CN101881214A - 一种气缸叠置式无侧压发动机 - Google Patents

Abstract

一种气缸叠置式无侧压发动机，涉及发动机。提供一种可避免活塞对气缸内壁产生侧向压力，摩擦损耗小、结构简单紧凑、制造维护便利、比功率高的气缸叠置式无侧压发动机。包括曲轴、气缸、活塞和连杆，气缸由上下气缸组成，上下气缸叠置串连且同轴心线；活塞设有上下活塞，上下活塞分别设于上下气缸中，并设有活塞销轴；连杆设有相同的2根上连杆和2根下连杆，上连杆对称设于上气缸外侧，上连杆的上端与上活塞的活塞销轴两端铰接，上连杆的下端与下活塞的活塞销轴两端铰接，2根下连杆对称设于下气缸外侧，下连杆上端与下活塞的活塞销轴两端铰接，下连杆的下端与曲轴联动连接；下气缸外壁设有对称布置的连杆导轨，下连杆的上下端位于连杆导轨中。

Description

一种气缸叠置式无侧压发动机

技术领域

本发明涉及发动机，尤其是涉及一种气缸叠置式无侧压发动机。

背景技术

从发动机的结构来说，传统发动机由于普通曲柄连杆机构的结构所限，发动机的做功冲程和压缩冲程是活塞对气缸内壁都有较大的侧向力作用。由于侧向力的存在，加速了气缸和活塞的变形和磨损，长时间的磨损就直接影响了气缸的密封性，密封性越差，发动机的性能、效率和寿命就会大大降低。另外，对于多缸发动机来说，缸数越多曲轴和气缸体的设计和加工难度也就越大、越复杂，成本和金属用量也高，同时也增加了连杆和转动部件的数量，随之带来的问题就是发动机中的摩擦损耗上升。若能够消除或减小发动机缸内活塞侧向力，降低摩擦损耗，就会大大提高发动机的效率和寿命。

公开号为200810187297.1的发明专利申请公开了一种外置连杆发动机，包括：气缸、活塞、连接件、滑动结构件，所述活塞与所述连接件联接，所述连接件与所述滑动结构件联接，所述滑动结构件与外置连杆转动联接，所述外置连杆与外置曲轴转动联接，所述外置曲轴设为顶置式或侧置式。该发明所述活塞对所述气缸无侧向力作用，可实现大行程，磨擦损耗小。但是这种对置设置的活塞组合体不难以加工制造，使用2根连杆工作时，由四个活塞组合成活塞组合体跨横度太长。这样当各燃烧室不在同时作功或爆燃时，活塞组合体受力不均匀，仍然会使活塞组合体歪斜，从而使活塞组合体与气缸壁碰撞摩擦。从工程力学来说，若使用单根连杆时，连杆的轴承也会因受力不均匀而使连杆的轴承在使用一段时间后易损坏。因此这种外置连杆结构不易加工且使用寿命不长。

发明内容

本发明的目的是提供一种可避免活塞对气缸内壁产生侧向压力，摩擦损耗小、结构简单紧凑、制造维护便利、比功率高的气缸叠置式无侧压发动机。

本发明包括曲轴、气缸、活塞和连杆，其特点在于：气缸由上气缸和下气缸组成，上气缸与下气缸叠置串连，上气缸与下气缸同轴心线；活塞设有上活塞和下活塞，上活塞设于上气缸中，下活塞设于下气缸中，上活塞和下活塞均设有活塞销轴；连杆设有相同的2根上连杆和相同的2根下连杆，2根上连杆对称设于上气缸外侧方，2根上连杆的上端分别与上活塞的活塞销轴两端铰接，2根上连杆的下端分别与下活塞的活塞销轴两端铰接，2根下连杆对称设于下气缸外侧方，2根下连杆的上端分别与下活塞的活塞销轴两端铰接，2根下连杆的下端分别与曲轴联动连接；下气缸外壁设有对称布置的连杆导轨，2根下连杆的上端位于连杆导轨中，2根上连杆的下端也位于连杆导轨中。

所述气缸最好是分体式结构，设有上体、中体和下体3个部分，上体与中体构成上气缸，中体与下体构成下气缸。

所述2根上连杆的下端最好均设有滑块，滑块与上连杆的下端铰接，滑块与所述连杆导轨滑动配合。

所述2根上连杆最好均设有导套，导套套在上连杆上，导套固于上气缸外壁。

所述2根下连杆的下端均与曲轴联动连接，是2根下连杆的下端与曲轴铰接；或者是在2根下连杆的下方设有1根连接杆，2根下连杆的下端均与连接杆连接，连接杆与2根主动连杆铰接，2根主动连杆与曲轴铰接。

与现有技术比较，本发明的有益效果是：

本发明工作时，下连杆带动活塞销轴及下活塞作上下往复运动，所产生的侧向力可加载在连杆导轨上，这样就可消除下活塞对下气缸内壁的侧向压力。而上连杆受到连杆导轨和导套的约束，可保持直线往复运动，这样上活塞就不会对上气缸产生侧向压力，减少摩擦损，提高燃油效率。另外，本发明转动部件少、结构紧凑、比功率高、制造维护便利。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1的应用例之一示意图。

图3为本发明实施例1的应用例之二示意图。

图4为图3的俯视示意图。

图5为本发明实施例1的应用例之三示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本发明包含曲轴P，气缸是分体式结构，设有上体11、中体12和下体13三个部分，上体11与中体12构成上气缸1，中体12与下体13构成下气缸2。上气缸1与下气缸2叠置串连，上气缸1与下气缸2同轴心线。上活塞3设于上气缸1中，下活塞4设于下气缸2中。上活塞3设有活塞销轴31，下活塞4设有活塞销轴41。相同的2根上连杆5对称设于上气缸1外侧方，2根上连杆5的上端分别与上活塞3的活塞销轴31两端铰接，2根上连杆5均设有导套51，导套51套在上连杆5上，导套51固于上气缸1外壁。2根上连杆5的下端分别与下活塞4的活塞销轴41两端铰接。2根下连杆6对称设于下气缸2外侧方，2根下连杆6的上端分别与下活塞4的活塞销轴41两端铰接，2根下连杆6的下端分别与曲轴P连接。下气缸2外壁设有对称布置的连杆导轨7，2根上连杆5的下端还铰接有滑块52，滑块52与连杆导轨7滑动配合。上气缸1和下气缸2上均设有进气孔、排气孔、喷油孔和电火花塞孔(图1中未画出，若为柴油机，则不需要设电火花塞孔)。

工作原理简述如下：

发动机曲轴P转动带动2根下连杆6摆转，2根下连杆6摆转带动下活塞4的活塞销轴41及下活塞4作上下往复运动，同时带动2根上连杆5及滑块52作上下往复运动，则上活塞3的活塞销轴31及上活塞3也同时作上下往复运动。由于在上、下活塞运行过程中，侧向力作用在连杆导轨7上，因此可避免上、下活塞对上、下气缸内壁的侧向压力。这样可大大减小摩擦阻力，降低摩擦损耗，提高有效功率。

应用例1

参见图2，将本发明的上下2个气缸和上下2个活塞作为一个模块进行多模块组合应用，该应用例为三个模块并列立式组合。在图2中，将各下连杆6的下端共同与1根连接杆8连接，然后连接杆8再与2根主动连杆9上端铰接，主动连杆9下端再与曲轴P铰接。其中，中间模块的2根上连杆5’同时也分别作为左侧模块和右侧模块的2根上连杆5中的1根。2根下连杆6’同时也分别作为左侧模块和右侧模块的2根下连杆中的1根。图2中的其余标号与图1对应一致。该应用例体现了本发明可以进行模块化组合，模块组合数量可根据实际需要设定，十分方便。

应用例2

参见图3和4，与应用例1类似，将本发明的上下2个气缸和上下2个活塞作为一个模块来进行多模块卧式组合应用，该应用例为六个模块的组合，六个模块呈辐射状分布。各模块的曲轴P3的动力输出端设有曲轴齿轮P2，各曲轴齿轮P2共同与一个大从动齿轮盘P1啮合联动，大从动齿轮盘P1通过主曲轴P输出发动机动力。该应用例体现了本发明可卧式布置，模块组合数量可根据实际需要设定。

应用例3

参见图5，与应用例2类似，将本发明的上下2个气缸和上下2个活塞作为一个模块进行多模块立式组合应用。各模块的曲轴P3的动力输出端均设有锥齿轮P4，各锥齿轮P4均与一个大锥齿轮P5啮合联动，大锥齿轮P5通过主曲轴P输出发动机动力。

Claims (6)

1.一种气缸叠置式无侧压发动机，包括曲轴、气缸、活塞和连杆，其特征在于：气缸由上气缸和下气缸组成，上气缸与下气缸叠置串连，上气缸与下气缸同轴心线；活塞设有上活塞和下活塞，上活塞设于上气缸中，下活塞设于下气缸中，上活塞和下活塞均设有活塞销轴；连杆设有相同的2根上连杆和相同的2根下连杆，2根上连杆对称设于上气缸外侧方，2根上连杆的上端分别与上活塞的活塞销轴两端铰接，2根上连杆的下端分别与下活塞的活塞销轴两端铰接，2根下连杆对称设于下气缸外侧方，2根下连杆的上端分别与下活塞的活塞销轴两端铰接，2根下连杆的下端分别与曲轴联动连接；下气缸外壁设有对称布置的连杆导轨，2根下连杆的上端位于连杆导轨中，2根上连杆的下端也位于连杆导轨中。

2.如权利要求1所述的一种气缸叠置式无侧压发动机，其特征在于所述气缸是分体式结构，设有上体、中体和下体3个部分，上体与中体构成上气缸，中体与下体构成下气缸。

3.如权利要求1所述的一种气缸叠置式无侧压发动机，其特征在于所述2根上连杆的下端均设有滑块，滑块与上连杆的下端铰接，滑块与所述连杆导轨滑动配合。

4.如权利要求1所述的一种气缸叠置式无侧压发动机，其特征在于所述2根上连杆均设有导套，导套套在上连杆上，导套固于上气缸外壁。

5.如权利要求1所述的一种气缸叠置式无侧压发动机，其特征在于所述2根下连杆的下端均与曲轴联动连接，是2根下连杆的下端与曲轴铰接。

6.如权利要求1所述的一种气缸叠置式无侧压发动机，其特征在于所述2根下连杆的下端均与曲轴联动连接，是在2根下连杆的下方设有1根连接杆，2根下连杆的下端均与连接杆连接，连接杆与2根主动连杆铰接，2根主动连杆与曲轴铰接。

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