專利名稱：多缸兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多缸、兩沖程且在各缸周壁上設(shè)有排氣孔和進(jìn)氣孔即輸氣孔的發(fā)動(dòng)機(jī)。
為了在兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中獲得理想的氣流，為了獲得需要的功率輸出，燃油經(jīng)濟(jì)性和排氣污染控制，排氣孔和輸氣孔的配置是一個(gè)關(guān)鍵的因素。
兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)是，輸氣孔和排氣孔在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中是同時(shí)打開(kāi)的，因此部分新鮮可燃混合氣有可能通過(guò)輸氣孔進(jìn)入氣缸，橫過(guò)氣缸流動(dòng)，并且在排氣孔和輸氣孔同時(shí)打開(kāi)的期間通過(guò)排氣孔排出。這個(gè)問(wèn)題不可能通過(guò)安排輸氣孔和排氣孔，使其不同時(shí)打開(kāi)的方法加以解決，因?yàn)橥ㄟ^(guò)輸氣孔進(jìn)入的新的可燃混合氣必需有助于通過(guò)排氣孔從氣缸中清除廢氣。
已經(jīng)有人提出過(guò)沿兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸周壁配置輸氣孔和排氣孔的各種方法，其目的是使通過(guò)排氣孔的新鮮可燃混合氣的損失最小而從發(fā)動(dòng)機(jī)中有效地掃除廢氣。
在早期的方案中，輸氣孔一般位于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排氣孔的相對(duì)側(cè)，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞頂上設(shè)有一隆起，使通過(guò)輸氣孔進(jìn)入氣缸的新鮮可燃混合氣在氣缸內(nèi)向上流動(dòng)。新鮮可燃混合氣的這一向上的流動(dòng)增加了其通向排氣孔的流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，因而減少了在有效時(shí)間內(nèi)到達(dá)排氣孔的新鮮可燃混合氣量。而且新鮮可燃混合氣的這一向上流動(dòng)促進(jìn)了廢氣在氣缸上部?jī)?nèi)向著并通過(guò)排氣孔的流動(dòng)。
雖然在活塞頂上設(shè)有隆起有助于獲得對(duì)新鮮可燃混合氣流的所需要的控制，但是對(duì)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)也帶來(lái)問(wèn)題。特別是，為了得到可接受的壓縮比，活塞頂?shù)穆∑鹨笤跉飧咨w內(nèi)設(shè)有一個(gè)與其大約互補(bǔ)的空穴，因此，就對(duì)氣缸蓋及燃燒室的設(shè)計(jì)引起嚴(yán)重的限制。這種限制已經(jīng)防礙了為對(duì)燃燒過(guò)程取得理想的控制以獲得最高的效率和對(duì)廢污染的控制，而對(duì)燃燒室形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)。此外，活塞頂隆起對(duì)燃燒氣體提供了一個(gè)很大的表面積，因此產(chǎn)生對(duì)活塞的很高的熱輸入，從而引起難于冷卻活塞和活塞熱應(yīng)力的問(wèn)題。
以上所討論的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一般稱為橫流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)，識(shí)別以這種原理工作的發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)志是活塞頂上的隆起，該隆起一般從活塞中心線向著輸氣孔一側(cè)偏置，其位置基本橫跨了活塞頂?shù)恼麄€(gè)范圍。為了克服橫流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)中存在的問(wèn)題，隨后又研制出一種輸氣孔配置，這種輸氣孔配置可以使進(jìn)入的新鮮可燃混合氣在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)形成基本向上的流動(dòng)，而無(wú)需在活塞頂設(shè)置隆起。
