 注意,用语“水平”和“竖直”以及本文描述的其他方向是相对于发动机的曲轴而限定的,并不一定是相对于重力而限定的,因为发动机可以相对于地面以多种定向定位在车辆中。

[0112] 注意,包含在本公开中的附图是示意性的,并且所示实施例的视图通常不是按比例绘制的;特征的纵横比、特征尺寸和数量可能特意被改变以使选定的特征或关系更容易看到。

[0113] 应当理解,本文公开的构型在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解,因为可以存在众多的变型。例如,上面的技术能够应用于适当的偶数个对置气缸,包括2缸、4缸、6缸、8缸、10缸、12缸等。最后,应当理解,本文描述的物品、系统和方法在本质上是示例性的,并且这些具体实施例或实例不应在限制性的意义上来理解,因为可以想到众多的变型。因此,本公开包括本文公开的各种系统和方法的所有新颖且非显而易见的组合和子组合,及其任何和所有等同形式。

[0114] 所附权利要求特别指出了被认为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能会述及“一个”元件或“第一”元件或其等同称谓。这种权利要求应当理解为包括一个或多个这种元件的结合,既不要求两个或更多个这种元件也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合可以通过对当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而被要求保护。这种权利要求一无论其在范围上与原始权利要求相比是更宽、更窄、相同还是不同一也应当被认为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种发动机,其特征在于,包括: 第一曲轴; 第二曲轴,所述第二曲轴联接于所述第一曲轴,使得所述第一曲轴与所述第二曲轴共面; 第一活塞,所述第一活塞能够操作成通过与所述第一曲轴联接而在第一气缸内往复运动;以及 第二活塞,所述第二活塞能够操作成通过与所述第二曲轴联接而在第二气缸内往复运动,所述第二气缸与所述第一气缸对置且共线,并且气缸的中心线平行于曲轴的平面。
2.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,当所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点时,所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点。
3.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,所述第一曲轴与所述第二曲轴机械地联接,使得所述第二曲轴与所述第一曲轴的旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,所述第一曲轴的中心线、所述第二曲轴的中心线、所述第一气缸的中心线和所述第二气缸的中心线全部共面。
5.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,所述第一曲轴的中心线和所述第二曲轴的中心线在第一平面内共面,并且所述第一气缸的中心线和所述第二气缸的中心线在与所述第一平面平行且偏离的第二平面内共面。
6.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,还包括: 联接于所述第一曲轴或所述第二曲轴的变速器,并且所述第一曲轴和所述第二曲轴包括抵抗来自所述第一曲轴和所述第二曲轴以及来自所述变速器的轴向齿轮力的推力控制轴承。
7.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,所述第一曲轴连同与所述第一曲轴紧密地联接以便沿与所述第一曲轴相同的方向旋转的第一机构一起的惯性矩,与所述第二曲轴连同与所述第二曲轴紧密地联接以便沿与所述第二曲轴相同的方向旋转的第二机构一起的惯性矩相等。
8.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,所述第一活塞与所述第二活塞在不同的时间点火。
9.根据权利要求1所述的发动机,其特征在于,还包括: 第三活塞,所述第三活塞能够操作为通过与所述第一曲轴联接而在第三气缸内往复运动;以及 第四活塞,所述第四活塞能够操作为通过与所述第二曲轴联接而在第四气缸内往复运动,所述第四气缸与所述第三气缸对置且共线,并且当所述第三活塞在所述第三气缸内处于下止点并且所述第四活塞在所述第四气缸内处于下止点时,所述第一活塞在所述第一气缸内处于上止点并且所述第二活塞在所述第二气缸内处于上止点。
10.根据权利要求9所述的发动机,其特征在于,一个或多个气缸在在部分负载下被停用。
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