CN104919155A - 具有不对称气口时序的内燃机 - Google Patents

Abstract

一种使得能够实现不对称气口时序的内燃机，其具有发动机机构，所述发动机机构包括具有曲柄销的曲柄轴，对置的活塞对中的每个活塞连接到所述曲柄销，并且活塞通过所述曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动。所述机构还包括十字头以及十字头和曲柄销之间的联接，所述十字头具有相对的末端，在所述末端中的每个上，安装有相应的活塞，并且通过所述联接，使得活塞在活塞被驱动往复运动时周向地振荡。

Description

具有不对称气口时序的内燃机

技术领域

本发明总地涉及二冲程内燃机，更具体地，涉及使得活塞可以随着它从上止点移动到下止点在气缸内产生椭圆形运动的曲柄-活塞机构。活塞的这个椭圆形运动使得可以实现不对称气口时序，对于高效的二冲程内燃机的基本要求。

背景技术

在装有气门的二冲程内燃机中，活塞用于打开和关闭周向地安置在气缸中的进气口和排气口。这些气口中的一个或多个提供空气或空气/燃料混合物的新鲜充量到气缸的通道，并且一个或多个其他的气口提供燃烧的气体的排出。进气口和排气口围绕气缸布置，以使得在活塞向下移动时，排气口首先打开，以使得高压气体可以经由排气管逸出到大气以实现放气。在活塞进一步向下运动时，进气口打开，以使得加压的空气或空气/燃料混合物的新鲜充量可以被递送到气缸以供在经过压缩周期之后燃烧。加压的气体还用于从气缸推动燃烧的气体，被称为扫气的过程。

在常规的二冲程内燃机中，排气口和进气口的打开是对称的，这意味着，在活塞向下移动时，排气口首先打开，接着进入口打开，然而在活塞向上移动时，进气口首先关闭，接着排气口关闭。该动作使得加压的新鲜空气或空气/燃料混合物中的一些可以在排气口打开时逸出。该过程妨碍了二冲程内燃机能够被增压或者被用涡轮增压。

现代的内燃机要求是省油的，并且废气排放少，对于二冲程内燃机而言，要求成功地达成这两个标准，这对于实现不对称气口时序是重要的。这意味着，排气口必须首先打开以用于放气过程，接着进气口打开以用于扫气和充气过程。在活塞向上运动期间，排气口首先关闭以防止新鲜充量在扫气完成之后逸出，接着进气口关闭。排气口关闭和进气口关闭之间的时间段用于完成充气周期，并且如果需要，提供增压。更可取的是，通过使用发动机驱动的吹风机(常称为增压器)来提供扫气和充气。另外，这将使得发动机可以以与四冲程内燃机类似的方式具有湿式油底壳。

存在实现二冲程中的不对称气口时序的各种已知形式。然而，这些通常涉及复杂的布置，诸如美国专利63170,443中所描述的布置，在该布置中，两个对置的活塞在一个气缸中操作，每个活塞相对于另一个活塞协调，以使得一个活塞打开进气口，同时另一个活塞打开排气口。另一个对置的活塞发动机是Junkers Jumo发动机，在JunkersJumo发动机中，在发动机的任一端使用两个曲柄轴，并且通过链条或传动装置将这两个曲柄轴略微不协调地联接在一起以实现气口不对称。在Napier Deltic和Rootes二冲程内燃机中使用类似的布置。另一种形式对于进气和排气分别使用气口和提升阀的组合。其他形式包括U形气缸、套筒阀布置和对置的凸轮发动机。在这些替代布置中的每个中，额外的复杂机构促使额外的摩擦损失和巨大的体积，取消了二冲程发动机的益处。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于二冲程内燃机、而且还适用于四冲程内燃机中的对置气缸机构。

因此，本发明提供一种发动机机构，该发动机机构包括具有曲柄销的曲柄轴，对置的活塞对中的每个活塞连接到该曲柄销，并且这些活塞通过该曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动。该机构还包括细长十字头以及该十字头和曲柄销之间的联接，该十字头具有相对的末端，在这些末端中的每个上安装有活塞中的相应的一个活塞，并且通过所述联接，使得活塞在活塞被驱动往复运动时周向地振荡。

