專利名稱:往復(fù)機的制作方法
本發(fā)明廣義上說是屬于往復(fù)式機械，但就其具體特性方面講，它是一個具有二沖程，配有火花點火或者可壓縮點火的內(nèi)燃機。
眾所周知，長期以來的經(jīng)驗表明，內(nèi)燃機要實現(xiàn)協(xié)調(diào)的運轉(zhuǎn)是很困難的。人們也都知道，對常規(guī)發(fā)動機和其它類型的發(fā)動機，改變進排氣閥配氣正時通常是借助于調(diào)節(jié)曲軸和氣閥配氣凸輪軸之角的轉(zhuǎn)角關(guān)系來實現(xiàn)的。為調(diào)節(jié)曲軸和氣閥配氣凸輪軸之間的配氣正時，人們已提出了一些內(nèi)設(shè)措施，例如英國書2，109，858號中就公開了進排氣閥分別配有各自的凸輪軸，進行各自的調(diào)節(jié)。據(jù)稱這種調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)進排氣閥的氣閥重疊角的任何需要的變化。
另一方面，在氣口由各自的對置活塞作閥時，人們也采取措施來調(diào)節(jié)對置活塞之間的相位關(guān)系，德國專利016;451號、美國專利2，1133，480及2，401，188號和英國專利584，783中提出了這種措施。在后一種情況下，進氣口裝有一個增壓器。在這些發(fā)動機中，活塞正時的調(diào)節(jié)，例如對應(yīng)于發(fā)動機負荷，對改變壓縮比有明顯的效果，這就內(nèi)在地意味著改變了氣閥配氣正時。然而，它顯然不可能對氣閥配氣正時進行獨立調(diào)節(jié)。此外，在曲軸和活塞存在相位時，改變活塞之間相位關(guān)系的過程會破壞或減低各氣缸中原有的動力平衡性。
本發(fā)明的目的是為減緩上述的往復(fù)機的缺點。
根據(jù)本發(fā)明，已被認識到的是，內(nèi)燃機配氣正時調(diào)節(jié)所遇到的困難在于進排氣口的位置，和/或相應(yīng)的氣閥間的位置，特別在于大多數(shù)發(fā)動機尤其是四沖程發(fā)動機中氣口間或氣閥間的距離離得太近。因此，在大多數(shù)情況下，進排氣口都布置在缸頭上，靠近上死點。這時的空間就非常重要，并且任何，哪怕是對活塞和氣閥之間正時關(guān)系最小的調(diào)節(jié)都會引起活塞和氣閥的干涉，從而損壞發(fā)動機的性能。即使進排氣口所裝的進排氣閥之間能進行配氣正時關(guān)系調(diào)節(jié)，但這種調(diào)節(jié)也會因需要避免進排氣之間干涉而受到限制。
發(fā)明人還進一步認識到，對起閥裝置作用的活塞之間的相位關(guān)系的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對閥裝置之間相位調(diào)節(jié)的真實目的來說是一種不能令人滿意的技術(shù)手段。
為此，本發(fā)明提供了一種往復(fù)機，它包括有能限定至少一個活塞能在其中作往復(fù)運動的工作室的機構(gòu)，與一個活塞或多個活塞相關(guān)連并能使往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動或反之亦然的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，適合工作室換氣用的進排氣口以及進排口和活塞相對應(yīng)的各自的氣閥機構(gòu)。進排氣口布置在或靠近工作室的各自的端部，并配置有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換機構(gòu)和氣閥機構(gòu)的位移之間配氣正時關(guān)系并進而調(diào)節(jié)各自的氣閥機構(gòu)之間配氣近時關(guān)系的機構(gòu)。
