CN103147857A - 一种水平对置气缸发动机 - Google Patents

Abstract

一种水平对置气缸发动机，所述发动机为二冲程内燃机，其特别之处在于：它设有水平对置的两个气缸和液压动力输出系统，所述水平对置的两个气缸中的活塞通过连接轴连为一体，所述液压动力输出系统包括液压缸和液压管路，所述液压缸的伸缩臂与连接轴固定装配。本发明不仅改善了发动机动力输出的平顺性，充分利用了散失的热能，提高了车辆经济性能，而且便于整车的布置，有利于车体造型与空气动力学特性的匹配。

Description

一种水平对置气缸发动机

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机，尤其是一种水平对置气缸结构的内燃发动机，属于燃烧发动机技术领域。

背景技术

传统车载发动机一般为四冲程内燃机，采用直列或V型气缸布置形式，从其结构特征分析，一是其曲轴和凸轮轴较长，转动惯量大，转速受限制，功率难以提高；二是各缸的非对称结构，使其自平衡性较差，需要配装平衡轴来削弱机体的震动；三是传统车载发动机做功由曲柄连杆机构输出，动力输出的平顺性差。另外，传统车载发动机燃料燃烧后三分之二的能量被冷却机构及高温排放气体带走，热效率较低。传统车载发动机还存在体积大，重心高的弊病，既不利于整车的稳定性，也使得车体造型难以与空气动力学特性匹配。

一种公开号为201236744的中国专利公开了“一种二冲程水平对置双轴发动机”，其整体为方形，气缸体与曲轴箱铸为一体；两组水平对置在气缸中的陶瓷活塞与气缸壁无接触的直线往复运动经环形滑动曲柄有效转变为曲轴的旋转运动，并经设于曲轴末端的链带齿轮传动机构集中统一向外输出动力；各缸气缸套上下侧设有若干新型减磨进排气门；两旋转排气阀及同轴串联、同步运行的排气增压器设于气缸体中部下侧；采用电控缸内直喷燃油系统提供燃料。在该技术方案基础上，一种公开号为102619621A、名称为“对二冲程水平对置双轴发动机的改进”的中国专利又对其曲柄连杆机构进行了改进，利用旋转排气阀对排气门的封闭作用和活塞与气缸壁无直接接触运行的特点，取消失去封闭气口和气缸导向功能的裙部，采用空芯园形连杆、带上位标记的浅星云燃烧室、在活塞内腔设支撑筋；将使活塞连杆组质量减轻三分之一、抗疲劳磨损和拉压应力性能提高、缸壁与活塞环磨损更小；同时，利用取消裙部腾出的行程，对相关部件改进，将在工作容积相同情况下减少发动机宽度和质量。上述技术方案虽然在一定程度上缓解了传统发动机在布置及提高热效率、降低排放方面存在的问题；但其结构复杂、零部件数量多、制造及运行成本高，另外，它也不能从根本上解决动力输出平顺性的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能改善发动机动力输出的平顺性、降低发动机重心、充分利用散失的热能、提高车辆经济性能的水平对置气缸发动机。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种水平对置气缸发动机，所述发动机为二冲程内燃机，其特别之处在于：它设有水平对置的两个气缸和液压动力输出系统，所述水平对置的两个气缸中的活塞通过连接轴连为一体，所述液压动力输出系统包括液压缸和液压管路，所述液压缸的伸缩臂与连接轴固定装配。

上述水平对置气缸发动机，在每一气缸的顶部设置四个进气门，所述进气门通过刚性连接件控制其开闭状态，所述刚性连接件与设置在连接轴上的配气接触块匹配。

上述水平对置气缸发动机，在每一气缸的侧壁上设置一组排气门，所述排气门与进气门均通过活塞的往复运动控制其开闭状态。

上述水平对置气缸发动机，在每一气缸的外侧均设有冷却腔，所述冷却腔与液压管路连通。

上述水平对置气缸发动机，它还设有尾气热交换器，所述尾气热交换器内部设有尾气流通管路和液压工质流通管路，其尾气流通管路两端分别与气缸的排气管路及增压器的进气管路连通，其液压工质流通管路与液压管路连通。

