CN1097149C - 具有内燃的内燃机内的布置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一内燃机(10)，其包括多个发动机汽缸(21)，这些汽缸绕一公共中间驱动轴(11)布置成一环形系列。每一汽缸包括可彼此相向和相离地移动的一对活塞(44，45)和用于每一对活塞的一公共的中间工作腔(K)。每一活塞(44，45)的活塞杆(48，49)装备有相应的支承滚筒(53)，其构成用于相应的“正弦”曲线形凸轮导向装置(12a，12b)的一支承件，其中凸轮导向装置控制活塞相对于相应汽缸的运动。每一汽缸(21)内的两个活塞(44，45)的至少一个(44)可以在汽缸内轴向地调节，特别是用于调整公共工作腔(K)内的压缩比。

Description

具有内燃的内燃机内的布置

本发明涉及一内燃机内的一布置(arrangement)，该内燃机包括多个发动机汽缸，这些汽缸绕一公共中央驱动轴布置成一环形系列并且其汽缸轴线平行于驱动轴，每一汽缸包括可彼此相向和相离地移动的一对对置的活塞，每一对活塞具有一公共中间工作腔，同时每一活塞装备有轴向可移动的活塞杆，活塞杆的自由外端经一支承滚筒构成一支承件，以支承一曲线形的、即“正弦”状曲线形的凸轮导向装置，所述凸轮导向装置布置在汽缸的各相对端并且对活塞相对于相应汽缸的运动进行导向。

由US 5031581(1989年)可以相应地知道一解决方案，其被表示为本发明的引言。更具体地说，是知道一四冲程燃烧发动机，其具有两个单独的凸轮导向装置。每一凸轮导向装置根据本身已知的一“正弦”状概念而与其相应的各活塞组以及其相应的各支承滚筒组相配。

在GB 2019487中，示出了一四缸两冲程发动机。其点火同时地出现在4个汽缸的两个内，即出现在交替的汽缸对内。在该专利说明书中指出凸轮的轮廓可以这样设计，以至于活塞可以以燃烧产物的膨胀的一最有利的方式运动。采用了一希望程度的或稳定的轮廓，以在向汽缸内引入新的燃料前排空或扫出废气。在图中示出了在两个相对的凸轮槽中的每一个内的一或多或少笔直的局部凸轮轮廓，该局部凸轮轮廓在彼此直接地相对地设置的相互转接点(turning point)处形成“正弦”状曲线部分。更具体地说，笔直的凸轮轮廓仅示出在形成“正弦”状曲线的“正弦”曲线部分的两个接续的转接点之一处，即在相应的活塞相继地占据其最远的外端位置处，此时排气口和换气口打开到最大程度。

主要涉及两冲程循环发动机、但也可应用于四冲程发动机的本发明，以带有根据前述US 5031581的活塞和汽缸布置的布置作为其出发点。

在FR-A-2732722中示出了一两段(two part)驱动轴。每一驱动轴段设有一盘形凸轮导向装置，该导向装置设置在相对于驱动轴轴线倾斜的一平面内，以使每一对对置活塞的相应的一个活塞产生数学上的正弦曲线运动。该专利建议通过轴向地调节驱动轴段之间的相对距离、因而调节每一对对置活塞之间的相对距离来控制压缩比。该轴向调节是通过一个驱动轴段相对于另一驱动轴段的轴向运动、即一个驱动轴段可轴向地移动而另一驱动轴段轴向不可移动来提供的。

本发明的目的是能以如FR-A-2732722所建议的一简单的方式调整发动机的汽缸内的压缩比，但带有附加的优点。尤其有利的是要提供一发动机结构，其可以用基于一结构简单和可靠的驱动轴结构的一受控的、精确的和可靠的方式来操作。

本发明的另一目的是采用一“正弦”状曲线形的凸轮导向装置来替代FR-A-2732772中所建议的盘形凸轮导向装置。通过采用一“正弦”状曲线形的凸轮导向装置，可以用一更有利的方式来导引相应的活塞，以改善总的发动机效果。更详细地说，“正弦”状曲线形的凸轮导向装置使得在每一发动机冲程中可以组合不同的局部变化，以改善总的发动机效果。然而，最重要的是凸轮导向装置及其与驱动轴的连接具有一有利的设计并且在操作上足够可靠。

根据本发明的布置的特征在于凸轮导向装置的至少一个可相对于一单件(one-piece)驱动轴轴向地运动，并且设有一液压机构，用于独立地调节所述至少一个导向装置的位置，包括调整活塞之间的相对间隔，所述的液压机构包括一环形压力腔和一模拟器活塞，所述模拟器活塞将所述腔分隔成两个子腔(sub-chamber)，并且每一子腔被连接到两个压力管路的相应的一个上。

通过仅仅调节一个凸轮导向装置的位置而可以使得调整装置尤其简单，并且在发动机的总体功能方面可以获得其它重要的优点，下面将进一步描述。

或者，仅需调整一个凸轮导向装置的位置，就可以同步地或者单个地调整每一凸轮导向装置的位置，这全都取决于在每一活塞对的活塞运动之间进行附加调节的需要。

根据本发明，可以在一位置通过所述的液压机构以一相当简单和可靠的方式来调整发动机的每一汽缸内的两个活塞之间的工作腔内的压缩比。

由于凸轮导向装置对于每一和所有汽缸的一个活塞是公共的，因此通过一个或同样的压力油调整的凸轮导向装置而可以有效地和以一可精确地控制的方式获得对每一汽缸的所述一个活塞相对于其相应汽缸的位置的相应的调整。这意味着所述一个导向装置的位置、和因而每一对活塞的相关活塞的位置可以用一受控的和可靠的方式通过一相当简单的液压机构、即通过压力油来调节。

根据本发明，可以按需要调整汽缸的活塞之间的工作容积，即在使用过程中并且尤其是发动机的冷起动和在发动机充分地运转加热后回到正常操作的过程中(调整工作容积)。

本发明的一有利的结构方案是采用一单件(单体)驱动轴，并且每一凸轮导向装置可随驱动轴转动，而且至少一个凸轮导向装置可以沿驱动轴轴向地运动。这意味着可以实现相当小巧和尺寸紧凑构造的凸轮导向装置和驱动轴。

本发明的另一有利的结构方案是压力油腔限定在驱动轴与凸轮导向装置之间的一环形空间内，并且所述活塞从其凸轮导向装置径向向内地凸出到所述腔。

还有利的是活塞通过一组驱动螺栓而平行于驱动轴的轴线地穿过，这组螺栓允许活塞相对于驱动轴具有一定的轴向运动，而驱动螺栓在其各相对端被连接到驱动轴和连接到固定于该驱动轴的一装载件上。

根据本发明尤其有利的是在起动发动机、即在冷起动时改变压缩比。还有利的是此外可以在操作过程中改变压缩比，从而在正常的操作过程中获得一最有利的压缩比。因此，可以为各种理由而在发动机操作过程中改变压缩比。