十字头和曲柄销之间的联接可以采取各种形式，这部分地依曲柄轴的形式而定。该联接可以由配装在曲柄销上的、能够沿着曲柄销移动的构件提供。在一种形式中，该构件可以是曲柄销延伸通过的叉架的形式，此时在通过该叉架的孔和曲柄销之间提供轴承。对于能够除了曲柄销的每个末端之外受到支承以使得轴部分旋转的曲柄轴，叉架可以是使得它能够配装到曲柄销中的两段式形式。然而，就如下的曲柄轴——该曲柄轴可以仅在曲柄销的限定该曲柄轴的一个末端的一个末端处受到支承以使得这样的轴部分旋转——而言，叉架可以是一体化构造，并且限定曲柄销可以被末端朝前地容纳到其中的孔。然而，提供十字头和曲柄销之间的联接的构件还可以采取其他的形式。对于该构件的主要要求是，它沿着曲柄销可逆地移动，并且它与十字头啮合以便在轴上相对于十字头可逆地旋转，所述轴平行于并且横向偏离活塞沿着其往复运动的轴。因此，例如，就如下的曲柄轴——该曲柄轴具有可以随着该曲柄轴旋转而在其自己的轴上旋转的曲柄销——而言，提供十字头和曲柄销之间的联接的构件可以是具有细长本体部分的形式，所述细长本体部分延伸通过曲柄销中的纵向槽，并且具有对置的末端，通过这些末端，它靠在十字头的互补表面上，以使得能够在联接构件和十字头之间，在平行于并且横向偏离活塞在其上往复运动的轴的轴上，相对运动。

根据本发明的发动机机构可以利用曲柄轴，诸如单拐曲柄轴，在该曲柄轴上刚性地或柔性地连接至少一个对置的活塞对，形成偏置十字头，此时活塞用轴颈连接。叉架构件可以经由球形、圆锥形或平面轴承面与十字头啮合。偏置十字头-叉架几何结构在活塞在同一个轴上对置的气缸中往复运动时，对于活塞给予部分旋转运动。在活塞往复运动时由部分旋转运动导致的活塞的总体运动生成每个活塞在相应气缸中的椭圆形路径。因此，所述布置可以适于提供或控制每个气缸的充气口和排气口的打开和关闭，以使得可以研发出不对称气口时序。不对称气口时序具有使得可以在涡轮增压器的帮助下或者在没有涡轮增压器的帮助下利用增压器来提高发动机效率的重要优点，这对于二冲程发动机是一直追求的益处。

可以制造按照拳击手阵型的、具有2的倍数的多气缸发动机。每种构造要求不同的平衡布置。在两气缸对置发动机中，在气缸的平面中要求力平衡。在该构造中，以发动机速度、但是是在相对的方向上运行的两个平衡轴定位在垂直于气缸平面的平面中，并且创建基本上完美的平衡。在四气缸构造中，例如，仅需要一个平衡轴来抵消所述一个平面中的偶不平衡。本发明的详细描述涵盖了对于每种构造的平衡要求。然而，在某些应用中，通过小心地设计活塞质量和活塞十字头、连同叉架构件，平衡轴可能不是必要的，特别是在小容量发动机中。

尽管本发明主要面向二冲程发动机，但是活塞和曲柄轴之间的机械布置也可以应用于与适当的包含提升阀和凸轮轴驱动机构的头部组合的四冲程发动机。

根据本发明的二冲程内燃机能够具有堪比目前的可比尺寸的四冲程发动机的性能特性。然而，二冲程内燃机能够实现这些可比的特性、以及提高效率、缩小尺寸和减轻重量的改进益处。至少以优选形式，本发明使得能够实现高级增压和直接燃料注入系统的适应性、基本上总体动态平衡、以及为了降低生产成本的机械简单化。

