专利名称：发动机装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种发动机装置，更具体而言，本发明涉及一 种必定带有两个活塞-气缸组件的发动机装置，其中，包含在第一活 塞- 气缸组件或装置中的、位于第一气缸内的第一活塞与包含在第二 活塞-气缸组件或装置中的、位于第二气缸内的第二活塞相互连接， 且所述的两个活塞-气缸组件带有进气阀。所述的两个活塞-气缸组件适于与齿轮单元相配合，齿轮单元适 于将平动运动转化为旋转运动。更特定而言，本发明致力于提出一种由空气-燃料驱动的发动机 装置、或者一种由废气驱动的发动机装置，和/或致力于将所述两类发 动机装置互连成一种与发动机装置相适应的机组。
背景技术：
现有技术中多种不同的实例已在先公开了与上述技术领域和实质 内容相关的方法、装置、以及构造。现有技术的状况包括了基于"奥托(Otto)"发动机技术的发动机 装置，这种发动机装置利用曲轴装置来进行工作，曲轴装置作为在气 缸中运动的活塞与发动机输出轴或曲轴之间的传动装置。为此目的，要利用活塞中的短轴和为各个活塞设置的、围绕着曲 轴的轴承。从大约100年前第一台发动机被在美国设计出来起，这种传动技 术就已经被采用了 。这就意味着通常至少需要两个气缸(适用于四沖程发动机的情 况)来在输出轴或曲轴处产生出单圏发动机转动，这自然就意味着 在发动机的每一圏转动中，这些气缸都要被输送一次空气-燃料混合 物，因而，发动机的每一转中要输入两次空气-燃料混合物。6此外，这种设计的作用功能在于 一个气缸只在约1.5圏时产生 作用，而其余时候是受到抽拉来完成不同的操作功能，如此等等。在发动机工作过程中，发电机、水泵、液压泵等设备是有效的， 它们为了运转需要从这两个气缸获取能量。因而，为了能令人满意地进行工作，发动机必须工作在约为 1000RPM (转/分钟)的高怠速上，对于柴油机，其最高转速为2500 -3500RPM,对于汽油驱动的发动机(汽油4几)，最高转速为5000-7000RPM。"奥托，，发动机技术以及柴油机技术意味着所产生的发动机动力在 低转速时的扭矩低，由于这一原因，这些发动机通常工作在高转速上， 以便于能提高扭矩。由于"奥托"发动机技术和柴油机是这样进行工作 的，所以，在高转速时，这些发动机不能充分利用供送来的燃料，因 而，燃料消耗增加了，但产生出的功率并没有同等程度地增加。一部分现有技术是由空气-燃料驱动的发动机装置，其至少包括 一个活塞-气缸组件，在该组件中，活塞可往复运动地布置在气缸中， 发动机装置还包括与气缸顶部相关的气阀，其是一个或多个进气阀和 一个或多个出气阀或排气岡，还设置有对空气-燃料混合物进行点火 的装置，其中，混合物在气缸中由活塞的运动进行压缩。本领域中还存在由废气驱动的发动机装置，其必定包括一个活塞 -气缸组件，其中，活塞可往复运动地布置在气缸中，与气缸相关的 气阀位于上方，气阀包括一个或多个进气阀和一个或多个排气阀。在专利文献BE-A-903173和WPI/DERVENT文摘中也公开了一 些现有技术。发明内容考虑到上述的状况，本领域技术人员必须要对如下的问题作技术 上的考虑，以便于能对上文讨论的一个或多个技术问题提供解决方案 在一方面，首先要对要实施的措施和/或措施的后果有必要的洞察力； 在另一方面，对所需手段的必要选择，考虑到这样的情况，如下的技 术问题对于本发明技术主题的研发过程而言将是相关的。上文参照一种发动机装置对现有技术进行了分析，该发动机装置 必定包括两个活塞-气缸组件，其中，第一活塞-气缸组件中的第一 活塞位于第一气缸中，第一活塞与包含在第二活塞—气缸组件中的、 位于第二气缸中的第二活塞互连，所述气缸-活塞组件带有进气阀和 排气阀，且所述两活塞-气缸组件适于与齿轮单元相配合，将平动运 动转换为旋转运动，考虑到这样的现有技术状况，可将所要解决的技 术问题看作是如何实现技术措施的重要性和/或相关的优点，为此需要进行的技术考虑是-两活塞-气缸组件中分配给各个气缸的活塞都能将发动机的转 轴驱动半圏，并能串联地依次工作，这使得发动机完成整圈的运转；-分配给一对气缸的两个活塞可独立于发动机所包含的其它成对 气缸及其对应活塞地进行工作，这就要求能针对所需的驱动力独立地 调控每个活塞/气缸对；-在具有四个气缸或多个气缸的发动机中，与活塞相关的两个气 缸可平^亍地工作；- 一个活塞/气缸对的关断将不会对发动机转轴造成过载；-在发动机开始运动之后，扭矩立即就能达到高值，且随着发动 机转速的增加，扭矩能增大一些；-可选择较低的转速一例如小于300 - 600RPM的转速作为最大转速；-在必需的情况下，高的扭矩要求尽可能采用简单的齿轮机构； -选定的发动机转速将更好地适应于驱动轮的转速，由此能实现 低的燃料效率，并能采用更小的齿轮箱；-上述的设计和构造使得发动机的总装备重量减轻；和/或 -可选择汽油(轻质油)、柴油、以及不同的气体作为燃料。 