這種往復(fù)機最好有能在工作室中工作的點火裝置，從而使往復(fù)機構(gòu)成為發(fā)動機，該發(fā)動機最好但并非一定是二沖程的。本發(fā)明也適于構(gòu)成一臺壓縮機。
采用本發(fā)明，就有可能給出在一個寬的范圍內(nèi)配氣正時基本上不受限制的變化，這是因為進排氣口的間距能較精確地控制進排氣流量，并且如果需要，可基本實現(xiàn)進排氣的完全無回竄流動。此外，在或接近工作室各自端部的分開的氣閥機構(gòu)避免了它們的相碰擊的危險，當(dāng)然，這種活塞和其中一個氣閥機構(gòu)之間的碰擊危險可以通過某種措施加以減輕，如利用其它處于全調(diào)節(jié)的氣閥機構(gòu)對上述氣閥機構(gòu)進行小的或者不加調(diào)節(jié)或者利用上述的一個不大可能發(fā)生碰擊的一類如滑閥那樣的氣閥機構(gòu)。一般說來，本發(fā)明適用于各種類型氣閥機構(gòu)的組合，其中包括滑閥、提升閥和回轉(zhuǎn)分配閥，而進排氣閥機構(gòu)最好都能配氣正時調(diào)節(jié)的。本發(fā)明易于采用的發(fā)動機實例是缸頭有排氣提升閥和靠近下死點的缸壁有若干進氣口的德特羅特(Detroit)柴油發(fā)動機和呂卡多(Ricardo)滑閥發(fā)動機。
進排氣閥配氣正時在一個寬的范圍內(nèi)基本無限制的改變使進氣正時，排氣正時、有效壓縮比、有效膨脹比、廢氣排放過程和增壓過程都可發(fā)生顯著的變化。這種變化范圍使該往復(fù)發(fā)動機的特性可以發(fā)生總的改變，例如，從賽車用的發(fā)動機所具有的特性改變到路上行駛的家用小轎車的低功率發(fā)動機所具有的特性。其優(yōu)點在于氣閥配氣正時能在運轉(zhuǎn)過程中通過雙凸輪、偏心輪和/或其它合適的操作機構(gòu)進行調(diào)節(jié)，不僅能連續(xù)地而且能在每個循環(huán)中實現(xiàn)改變配氣正時。
我們采用術(shù)語“有效壓縮比”是指當(dāng)工作室在一個循環(huán)過程中達到封閉這一時刻的體積除以該循環(huán)過程中工作室的最小體積，而“有效膨脹比”這一用語是指當(dāng)工作室在一個循環(huán)過程中剛開始打開進行排氣時的體積除以在該循環(huán)過程中工作室的最小體積。
本發(fā)明的一個突出優(yōu)點，特別是在精確控制氣閥配氣正時能力方面的優(yōu)點是能使二沖程發(fā)動機與增壓器實現(xiàn)最優(yōu)化的接合。增壓器的有關(guān)好處是眾所周知的，它已在四沖程發(fā)動機中獲得多年成功的應(yīng)用。然而，將增壓器能成功地應(yīng)用于二沖程發(fā)動機上被人們認為是很困難的。這在很大程度上是由于發(fā)動機要求歧管進氣壓力呈速度的三次方函數(shù)關(guān)系上升，這是與增壓器極不同的排氣壓力特性相矛盾的。另外是由于二沖程發(fā)動機不可能具有象四沖程發(fā)動機那樣完全的自然發(fā)生的進氣沖程。
這些問題在本發(fā)明中都遇到了。兩個氣閥機構(gòu)之間進行調(diào)節(jié)的技術(shù)措施使得下列二個值得注意的臨時配氣正時關(guān)系成為可能(ⅰ)當(dāng)進行需要重新進行熱起動時，排氣閥早打開可利用缸內(nèi)殘余廢氣的壓力和/或熱能和/或動能來驅(qū)動增壓器，從而易于再進氣循環(huán)。
(ⅱ)對除特別冷的天氣以外的通常情況下的起動，可將配氣正時調(diào)節(jié)到致使壓縮比提高以利起動，工作起來之后再將壓縮比調(diào)低。
一般來說，氣閥機構(gòu)將由轉(zhuǎn)換機構(gòu)驅(qū)動，轉(zhuǎn)換機構(gòu)可以包括一個或多個曲軸，而驅(qū)動機構(gòu)可以包括一個通稱為同步帶的內(nèi)齒傳動帶或一個齒輪傳動鏈，中介軸和銷或偏心輪和隨動機構(gòu)。在最佳實施例中，調(diào)節(jié)氣閥的驅(qū)動機構(gòu)包括有一個斜齒輪傳動鏈，而調(diào)節(jié)機構(gòu)包括有變相位的機構(gòu)、跨越齒輪傳動鏈。調(diào)節(jié)氣閥的齒輪傳動鏈可以包括裝在轉(zhuǎn)換機構(gòu)上和氣閥驅(qū)動軸上的各自的斜齒輪，被捋入的斜齒輪機構(gòu)與所述的斜齒輪嚙合，其斜齒輪機構(gòu)平行于斜齒輪軸作線性運動。