根据本发明，最好是用于调整相应汽缸内位置的汽缸的一活塞构成控制汽缸的排气口的打开与关闭的一活塞。

实际上每一汽缸的所述一个活塞控制汽缸的一个或多个排气口的打开与关闭，而每一汽缸的另一活塞控制一个或多个换气口的打开与关闭。

因此在压缩比在活塞之间被调整的同时，还可获得对相应排气口的打开与关闭次序的调整能力。

尤其是可根据需要来设定排气口的流通通道。此外可根据正常操作来改变排气口打开与关闭的时刻。

因此根据本发明尤其可以获得经一组活塞对排气口的一有利的独立控制、和经另一组活塞对换气口的独立的有利的控制，其中这些控制分别经其相应的独立的凸轮导向装置进行。

通过结合附图由下列描述将可显见本发明的进一步的特征，这些附图表示了某些实际的实施例，其中：

图1表示根据本发明的一发动机的一垂直剖面。

图1a和1b表示图1的发动机的重要部件的一相应部分，并且图1a表示处于具有最大相互间隔位置的发动机活塞，图1b表示处于具有最小相互间隔位置的发动机活塞。

图2示意性地表示在发动机汽缸一端的一第一剖面，其中示出了一换气(scavenging air)入口。

图3示意性地表示在发动机汽缸另一端的一第二剖面，其中示出了一排气出口。

图4a示意性地表示在发动机汽缸中间部位的一第三剖面，其中在此处供给燃料和对燃料进行点火，其表示一第一实施例的情况。

图4b表示根据一第二实施例的汽缸的中间部位的对应于图4a的一剖面。

图5a表示根据图1b的发动机部分的一纵向剖面。

图5b表示带有相应驱动轴的一凸轮导向装置，其表示在根据图1b的发动机部分的纵向剖面中。

图5c表示一十字头的侧视图。

图5d和5e表示分别从上和下观看时根据图5c的十字头。

图5f表示活塞杆的侧视图。

图g表示从上观看时根据图5f的活塞杆。

图5h表示根据本发明的一活塞的一垂直剖面。

图6～8示意性地表示与一3缸发动机的每一汽缸相关的两个活塞中的第一个活塞的描绘和展开在图纸平面内的总体运动图，并且表示在相对于驱动轴转动的不同角度位置。

图6a示意性地表示在活塞杆滚筒和一“正弦”平面的一相应倾斜延伸部分之间传递动力的原理。

图9示意性地表示一5缸发动机的每一汽缸的两个活塞的描绘和展开在图纸平面内的一更详细的运动图，并且表示在相对于驱动轴转动的不同角度位置。

图10表示相应于图9的图，其中在相对于相应汽缸各位置的活塞处于一接续工作位置。

图11示意性地表示用于每一汽缸的两个相应活塞的一“正弦”平面的一中央部分的一片段。

图12表示用于每一汽缸内的一第一活塞的一“正弦”平面的详细的曲线轮廓。

图13表示用于每一汽缸内的一第二活塞的一“正弦”平面的相应的详细曲线轮廓。

图14表示根据图12和13的曲线轮廓的对比情况。

图15表示在一活塞杆的外端带有相应压力滚筒的一凸轮导向装置的一变型结构的纵向剖面。

图16表示与图15所示的相同变型方案，其表示从凸轮导向装置径向向外方向的一剖面。

图17和18分别表示对活塞杆的头部沿一对相互平行延伸的控制杆进行导向的垂直剖面和水平剖面。

参照图1，在此描述了一2冲程循环内燃机10。尤其将描述适于一所谓的“正弦”概念的这样的一发动机10。在图1中，特别示出了根据本发明的一燃烧发动机10，该发动机表示于剖面并且是以示意性的方式。

根据本发明，在图1中示出了一内燃机10，其以剖面并且以示例性的方式表示。作为一实施例，示出了一两冲程循环燃烧发动机10，但正如所提及的，该方案也可应用于一四冲程循环发动机，而不是在此所描述的该具体实施例。

根据本发明，具体提出了用于在使用过程中改变发动机的压缩比的一方案。但是压缩比的改变也可对发动机保留的操作条件具有一影响，这通过下面的描述将变得清楚。下面的描述是指根据本发明的不同方面，其对于发动机的各种功能及由此带来的作用具有直接的或间接的影响。

根据本发明的一目的尤其是要有利地控制排气口25与换气口24的打开与关闭，下面将进一步描述。

此外的目的是在一专门限定的燃烧腔K1内进行燃烧，下面将更详细地描述。

在所示的实施例中，结构性地示出了驱动柱轴形的一驱动轴11，其轴向和居中地穿过发动机10。

驱动轴11设有一径向向外凸出的第一头部12a，该第一头部构成一第一凸轮导向装置。驱动轴还设有一对等地(equivalently)径向向外凸出的第二头部12b，该第二头部构成一第二凸轮导向装置。

所示实施例中的头部/凸轮导向装置12a、12b分别地示出并且分别通过其固定装置分别连接到驱动轴11上。

凸轮导向装置12a环绕驱动轴11的一端11a并且经一固定凸缘12a’构成用于驱动轴11的端部表面11b的一端部支承件，而且经固定螺钉12a”固定到驱动轴上。

凸轮导向装置12b在驱动轴11的相对端部11d处环绕驱动轴11的一加厚的部分11c。该凸轮导向装置12b不象凸轮导向装置12a那样直接地固定到驱动轴11上，而是在沿驱动轴11的一轴向有限范围内可轴向移动地布置，特别是可以调节发动机10的汽缸21内的压缩比(图1中仅示出了多个汽缸中的一个)。

驱动轴11的端部11d(参见图1和5a)构成一径向偏移的套筒部分，其上具有固定的杯形装载件13。该装载件13设有一固定凸缘13’，其通过固定螺钉13”固定到驱动轴11的端部11d上。在装载件13的上端表面13a与驱动轴11的一相对的轴肩表面11e之间限定有一压力油腔13b。在该压力油腔13b内可滑动地容纳一压缩仿真器12b’，该仿真器为一活塞形成的导向凸缘形式，其从凸轮导向装置的内侧径向地向压力油腔13b内凸出，以滑动地抵靠端部11d的外表面。

为了防止在凸轮导向装置12b与装载件13以及驱动轴11之间的相互转动，由一系列的导向销12’穿过导向凸缘12’，其中这些导向销12’被紧固在装载件13的端部表面13a和驱动轴11的轴肩表面11e的各个孔内。

压力油腔13b经贯通驱动轴11的端部11d的横向管道11f供给压力油和排出压力油。

轴向地向内置入驱动轴11的端部11d和装载件13的固定凸缘13’的相互对齐的轴向孔内的导油装置14经该导油装置14内的导油管道14a、14b和相邻的环槽14a’、14b’从管道11f和11g提供压力油和返回压力油。

由未进一步示出的一远程设置的商业上常用的控制装置、以未进一步示出的一方式来控制向凸轮导向装置12b的相对侧的压力油腔13b供给压力油和从压力油腔13b返回压力油。

如图1所示，驱动轴11在相对端被连接到对等的驱动轴套筒15a和15b上。套筒15a由固定螺钉15a’固定到凸轮导向装置12a上，而套筒15b则由固定螺钉15b’固定到装载件13上。套筒15a和15b可转动地安装在两个相对的主支承轴承16a和16b的相应的一个内，其中轴承16a、16b固定在发动机10的相对端的一相应端盖17a和17b内。

如图1所示，端盖17a和17b通过固定螺钉17’相应地固定到一中间发动机汽缸体17上。

在发动机10内部，在端盖17a与发动机汽缸体17之间限定一第一润滑油腔17c，并且在端盖17b与发动机汽缸体17之间限定一第二润滑油腔17d。示出了被连结到端盖17b上的一附加的油杯17e和位于润滑油腔17c与油杯17e之间的一外部油管17f。此外还示出了被连接到一润滑油管17h上的一吸入过滤器17g，其中该润滑油管17h构成润滑油腔17d与一外部润滑油装置(未进一步示出)之间的一连通管路。

导油装置14设有形成一盖的头部14c，该头部14c通过固定螺钉14c’被固定到发动机10的端盖17b上。形成盖的头部14c构成相对于润滑油腔17c的末端朝上(endwise)的位于支承轴承16b外侧的一密封装置。相应地在端盖17a上固定有末端朝上的位于支承轴承16a外侧的一密封盖14d，该密封盖14d带有相应的密封圈14e。

