Двигатель (варианты)

Авторы патента:


 

Предложен двигатель с двумя коленчатыми валами. В одном из вариантов осуществления, двигатель включает в себя первый коленчатый вал и второй коленчатый вал. Второй коленчатый вал соединен с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были горизонтально компланарны. Двигатель дополнительно включает в себя первый поршень, который выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом, и второй поршень, который выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором горизонтальном цилиндре посредством связи соединения со вторым коленчатым валом. Второй горизонтальный цилиндр коллинеарен с и является противоположным первому горизонтальному цилиндру.

(Фиг.1)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель касается двигателей внутреннего сгорания и, в частности она относится к двигателям с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Двойные встречно вращающиеся коленчатые валы могут применяться в двигателе для нейтрализации пульсации крутящего момента. Например, двигатель, включающий в себя встречно вращающиеся коленчатые валы, может иметь жесткое соединение между коленчатыми валами, так что ускорение одного коленчатого вала нейтрализуется ускорением другого коленчатого вала в противоположном направлении вращения. Соответственно, реактивный изгибающий момент, прикладываемый к опорной конструкции силовой передачи (например, опорам двигателя), может уменьшаться, и соответствующим образом, могут уменьшаться шум и вибрация, ощущаемые внутри пассажирского отделения транспортного средства.

Так наиболее близким аналогом для настоящей полезной модели можно считать двухвальный двигатель с Н-образным расположением цилиндров, охарактеризованный в книге «Двигатели внутреннего сгорания Том II. Конструкции и расчет» (Под ред. проф. А.С. Орлина. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1955).

Один из других примеров двигателя с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами предложен Бергером и другими в патенте США 7533639, опубл. 19.05.2009. В этом примере, вертикально ориентированные цилиндры, соединенные с каждым коленчатым валом, спарены и выровнены параллельно. Сдвоенные встречно вращающиеся коленчатые валы взаимно нейтрализуют вибрационный реактивный крутящий момент относительно опорной конструкции силовой передачи, давая в результате уменьшенный уровень вибрации, который снижает «рывковый предел», или осуществимую частоту оборотов двигателя, в котором преобразователь крутящего момента, соединенный с двигателем, может оставаться заблокированным, прежде чем уровни шума, вибрации и неплавности движения (NVH) побуждают преобразователь крутящего момента разблокироваться. Более низкий рывковый предел делает возможной большую эффективность и экономию топлива, так как преобразователь крутящего момента может оставаться заблокированным на более низкой частоте оборотов двигателя относительно преобразователя крутящего момента, соединенного с двигателем с одиночным коленчатым валом. Уменьшенная вибрация силовой передачи также может давать возможность более протяженной работы на предельной нагрузке с неработающими некоторыми из цилиндров двигателя.

Однако, авторы в материалах настоящего описания идентифицировали потенциальные проблемы у такого подхода. В качестве примера, поскольку вертикально ориентированные цилиндры четырехцилиндрового двигателя спарены и скомпонованы параллельно, силы инерции, действующие на поршни возвратно-поступательного хода, вызывают неотъемлемую неуравновешенную вибрацию, которая требует, чтобы уравновешивающие валы противодействовали вибрации для того, чтобы двигатель был механически уравновешен. Добавление уравновешивающих валов в двигатель повышает стоимость, вес, инертность и трение двигателя. Более того, вертикальная ориентация цилиндров побуждает высоту двигателя быть более высокой, что может быть нежелательным для монтажа двигателя, художественного конструирования транспортного средства, и поднимает центр тяжести двигателя, что может оказывать воздействие на устойчивость и управление транспортным средством, в котором установлен двигатель.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

По меньшей мере некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены двигателем, включающим в себя первый коленчатый вал, второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были горизонтально компланарны, первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом, и второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем второй цилиндр является противоположным и коллинеарным с первым цилиндром, и осевая линия цилиндров параллельна плоскости коленчатых валов.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, когда второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый и второй коленчатый валы механически соединены так, чтобы второй коленчатый вал вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого коленчатого вала, осевая линия второго коленчатого вала, осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра компланарны.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого коленчатого вала и осевая линия второго коленчатого вала компланарны в первой плоскости, а осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра компланарны во второй плоскости, которая параллельна и смещена от первой плоскости.

В одном из вариантов осуществления двигатель дополнительно содержит трансмиссию, которая соединена с первым коленчатым валом или вторым коленчатым валом, а первый коленчатый вал и второй коленчатый вал включают в себя упорные подшипники, которые противодействуют осевым усилиям в зубчатой передаче от первого и второго коленчатых валов и от трансмиссии.

В одном из вариантов осуществления двигателя момент инерции первого коленчатого вала наряду с первым клапанным механизмом, который плотно соединен с первым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и первый коленчатый вал, равен моменту инерции второго коленчатого вала наряду со вторым клапанным механизмом, который плотно соединен со вторым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и второй коленчатый вал.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый поршень работает в другое время, чем второй поршень.

В одном из вариантов осуществления двигатель дополнительно содержит третий поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и четвертый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, четвертый цилиндр является противоположным и коллинеарным с третьим цилиндром, причем первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, а второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда третий поршень находится в нижней мертвой точке в третьем цилиндре, а четвертый поршень находится в нижней мертвой точке в четвертом цилиндре.

В одном из вариантов осуществления двигатель содержит один или более цилиндров, которые выполнены с возможностью выведения из работы в некоторых условиях эксплуатации.

В одном из вариантов осуществления двигатель содержит первый коленчатый вал; второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были компланарны; первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра являются параллельными друг другу и перпендикулярными плоскости коленчатых валов, и первый цилиндр и второй цилиндр являются противоположными.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого коленчатого вала и осевая линия первого цилиндра компланарны в первой плоскости, осевая линия второго коленчатого вала и осевая линия второго цилиндра компланарны во второй плоскости, и первая плоскость параллельна второй плоскости.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого цилиндра смещена от и не пересекает осевую линию первого коленчатого вала, а осевая линия второго цилиндра смещена от и не пересекает осевую линию второго коленчатого вала.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый и второй коленчатые валы механически соединены так, чтобы второй коленчатый вал вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый поршень работает в другое время, чем второй поршень.

В одном из вариантов осуществления двигатель дополнительно содержит третий поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и четвертый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого коленчатого вала, осевая линия первого цилиндра и осевая линия третьего цилиндра компланарны в первой плоскости, а осевая линия второго коленчатого вала, осевая линия второго цилиндра и осевая линия четвертого цилиндра компланарны во второй плоскости, которая параллельна первой плоскости.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевая линия первого цилиндра и осевая линия третьего цилиндра параллельны друг другу и смещены от осевой линии первого коленчатого вала, а осевая линия второго цилиндра и осевая линия четвертого цилиндра параллельны друг другу и смещены от осевой линии второго коленчатого вала.

В одном из вариантов осуществления двигателя третий поршень расположен в верхней мертвой точке в третьем цилиндре, когда первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, и четвертый поршень расположен в верхней мертвой точке в четвертом цилиндре, когда второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, и второй поршень расположен в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда первый поршень находится в нижней мертвой точке в первом цилиндре.

В одном из вариантов осуществления двигатель дополнительно содержит первый распределительный вал, расположенный выше первого коленчатого вала, выполненный с возможностью приведения в действие клапанов первого и третьего цилиндров; и второй распределительный вал, расположенный ниже второго коленчатого вала, выполненный с возможностью приведения в действие клапанов второго и четвертого цилиндров.

В одном из вариантов осуществления двигатель содержит первый коленчатый вал; второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы оси вращения первого коленчатого вала и второго коленчатого вала были компланарны и второй коленчатый вал вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала; первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; третий поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; четвертый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; пятый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в пятом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом; шестой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в шестом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом; седьмой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в седьмом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом; и восьмой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в восьмом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевые линии первого, второго, третьего и четвертого цилиндров компланарны друг с другом и с осевой линией первого коленчатого вала в первой плоскости, осевые линии пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров компланарны друг с другом и с осевой линией второго коленчатого вала во второй плоскости, которая параллельна с первой плоскостью; и осевые линии первого и второго коленчатых валов компланарны в третьей плоскости, которая перпендикулярна первой и второй плоскостям.

В одном из вариантов осуществления двигателя осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости, включающей в себя осевую линию первого коленчатого вала и осевую линию второго коленчатого вала, и осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров являются смещенными от и не пересекающими осевые линии первого и второго коленчатых валов.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, а второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда третий поршень находится в нижней мертвой точке в третьем цилиндре, а четвертый поршень находится в нижней мертвой точке в четвертом цилиндре, и при повороте на девяносто градусов коленчатых валов, пятый поршень находится в верхней мертвой точке в пятом цилиндре, а шестой поршень находится в верхней мертвой точке в шестом цилиндре, когда седьмой поршень находится в нижней мертвой точке в седьмом цилиндре, а восьмой поршень находится в нижней мертвой точке в восьмом цилиндре.