在早期的內(nèi)燃機中，提升閥遇到的技術(shù)難題是過大的噪聲和易于產(chǎn)生爆震和早期著火。取代提升閥的是滑閥，大量的早期商業(yè)性用的發(fā)動機，特別是航空發(fā)動機中得以采用。滑閥發(fā)動機的發(fā)展史在哈雷·呂卡多寫的題為“高速內(nèi)燃機發(fā)展”一書中(由倫敦布萊克·遜有限公司出版)作出了很好的概述。哈雷·呂卡多本人設(shè)計制造了許多成功的壽命長的滑閥發(fā)動機，并對這種發(fā)動機進行了廣泛的性能研究及最優(yōu)化設(shè)計。
滑閥發(fā)動機有很多突出的優(yōu)點，其機械效率和燃油消耗給人留有深刻的印象，其中由氮化鋼制成的往復(fù)式套筒和缸套及活塞之間磨擦造成的磨擦損失視想不到的低。假如套筒在縱向和周向均作往復(fù)運動，在套筒和缸套之間就會有極其好的潤滑條件。這種呂卡多滑閥發(fā)動機能運行很多小時而套筒和活塞運動不會出現(xiàn)嚴重問題。這種發(fā)動機工作平穩(wěn)且發(fā)現(xiàn)在液冷滑閥發(fā)動機中的活塞溫度比同樣容量和輸出功率的提升閥發(fā)動機要略為低一點。顯然，這是因為套筒和缸套之間運動著的油膜將活塞的熱量傳走，油膜成為有效的對流換熱體。由于缸頭不受氣口和氣閥的妨礙，人們在考慮燃燒室的形狀和工作容量時就不受任何限制。
這些優(yōu)點對二沖程發(fā)動機是特別適用的，但也還發(fā)現(xiàn)一些阻礙二沖程滑閥發(fā)動機不能廣泛的商業(yè)性應(yīng)用的顯著缺點，特別是早期提升閥式發(fā)動機存在而后來被解決了的不好的性能。呂卡多看到了在其上述引用過的著作第387頁中作了下列二個重要技術(shù)難題的簡述“1.氮化鋼套筒在其上端磨損到不能用之前的使用壽命大約為2000至4000小時。這對軍用航空發(fā)動機是足夠長了，但對普通商業(yè)性用的發(fā)動機來說是不夠的。必須采取一些措施來減少這一部分的磨損速率?！薄?.盡管端部開口型套筒似乎較端部封閉型在所有的工況下都更為完善，但冷起動時，不能實現(xiàn)完全密封，必須采取某些措施，如噴射低粘度燃油，以實現(xiàn)冷起動的壓縮點火這是一個相當(dāng)不好的特性?！碧淄岔敹说哪p是因這部分完全暴露在排氣之中和/或缸套或缸頭上部的機械磨擦所造成的?；y發(fā)動機的第二個缺點是有龐大且昂貴的通稱為氣缸頭的凹腔型缸頭，因為增加了熱量損失，在空氣冷卻的情況下要充分冷卻是困難的。
在四沖程滑閥發(fā)動機中，呂卡多所注意到的二個技術(shù)難題并不明顯，但龐大而昂貴的缸頭仍然是達到商品化的一個重要的障礙。
未被呂卡多所償識的在英國書497，300中由博克曼(Porkman)以及在英國專利1，015，189中由林德瑟(Lindsay)所公開的一種解決這些技術(shù)問題的技術(shù)方案是，采用滑閥與對置活塞發(fā)動機的基本原理，提供一種成對對置活塞，其各自的套筒配置有進排氣口所需的氣閥。獲得成功的且能商業(yè)性用途的對置活塞發(fā)動機中的典型實例是瓊克爾斯·玖英(Junkevs Jumo)和羅茨(Roots)的柴油發(fā)動機以及拿皮爾·德爾狄克(Napier Deltic)發(fā)動機，但所有這些都有賴于活塞控制氣閥。到目前為止，申請人清楚的是，博克曼或林德瑟所設(shè)計的對置活塞發(fā)動機是絕對不能商品化的，而滑閥發(fā)動機盡管有呂卡多所指出的優(yōu)點，但第二次世界大戰(zhàn)后也僅僅作為歷史文物而已。然而可以置信的是，本發(fā)明將會促使這些優(yōu)點的實現(xiàn)，無論是非對置的還是對置的活塞發(fā)動機。