因此发动机10大体上由一从动元件、即一可转动元件和一驱动元件、即一非转动元件构成。从动元件包括发动机的驱动轴11和驱动轴的装载件13以及驱动轴套筒15a、15b加上凸轮导向装置12a和12b，其中驱动轴套筒15a和15b被连接到驱动轴11上。驱动的非转动元件包括发动机的带有相应活塞44、45的汽缸21。

根据本发明，可通过内部作用一调节、即通过在从动元件的部件之间相互地作用一调节来确保对发动机压缩比的调节。更具体地说是一个凸轮导向装置12b相对于驱动轴11轴向地向后和向前移位，即在所述压力油腔13a的限定的运动空间内移位，其中所限定的空间是由导向凸缘12b’和在该导向凸缘12b’相对侧的油腔13a的一部分来确定的。

实践中的一问题是对于较小的发动机调节长度为几毫米，而对于较大的发动机则调节长度为几厘米。但相应工作腔的各容量差在不同的发动机内具有等同的压缩效果。

例如可以根据需要考虑对压缩比的有级或无级调节，以适应例如将凸轮导向装置12b分级地控制到相对于驱动轴11的各位置。该控制例如可以通过本身已知的电子设备、根据不同的温度检测装置等自动地进行。或者该控制可以通过未进一步示出的适当的调节装置手动的进行。

通过对与发动机的从动元件相连的凸轮导向装置进行调节，就可以避免对相应活塞44、活塞杆48、主支承轮53和副支承轮55的布置的总体控制的影响，即避免对驱动元件与从动元件之间机械连接的影响。

另一方面，对凸轮导向装置进行此种调节，就可在驱动元件内部获得一轴向调节，其调节的方式是活塞44、活塞杆48、主支承轮53和副支承轮55的布置可以经凸轮导向装置12b相对于相应的汽缸21集体地移动，而与实际的压缩调节无关。

在图1和1b中由虚线表示了当凸轮导向装置12b占据图1所示的位置时在正常压缩比下活塞44、45的活塞头之间的一中央间隔44’。由实线表示了当凸轮导向装置12b的导向凸缘12b’被推向最上端而抵靠于活塞杆11的轴肩表面11e时在活塞44、45的活塞头之间的一中央间隔44”。

所示的发动机10被分割成三个固定的主元件，即构成发动机汽缸体17的一中间元件和布置在发动机10的端部的相应一端的两个形成盖的壳体元件17a、17b。因此壳体元件17b、17c适于覆盖其相应的凸轮导向装置12a、12b、支承轮53和55以及在发动机汽缸体17相应端部的各活塞杆48、49内的相应轴承。因此发动机的所有的驱动和从动元件被有效地封闭在发动机10内并且容纳在相应润滑油腔17c和17d的油池内。

在所示实施例的发动机汽缸体17内，在一3缸发动机中相应地设置有3个周向隔开的发动机汽缸21。在图1、1a和1b中仅示出了3个汽缸21中的一个。

绕驱动轴11以相互隔开120°角度设置的3个汽缸21根据所示实施例被设计成分离的形成汽缸的***件，这些***件被推入发动机汽缸体17的一相应缸孔内。

在每一汽缸/汽缸件21内***一套筒形的汽缸轴套23。如图1a和1b进一步示出(还参见图2和3)，在轴套23内，在该轴套23的一端设有一系列环形换气口24，而在轴套23的另一端设有一系列环形排气口25。

在汽缸21的壁21a内对等地设有换气口26，它们与轴套23的换气口24径向对齐，如图2所示，同时在汽缸壁21a内对等地设有与轴套23的排气口25径向对齐的排气口27，如图3所示。

在图1中，示出了用于换气的一环形进气管28，该进气管环绕换气口26，并且一换气入口29径向位于外侧。

如图2所示，换气管口28以相对于贯穿汽缸轴线的一径向平面A一较大的倾斜角度u延伸，特别适于在汽缸21内沿一旋转路径38进行换气，如图2中的一箭头B所示。

在图1中还示出了一环形排气出口30，其环绕排气口27，加上径向向外空置的一排气出口31。

在图3中示出了一对等地倾斜延伸的排气口27，该倾斜角相对于贯穿汽缸轴线的径向平面A的角度为v，其特别适于从汽缸内旋转的路径38从汽缸21内沿一对等的路径向外引出废气，如一箭头C所示。排气口27被表示成径向向外打开，以便于废气从汽缸21向外流向排气出口30。

在传统已知的方式中，扫气用的空气被用来由汽缸内的一在先燃烧阶段排出废气，此外由汽缸内的一接续燃烧过程补充新鲜空气。在此根据本发明、以本身已知的方式在压缩冲程汽缸21的工作腔K内采用如箭头38(参见图1a和4a)所示的一旋转空气质量。

在图1a、1b和4a中，示出了容纳在汽缸壁21a的一洞穴33内的一燃料喷射器或喷嘴32。该喷射器/喷嘴32具有经汽缸壁21a内的一孔34凸出的一指定端部32’(参见图4a)。该孔34以图4a中未进一步标出的一倾斜角度穿过汽缸壁21a，但该角度对应于角度u，如图2所示。指定端部32’经轴套23内的一孔35进一步凸出，其中轴套内的孔35与孔34对齐。喷嘴/喷射器32的口36(参见图4a)如此布置，以至于燃料的一喷射流37刚好在一火花塞39(可以是点火插头)前可以被倾斜地导引到如汽缸21内的箭头38所示的一旋转空气内，如图4a所示，其中该火花塞39布置在构成燃烧腔K1一部分的一腔的区域(参见图1b)。

在图4b中示出了如图4a所示方案的一变型结构，其中除了一第一燃料喷嘴32和一第一点火装置39外，在同一盘形燃烧腔K1内还采用了一第二燃料喷嘴32a和一第二点火装置39a。两个喷嘴32和32a都如图4a所述那样相应地设计，并且两个点火装置39和39a也对应于图4a所述的。在喷嘴32a内相应的元件附加以参考标记“a”来表示。

在图4b所述实施例中，喷嘴32、32a被表示成相互设置在180°的一圆弧上。在实践中相对间隔可以根据需要进行调整，即可以采用不同的相互间隔，例如取决于相互点火的时间点等。

在图1中还示出了大体上用于冷却汽缸21的一冷却水***。该冷却水***包括未进一步示出的一冷却水入口，其具有一第一环形冷却水管41和一第二环形冷却水管42。管道41、42经一系列环形轴向延伸的连接管43(参见图3)相互连接。轴向延伸的管道43穿过在排气口27之间的每一中间区域27a内的汽缸壁21a，从而通过局部受到冷却介质的流动而尤其能防止这些区域27a过热。图1中未进一步示出的冷却水排出口以未进一步示出的一方式被连接到远离冷却水入口的冷却水管道42上。

在轴套23内具有两个可轴向运动的活塞44、45，它们可以彼此相向和相离的运动。就在活塞的各个顶部44a、44b附近和活塞的裙边缘44b、45b附近以本身已知的方式设置有一组活塞凸起部(feathers)46。活塞44、45在一2冲程发动机***内可以彼此相向和相离地同步运动。

活塞进一步的细节示出在图5h中。活塞44被表示成一相对薄壁杯的形式，具有顶部44a和裙部44b。在活塞的空心空间内部的最里处设有一支承盘44c，其后紧跟用于一相应活塞杆48的一头形元件48c、一支承环44d和一夹持环44e。