這種后來(lái)的發(fā)展一般稱作環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在一種最近的典型實(shí)例中，氣缸有一個(gè)或者若干基本位于中心的輸氣孔，它(它們)與排氣孔相對(duì)，另外的在中心輸氣孔兩側(cè)的輸氣孔的定向可以使從這些側(cè)孔進(jìn)入的新鮮可燃混合氣離開(kāi)排氣孔而導(dǎo)向中心輸氣孔。中心輸氣孔和側(cè)輸氣孔的這種綜合效果可以在氣缸相對(duì)排氣孔一側(cè)產(chǎn)生進(jìn)入的新鮮可燃混合氣的向上氣流，從而避免了進(jìn)入的新鮮可燃混合氣向著排氣孔的直接橫流。在英國(guó)專利1021378號(hào)中公開(kāi)了一種環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的排氣孔和輸氣孔的實(shí)例，這種發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣孔和各側(cè)輸氣孔之間還設(shè)有輸氣孔。但是，應(yīng)當(dāng)注意，這種增設(shè)的輸氣孔的定向也使通過(guò)其進(jìn)入的可燃混合氣橫過(guò)氣缸流向中心輸氣孔。
在環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)中輸氣孔的這種配置避免了在活塞頂采用隆起，克服了因此引起的缺點(diǎn)，成功地獲得了對(duì)從輸氣孔進(jìn)入的新鮮可燃混合氣流的所需控制，因而獲得了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的有效掃氣，并限制了新鮮可燃混合氣通過(guò)排氣孔的損失。但是，這些輸氣孔的設(shè)置，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)兩側(cè)的，在孔和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱之間的所需輸氣通路，引起氣缸總體尺寸顯著增加，并使一道工作的輸氣孔及輸氣通路的方向與排氣孔軸線呈直角。在上述英國(guó)專利的圖3中可清楚地看到這一點(diǎn)，圖中，在各輸氣通路的后壁之間橫過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸大約是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸直徑的1.6倍。
雖然在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，特別是在具有輸氣通路21位于發(fā)動(dòng)機(jī)上所設(shè)冷卻片結(jié)構(gòu)中的冷卻結(jié)構(gòu)的那種單缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，這種總體尺寸的增大是可以容忍的，但是，每個(gè)氣缸及其輸氣孔和輸氣通路的總體尺寸的增大，在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是直列式多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中卻是一個(gè)主要的考慮因素。環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)中輸氣孔和排氣孔的其它設(shè)置也可在澳大利亞專利152471號(hào)和聯(lián)邦德國(guó)專利590331號(hào)中見(jiàn)到，后一個(gè)專利是授予Dr.AdOIphSchnewrle的，他被譽(yù)為環(huán)流掃氣系統(tǒng)的發(fā)明人，所以環(huán)流掃氣系統(tǒng)有時(shí)也稱為Schnewrle掃氣系統(tǒng)。
雖然實(shí)現(xiàn)環(huán)流掃氣的輸氣孔配置，運(yùn)轉(zhuǎn)中可順利實(shí)現(xiàn)氣缸廢氣的有效的掃氣和新鮮可燃混合氣的正確配置;但是，側(cè)輸氣孔以及使輸氣孔與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱相通的輸氣通路在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中卻存在問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸間隔和氣缸體兩端部的結(jié)構(gòu)必須足以容納輸氣孔以及有關(guān)的輸氣通路。從上述各種環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)的先有技術(shù)文件中可清楚地看到，如果應(yīng)用到多缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)中，這些結(jié)構(gòu)就會(huì)在氣缸之間要求相當(dāng)大的間隔，因而大大增加發(fā)動(dòng)機(jī)的總體長(zhǎng)度。這種發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度的增加引起發(fā)動(dòng)機(jī)重量的增加，當(dāng)應(yīng)用于汽車上時(shí)，也會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)室尺寸以及汽車總體尺寸和重量的增加。