为了促使达成不对称气口时序，活塞设有与椭圆形活塞移动组合作用的修改的顶形成。在一种布置中，该形成包括或包含分段裙部形成，该分段裙部形成伸出该顶之外，围绕该顶的周边设置以形成两个弓形的轴向间隔的裙部。裙部在顶的相对侧，但是一个裙部的弓形程度可以小于另一个裙部。一个裙部可以具有大约140至170度的弓形程度，另一个裙部具有大约70至85度的弓形程度，但是在许多应用中可以去除弓形程度较小的裙部。顶具有一对对置的开口，每个开口在裙部的两组周向上邻近的末端中的相应的一组末端之间。对置的开口可以是类似的弓形程度。开口之一是入口，与进气口合作，而另一个开口是出口，与排气口合作。裙部的高度由发动机所需的不对称性决定。从裙部向内，顶可以具有偏转杆，该杆横跨裙部的在其之间形成入口开口的末端，该杆具有足以使来自配装到发动机的任何扫气泵的传入空气偏转的高度。

根据本发明的发动机还可以由在一侧的动力活塞、在另一侧的压缩机活塞构成，以消除对于单独的发动机驱动的增压器的需要。在该构造中，压缩机的出口经由风道链接到动力气缸的入口。压缩机活塞的直径可以大于动力活塞以提供增压。因此，对置的活塞对中的一个活塞可以作为动力活塞操作，该对的另一个活塞可以作为压缩机活塞操作，诸如压缩机活塞具有孔尺寸大于动力活塞的气缸的气缸，并且压缩机气缸可选地具有进气口和出气口，压缩机气缸的每个气口由簧片阀控制。在这样的布置中，压缩机气缸在进气冲程期间可以使其进气口向大气打开，并且使其出气口关闭，并且在压缩冲程期间，其进气口可以关闭，其出气口可以打开，压缩的空气能够被传送到动力气缸的进气口，管道具有使得它能够在动力气缸的进气口关闭之后充当压缩的空气的累积器的体积。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1是本发明的两气缸对置二冲程内燃机的第一实施例的外部表示；

图2是图1的发动机的部分截面透视图；

图3是图1的发动机的截面；

图4至7是图1的发动机的各个组件的等距视图；

图8是用于根据本发明的第二实施例的发动机机构的子组装件的截面图；

图8a、8b和8c是图8的发动机的各个组件的等距视图；

图9是用于根据本发明的第三实施例的发动机机构的子组装件的截面图；

图9a是图9的发动机的子组装件的等距截面；

图9b是图9的发动机的组件的等距视图；

图9c是图9a中所示的子组装件的等距截面；

图10至13是根据本发明的发动机的后视图，示出在点火周期中连续90度间隔的组件的位置；

图14是根据本发明的优选形式的发动机的优选操作的图形表示；

图15示出根据本发明的第四实施例的四气缸二冲程发动机；

图16是根据本发明的第五实施例的发动机的等距截面；

图17是图16的发动机的组件的等距透视图；

图18是用于根据本发明的二冲程发动机的第六实施例的未组装的组件的等距透视图；

图19是图18的组件在组装之后的等距截面；

图20对应于图19，但是示出用于根据本发明的二冲程发动机的第七实施例的、图18的布置的变型的组装的组件；

图21是根据本发明的二冲程发动机的第八实施例的截面图；和

图22对应于图21，但是示出第八实施例的不同定位的引擎。

具体实施方式

图1例示根据本发明的第一实施例的发动机10的外部布置。发动机10具有曲柄箱12，在曲柄箱12上，头部构成整体的两个气缸14和16按照水平设置拳击手布置分别安装在相对的面18和20上。前盖22封装平衡齿轮(未示出)，并且密封曲柄轴24。压气机或增压器26安装在合适的位置上，以使得空气可以经由分叉歧管28充到气缸14和16的各自的进气口30和32。增压器26具有驱动轴34，驱动轴34通常可以经由皮带或链条(未示出)由发动机10的曲柄轴24驱动。然而，代替这样的驱动，电动马达或液压马达可以用于独立地驱动轴34。油底壳36完成发动机10的封包。火花塞38和直接燃料注入器40配装到每个气缸14和16的头部。