头形元件48c设有一凸出的圆顶表面48c’和凹入的圆底表面48c”，而支承盘44c则设有一对等的凹入圆形上支承表面44c’，并且支承环44d设有一凸出的圆形下支承表面44d’。因此头形元件48c适于绕相对于由支承表面44c’和44d’控制的活塞的一理论轴线倾斜。由于环44e抵靠在活塞内部的一轴肩部分44f上，因此在操作过程中该环44e给头形元件48c、进而给活塞杆48提供有一定的安装自由度，并因而使活塞44具有绕所述理论轴线转动的一定的可能性。

头形元件48c设有一中间轴套形装载部分48g，该装载部分具有向外横向地凸出的凸肋部分48g’，该凸肋部分构成与相应活塞杆48(参见图1a和1)内部的对等凹槽(未进一步示出)的一锁止啮合。

在图1a中活塞44、45被示出在其对等的一较外的位置。该较外的位置在这里对于活塞44大体上是指一死点0a，而对于活塞45则大体上是指一死点0b，其中在该位置处在活塞44与45之间具有一最大间隔。

在所述死点位置0a和0b处，活塞44露出换气口25，而活塞45则露出排气口25，换气口24的打开与关闭是由活塞45在相应汽缸21的位置控制，而排气口25的打开与关闭是由活塞44在相应汽缸21内的位置控制。下文中将结合附图12～14更详细地描述该控制。

考虑到沿驱动轴11对凸轮导向装置12b的前述调节，对该控制还将描述附加的效果。

当活塞44、45占据其相对的较外位置时，此时它们之间具有一最小的间隔，如图1b所示，这些位置通常是指死点位置。但是，根据本发明，活塞44、45是固定的，即在这些死点位置没有或广义地说没有彼此相对的轴向运动。因为活塞不仅在死点位置、而且在各“正弦”平面的邻近部位都被保持固定，因此正如下面将进一步描述的，在一定的精确长度上可以确保一容积上或多或少是恒定的工作腔(燃烧腔)，即在比已知的“正弦”平面长得多的部位可以确保该工作腔。

因此活塞44、45处于静止或广义地说在“正弦”平面的部位处于静止，此处是指活塞44的“死点部位”4a和活塞45的“死点部位”4b。这种死点部位4a和4b将在图12和13中进一步描述。

在所述的死点部位，在工作腔K内限定了一所谓的“死点空间”，其在此处被称为燃烧腔K1(下面将明白其原因)。根据本发明燃烧腔K1主要限定在2冲程发动机的压缩阶段与膨胀阶段之间的一过渡部位，下面将更详细地描述。

在膨胀阶段，即从图1b所示的活塞位置到图1a所示的活塞位置，工作腔K从由燃烧腔K1所示的一最小容积逐渐地膨胀到由图1a所示的一最大容积，并且在图12和13的所述死点位置0a和0b处，燃烧腔K1逐渐地膨胀另一腔K2，其中进行活塞44、45的膨胀与压缩冲程。

根据本发明，燃烧腔K1在所述死点部位/死点空间内被设计到一较大的程度。然而在实际上就在该死点空间外侧也可继续进行少量燃烧，下面将更详细地叙述。

与工作腔内压缩比的变化相关的一问题是，在图10所示的位置燃烧腔K1内的有关不同的容积都会根据调节而在发动机使用过程中受到影响。由上面的描述可看出，在该情况中还有一问题是燃烧腔内有关不同的容积处于图1a所示的相对位置。

但是，必须清醒各个活塞44、45的活塞冲程在所有的操作条件下都具有精确地相同的长度，而不管所必须采用的压缩比。

根据本发明，燃烧腔K1在所述死点部位/死点空间内被设计到一较大的程度。然而在实际上在该死点空间外侧也可以继续进行少量燃烧，下面将更详细地叙述。

每一活塞44、45被刚性地连接到其相应的管形活塞杆48和49上，其中活塞杆经一所谓的十字头控制件50而被引导作笔直的直线运动。该十字头控制件50部分设置在发动机汽缸体17内、部分设置在位于各活塞杆48、49的对等自由外端的各盖元件17a和17b内。如图5a所详细地示出，十字头控制件50构成就在发动机汽缸体17内侧和外侧的活塞杆48和49的轴向导引装置。

参照图5a，具有被固定在管形活塞杆48一端的一转销51，并且该转销成十字状地穿过活塞杆48，即穿过活塞杆的管形空心空间52。在转销51的中间部分51a，即在所示空心空间52内部，具有一可转动地安装的主脚轮(castor)53，而在转销51的向外面向活塞杆48的侧面48a的一端51b处可转动地安装一辅助脚轮55。

主脚轮53包括具有一滚动轴承53b的一内毂部分53a和一外缘部分53c。轮缘部分53c设有一双曲形的、即球扇形的滚子表面53c’。

辅助脚轮55具有对应于主脚轮53的结构并且包括一内毂部分55a、一中间滚动轴承55b和带有球扇形滚子表面的一外缘部分55c。

主脚轮53适于沿一横截面凹入弯曲的一滚子表面54滚动，该表面54构成如图6～8所示的一所谓的“正弦”曲面(曲线)54’的一部分。通过采用一球扇形滚子表面53c’，其沿凸轮导向装置12a和12b的一对等弯曲的导向表面54滚动，可以在变化的工作条件下、在脚轮53和导向表面54之间确保一有效的支承抵靠，并且可以有稍微倾斜地设置的一脚轮和/或倾斜地设置的活塞杆48(49)，例如这可以允许在活塞44内可转动地安装活塞杆48，如图5h所示。

“正弦”曲面54’被设计在驱动轴的凸轮导向装置12a和12b内从中间汽缸21对等地轴向向外面向的一侧。辅助脚轮55适于沿一对等的横截面凹入地弯曲的另一“正弦”曲面(未进一步示出)滚动，该凹入弯曲的曲面沿着一滚子路径内的一滚子表面56a，并且被设计在径向就在滚子表面54内的凸轮导向装置12a(和12b)内。

在图5a所示的实施例中，“正弦”曲面54a’径向最外地设置，而“正弦”曲面56a’则设置在凸轮导向装置12a内径向位于“正弦”曲面54a’内一定的距离处。或者反过来“正弦”曲面54a’也可以径向地设置在“正弦”曲面56a’内(以未进一步示出的方式)。

在每一凸轮导向装置12a和12b内以未进一步示出的方式设计有相应的一对“正弦”曲面54a’、56a’，并且每一“正弦”曲面可以根据需要设有一个或多个“正弦”平面。

在图1中可以示意性地参看凸轮导向装置12a和12b，但相应“正弦”曲面和“正弦”平面的细节则进一步表示在图9～14中。“正弦”概念

通常“正弦”概念可应用于一奇数个(1、3、5等)汽缸，而采用一偶数个(2、4、6等)“正弦”平面，或者反之。

在每一凸轮导向装置12a和12b内采用一单个“正弦”平面(具有一“正弦”顶和一“正弦”底)的情况中，即当“正弦”平面覆盖360°的一圆弧时，则采用奇数个还是偶数个汽缸并不重要。相应地对于两个(或多个)“正弦”平面，则可以根据需要例如采用较多或较少数目的汽缸。

带有一单个“正弦”平面的所述情况对于用于在2000rpm(转/分钟)速度以上驱动的快速运转的发动机是特别有利的。

根据该“正弦”概念，各发动机可以“内部地”匹配速度，这全都基于在驱动轴每一360°的回转中所采用的“正弦”顶和“正弦”底的数量。换言之，根据该“正弦”概念，两种发动机都可以在有关各应用的每分钟的转速区域精确地建立起来。