В одном из вариантов осуществления двигатель дополнительно содержит первую головку блока цилиндров, соединенную с первым, третьим, пятым и седьмым цилиндрами, первая головка блока цилиндров образует первый выпускной коллектор, общий с первым, третьим, пятым и седьмым цилиндрами, и расположенный ниже первого и третьего цилиндров и выше пятого и седьмого цилиндров; и вторую головку блока цилиндров, соединенную со вторым, четвертым, шестым и восьмым цилиндрами, вторая головка блока цилиндров образует второй выпускной коллектор, общий со вторым, четвертым, шестым и восьмым цилиндрами, и расположенный ниже второго и четвертого цилиндров и выше шестого и восьмого цилиндров.

В одном из вариантов осуществления двигателя первый коленчатый вал включает в себя косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся в первом направлении, а второй коленчатый вал включает в себя вторую косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся во втором направлении, которое является противоположным первому направлению.

Посредством ориентации цилиндров на каждом из сдвоенных встречно вращающихся коленчатых валов так, чтобы они были противоположными и горизонтально коллинеарными, поршни могут подвергаться возвратно-поступательному движению уравновешенным образом, без необходимости, чтобы уравновешивающие валы поддерживали механическое равновесие двигателя. Таким образом, двигатель с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами может механически уравновешиваться без ухудшений стоимости, веса, инертности и трения, приписываемых уравновешивающим валам. Более того, посредством ориентации цилиндров горизонтально, центр тяжести двигателя может быть снижен для обеспечения большей устойчивости относительно двигателя с вертикально ориентированными цилиндрами. Итак, технический результат предложенной полезной модели состоит в механическом уравновешивании двигателя и снижении центра тяжести при горизонтальной ориентации цилиндров.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании полезной модели. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предмет настоящей полезной модели будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 схематично показывает транспортное средство, включающее в себя двигатель согласно настоящему описанию;

фиг. 2 показывает вариант осуществления четырехцилиндрового двигателя, включающего в себя два коленчатых вала, которые горизонтально компланарны.

фиг. 3 показывает вариант осуществления четырехцилиндрового двигателя, включающего в себя два коленчатых вала, которые вертикально компланарны.

фиг. 4 показывает вариант осуществления восьмицилиндрового двигателя согласно настоящему описанию.

фиг. 5 показывает вариант осуществления клапанного механизма с толкателями клапана, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию.

фиг. 6 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма с толкателями клапана, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию.

фиг. 7 показывает вариант осуществления впускной и выпускной компоновки, которая может быть реализована в двигателе согласно настоящему описанию.

фиг. 8 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию.

фиг. 9 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Настоящее описание описывает различные варианты осуществления двигателя с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами, который включает в себя горизонтально ориентированные и противоположные цилиндры, что может указываться ссылкой как «оппозитная» конфигурация двигателя. «Оппозитная» концепция может включать в себя модули из двух цилиндров, которые расположены на противоположных сторонах двигателя в приблизительно линейной ориентации друг с другом. Движения поршней внутри таких противоположных цилиндров могут быть «зеркальными отображениями» друг друга, так что силы ускорения двух поршней равны и противоположны, и, тем самым, нейтрализуют друг друга. Когда эта пара поршней соединена с одиночным коленчатым валом, связанные шатуны могут быть соединены на сто восемьдесят градусов напротив друг друга; а потому, два цилиндра не могут быть точно коллинеарны друг с другом. Ширина шатунов и толщина щеки коленчатого вала, которая соединяет две шатунные шейки, вынуждает один цилиндр устанавливаться дальше впереди, чем другой цилиндр. Силы ускорения, действующие на поршни возвратно-поступательного хода, по-прежнему нейтрализуют друг друга, но, вследствие осевого смещения, может создаваться неуравновешенная пара. Когда многоцилиндровые двигатели изготовлены с несколькими оппозитными модулями, можно улучшать характеристики равновесия двигателя посредством ориентации и фазирования модулей так, чтобы неотъемлемые нарушения равновесия противодействовали друг другу, как подробнее обсуждено в материалах настоящего описания.

Двигатель оппозитной конфигурации с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами может быть реализован в транспортном средстве, как показано на фиг. 1. Вариант осуществления двигателя, который включает в себя четыре цилиндра и горизонтально компланарные коленчатые валы, показан на фиг. 2. Вариант осуществления двигателя, который включает в себя четыре цилиндра и вертикально компланарные коленчатые валы, показан на фиг. 3. Вариант осуществления двигателя, который включает в себя восемь цилиндров и вертикально компланарные коленчатые валы, показан на фиг. 4. Различные варианты осуществления клапанных механизмов, которые могут быть реализованы в конфигурации двигателя, в которой коленчатые валы вертикально компланарны (например, двигателя, показанной на фиг. 3 и 4), показаны на фиг. 5-6 и 8-9. Примерные впускной и выпускной тракты, которые могут быть включены в головку блока цилиндров для четырех цилиндров, показаны на фиг. 7. В одном из примеров, такая головка блока цилиндров может быть реализована в каждом противоположном ряду цилиндров восьмицилиндрового двигателя, показанного на фиг. 4. Предмет настоящего описания описан далее в качестве примера и со ссылкой на определенные проиллюстрированные варианты осуществления. Компоненты, которые могут быть по существу идентичными в двух или более вариантах осуществления, идентифицированы согласованно и описаны с минимальным повторением. Следует отметить, однако, что компоненты, согласованно идентифицированные в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными. Дополнительно следует отметить, что чертежи, включенные в это описание, являются схематичными. Виды проиллюстрированных вариантов осуществления, как правило, начерчены не в масштабе; соотношения геометрических размеров, размер признаков и количество признаков могут быть специально искажены, чтобы сделать выбранные признаки или зависимости более легкими для понимания.

Фиг. 1 схематически показывает транспортное средство 100, которое включает в себя силовую передачу 102, которая подает мощность, генерируемую двигателем 104 с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами, на дорогу для приведения в движение транспортного средства 100. В частности, двигатель 104 включает в себя цилиндры, которые ориентированы горизонтально относительно двойных встречно вращающихся коленчатых валов, чтобы обеспечивать механическое равновесие без необходимости в уравновешивающих валах. Крутящий момент, выдаваемый двигателем 104, передается в трансмиссию 108 и далее через компоненты силовой передачи 102 для приведения в движение транспортного средства 100. В некоторых вариантах осуществления, двигатель 104 соединен с преобразователем крутящего момента 106. В установке транспортного средства, двигатель 104 может внутри нейтрализовать инерционные реактивные изгибающие моменты относительно опорной конструкции силовой передачи транспортного средства 100, в которое может быть установлен двигатель 104 для того, чтобы по существу снижать шум и вибрацию, ощущаемые внутри пассажирского отделения транспортного средства 100. Сглаженный реактивный изгибающий момент дает преобразователю крутящего момента 106 возможность блокироваться на низкой частоте оборотов двигателя относительно конфигурации двигателя с одиночным коленчатым валом, и он также дает некоторым цилиндрам возможность выводиться из работы во время эксплуатации на частичной нагрузке или без нагрузки. Таким образом, двигатель работает с большей эффективностью с повышенной экономией топлива.

Следует понимать, что транспортное средство 100 может принимать любую пригодную форму, в том числе, транспортного средства, которое ездит по дороге, внедорожного транспортного средства, морского транспортного средства, самолета, и т.д., не выходя из объема настоящего описания. Хотя силовая передача 102 показана в качестве конфигурации с приводом на задние колеса, следует понимать, что любая пригодная конфигурация силовой передачи может быть реализована в транспортном средстве 100, не выходя из объема настоящего описания. К тому же, отметим, что транспортное средство 100 не обязательно должно быть традиционным «транспортным средством». В некоторых вариантах осуществления, двигатель 104 может быть включен в пригодную машину с силовым приводом от двигателя, которая чувствительна к вибрации двигателя.

Фиг. 2 показывает вариант осуществления двигателя 200 с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами, в котором коленчатые валы горизонтально компланарны. Двигатель 200 включает в себя первый коленчатый вал 202 и второй коленчатый вал 204. Второй коленчатый вал 204 соединен с возможностью действия с первым коленчатым валом 202 так, чтобы первый коленчатый вал 202 и второй коленчатый вал 204 были горизонтально компланарны, в двигателе 200, что может указываться ссылкой как «расположенная рядом» конфигурация. В частности, осевая линия первого коленчатого вала 202 горизонтально компланарна с осевой линией второго коленчатого вала 204. Отметим, что осевые линии, показанные на фиг. 2, ориентированы горизонтально относительно двигателя 200 (или блока цилиндров двигателя 200).

Первый поршень 206 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре 208 посредством соединения с первым коленчатым валом 202. Первый поршень 206 соединен с первым коленчатым валом 202 через первый шатун 210. Второй поршень 224 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором горизонтальном цилиндре 226 посредством соединения со вторым коленчатым валом 204. Второй поршень 224 соединен со вторым коленчатым валом 204 через второй шатун 228. Два коленчатых вала соединены с возможностью вращения, так что сгорание в любом из горизонтальных цилиндров вызывает равную амплитуду возвратно-поступательного движения обоих поршней в противоположных направлениях и равную величину поворота обоих коленчатых валов в противоположных направлениях вращения, которые взаимно противодействуют реакции скручивания относительно блока цилиндра двигателя 200. Осевая линия первого горизонтального цилиндра 208 горизонтально коллинеарна с осевой линией второго горизонтального цилиндра 226. Первый горизонтальный цилиндр 208 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 202. Второй горизонтальный цилиндр 226 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 204 в горизонтальном направлении, которое является противоположным горизонтальному направлению первого горизонтального цилиндра 208. Осевая линия первого и второго цилиндров может быть параллельна плоскости первого и второго коленчатых валов. Первый и второй горизонтальные цилиндры 208 и 226 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 200.