所存在的技术问题在于实现一些结构性措施的重要性和/或相关 的优点，需要采取其中的结构性措施来形成一种由空气-燃料混合物 驱动的发动机装置，其至少包括一个活塞-气缸组件，其中， 一个活 塞可往复运动地布置在气缸中，发动机装置包括与气缸顶部相关的气页阀，其是一个或多个进气阀和一个或多个排气阀，发动机装置还包括 对气缸中由活塞运动加压的空气-燃料混合物进行点火的装置，发动 机装置还包括两个活塞-气缸组件，它们适于相互同步地运动，以使 得第一活塞-气缸组件中的第一活塞与第二活塞-气缸组件中的第二 活塞直接或间接地配合工作。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要釆取其中的结构性措施，以便于使与气缸顶部相关的进气 阀和排气阀能与第一活塞-气缸组件中的第一气缸和第二活塞-气缸 组件中的第二气缸相关联，且所述气阀被进行控制以使得所述第 一活 塞 - 气缸组件中的一个做功沖程或做功步骤能在所述第二活塞-气缸 组件中促成排气沖程或排气步骤，且所述第二活塞-气缸组件中的一 个做功冲程能促成所述第一活塞-气缸组件中的排气沖程。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要釆取其中的结构性措施，以便于利用齿条的中介作用将所 述第一活塞与所述第二活塞相互固连成单元体，且两活塞利用齿轮轴 相互直接配合协作。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于使得所述第一活塞与第一 齿条固连成单元体，所述第二活塞与第二齿条固连为单元体，其中， 两齿条与齿轮轴相配合。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于使得所述第一齿条相对于 所述第二齿条成一定的角度，该角度小于直角。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于设计一种由废气驱动的发 动机装置，其必定包括一个活塞-气缸组件，其中， 一个活塞可往复 运动地布置在气缸中，并包括与气缸顶部相关的气阀，气阀是将由两 个活塞-气缸组件形成的一个或多个进气阀与一个或多个排气阀，两 组件适于相互同步地运动，以使得头一个(第三)活塞-气缸组件中9的第一活塞与第二个(第四)活塞-气缸组件中的第二个(第四)活 塞直接或间接地配合，其中，与气缸顶部相关的进气阀和排气阀被配 置给头一个(第三)活塞-气缸组件中的头一个(第三)气缸以及第 二个(第四)活塞和气缸组件中的第二个(第四)气缸。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于能对所述气阀进行调控， 从而使得所述头一个(第三)活塞-气缸组件中通过输送加压废气所 获得的一个做功沖程促成第二个(第四)活塞-气缸组件中的排气冲 程或步骤，且所述第二个(第四)活塞-气缸组件中通过接收加压废 气所形成的做功冲程促成所述头一个(第三)活塞-气缸组件中的排 气沖程或步骤。存在这样的技术问题实现一 些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于能借助于与齿轮轴相配合 的齿条的中介作用使所述头一个(第三)活塞和第二个(第四)活塞 能相互固连成单元体，并相互直接配合。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于使得所述头一个(第三) 活塞与头一个(第三)齿条固连成单元体，并使得所述第二个(第四) 活塞与第二个(第四)齿条固连成单元体，其中，两齿条都与齿轮轴 相配合。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要采取其中的结构性措施，以便于使得所述头一个(第三) 齿条相对于所述第二齿条成一定的角度，该角度小于直角。存在这样的技术问题实现一些结构性措施的重要性和/或相关的 优点，需要釆取其中的结构性措施，以便于使得一个或多个由空气-燃料混合物驱动的发动机装置与同一转轴相协作，并使得一个或多个 这样的空气-燃料驱动发动机装置能与一个或多个废气驱动发动机装 置相协作，其中的一个或多个废气驱动发动机也与所述的同一转轴相 协作。存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 在任何情况下都使另外两个活塞-气缸组件中的第三活塞与第四活塞 互连，其中的笫三活塞位于第三活塞-气缸组件所包含的第三气缸中， 第四活塞位于第四活塞-气缸组件所包含的第四气缸中，且相关的进 气阀和排气阀适于与将所述平动运动转换为旋转运动的齿轮单元相配 合，其中，第一气缸的排气阀将与第三气缸的进气阀互连，第二气缸 的排气阀与第四气缸的进气阀互连，且所述第三和第四气缸的排气阀
将被用于排出燃烧后的废气。
存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 当第一气缸在由燃料推动时促使第一活塞移动到下方位置(靠近于齿 轮单元的转轴)，同时，将第二气缸中的第二活塞移动到其上方位置(远 离齿轮单元中动力轴或从动轴)。