图2至图7组合例示了发送机10的内部驱动组装件和主要组件。这些图示出了曲柄轴24通过轴颈轴承42和44用轴颈连接在曲柄箱12中，并且在轴向上通过推力轴承46和48抵靠曲柄箱12安置。具有外侧球形轴承面52的开口叉架50用轴颈连接在曲柄轴24的曲柄销54上。叉架50的部分50a和50b在分型面上通过插入到部分50a和50b的对齐的孔50c中的销(未示出)接合。经由轴承56，叉架50既可以在曲柄轴24的曲柄销54上旋转，又可以沿着曲柄销54滑动。叉架50平滑地配装在两段式十字头58内，两段式十字头58具有居中的球形配合表面60，球形配合表面60与叉架50的球形表面52互补。销62和64联接叉架50和十字头58，并且使得叉架50可以沿着轴A-A相对于十字头58枢转，轴A-A平行于并且偏离发动机气缸14和16的中心线轴B-B距离X。销62和64可以固定在十字头58的相对的末端上，并且用轴颈连接到叉架50的销连接66和68中。轴A-A在平行于轴B-B的平面中，并且还垂直于曲柄销54。

在一种布置中，叉架具有球形外表面，并且可以被容纳到由十字头限定的互补球形形式的腔体中。在该布置中，叉架可以侧向地容纳到该腔体中，叉架然后根据需要旋转以使叉架的孔与曲柄销对齐。

十字头58具有相对延伸的臂70和72，在臂70和72中的每个上，安装有各自的活塞74和76。活塞74和76均经由各自的轴头销78和80彼此对置安装，轴头销78和80枢转地将每个臂的外侧末端与固定在活塞74和76上的各自的装配台82和84链接。轴头销78和80的轴彼此平行，并且垂直于曲柄轴24的轴。轴头销78和80以及与活塞74和76的连接分别容许十字头在动力冲程期间在垂直于曲柄轴24的平面中的任何畸变或弯曲，并且防止过度的负载置于活塞74和76的裙部上。

每个活塞74和76具有在图7中对于活塞74看得最清楚的形式的顶86。对于活塞74和76中的每个，顶86的周边具有两个直径上对置的弓形裙部88，这些裙部88具有高于顶86的高度，该高度由发动机中期望的不对称性决定。如本文中稍后描述的并且如图18中所示，在某些设计中，可以去除两个裙部88中的弓形较短的裙部。在裙部88之间，存在进气槽90以及直径上与槽90对置的排气槽92。此外，从槽90径向向内并且在整个槽90上，顶86具有偏转杆94，偏转杆94被示为半圆形，但是它可以是其他的细长形式，诸如直线形。杆94与进气口90对置放置，以使来自扫气泵(增压器)26的传入的空气供给偏转，以帮助扫出废气以及用新鲜的空气充入各自的气缸。槽90和92的任一侧的裙部88可以具有根据所期望的不对称特性而不同的高度。

在操作中，活塞74和76均具有由曲柄销54从曲柄轴24的轴的行程确定的冲程。活塞74和76通过十字头58连接，并且在它们各自的气缸14和16中一致地沿着轴B-B振荡。活塞74和76的运动经由叉架50并且通过叉架50的轴B-B和轴A-A之间的偏移X传送到曲柄轴24。该运动创建了活塞74和76在它们从它们的上止点位置移动到下至点位置时的对称椭圆形路径。实际上，当活塞74和76完成沿着轴B-B的往复运动周期时，它们围绕轴B-B周向地振荡由偏移X确定的角度。该运动使得每个活塞74和76的每个进气槽90可以在进气口30和32的上方既旋转地、又直线地扫掠，并且类似地使得进气槽92可以在各自的排气口96和98的上方既旋转地、又直线地扫掠，排气口96和98位于气缸14和16的下部。气缸14的进气口30和排气口96相对于活塞槽90和92的定位的定位被选为使得二冲程发动机10能够实现期望的不对称气口时序，从而实现最佳的燃料经济性和提高的动力输出。可取的不对称气口时序使得进气口能够在活塞的向下路径上排气。在活塞的向上路径上，排气口首先关闭，接着进气口关闭。该动作确保，气缸能够被充满空气，并且使得发动机可以被增压。然后可以应用直接燃料注入，并且经由常规的发动机管理系统从火花塞点着燃料。