通常地所示实施例的发动机的该系列地布置的汽缸，其带有相应的活塞，是绕驱动轴的轴线布置在一定的角度位置，例如沿该系列的“正弦”平面(“正弦”曲面)采用彼此相等的中间间隔。

例如对于具有3个汽缸的一2冲程或4冲程发动机(参见图6)，可以给每一360°回转采用2个“正弦”顶和2个“正弦”底以及位于其间的4个倾斜表面，即交替在每一凸轮导向装置12a、12b内设置2个“正弦”平面。因此在一4冲程发动机中，驱动轴/凸轮导向装置的每一次回转可以给3个汽缸的每两个活塞获得4个冲程，和给一2冲程发动机内的3个汽缸的每两个活塞获得4个冲程。

相应地对于具有5个汽缸的一2冲程发动机，如图9和10所示，对于每一次360°的回转可以采用带有2个“正弦”顶和2个“正弦”底以及位于其间的4个倾斜表面的一“正弦”曲面，即交替在每一凸轮导向装置12a、12b内设置2个“正弦”平面，从而在一2冲程发动机中，对于每一次回转给5个汽缸的每2个活塞获得4个冲程。

活塞的支承滚筒以相等的角度中间间隔设置在所示实施例中，即以沿“正弦”曲面对等的转动角度位置设置，从而在沿着相应的“正弦”平面的对等位置处，这些滚筒交替地承受对等的活塞运动。

因此发动机的动力从不同的活塞44、45经轴向的支承滚筒53交替地传递给驱动轴11，其中这种传递经分别带有其“正弦”平面的各“正弦”曲面，并且驱动轴11因此而受到绕其轴线的一强制转动。这是由平行于驱动轴的纵向轴线运动的发动机活塞杆而产生的，并且活塞杆的支承滚筒被沿着“正弦”平面强制地滚动。因此发动机动力从活塞杆的支承滚筒沿轴向传递给“正弦”平面，其中这些“正弦”平面被强制地随驱动轴11一起绕其轴线转动。换言之，是获得从一往复活塞运动到驱动轴的旋转运动的驱动力的传输，该驱动力从活塞杆的各支承滚筒被直接地传递给驱动轴的“正弦”平面。

在图6a中示意性地表示了在一“正弦”曲面8a的一倾斜延伸部分上的一支承滚筒53。轴向驱动力被表示成从具有活塞杆48的相应活塞44引出的一箭头Fa的形式，并且对等地在一径向平面内具有由箭头Fr表示的传递给“正弦”平面8a的分解的旋转力。

旋转力可以由公式2导出：

Fr＝Fa·tanφ。

根据本发明，通过具体地设计基于本发明的“正弦”平面，尤其可获得使活塞44、45的膨胀冲程大于活塞44、45的压缩冲程，其中冲程是以相对于驱动轴的转动弧度的角度来计算的。尽管活塞在相对的运动方向具有不同的运动速度，但由此可确保相对更均匀地将驱动力传递给驱动轴11，即发动机可以更无振动地运转。

在图6～8中示意性地表示了一3缸发动机10的操作模式pf，其中仅示出了两个相配活塞44、45中的一个活塞44，并且表示在沿一相应“正弦”曲面54’成平面地展开的状态，该“正弦”曲面54’由2个相互接续的“正弦”平面组成，外加示出了相应的一活塞杆48的相应的主脚轮53。在每一图6～8中，示意性地表示了发动机的每3个汽缸21内的一相应的活塞44，而给在汽缸相对端的活塞45采用了一对等的布置。为清楚起见，图6～8中已省略了汽缸21和相对的活塞45，而仅示出了活塞44、其活塞杆48和其主脚轮53。活塞44的轴向运动由表示活塞44的压缩冲程的一箭头57和表示活塞44的膨胀冲程的一箭头58来表示。

“正弦”曲面54’被示出有一下滚动路径54，其具有一双“正弦”平面形轮廓并且大体上沿一轴向导引主脚轮53的运动，因为其在膨胀冲程中从活塞44经主脚轮53向滚动路径54或多或少恒定地作用一向下指向的力，和在压缩冲程中从滚动路径54经主脚轮53向活塞44作用一向上指向的力。辅助脚轮55(在图6～8中未进一步示出)以相对于一上滚动路径54b确凿的配合关系容纳，如图5a所示。为描述方便，所述的滚动路径56b在图6～8中被垂直地表示在主脚轮53之上，从而表示出主脚轮53在轴向相对于滚动路径54的最大运动。在实际上将是辅助脚轮55来控制主脚轮53轴向相对于其滚动路径54运动的可能性，如图5a所示。

辅助脚轮55通常不起作用，但会控制活塞44在一轴向的运动，在该情况中主脚轮53具有从凸轮形的滚动路径54抬升其自己的趋势。因此在操作过程中，可以避免主脚轮53以非意愿的方式相对于滚动路径54的抬升。用于辅助脚轮53的滚动路径，如图5a所示，通常设置在离相应的滚动路径的固定的装配间隔内。

在图6～8中，正弦曲面54’被表示有一第一相对陡峭和相对笔直地延伸的曲面部分60和一接续的或多或少是弧形的形成顶部的过渡部分/死点部分61和一第二相对更平缓地伸展的、相对笔直地延伸的曲面部分62和一接续的成弧形的过渡部分/死点部分63。但是这些曲面轮廓并不是详细地代表根据本发明所采用的曲面轮廓，正确的曲面轮廓的例子更详细地表示在图12和13中。

“正弦”曲面54’和“正弦”平面54在图6～8中被示出有2个顶部61和2个底部63以及2对曲面部分60、62。在图6～8中表示了3个活塞44和它们相应的主脚轮53，这些主脚轮53被表示在沿一“正弦”曲面彼此不同的、接续的对等位置。由图可清楚地看出相对短的第一曲面部分60在所有的时间要求在一个短的曲面部分仅能看到一个主脚轮53，而在两个较长的曲面部分能看到两个和大致两个主脚轮53。换言之，带有所示的曲面轮廓，给压缩冲程可以采用相对于给膨胀冲程的不同形式的曲面部分。因此尤其可以确保两个主脚轮53在所有时间重叠膨胀冲程，而第三主脚轮53构成压缩冲程的一部分。在实际上活塞44的运动是以在压缩冲程中比在膨胀冲程中相对更大的轴向运动速度而获得。其中这些不同的运动速度对于驱动轴11的旋转运动没有负作用。相反，采用曲面部分60、62的这样的一种彼此非对称的设计，意味着可以观察到在发动机内可获得更均匀的和更少诱导振动的运动。

此外获得了膨胀冲程中配置的时间相对于压缩冲程中储备的时间的增大。

在根据图6～8的一实际结构中，在一180°的工作序列中给膨胀冲程选择了大约105°的一弧长和给压缩冲程选择了大约75°的一对等的弧长。但对于膨胀冲程实际弧长可以例如在110°～95°的范围内，而对于压缩冲程实际弧长可以对等地在70°～85°的范围内。

如上所述，在使用例如带有三对活塞44、45的一组3个汽缸21时，给驱动轴11的每一360°的回转采用2个顶部61和2个底部63，即每一活塞对44、45的每一次回转具有2个膨胀冲程。

在使用例如4对活塞时，可相应地采用3个顶部和3个底部，即每一活塞对每次回转具有3个膨胀冲程。

在根据图9～10的实施例中，论述了带有5对活塞的一5缸发动机，其具有2个顶部和2个底部，即每一活塞对每次回转具有2个膨胀冲程。本发明的典型的凸轮导向装置

下面将结合附图9和10更详细地描述根据本发明的“正弦”概念的一优选实施例，其中所述实施例是有关一5缸2冲程的发动机的，其具有如图9、10和图12和13所示的相互不同的凸轮导向曲面8a和8b。