存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 在这些活塞的运动过程中，为两个分开且单独的事件或功能件作了预 先的准备。
存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 在第一气缸中第一活塞的运动受到阻抑的同时，使得紧邻的前一工作 循环所产生的废气被压缩。
存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 能利用排气阀的开启/关闭时间来调节运动速度。
存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 当排气阀开启时使得废气压力能被引导给第四气缸，且第四气缸的进 气阀能使第四气缸中的第四活塞受到推动，从而能获得额外的做功输入，且不需要为此运动从外部输送燃料。存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 使得第四和第三气缸中分别重复同一过程，而废气经第三、第四气缸 的排气阀排出，例如排出到消音器中。存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 实现如下的设计如果成对协作的活塞-气缸组件的工作转速(或怠 速)低于齿轮单元的转速，不会对齿轮单元输出轴的转动造成有效影 响。存在这样的技术问题实现一些技术措施和技术性考虑的重要性 和/或相关的优点，其中的结构性措施和技术性考虑是必需的，以便于 当额外供送的能量被选定为微小量时一例如当处于下坡路段而对额外 能量的供送执行节控时，使得车辆在这样的条件下行驶停止工作的 气缸-活塞组件不对齿轮单元进行制动，在增大外部能量供送的情况 下一例如在加速时，启动后的气缸-活塞组件将追上齿轮单元的输出 轴，而后参与到连续的工作中。本发明将如下的内容作为与上文介绍的现有技术的分界点 一种 空气-燃料驱动的发动机装置，其包括至少一个活塞-气缸组件， 其中，活塞可往复运动地布置在气缸中；与气缸顶部相关的气阀，其 为一个或多个进气阀和一个或多个排气阀；以及对气缸中由活塞运动 加压的空气-燃料混合物进行点火的装置。为了能解决上文提到的 一个或多个技术问题，本发明公开了如下 技术两个活塞-气缸组件适于相互同步地运动，以使得第一活塞-气缸组件中的第 一活塞与第二活塞-气缸组件中的第二活塞直接或间 接地配合，并使得与气缸顶部相关的进气阀和排气阀被配置给第一活 塞-气缸组件中的第 一气缸和第二活塞-气缸组件中的第二气缸，且 所述气阀受到控制以使得所述第一活塞-气缸组件中的一个做功冲程 能促成所述第二活塞—气缸组件中的排气冲程，且所述第二活塞—气缸组件中的做功沖程促成所述第 一活塞-气缸组件中的排气沖程。
作为落入到本发明基本理念范围内的 一种拟议实施方式，本发明
还公开了如下特征借助于齿条的中介作用，将所述第一、第二活塞 相互固连成单元体，其中的齿条与齿轮轴相互直接配合。
还公开了如下的特征所述第一活塞与第一齿条固连成单元体， 且所述第二活塞与第二齿条固连成单元体，其中，两齿条与齿轮轴相 配合。
还提出了如下的特征所述第一齿条相对于所述第二齿条成一定 的角度，该角度小于直角。
本发明还公开了一种由废气驱动的发动机装置，其包括至少一 个活塞-气缸组件，其中，活塞可往复运动地布置在气缸中；与气缸 顶部相关的气阀，其是一个或多个进气阀和一个或多个排气阀。
为了能解决上文提到的一个或多个技术问题，本发明公开了如下 技术两个活塞-气缸组件适于相互同步地运动，以使得头一个(第
三) 活塞-气缸组件中的第一活塞与笫二个(第四)活塞-气缸组件 中的第二个(第四)活塞直接或间接地配合，并且，与气缸顶部相关
的进气阀和排气阀被配置给头一个(第三)活塞-气缸组件中的头一 个(第三)气缸以及第二个(第四)活塞和气缸组件中的第二个(第
四) 气缸，且所述气阀受到控制，以使得所述头一个(第三)活塞-气缸组件中由于供送加压废气而获得的一个做功冲程促成所述第二个
(第四)活塞-气缸组件中的排气冲程，且所述第二个(笫四)活塞 -气缸组件中由于供送加压废气而获得的做功冲程促成所述头一个 (第三)活塞-气缸组件中的排气冲程。
作为落入到本发明基本理念范围内的 一种拟议实施方式，本发明 还公开了如下特征所述头一个(第三)活塞和第二个(笫四)活塞 被相互固连成单元体，并借助于齿条的中介作用相互直接地配合，其 中的齿条与齿轮轴相配合。
还公开了如下的特征所述头一个(第三)活塞与头一个(第三) 活塞杆固连成单元体，且所述第二个(第四)活塞与第二个(第四)齿条固连成单元体，其中，两齿条都与齿轮轴相配合。
另外，还公开了特征所述头一个(第三)齿条相对于所述第二 齿条成一定的角度，该角度小于直角。
本发明还包含一种与发动机装置相关的机组，其中， 一个或多个 由空气-燃料驱动的发动机装置与同一转轴相协作，且一个或多个由 空气-燃料驱动的这些发动机装置与一个或多个由废气驱动的发动机 装置相协作，类似地，由废气驱动的发动机装置也与所述的同一转轴 相协作。