进一步参照图13说明不对称气口时序。

图8、8a、8b和8c例示了用于根据本发明的第二实施例的二冲程发动机的子组装件99。子组装件99的总体细节将关于前面的图的发动机10的描述来理解。子组装件99与发动机10的相应组件相比的主要差别是，与曲柄轴24的活塞连接以及十字头和叉架的形式的替代布置。在其他方面，根据第二实施例的发动机可以与发动机10相同。

在子组装件99中，活塞100和102在各自的一对柱子106和108上，沿着活塞100和102在其上往复运动的轴C-C，诸如通过螺栓刚性地连接到二段式对称十字头104。十字头104具有对置的一对彼此隔开的偏移凹形圆锥形表面110，它们的轴与轴D-D重合，轴D-D平行于并且偏离活塞100和102能够沿着其往复运动的轴C-C。表面110与两段式圆锥形叉架112的相对面对的互补的圆锥形表面112a配合，以使得叉架112可以相对于十字头104旋转。圆锥形叉架112通过轴承114用轴颈连接在曲柄轴24上，轴承114可以在曲柄销68上旋转，并且能够沿着曲柄销68滑动。十字头的一侧的成形开口116允许当十字头104在曲柄轴24旋转时垂直地和水平地摆动时曲柄轴24的弯曲的延伸部分118有空隙。

子组装件99的活塞100和102类似于发动机10的活塞74和76，并且在功能上与活塞74和76相同。根据第二实施例的发动机的基于子组装件99的操作和益处与关于发动机10的操作和益处相同。

图9a、9b、9c和9d是用于根据本发明的第三实施例的二冲程发送机的子组装件117。再次，总体细节将从发动机10的描述来理解。与发动机10的组件相比的主要差别是，与曲柄轴的活塞连接以及十字头和叉架的形式的替代布置。在其他方面，根据第三实施例的引擎可以与发动机10中相同。

在用于第三实施例的子组装件117中，活塞120和122沿着活塞120和122能够在其上往复运动的轴E-E，通过销接合到两段式对称十字头124的各自的臂126和128。十字头124具有对置的一对偏移凹形圆柱形轴承面130，每个轴承面与两段式叉架132的相对延伸的短轴132a中的各自的一个短轴旋转地配合。叉架132的每个短轴具有与十字头124的表面130互补的部分圆柱形表面。十字头132与叉架132旋转地配合，以便可以在轴F-F上以及沿着轴F-F旋转，轴F-F平行于并且偏离轴E-E距离X。叉架132通过轴承134用轴颈连接在曲柄轴24上，轴承134能够在曲柄销68上旋转，并且能够沿着曲柄销68滑动。

图9c例示了加强十字头124的大开口136以使得曲柄轴24的弯曲的延伸部分118可以摆动的方法。为了最小化第二实施例和第三实施例中描述的十字头的质量，十字头104和124可以由重量轻的材料(诸如铝)制成。然而，十字头124的开口的与活塞运动轴C-C和E-E的中心线成一直线的周边可能需要用更强的材料(诸如钢或钛合金)来加强。如所示，该加强由插入到十字头124的固态部分(特别是轴E-E)中的两个钢管138和140提供。也可以由钢制成的两个侧杆142和144(其中，构成整体的销146插入到关138和140的中空部分中，并且通过螺钉148附连到十字头124的侧面)完成加强“环”。