上述水平对置气缸发动机，它还设有液压驱动机，所述液压驱动机为液体驱动泵结构，通过液体压力驱动其内部叶轮旋转，带动其输出轴输出动力，所述输出轴与车辆变速装置连接。

上述水平对置气缸发动机，它还设有散热器和储液罐，所述散热器安装在液压管路中，布置在液压驱动机的后面，所述储液罐并联在液压管路中。

本发明采用水平对置气缸结构，由液压动力输出系统取带了传统发动机的曲柄连杆机构和曲轴组件，活塞做功产生的动力通过液压输出，使动力传递更加平顺，同时也降低发动机的重心，便于发动机的布置。本发明配气机构由气缸活塞的往复运动来控制，取消了传统发动机的凸轮轴组件，降低了发动机的制造及运行成本。本发明的液压动力传递工质在循环过程中通过冷却腔吸收缸盖散发的热量，为缸盖降温；通过热交换器吸收发动机尾气热量，将这两部分的热量利用后，使受热后的液体体积膨胀、压力升高、流速加快，与活塞做功输出的动力整合后，进一步提高了发动机的热效率。 

据分析，传统发动机所消耗的能量三分之一用来做功，三分之一被冷却水带走，三分之一被高温排气带走，所以效率有30%左右，对于提高发动机热效率来说，只从传统结构入手，提高燃烧效率及减小机械损失，已经收效甚微了，但是本发明将发动机缸盖散热和尾气散热的能量回馈做功，可以进一步提高发动机的效率。

另外，本发明提升了车辆的动力性能和经济性能。同时，由于液压动力传递工质与缸盖冷却工质为同一液体工质，减少了发动机的外接管路和附属零部件数量。

总之，本发明不仅改善了发动机动力输出的平顺性，充分利用了散失的热能，提高了车辆经济性能，而且便于整车的布置，有利于车体造型与空气动力学特性的匹配。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体布置示意图；

图2是本发明的液压动力传递工质循环示意图。

图中各标号清单为：1、液压驱动机，2、液压管路，3、储液罐，4、液压缸，5、气缸，6、排气门，7、进气门，8、喷油器，9、火花塞，10、冷却腔，11、活塞，12、尾气热交换器，13、增压器，14、配气接触块，15、刚性连接件，16、连接轴，17、车辆变速装置，18、散热器，19、排气管路。

具体实施方式

参看图 1，本发明为二冲程内燃机，它设有水平对置的两个气缸5和液压动力输出系统，所述水平对置的两个气缸5中的活塞11通过连接轴16连为一体，在连接轴16上设有配气接触块；所述液压动力输出系统包括液压缸4和液压管路2，所述液压缸4的伸缩臂与连接轴16固定装配。

参看图 1，本发明在每一气缸5的顶部设置喷油器8、火花塞9和四个进气门7，所述进气门7通过刚性连接件15及配气接触块14控制其开闭状态，在每一气缸5的侧壁上设置一组排气门6，所述进气门7与排气门6均通过活塞11的往复运动控制其开闭状态。

参看图 1、图2，本发明在每一气缸5的外侧均设有冷却腔10，所述冷却腔10与液压管路2连通；液压动力传递工质在循环过程中通过冷却腔10吸收缸盖散发的热量，为缸盖降温。

参看图 1、图2，本发明还设有尾气热交换器12，所述尾气热交换器12设有尾气流通管路和液压工质流通管路，其尾气流通管路两端分别与气缸5的排气管路19及增压器13的进气管路连通，其液压工质流通管路与液压管路2连通；通过尾气热交换器12中的液压动力传递工质吸收发动机尾气热量后，体积膨胀，压力升高、流速加快。