Шатунная шейка для первого поршня 206 расположена с возможностью вращения на первом коленчатом валу 202 так, чтобы первый поршень 206 находился в верхней мертвой точке в первом горизонтальном цилиндре 208, когда второй поршень 224 находится в верхней мертвой точке во втором горизонтальном цилиндре 226. Соответственно, сила, вырабатываемая возвратно-поступательным движением первого поршня 206, уравновешивается силой, вырабатываемой возвратно-поступательным движением второго поршня 224.

Третий поршень 212 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем горизонтальном цилиндре 214 посредством соединения с первым коленчатым валом 202. Третий поршень 212 соединен с первым коленчатым валом 202 через третий шатун 216. Четвертый поршень 230 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом горизонтальном цилиндре 232 посредством соединения со вторым коленчатым валом 204. Четвертый поршень 230 соединен со вторым коленчатым валом 204 через четвертый шатун 234. Осевая линия третьего горизонтального цилиндра 214 горизонтально коллинеарна с осевой линией четвертого горизонтального цилиндра 232. Третий горизонтальный цилиндр 214 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 202. Четвертый горизонтальный цилиндр 232 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 204 в горизонтальном направлении, которое является противоположным горизонтальному направлению третьего горизонтального цилиндра 214. Третий и четвертый горизонтальные цилиндры 214 и 232 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 200. Соответственно, сила, вырабатываемая возвратно-поступательным движением третьего поршня 212, уравновешивается силой, вырабатываемой возвратно-поступательным движением четвертого поршня 230.

Шатунная шейка для третьего поршня 212 расположена с возможностью вращения на первом коленчатом валу 202 так, чтобы третий поршень 212 находился в верхней мертвой точке в третьем горизонтальном цилиндре 214, когда четвертый поршень 230 находится в верхней мертвой точке в четвертом горизонтальном цилиндре 232. Соответственно, сила, вырабатываемая возвратно-поступательным движением третьего поршня 212, уравновешивается силой, вырабатываемой возвратно-поступательным движением четвертого поршня 230. Оба коленчатых вала несут в себе равную инерцию вращения для того, чтобы механически уравновешивать двигатель 200 и вырабатывать равные, но противоположные реактивные изгибающие моменты относительно опорной конструкции силовой передачи.

В некоторых вариантах осуществления, порядок работы цилиндров/поршней в двигателе 200 может быть установлен так, чтобы каждый поршень/цилиндр работал в разное время, предпочтительно, с равными интервалами поворота коленчатого вала между импульсами зажигания. Установкой порядка работы так, чтобы каждый цилиндр работал в разное время, может избегаться сдвоенное зажигание. Сдвоенное зажигание может вызывать по существу удвоение вибрации скручивания в коленчатых валах, которое может давать в результате колебания выходного крутящего момента двигателя. Другими словами, посредством одиночного зажигания в каждом из цилиндров, выходной крутящий момент двигателя может быть сглажен относительно конфигураций двигателя, которые сдваивают работающие цилиндры.

Первый коленчатый вал 202 включает в себя первую косозубую шестерню 218, расположенную на первом конце первого коленчатого вала 202, и вторую косозубую шестерню 220, расположенную на втором конце первого коленчатого вала 202. Первая косозубая шестерня 218 и вторая косозубая шестерня 220 могут создавать косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся в первом направлении вращения. Первая косозубая шестерня 218 и вторая косозубая шестерня 220 включают в себя зубья, которые установлены под углом в одном и том же направлении так, чтобы первая косозубая шестерня 218 и вторая косозубая шестерня 220 имели одинаковую направленность.

Второй коленчатый вал 204 включает в себя третью косозубую шестерню 236, расположенную на первом конце второго коленчатого вала 204, и четвертую косозубую шестерню 238, расположенную на втором конце второго коленчатого вала 204. Третья косозубая шестерня 236 и четвертая косозубая шестерня 238 могут создавать косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся в первом направлении вращения. Третья косозубая шестерня 236 и четвертая косозубая шестерня 238 включают в себя зубья, которые установлены под углом в одном и том же направлении так, чтобы третья косозубая шестерня 236 и четвертая косозубая шестерня 238 имели одинаковую направленность.

Зубья первой косозубой шестерни 218 и зубья третьей косозубой шестерни 236 могут быть скомпонованы под противоположными углами так, чтобы зубья зацеплялись для соединения с возможностью действия первой косозубой шестерни 218 и третьей косозубой шестерни 236. Подобным образом, зубья второй косозубой шестерни 220 и зубья четвертой косозубой шестерни 238 могут быть скомпонованы под противоположными углами так, чтобы зубья зацеплялись для соединения с возможностью действия второй косозубой шестерни 220 и четвертой косозубой шестерни 238. При сборке двигателя, коленчатые валы могут упруго скручиваться так, чтобы мог быть номинальный скручивающий преднатяг на обеих парах зацепляющихся шестерен. Скручивающий преднатяг может предотвращать грохот шестерен между двумя коленчатыми валами, а также мертвый ход между двумя коленчатыми валами. Более того, скручивающий преднатяг может быть большим, чем скручивание, которое могло бы передаваться на коленчатый вал во время импульса зажигания. Соответственно, скручивание, сформированное импульсом зажигания не может быть большим, чем скручивающий преднатяг между зацеплением косозубых шестерен, и не может возникать никакого поворотного мертвого хода между двумя коленчатыми валами.

Более того, поскольку косозубые шестерни на противоположных концах каждого коленчатого вала являются передающими крутящий момент в противоположных направлениях, получающаяся в результате сила отжима между каждым коленчатым валом и головкой блока цилиндров двигателя 200 может быть уменьшена относительно конфигурации, которая не включает в себя косозубых шестерен, имеющих одинаковую направленность, на каждом конце коленчатого вала. В конфигурации двигателя 200, инерции прямого и обратного вращения двух коленчатых валов соответствуют друг другу, и ускорения скручивания двух коленчатых валов равны, но противоположны, поэтому, только крутящий момент, действующий против блока цилиндров, прикладывался бы из любого внешнего источника, к примеру, с выходного вала силовой передачи или вспомогательного оборудования, такого как клапанный механизм двигателя. В одном из примеров, момент инерции первого коленчатого вала наряду с первым клапанным механизмом, который плотно соединен с первым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и первый коленчатый вал, является равным моменту инерции второго коленчатого вала наряду со вторым клапанным механизмом, который плотно соединен со вторым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и второй коленчатый вал.

В то время как крутящий момент передается с одного коленчатого вала на другой, нарезанные по спирали зубчатые передачи могут вырабатывать равные, но противоположные, осевые силы отжима на обоих коленчатых валах. Соответственно, первый коленчатый вал 202 включает в себя упорные подшипники 222, а второй коленчатый вал 204 включает в себя упорные подшипники 240.

В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого коленчатого вала 202, осевая линия второго коленчатого вала 204, осевая линия первого горизонтального цилиндра 208, осевая линия второго горизонтального цилиндра 226, осевая линия третьего горизонтального цилиндра 214 и осевая линия четвертого горизонтального цилиндра 232 могут быть горизонтально компланарны. В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого горизонтального цилиндра 208, осевая линия второго горизонтального цилиндра 226, осевая линия третьего горизонтального цилиндра 214 и осевая линия четвертого горизонтального цилиндра 232 могут быть смещены от осевой линии первого коленчатого вала и осевой линии второго коленчатого вала 204. Например, осевая линия первого горизонтального цилиндра 208, осевая линия второго горизонтального цилиндра 226, осевая линия третьего горизонтального цилиндра 214 и осевая линия четвертого горизонтального цилиндра 232 могут быть расположены выше или ниже осевой линии первого коленчатого вала 202 и осевой линии второго коленчатого вала 204. В одном из примеров, осевая линия первого коленчатого вала 202 и осевая линия второго коленчатого вала 204 компланарны в первой плоскости, а осевая линия первого цилиндра 208 и осевая линия второго цилиндра 226 компланарны во второй плоскости, которая параллельна и смещена от первой плоскости. Смещением цилиндров относительно коленчатых валов, боковая сила и трение, прикладываемые к поршню в такте сжатия, могут уменьшаться.

Первый и второй коленчатый валы 202 и 204 включают в себя противовесы (не показаны) для противодействия центробежной силе, действующей на шатунные шейки и на вращающиеся части шатунов. Отметим, что двигатель 200, показанный на фиг. 2, включает в себя две пары коллинеарных цилиндров, причем, каждая пара коллинеарных цилиндров содержит в себе поршни, которые действуют в «зеркальном отображении» друг друга, таким образом, вырабатывая равные, но противоположные, и взаимно нейтрализующие инерционные силы возвратно-поступательного движения, для по существу отсутствующей результирующей реакции против опорной конструкции силовой передачи (опор двигателя). Другие конфигурации этой концепции могли бы иметь только одну пару коллинеарных цилиндров для двухцилиндрового двигателя, или возможно три или более пар коллинеарных цилиндров для шести цилиндров или более, не выходя из объема настоящего раскрытия. Более того, один или более из цилиндров могут выводиться из работы в некоторых условиях эксплуатации. Например, один или более цилиндров могут выводиться из работы при частичной нагрузке для улучшения коэффициента полезного действия двигателя. Выведение из работы цилиндров в некоторых двигателях может быть ограничено шумом и вибрацией, вызванными силами реакции в опорах двигателя, поэтому, двигатель с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами может быть способным выводить из работы цилиндры чаще и/или выводить из работы цилиндры на неравных интервалах зажигания.