球形、圆锥形和平面叉架与十字头的互补的配合表面的其他组合可以用于根据本发明的发动机实施例或构造中。此外，各种不同的布置可以用于提供活塞和十字头之间的连接。

图2、4和10至13例示了对于对置两气缸拳击手发动机的平衡要求。对于这种类型的发动机的一般要求是，两个平衡轴以发动机速度、但是是在与曲柄轴相对的方向上运行，被放置在曲柄轴的相对侧、垂直于活塞移动的平面的平面中。

如图2、3和10中所示，齿轮150固定在曲柄轴24的前面，并且驱动另外两个直径相同的齿轮152和154。齿轮152和154附连到各自的平衡轴156和158，并且在曲柄轴24的相对侧用轴颈连接在曲柄箱(未示出)上。平衡锤162和162与各自的平衡轴156和158构成整体。曲柄轴24具有在曲柄销54的相对侧的、构成整体的平衡锤164和166。平衡锤164和166被设计为平衡曲柄销54的效果，该平衡的一半是抵消往复运动组件的震动力所必需的，所述往复运动组件包括叉架50、十字头58、活塞74和76、装配台82和84、轴头销78和80，加上形成往复运动组装件的一部分的任何轴颈轴承、销连接或螺栓连接元件。要指出，震动力仅沿着轴B-B作用，因此，当曲柄轴24从轴B-B移动90度时，平衡锤164和166的效果必须被取消。

图10至13描绘了曲柄轴24在这些图中看到的方位上的逆时针方向上的每90度的旋转，并且示出了曲柄轴24上的平衡锤的位置以及平衡轴156和158的位置。图10示出，当活塞74在上止点处时，被指定为F4的往复运动组件的合力被分别用F2、F3和F1表示的平衡锤160、162、164和166的合力平衡(164加上166)。指出，锤164和166所表示的F1等于F2加上F3。此外，平衡锤160和162的幅度是相等的。

在活塞74在中间冲程、并且曲柄轴24从图10的位置逆时针旋转90度的情况下，如图11中所示，往复运动力F4为零，因此，平衡锤的效果也必须为零。在该位置上，平衡锤160和162已经相对于曲柄轴24上的平衡锤164和166顺时针移动，F1-F2-F3的净效果＝零。

在活塞74在下止点处、并且曲柄轴从图11的位置进一步旋转90度的情况下，如图12中所示，往复运动力F4在相对的方向上达到其最大值。在该位置上，平衡锤160和162进一步顺时针旋转了90度，并且平衡力F2和F3的方向与力F1和反作用力F4一致。

图13例示了在曲柄轴24从图12的位置进一步旋转了90度之后活塞74在中间冲程。再次，往复运动组件的力F4为零，并且力F1被力F2加上力F3的组合平衡。

在一些应用中，如果十字头-叉架接口的质量接近两个活塞的组合质量，则可以消除对于平衡轴的需要，同时仍然实现可接受水平的不平衡。

图14示出了根据本发明的发动机中的每个活塞在该发动机旋转一周的过程中的真实正弦曲线移动、以及进气口和排气口的打开和关闭位置。活塞的椭圆形移动以及活塞顶周围的进气槽和排气槽的定位确定进气口和排气口的打开和关闭时间段。这些位置所以被设计为，在活塞向下移动时，排气口先于进气口打开，在活塞向上移动时，排气口先于进气口关闭。该状况被称为不对称气口时序，并且是高效二冲程发动机的必要特征。

图15是本发明的发动机210的四气缸版本，在该版本中，如发动机10中所描述的两个整个的发动机背对背地连接，各自的曲柄轴324的曲柄销368移位180度。在该布置中，仅需要一个具有平衡锤360的平衡轴356。

多气缸构造也可以用前对前附连和更多组的气缸来实现。

要理解，尽管已经参照二冲程发动机描述了本发明，但是所述机构还可以应用于四冲程发动机来形成紧凑的拳击手发动机布局。就这样的四冲程发动机而言，可以以常规的方式提供具有提升阀和凸轮轴驱动器的相关联的头部。