另外，本发明将如下公开的内容作为与上文介绍的现有技术的分 界点 一种发动机装置，其带有至少两个活塞-气缸组件，其中，包 含在第一活塞-气缸组件中的、位于第一气缸中的第一活塞与包含在 第二活塞-气缸组件中的、位于第二气缸中的第二活塞互连，且所述 的各个活塞-气缸组件都带有用于输送燃料混合物的进气阀、以及用 于排出废气的排气阀，所述的两个活塞-气缸组件适于与将平动运动 转换为旋转运动的齿轮单元相配合。
为了能解决上文提到的 一个或多个技术问题，本发明特别地公开 了如下的特征设置至少两个另外的活塞-气缸组件，以对现有技术 进行补充，其中一个组件带有第三活塞，包含在第三活塞-气缸组件 中的、位于第三气缸中的第三活塞与包含在第四活塞-气缸组件中的、 位于第四气缸中的第四活塞互连，组件带有相应的进气阀和排气阀， 两组件适于与将平动运动转换为旋转运动的所述齿轮单元相配合，第 一气缸的排气岡与第三气缸的进气阀互连，且第二气缸的排气阀与第 四气缸的进气阀互连，且与第三、第四气缸相关的排气阀将被用于排 出燃烧后的废气。
作为落入到本发明基本理念范围内的 一种拟议实施方式，本发明 还公开了如下特征当所述第一活塞-气缸组件中的第一气缸由燃料 作用时，第一活塞移动向下方位置，同时，第二气缸中的第二活塞移 向其上方位置。
在该运动过程中，发生了两个事件笫一气缸中第一活塞的运动受到阻抑，与此同时，前一循环中产生的废气随之被压缩。 利用排气阀的开启/闭合时间来对运动速度进行调节。 当所述第一活塞-气缸组件中的排气阀开启时，废气压力被引导 给第四气缸，且该气缸的进气阀使得第四气缸中的第四活塞受到驱动， 从而获得额外的做功输入，且无需为此运动而额外地从外界供送能量。
还公开了特征在第四气缸和第三气缸中重复地进行同样的过程， 同时，废气从第三、第四气缸的排气阀排出，例如排出到消音器中。
如果相互协作的成对的活塞-气缸组件的工作速度(或怠速)小 于作用到齿轮单元上的转速，输出轴的转动不受到影响。
还公开了如下的特征当外加能量被选定为微小量时一例如当车 辆处于下坡状况而对外加能量的供送执行节控时，车辆将在这样的条 件下行驶停止工作的气缸-活塞组件不对齿轮单元的运动进行制动， 在增大外加能量供送的情况下一例如在加速情况下，气缸-活塞组件 将追上齿轮单元的转动轴，而后参与到连续的工作中。
本发明的优点主要被认为是本文所公开的本发明特征、以及具体 的显著性区别特征，该优点在于其对现有状况进行了改造，形成了一 种空气-燃料驱动的发动机装置和/或废气驱动的发动机装置，其带有 至少两个活塞-气缸组件，其中，被包含在第一活塞-气缸组件中的、
位于第一气缸中的第一活塞与包含在第二活塞-气缸组件中的、位于 第二气缸中的第二活塞互连，且所述的各个活塞-气缸组件都带有进
气阀和排气阀，所述两活塞-气缸组件适于与将平动运动转换为旋转 运动的齿轮单元相配合。
在这样的实例中，能利用两个另外的活塞-气缸组件，且利用相 关的进气阀和排气阀，使包含在第三活塞-气缸组件中的、位于第三 气缸中的第三活塞与包含在第四活塞-气缸组件中第四气缸中的第四 活塞互连，所述两个额外的活塞-气缸组件适于与将平动运动转换为 旋转运动的所述齿轮单元相配合。
第一气缸的排气阀可与第三气缸的进气阀互连，而第二气缸的排 气阀可与第四气缸的进气阀互连。第三、第四气缸的排气阀可被用来
15将燃烧后的废气清除出。
那些被总体上认为是本发明区别特征的内容被限定在后附权利要 求1的区别特征部分中。
作为例示，下文将参照附图更为详细地介绍目前提议的一种实施
方式，该实施方式展示了与本发明相关的重要特征。在附图中
图l表示了一种发动机装置，其带有两对成对动作的发动机-气 缸组件，其中，第一对活塞-气缸组件构成了由空气-燃料驱动的发 动机装置，而第二对活塞-气缸组件构成了由废气驱动的发动机装置； 图2是图1所示发动机装置的侧视图3表示了将平动运动转换为旋转运动的齿轮单元的第一实施方
式；
图4表示了将平动运动转换为旋转运动的齿轮单元的第二实施方 式；以及
图5表示了一种发动机装置，其带有两对成对配合的活塞-气缸 组件，每个组件都可由空气-燃料混合物进行驱动。
具体实施例方式
借助于下文的介绍，应当强调的是在下文对目前提议的一种实 施方式所进行的描述中，选用了一些词语和特定的术语，以此来总体 上清晰地描述本申请所公开的发明理念，其中的实施方式展示了与本 发明相关的重要区别特征，并被清楚地表示在附图中。
但是，在此前提下，应当牢记的是文中所选用的表述不应被看 作被排它性地局限于文中选用的词语，而是应当这样来理解各个所选 用的词语使得这些词语除了本身的含义之外，还涵盖了所有的技术 等同手段，其按照相同或基本上相同的方式来发挥作用，以便于在这 样的实例中能实现相同或基本上相同的目的和/或技术效果。
参照图l到图5,图中示意性地详细表示了本发明的基本前提状 况，并借助于目前提出的、下文将要详细描述的实施方式，具体地给 出了本发明相关的重要特征。
16图1以局部剖面图的形式表示了由空气-燃料混合物驱动的发动 机装置l，在该发动机装置l，第一活塞11可往复运动地布置在第一