参看图 1、图2，本发明还设有液压驱动机1，所述液压驱动机1为液体驱动泵结构，通过液体压力驱动其内部叶轮旋转，带动其输出轴输出动力，所述输出轴与车辆变速装置17连接；本发明的动力传递过程是：发动机活塞11的往复运动驱动液压缸4动作，使液压动力传递工质循环，驱动液压驱动机转动，再由液压驱动机1的输出轴将动力传递给车辆变速装置17。

参看图1、图2，本发明还设有散热器18和储液罐3，所述散热器18安装在液压管路2中，布置在液压驱动机1的后面，所述储液罐3并联在液压管路2中；液压动力传递工质经过液压驱动机后压力降低，密度变小，并且部分汽化，通过散热器18散热后冷凝回流，再次循环；储液罐3能储存一定量的循环工质，为液压动力输出系统及时补充工质，保证了工质的压力。

参看图2，本发明的液压动力传递工质循环路线为：液压缸4→冷却腔10→尾气热交换器12→液压驱动机1→散热器18→液压缸4，上述各零部件之间通过液压管路2连通。

本发明中设置了配气接触块，发动机进气门的开闭由连接轴驱动，连接轴上的配气接触块与刚性结构之间有一定间隙，当活塞在做功行程中运动到一定位置，需要进气门开启时，接触块与刚性连接件接触，连接轴拉动进气门开启；当活塞在压缩行程中运动到一定位置，接触块将进气门松开，进气门在弹簧力的作用下回位关闭。

配气接触块的位置设置要精确，它与刚性结构配合起来对进、排气门进行准确控制。其设计原则是：在活塞做功过程中刚要打开排气门的瞬间，接触块与刚性连接件接触，打开进气门；在压缩行程中，活塞关闭排气门后接触块松开刚性连接件，进气门关闭。

本发明的配气机构工作过程是这样的：

在发动机做功冲程，当活塞11运动到排气门6打开位置时，排气门打开，同时配气接触块14与刚性连接件15接触，通过刚性连接件15拉动进气门7开启。本实施例中发动机为增压发动机，故进气压力较大，进气门7打开后，实现了新鲜空气对废气的扫气功能。

Claims (7)

1.一种水平对置气缸发动机，所述发动机为二冲程内燃机，其特征是，它设有水平对置的两个气缸（5）和液压动力输出系统，所述水平对置的两个气缸（5）中的活塞（11）通过连接轴（16）连为一体；所述液压动力输出系统包括液压缸（4）和液压管路（2），所述液压缸（4）的伸缩臂与连接轴（16）固定装配。

2.根据权利要求1所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，在每一气缸（5）的顶部设置四个进气门（7），所述进气门（7）通过刚性连接件（15）控制其开闭状态，所述刚性连接件（15）与设置在连接轴（16）上的配气接触块（14）匹配。

3.根据权利要求2所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，在每一气缸（5）的侧壁上设置一组排气门（6），所述进气门（7）与排气门（6）均通过活塞（11）的往复运动控制其开闭状态。

4.根据权利要求3所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，在每一气缸（5）的外侧均设有冷却腔（10），所述冷却腔（10）与液压管路（2）连通。

5.根据权利要求4所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，它还设有尾气热交换器（12），所述尾气热交换器（12）设有尾气流通管路和液压工质流通管路，其尾气流通管路两端分别与气缸（5）的排气管路（19）及增压器（13）的进气管路连通，其液压工质流通管路与液压管路（2）连通。

6.根据权利要求5所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，它还设有液压驱动机（1），所述液压驱动机（1）为液体驱动泵结构，通过液体压力驱动其内部叶轮旋转，由其输出轴输出动力，所述输出轴与车辆变速装置（17）连接。

7.根据权利要求6所述的一种水平对置气缸发动机，其特征是，它还设有散热器（18）和储液罐（3），所述散热器（18）安装在液压管路（2）中，布置在液压驱动机（1）的后面，所述储液罐（3）并联在液压管路（2）中。

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