内燃机的制作方法
【专利说明】内燃机
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2006年4月17日申请的第60/792，995号美国临时专利申请案和2006年10月20日申请的第60/853，095号美国临时专利申请案的优先权，以上申请案全部以全文引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及内燃机。
【背景技术】
[0004]内燃机用于为车辆和其它机器提供动力。典型的往复式内燃机包含主体、活塞、至少一个端口、至少一个阀、曲柄轴(用作传动轴)以及连接杆。主体界定气缸。活塞位于气缸内以使得活塞的表面和气缸壁界定一内部体积。端口位于主体中，且允许空气和燃料进入并允许废气离开所述内部体积。阀可在端口打开的第一位置与阀关闭端口的第二位置之间移动。曲柄轴具有可旋转地安装到主体的轴承区段以及偏置曲拐区段。连接杆连接在活塞与曲柄轴的偏置曲拐区段之间，使得活塞的往复移动引起曲柄轴的偏置曲拐区段围绕曲柄轴轴线的旋转。
[0005]上述种类的往复式发动机通常具有气缸盖，其与活塞的表面和气缸壁一起界定内部体积。热量传递到气缸盖并传导通过气缸盖，从而导致从内部体积的能量损失以及效率降低。增加效率的一种方法是减小活塞的表面面积并增加活塞的冲程(偏置曲拐区段遵循的圆的直径)。大的冲程导致在发动机的活塞和其它组件上产生的大的力，使得发动机仅可以每分钟较少的转数运行，相应地功率减少。常规内燃机中的部分功率操作也比全功率操作低效，因为内部体积中的气体在部分功率操作期间不会完全膨胀和冷却，导致当气体排出时气体具有相对高的温度。废气中的热量是导致效率降低的能量损失。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种内燃机，其包含:主体，其界定彼此连通的第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；第一和第二传动轴，其每一者具有经安装以用于在穿过所述主体的相应传动轴轴线上旋转的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的偏置曲拐区段相连接且所述第二活塞和所述第二传动轴的偏置曲拐区段相连接，使得所述第一和第二活塞的往复移动在最小与最大大小之间增加和减小所述内部体积的大小，并引起所述第一和第二传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴轴线的旋转，所述内部体积的最小大小可在用于较大功率传递的较大大小与用于较小功率传递的较小大小之间调节；以及至少一个阀，其安装到所述主体以分别打开和关闭所述端口并分别允许和限制至少空气流入所述内部体积，所述阀可操作以允许在所述活塞的一个循环的所述较大功率传递期间增多量的空气进入所述内部体积，且在所述活塞的一个循环的所述较小功率传递期间减少量的空气进入所述内部体积。
[0007]所述内燃机可进一步包括燃烧室大小改变机构，其调节所述第二传动轴的所述轴承区段相对于所述主体的位置。
[0008]所述燃烧室大小改变机构可使所述传动轴的旋转相对于彼此同步。
[0009]所述燃烧室大小改变机构可包含第一、第二、第三和第四齿轮的齿轮系，所述第一和第四齿轮分别安装到所述第一和第二传动轴，使得所述第一和第四齿轮与所述第一和第二传动轴一起分别围绕所述第一和第二传动轴轴线旋转，且燃烧室大小改变架连接到所述第二传动轴，所述架可移动以使所述第二传动轴轴线围绕所述第三齿轮的旋转轴线旋转。
[0010]所述内燃机可进一步包括阀控制系统，所述阀控制系统调节进入所述内部体积的空气量，针对所述较大功率传递提供较多空气，且针对所述较小功率传递提供较少空气，所述阀控制系统还在所述较大功率传递与所述较小功率传递之间使传递到所述内部体积的空气的相相对于所述第一传动轴的相位而转变。
[0011]所述阀控制系统可包含:支撑结构；架，其经安装以用于向所述支撑结构移动；凸轮，其可旋转地安装到所述架且具有外凸轮表面；第一从动件，其由所述支撑结构固定，所述第一从动件具有抵靠所述凸轮表面的端表面，使得所述凸轮的旋转引起所述第一从动件的平移，所述第一从动件具有侧凸轮表面；以及第二从动件，其具有抵靠所述侧凸轮表面的从动表面，使得所述第一从动件的平移引起所述第二从动件的移动。
[0012]所述内燃机可进一步包括套筒阀，所述套筒阀至少部分围绕所述第一活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动。
[0013]所述套筒阀可在所述端口打开的所述第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的所述第二位置之间在主要线性的往复路径中移动。