气缸12中，与活塞顶部相关的气阀13、 14是一个或多个进气阀以及 一个或多个排气阀或出气阀，发动机装置还包括点火装置(图中未示 出),其对气缸12中由活塞11运动加压的空气-燃料混合物执行点火。
两个气缸-活塞组件1、 2适于相互同步地运动，以使得第一气缸 -活塞组件l中的第一活塞ll与第二气缸-活塞组件2中的第二活塞 21直接或间接地配合，而且，与气缸顶部相关的进气阀13、 23和排 气阀14、 24被配置给第一气缸-活塞组件1中的第一活塞ll和第二 气缸-活塞组件2中的第二气缸22。
所述气阀受到调控，以使得所述第一气缸-活塞组件1中的一个 做功冲程促成所述第二气缸-活塞组件2中的排气冲程，且所述第二 气缸-活塞组件2中的做功冲程促成所述第一气缸-活塞组件1中的 排气冲程。
在图1中更为具体地表示出如下的特征利用齿条6的中介作用 将所述第一活塞ll与第二活塞21相互固连成单元体，其中的齿条与 齿轮轴5a、以及惯性轮50直接配合。
所述第一活塞11可与第一齿条6固连成单元体，且所述第二活塞 21可与第二齿条16固连成单元体，其中，两齿条6、 16都与齿轮轴 5a相配合。
在该实例中，所述第一齿条6可相对于所述第二齿条16成一定的 角度，该角度小于直角。
本发明还公开了一种由废气驱动的发动机装置，其包括至少一 个气缸-活塞组件3，其中，活塞31在气缸32中往复运动，与气缸 顶部相关的气阀33、 34是一个或多个进气阀33以及一个或多个排气 阀34。
两个气缸-活塞组件3、4适于相互同步地运动，以使得头一个(第 三)气缸-活塞组件3中的第一活塞31与第二个(第四)气缸-活塞 组件4中的第二活塞41直接或间接地配合。与气缸顶部相关的进气阀和排气阀被配置给头一个(第三)气缸-活塞组件3中的头一个(第三)气缸32、以及第二个(第四)气缸 -活塞组件中的第二个(第四)气缸42。所述气阀受到调控，以使得所述头一个(第三)气缸-活塞组件 3中的做功冲程促成所述第二个(第四)气缸-活塞组件2中的排气 冲程，且所述第二个(第四)气缸-活塞组件4中的做功冲程促成所 述头一个(第三)气缸-活塞组件3中的排气冲程，其中，头一个(第 三)气缸-活塞组件3中的做功冲程是通过经气阀33供送加压废气而 实现的，第二个(第四)气缸-活塞组件4中的做功冲程是通过供送 加压废气实现的。该实施方式表示出了如下的内容所述头一个(第三)活塞31 和所述第二个(第四)活塞41被相互固连成单元体，且借助于齿条 6a的中介作用相互直接配合，其中的齿条6a与齿轮轴5a以及惯性轮 50相配合。所述头一个(第三)活塞31与头一个(第三)活塞杆6a固连成 单元体，且所述第二个(第四)活塞41与第二个(第四)齿条6b固 连成单元体，其中，两齿条都与齿轮轴5a相配合。所述头一个(第三)齿条6a相对于所述第二齿条6b可成一定的 角度，该角度小于直角。本发明还包括一种发动机装置机组，在该机组中， 一个或多个由 空气-燃料驱动的发动机装置1、 2与同一转轴5a相协作，且这一个 或多个由空气-燃料驱动的发动机装置1、2与一个或多个由废气驱动 的发动机装置3、 4相协作，类似地，发动机装置3、 4也与所述同一 转轴5a相协作。因而，图1中的局部剖视图还表示出了根据本发明的发动机装置 机组"M"，其带有至少两个气缸-活塞组件1、 2，其中，包含在第一 气缸-活塞组件l中的、位于第一气缸12中的第一活塞ll与包含在 第二气缸-活塞組件2中的、位于第二气缸22中的第二活塞21互连， 且每个所述的气缸-活塞组件1、 2都带有作为进气阀13、 23和排气阀14、 24的气阀，进气阀适于供送燃料混合物，排气阀适于将燃烧后 的废气排出。所述两活塞-气缸组件l、 2适于与齿轮单元5配合，齿轮单元5 将组件l、 2之间的平动运动转换为旋转运动。设置了另外两个活塞-气缸组件3、 4，包含在第三活塞-气缸组 件3中的、位于第三气缸32中的第三活塞31与包含在第四活塞- 气 缸组件4中的、位于第四气缸42中的第四活塞41互连，组件带有相 应的气阀33、 33和34、 43，所述两个另外的活塞-气缸组件3、 4适 于与将平动运动转换为旋转运动的所述齿轮单元5对应地配合。第一活塞12的排气阀14与第三活塞32的进气阀33相连。 第二活塞22的排气阀24与第四活塞42的进气阀44相连，且第三活塞32和第四活塞42的排气阀被用于排出燃烧后的废气。当第一气缸12受到燃料的作用时，第一活塞11移动向下方位置 (接近于齿轮单元5从动轴或动力轴5a的位置)，而第二气缸22中的第二活塞21移向其上方位置(远离齿轮单元5的从动轴或动力轴5a的位置)。在活塞的该运动过程中发生了两个事件。前一循环中产生的废气受到压缩，与此同时，第一活塞ll在第一 气缸12中的运动受到阻抑。利用排气阀的开启和/或闭合时间来对运动速度进行调控。当废气阀24开启时，废气压力被引导向第四气缸42，且该气缸 的进气阀44使得第四气缸42中的第四活塞41受到驱动，从而获得额 外的功率输入，且无需为该运动而额外地从外界输入燃料。