В противоположность двигателю 200, некоторые «оппозитные» двигатели, которые работают с одиночным коленчатым валом, включают в себя пары цилиндров, которые ориентированы параллельно друг другу, но на противоположных сторонах коленчатого вала, с поршнями, которые совершают возвратно-поступательное движение синфазно друг с другом, но в противоположных направлениях. В такой конфигурации, невозможно расположить две противоположных шатунных шейки в одном и том же осевом положении по длине одиночного коленчатого вала. Взамен, два противоположных узла цилиндра/поршня могут устанавливаться в разных положениях по длине одиночного коленчатого вала. Две шатунных шейки ориентированы с возможностью вращения на сто восемьдесят градусов друг от друга, чтобы формировать возвратно-поступательные движения поршня, которые равны друг другу по амплитуде и фазовому углу, но в противоположных направлениях, за исключением их смещения в направлении оси вращения коленчатого вала. Амплитуда смещения цилиндра должна быть по меньшей мере равной сумме длин подшипников шатунов плюс толщина щеки на коленчатом валу, которая соединяется с обеими шатунными шейками. Силы возвратно-поступательного движения, действующие на пару поршней, взаимно нейтрализуют друг друга, но такие силы, умноженные на амплитуду смещения цилиндра, формируют моменты рыскания первого и второго порядка, которые действуют против блока цилиндров двигателя. К тому же, в этой двухцилиндровой оппозитной конфигурации с одним коленчатым валом, любое ускорение или замедление вращения коленчатого вала прикладывает вращающий момент к блоку цилиндров двигателя.

Фиг. 3 показывает вариант осуществления двигателя 300 с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами, где коленчатые валы вертикально компланарны. Компоненты двигателя 300, которые могут быть по существу такими же, как у двигателя 200, идентифицированы одинаковым или подобным образом и дополнительно не описаны. Однако, следует отметить, что компоненты, идентифицированные идентичным образом в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными.

Двигатель 300 включает в себя первый коленчатый вал 302 и второй коленчатый вал 304. Второй коленчатый вал 304 соединен с возможностью действия с первым коленчатым валом 302 так, чтобы первый коленчатый вал 302 и второй коленчатый вал 304 были вертикально компланарны, в двигателе 300, что может указываться ссылкой как «расположенная выше и ниже» конфигурация. В частности, осевая линия первого коленчатого вала 302 вертикально компланарна с осевой линией второго коленчатого вала 304. Отметим, что длинная сторона каждой из плоскостей, показанных на фиг. 3, ориентирована вертикально относительно двигателя 300 (или блока цилиндров двигателя 300).

Первый поршень 306 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре 308 посредством соединения с первым коленчатым валом 302. Первый поршень 306 соединен с первым коленчатым валом 302 через первый шатун 310. Второй поршень 312 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором горизонтальном цилиндре 314 посредством соединения с первым коленчатым валом 302. Второй поршень 312 соединен с первым коленчатым валом 302 через второй шатун 316. Осевая линия первого горизонтального цилиндра 308 параллельна, но смещена в осевом направлении с осевой линией второго горизонтального цилиндра 314. Первый горизонтальный цилиндр 308 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 302. Второй горизонтальный цилиндр 314 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 302 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации первого горизонтального цилиндра 308. Первый и второй горизонтальные цилиндры 308 и 314 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 300. Эта комбинация первого и второго цилиндров 308 и 314, с первым и вторым поршнями 306 и 312, и первым и вторым шатунами 310 и 316 сообщает моменты рыскания первого и второго порядка блоку цилиндров, а также вращательные реакции, соответствующие вращательным ускорениям первого коленчатого вала 302.

Третий поршень 324 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем горизонтальном цилиндре 326 посредством соединения со вторым коленчатым валом 304. Третий поршень 324 соединен с вторым коленчатым валом 304 через третий шатун 328. Четвертый поршень 330 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом горизонтальном цилиндре 332 посредством соединения со вторым коленчатым валом 304. Четвертый поршень 330 соединен со вторым коленчатым валом 304 через четвертый шатун 334. Осевая линия третьего горизонтального цилиндра 326 параллельна и горизонтально компланарна с осевой линией четвертого горизонтального цилиндра 332. Третий горизонтальный цилиндр 326 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 304. Четвертый горизонтальный цилиндр 332 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 304 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации третьего горизонтального цилиндра 326. Третий и четвертый горизонтальные цилиндры 326 и 332 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 300.

Первый и второй горизонтальные цилиндры 308 и 314, соединенные с первым коленчатым валом 302, образуют верхний двухцилиндровый оппозитный модуль двигателя 300, а третий и четвертый горизонтальные цилиндры 326 и 332, соединенные со вторым коленчатым валом 304, образуют нижний двухцилиндровый оппозитный модуль двигателя 300. В проиллюстрированном варианте осуществления, первый и третий цилиндры 308 и 326 составляют левый ряд, который расположен впереди правого ряда, содержащего второй и четвертый цилиндры 314 и 332. Следует понимать, что правый ряд может быть расположен впереди левого ряда на коленчатых валах, не выходя из объема настоящего описания.

Шатунная шейка для первого поршня 306 расположена с возможностью вращения на первом коленчатом валу 302 так, чтобы первый поршень 306 находился в верхней мертвой точке в первом горизонтальном цилиндре 308, когда второй поршень 312 также находится в верхней мертвой точке во втором горизонтальном цилиндре 314. Другими словами, первый поршень 306 фазирован, чтобы совершения возвратно-поступательного движения в перемещении, равном, но в противоположном направлении от второго поршня 312. Шатунная шейка для третьего поршня 324 расположена с возможностью вращения на втором коленчатом валу 304 так, чтобы третий поршень 324 находился в нижней мертвой точке в третьем горизонтальном цилиндре 326, когда четвертый поршень 330 находится в нижней мертвой точке в четвертом горизонтальном цилиндре 332. Другими словами, третий поршень 312 фазирован, чтобы совершения возвратно-поступательного движения в перемещении, равном, но в противоположном направлении от четвертого поршня 330. Соответственно, силы, вырабатываемые возвратно-поступательным движением первого и второго поршней 306 и 312, нейтрализуют друг друга наряду с тем, что силы, вырабатываемые возвратно-поступательным движением третьего и четвертого поршней 324 и 330, нейтрализуют друг друга.

Второй коленчатый вал 304 может быть соединен с первым коленчатым валом 302 так, чтобы первый коленчатый вал 302 и второй коленчатый вал 304 могли быть компланарны, и второй коленчатый вал 304 вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала 302. Оба коленчатых вала несут равную инерцию вращения, так что угловое ускорение и замедление системы с двумя коленчатыми валами не будут создавать никакого результирующего углового ускорения блока цилиндров вокруг осей коленчатых валов. Например, всякий раз, когда ускорение по часовой стрелке одного коленчатого вала дает в результате реакцию против часовой стрелки относительно блока цилиндров, ускорение против часовой стрелки равной амплитуды другого коленчатого вала будет сообщать нейтрализующую реакцию по часовой стрелке относительно блока цилиндров, не давая в результате никакого результирующего крутящего момента, действующего на блок цилиндров, за исключением наружных эффектов, таких как крутящий момент, передаваемый через выходной вал на полуось транспортного средства, или из-за нарушения равновесия вспомогательного оборудования, такого как клапанный механизм двигателя. Момент рыскания первого порядка, вырабатываемый верхним двухцилиндровым оппозитным модулем, фазирован, чтобы нейтрализовать момент рыскания первого порядка, вырабатываемый нижним двухцилиндровым оппозитным модулем. Однако, моменты рыскания второго порядка, вырабатываемые обоими, верхним и нижним двухцилиндровыми оппозитными модулями фазированы, чтобы усиливать друг друга. Четырехцилиндровый двигатель, проиллюстрированный на фиг. 3, имеет характеристики инерционного равновесия, очень похожие на таковые у четырехцилиндрового оппозитного двигателя с одиночным коленчатым валом, но имеет преимущество отсутствия формирования инерционной вибрации качения вокруг осей вибрации коленчатого вала в ответ на ускорения скручивания коленчатого вала.

В некоторых вариантах осуществления, порядок работы цилиндров в двигателе 300 может быть установлен так, чтобы каждый цилиндр работал в разное время. Посредством установки порядка работы так, чтобы каждый цилиндр работал в разное время, можно избежать сдвоенного зажигания. Сдвоенное зажигание может вызывать по существу удвоенное колебание скручивания в коленчатых валах, которое может давать в результате колебания выходного крутящего момента двигателя. Другими словами, посредством одиночного зажигания в каждом из цилиндров, особенно с равными интервалами зажигания, выходной крутящий момент двигателя может быть сглажен относительно конфигураций двигателя, которые сдваивают работающие цилиндры.