[0014]所述端口可具有带有座的嘴，且所述套筒阀具有相对于所述套筒阀行进的方向成不为零度的角度的表面，所述端表面与所述座啮合以关闭所述端口。
[0015]所述内燃机可进一步包括阀冷却件，所述阀冷却件连同所述套筒阀的外表面一起界定阀冷却通路，阀冷却流体可通过所述阀冷却通路以冷却所述套筒阀。
[0016]本发明还提供一种内燃机，其包含:主体，其界定彼此连通的第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少第一和第二端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；第一和第二套筒阀，其分别至少部分围绕所述第一和第二活塞，所述第一套筒阀可在所述第一端口打开的第一位置与所述第一套筒阀关闭所述第一端口的第二位置之间移动，且所述第二套筒阀可在所述第二端口打开的第一位置与所述第二套筒阀关闭所述第二端口的第二位置之间移动；以及第一和第二传动轴，其每一者具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的所述轴承区段相连接以使得所述第一活塞的往复移动引起所述第一传动轴的所述偏置曲拐区段围绕第一传动轴轴线的移动，且所述第二活塞和所述第二传动轴的所述轴承区段相连接以使得所述第二活塞的往复移动引起所述第二传动轴的所述偏置曲拐区段围绕第二传动轴轴线的移动。
[0017]本发明进一步提供一种内燃机，其包含:主体，其界定第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；以及第一和第二传动轴，其每一者具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的偏置曲拐区段相连接且所述第二活塞和所述第二传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述第一和第二活塞的往复移动引起所述第一和第二传动轴的所述偏置曲拐区段分别围绕所述第一和第二轴承区段的传动轴轴线的旋转，可调节所述传动轴轴线之间的距离以调节所述内部体积的最小大小。
[0018]本发明进一步提供一种阀控制系统，其包含:支撑结构；阀控制架，其经安装以用于向所述支撑结构移动；凸轮，其可旋转地安装到所述架且具有外凸轮表面；第一从动件，其由所述支撑结构固定，所述第一从动件具有抵靠所述凸轮表面的端表面，使得所述凸轮的旋转引起所述第一从动件的平移，所述第一从动件具有侧凸轮表面；以及第二从动件，其具有抵靠所述侧凸轮表面的从动表面，使得所述第一从动件的平移引起所述第二从动件的移动。
[0019]本发明进一步提供一种内燃机，其包含:主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间在主要线性的往复路径中移动；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的曲柄轴轴线的旋转。
[0020]本发明进一步提供一种内燃机，其包含:主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动；油路界定件，其邻近于所述套筒阀，所述油路界定件和所述套筒阀的表面界定油通路；油入口端口，其穿过所述主体进入所述通路；油出口端口，其从所述油通路穿过所述主体；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的传动轴轴线的旋转。
[0021]本发明进一步提供一种内燃机，其包含:主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积，所述端口具有带有座的嘴；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动，所述套筒阀具有相对于所述套筒阀行进的方向成不为零度的角度的端表面，所述端表面与所述座啮合以关闭所述端口 ；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕传动轴轴线的旋转。
[0022]本发明进一步提供一种内燃机，其包含:界定气缸、燃料供应腔，以及将所述燃料供应腔连接到所述气缸的燃料出口端口的主体；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个空气入口端口，其用以允许空气进入所述内部体积；阀，其可在所述空气入口端口与燃料出口端口打开的第一位置与所述阀关闭所述空气入口端口和燃料出口端口的第二位置之间移动；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕传动轴轴线的旋转。
[0023]本