在图14中示意性地示出了一正中的理论上的凸轮导向曲面8c，其表示工作腔K从死点区域4a和4b的所示一最小燃烧腔K1到死点区域0a和0b所示的最大工作腔K的容积变化(参见图9～10和12～14)。

根据本发明，如图12～14所示，曲面8b被表示在位于曲面8a的死点0a之前14°的一转动角度的死点0b阶段。

曲面8a和8b的转动方向、即驱动轴11的转动方向由箭头E表示。

在图9和10中示意性地表示了5个汽缸21-1、21-2、21-3、21-4和21-5以及所属的2个相应曲面8a和8b，它们以一示意性表示的方式展开表示在同一平面上。这5个汽缸21-1、21-2、21-3、21-4和21-5以相互72°的角度间隔表示在各个角度位置，即表示在绕转动轴11的轴线均匀地分布的位置。

在图12中示出了一第一曲线(曲面)8a，其覆盖从0°/360°的一位置到180°的一位置的180°的一弧长。一相应的曲线8a(参见图9)经过从180°的位置到360°的位置的180°的一相应弧长。换言之，驱动轴每一360°的回转具有2个接续的曲线8a。

曲线8a表示在一第一死点0a的0°/360°的位置。从0°位置到38.4°的一位置示出了一第一过渡部分1a，其对应于一压缩冲程的一第一部分；从38.4°的位置到59.2°的位置倾斜地(向上)延伸的一笔直部分2a，其对应于压缩冲程的一主要部分；从59.2°的位置到75°的一位置为一第二过渡部分3a，其对应于压缩冲程的一结束部分。

此后从75°的位置到85°的一位置示出了与一第二死点相关的一笔直的死点部分4a，其被表示成越过10°的一弧长。

从85°的位置到95.8°的一位置示出了一过渡部分5a，从95.8°的位置到160°的一位置为一倾斜的向下延伸的笔直部分6a和从160°的位置到180°的一位置为一过渡部分7a。3个部分5a、6a和7a共同构成一膨胀部分。

在180°的位置重新示出了死点0a，然后凸轮导向曲线继续经一第二相应曲线8a从180°的位置到达360°的位置，即具有2个曲线8a，它们共同延伸经过360°的一弧长。

在图13中示出了余留曲线8b的一对等的(镜像)曲线轮廓，其表示有一死点0b和接续的曲线部分1b～7b。

死点0b表示在346°的一位置，曲线部分1b表示在346°的位置与3°的位置之间，曲线部分2b表示在3°的位置与60°的位置之间，

曲线部分3b表示在60°的位置与75°的位置之间，

曲线部分4b表示在75°的位置与80°的位置之间，

曲线部分5b表示在80°的位置与101.5°的位置之间，

曲线部分6b表示在101.5°的位置与146°的位置之间，

曲线部分7b表示在146°的位置与166°的位置之间，即在166°的位置重新表示死点0b。

凸轮导向以在166°位置与346°位置之间的一相应曲线8b(参见图10)继续进行。

第一曲线8a(图12)控制排气口25的打开(160°/340°位置)和关闭(205°/25°位置)。

第二曲线8b(图13)控制换气口24的打开(146°/326°位置)和关闭(185°/5°位置)。

在图14中示出了在死点0a与0b之间的14°的一相位移(phasedisplace)，该相位移表示在曲线8a和8b的示意性对比当中。如图14中的虚线所示，曲线8b为便于比较的原因而以相对于曲线8a的镜像方式表示，其中曲线8a是以图14中的实线表示的。由链线(点划线)表示了正中的理论曲线8c，其表示基本上类似于或非常类似于一数学“正弦曲线”轮廓的一曲线轮廓。

在图9和10中表示了在“正弦”平面8a之前的一14°位置的“正弦”平面8b。5个所述的汽缸21-1、21-2、21-3、21-4和21-5被表示在相对于相应的“正弦”平面的接续的位置，并且分布在接续的工作位置，正如下面的图表1和2所示。有关图9和图12～13的图表1汽缸     角度位置     工作位置      排气口        换气口        曲线区域号                                                                8a/8b21-1     3°/183°            压缩         关闭           打开^*         1a/1b21-2    75°/255°            压缩         关闭           关闭           4a/4b21-3    47°/327°            膨胀         关闭           关闭           6a/7b21-4   219°/39°             压缩         关闭           关闭           2a/2b21-5   291°/101°            膨胀         关闭           关闭           5b/6a

*换气口24在160°/340°位置打开和在25°/205°位置关闭，即换气口在45°的一弧长上保持打开。

另一方面排气口25在39°的一弧长上保持打开，即在相对于换气口打开的弧长的相位移14°的一弧长上保持打开(参见图14)。

因此换气口24可以在排气口25关闭后的20°的一弧长上打开(参见图12中的曲线部分1a～3a和图14中的单阴影线部段A’)。这意味着压缩腔在最后提及的20°的弧长上可尤其被供给额外的扫气空气，即被超额供给压缩空气。有关图10和图12～13的图表2汽缸      角度位置       工作位置       排气口       换气口       曲线区域号                                                                  8a/8b21-1      21°/201°             压缩            关闭         关闭          1a/2b21-2      93°/273°             膨胀            关闭         关闭          5a/5b21-3     165°/345°             膨胀            打开^**      打开^*        7a/7b21-4     237°/57°              压缩            关闭         关闭           2a/2b21-5     309°/129°             膨胀            关闭         关闭          6a/6b

**排气口在146°/326°位置打开和在185°/5°位置关闭，即排气口在36°的一弧长上保持打开。

由图14的标记部分可清楚地看出，排气口25能保持打开的单个阴影线部段B’在换气口24之前的14°的一弧长上打开。

所述的部段A’和B’表示排气口25和换气口24在工作腔K的一相应外部的轴向尺寸。因此口24和25可以在工作腔K的每一端被设计成相等的高度。所述的高度在图12～14被表示为λ2。

在“正弦”平面8b的5°的一角度区域(从75°的位置到80°的位置，尤其参见图13)和在曲线8a的10°的一角度区域(从75°的位置到85°的位置，尤其参见图12)，各相应活塞44和45由在活塞头44a与工作腔的中线之间的例如15mm的一最小间隔λ而被保持推压到最大。

参照图12，将进一步观察到在从59.2°位置到95.8°位置的36.6°的一弧长上，活塞头之间的间隔变化得相对较小。从活塞头44a到中线44’的间隔从λ＝15mm的一最小值(在75°～80°的死点部分)变化到一20mm的间隔λ^*(图11内的93°位置)。

相应地，从活塞头到中线44’的间隔从75°～80°的死点部分的λ＝15mm的一最小值变化到在图11的57°位置的一25mm的间隔λ^**。

在所述的36.6°的弧长上，燃烧腔K1内的容积在活塞44、45之间被保持大致恒定。2个相位移的“正弦”平面的组合效果

由图14可以清楚地看出相应的2个曲线8a、8b的轮廓，它们以彼此成镜像的方式示意性地表示出来。曲线8a由一实线表示，而曲线8b则由一虚线表示成绕活塞44、45之间的一中轴线的镜像。曲线8c表示曲线8a和8b之间的一理论的正中曲线。显而易见正中曲线8c具有比各个曲线8a、8b的轮廓更接近于一正弦曲线轮廓的轮廓。因此，即使分别获得一相对不太对称的曲线8a、8b轮廓，也可获得一相对对称的正中曲线8c的轮廓。燃料喷射