現(xiàn)在具體研究一種滑閥發(fā)動機，套筒最好既可縱向又可周向往復(fù)運動的。周向往復(fù)運動的沖程最好至少為縱向往復(fù)運動沖程的20%。
在工作室中有兩個對置的活塞，且彼此間隔開的進排氣口有各自的滑閥，這種滑閥便于相對各自的活塞往復(fù)運動。兩個活塞最好配有各自的曲軸，套筒的往復(fù)運動由各自的曲軸分開的驅(qū)動機構(gòu)帶動。曲軸最好直接通過內(nèi)齒輪傳動帶聯(lián)系，傳遞負荷的驅(qū)動軸最好與其中一個曲軸呈平行或共軸聯(lián)接。
進氣口便于連接到增壓器上，并且更適于安裝由排出的廢氣驅(qū)動的增壓器。
參照下例附圖，通過一個實例，進一步闡明本發(fā)明的二個實施例。
圖1是一臺根據(jù)本發(fā)明的多軸二沖程對置活塞式滑閥發(fā)動機的截面示意圖，其中所示的活塞靠近上死點。
圖2是圖1上半部的放大圖。
圖3是類似于圖2所表示的上半部的運行圖。
參照圖1和圖2，對置活塞二沖程發(fā)動機8相對于其中截面A-A是完全對稱的，它有一個鑄造機體9，該機體有一個缸套12，限定一個工作室和帶有蓋35的曲軸箱14、15。該發(fā)動機還有各自的曲軸組件16，17和一對通過連接桿20，21與曲軸組件16、17聯(lián)接的對置的活塞18、19，對置的活塞18、19能在工作室內(nèi)通過一個內(nèi)齒輪傳動帶正時的相對往復(fù)運動。為了方便起見，缸套12和曲軸箱組件14，15以一個整體鑄件示出。圖1表示曲軸處于某一相位且活塞位于上死點，缸套12上各自的氣口26、27的環(huán)槽指向中心。曲軸當(dāng)然可以按所需相位布置，例如，為了達到二沖程發(fā)動機有好的換氣要求的相位來布置曲軸。在運轉(zhuǎn)時，氣口26、27通向各自的環(huán)形歧管25、29，環(huán)形歧管包括一個進氣歧管和一個排氣歧管，依次與管道25a，29a相通。這些歧管和相關(guān)連管道的結(jié)構(gòu)未詳細說明，僅在圖中示意的表示出來。進氣管道25a，與包括有渦輪94驅(qū)動的壓氣機92在內(nèi)的渦輪增壓器組件90的出口相聯(lián)接，渦輪94由沿管道29a排出的廢氣作為動力。
燃燒室13a基本上是一對在活塞18、19頭部30、31內(nèi)的半圓形腔室28。如圖所示，該腔室28呈球狀半圓形結(jié)構(gòu)，但是，若需要別的結(jié)構(gòu)形式，活塞頭部或單獨的頂面可以是平頭或凸面形的。為了火花塞點火和/或向燃燒室噴射燃油，缸套12設(shè)置有周向彼此間隔開的點火口32，活塞頭部30、31有定位槽32a。壓縮點火的噴射裝置1，1可按需要用火花塞代替。
曲軸箱和曲軸組件基本上是相同的，因此只對圖1所示發(fā)動機的上半部結(jié)構(gòu)予以詳細的說明，在圖2中加以放大。曲軸組件16包括一對共軸線的曲軸，一為驅(qū)動軸40，二為正時曲軸41。這二個曲軸通過彼此隔開的滾柱軸承42、44安裝在曲軸箱14和曲軸箱蓋35中。該曲軸組件按常規(guī)的基本布置形式與活塞聯(lián)接，其中包括有一個管形的曲軸銷46、一個裝在活塞18中的配合孔51或橫向孔51內(nèi)的活塞銷50和連接桿20。連接桿20將由軸銷46和活塞銷50安裝在各自的襯套54、55內(nèi)。
兩個正時曲軸41通過曲軸40用鏈固定在定時傳動帶的各自的滑輪60、61上(圖1)。如40a所示，采用錐形裝配面不僅可以保證裝配可靠，而且可以使正時傳動帶在沒有中間滑輪情下張緊。