在減少這種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的努力中，曾經(jīng)有過(guò)使每個(gè)氣缸的掃氣軸線與各氣缸的公共縱向平面偏斜的作法，以此來(lái)在相鄰氣缸的側(cè)輸氣孔的輸氣通路之間獲得某種組合關(guān)系。具有偏斜掃氣軸線的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)例公開(kāi)于美國(guó)專利4092958號(hào)以及聯(lián)邦德國(guó)專利665126號(hào)和663500號(hào)中。側(cè)輸氣孔和輸氣通路的這種配置確實(shí)在一定程度上有助于減少氣缸體的總尺寸，但是，在相鄰氣缸間仍需有相當(dāng)大的間隔，而且在氣缸體兩端要有空間以容納輸氣孔和輸氣通路。
掃氣軸線的這種偏斜也需要每個(gè)相鄰氣缸的位置使得排氣孔軸線與各氣缸的公共縱向平面相傾斜。如果希望裝設(shè)一閥門以調(diào)節(jié)排氣孔的定時(shí)和/或打開(kāi)的程度以便做為改進(jìn)輸出功率和/或控制排氣污染及燃油消耗的一種手段，那么排氣孔軸線的這種傾斜會(huì)引起問(wèn)題。在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，如果每個(gè)排氣孔的軸線與氣缸體公共縱向平面相傾斜，那么與每個(gè)孔有關(guān)的閥門就安裝在橫越排氣孔軸線的各樞軸線上，因此，就必須為每個(gè)閥的各聯(lián)軸節(jié)設(shè)置適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置，或者在發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)排氣孔的閥門之間設(shè)置一種撓性聯(lián)軸節(jié)。這兩種結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜，因此，安裝和保養(yǎng)的費(fèi)用也較高。
在美國(guó)專利申請(qǐng)866426號(hào)及其相關(guān)的澳大利亞專利申請(qǐng)57898/86號(hào)中公開(kāi)了偏斜掃氣軸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種排氣孔閥門，該閥門的軸線與排氣孔軸線相傾斜。這種結(jié)構(gòu)使多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中一系列排氣孔的閥門能夠安裝在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸上。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，閥門有很大面積位于排氣孔內(nèi)，因而暴露在高溫的廢氣中。由于為活動(dòng)閥門而必須設(shè)置的間隙，這就會(huì)引起某些運(yùn)轉(zhuǎn)中的問(wèn)題，在閥門的上述暴露表面以及運(yùn)轉(zhuǎn)中閥門活動(dòng)所復(fù)罩的排氣孔面積上會(huì)引起碳的積累。這種閥門的制造也復(fù)雜，因而很貴。
本發(fā)明的目的是提供在多缸兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中排氣孔和輸氣孔的一種改進(jìn)配置，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)提供需要的氣流，同時(shí)也使氣缸體的總長(zhǎng)度減少，以及簡(jiǎn)單的排氣孔控制裝置的安裝。
鑒于本發(fā)明的目的，按照本發(fā)明為兩沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，在該氣缸體中具有兩個(gè)或更多相鄰的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，氣缸軸線平行且在一公共縱向平面內(nèi)，每個(gè)氣缸分別具有一個(gè)排氣孔，一個(gè)從每個(gè)排氣孔向缸體外表面延伸的排氣通路，其方向與該公共縱向平面成直角，在兩個(gè)相鄰氣缸的排氣通路之間的缸體部分有兩個(gè)第一輸氣孔，每個(gè)第一輸氣孔分別與上述兩個(gè)相鄰氣缸之一相通，每個(gè)第一輸氣孔分別與排氣通路之間的上述缸體部分上形成的一個(gè)第一輸氣通路相通，第一輸氣孔與上述兩相鄰氣缸的每個(gè)氣缸的有關(guān)第一輸氣通路位于與該公共縱向平面成直角的一橫向面的相對(duì)側(cè)，且在上述兩相鄰氣缸軸線的中間，該第一輸氣孔和第一輸氣通路的形狀和位置使兩相鄰氣缸軸線間隔開(kāi)的距離不超過(guò)缸徑的大約1.22倍。
兩相鄰氣缸中的每個(gè)氣缸最好具有至少一個(gè)附加的輸氣孔，設(shè)置在該公共縱向平面的與設(shè)有排氣孔部位的相對(duì)側(cè)。在該公共縱向平面的該相對(duì)側(cè)上的附加輸氣孔的配置最好也使其不延伸出在上述兩相鄰氣缸之間的上述橫向平面。
方便之處在于，附加輸氣孔的配置可以包括三個(gè)孔一個(gè)與排氣孔完全相對(duì)的中心孔以及另外二個(gè)側(cè)孔，在中心輸氣孔兩邊各一個(gè)。這兩個(gè)側(cè)孔以及與其相通的輸氣通路最好不要延伸出該橫向面。中心輸氣孔可以呈一個(gè)單孔和一個(gè)直分流孔的形式，這兩個(gè)孔與一個(gè)公共的輸氣通路相通?；蛘咭部梢杂袃蓚€(gè)中心輸氣孔并各有其輸氣通路。