在曲线区域3a和3b的压缩阶段结束处，以一喷射流将燃料喷射到旋转的换气气流中，并且在旋转的换气气流中有效地混合/雾化。点火启动器

紧跟燃料喷射之后，即在压缩阶段结束处在曲线区域3a和3b内迅即启动电子控制的点火。在点火装置之后设置措施来将换气(扫气)空气与燃料的气体混合物有效地旋转成一雾化燃料。根据本发明，采用相对于传统的点火角度7～10％的一点火延迟，可以获得优点。燃烧阶段

在所示的实施例中，在点火后立即开始燃烧并且主要是在一有限的区域内进行燃烧，其中在该区域活塞基本上占据一最大的推压位置，即位于曲线区域3a、3b的附近，也就是说在活塞经受最小轴向移动的区域。燃烧主要是在或者在很大程度上是在活塞44、45保持静止于内死点部分4a和4b的位置处进行，即分别在10°和5°的一弧长上。但根据需要，可以在接下来的过渡部分5a、5b以及在主膨胀部分6a、6b使燃烧继续到一较大的或较小的程度，这取决于旋转轴的转速。作为在死点部分4a、4b在燃烧腔K1内的旋转的雾化燃料的结果，并且由于可以在盘形燃烧腔K1内保持火焰前锋(f1ame front)较短，因此在所有的情况中可以确保对燃烧腔K1内的大量的雾化燃料进行点火，即对所述死点部分4a、4b内的燃料进行点火。在实际上可允许燃烧腔膨胀到就在死点部分4a、4b外侧的部分5a、5b，这在一限定容积的工作腔K内可带来极大的相应优点。燃烧速度

燃烧速度正如已知的达到幅度为每秒20～25米的程度。通过采用两组燃料喷嘴和分布在工作腔四周的每一1/4处的一相应的两组点火装置(参见图4b)，燃烧区域可以有效地覆盖整个盘形燃烧腔K1。在实际上可因而获得带有相对短的火焰长度的特别有利的燃烧。最佳燃烧温度

作为限定在就在燃烧腔K1前的腔K内的集中点火/燃烧区域3a、3b和紧跟燃烧腔K1后的区域5a、5b的结果，即在连贯(coherent)的区域3a～5a和3b～5b，此处活塞44、45是静止的或者在很大程度上是静止的，可以将燃烧温度从通常的大约1800℃增大到3000℃。因此即使在活塞44、45已经完全开始膨胀冲程前，即在曲线部分5a、5b的端部，也可以获得对雾化燃料的一最佳(几乎100％)的燃烧。陶瓷环

给陶瓷环设置一些措施，即在工作腔K的对应于一燃烧区域(3a～5a、3b、5b)的一环形区域进行陶瓷涂层，从而可以尤其在燃烧腔K1内采用高温，但也可在燃烧区域的接下来的部分5a、5b采用高温。在图12～14中被示出带有由一虚线70所表示的一尺寸的陶瓷环包括整个燃烧腔K1并且另外还进一步向外延伸到燃烧腔外一距离13。开始的膨胀冲程

在燃料在前述燃烧区域(3a～5a、3b、5b)内被消耗至少相当大的部分后并且刚刚开始膨胀冲程时，通常具有最优的驱动力。更具体地说这意味着，通过沿曲线8a和8b进行凸轮导向，可以获得一最优的驱动力矩，然后迅即在过渡区域5a、5b开始膨胀冲程并且增大到过渡区域5a、5b内的一最大值。作为燃料在该区域的可能的后期燃烧的结果，不管当膨胀冲程向前经过该区域时在腔K内逐渐出现的容积膨胀，在膨胀冲程的连续过程中(在区域6a、6b内)和至少在该区域的开始，驱动力矩被大体上保持恒定。膨胀阶段

根据所示的实施例，压缩冲程发生在相对于曲线8a、8b在该两曲线的大约25°和36°之间的倾斜角度下，即具有大约30°的一平均角度(参见图14)。如果需要，则倾斜角度(和平均角度)可以例如增大到大约45°或根据需要而更大。相应地在所示实施例中在两个曲线8a和8b的大约22°和27°之间发生膨胀阶段，即在大约24°的一平均角度下(参见图14)。

作为在压缩阶段的相对陡峭(平均)的30°的曲线轮廓和在膨胀阶段的相对平缓的24°的轮廓的结果，获得了膨胀冲程持续时间相对于压缩冲程持续时间的一特别有利的增大。

根据本发明，通过在压缩冲程中的运动速度与在膨胀冲程中的运动速度之间的所述非对称关系，可以将压缩阶段中燃烧过程的起点移动到靠近于内死点的位置，并且因而可以在时间上将一较大部分的燃烧过程移动到膨胀阶段的开始处，而对燃烧没有负作用。因此，可以在燃烧阶段获得对燃料燃烧的比以往更好的一控制和对驱动力的一比以往更有效的利用。尤其是从压缩阶段越过死点后到膨胀阶段可以转移一另外可能出现的、未控制的燃烧，并且因而将这种包括在压缩阶段中的未控制的燃烧的“压力点”转换为在膨胀阶段中有用的功。

通过牺牲压缩阶段而延长膨胀阶段，在压缩阶段中可以获得比在膨胀阶段中一相对更高的活塞运动。这对于在每一单个工作循环中燃烧发动机的每一组活塞具有影响。工作腔内的旋转作用(effect)

通过经倾斜地设置的排气口25(参见图2)排出废气和紧跟着经倾斜地设置的换气口24(参见图3)注入扫气空气而在工作腔内建立气体的旋转。由此建立一旋转的、即一螺旋状的气流路径(参见图9中汽缸21-1内的箭头38)，其被保持在整个工作循环中。在工作循环的过程中，即在喷射、点火和燃烧阶段重新激活了旋转作用。

因此在工作循环中经喷嘴36进行燃料喷射和接下来经点火装置39进行燃料点火的过渡过程，向气流38供给一新的旋转作用，伴随的燃烧产生一方向固定的火焰前锋，其相应的压力波前锋(波前)与已经建立的气流38基本上一致。因此在整个压缩冲程中保持旋转作用并且在经如图4a所示的一倾斜设置的喷嘴喷射流37和经一相应倾斜地设置的喷嘴36的燃料喷射的过渡过程中重新激活该旋转作用。在燃烧阶段获得附加的旋转作用。

根据图4b所示的结构，通过应用一相对于第一燃料喷嘴37呈角度隔开地设置的额外(第二)喷嘴37a和应用一相对于第一点火装置39呈角度隔开地设置的一额外点火装置39a，可获得另一附加的旋转作用的增大。当排气口25又打开时，在工作循环的结尾，废气在经所述倾斜地设置的排气口而排出废气的过程中以一高的运动速度、即以一高的旋转速度被排出。此外用于废气的旋转作用在倾斜地设置的换气口24打开后迅即地被保持，从而残余的废气在膨胀阶段的结束处和在压缩阶段的开始被一旋转作用从工作腔K向外扫出。此后保持旋转作用，在关闭排气口后，在一很大的弧长上接着将换气口保持打开。操作过程中发动机压缩比的调节

根据本发明，通过调节活塞44、45之间的相互间隔可以调节汽缸21的活塞44、45之间的容积。因此可以根据需要直接地调节汽缸21内的压缩比，例如在通过一适于“正弦”概念的简单的调节技术来操作发动机的过程中。

根据本发明尤其有意义的是改变与发动机起动有关的压缩比，即在冷起动时改变其相对于在正常的操作过程中可能最有利的压缩比。但在操作的过程中因各种其它原因而改变压缩比也可能是有意义的。

用于根据本发明的这样一调节的一结构方案是基于压力油控制的调节技术。或者也可以采用例如此处未进一步示出的电子控制的调节技术来调节压缩比。

或者还可以给活塞45采用一相应的调节能力，其方式是通过将凸轮导向装置12a更换成给凸轮导向装置12b所相应地示出的一凸轮导向装置。

显然根据本发明可以调节在相应的汽缸内两个活塞44、45的位置，其方式是以一彼此独立的方法经带有其各自独立的调节能力的各凸轮导向装置来进行。

同样显然活塞在汽缸内位置的调节可以根据需要给两个活塞44、45同步地作用或者单独地作用。

在图15和16中示意性地示出了一凸轮导向装置的某种详尽的变型方案，在此其用参考标记112a表示，其相应的一活塞杆由参考标记148表示，而一对压力滚筒则由参考标记153和155表示。凸轮导向装置112a：

在根据图1的结构中，凸轮导向装置12a被示出具有一相对地要求空间的设计结构，其带有布置在凸轮导向装置12a径向的每一侧的相应的脚轮53和55，即一个脚轮53设置在辅助脚轮55的径向外侧，和带有相应的“正弦”槽54、55c，它们相应地径向隔开地示出在其径向突起上。

在根据图15和16的变型结构中，凸轮导向装置112a被示出带有连续设置在凸轮导向装置112a轴向的压力球153、155，即其中一个球在一单独的公共突起的每一相应侧上，所述的公共突起被表示为一中间环形凸缘112的形式。环形凸缘112被示出具有形成“正弦”曲线的一上“正弦”槽154，用于导向一上压力球153，该上压力球构成活塞杆148的主支承球；和形成“正弦”曲线的一下“正弦”槽155a，用于导向一下压力球155，该下压力球构成活塞杆148的辅助支承球。槽154和155a具有如图15所示的一横向凹入的圆形形式，其对应于球153、155的球形轮廓。环形凸缘112被示出具有一相对小的厚度，但该小的厚度可以被补强，从而该环形凸缘112在圆周方向具有一自我加强的“正弦”曲线轮廓，例如由图16中环形凸缘的倾斜地延伸的部段所示出的。在图15中环形凸缘112被片段地表示，而在图16中则示出了环形凸缘112的一圆周局部定义部段的一横截面，其中示出的是从环形凸缘112内侧观看的情况。

在两个凸轮导向装置中可以采用前述细节的一非常类同的设计，即在对应于根据图1的下凸轮导向装置的未进一步示出的凸轮导向装置中，同样如此。活塞杆148：

根据图1示出了一管形的容积相对大的活塞杆48，而在根据图15和16的变型的实施例中示出了一细长的紧凑的杆形活塞杆148，其具有一C形头部148a，该头部带有用于相应的压力球153、155的2个相对的球夹持器148b、148c。

活塞杆148可以用未进一步示出的方式设置与头部内的内部螺纹相配的外部螺纹从而活塞杆和因而相应的球夹持器148b可以被调节到相对于头部148a的所需要的轴向位置。这尤其可以便于相对于环形凸缘112安装球夹持器148b和其相对的球153。

在图16中环形凸缘112被示出在环形凸缘的倾斜延伸部分具有一最小的厚度，而环形凸缘112可以用未进一步示出的方式具有在“正弦”曲线的波峰和波谷处的一更大的厚度，从而在球153、155之间沿着环形凸缘的整个周边可以确保一更均匀或非常均匀的距离。

这里的参考标记100是指一润滑油入口，其在C形头部148a内分支进入连向在上球夹持器148b内的一润滑油出口102的一第一管道101、和进入连向在下球夹持器148c内的一润滑油出口104的一第二管道103。压力球153，155：

代替根据图1所示的安装在滚珠轴承内的脚轮53、55，根据图15和16示出了压力球153、155。压力球153、155主要适于相对笔直地沿相应的“正弦”槽154、155a滚动，但此外可允许在相应的槽内根据需要而一定程度地侧向滚动。球153和155被相同地设计，从而球夹持器148a、148b以及它们相应的球座(sphere bed)也可彼此相同地设计，并且从而“正弦”曲线154、155a也可彼此相同地设计。

压力球153、155被表示成空心的和带有一相对小壁厚的壳形形状。因此可获得重量轻和容积小的压力球，并且此外获得球的一定的弹性，以局部地缓减球本身内出现的极大的压力。

在图17和18中示出了一对导向杆105、106，它们沿活塞杆148的头部148a的相对侧穿过内部导向槽107、108。

Claims (6)

1.一内燃机(10)内的布置，包括多个发动机汽缸(21)，这些汽缸绕一公共驱动轴(11)环形地布置并且其汽缸轴线平行于驱动轴，每一汽缸包括可彼此相向和相离地移动的一对活塞(44，45)，和用于每一对活塞的一公共的中间工作腔(K)，同时每一活塞(44，45)设有其相应的轴向可移动的活塞杆(48，49)，活塞杆的自由外端经一支承滚筒(53)支承于其相应的曲线形的、即“正弦”曲线形的凸轮导向装置(12a，12b)上，所述凸轮导向装置布置在汽缸(21)的相对端并且控制活塞相对于相应汽缸的运动，其特征在于：

凸轮导向装置(12a，12b)至少其一(12b)可相对于一公共驱动轴(11)轴向地位移，并且设有一液压机构，用于独立地调节所述至少一个凸轮导向装置(12b)在轴向方向的位置，包括调整活塞(44，45)之间的相对间隔，特别是用于调整活塞之间的公共工作腔(K)内的压缩比，

所述的液压机构包括一环形压力油腔(13b)和一模拟器活塞(12b’)，

所述模拟器活塞(12b’)将所述腔(13a)分隔成两个子腔，和

每一子腔连接到两个压力油管路的相应的一个上。

2.如权利要求1所述的布置，其特征是：

压力油腔(13)被限定在驱动轴(11)与凸轮导向装置(12b)之间的一间隔内，并且

所述模拟器活塞(12b’)从所述凸轮导向装置(12b)径向向内地凸出到所述腔(13a)内。

3.如权利要求1或2所述的布置，其特征是：

模拟器活塞(12b’)通过一组驱动螺栓(12’)平行于驱动轴(11)的轴线穿过，这组螺栓允许模拟器活塞(12b’)相对于驱动轴(11)具有一定的轴向运动，

而驱动螺栓(12’)的各相对端被连接到驱动轴(11)上并且连接到固定于驱动轴(11)上的一装载件(13)上。

4.如权利要求3所述的布置，其特征是：

驱动轴(11)在其外端轴向延伸有一径向分阶(graduated)的端部，其被刚性地连接到一杯形端件形式的装载件(13)上，

压力油腔(13b)位于驱动轴(11)与杯形装载件(13)之间。

5.如权利要求3所述的布置，其特征是：

一导油装置(14)，其经杯形装载件(13)内的一轴向孔轴向地凸出，并且进一步向内进入驱动轴(11)的与之对齐的一轴向孔内，该导油装置设有一对内部的轴向地延伸的压力油管道(14a，14b)，该对压力油管道径向向外地通向其各自的相连的压力油环槽(14a’，14b’)，其中压力油环槽将一压力油管道(11f，11g)连接到压力油腔(13b)的一相应的子腔上。

6.如权利要求1所述的布置，其特征是：

汽缸(21)的所述一活塞(44)控制汽缸(21)的一个或多个排气口(24)的打开与关闭，和

汽缸(21)的剩余的活塞(45)控制一个或多个换气口(25)的打开与关闭。

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