缸套12配置有一對類似的加長的滑閥10、11，為氣口26、27提供了閥，借助于彼此隔開的環(huán)形隙縫26a、27a在套筒內(nèi)相對于各自的活塞18、19往復(fù)運動。套筒10、11可以用鑄鐵、氮化鋼或其它如陶瓷、高強度塑料等適合的材料制成。套筒10、11與缸套有適當(dāng)?shù)呐浜瞎?，各自能作縱向和周向的往復(fù)運動。在缸套中間壁上和活塞的柱表面上，例如在10a、11a處配量有O型密封環(huán)。運行時，在套筒和缸套之間有一層薄的油膜，這層油膜對于有周向振動的構(gòu)件保持有適當(dāng)?shù)姆峙涫潜匾摹?br>套筒10、11的往復(fù)運動是由各自的曲軸40通過單獨的斜齒傳動鏈68實現(xiàn)的。斜齒輪傳動鏈大體相同并配量有通過套筒調(diào)節(jié)各自的活塞和相關(guān)連氣口的氣閥之間正時關(guān)系或相位進而調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明的套筒之間正時關(guān)系的機構(gòu)。每個齒輪傳動鏈68在曲軸41和軸74上有各自的斜齒輪72、73，這些齒輪與中間斜齒輪71嚙合，齒輪71安裝在一個捋入的中介軸75上且可滑動也可轉(zhuǎn)動。因為所述的發(fā)動機是二沖程的，所以齒輪72、73的傳動比為1∶1。
軸74安裝在滾柱軸承74a中且?guī)в心苎b入與突出部80相配合的球形軸承78的軸承座76，突出部80是與套筒成一體橫向伸出的。不難理解這種布置達到了二種所需要的運動，正如上面所述，如果周向往復(fù)運動的沖程不少于縱向往復(fù)運動沖程的20%，那么這種運動對潤滑而言就是最優(yōu)化的方案。
相位調(diào)節(jié)是通過一個配置在中間齒輪71上的凸臺82的環(huán)形槽81中的滑動推拉桿77實現(xiàn)的。推拉桿77穿過齒輪箱蓋79且可滑動齒輪71沿中介軸75稍一移動就會引起各齒輪的相對轉(zhuǎn)動，因為這些齒輪都是斜齒輪，曲軸40和軸74之間就會引起相位的改變，繼而改變上面所述的正時關(guān)系。這種布置能在180°范圍不受限制的正時相位調(diào)節(jié)。
若不用通過軸74驅(qū)動每個套筒，也可以使用一個曲軸。這就提供一個附帶的優(yōu)點，即改變正時關(guān)系不僅可以通過推拉桿77，還可以在每個發(fā)動機沖程內(nèi)采用一個選定形狀的凸輪。
推拉桿77可以依據(jù)對歧管的進氣壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)流調(diào)節(jié)和輸出扭矩的監(jiān)控實現(xiàn)手控或自動控制。
套筒10、11放置有按規(guī)定時間與噴射口32及活塞槽32a對準的互補凹坑32b。套筒中的26a、27a按要求與缸套氣口26、27共同作用。不再需要考慮給出與發(fā)動機運行特性、氣流和希望的相位特性范圍有關(guān)連的氣口結(jié)構(gòu)形式方面的具體細節(jié)，發(fā)動機有關(guān)不同負荷條件下正時調(diào)節(jié)需要考慮的問題也是眾所周知的，因為這樣的調(diào)節(jié)技術(shù)屬于現(xiàn)有技術(shù)。
圖1和圖中所公開的具有平穩(wěn)且無故障運行的發(fā)動機的一個重要的最佳性能是在于采用了像曲軸之間直接驅(qū)動聯(lián)軸器那樣的正時傳動帶24。對于這種特殊用途最適用的正時傳動帶是由尤里羅葉爾公司(Uni Royal Company)出售的HTD設(shè)計的一種最新正時傳動帶，這種帶也最適用于帶負荷的輸出軸的連接。
可以使人理解的是，圖1和圖2中所述的發(fā)動機可以根據(jù)其型式作出別的改型。例如，可以采用如凱敦斯(Kadency)和/或常規(guī)的正壓式和/或機械式驅(qū)動的離心增壓器。能夠應(yīng)用已建立的滑閥節(jié)流原理達到這樣的優(yōu)點即缸套和套筒均能節(jié)流、套筒具有二種運動以及缸套氣口之間無直接接觸的優(yōu)點。