В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого цилиндра 308 и осевая линия четвертого цилиндра 332 могут быть параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости, включающей в себя осевую линию первого коленчатого вала 302 и осевую линию второго коленчатого вала 304. Подобным образом, осевая линия второго цилиндра 314 и осевая линия третьего цилиндра 326 могут быть параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости, включающей в себя осевую линию первого коленчатого вала 302 и осевую линию второго коленчатого вала 304.

В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого коленчатого вала 302 и осевая линия первого цилиндра 308 могут быть компланарны в первой плоскости, осевая линия второго коленчатого вала 304 и осевая линия четвертого цилиндра 332 могут быть компланарны во второй плоскости, и первая плоскость может быть параллельна второй плоскости. Подобным образом, осевая линия первого коленчатого вала 302 и осевая линия второго цилиндра 314 могут быть компланарны в первой плоскости, осевая линия второго коленчатого вала 304 и осевая линия третьего цилиндра 326 могут быть компланарны во второй плоскости, и первая плоскость может быть параллельна второй плоскости.

В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого цилиндра 308 и осевая линия второго цилиндра 314 могут быть смещены от и не пересекать осевую линию первого коленчатого вала 302. Подобным образом, осевая линия третьего цилиндра 326 и осевая линия четвертого цилиндра 330 могут быть смещены от и не пересекать осевую линию второго коленчатого вала 304.

В некоторых вариантах осуществления, осевая линия первого цилиндра 308 и осевая линия третьего цилиндра 326 могут быть параллельны друг другу и компланарны в первой плоскости. Подобным образом, осевая линия второго цилиндра 314 и осевая линия четвертого цилиндра 332 могут быть параллельны друг другу и компланарны во второй плоскости, которая параллельна первой плоскости. Более того, первая плоскость и вторая плоскость могут быть перпендикулярны третьей плоскости, которая включает в себя осевую линию первого коленчатого вала 302 и осевую линию второго коленчатого вала 304.

Фиг. 4 показывает вариант осуществления восьмицилиндрового двигателя 400 с двумя встречно вращающимися коленчатыми валами, где коленчатые валы вертикально компланарны. Компоненты двигателя 400, которые могут быть по существу такими же, как у двигателя 300, идентифицированы одинаковым или подобным образом и дополнительно не описаны. Однако, следует отметить, что компоненты, идентифицированные идентичным образом в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными.

Первый поршень 406 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре 408 посредством соединения с первым коленчатым валом 402. Первый поршень 406 соединен с первым коленчатым валом 402 через первый шатун 410. Второй поршень 412 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором горизонтальном цилиндре 414 посредством соединения с первым коленчатым валом 402. Второй поршень 412 соединен с первым коленчатым валом 402 через второй шатун 416. Осевая линия первого горизонтального цилиндра 408 горизонтально компланарна и параллельна с осевой линией второго горизонтального цилиндра 414. Первый горизонтальный цилиндр 408 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 402. Второй горизонтальный цилиндр 414 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 402 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации первого горизонтального цилиндра 408. Первый и второй горизонтальные цилиндры 408 и 414 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 400. Комбинация первого и второго цилиндров 408 и 414, соединенных с первым коленчатым валом 402, содержит верхний передний двухцилиндровый оппозитный модуль с неотъемлемыми моментами рыскания первого порядка и второго порядка, а также вибрацией качения вокруг оси вращения коленчатого вала в ответ на ускорения скручивания коленчатого вала.

Третий поршень 440 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем горизонтальном цилиндре 442 посредством соединения с первым коленчатым валом 402. Третий поршень 440 соединен с первым коленчатым валом 402 через третий шатун 444. Четвертый поршень 452 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом горизонтальном цилиндре 454 посредством соединения с первым коленчатым валом 402. Четвертый поршень 452 соединен с первым коленчатым валом 402 через четвертый шатун 456. Осевая линия третьего горизонтального цилиндра 442 горизонтально компланарна с осевой линией четвертого горизонтального цилиндра 454. Третий горизонтальный цилиндр 442 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 402. Четвертый горизонтальный цилиндр 454 ориентирован горизонтально относительно первого коленчатого вала 402 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации третьего горизонтального цилиндра 442. Третий и четвертый горизонтальные цилиндры 442 и 454 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 400. Эта комбинация третьего и четвертого цилиндров 442 и 454, соединенных с первым коленчатым валом 402, содержит верхний задний двухцилиндровый оппозитный модуль с неотъемлемыми моментами рыскания первого и второго порядка, а также вибрацией качения вокруг оси вращения коленчатого вала в ответ на ускорения скручивания коленчатого вала.

Комбинация первого, второго, третьего и четвертого цилиндров 408, 414, 442 и 454, всех соединенных с первым коленчатым валом 402, и фазированных по углу вращения, чтобы помещать первый и второй поршни 406 и 412 в верхней мертвой точке одновременно с тем, что третий и четвертый поршни 440 и 454 находятся в нижней мертвой точке, составляет верхний четырехцилиндровый оппозитный двигатель. В этой конфигурации, верхний передний двухцилиндровый оппозитный модуль фазирован ста восемью десятью градусами вращения коленчатого вала от верхнего заднего двухцилиндрового оппозитного модуля. При этой разности фаз в сто восемьдесят градусов между верхним передним и верхним задним двухцилиндровыми оппозитными модулями, моменты рыскания первого порядка взаимно нейтрализуют друг друга наряду с тем, что моменты рыскания второго порядка и вибрации скручивания коленчатого вала усиливают друг друга. Этот верхний четырехцилиндровый оппозитный двигатель работает с равномерными интервалами зажигания между цилиндрами.

Пятый поршень 424 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в пятом горизонтальном цилиндре 426 посредством соединения со вторым коленчатым валом 404. Пятый поршень 424 соединен со вторым коленчатым валом 404 через пятый шатун 428. Шестой поршень 430 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в шестом горизонтальном цилиндре 432 посредством соединения со вторым коленчатым валом 404. Шестой поршень 430 соединен со вторым коленчатым валом 404 через шестой шатун 434. Осевая линия пятого горизонтального цилиндра 426 горизонтально компланарна с осевой линией шестого горизонтального цилиндра 432. Пятый горизонтальный цилиндр 426 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 404. Шестой горизонтальный цилиндр 432 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 404 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации пятого горизонтального цилиндра 426. Пятый и шестой горизонтальные цилиндры 426 и 432 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 400. Эта комбинация пятого и шестого цилиндров 426 и 432, соединенных со вторым коленчатым валом 404, составляет нижний передний двухцилиндровый оппозитный модуль, с такими же неотъемлемыми характеристиками нарушения равновесия, как другие двухцилиндровые оппозитные модули.

Седьмой поршень 446 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в седьмом горизонтальном цилиндре 448 посредством соединения со вторым коленчатым валом 404. Седьмой поршень 446 соединен со вторым коленчатым валом 404 через седьмой шатун 450. Седьмой поршень 458 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в седьмом горизонтальном цилиндре 460 посредством соединения со вторым коленчатым валом 404. Восьмой поршень 458 соединен со вторым коленчатым валом 404 через восьмой шатун 462. Осевая линия седьмого горизонтального цилиндра 448 горизонтально компланарна с осевой линией восьмого горизонтального цилиндра 460. Седьмой горизонтальный цилиндр 448 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 404. Восьмой горизонтальный цилиндр 460 ориентирован горизонтально относительно второго коленчатого вала 404 в противоположном горизонтальном направлении от ориентации седьмого горизонтального цилиндра 448. Седьмой и восьмой горизонтальные цилиндры 448 и 460 дополнительно могут быть горизонтально ориентированы относительно блока цилиндров двигателя 400. Эта комбинация седьмого и восьмого цилиндров 448 и 460, соединенных со вторым коленчатым валом 404, составляет нижний задний двухцилиндровый оппозитный модуль, с такими же неотъемлемыми характеристиками нарушения равновесия, как другие двухцилиндровые оппозитные модули.

Комбинация пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров, всех соединенных с одним и тем же вторым коленчатым валом 404, с движениями четвертого, шестого, седьмого и восьмого поршней, фазированными, чтобы помещать пятый и шестой поршни 424 и 430 на девяносто градусов до или после верхней мертвой точки, в то время как седьмой и восьмой поршни 446 и 458 находятся на девяносто градусов после или до верхней мертвой точки, составляет нижний четырехцилиндровый оппозитный двигатель.

Это та же самая конфигурация, используемая в конструкции верхних четырех цилиндров этого восьмицилиндрового двигателя. При ста восьмидесяти градусах разности угла поворота коленчатых валов между фазами нижнего переднего двухцилиндрового оппозитного модуля и нижнего заднего двухцилиндрового оппозитного модуля, моменты рыскания первого порядка взаимно нейтрализуются, наряду с тем, что моменты рыскания второго порядка и колебания скручивания коленчатого вала этих нижних двухцилиндровых оппозитных модулей усиливают друг друга.