在进一步的实施例中，图16示出了发动机210，在发动机210中，曲柄224具有曲柄销226，曲柄销226经由十字头230的臂236和叉架228连接到活塞232和234。从前面的实施例显而易见地，存在实现这样的连接的许多结构方法。图16所示的主要差别是，在图17中更充分地示出的曲柄轴224在曲柄箱240中仅在一个末端处受到支承。如在图17中看到的，曲柄轴224仅具有曲柄销226从其伸出的一个轴颈连接的末端部分，并且该末端部分由两个轴颈轴承242和244支承，轴颈轴承242和244间隔分开以提供足够的支承。另外，两个轴颈轴承242和244之间的空间用于以与发动机10中所描述的方式类似的方式对于两个平衡轴提供驱动齿轮。

图18至20中示出了用于图16的单面实施例的进一步的结构方法。图18和19示出了以正常的方式通过轴头销250联接到活塞248的一体式十字头246。类似的活塞(未示出)附连在相对侧。如所示，具有部分球形外表面252a的一体式环形叉架252经由两个槽256侧向插入到十字头246的腔体254中，槽256中途被切成十字头246的腔体254的部分球形内表面254a。一旦叉架252插入到十字头246的腔体254中，叉架252然后就旋转以使叉架252的孔258与曲柄轴(未示出)对齐。在该位置上，叉架252被俘获在球形腔体254中，并且被允许根据需要通过十字头246在发动机中的移动而在所有方向上移动。

图20示出了图19的布置的替代方案。图20的布置，类似于图10的布置，具有将联接到两个活塞(未示出)的一体式十字头262。然而，在这种情况下，图19的球形叉架252被平面轴承叉架260取代，平面轴承叉架260能够移动所需的角度，并且通过销264和266被安置到十字头262中。

在图21和22的进一步的实施例中，示出了发动机410，发动机410在一侧具有动力活塞412，在相对侧，具有压缩机活塞414，压缩机活塞414消除了对于单独的发动机驱动的增压器的需要。动力活塞412的功能类似于图1至7中所描述的发动机10。压缩机活塞414在孔416中振荡，并且孔尺寸可以大于动力活塞412的孔的尺寸。压缩机气缸416的头部418包含两个气口420和422。气口420是进气口，气口422是出气口。气口420和气口422的关闭和打开分别由簧片阀424和426控制。

在进气冲程期间，进气口420处的簧片阀424打开，出气口422处的簧片阀426关闭。大气然后经由合适的过滤器(未示出)引入(如图22中箭头A所示)。在图21中所示的压缩冲程期间，簧片阀424关闭，出气口422处的簧片阀426在压缩的空气的压力下打开。压缩的空气通过沿着管道432的流动(如箭头B所示)传送到动力气缸430的进气口428。在动力气缸430的进气口428关闭之后，管道432内部的体积还充当压缩的空气的累积器。在该构造中，构造了不使用外部扫气泵和增压器的紧凑的发动机。

本文中所描述的各种实施例使得能够提供适合于二冲程内燃机、而且还适用于四冲程内燃机中的对置气缸机构。在每种情况下，本发明促使达成不对称气口时序，同时在增加所述发动机的使用范围的若干种相对简单的布置中实现。

Claims (20)

1.一种内燃机，所述内燃机具有发动机机构，所述发动机机构包括：曲柄轴，所述曲柄轴具有曲柄销，对置的活塞对中的每个活塞连接到所述曲柄销，所述活塞通过所述曲柄销在轴向直列气缸中的相应的一个气缸中往复运动；十字头，所述十字头具有相对的末端，在所述末端中的每个上，安装有所述活塞中的相应的一个活塞；以及所述十字头和所述曲柄销之间的联接，通过所述联接，使得所述活塞在所述活塞被驱动往复运动时周向地振荡。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述十字头和所述曲柄销之间的联接由配装在所述曲柄销上的能够沿着所述曲柄销移动的联接构件提供。