將會進一步明白的是，上述引證過的呂卡多指出的二沖程滑閥發(fā)動機二個主要缺點是可以克服的套筒端部不再有由于暴露在排出的廢氣流中引起的磨損，不再有冷起動時在套筒開口端缺乏密封的問題。圖1和圖2所示的發(fā)動機套筒外端是在曲軸箱內(nèi)，而內(nèi)端由缸套封住從而既不暴露在排氣流中也不需要在起動時密封。這就使得能有效地利用滑閥發(fā)動機的特點，自動補償在套筒與缸套間隙大小和通過該間隙熱傳遞速率之間的關(guān)系。例如，當(dāng)缸套和套筒的配合公差較大時，來自活塞表面的熱傳遞通過油膜被制止了。這種熱傳遞是會導(dǎo)致套筒的熱膨脹使間隙減少，而這種現(xiàn)象直到油膜的熱耗散率和熱量確定套筒直徑之間達到熱平衡為止。
此外，取消氣缸頭意味著昂貴的耗熱部件的消除。對于因具有龐大凹型腔式缸頭造成氣冷困難部件消除這一點來說，注意一下由布里斯托爾航空公司(Bristol Aeroplane Company)為解決空氣冷卻缸頭而制造出的很昂貴的冷卻銅材缸頭是有意義。
將對置的活塞結(jié)構(gòu)件作為圖1和圖2所示發(fā)動機的滑閥，不僅有可能克服滑閥發(fā)動機的顯著缺點，而且對對置活塞發(fā)動機來說，又多了滑閥發(fā)動機的重要的眾所周知的優(yōu)點，尤其是機械效率和燃燒相對于現(xiàn)有的對置活塞發(fā)動機有顯著的改善，功率重量比有顯著的提高。因此，在某些關(guān)鏈性的應(yīng)用方面，對置活塞發(fā)動機那種令人討厭的外形結(jié)構(gòu)上的缺點就能克服，使其結(jié)構(gòu)緊湊又能獲得給定的輸出功率。
能有選擇地改變每個套筒和相關(guān)連的活塞之間的正時關(guān)系是使得有效壓縮比、膨脹比、正時時間和燃燒室工作容積在較寬的范圍內(nèi)無限制的改變成為可能。這些改變不僅可以從一個循環(huán)變?yōu)榱硪粋€循環(huán)，而且還可以在每個循環(huán)內(nèi)的變動促使控制系統(tǒng)能按發(fā)動機負荷的需要敏感地變化。這種適應(yīng)性對二沖程發(fā)動機的運行是特別有利的，它與大多數(shù)常規(guī)發(fā)動機選是折衷定時調(diào)節(jié)是相反的。該發(fā)動機能夠通過一種簡單的傳動機構(gòu)與可變的負荷力矩相匹配工作。這種通過連續(xù)改變力矩傳動機構(gòu)實現(xiàn)有效負荷最佳匹配可以由發(fā)動機應(yīng)用本身所取代。將發(fā)動機的進排氣閥26和27彼此分開的措施具有進一步的優(yōu)點，其中之一就是在有效壓縮比和/或膨脹比變化時實際上沒有回竄流動。這對具有常規(guī)氣閥的對置活塞發(fā)動機或是提升閥發(fā)動機都是不可能的。
根據(jù)本發(fā)明的改變氣閥配氣正時的技術(shù)解決方案是得提供一種多用途渦輪增壓的二沖程發(fā)動機成為可能。常規(guī)的二沖程發(fā)動機一般來說是不適于采用增壓器的，渦輪增壓器就更少了。即使可以配裝渦輪增壓器，也不可能靠它為發(fā)動機起動時提供足夠的進氣量。因此，為克服這些不足一直要求有一種單獨的機械增壓器。
在人們試圖找到一種配有渦輪增壓器的二沖程發(fā)動機情況下，一直要求有一種適于起動要求的外部分開的機械壓氣機。
與此相反，本發(fā)明的發(fā)動機能使二沖程發(fā)動機在整個運行狀態(tài)的范圍內(nèi)采用渦輪增壓器成為可能，并且取消了外部分開的機械壓氣機。例如，當(dāng)要求重新熱起動時，提早打開排氣口利用缸內(nèi)剩余氣體的壓力和/或熱能和/或動能來驅(qū)動渦輪增壓器以利于再循環(huán)。對于平時起動，尤其是冷天氣的起動，可以調(diào)節(jié)進排氣閥的配氣正時來提高壓縮比，起動之后再降低。在滿負荷狀態(tài)下，改變進排氣閥的配氣正時來克服發(fā)動機的進氣特性和渦輪增壓器輸出特性之間的內(nèi)在的不相容性是可能的，一般來說，能使發(fā)動機的主要性能相協(xié)調(diào)。
改變?nèi)紵夜ぷ魅莘e使得發(fā)動機在具有高熱效率的測功器指示的平均有效壓力下運行較長的時間。換句話說，發(fā)動機的輸出主要不是通過改進其容積來控制的，而是改進測功器指示的遠離有效狀態(tài)的平均有效壓力來控制的。