Комбинация этого нижнего четырехцилиндрового оппозитного двигателя с верхним четырехцилиндровым оппозитным двигателем, сконструированными в один и тот же блок цилиндров с надлежащим фазированием вращения первого коленчатого вала 402 по отношению ко второму коленчатому валу 404, побуждает неотъемлемые моменты рыскания второго порядка, сформированные обоими, верхним и нижним, четырехцилиндровыми оппозитными двигателями, взаимно нейтрализовать друг друга наряду с усилением колебаний скручивания коленчатых валов друг друга. При надлежащем фазировании вращений коленчатого вала, импульсы зажигания первого коленчатого вала 402 чередуются с импульсами зажигания второго коленчатого вала 404, давая общие равные интервалы зажигания двигателя 400. Установкой порядка работы так, чтобы каждый поршень работал в разное время, можно избежать сдвоенного зажигания. При обоих коленчатых валах, несущих равную величину инерции вращения, и обоих коленчатых валах, имеющих одинаковые величины фазовых углов вибрации скручивания, но в противоположных направлениях вращения, результирующая инерционная вибрация скручивания, действующая против блока цилиндров, суммируется в ноль.

Первый, третий, пятый и седьмой горизонтальные цилиндры 408, 442, 426 и 448 образуют левый ряд цилиндров двигателя 400, а второй, четвертый, шестой и восьмой горизонтальные цилиндры 414, 454, 432 и 460 образуют правый ряд двигателя 400. В проиллюстрированном варианте осуществления, левый ряд цилиндров расположен впереди правого ряда цилиндров. Хотя, следует понимать, что правый ряд может быть расположен впереди левого ряда на коленчатых валах, не выходя из объема настоящего описания.

Шатунные шейки для первого поршня 406, второго поршня 412, третьего поршня 440 и четвертого поршня 452 расположены с возможностью вращения на первом коленчатом валу 402 так, чтобы первый поршень 406 находился в верхней мертвой точке в первом горизонтальном цилиндре 408, а второй поршень 412 находился в верхней мертвой точке во втором горизонтальном цилиндре 414, когда третий поршень 440 находится в нижней мертвой точке в третьем горизонтальном цилиндре 442, а четвертый поршень 452 находится в нижней мертвой точке в четвертом горизонтальном цилиндре 454. Другими словами, первый поршень 406 и второй поршень 412 фазированы на сто восемьдесят градусов от третьего поршня 440 и четвертого поршня 452.

Шатунные шейки для пятого, шестого, седьмого и восьмого поршней 424, 430, 446, 458 расположены с возможностью вращения на втором коленчатом валу 404 в конфигурации, в которой шатунные шейки для первого, второго, третьего и четвертого поршней 406, 412, 440, 452 расположены на первом коленчатом валу 402. В частности, шатунные шейки для пятого поршня 424, шестого поршня 430, седьмого поршня 446 и восьмого поршня 458 расположены с возможностью вращения на первом коленчатом валу 404 так, чтобы пятый поршень 424 находился в верхней мертвой точке в пятом горизонтальном цилиндре 426, а шестой поршень 430 находился в верхней мертвой точке в шестом горизонтальном цилиндре 432, когда седьмой поршень 446 находится в нижней мертвой точке в седьмом горизонтальном цилиндре 448, а восьмой поршень 458 находится в нижней мертвой точке в восьмом горизонтальном цилиндре 460. Другими словами, пятый поршень 424 и шестой поршень 430 фазированы на сто восемьдесят градусов от седьмого поршня 446 и восьмого поршня 458.

Более того, второй коленчатый вал 404 повернут или фазирован по углу на девяносто градусов от первого коленчатого вала. Соответственно, когда первый, второй, третий и четвертый поршни расположены в верхней мертвой точке или нижней мертвой точке, пятый, шестой, седьмой и восьмой поршни расположены в середине цилиндров. Отметим, что второй коленчатый вал 404 может быть подвергнут угловому повороту на девяносто градусов в положительном или отрицательном направлении относительно первого коленчатого вала 402, не выходя из объема представленного описания. Такая компоновка дает восмицилиндровому двигателю 400 идеальное динамическое равновесие, а также, давая каждому коленчатому валу равномерные интервалы зажигания, таким образом, снижая скручивающий преднатяг, необходимый между двумя коленчатыми валами, чтобы избежать разъединения зубьев или мертвого хода между зацепляющимися шестернями.

Шатунные шейки для третьего поршня 440 и четвертого поршня 452 расположены с возможностью вращения на первом коленчатом валу 402 так, чтобы третий поршень 440 и четвертый поршень 452 были смещены по углу на сто восемьдесят градусов от первого поршня 406 или второго поршня 412 на первом коленчатом валу 402. Другими словами, третий поршень 440 и четвертый поршень 452 подвергнуты опережению или запаздыванию на сто восемьдесят градусов относительно первого поршня 406 или второго поршня 412. Шатунные шейки для седьмого поршня 446 и восьмого поршня 458 расположены с возможностью вращения на втором коленчатом вале 404 так, чтобы седьмой поршень 446 и восьмой поршень 458 были смещены по углу на сто восемьдесят градусов от пятого поршня 424 или шестого поршня 430 на втором коленчатом валу 404. Другими словами, седьмой поршень 446 и восьмой поршень 458 подвергнуты опережению или запаздыванию на сто восемьдесят градусов относительно пятого поршня 424 или шестого поршня 430.

В некоторых вариантах осуществления, осевые линии первого, второго, третьего и четвертого цилиндров могут быть компланарны друг с другом и с осевой линией первого коленчатого вала в первой плоскости. Осевые линии пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров могут быть компланарными друг с другом и с осевой линией второго коленчатого вала во второй плоскости, которая параллельна с первой плоскостью. Более того, осевые линии первого и второго коленчатых валов могут быть компланарны в третьей плоскости, то есть, перпендикулярны первой и второй плоскостям.

В некоторых вариантах осуществления, осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров могут быть параллельными друг другу и перпендикулярными плоскости, включающей в себя осевую линию первого коленчатого вала и осевую линию второго коленчатого вала. Более того, осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров могут быть смещены от и непересекающими осевые линии первого и второго коленчатых валов.

Фиг. 5 показывает вариант осуществления клапанного механизма 500 с толкателями клапана, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию. Например, клапанный механизм 500 может быть реализован в двигателях 200, 300 и 400 или другой пригодной конфигурацией двигателя. Более точно, клапанный механизм 500 может быть реализован в двигателе, включающем в себя первый коленчатый вал 503, который вертикально компланарен со вторым коленчатым валом 504.

Первый поршень 506 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом горизонтальном цилиндре 508 посредством соединения с первым коленчатым валом 502. Первый горизонтальный цилиндр 508 может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 510 и может выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной коллектор 512. Впускной коллектор 510 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 508 через впускной клапан 514, а выпускной коллектор 512 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 508 через выпускной клапан 520. В некоторых вариантах осуществления, первый горизонтальный цилиндр 508 может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

Впускной клапан 514 может управляться кулачковым приводом посредством первого распределительного вала 518, который расположен выше первого горизонтального цилиндра 508 и выше первого коленчатого вала 502. В частности, вращение первого распределительного вала 518 приводит в действие толкатель 516 клапана, который соединен с впускным клапаном 514 кулисой для приведения в действие впускного клапана 514. Выпускной клапан 520 может управляться кулачковым приводом посредством второго распределительного вала 524, который расположен выше первого горизонтального цилиндра 508 и выше первого коленчатого вала 502, и ниже первого распределительного вала 518. В частности, вращение второго распределительного вала 524 приводит в действие толкатель 522 клапана, который соединен с выпускным клапаном 520 кулисой для приведения в действие выпускного клапана 520.

Второй поршень 526 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором горизонтальном цилиндре 528 посредством соединения со вторым коленчатым валом 504. Второй горизонтальный цилиндр 528 может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 530 и может выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной коллектор 512. Вследствие вертикально компланарной компоновки первого горизонтального цилиндра 508 и второго горизонтального цилиндра 528, выпускной коллектор может совместно использоваться горизонтальными цилиндрами и может быть ориентирован горизонтально между горизонтальными цилиндрами. Впускной коллектор 530 может избирательно сообщаться со вторым горизонтальным цилиндром 528 через впускной клапан 532, а выпускной коллектор 512 может избирательно сообщаться со вторым горизонтальным цилиндром 528 через выпускной клапан 538. В некоторых вариантах осуществления, второй горизонтальный цилиндр 528 может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

Впускной клапан 532 может управляться кулачковым приводом посредством третьего распределительного вала 536, который расположен ниже второго горизонтального цилиндра 528 и ниже второго коленчатого вала 504. В частности, вращение третьего распределительного вала 536 приводит в действие толкатель 534 клапана, который соединен с впускным клапаном 532 кулисой для приведения в действие впускного клапана 532. Выпускной клапан 538 может управляться кулачковым приводом посредством четвертого распределительного вала 542, который расположен ниже второго горизонтального цилиндра 528 и ниже второго коленчатого вала 504, и выше третьего распределительного вала 536. В частности, вращение четвертого распределительного вала 542 приводит в действие толкатель 540 клапана, который соединен с выпускным клапаном 538 кулисой для приведения в действие выпускного клапана 538. Расположением распределительных валов выше и ниже коленчатых валов и обеспечением привода клапанов посредством толкателей клапана, компоновка двигателя может делаться более узкой относительно двигателей, которые включают в себя горизонтальные цилиндры, где распределительный вал расположен в головке блока цилиндров.

