[实用新型]具有反向旋转惯性质量的双曲轴发动机及其车辆

说明书

技术领域

本实用新型关于使用在车辆中的内燃发动机技术，更特别地关于用于双曲轴发动机的平衡和降噪系统。

背景技术

传统的内燃发动机利用在运转时容易振动的活塞和汽缸配置。这种振动经常在车辆乘客舱中造成抖动，被认为是不期望的。

大部分内燃发动机产生由空气与燃料组合在发动机汽缸中的爆炸生成的推动能量。能量被传递至位于汽缸中并通过连杆连接至旋转曲轴的活塞。该能量随后流向连接至动力系统其它下游部件的飞轮。所有的传统单曲轴活塞发动机具有由对飞轮的不均匀的扭矩传输导致的点火频率振动。在燃烧或膨胀事件中飞轮的旋转速度增加，而在压缩事件中飞轮的旋转速度降低。产生飞轮速度来回变化的扭矩反作用于汽缸体并导致汽缸体的扭转振动。

这种波动的扭矩导致了一个振动源。其它扰人的发动机振动由内部发动机部件的不平衡加速，特别是汽缸套中的多个活塞块线性加速导致。为克服这些问题，已使用橡胶发动机悬置以将车辆底盘与很多汽缸体振动隔离。一些振动还是通过发动机悬置传递，并在乘客舱中被感觉到。

一个部分解决方法是使多汽缸发动机总体上配置成多个活塞的线性加速力部分或完全互相抵消。直列式对置6缸发动机以及直列式90度V8发动机通常具有理论上完美的活塞加速力的平衡，但大部分其它发动机具有残余不平衡力或力矩。例如，由于活塞加速力，所有汽缸组夹角(bank angle)小于180度的单曲轴V6发动机均具有固有的不平衡力偶。此外，由于飞轮的转动加速度，所有传统的单曲轴发动机具有施加在汽缸体结构上的不平衡的扭转加速度。

例如，大众15度汽缸组夹角V6发动机比其它60度或90度V6发动机狭窄，并具有在两个汽缸组之间跨越的一体式汽缸盖。然而，这种设计具有多种不良品质。进气歧管在汽缸盖的一侧，而排气歧管在另一侧，使得三个汽缸具有长进气通道和短排气通道，而另三个汽缸具有短进气通道和长排气通道。汽缸组之间关于进气门和排气门位置存在不对称。另外，一个汽缸组具有几乎垂直的进气门和高度斜置的排气门，而另一汽缸组具有高度斜置的进气门和几乎垂直的排气门。最后，汽缸套的中央面在曲轴旋转轴线下方一定距离处相交叉，这样每个汽缸组上的汽缸套以相反的方向从曲轴轴线偏移。这种设置导致两个汽缸组中的活塞速度均不同。在一个汽缸组上，活塞在向上运动时比其在向下运动时慢。在另一汽缸组上，活塞在向上运动时比其在向下运动时快。

在一个汽缸体中使用两个曲轴并非首次提出。在Ariel摩托车中可以发现一个例子。具有双曲轴发动机的Ariel摩托车已经被生产了许多年。这种Ariel“Square Four(方形四缸)”发动机包括两个运行于共同的汽缸体结构中的直列双缸曲轴，使得四个汽缸套指向为正方形结构。两个曲轴中的每一个均运转两个活塞，而每个曲轴的曲柄销之间相位角为180度。设置有一对直齿圆柱齿轮以将曲轴相互连接以使曲轴以相反方向旋转。该设置具有一些明显的缺陷。首先，因为单齿轮组具有齿隙且每次扭矩传递方向改变时均会震动发声(rattle)，该设置在运转时噪声很大。此外，由于每个汽缸组仅含有两个汽缸，每个汽缸组具有与另一汽缸组的垂直摇动同相的二阶垂直摇动力。因此，整个发动机总成具有相当于直列式四缸发动机的二阶垂直摇动。此外，两个反向旋转曲轴没有承载大小相同的旋转惯量，因此曲轴的点火脉冲加速度在发动机的汽缸体上产生了反作用力。

基于上述内容，在该技术领域中需要一种良好平衡且比传统的发动机产生少得多的振动，同时还避免了上面提出的缺点的双曲轴发动机。

实用新型内容

本实用新型旨在提供具有良好平衡性能的发动机及车辆，以实现发动机及车辆内的平衡，减少发动机运转时的振动及噪声。

本实用新型的第一方面提供一种双曲轴内燃发动机，其为对称构造以形成平衡的发动机总成。该双曲轴内燃发动机包含安装在汽缸体中的第一和第二系列共同运转的活塞与汽缸。成形为独特形状并设有特定扭转挠性的第一曲轴定位在汽缸体中并连接至第一系列共同运转的活塞与汽缸。第二曲轴成形为与第一曲轴基本上相同的独特形状，并具有与第一曲轴基本上相同的扭转挠性。第二曲轴也定位在汽缸体中，同时被连接至第二系列共同运转的活塞与汽缸并与第一曲轴平行定位，第一曲轴的第一端部定位于与第二曲轴的第二端部相邻。