方便之處在于，在公共縱向平面的排氣孔的同一側(cè)上的輸氣孔不在超出該公共縱向平面的環(huán)繞氣缸的周向上延伸。而且，與這些輸氣孔有關(guān)的輸氣通路最好不在公共縱向平面的方向上從孔延伸出大于孔位處缸壁厚度的距離。輸氣通路緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)排氣孔側(cè)上的輸氣孔的那一部分最好基本在該公共縱向平面內(nèi)，在有關(guān)氣缸的切向上延伸。輸氣通路的這一部分使沿著朝向氣缸相對(duì)側(cè)的方向進(jìn)入的可燃混合氣沿著與該公共縱向平面基本成直角的方向流動(dòng)。
與中心輸氣孔有關(guān)的，以及與氣缸的相對(duì)于排氣孔一側(cè)的兩個(gè)側(cè)輸氣孔有關(guān)的輸氣通路，其形狀使得通過(guò)這些孔進(jìn)入氣缸的可燃混合氣在氣缸內(nèi)向上流動(dòng)。這種向上的流動(dòng)由活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步促進(jìn)，從而形成進(jìn)入的可燃混合氣的環(huán)流掃氣運(yùn)動(dòng)的初始階段所需要的向上的進(jìn)入的可燃混合氣的向上氣流。相比之下，通過(guò)排氣孔兩側(cè)的輸氣孔進(jìn)入氣缸的可燃混合氣一般向著中心輸氣孔橫過(guò)氣缸，因此，可燃混合氣偏離排氣孔而廢氣基本朝著排氣孔流動(dòng)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣孔側(cè)的輸氣孔并不穿過(guò)兩相鄰氣缸之間的橫向平面，上述這種輸氣孔及其相關(guān)的輸氣通路的配置使各氣缸之間的中心距大大減小。因此，在該縱向平面測(cè)得的缸間距離實(shí)際上不大于兩缸之間的所需壁厚。這種結(jié)構(gòu)較之以前公知的缸體大大減小了多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的總體長(zhǎng)度，因?yàn)樵谝郧肮母左w中，氣缸間要隔開(kāi)相當(dāng)大的距離以便在任意兩氣缸間的區(qū)域中容納輸氣通路。
在多缸缸體每端的空間也有可能減小，因?yàn)槎瞬繗飧淄鈧?cè)的輸氣孔不需要超出正常壁厚、按要求而設(shè)的水套或其它冷卻設(shè)施所需空間之外的附加空間。
在相鄰氣缸的排氣孔之間輸氣孔和相關(guān)的輸氣通路的上述定位能使相鄰氣缸之間的中心距減至氣缸直徑的大約1.08至1.22倍，對(duì)于缸徑約為75至110mm的氣缸，該值最好約為缸徑的1.19倍。氣缸尺寸與缸距之間的關(guān)系受缸徑大小的影響，因?yàn)槔@缸徑所需壁厚隨缸徑而增加以便把缸壁中的張力負(fù)載維持在允許的限度內(nèi)。
另外，排氣孔及其相關(guān)的通路要在基本垂直于各氣缸軸線的公共縱向平面內(nèi)延伸，這種定位簡(jiǎn)化了排氣閥的結(jié)構(gòu)，也簡(jiǎn)過(guò)了排氣閥裝配在排氣孔上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
下面對(duì)照以下


一種缸體結(jié)構(gòu)將對(duì)本發(fā)明有更清楚的理解。
圖1是一個(gè)三缸兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的平面圖，其剖開(kāi)部分是沿圖3的1-1線剖開(kāi)的，表明穿過(guò)該氣缸排氣孔和輸氣孔的缸徑平面;
圖2是圖1所示缸體從排氣孔側(cè)看的視圖;
圖3是圖1所示缸體的進(jìn)氣側(cè)視圖;
圖4是沿圖3剖面線4-4的剖視圖;
圖5是沿圖3剖面線5-5的剖視圖;
圖6是沿圖3剖面線6-6的剖視圖;
圖7是沿圖1剖面線7-7的缸體剖視圖;表明缸體縱向平面25;
圖8是沿圖1剖面線8-8的剖視圖。
現(xiàn)在對(duì)照?qǐng)D1、2和3，缸體50具有三個(gè)氣缸10、11和12，各缸的軸線平行且位于一公共縱向平面25內(nèi)。缸體頂面51與公共縱向平面25成直角并且是平面的，因此氣缸蓋可以傳統(tǒng)的方式裝配在缸體頂面上。
如圖2所示，沿缸體的一側(cè)設(shè)有三個(gè)排氣通路21，它從缸體外側(cè)面22向內(nèi)伸至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排氣孔20，這一點(diǎn)將在下面詳述。中間氣缸11的排氣孔兩側(cè)各有向外凸的表面60和61，它們?cè)谶@些部位有效地增加了缸體的寬度以便穿過(guò)缸體設(shè)置二條輸氣通路，這一點(diǎn)將在下面詳述。同樣，在缸體縱向兩端，端部氣缸10和12的排氣孔之外也設(shè)有向外凸的部分62和63，只是縱向?qū)挾容^小，這樣就可以設(shè)置一條外部的輸氣通路。兩列加強(qiáng)筋片70和71設(shè)置在缸體50的側(cè)壁上，如圖2所示，它們從沿缸體下邊緣的凸緣52向外延伸。該凸緣與適當(dāng)結(jié)構(gòu)的曲軸箱下部(未畫(huà)出)相配合，再加上缸體下部?jī)?nèi)的空穴區(qū)域，就構(gòu)成了傳統(tǒng)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱。
圖3是圖2所示缸體相反側(cè)的視圖，圖中可見(jiàn)三個(gè)進(jìn)氣通路73、74和75，它們分別與各氣缸10、11和12的曲軸箱區(qū)域相連通。在使用中，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是與通過(guò)氣缸蓋的直接燃油噴射相配合，因此，燃油不能進(jìn)入曲軸箱的這個(gè)區(qū)域。但是，廣義而言，本發(fā)明不局限于直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖4所示，進(jìn)氣通路從缸體的重要部分橫向延伸相當(dāng)長(zhǎng)的距離。輸氣通路32和33的下端通過(guò)每個(gè)氣缸的進(jìn)氣通路上壁40的中間區(qū)域而打開(kāi)。同樣，另外的輸氣通路37和38也與進(jìn)氣通路兩側(cè)連通。通路32和33與通路37和38相比，尺寸明顯不同，這是由于輸氣通路32和33穿通上壁40的一部分，而上壁40的這部分傾斜于垂向的程度要小于通路37和38穿通的部分。輸氣通路37和38也穿通進(jìn)氣通路的側(cè)壁(未在圖中畫(huà)出)。這給人一種印象，即通路37和38高度較小，但是在缸體的各剖視圖，如圖4和5中可以看出，所有這四個(gè)通路具有類似的尺寸。
現(xiàn)在對(duì)照?qǐng)D1，三個(gè)氣缸10、11和12是分別由缸壁13、14和15限定的。這些缸壁在不同部位與缸體50的統(tǒng)一的外殼16相連接，在缸壁和外殼之間限定了各冷卻水通路17、18和19，更具體來(lái)說(shuō)缸壁13、14和15下端與外殼16是整體的以便便在其間形成一個(gè)完整的阻水屏障。缸體下端的整體性可以從圖4中看出。缸體上端基本是打開(kāi)的以提供水流通向可卸式氣缸蓋的通路。
如圖1中氣缸12的剖開(kāi)部分所示，排氣孔20與氣缸12以及通向缸體外殼16的外側(cè)面22的排氣通路21相連通。排氣通路21基本沿垂直于縱向平面25的方向延伸，縱向平面25是三個(gè)氣缸10、11和12的軸線的公共縱向平面。在排氣通路21的兩側(cè)是輸氣通路23和26，它們分別與輸氣孔28和27相連通。應(yīng)該注意，輸氣孔27和28在氣缸12的周向上不超出公共縱向平面25，并且輸氣孔27及其相關(guān)的輸氣通路26不超出橫向平面29，橫向平面29與公共縱向平面25垂直且位于氣缸12和相鄰氣缸11軸線中間。
氣缸12中在共同縱向平面25的相對(duì)側(cè)設(shè)有二個(gè)中間輸氣孔30和31，分別與輸氣通路32和33相連通。在中間輸氣孔30和31的兩側(cè)還有輸氣孔35和36，分別與輸氣通路37和38連通。應(yīng)該注意，輸氣孔35及其相關(guān)的輸氣通路37也不超出與縱向平面25垂直的橫向平面29。
如圖1所示，在缸體縱向上，輸氣孔23和28不超出氣缸12的壁厚。因此，缸體在縱向上不需有很大的長(zhǎng)度以容納輸氣孔以及缸體兩端的通路。
如圖5所示，每個(gè)輸氣孔23和26向下穿過(guò)缸體以便通過(guò)缸壁15的下部與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱42連通。同樣輸氣通路32、33、37和38從其它輸氣孔30、31、35和36也向下通過(guò)進(jìn)氣通路的上壁40與曲軸箱42連通。
按照傳統(tǒng)的兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，每個(gè)氣缸都有獨(dú)立的曲軸箱隔室，而且由活塞(未畫(huà)出)在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制舌簧閥或者其它閥門，通過(guò)各進(jìn)氣通路73、74和75向每個(gè)曲軸箱隔室抽入新鮮空氣充量。當(dāng)活塞在氣缸中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣被壓縮以便曲軸箱中置換空氣充量，通過(guò)各輸氣通路并通過(guò)輸氣孔進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。
圖4是沿圖3中的剖面線4-4的剖視圖，該剖面通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的后部，緊靠后部的部分以及氣缸11和12。從圖7可以注意到，剖面線4-4的高度標(biāo)為L(zhǎng)4，剖面線4-4在輸氣通路23和26的下端與氣缸連通處的高度上穿過(guò)缸體。還應(yīng)注意到，高度L4低于輸氣通路32、33、37和38與氣缸12的主進(jìn)氣通路75連通處的高度。如圖4和7所示，輸氣通路23和26通過(guò)缸壁15通入氣缸12，通入的位置離氣缸下端尚隔一段距離。因此，如兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中所熟知的那樣，在氣缸12中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞(未畫(huà)出)的活塞裙上設(shè)有適當(dāng)?shù)拈_(kāi)口，當(dāng)活塞在氣缸中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)使從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱42來(lái)的可燃混合氣可以進(jìn)入輸氣通路23和26。
圖5是類似于圖4的剖視圖，但是剖面線較高，在圖7中，其剖面線高度標(biāo)為L(zhǎng)5。在這一高度，剖面經(jīng)過(guò)進(jìn)氣通路75的上壁40之下一段距離處，輸氣通路32、33、37和38從進(jìn)氣通路75與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱42連通。還可以注意到，在這一高度，輸氣通路23和26相對(duì)于各氣缸的公共縱向平面25已向外延伸，而且已位于缸體的向外凸的部分61和63之中，這曾在參照?qǐng)D1的說(shuō)明中提到過(guò)。在缸體側(cè)面設(shè)置這些向外凸的部分能夠使輸氣通路23和26具有足夠的橫截面，使可燃混合氣可以從曲軸箱自由流向氣缸，而無(wú)需加大氣缸之間的中心距以容納這些輸氣通路。從圖5中還可看出，輸氣通路37和38有相當(dāng)大的橫截面，并已在某種程度上沿發(fā)動(dòng)機(jī)縱向延伸。在這點(diǎn)上必須認(rèn)識(shí)到，如前所述，輸氣通路37和38，其下端只有一部分可在圖4中看到，而且輸氣通路的真實(shí)有效的橫截面積要比圖4中所見(jiàn)的面積大許多。
圖6所示的剖視圖，其剖面高度稍低于排氣通路21的高度，在圖7中標(biāo)為L(zhǎng)6。這一視圖表明每一輸氣通路23、26、32、33、37和38當(dāng)其向上穿過(guò)缸體分別與氣缸10的缸壁13中的各孔連通時(shí)的真實(shí)橫截面積。
在高度L6的各組輸氣通路的橫截面積大約為輸氣通路總面積(mm2)23～2682032～3358037～38860考慮到各組輸氣通路的面積，將會(huì)注意到，大約26%的進(jìn)入的可燃混合氣將通過(guò)位于排氣孔正對(duì)面的兩個(gè)中間輸氣孔進(jìn)入氣缸，大約38%的可燃混合氣將通過(guò)位于中間輸氣孔兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)輸氣孔進(jìn)入氣缸，其余的大約36%可燃混合氣將通過(guò)位于排氣孔兩側(cè)的兩個(gè)輸氣孔進(jìn)入氣缸，這部分可燃混合氣被導(dǎo)向沿著一條與發(fā)動(dòng)機(jī)公共縱向平面基本成90°相交的路徑流向氣缸相對(duì)側(cè)的中間輸氣孔。新鮮可燃混合氣的這一相當(dāng)大部分被導(dǎo)向從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣孔側(cè)流向設(shè)有中間輸氣孔和側(cè)輸氣孔的相對(duì)側(cè)，這有助于控制可燃混合氣通過(guò)中間輸氣孔和側(cè)輸氣孔進(jìn)入氣缸的運(yùn)動(dòng)，防止其橫過(guò)氣缸從排氣孔漏出。從排氣孔兩側(cè)的輸氣孔進(jìn)入的可燃混合氣流也有助于促進(jìn)新鮮可燃混合氣沿相對(duì)于排氣孔的缸壁的向上運(yùn)動(dòng)。以便形成進(jìn)入的新鮮可燃混合氣的環(huán)流掃氣運(yùn)動(dòng)。
從圖8中也可看到，輸氣通路26的直接處于輸氣孔27下游的部分與穿過(guò)各氣缸軸線的公共縱向平面25基本上成直角，因此，通過(guò)輸氣孔23進(jìn)入氣缸的新鮮可燃混合氣將有基本水平的軌跡，因此，將會(huì)直接橫過(guò)氣缸向著氣缸相對(duì)側(cè)的輸氣孔流動(dòng)，并不會(huì)被廢氣流裹攜進(jìn)入相鄰于輸氣孔27的排氣孔20。從圖8還可看到，輸氣通路37的直接處于孔35下游的部分具有基本向上傾斜的方向以便使新鮮可燃混合氣具有向上的軌跡，通過(guò)輸氣孔35進(jìn)入氣缸。從圖1中還可看到，輸氣通路37的壁37a將促進(jìn)進(jìn)入的可燃混合氣以基本橫越氣缸向著輸氣孔36的方向流動(dòng)，因此，進(jìn)入的可燃混合氣不會(huì)直接流向排氣孔20。還應(yīng)注意，雖然圖中未畫(huà)出，但是輸氣通路32和33同樣與孔30和31向上傾斜，因此，通過(guò)這兩個(gè)孔進(jìn)入的新鮮可燃混合氣也將在氣缸中向上流動(dòng)。
以上所討論的從各組輸氣孔進(jìn)入的新鮮可燃混合氣的流向保證這些進(jìn)入的新鮮可燃混合氣基本全部被導(dǎo)向公共縱向平面25的排氣孔20的相對(duì)側(cè)。這一點(diǎn)在氣缸中得以確立是在輸氣孔和排氣孔同時(shí)打開(kāi)的期間，此時(shí)進(jìn)入的可燃混合氣的掃氣環(huán)流使廢氣從排氣孔排出，而新鮮可燃混合氣隨廢氣排出的損失最小。無(wú)需使排氣孔的軸線傾斜于發(fā)動(dòng)機(jī)的公共縱向平面以便使發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣軸線與公共縱向平面成傾斜關(guān)系，在氣缸中就可獲得這種理想的氣流。而且，在獲得這種理想的掃氣作用的同時(shí)，與具有傾斜掃氣軸線的環(huán)流掃氣發(fā)動(dòng)機(jī)所需的總體長(zhǎng)度相比，還可以大大減小多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的總體長(zhǎng)度。
通過(guò)比較，可以注意到，按照本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)是為了代替先有技術(shù)中那種具有傾斜的掃氣軸線的結(jié)構(gòu)而研制的。這種先有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)是三缸直列式結(jié)構(gòu)，具有84mm的普通缸徑，缸體的總長(zhǎng)為337mm，在相應(yīng)于圖6的位置測(cè)量，其輸氣通路的總橫截面積為1840mm2。
按照本發(fā)明的，具有84mm普通缸徑的類似發(fā)動(dòng)機(jī)，其總體長(zhǎng)度為305mm，使發(fā)動(dòng)機(jī)的總體長(zhǎng)度減少大約10%。在先有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)中氣缸之間的中心距為缸徑的1.25倍，而在按照本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)中，該比值為1.19。總體長(zhǎng)度的這種減少是隨著輸氣通路總橫截面積增至2260mm2而實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)多缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)總成也進(jìn)行過(guò)測(cè)量，79mm缸徑的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其總體長(zhǎng)度為353mm，82mm缸徑的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其總體長(zhǎng)度為337mm。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)，其缸間中心距與缸徑的比值分別為1.4和1.28。
本說(shuō)明書(shū)描述的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是為以曲軸箱壓縮原理工作的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)的，因此，輸氣通路使輸氣孔與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱連通。不言而喻，如本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的輸氣孔在排氣孔兩側(cè)的這種配置也可以應(yīng)用在增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)中，在增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)中，輸氣孔將通過(guò)適當(dāng)定位的輸氣通路與壓縮空氣源或者壓縮空氣和燃油混合氣源相連通。
在上述兩種發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以通過(guò)化油器或者噴油裝置，包括向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中直接供給燃油的噴油裝置，供給燃油。
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體可以應(yīng)用于包括車輛(如汽車)用發(fā)動(dòng)機(jī)及船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的任何用途的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
權(quán)利要求
1.用于兩沖程的，在缸體中具有兩個(gè)或更多相鄰氣缸的內(nèi)燃機(jī)的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其各氣缸軸線相互平行并處于一個(gè)公共縱向平面內(nèi)，各氣缸分別具有一個(gè)排氣孔，一個(gè)沿著基本垂直于該公共縱向平面的方向從每個(gè)排氣孔向缸體外表面延伸的排氣通路，在兩相鄰氣缸的排氣通路之間的缸體部位中的兩個(gè)第一輸氣孔，每個(gè)第一輸氣孔都分別與上述兩相鄰氣缸之一連通，每個(gè)第一輸氣孔都分別與一個(gè)在排氣孔之間的該缸體部位中形成的一個(gè)第一輸氣通路連通，上述兩相鄰氣缸中的每一個(gè)氣缸的第一輸氣孔及其相關(guān)的第一輸氣通路位于與該公共縱向平面基本垂直的一橫向平面的相對(duì)側(cè)并且處于上述兩相鄰氣缸軸線中間，該第一輸氣孔和第一輸氣通路的成形和定位使得兩相鄰氣缸的軸線相隔的距離不超過(guò)缸徑的1.22倍。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于還設(shè)有一個(gè)附加的輸氣孔與各氣缸相連通，每個(gè)附加的輸氣孔位于各氣缸的排氣孔到第一輸氣孔的相對(duì)側(cè)，該第一輸氣孔和附加輸氣孔對(duì)稱于一個(gè)與該公共縱向平面成直角并通過(guò)氣缸軸線的橫向平面。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于該第一輸氣孔和附加輸氣孔不超過(guò)該公共縱向平面延伸。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于該第一輸氣通路具有一個(gè)鄰接第一輸氣孔的部分，該部分基本沿著在氣缸與該公共縱向平面相交處的切向上延伸。
5.按照權(quán)利要求2或3所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于每個(gè)第一輸氣通路和附加輸氣通路都具有一個(gè)鄰接其各自的輸氣孔的一個(gè)部分，該部分基本沿著各氣缸與該公共縱向平面相交處的切向上延伸。
6.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于每個(gè)氣缸中在每個(gè)氣缸的該公共縱向平面的與該排氣孔相對(duì)的一側(cè)的部位上都設(shè)有附加輸氣孔。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于在每個(gè)氣缸中在該公共縱向平面的與該排氣孔相對(duì)的一側(cè)都具有附加輸氣孔，該附加輸氣孔包括兩個(gè)側(cè)輸氣孔，這兩個(gè)側(cè)輸氣孔從一中間橫向平面以相反的反向相隔開(kāi)，該中間橫向平面與該公共縱向平面成直角并穿過(guò)氣缸的軸線，這兩個(gè)側(cè)輸氣孔分別與各自的在該氣缸的缸體內(nèi)形成的側(cè)輸氣通路相連通，各側(cè)輸氣孔及連通的輸氣通路的成形和定位使其不穿過(guò)相鄰氣缸中間的該橫向平面。
8.按照權(quán)利要求7所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于每個(gè)輸氣通路鄰接其各自的側(cè)輸氣孔的部位，其形狀把通過(guò)該側(cè)輸氣孔進(jìn)入氣缸的可燃混合氣向上導(dǎo)向，基本上不使其橫越氣缸。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其特征在于該附加輸氣孔包括至少一個(gè)與排氣孔基本相對(duì)的缸體中的，與缸體中形成的一輸氣通路相連通的輸氣孔。
10.用于兩沖程的，在缸體中具有兩個(gè)或更多相鄰氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的一種多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，其各氣缸的軸線相互平行并處于一個(gè)公共縱向平面內(nèi)，每個(gè)氣缸分別具有一個(gè)排氣孔，一個(gè)沿著與該公共縱向平面成直角的方向從每個(gè)排氣孔向缸體外表面延伸的排氣通路，在該公共縱向平面的方向上每個(gè)排氣孔的兩側(cè)的缸體部分中的兩個(gè)輸氣孔，每個(gè)輸氣孔都與其間的排氣孔的同一氣缸相連通，每個(gè)輸氣孔都與一個(gè)各自的輸氣通路相連通，兩相鄰氣缸的相鄰輸氣孔及相關(guān)的輸氣通路位于基本與該公共縱向平面成直角并在兩相鄰氣缸軸線中間的一個(gè)橫向平面的相對(duì)側(cè)，該輸氣孔和輸氣通路的成形和定位使兩相鄰氣缸軸線相隔的距離不大于缸徑的1.22倍。
全文摘要
用于兩沖程、有兩個(gè)或更多相鄰氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，各缸軸線平行且處于一公共縱向平面內(nèi)。各缸具有一排氣孔和基本沿垂直該公共縱向平面的方向從各排氣孔伸向缸體外表面的一排氣通路。在該公共縱向平面的方向上在排氣孔兩側(cè)有與氣缸相通的兩輸氣孔。各輸氣孔與一輸氣通路連通。輸氣孔不超越該公共縱向平面，鄰接各輸氣孔的輸氣通路在氣缸切向延伸。輸氣孔和輸氣通路的成形和定位使相鄰兩缸軸線間距不超過(guò)缸徑的1.22倍。
文檔編號(hào)F02B25/14GK1039284SQ8810099
公開(kāi)日1990年1月31日 申請(qǐng)日期1988年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1987年2月25日
發(fā)明者肯耐斯·菲力浦·希巴爾, 克里斯托弗爾·基姆·施隆克 申請(qǐng)人:軌道工程有限公司