將會注意到的是，上述的布置能在每個缸內(nèi)產(chǎn)生接近最理想的第一級和第二級動力平衡。相反，正如上面所提到的那樣，壬企圖改變壓縮比方面改變生塞之間相關(guān)系的現(xiàn)有技術(shù)方案降低了這種高的動力平衡程度。
圖3表明圖2所示的僅運行方式作了改進的發(fā)動機。因為發(fā)動機108的運行方式與圖2基本相同，所以對其不同之處作一下介紹。
圖3中的機體9的改進部分限于有孔112和114的燃燒室頭部110，其中孔內(nèi)裝有一個以116所示的噴射器或火花塞和一個提升閥118。該提升閥處于打開傳置，它可以采取許多現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的任何一種形式。另外，提升閥118的驅(qū)動機構(gòu)未加以說明，可根據(jù)一般的標準不用調(diào)節(jié)。另一方面，為使其能配氣正時，該提升閥最好是可調(diào)節(jié)的，例如在英國書2，109，858中所介紹的裝置可供給出這種調(diào)節(jié)。此外，可以用本發(fā)明中所述的采用滑閥10的調(diào)節(jié)機構(gòu)與提升閥的驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)。因此，軸74可以通過齒輪傳動鏈或齒輪帶與裝有能置換提升閥的克服彈簧偏壓的凸輪軸相連接。調(diào)節(jié)斜齒輪71可以改變提升閥的相位。
圖1和圖2所述發(fā)動機采用的其它改型和優(yōu)點可以用在發(fā)動機108上。
雖然本發(fā)明是參照內(nèi)燃機作出的敘述，但本發(fā)明的有關(guān)原理同樣對其他形式的往復(fù)機是可采用的，例如泵或者壓縮機。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)機，它包括能限定至少一個活塞能在其中作往復(fù)運動的工作室機構(gòu)，與所述活塞或多個活塞相關(guān)連并能使往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動或反之亦然的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，適合工作室換氣用的進排氣口以及進排氣口和活塞所對應(yīng)的各自的氣閥機構(gòu)，其中所述的進排氣口配置在或接近工作室的各自的端部，在轉(zhuǎn)換機構(gòu)和氣閥機構(gòu)的位移之間配置有可調(diào)節(jié)配氣正時關(guān)系和進而調(diào)節(jié)各自的氣閥機構(gòu)之間配氣正時關(guān)系的機構(gòu)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的往復(fù)機，其中進排氣口的氣閥機構(gòu)由各自的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，該驅(qū)動機構(gòu)包括一個斜齒輪傳動鏈，所述的調(diào)節(jié)機構(gòu)包括通過齒輪傳動鏈改變相位角的機構(gòu)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求
2所述的往復(fù)機，其中所述的每個氣閥機構(gòu)的齒輪傳動鏈包括裝在每個活塞的轉(zhuǎn)換機構(gòu)上和氣閥機構(gòu)的驅(qū)動軸上的各自的斜齒輪，插入的斜齒輪機構(gòu)與所述的斜齒輪嚙合，所述的齒輪機構(gòu)與所述斜齒輪平行呈線性運動。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求