Отметим, что коленчатые валы показаны в упрощенной форме с прямыми зубьями шестерен, но следует понимать, что коленчатые валы могут включать в себя косозубые шестерни, которые соединяются посредством зацепления косозубых шестерен, как описано выше. Кроме того, отметим, что кулисы для впускных и выпускных клапанов расположены порознь, но каждый может совместно использовать опорную конструкцию с кулисами других впускных и выпускных клапанов. Например, если каждый цилиндр включает в себя два впускных клапана, то кулисы двух впускных клапанов могут поддерживаться одной и той же опорной конструкцией (например, совместно используемым опорным штоком).

Фиг. 6 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма 600 с толкателями клапана, который может быть реализован в двигателе согласно настоящему описанию. Компоненты клапанного механизма 600, которые могут быть по существу такими же, как у клапанного механизма 500, идентифицированы одинаковым или подобным образом и дополнительно не описаны. Однако, следует отметить, что компоненты, идентифицированные идентичным образом в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными. Ориентация толкателей клапана модифицирована в клапанном механизме 600 относительно ориентации толкателей клапана в клапанном механизме 500 для выравнивания кулис для впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра. Такое выравнивание может содействовать, чтобы общая опорная конструкция совместно использовалась кулисами как впускных, так и выпускных клапанов в клапанном механизме 600. Например, если каждый цилиндр включает в себя два впускных клапана и два выпускных клапана, то кулисы двух впускных клапанов и двух выпускных клапанов могут поддерживаться одной и той же опорной конструкцией (например, совместно используемым опорным штоком).

Фиг. 7 показывает вариант осуществления впускной и выпускной компоновки 700, которая может быть реализована в двигателе согласно настоящему описанию. Например, впускная и выпускная компоновка 700 может быть реализована в каждом ряду цилиндров двигателя 400. Кроме того, впускная и выпускная компоновка 700 может быть реализована с клапанными механизмами 500 и 600. Следует понимать, что впускная и выпускная компоновка 700 может быть реализована с любым пригодным двигателем, который включает в себя горизонтально ориентированные цилиндры, скомпонованные в ряды. Хотя впускная и выпускная компоновка 700 включает в себя четыре цилиндра, следует понимать, что впускная и выпускная компоновка может быть приспособлена для большего или меньшего количества цилиндров. Например, компоновка может быть приспособлена для шестицилиндрового ряда в двенадцатицилиндровом двигателе.

Для двухцилиндрового ряда в четырехцилиндровом двигателе, таком как двигатель 300, может быть желательно, чтобы каждый ряд цилиндров соединялся только с одним впускным коллектором на передней или задней поверхности головки блока цилиндров, с одним выпускным коллектором на противоположной поверхности. Одиночный впускной коллектор в каждом ряду цилиндров дает преимущество меньшего количества деталей и более легкой сборки.

Компоновка 700 включает в себя первый цилиндр 702, второй цилиндр 704, третий цилиндр 706 и четвертый цилиндр 708. Первый цилиндр 702 включает в себя два впускных клапана, которые питаются всасываемым воздухом из впускного коллектора 710. Второй цилиндр 704 включает в себя два впускных клапана, которые питаются всасываемым воздухом из впускного коллектора 712. Третий цилиндр 706 включает в себя два впускных клапана, которые питаются всасываемым воздухом из впускного коллектора 714. Четвертый цилиндр 708 включает в себя два впускных клапана, которые питаются всасываемым воздухом из впускного коллектора 716. В некоторых вариантах осуществления, каждый впускной коллектор может включать в себя отдельный воздухозаборник для приема всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, впускные коллекторы 710 и 712 могут объединяться, чтобы формировать воздухозаборник, расположенный выше первого и второго цилиндров 702 и 704, для приема всасываемого воздуха, и впускные коллекторы 714 и 716 могут объединяться, чтобы формировать воздухозаборник, расположенный ниже третьего и четвертого цилиндров 706 и 708, для приема всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, впускные коллекторы 710, 712, 714 и 716 могут объединяться в совместно используемый воздухозаборник для приема всасываемого воздуха.

Первый и второй цилиндры 702 и 706 могут быть вертикально компланарными, а второй и четвертый цилиндры 706 и 708 могут быть вертикально компланарными. Первый и второй цилиндры 702 и 704 могут быть вертикально разнесены от третьего и четвертого цилиндров 706 и 708, для того чтобы вмещать зубчатые передачи вертикально компланарных коленчатых валов. Вертикальное разнесение предоставляет подходящее пространство, чтобы выпускной коллектор 718 совместно использовался первым, вторым, третьим и четвертым цилиндрами. Совместно используемый выпускной коллектор 718 расположен по существу ниже первого и второго цилиндров 702 и 704, и выше третьего и четвертого цилиндров 706 и 708. Отметим, что впускная и выпускная компоновка является всего лишь примерной, и другие компоновки могут быть реализованы, не выходя из объема настоящего описания.

Фиг. 8 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма 800, который может быть реализован в двигателе, который включает в себя два клапана на каждый цилиндр. Компоненты клапанного механизма 800, которые могут быть по существу такими же, как у клапанного механизма 500, идентифицированы одинаковым или подобным образом и дополнительно не описаны. Однако, следует отметить, что компоненты, идентифицированные идентичным образом в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными.

Каждый из верхних цилиндров в ряду цилиндров включает в себя впускное отверстие, которое принимает всасываемый воздух из впускного коллектора 810, и выпускное отверстие, которое выпускает газообразные продукты сгорания в выпускной коллектор 812. Впускной коллектор 810 и выпускной коллектор 812 могут быть расположены рядом на верхних цилиндрах ряда цилиндров. Другими словами, впускной коллектор 810 и выпускной коллектор 812 могут совместно использоваться верхними цилиндрами. Впускной коллектор 810 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 808 через впускной клапан 814, а выпускной коллектор 812 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 808 через выпускной клапан 816. Впускной клапан 814 может управляться кулачковым приводом посредством первого распределительного вала 818, который расположен ниже первого горизонтального цилиндра 808 и выше второго коленчатого вала 804. В частности, вращение первого распределительного вала 818 приводит в действие толкатель 820, который соединен с впускным клапаном 814 кулисой для приведения в действие впускного клапана 814. Выпускной клапан 816 также может управляться кулачковым приводом посредством первого распределительного вала 818.

Каждый из нижних цилиндров в ряду цилиндров включает в себя впускное отверстие, которое принимает всасываемый воздух из впускного коллектора 826, и выпускное отверстие, которое выпускает газообразные продукты сгорания в выпускной коллектор 828. Впускной коллектор 826 и выпускной коллектор 828 могут быть расположены рядом на нижних цилиндрах ряда цилиндров. Другими словами, впускной коллектор 826 и выпускной коллектор 828 могут совместно использоваться нижними цилиндрами. Впускной коллектор 826 может избирательно сообщаться со вторым горизонтальным цилиндром 824 через впускной клапан 830, а выпускной коллектор 828 может избирательно сообщаться с вторым горизонтальным цилиндром 824 через выпускной клапан 832. Впускной клапан 830 может управляться кулачковым приводом посредством второго распределительного вала 834, который расположен выше второго горизонтального цилиндра 824 и ниже первого коленчатого вала 802. В частности, вращение второго распределительного вала 834 приводит в действие толкатель 836, который соединен с впускным клапаном 830 кулисой для приведения в действие впускного клапана 830. Выпускной клапан 832 также может управляться посредством кулачкового привода через второй распределительный вал 834. Отметим, что каждый из первого и второго распределительных валов могут быть выполнены с возможностью приведения в действие клапанов для одного или более цилиндров ряда цилиндров двигателя.

В качестве альтернативы, в двухцилиндровом ряду двигателя, впускные отверстия могут принимать всасываемый воздух с передней поверхности головки блока цилиндров наряду с тем, что выпускные отверстия направляют отработавшие газы по направлению к задней поверхности головки блока цилиндров. Это предоставило бы одному впускному коллектору в передней части ряда цилиндров возможность подавать всасываемый воздух в оба цилиндра 806 и 822 наряду с тем, что один выпускной коллектор, собирал бы отработавшие газы из обоих цилиндров 806 и 822.

Фиг. 9 показывает еще один вариант осуществления клапанного механизма 900, который может быть реализован в двигателе, который включает в себя два клапана на каждый цилиндр. Компоненты клапанного механизма 900, которые могут быть по существу такими же, как у клапанного механизма 800, идентифицированы одинаковым или подобным образом и дополнительно не описаны. Однако, следует отметить, что компоненты, идентифицированные идентичным или сходным образом в разных вариантах осуществления настоящего описания, могут быть по меньшей мере частично разными.

Подобно клапанному механизму 800, верхние цилиндры совместно используют впускной коллектор 910, а нижние цилиндры совместно используют впускной коллектор 926 в клапанном механизме 900. Однако, в клапанном механизме 900, оба из верхних цилиндров и нижних цилиндров совместно используют один и тот же выпускной коллектор 912. Впускной коллектор 910 может быть расположен выше верхних цилиндров, а выпускной коллектор 912 может быть расположен по существу ниже верхних цилиндров ряда цилиндров. Впускной коллектор 910 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 908 через впускной клапан 914, а выпускной коллектор 912 может избирательно сообщаться с первым горизонтальным цилиндром 908 через выпускной клапан 916. Впускной клапан 914 может управляться кулачковым приводом посредством первого распределительного вала 920, который расположен ниже первого горизонтального цилиндра 908 и выше второго коленчатого вала 904. В частности, вращение первого распределительного вала 920 приводит в действие толкатель 918 клапана, который соединен с впускным клапаном 914 кулисой для приведения в действие впускного клапана 914. Выпускной клапан 916 также может управляться кулачковым приводом посредством первого распределительного вала 920.