在第四气缸42和第三气缸32中重复执行相同的过程，同时，废 气从第三气缸32和第四气缸42排出到消音器中。下文将介绍这样的情况如果活塞-气缸组件1 - 4成对协作工作 的速度(或怠速)小于齿轮单元的转速，输出轴的转动不会受到影响。当额外供送的能量被选定为微小量时一例如当处于下坡路段而对 额外能量的供送执行节控时，使得车辆在这样的条件下行驶停止工轮单元进行制动，在增大外部能量供送的 情况下一例如在加速时，启动后的气缸-活塞组件将追上齿轮单元的输出轴，而后参与到连续的工作中。这种形式的发动机单元是按照迄今为止尚无的工作方法进行工作 的，这种方法的特征在于其燃料经济性方面的作用。因而，工作循环可以是下文的情况气缸-活塞组件1是原动机或驱动单元，而组件2是由废气驱动 的单元，且可按照如下的设计来实现两组件1、 2之间的联接。向气缸12的进气阀13供送燃料混合物，而排气阀14则与气缸 32的进气阀33直接相连。可向气缸22的进气阀23供送燃料混合物，而排气阀24则与气缸 42的进气阀44直接相连。排气阀34、 43 (废气阀)与消音器(图中未示出)相连。将实现如下的操作功能当气缸12由燃料驱动时，活塞11被移向下方位置，而气缸22 中的活塞21则从其下方位置移向上方位置。在该运动过程中，发生了两个对工作而言至关重要的事件前一循环中产生的废气被压缩，与此同时，气缸12中活塞11的 运动受到阻抑。该运动速度由排气阀14的开启和/或闭合时间来调控。当废气阀或排气阀14开启时，废气压力(或多或少地，该压力与 输入压力处于同一数量级上)被引导向气缸32，该气缸的进气阀33 使得气缸32中的活塞31受到驱动，从而获得额外的功率输入，且无 需为此运动从外界额外地供送燃料。第四气缸42和第三气缸32中重复执行相同的过程，同时，废气 从废气阀34、 43排出到消音器(图中未示出)中。与目前存在了一百年之久的发动机技术相比，利用这种整体全新 的技术来节省约50%的燃料并非是不可能的。该新技术还意味着如果发动机包括多个装置1、 2、 3、 4，则可 以关断它们中任意几个的燃料供应一例如为了在车辆小负荷时进行驱20动。这根本不会影响发动机的转轴一因为转轴的转速更快。目前的发动机也进行同样的操作一关断燃料，但由于发动机中的 所有气缸都使用同一曲轴，所以仍然会对其余的原动机或驱动单元施加负载。目前发动机技术与根据本发明的发动机关键的区别在于可将带 有两个成对安装的活塞-气缸组件的标准发动机看作是两个独立并行 工作的发动机，这两个发动机也能独立地工作，如果其中一个发动机 停止工作，但仍能获得50%的输出。这种合适的功能与直升飞机和由活塞发动机驱动的螺旋桨飞行 器，对于这样的应用场合，发动机故障将会对社会造成极其危险的损 害。所公开的低转速、高扭矩发动机适于作为工程发动机、固定和移 动式动力机械一例如挖掘机等工程机械、以及类似的做功输入机，这 些机器通常要长时间地高转速工作。由于具有相反方向的做功作用，所以，发动机的工作能获得平衡 的效果(振动更小)。参见图3和图4,图中表示了图1、 2所示齿轮单元5的两种替换 形式。下文将对图3所示齿轮单元5中选定的标号、以及图4所示发动 机输出轴5a的反转功能进行描述。-紧固螺钉61、 61a用于将齿轮5c、 5c'复位向本体；-止动轴承62、 62c与左冠状齿轮65、 65a集成为一个部件，用 于驱动发动机转轴5a在顺时针方向上转动，其中的转轴被安装在相对 的驱动方向上；-在左手侧，利用齿条6来驱动齿轮63、 63a;-左冠状齿轮65、 65a与右冠状齿轮67、 67a;-上回转齿轮66、 66a以及下回转齿轮68、 68a;-右止动轴承69、 69c与右冠状齿轮67、 67a集成为一个部件， 用于驱动发动机转轴在逆时针方向上转动，其中的转轴被安装在相对21的驱动方向上；-在右手侧，利用齿条6a来驱动齿轮70、 70a; -为止动轴承设置的接合表面71a;-为止动轴承设置的接合表面72，备选地是，其还锁止轴承在相 反方向上的运动；-为止动轴承设置的接合表面73a，备选地是，其还锁止轴承在 相反方向上的运动；-发动才几转轴5a、 5a';-小直径的空间74、 74a，在该空间内不能进行结合(运动距离 逆反)。作为备选方案，可利用机械、电气、或液压装置使得发动机转轴 5a、 5a'横向移动，或者可利用安装在发动机转轴上的松套筒71a来实 现该运动，其中，转轴与套筒之间实现接合。可根据合适的应用安装 条件来釆用上述的两种实施方式。对图4所示转动变换器的反转运动进行描述。发动机的驱动作用在大多数情况下都带有反转倒车运动，利用相 接合的齿轮箱来实现该反转倒车运动。在舟艇以及其它应用场合中，采用了被称为尾浆器(astern stroke)的简单类型构造，用于完成所需的对工作方向进行换向的操 作。本发明包括一种具有反转运动的发动机构造，其实现了使发动机 机体整体化的简单设计方向。在该实例中，在发动机处于怠速、且未连接任何负载的情况下(离 合器或其它传动功能件被启用，其断开了发动机动力与负载之间的关 系)，对驱动轴的转动方向实施换向。