1或2或3所述的往復(fù)機，其中所述的進氣口的聯(lián)接要接受來自增壓機構(gòu)的氣體。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求
4所述的往復(fù)機，其中所述的增壓機構(gòu)由所述排氣口排出的廢氣驅(qū)動且有渦輪增壓器。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至5中任何一項所述的往復(fù)機，其中至少一個氣閥機構(gòu)為一個滑閥。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求
6所述的往復(fù)機，它包括一對在工作室內(nèi)往復(fù)運動的對置的活塞，氣閥機構(gòu)有二個相對活塞往復(fù)運動的分開的滑閥。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
7所述的往復(fù)機，其中所述的分開的滑閥相對各自所述的活塞往復(fù)運動。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求
7或8所述的往復(fù)機，還包括二個活塞各自的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其中滑閥通過由各自的轉(zhuǎn)換機構(gòu)的分開的驅(qū)動機構(gòu)往復(fù)運動。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求
1所述的往復(fù)機，其中所述的轉(zhuǎn)換機構(gòu)直接通過內(nèi)齒輪傳動帶驅(qū)動聯(lián)接。
11.一種根據(jù)上述權(quán)利要求
中任何一項所述的往復(fù)機，其中轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括一個或多個曲軸。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求
7或從屬于權(quán)利要求
7的任何一項權(quán)利要求
所述的往復(fù)機，其中滑閥可布置成沿縱向和周向往復(fù)運動。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求
12所述的往復(fù)機，其中每個滑閥的周向往復(fù)運動的沖程至少為縱向往復(fù)運動沖程的20%。
14.一種根據(jù)上述權(quán)利要求
中任何一項所述的往復(fù)機，還包括在所述工作室中工作的點火裝置使該往復(fù)機成一種發(fā)動機。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求
14所述的往復(fù)機為二沖程發(fā)動機。
專利摘要
一種往復(fù)機，它具有一個氣缸(12)，由至少一個活塞(18)限定一個工作室(13a)，活塞在缸內(nèi)借助各自的曲軸(40)往復(fù)運動，該往復(fù)機的進排氣口(26和27)配置在汽缸工作部分的對置端部并具有各自的氣閥(10和11)和打開及關(guān)閉氣口的活塞，氣閥由曲軸(40)驅(qū)動且有能調(diào)節(jié)曲軸和氣閥的位移之間正時關(guān)系進而調(diào)節(jié)各自氣閥之間定時關(guān)系的機構(gòu)(68)，在氣缸工作部分的對置端部處的氣口位置能使正時調(diào)節(jié)比用常規(guī)的靠近彼此隔開的氣口布置的正時調(diào)節(jié)更大。
文檔編號F01B7/02GK86106958SQ86106958
公開日1988年4月6日 申請日期1986年9月25日
發(fā)明者彼特·阿弗頓·加爾布拉斯 申請人:加爾布拉斯工程控股有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan