CN103080522A - 用于x型发动机的气缸体组件 - Google Patents

Abstract

一种用于X型发动机的气缸体组件(300)包括：一个第一缸体半件(302)，该第一缸体半件具有两个气缸组(453，454)以及在这两个气缸组(453，454)之间的多个凹谷开口(361，362)；以及紧固至该第一缸体半件(302)上的一个第二缸体半件(304)，该第二缸体半件(304)具有两个气缸组(451，452)以及在这两个气缸组(451，452)之间的多个凹谷开口(361，362)。在该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)中的这些凹谷开口(361，362)允许一个X型发动机曲柄传动系组件(10，100)被组装在该气缸体组件(300)内。

Description

用于X型发动机的气缸体组件

背景技术

本发明总体上涉及活塞式内燃发动机、流体泵以及类似的机器，并且更具体地涉及X型发动机组件。

发动机设计者的目的是提供有关性能和效率方面的最佳功能，同时也最大限度地减小从发动机发出的噪音和振动。还希望提供一种最小、最轻量同时具有可以经济地制造并且维修的设计的发动机。

目前在使用中最广泛使用的发动机构型是直列型、“V”型以及水平对置型或‘平面’型的。几乎所有这些发动机在功率转换***中都使用传统的连接杆(“连杆”)，因此，发动机中的每个活塞被连接至曲轴上而使得有每个活塞在该发动机中有一个连杆。在典型地“V”型发动机中，曲轴上的每个曲柄销被连接至两个活塞-连杆组件上，其中这两个气缸组沿着该曲轴的轴线彼此偏移以便允许连接至每个曲柄销上的这两个连接杆是并排的。以此方式，在每个曲柄销支承的每一侧上有一个发动机主轴承，并且每个曲柄销支承具有足够的大小以便为这两个连接杆“大端”轴承提供足够支承区域，这样使得当该发动机运行时遇到的所导致的轴承压力是在可接受的范围内。如果发动机被设计成具有多于两个连杆被连接至每个曲柄销上，则对于曲柄销或主轴承的支承面积、或气缸孔的间距或曲轴的结构和/或必须承受高循环加载的缸体可能存在折中。于是，已经发现具有每个曲柄销两个连杆的“V”型发动机允许这样的发动机设计：该设计关于具有足够强的缸体结构、主轴承和曲柄销支承之间的曲轴结构、以及在关键轴承界面(如大端连杆轴承)处可接受的轴承压力是令人满意的。

苏格兰轭是用于将滑块的线性运动转换为轴的旋转运动(反之亦然)的一种机构并且已经证明是适合用于活塞式内燃发动机中的。活塞或其他往复式零件被直接连接至带有槽的滑动轭上，该滑动轭接合了旋转曲轴上的一个销，一个轴承座被装配在该曲轴与该轭之间，以便在该曲柄销处提供一个圆柱形-圆柱形界面并且提供与该轭的平面对平面的界面，这样使得在两个界面处的接触压力是在可接受的水平。在给予该曲轴的恒定的旋转速度的情况下，活塞运动的形状随时间是纯正弦波形。

该苏格兰轭机构可以用双端或“双作用”方式使用，使得每个往复式组件在任一端具有一个活塞，因此该双作用苏格兰轭的一个益处是它可以用在一种具有两个往复式组件的X型发动机构型中，这些往复式组件用于以类似于用在“V”型构型发动机(它具有连接到该曲轴上的每个曲柄销支承上的两个连杆和活塞组件)中的传统连杆的方式将总计四个活塞连接到该曲轴上的每个曲柄销支承上。通过将连接至每个曲柄销支承上的气缸数目加倍，当与直列的、“V”型的和平面的发动机构型比较时，对于给定的孔和冲程和气缸数量，用于X型构型中的双作用苏格兰轭可以产生一个显著更小并且更低质量的发动机。

这种双作用苏格兰轭(“DASY”)X型发动机超过传统的“V”型发动机的另一个优点是曲轴箱内部的流体运动由于相反的活塞仅在它们之间推动空气而减小，而在“V”型发动机和直列发动机中，曲轴箱内部有更大质量的流体运动(对于给定的孔/冲程和气缸数量而言)，该更大质量的流体是被推出这些气缸的并且围绕该发动机的隔板的方式为导致较大量的流体摩擦并且需要在曲轴与油底壳之间的发动机曲轴箱中具有一个空体积来允许这种流体运动发生。

此外，DASY是一种提供真正的‘合谐运动’或纯粹正弦波运动的机构。因此，具有一阶平衡的DASY发动机构型具有完美的平衡，而具有连杆的发动机总是有未解决的失衡，这是由于使用这种连杆机构导致的活塞运动的复杂性，该连杆机构导致具有一阶、二阶以及更高阶的多阶振动。

应注意的是，采用了一种其上附接有副连杆的主连杆的径向发动机是允许一个发动机的多于两个气缸被连接至一个单一的曲柄销支承上的一种安排，但是这里的折中是在这种类型的发动机中出现了至少两种不同的活塞运动(活塞位移对曲轴角度)，这大大复杂化了为实现甚至一阶振动的平衡所作的任何努力。因此，没有实际的方法来对于以此方式连接的一组气缸实现一阶和二阶平衡。另外，目前的发动机中使用的、具有不同的活塞运动的现代燃料注入***会大大地复杂化此类发动机的校准和排放能力。

因此，使用该双作用苏格兰轭的X型发动机构型有潜力为许多活塞式发动机应用提供更好的结果，这些活塞式发动机应用目前大多数是采用多个连杆的“V”型、直列的以及平面的发动机。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于双作用苏格兰轭(DASY)X型发动机构型的气缸体组件，该气缸体组件提供高结构完整性(强度和刚度)、更少的零件，比同类的“V”型、直列或平面的发动机气缸体更低的质量和更小的尺寸(假设相同数量的气缸和相同的孔和冲程)，并且具有对于这些部件的传统的制造方法，并且最后具有用于完成DASY X型发动机底端组件的传统组装过程。

在本发明的一方面中，一种X型发动机底端组件包括四个气缸组，这些气缸组位于两个相交的平面上，其中曲轴的轴线是在这两个平面的相交线上；并且具有一个双作用苏格兰轭(DASY)功率转换***，该功率转换***在多个往复式组件的两端具有面向外的同轴活塞，这些往复式组件将这些活塞的往复式运动与曲轴的旋转运动相连；并且使得每个往复式DASY组件沿着该曲轴的轴线相对于彼此偏移，这样使得存在两对相反的气缸组并且与具有从一个气缸组到另一个气缸组的气缸组偏移量的“V”型发动机相类似地带有从一对相反气缸组到另一对相反气缸组的气缸组偏移量。每个往复式DASY组件的轴线(由这两个活塞的共用轴线限定)是垂直于该曲轴的轴线的。

在第二方面中，用于X型发动机的气缸体组件主要由四个零件组成，即，两个“缸体半件”和两个“凹谷盖件”，它们是串联连接的并且通过一组主要螺栓(这些主要螺栓是贯通螺栓)以来自用于在三个界面处将这四个零件固定在一起的这些紧固件的夹紧力固定。这两个缸体半件是大部分或完全相似的，其中一个缸体半件包含一对相邻的气缸组，并且另一个缸体半件包含另一对相邻的气缸组。这些凹谷盖件是串联的外部零件，它们覆盖在这些相邻气缸组之间的和每个缸体半件的开口上。因此，通过四个组要部件被紧固在一起，产生的结构类似于两个传统的“V”型发动机缸体被底面至底面地栓接在一起的。在这些缸体半件之间的界面的平面与中心轴线相交并且是与包含该四个气缸组的这两个平面成角度地偏移的。每个缸体半件具有基本上垂直于该中心轴线的多个隔板、并且沿着该中心轴线具有半圆形特征，这些半圆形特征是用于支持发动机主轴承外壳。还可能的是在多个缸体半件之间的界面处具有类似的多组轴承支持特征以便用于支持凸轮轴、平衡轴、或其他旋转零件。在该缸体中的其他剩余结构基本上与用于“V”型发动机缸体相似，这些剩余结构包括：连接这些隔板并且为这些气缸提供支持的气缸支持结构，包括围绕这些气缸的水套(附图中未显示)以及作为每个气缸组的最外延伸部处的平面表面的这些面层表面、以及从多个气缸半件之间的界面平面延伸并且连接这些气缸组周围的结构的这些侧壁、以及垂直于该中心轴线的这些隔板平面。

用于制造每个缸体半件的制造过程，比如铸造、机加工和孔珩磨，也可以预期是与用于制造“V”型发动机气缸体的既定过程实际上相同的、或非常相似的。

本发明的第三方面是一种用于组装该X型发动机底端组件的方法，该组件包括曲轴、多个DASY往复式组件以及该气缸体组件。组装此类发动机所希望的结果是使用传统的组装过程在对关于功能、可靠性、封装尺寸、重量或成本而言的最终结果没有任何折中的情况下将所有的零件装在一起。为了组装传统的“V”型发动机底端组件，第一步是安装这些主轴承、接着安装曲轴，并且然后将这些主轴承盖附接至该气缸体上以便固定该曲轴。接下来，可以穿过这些气缸孔的顶部安装“活塞与杆的”组件并且使其与该曲轴上的这些曲柄销接触，并且接着最后是安装这些连杆盖以便完成该底端组件。由于该气缸体的底部总是保持打开，所以对于触及这些连杆和连杆盖以便将它们栓接一起是没有问题的。然而，对于DASY X型发动机来说，问题是具有仅由两个像“V”型发动机缸体的件组成的一个两件式缸体组件会在这两个缸体件被栓接在一起后使曲轴“卡”在内部，这就使得这些DASY组件不能围绕曲轴而螺栓在一起，而这是必不可少的最后步骤。注意，将两个缸体半件围绕完成的X型发动机曲柄传动系组件带到一起是不可能的，因此必须允许能够触及这些苏格兰轭并且围绕该曲轴连接它们，以进行该底端组装的最后步骤。这里的解决方案是在这两个相邻气缸组之间的以及每个缸体半件的“凹谷”中具有多个触及开口，这导致在(四凹谷X型发动机的)两个相反凹谷中具有进入在这些隔板之间的曲轴箱内部空间中的多个开口，由此每个空间容纳了带有用于总计四个活塞的两个DASY往复式组件的X-4组。这些凹谷开口与一个独特的X型发动机苏格兰轭阵列相结合地工作，该阵列将用于每个X-4组的全部四个轭螺栓路径穿过一个凹谷开口放置。在这两个缸体半件被连接在一起后具有对这些苏格兰轭的触及通路允许将它们与这些轴承座以及曲轴连接在一起并且所有的轭螺栓可以穿过该凹谷开口直接安装以便完成该DASY X型发动机底端组件。

鉴于上述阐述，本发明是针对一种用于X型发动机的气缸体组件，该气缸体组件包括：一个第一缸体半件，该第一缸体半件具有两个气缸组和在这两个气缸组之间的一个开口；以及被紧固至该第一缸体半件上的一个第二缸体半件，该第二缸体半件具有两个气缸组和在这两个气缸组之间的一个开口。在该第一缸体半件和第二缸体半件中的这些开口允许一个X型发动机曲柄传动系组件被组装在该气缸体组件内。

附图说明

虽然展示了本发明的各个实施例，但是所示的特定实施例不应该被解释为对权利要求进行限制。预计到，可以在不背离本方面的范围的情况下做出各种改变和修改。

图1是DASY X-8发动机底端组件的分解视图；

图2(a)是DASY X-8发动机曲柄传动系组件的等距视图；

图2(b)是DASY X-8发动机底端组件的等距视图；

图2(c)是DASY X-8发动机曲柄传动系组件的顶视图；

图2(d)是DASY X-8发动机底端组件的顶视图-隐线视图；

图3(a)是X-8发动机气缸体组件的缸体半件的等距视图；

图3(b)是一个侧视图，示出了X-8发动机气缸体组件的缸体半件的曲轴箱一侧；

图3(c)是X-8发动机气缸体组件的顶视图-隐线视图；

图4是X-8发动机气缸体组件的分解视图；

图5是DASY X-4发动机曲柄传动系的等距视图，该曲柄传动系包括一个曲轴和带有共计四个活塞的两个DASY往复式组件(对图5、6、7(a)-7(b)来说，该曲轴不包括配重以允许观察这些零件)；

图6是图5的DASY X-4发动机曲柄传动系的分解视图，根据本发明的一个实施例该传动系包括带有共计四个活塞的两个DASY往复式组件(在分解视图中有一个)、两个轴承座组件(在分解视图中有一个)以及一个曲轴；

图7(a)是图5的DASY X-4发动机曲柄传动系的侧视图，示出了这两个DASY往复式组件是沿着该曲轴的轴线偏移的；

图7(b)是图5的DASY X-4发动机曲柄传动系的顶视图-隐线视图，示出了这些轭螺栓的安装路径是在该X-4阵列的相反拐角中；

图8(a)是DASY X-8发动机底端组件的侧视图，其中移除了主螺栓和凹谷盖件，并且具有一条剖面线来限定图8(b)的视图；

图8(b)是图8(a)中DASY X-8发动机底端组件的顶视-剖视图，其中所示的四个轭螺栓沿着它们的中心线向外延伸以便揭示在DASY X型发动机底端组装过程中穿过这些凹谷开口的这些轭螺栓的安装路径；

图9(a)是DASY X-8发动机曲轴的等距视图，示出了这两个曲柄销；

图9(b)是DASY X-8发动机曲柄传动系组件的等距视图，示出了这些轭螺栓的取向；

图9(c)是DASY X-12发动机曲柄传动系组件的等距视图，示出了这些轭螺栓的取向；并且

图10是一种用于组装DASY X型发动机底端组件的方法的流程图。

具体实施方式

现在参照图1，以分解视图示出了一种DASY X-8发动机底端组件400，以揭示所有的主要部件和组件。如在此使用的，一种X型发动机底端组件被定义为X型发动机气缸体组件以及其中所含的、将该X型发动机中的这些活塞的往复运动转化成在该曲轴处的旋转运动的移动零件。在该底端组件400的中心有一个DASY X-8发动机曲柄传动系组件100，该曲柄传动系组件是该底端组件400的移动零件并且被封装在X-8发动机气缸体组件300内部(在图4中以分解视图所示)的内部，该发动机气缸体组件是通过螺纹紧固件421-426(比如螺栓等)保持在一起的一系列零件。如图1所示，本发明的X-8发动机气缸体组件300的主要零件从左至右为：一个凹谷盖件310、一个缸体半件302、一个缸体半件304以及一个凹谷盖件312。

现在参照图2(a、b)，在等距视图中对应地示出了该DASY X-8发动机曲柄传动系组件100和DASY X-8发动机底端组件400。在图2(b)示出了这四个气缸组451-454，它们各自由一组共面的气缸80和一条中心轴线490组成，该中心轴线与DASY X-8发动机曲柄传动系组件100的曲轴轴线30(如图2(a)所示)是共线的。在图2(c)中示出了DASY X-8发动机曲柄传动系组件100的顶视图，并且图2(d)示出了带有四个气缸组451-454的DASY X-8发动机底端组件400的顶视-隐线图。

图3(a)是缸体半件302的等距视图，并且图3(b)是缸体半件302揭示了曲轴箱一侧的侧视图。图3(c)是X-8发动机气缸体组件300的顶视-隐线视图。如在此讨论的，缸体半件302和缸体半件304是相同的。然而，应被理解的是，在实际应用中，由于多种原因在这两个缸体半件之间可以存在差异，比如由于用于附接至气缸体组件300的周边的多个零件的附接特征，或其他独特的特征，比如不涉及本发明的冷却剂通道和油通道。此外，一种典型的量产气缸体组件是比在此所示的更加复杂的一种部件并且在这些铸件中包括详细的特征，比如圆角和拔模角度以及提供更好的结构效率和便于制造等的其他设计细节，以及其他特征，比如冷却剂夹套、油通道及安装特征等等-所有这些为清楚起见都没有在此示出。然而，应该理解的是，在此仅示出并且讨论涉及本发明的关键气缸体特征。

图3(a、b)和图4中显示了一些特征：多个隔板371-373，它们是垂直于中心轴线490的主梁结构(图2(b))；半圆形主轴承安装表面341-343，每个隔板371-373上一个并且是与中心轴线490同心的；半圆形轴承安装表面351-356，这些轴承安装表被显示在两个同轴阵列中、每个阵列在每个隔板上有一个表面，并且这些表面适合用于其他的轴(比如凸轮轴、平衡轴等等)；用于安装这些主要螺栓421-426的贯通的螺栓孔321-326，这些螺栓在此被配置为每个隔板371-373穿过有两个孔并且每个主轴承安装表面341-343的两端基本上有一个贯通螺栓孔321-326相邻；三个贯通孔，带有定位于隔板371-373的一端处的、用于接收螺栓的大端的多个扩钻孔334-336以及定位于隔板371-373的另一端处的螺纹孔331-333；凹谷开口361、362，分别位于相邻的隔板371、372和372、373之间并且位于这两个气缸组453、454之间，它们的目的是允许完成DASYX-型发动机底端组装过程。当这两个缸体半件配合在该气缸体组件300中时，所有这些特征以从缸体半件302至缸体半件304的镜像方式对齐，以便允许这些紧固件贯通孔321-326对齐而用于主螺栓421-426并且从而将扩钻的贯通孔334-336与螺纹孔331-333对齐以便用于***螺栓471-476。另外，主轴承安装表面341-343从缸体半件302至缸体半件304对齐，如同缸体半件302的轴承安装表面351-353与缸体半件304的表面354-356对齐，并且同样地缸体半件302的表面354-356与缸体半件304的表面351-353对齐。

这两个缸体半件302、304各自具有被精确机加工在该零件中的一个共面的表面，这样使得这两个半件靠在一起以将所有必需的壁配合到一起以便从该外侧来密封该曲轴箱。关于这种缸体半件至缸体半件的界面的夹紧和密封，这种组件类似于被设计为具有一种“腰带”结构的“V”型发动机气缸体，该结构通过一种金属对金属界面螺栓连接到该气缸体的底部上的一个平坦表面上并且使用传统的密封方法来实现该发动机曲轴箱周围的可靠密封。DASY X型发动机气缸体组件300的这种缸体半件至缸体半件的界面和这两个凹谷盖件至缸体半件的界面还可以使用同样的可靠方法来密封。关于这些***螺栓471-476，这些紧固件在这两个缸体半件302、304之间提供了额外的夹紧力以便确保该曲轴箱的足够密封并且进一步强化该气缸体组件300并且为任意的轴的轴承457-468提供必要的支撑，并且因此还可以被定位在这两个缸体半件302、304彼此接触的除了附图中描述的那些外的任意位置处，并且可以具有任何合适的紧固件构型。

多气缸发动机典型的具有一个推力轴承来防止曲轴的轴向移动。在此未显示推力轴承，但是在发动机工程领域的技术人员可以理解，推力轴承可以通过在曲轴116上的适当的接口轴承表面而被包括在任意的气缸体隔板371-373中。

在图3(c)和图4中，所示的这些主螺栓421、422和这些螺母431、432(另外的螺栓423-426和螺母433-436在图3(c)中看不到)将该系列的四个主要零件紧固在一起：即凹谷盖件310、缸体半件302、缸体半件304、以及凹谷盖件312。这些主要螺栓421-426在每端被固定并且被加载了张力以便在这些缸体半件302、304和这些凹谷盖件310、312上传送一个压缩力。有许多类型的螺纹紧固件可以产生将该气缸体组件300的主要零件夹紧在一起的相同结果，这些紧固件包括但不限于：在任一端具有螺母的螺纹轴或在一端具有螺母的螺栓、或在这两个凹谷盖件310、312之一中具有一个螺纹孔并且具有一个螺栓头或螺纹紧固件，该螺栓头或螺纹紧固件带有一个被锚固在另一个凹谷盖件310、312上的螺母。

在图3(c)和图4中还显示了多个***螺栓471、474(另外的螺栓473-476在这个视图中看不见)，这些***螺栓对这两个缸体半件302、304的最外端增加了一个额外的夹紧力以便确保这些外部轨的密封并且有助于固定这些轴承457-468。

如对于气缸体组件而言典型的，该X型发动机气缸体组件300使用了一种对齐装置，比如在该凹谷盖件310、312至缸体半件302、304的界面和缸体半件302至缸体半件304的界面处的柱销(未显示)。

参照图4，每个凹谷盖件310、312具有多个平坦表面314、315，这些平坦表面与每个缸体半件302、304上的多个平坦表面389、388形成界面，以便提供一个足够大的表面来用于传输来自这些主螺栓421-426的力并且促进这个界面的密封。另外，在每个缸体半件302、304的顶端上有多个密封轨384、385(图3(a)所示)，这些密封轨与每个凹谷盖件310、312的密封表面316是共面的以便促进与发动机末端盖件(未显示)、或其他零件或组件的密封。在每个缸体半件302、304的底端上有多个密封轨386、387(图3(a)所示)，这些密封轨与每个凹谷盖件310、312的密封表面317是共面的以便促进与发动机末端盖件(未显示)、或其他零件或组件的密封。

通过使用这些主螺栓421-426来将缸体半件302、304与凹谷盖件310、312夹紧，一个非常高的夹紧力(是支持这些主轴承441-446典型地经历的高负荷所需要的)静止地将这些凹谷盖件310、312固定至这些缸体半件302、304上，以便实质上使该四个零件表现为单一的整体结构，这对该气缸体组件300来说产生了高水平的结构整体性。

该X型发动机气缸体组件300的另一个预期特征是分别在该凹谷盖件310、312与该缸体半件302、304之间的空间中的两个位置提供一系列的孔口394、396(图3(c)中所示)。这是通过在每个缸体半件302、304的每个隔板371-373的最外部中形成的多个凹陷366-368来实现的，这样使得每个凹谷盖件310、312沿着对应于每个缸体半件302、304的表面389、388(图4所示)的每侧314、315(图4所示)实现了一条密封线，但是允许在该凹谷盖件与这些隔板371-373之间的间隙形成这两个系列的孔口394、396(图3(c)所示)。当用于中心轴线490具有基本上竖直的取向的一种X型发动机中时，这些系列的孔口394、396(基本上平行于该中心轴线490延伸)允许油因为重力作用而从该X型发动机的上部零件落至下部零件并且流回至油底壳中(未显示)，该油底壳将合理地被定位在比最底部隔板373更低的高度上。应理解的是，这些凹陷366-369可以在这些凹谷盖件310、312中形成，而不是在这些隔板371-373中形成，并且仍实现了相同的油引流效果。

如以上所描述的，用于X型发动机的一种新型的气缸体组件300主要由两个被称为“缸体半件”302、304的零件组成，每个零件类似于以“底面至底面”的关系彼此附接的“V”型发动机气缸体，以便实现简单的、强大的、非常刚性的X-发动机气缸体结构，该结构可以通过使用传统的方法简单地制造。在每个缸体半件302、304的这两个气缸组之间的凹谷中还有多个开口，这些开口在这两个缸体半件302、304放在一起后提供了触及该发动机曲轴箱内部的X型发动机部件的能力。

如以下描述的，该双作用苏格兰轭(DASY)X型发动机曲柄传动系组件100是特别适合利用这种独特的新型X型发动机缸体组件300的，该发动机曲柄传动系组件允许这些DASY往复式组件12在这两个缸体半件302、304在该中心定位的曲轴116周围被放在一起后进行最终组装。看图1，应该认识到在独特的DASY X型发动机曲柄传动系组件100周围完成两件式X型发动机气缸体组件300的明显挑战。关键是必须在这两个缸体半件302、304被组装在该曲轴116周围之后完成这些苏格兰轭往复式组件12。

现在参照图5，显示了该双作用苏格兰轭(DASY)X型发动机曲柄传动系组件10。DASY X型发动机曲柄传动系组件10在此还称作“X-4发动机组”。应了解的是，本发明的气缸体组件300不限于容纳图5所示的单一的“X-4发动机组”，并且被连接至一个多曲柄销曲轴上的多个“X-4发动机组”也可以被容纳在本发明的气缸体组件300内。例如，该X-8发动机曲柄传动系100(图9(b))可以通过在同一个曲轴116(图9(a)所示)上使用两个“X-4发动机组”而形成，一个X-12曲柄传动系200(图9(c))则具有三个X-4组10，等等。完美平衡的并且对于2冲程、4冲程和其他发动机循环是均匀点火的DASY X型发动机具有满足发动机实际应用需求的潜力。

现在参照图5和6，显示了该双作用苏格兰轭(DASY)X型发动机曲柄传动系10。总体上，该发动机曲柄传动系10包括两个DASY往复式组件12、两个轴承座组件14以及一个曲轴16。在所展示的实施例中，该X型发动机曲柄传动系10被配置为一个DASY X-4曲柄传动系。该双作用苏格兰轭“DASY”组件12形成了DASY X型发动机曲柄传动系10的一个基本构建块并且包括串联连接在一起的四个部件：

1)一个第一活塞18；

2)一个刚性附接到该第一活塞18上的第一轭22；

3)一个刚性地附接到该第一轭22上的第二轭24；以及

4)一个刚性地附接到该第二轭24上的第二活塞28。

应注意的是，该第一活塞18与该第二活塞28是相同的，并且该第一轭22与该第二轭24是相同的。

通过使用一对螺纹紧固件25(比如螺栓，等)将这些轭22、24刚性地彼此连接，这些螺纹紧固件穿过该轭22、24中的一条腿21中的一个无螺纹孔27并且被接收在该轭22、24中的一条腿23中的一个螺纹孔31中，如图6所示。柱29被定位在一个分离的埋头孔内(未显示)，该柱可以与孔27、31是共轴的、或可以与这些孔27、31的轴线偏移。每个轭22、24的每条腿21、23具有一个平面末端表面35，在组装时该表面在这两个轭22、24之间形成了一个平面对平面的界面。也就是说，每个轭22、24具有两个平面末端表面35，这些表面在这两个轭22、24之间形成了一个平面对平面的界面。

还注意到，这些轭22、24是彼此相同的，这样使得通过将这些轭中的一个相对于另一个轭旋转180°可以将该相同的零件用在该轴承座组件14的两侧上，这导致减少了该组件12中必须的不一样的零件，并且将这两个轭螺栓25的头置于相对于该活塞轴线33以及这两个轭22、24彼此接触之处的平面成对角的关系中。

本发明的一个方面是，该DASY组件12的这些轭22、24、柱29、螺纹紧固件25以及活塞18、28相对于这两个相对的活塞18、28的共用中心轴线33是完全对称的关系，并且在该组装的X型发动机构型中(如图5所示)这两个相对的活塞18、28的共用中心轴线33是垂直于该曲轴16的中心轴线30的。这个特征使得该DASY组件12的质量中心能够位于这两个相对的活塞18、28的共用中心轴线33上，这是所希望的以便在该X型发动机的操作过程中实现往复的和旋转的质量的平衡。

这些活塞环以与用于传统连杆活塞式发动机的环相同的方式起作用。活塞18、28各自在其末端上包括一个燃烧面62，该燃烧面被形成为适应所使用的燃烧过程的要求。

每个轴承座组件14包括两个相同的轴承座半件42、44，并且以一种可滑动可旋转的方式捕获一对环绕该曲柄销32的180°轴承外壳46、48。多个螺纹紧固件50(比如螺栓等)将该轴承座组件14夹持在一起。这两个轴承座组件14被组装在该曲轴16的曲柄销32周围。每个轴承座组件14通过被定位在该轴承座组件14的相反末端处的两个线性轴承表面34、36而连接至其对应的DASY组件12上。

如图5、6和7(a、b)所示，该曲轴16的主轴承38、40被定位在该曲轴16的中心轴线30上，这样使得当该曲轴16旋转时，该曲柄销32围绕该曲轴16的中心轴线30以偏心的方式旋转。

在图5、6和7(a、b)所示的DASY X-4发动机曲柄传动系10的展示实例中，有两个轴承座组件14围绕该曲轴16的曲柄销32布置，其中每个轴承座组件14轴向地彼此分离并且沿着该曲柄销32的外表面占据一个空间并且各自面向不同的方向。具体而言，这两个轴承座组件14是相对于彼此以90°定向的。现在参照图7(a)，示出了DASY X-4曲柄传动系10的侧视图，其中显示一个DASY组件12的轴线33相对于另一个DASY组件的轴线33具有一个偏移量58。这个偏移量58是沿着该曲轴16的轴线30的。在图7(b)中以顶视图示出了X-4曲柄传动系10，以揭示这两个DASY中心轴线33的直角关系，这两条中心轴线与该曲轴30的轴线相交。

应注意，该DASY往复式组件12与该轴承座组件14之间的界面是两个平面对平面的滑动界面(即，线性轴承表面34接触到轭24，并且线性轴承表面36接触到轭22)，这两个滑动界面垂直于这两个相对的活塞18、28的共用中心轴线33。当该曲轴16旋转时，这两个轴承座组件14环绕并且接合该曲轴16的曲柄销32并且围绕该曲轴16的中心轴线30回旋但不旋转。每个DASY往复式组件12被连接至该轴承座组件14上的方式为使得曲轴16的旋运动被转换为DASY往复式组件12的往复(纯粹正弦波)运动。

对于该X-4发动机曲柄传动系10来说，这两个DASY往复式组件12是相对于该曲轴轴线30横向地安装的，这导致了具有这两个DASY组件12相对彼此异相90°的运动，因此对于X-4曲柄传动系10来说，曲轴16每转动90°就有一个活塞跨过其上止点位置。

图7(b)还显示了与这两个轭22、24分离的这些轭螺栓25并且揭示了轴线90，这些轴线是这些轭螺栓25在将这两个轭22、24紧固在一起的组装过程中移动时所沿的线。应注意的是，这些轭螺栓25的四条轴线90位于该X-4发动机曲柄传动系10的两个相反的拐角中。还应注意的是，如图所示的轭螺栓25是用于将这些轭22、24紧固在一起的一个实施例，然而，有许多其他紧固构型可以被用在这个界面中(比如螺柱和螺母、或其他紧固件安排)。

在图8(a)中显示了DASY X-8发动机底端组件400，其中这些凹谷盖件310、312和主螺栓421-426被移除以便揭示穿过这些凹谷开口361、362的视图，从而显示了四个DASY往复式组件12的侧面。还可以看见这些轭螺栓25中的四个轭螺栓的头部。

图8(a)中的剖面线498限定了图8(b)中所示的剖面图，该图是DASY X-8发动机底端组件400的顶视-剖面图。在此显示了顶部两个DASY往复式组件12的四个轭螺栓25远离这些轭22、24沿着该轴线90延伸，这些轴线是这些轭螺栓25在将这两个轭22、24紧固在一起的螺栓安装过程中移动时所沿的线。应注意的是，轴线90与轭22、24中的螺纹孔31是共线的(如图6所示)。可以看出，这些轭螺栓25可以穿过这些气缸体组件300中的凹谷开口361、362。这种特征使得该X型发动机气缸体组件300能够成为仅具有两个主要零件的简单的、刚性的并且强力的结构，这种结构对于来自用于DASY X-4发动机曲柄传动系10的四个气缸的一系列的DASY“X-4发动机组”而言可以被简单地制造，并且以四个气缸的来增加，例如，X-8、X-12、X-16等。应了解的是，在这个展示的实施例中这些凹谷开口361、362可以仅存在于一个气缸体半件302、304中，而不是在两个气缸体半件302、304中，并且仍然使得能够在该气缸体组件300内组装该X型发动机曲柄传动系10、100。

在另一个实例中，图1、2(a)、2(c)和9(b)中所示的X-8发动机曲柄传动系组件100被容纳在该X-8发动机底端组件400内，如图1(分解视图)、2(b)、2(d)、8(a)和8(b)中所示。X-8发动机曲柄传动系组件100由四个DASY往复式组件12组成，这四个往复式组件被连接至具有两个曲柄销192、194的单一曲轴116上(参见图9(a、b))。曲柄销192、194各自被连接至这两个DASY组件12上以便形成一个双作用苏格兰轭(DASY)X型发动机曲柄传动系10，如图5、6、7(a)和7(b)所示。

在图9(b、c)中显示了DASY X-8发动机曲柄传动系组件100和DASY X-12发动机曲柄传动系组件200，其中这两种组件显示了所有的轭螺栓25都在这两个可见的拐角之一中对齐，以便显示从四个气缸以四个气缸增量增加的整个系列的DASY X型发动机(X-4、X-8、X-12、X-16)可以如在此对于DASY X-8发动机所描述的进行组装。

图10是一个流程图，描述了使用以上描述的这些不同部件、按照详细的一列说明来组装DASY X型发动机底端组件的一种本发明的方法。

在步骤1)中，将这些缸体半件302、304彼此分开地放置，其中该曲柄孔是竖直定向的，具有通向该曲轴箱和这些气缸孔顶部的通路。在步骤2)中，穿过每个气缸孔的顶部安装一个活塞组件(包括多个环)。在步骤3)中，通过使用多个螺栓将一个轭附接至每个活塞组件上。该螺栓头被设定在其上的这个轭末端是朝对应缸体半件302、304的凹谷开口361、362定向的。在步骤4)中，将该活塞和轭子组件移动至这些孔的顶部。这些轭被定向成使得它们垂直于该曲柄孔。

在步骤5)中，将这些轴承外壳和这些轴承座组件安装在这些曲轴曲柄销轴颈上。每个曲柄销上附接有两个轴承座组件。在步骤6)中，将这些轴承外壳和这些推力轴承安装在这些缸体半件302、304中。在步骤7)中，将该曲轴和这些凸轮轴设置在一个对应的缸体半件302中并且通过使用一个临时夹具将其固定。在步骤8)中，保持这些柱与它们的接收孔对齐，将这两个缸体半件302、304移动到一起以便确保正确的接合。缸体半件302、304移到一起后，通过使用两个以低转矩附接的***螺栓来将缸体半件302、304临时夹持。这留下了穿过这些凹谷开口361、362的通路以用于这些DASY往复式组件12的最后组装。

在步骤9)中，将这些轴承座组件在这些曲柄销上转动就位以便接收这些轭。在步骤10)中，将这些活塞沿这些孔向下推动以便将每个活塞和轭子组件移动成与一个轴承座恰当接合。可能必须通过使这些轭和轴承座穿过这些凹谷开口361、362相接触来将它们引导在一起。在步骤11)中，在相对的轭22、24彼此完全地接合并且接合到轴承座14上之后，穿过一个对应的凹谷开口361、362将轭螺栓25安装到每个轭22、24中以便完成DASY往复式组件12的组装。在步骤12)中，去除在该曲轴和凸轮轴上使用的这些临时夹具，并且在每个缸体半件302、304的凹谷开口361、362上放置凹谷盖件310、312。在步骤13)中，通过使用适当的转矩顺序和转矩标准来安装这些气缸体主螺栓以便将这两个气缸半件302、304和这两个凹谷盖件310、312固定。安装所有的缸体***螺栓以便完成该DASY X型发动机底端组件。

总而言之，本发明是针对一种用于X型发动机曲柄传动系的简单的气缸体组件300，该组件在该“四个凹谷的”X型发动机的两个相反凹谷中具有多个凹谷开口361、362，从而与一种独特的双作用苏格兰轭X-4曲柄传动系相结合使用，该曲柄传动系将所有这些轭螺栓25置于四个拐角的阵列中的两个相反拐角中，并且限定了利用这些详细描述的部件设计来组装这种DASY X型发动机的方法。关于本发明的一个关键步骤是图10中的框图的步骤#11，该步骤是在该活塞和轭子组件已经在一个轴承座上连接在一起，并且已经穿过这些凹谷开口安装了这些轭螺栓的时候。观察图1可以设想到，没有实际的方式来在已完成的DASY X型发动机曲柄传动系组件周围连接该缸体组件的两个缸体半件(这些缸体半件各自包括两个相邻的气缸组)，并且具有被安排在一个中心曲轴周围的四个气缸组的一种X型发动机必须依赖一种与可以用于传统的连杆“V”型发动机的相比非常不同的发动机底端组装方法。这一领域的其他现有技术涉及具有更大量零件的更复杂结构。因此，在此描述的这些部件和组件设计对于具有优于目前生产类型的潜力的苏格兰轭X型发动机提供了一种简单、实用、可行、低成本的解决方案，并且同时提供了一种最普遍生产的发动机构型(“V”型发动机、直列发动机、以及平面发动机)相比具有出色的强度和刚度的气缸体组件。

已经描述了当前优选的实施例之后，但可以按其他方式来实施本发明而仍属于所附权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种用于X型发动机的气缸体组件(300)，该气缸体组件包括：

具有两个气缸组(453，454)的一个第一缸体半件(302)；

紧固至该第一缸体半件(302)上的一个第二缸体半件(304)，该第二缸体半件(304)具有两个气缸组(451，452)；以及

在该第一缸体半件和第二缸体半件之一中的一个凹谷开口(361，362)，

其中该凹谷开口(361，362)允许一个X型发动机曲柄传动系组件(10，100)组装在该气缸体组件(300)中。

2.根据权利要求1所述的组件(300)，进一步包括用于覆盖在该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)之一中的凹谷开口(361，362)的一个凹谷盖件(310，312)。

3.根据权利要求2所述的组件(300)，其中该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)通过使用多个螺纹紧固件(421-426)而被紧固在一起。

4.根据权利要求3所述的组件(300)，其中该凹谷盖件(310，312)通过使用多个螺纹紧固件(421，426)而通过该凹谷开口(361，362)紧固至这些缸体半件(302，304)之一上。

5.根据权利要求4所述的组件(300)，进一步包括多个***螺栓(471-476)以用于提供额外的夹紧力来将这两个缸体半件(302，304)紧固在一起。

6.根据权利要求2所述的组件(300)，其中该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)之一进一步包括多个凹陷(366-368)，并且其中在该凹谷盖件(310，312)与该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)中的一个缸体半体之间形成了多个孔口(394，396)以用于允许油流动穿过该多个孔口(394，396)。

7.根据权利要求1所述的组件(300)，其中该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)各自进一步包括多个主轴承安装表面(341-343)，以用于与多个曲轴主轴承(441-446)协作。

8.根据权利要求1所述的组件(300)，其中该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)各自进一步包括多个轴承安装表面(351-356)，以用于与多个轴承(457-468)协作。

9.根据权利要求1所述的组件(300)，其中在该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)之一中的该凹谷开口(361，362)使得该X型发动机曲柄传动系组件(10，100)的一个轭螺栓(25)从中穿过，由此允许了该X型发动机曲柄传动系组件(10，100)能够被组装在该气缸体组件(300)内。

10.根据权利要求1所述的组件(300)，其中该凹谷开口(361，362)是位于该第一缸体半件和第二缸体半件(302，304)之一的多个相邻的隔板(371-373)之间。

11.一种用于组装根据权利要求1所述的气缸体组件(300)的方法。

12.一种用于组装发动机底端组件(400)的方法，该发动机底端组件包括根据权利要求1所述的气缸体组件(300)以及一个X型发动机曲柄传动系组件(10，100)。

Images