Впускной коллектор 926 может быть расположен ниже нижних цилиндров, а выпускной коллектор 912 может быть расположен по существу выше нижних цилиндров ряда цилиндров. Впускной коллектор 926 может избирательно сообщаться со вторым горизонтальным цилиндром 924 через впускной клапан 928, а выпускной коллектор 912 может избирательно сообщаться с вторым горизонтальным цилиндром 924 через выпускной клапан 930. Впускной клапан 928 может управляться кулачковым приводом посредством второго распределительного вала 934, который расположен выше второго горизонтального цилиндра 924 и ниже первого коленчатого вала 902. В частности, вращение второго распределительного вала 934 приводит в действие толкатель 932 клапана, который соединен с впускным клапаном 928 кулисой для приведения в действие впускного клапана 928. Выпускной клапан 930 также может управляться посредством кулачкового привода через второй распределительный вал 934. Отметим, что каждый из первого и второго распределительных валов могут быть выполнен с возможностью приведения в действие клапанов для одного или более цилиндров ряда цилиндров двигателя.

Отметим, что термины «горизонтальный» и «вертикальный», а также другие направления, описанные в материалах настоящего описания, определены относительно коленчатых валов двигателя, а не обязательно относительно силы тяжести, так как двигатель может быть расположен в различных ориентациях в транспортном средстве по отношению к земле.

Следует отметить, что чертежи, включенные в это раскрытие, являются схематичными, и виды проиллюстрированных вариантов осуществления, как правило, начерчены не в масштабе; соотношения геометрических размеров, размер признаков и количество признаков могут быть специально искажены, чтобы сделать выбранные признаки или зависимости более легкими для понимания.

Следует понимать, что конфигурации, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к пригодному четному количеству оппозитных цилиндров, в том числе, 2, 4, 6, 8, 10, 12, и т.д. В заключение, следует понимать, что изделия, системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти конкретные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее описание включает в себя новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.

Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке.

Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящей полезной модели.

1. Двигатель, содержащий:

первый коленчатый вал;

второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были компланарны;

первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и

второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем второй цилиндр является противоположным и коллинеарным с первым цилиндром, и осевая линия первого коленчатого вала, осевая линия второго коленчатого вала, осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра являются компланарными.

2. Двигатель, содержащий:

первый коленчатый вал;

второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были компланарны;

первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и

второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем второй цилиндр является противоположным и коллинеарным с первым цилиндром, и осевая линия цилиндров параллельна плоскости коленчатых валов.

3. Двигатель по п.2, в котором первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, когда второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре.

4. Двигатель по п.2, в котором первый и второй коленчатые валы механически соединены так, чтобы второй коленчатый вал вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала.

5. Двигатель по п.2, в котором осевая линия первого коленчатого вала и осевая линия второго коленчатого вала компланарны в первой плоскости, а осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра компланарны во второй плоскости, которая параллельна и смещена от первой плоскости.

6. Двигатель по п.2, дополнительно содержащий:

трансмиссию, которая соединена с первым коленчатым валом или вторым коленчатым валом, а первый коленчатый вал и второй коленчатый вал включают в себя упорные подшипники, выполненные с возможностью противодействия осевым усилиям в зубчатой передаче от первого и второго коленчатых валов и от трансмиссии.

7. Двигатель по п.2, в котором первый коленчатый вал и второй коленчатый вал выполнены с возможностью работы с моментом инерции первого коленчатого вала наряду с первым клапанным механизмом, который плотно соединен с первым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и первый коленчатый вал, равным моменту инерции второго коленчатого вала наряду со вторым клапанным механизмом, который плотно соединен со вторым коленчатым валом для вращения в том же направлении, что и второй коленчатый вал.

8. Двигатель по п.2, в котором первый поршень работает в другое время, чем второй поршень.

9. Двигатель по п.2, дополнительно содержащий:

третий поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и

четвертый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем четвертый цилиндр является противоположным и коллинеарным с третьим цилиндром, при этом первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда третий поршень находится в нижней мертвой точке в третьем цилиндре, а четвертый поршень находится в нижней мертвой точке в четвертом цилиндре,

при этом один или более цилиндров выполнены с возможностью выведения из работы в некоторых условиях эксплуатации.

10. Двигатель, содержащий:

первый коленчатый вал;

второй коленчатый вал, соединенный с первым коленчатым валом так, чтобы первый коленчатый вал и второй коленчатый вал были компланарны;

первый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в первом цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и

второй поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения во втором цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом, причем осевая линия первого цилиндра и осевая линия второго цилиндра являются параллельными друг другу и перпендикулярными плоскости коленчатых валов, и первый цилиндр и второй цилиндр являются противоположными,

при этом осевая линия первого цилиндра смещена от и не пересекает осевую линию первого коленчатого вала, а осевая линия второго цилиндра смещена от и не пересекает осевую линию второго коленчатого вала.

11. Двигатель по п.10, в котором первый и второй коленчатые валы механически соединены так, чтобы второй коленчатый вал вращался в противоположном направлении от первого коленчатого вала.

12. Двигатель по п.10, в котором первый поршень работает в другое время, чем второй поршень.

13. Двигатель по п.10, дополнительно содержащий:

третий поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в третьем цилиндре посредством соединения с первым коленчатым валом; и

четвертый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в четвертом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом,

при этом один или более цилиндров выполнены с возможностью выведения из работы в некоторых условиях эксплуатации.

14. Двигатель по п.13, в котором осевая линия первого коленчатого вала, осевая линия первого цилиндра и осевая линия третьего цилиндра компланарны в первой плоскости, а осевая линия второго коленчатого вала, осевая линия второго цилиндра и осевая линия четвертого цилиндра компланарны во второй плоскости, которая параллельна первой плоскости.

15. Двигатель по п.13, в котором осевая линия первого цилиндра и осевая линия третьего цилиндра параллельны друг другу и смещены от осевой линии первого коленчатого вала, а осевая линия второго цилиндра и осевая линия четвертого цилиндра параллельны друг другу и смещены от осевой линии второго коленчатого вала.

16. Двигатель по п.13, в котором третий поршень расположен в верхней мертвой точке в третьем цилиндре, когда первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, и четвертый поршень расположен в верхней мертвой точке в четвертом цилиндре, когда второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, и второй поршень расположен в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда первый поршень находится в нижней мертвой точке в первом цилиндре.

17. Двигатель по п.10, дополнительно содержащий:

первый распределительный вал, расположенный выше первого коленчатого вала, выполненный с возможностью приведения в действие клапанов первого и третьего цилиндров; и

второй распределительный вал, расположенный ниже второго коленчатого вала, выполненный с возможностью приведения в действие клапанов второго и четвертого цилиндров.

18. Двигатель по п.13, дополнительно содержащий:

пятый поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в пятом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом;

шестой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в шестом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом;

седьмой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в седьмом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом; и

восьмой поршень, выполненный с возможностью совершения возвратно-поступательного движения в восьмом цилиндре посредством соединения со вторым коленчатым валом.

19. Двигатель по п.18, в котором осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости, включающей осевую линию первого коленчатого вала и осевую линию второго коленчатого вала, и осевые линии первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого цилиндров являются смещенными от и не пересекающими осевые линии первого и второго коленчатых валов.

20. Двигатель по п.18, в котором первый поршень находится в верхней мертвой точке в первом цилиндре, а второй поршень находится в верхней мертвой точке во втором цилиндре, когда третий поршень находится в нижней мертвой точке в третьем цилиндре, а четвертый поршень находится в нижней мертвой точке в четвертом цилиндре, и при повороте на 90° коленчатых валов пятый поршень находится в верхней мертвой точке в пятом цилиндре, а шестой поршень находится в верхней мертвой точке в шестом цилиндре, когда седьмой поршень находится в нижней мертвой точке в седьмом цилиндре, а восьмой поршень находится в нижней мертвой точке в восьмом цилиндре;

причем один или более цилиндров выполнены с возможностью выведения из работы в некоторых условиях эксплуатации.

21. Двигатель по п.18, дополнительно содержащий:

первую головку блока цилиндров, соединенную с первым, третьим, пятым и седьмым цилиндрами, при этом первая головка блока цилиндров образует первый выпускной коллектор, общий с первым, третьим, пятым и седьмым цилиндрами и расположенный ниже первого и третьего цилиндров и выше пятого и седьмого цилиндров; и

вторую головку блока цилиндров, соединенную со вторым, четвертым, шестым и восьмым цилиндрами, причем вторая головка блока цилиндров образует второй выпускной коллектор, общий со вторым, четвертым, шестым и восьмым цилиндрами и расположенный ниже второго и четвертого цилиндров и выше шестого и восьмого цилиндров.

22. Двигатель по п.18, в котором первый коленчатый вал включает в себя косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся в первом направлении, а второй коленчатый вал включает в себя вторую косозубую зубчатую передачу, которая является вращающейся во втором направлении, которое является противоположным первому направлению.



 

Похожие патенты:
Наверх