反转运动可适合于舟艇发动机、踏板车发动机、以及工程机械的 场合，此工程机械的情况下，采用了对供料台和类似功能件进行反转 的设计。按照与普通转动变换器相同的原理来实现这样的应用扩展，区别在于安装了两倍数目的止动轴承对，这些止动轴承对在工作方向上相互面对，以便于能实现反转。利用发动机转轴的移位或者为该反转运动安装轴套，可实现转动方向的改变，花键可作为轴套与发动机转轴之间的联接机构。根据本发明的原理，采用了两个功能，下文将对此进行详细描述。 第一个功能意味着两个活塞-气缸对(对置组件对)按照一定的方式始终相互连接在一起工作，以使得气缸12和气缸42都同时利用输送来的燃料工作，并同时将废气从气缸中排出，因而，工作过程为 气缸12、燃料从进气阀13进入，气缸42、燃料从进气阀44进入； 气缸12、排气阀14排气，气缸42、排气阀43排气。 类似地，在下一流程中，气缸22和气缸32进行相同的操作，如此等等，也就是说，利用成对的操作实现二冲程的功能。还可以实现标准的功能，这就意味着在工作阶段内达到双倍的气缸力。第二种工作功能仅与气缸12以及气缸22的燃料供应相关(单作 用式对置发动机)，气缸32和气缸42则由废气驱动。由于采用了废气加压的方法、以及对工作气缸的制动方法，所以， 实现这种功能所需的燃料消耗相当小。这种基本的功能取代了曲轴的 功能，曲轴则是将工作活塞送回到其工作位置。当然，本发明并不限于上文借助于示例所介绍的实施方式，在不 悖离后附权利要求所公开的本发明理念范围的前提下，可进行改型。特别是，应当注意的是在不偏离本发明范围的前提下，可将图 示的各种单元和/或线路与其它的各种单元和/或线路组合起来，以便于能获得所需的技术功能。
权利要求
1.一种发动机装置(1)，其包括至少一个活塞-气缸组件，其中，活塞(11)可往复运动地布置在气缸(12)中；与气缸顶部相关的气阀(13、14)，其为一个或多个进气阀和一个或多个排气阀；以及对气缸中由活塞运动加压的空气-燃料混合物进行点火的装置，其中，两个活塞-气缸组件(1、2)适于相互同步地运动，以使得第一活塞-气缸组件(1)中的第一活塞(11)与第二活塞-气缸组件(2)中的第二活塞(21)直接或间接地配合工作；与气缸顶部相关的进气阀(13、23)和排气阀(14、24)与第一活塞-气缸组件(1)中的第一气缸(11)和第二活塞-气缸组件(2)中的第二气缸(22)相关联，且所述气阀被进行控制以使得所述第一活塞-气缸组件(1)中的做功冲程促成所述第二活塞-气缸组件(2)中的排气冲程；以及所述第二活塞-气缸组件(2)中的做功冲程能促成所述第一活塞-气缸组件中的排气冲程，该发动机装置的特征在于所述第一活塞(11)与所述第二活塞(21)由齿条相互关连起来，两活塞利用齿轮轴实现相互直接配合。
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于借助于齿条的中介作 用，所述第一活塞(11)与所述第二活塞(21)相互固连成单元体，其 中的齿条与齿轮轴相互直接配合。
3. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于所述第一活塞(ll) 与第一齿条(6)固连成单元体，且所述笫二活塞(21)与第二齿条(16) 固连成单元体，其中，两齿条均与齿轮轴(5a)相配合。
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述第一齿条相对于 所述第二齿条成一定的角度，该角度小于直角。
5. 根据权利要求1所述的装置(3),其包括至少一个活塞-气 缸组件，其中，活塞(31)可往复运动地布置在气缸(32)中；与气缸 顶部相关的气阀(33、 34)是一个或多个进气阀(33)和一个或多个排气阀(34)，该装置的特征在于另外的两个活塞-气缸组件(3、 4) 适于相互同步地运动，以使得第三活塞-气缸组件(3)中的第三活塞 与第四活塞-气缸组件(4)中的第四活塞直接或间接地配合；与气缸 顶部相关的进气阀和排气阀被配置给第三活塞-气缸组件(3)中的第 三气缸(32)以及笫四活塞和气缸组件(4)中的第四气缸(42)，且 所述气阀受到调控，以使得所述第三活塞-气缸组件(3)中由于供送 加压废气而获得的做功冲程促成所述第四活塞-气缸组件中的排气沖 程；所述第四活塞-气缸组件(4)中由于供送加压废气而获得的做功 冲程促成所述第三活塞-气缸组件(3)中的排气沖程。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述第三活塞(31) 和第四活塞(41)被相互固连成单元体，并借助于齿条(6a)的中介作 用相互直接地配合，其中的齿条与齿轮轴(5a)相配合。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述第三活塞(31) 与第三活塞杆(6a)固连成单元体，且所述第四活塞(41)与第四齿条(6a)固连成单元体，其中，两齿条都与齿轮轴(5a)相配合。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述第三齿条(6a) 相对于所述第二齿条(6b)成一定的角度，该角度小于直角。
9. 一种装置机组，其特征在于 一个或多个由空气-燃料驱动的发 动机装置(1、 2)与同一转轴(5a)相协作；所述的一个或多个由空气 -燃料驱动的发动机装置(1、 2)与一个或多个由废气驱动的发动机装 置(3、 4)相协作，由废气驱动的发动机装置类似地也与所述同一转轴(5a)相协作。
10. 根据权利要求l、 5或9所述的装置，其带有至少两个活塞-气 缸组件，其中，包含在第一活塞-气缸组件(1)中的、位于第一气缸(12)中的第一活塞(11)与包含在第二活塞-气缸组件(2)中的、 位于第二气缸(22)中的第二活塞(21)互连，且所述的各个活塞-气 缸组件(1、 2)都带有用于输送燃料混合物的进气阀(13、 23)、以及 用于排出废气的排气阀(14、 24)，所述的两个活塞-气缸组件(1、 2) 适于与将平动运动转换为旋转运动的齿轮单元(5)相配合，该装置的特征在于设置至少两个另外的活塞-气缸组件(3、 4),包含在第三 活塞-气缸组件(3)中的、位于第三气缸(32)中的第三活塞(31) 与包含在第四活塞-气缸组件(4)中的、位于第四气缸(42)中的第 四活塞(41)互连，且设置有相应的进气阀和排气阀(33、 44; 34、 43)， 所述两个另外的活塞-气缸组件(3、 4)适于与将平动运动转换为旋转 运动的所述齿轮单元(5)相配合，第一气缸(12)的排气阀(14)与 第三气缸(32)的进气阀(33)互连，且第二气缸(22)的排气阀(24) 与第四气缸(42)的进气阀(44)互连，且第三、第四气缸(32、 42) 的排气阀(34、 43)被互连起来，并用于排出废气。
11. 根据权利要求l、 5、 9或10所述的装置，其特征在于当第一 气缸(12)由燃料作用时，第一活塞(11)在发出能量的过程中移动向 第一端点位置，而第二气缸(22)中的第二活塞(21)在对空气-燃料 混合物进行压缩的过程中移向其第 一位置。
12. 根据权利要求1、 2或11所述的装置，其特征在于在所述运 动过程中发生了两个事件。
13. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于前一循环中产生的 废气在第二活塞-气缸组件(2)中被压缩，与此同时，第一气缸(12) 中第一活塞(11)做功冲程过程中的运动受到阻抑。
14. 根据权利要求13所述的装置，其特征在于利用排气阀(14) 的开启/闭合时间来对运动速度进行调节。
15. 根据上述权利要求任一所述的装置，其特征在于当排气阀(14) 开启时，所产生的废气压力被引导给第三气缸(32)和该气缸的进气阀(33),这使得第四气缸(42)中的第四活塞(41)受到驱动，从而获 得额外的做功输入，且无需为此运动从外界添加燃料。
16. 根据上述权利要求任一所述的装置，其特征在于在第四气缸 (42)和第三气缸(32)中分别重复地进行同样的过程，同时，从第一、第二气缸(12、 22)的排气阀供给的废气排出到消音器中。
17. 根据上述权利要求任一所述的装置，其特征在于如果一对相 互协作的活塞-气缸组件的工作速度(或怠速)小于齿轮单元(5)的转速，输出轴的转动不受到影响。
18.根据上述权利要求任一所述的装置，其特征在于当外加能量 被选定为微小量时一例如当车辆处于下坡状况而对外加能量的供送执 行节控时，车辆将在这样的条件下行驶停止工作的气缸-活塞组件不 对齿轮单元的运动进行制动，在增大外加能量供送的情况下一例如在加 速情况下，气缸-活塞组件将追上转动轴，而后参与到连续的工作中。
全文摘要
本发明包括一种发动机装置(“M”)，其带有至少两个活塞-气缸组件，其中，包含在第一活塞-气缸组件(1)中的、位于第一气缸(12)中的第一活塞(11)与包含在第二活塞-气缸组件(2)中的、位于第二气缸(22)中的第二活塞(21)互连，且所述的各个活塞-气缸组件(1、2)都带有用于输送燃料混合物的进气阀(13、23)、以及用于排出废气的排气阀(14、24)，所述的两个活塞-气缸组件(1、2)适于与将平动运动转换为旋转运动的齿轮单元(5)相配合。设置了两个另外的活塞-气缸组件(3、4)，包含在第三活塞-气缸组件(3)中的、位于第三气缸(32)中的第三活塞(31)与包含在第四活塞-气缸组件(4)中的、位于第四气缸(42)中的第四活塞(41)互连，且带有相应的进气阀和排气阀(33、43；34、44)，所述两另外组件(3、4)适于与将平动运动转换为旋转运动的所述齿轮单元(5)相配合，第一气缸(12)的排气阀(14)与第三气缸(32)的进气阀(33)连接，且第二气缸(22)的排气阀(24)与第四气缸(42)的进气阀(33)连接，且第三、第四气缸(32、42)的排气阀(34、43)将被用于排出废气。
文档编号F02B41/06GK101326351SQ200680042436
公开日2008年12月17日 申请日期2006年9月20日 优先权日2005年9月21日
发明者B·哈留 申请人:哈留-线性交换器股份公司