3.根据权利要求2所述的内燃机，其中，所述联接构件是限定所述曲柄销延伸通过的孔的叉架的形式，此时在所述叉架和所述曲柄销之间的所述孔中提供轴承。

4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述叉架是使得它能够配装在所述曲柄销上的两段式形式。

5.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述叉架是一体式构造，并且限定所述曲柄销末端朝前地容纳到其中的孔。

6.根据权利要求1至5中的任何一个所述的内燃机，其中，所述十字头和所述曲柄销之间的联接沿着所述曲柄销可逆地移动，并且与所述十字头啮合以便在轴上相对于所述十字头可逆地旋转，所述轴平行于并且横向偏离所述活塞沿着其往复运动的轴。

7.根据权利要求1至6中的任何一个所述的内燃机，其中，所述机构具有经由偏置十字头刚性地连接的活塞对，所述活塞经由偏离所述活塞往复运动的轴的叉架构件用轴颈连接在所述曲柄轴上。

8.根据权利要求1至6中的任何一个所述的内燃机，其中，所述机构具有曲柄轴，诸如单拐曲柄轴，在所述曲柄轴上，至少一个对置的活塞对经由偏置十字头柔性地连接，所述活塞经由偏离所述活塞往复运动的轴的叉架构件用轴颈连接在所述曲柄轴上。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的内燃机，其中，所述叉架构件经由球形轴承面与所述十字头啮合。

10.根据权利要求7或8所述的内燃机，其中，所述叉架构件经由圆锥形轴承面与所述十字头啮合。

11.根据权利要求7或8所述的内燃机，其中，所述叉架构件经由平面轴承面与所述十字头啮合。

12.根据权利要求1至11中的任何一个所述的内燃机，其中，所述十字头和所述联接的操作为，随着所述活塞在所述直列气缸中往复运动，对于所述活塞给予部分旋转运动，由此所述活塞的总体运动生成每个活塞在各自的气缸中的椭圆形路径。

13.根据权利要求1至12中的任何一个所述的内燃机，具有多个直列气缸对的拳击手布置，每个直列气缸具有各自的对置活塞对，所述对置活塞对通过各自的十字头和联接连接到所述曲柄轴的至少一个曲柄销。

14.根据权利要求1至13中的任何一个所述的内燃机，其中，所述发动机在二冲程模式下操作。

15.根据权利要求1至13中的任何一个所述的内燃机，其中，所述发动机在四冲程模式下操作。

16.根据权利要求1至15中的任何一个所述的内燃机，其中，每个活塞具有顶，所述顶具有与进气口和排气口合作以使得能够实现不对称气口时序的形成。

17.根据权利要求16所述的内燃机，其中，所述形成包括分段裙部形成，所述分段裙部形成伸出所述顶之外，并且提供在所述顶的相对侧的两个弓形的周向间隔的裙部、以及形成入口和出口的对置的开口，每个开口在所述裙部的两组邻近的末端中的相应的一组末端之间。

18.根据权利要求9所述的内燃机，其中，所述叉架侧向地容纳到由所述十字头限定的腔体中，然后根据需要旋转以使所述叉架的孔与所述曲柄销对齐。

19.根据权利要求1至18中的任何一个所述的内燃机，其中，所述对置的活塞对中的一个活塞作为动力活塞操作，所述对中的另一个活塞作为压缩机活塞操作，诸如所述压缩机活塞具有孔尺寸大于所述动力活塞的气缸的气缸，并且所述压缩机气缸可选地具有进气口和出气口，所述压缩机气缸的每个气口由簧片阀控制。

20.根据权利要求20所述的内燃机，其中，所述压缩机气缸在进气冲程期间使其进气口向大气打开，并且使其出气口关闭，并且在压缩冲程期间，其进气口关闭，其出气口在压缩的空气的压力下打开，所述发动机包括压缩的空气能够通过其被传送到所述动力气缸的进气口的管道，所述管道具有使得它能够在所述动力气缸的进气口关闭之后充当压缩的空气的累积器的体积。