CN104500221A - 水平对置矩阵发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机、空压机、船舶、航空、纺织设备等领域，具体涉及一种水平对置矩阵发动机。其包括曲轴箱体、曲轴、圆缺口曲柄、活塞和缸体；缸体成阵列式排布；缸体的两端对称设置有活塞；活塞通过活塞销、活塞连杆、曲柄销及曲柄连接；圆缺口曲柄镶嵌在曲柄内；圆缺口曲柄为圆形盘，其上加工有曲拐槽；圆缺口曲柄的中心轴与缸体的中心轴垂直；曲轴固定在曲轴箱体上；曲轴的中心轴与活塞的移动方向垂直；圆缺口曲柄通过曲拐槽套在曲轴上；曲柄上加工有润滑油道，用于为圆缺口曲柄和曲柄润滑。本发明通过将活塞装配在一个曲柄上，进而在一个冲程中就可以实现多个活塞同时运动，共同做功，从而提高了发动机的工作效率。

Description

水平对置矩阵发动机

技术领域

本发明涉及内燃机、空压机、船舶、航空、纺织设备等领域，具体而言，涉及一种水平对置矩阵发动机。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力装置，也可指包括动力装置的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)。

人们不断地研制出各种不同类型的发动机，主要可分为：内燃机、外燃机、电动机三类。

外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧。发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。

明白了什么是外燃机，也就知道了什么是内燃机。

内燃机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。不过，由于动力输出方式不同，前两者和后两者又存在着巨大的差异。一般地，在地面上使用的多是前者，在空中使用的多是后者。当然有些汽车制造者出于创造世界汽车车速新纪录的目的，也在汽车上装用过喷气式发动机，但这总是很特殊的例子，并不存在批量生产的适用性。

目前，内燃机的活塞都是一个单独的个体活塞，由曲轴连接活塞和曲柄做往复运动，做功效率低，扭矩小，不能满足大功率和大扭矩设备的需求，并且功耗转化率低，不能有效的利用化学能转化为机械能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水平对置矩阵发动机，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种水平对置矩阵发动机，包括曲轴箱体、曲轴、圆缺口曲柄、活塞和缸体；

所述缸体成阵列式排布；

所述缸体的两端对称设置有所述活塞；

所述活塞通过活塞销、活塞连杆、曲柄销及曲柄连接；

所述圆缺口曲柄镶嵌在所述曲柄内；

所述圆缺口曲柄为圆形盘，其上加工有曲拐槽；

所述圆缺口曲柄的中心轴与所述缸体的中心轴垂直；

所述曲轴固定在所述曲轴箱体上；

所述曲轴的中心轴与所述活塞的移动方向垂直；

所述圆缺口曲柄通过所述曲拐槽套在所述曲轴上；

所述曲柄上加工有润滑油道，用于为所述圆缺口曲柄和所述曲柄润滑。

进一步的，所述曲轴有曲轴支撑体、曲拐和平衡块组成；

所述平衡块分别加工在所述曲拐的两侧；

所述曲拐的中心轴与所述平衡块的曲轴圆心所在的轴线同轴；

所述曲轴中心轴均与所述平衡块的曲拐圆心所在的轴线同轴；

所述曲拐穿过所述曲拐槽与所述圆缺口曲柄转动连接；

所述曲轴支撑体设置在所述平衡块远离所述曲拐的一侧。

进一步的，所述曲拐与曲柄通过圆缺口曲柄连接。

进一步的，所述圆缺口曲柄上加工有圆缺口曲柄润滑油道；

所述圆缺口曲柄润滑油道的一端在所述圆缺口曲柄的周围，另一端加工在所述曲拐槽内；

所述曲柄润滑油道与所述圆缺口曲柄润滑油道直径相同。

进一步的，所述圆缺口曲柄上加工有离心平衡块，用于改变所述圆缺口曲柄的配重。

进一步的，所述曲轴箱体上加工有曲轴固定支座体，用于支撑所述曲轴。

进一步的，所述曲柄与所述活塞连杆通过曲柄销连接。

进一步的，所述活塞连杆与所述活塞通过活塞销连接。

进一步的，所述活塞与所述曲柄在一侧成阵列式连接，另一侧水平对称。

进一步的，所述缸体在所述曲轴箱体一侧成阵列式排列，另一侧水平对称。

进一步的，所述活塞在所述缸体内做活塞运动。

进一步的，所述活塞在所述缸体内做活塞运动；

当曲轴转动一个冲程时，在曲轴箱体一侧水平方向上的所有所述活塞能够同时做功。

本发明提供的水平对置矩阵发动机，通过将活塞装配在一个曲柄上，进而在一个冲程中就可以实现多个活塞同时运动，共同做功，从而提高了发动机的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水平对置矩阵发动机的结构示意图；

图2为本发明水平对置矩阵发动机的曲轴箱、缸体、曲轴、固定支座体的结构示意图；

图3为本发明水平对置矩阵发动机的整个阵列式发动机缸体的结构示意图；

图4为本发明水平对置矩阵发动机的单个活塞组件的装配的结构示意图；

图5为本发明水平对置矩阵发动机的圆缺口曲柄结构的立体图；

图6为本发明水平对置矩阵发动机的水平对置式曲轴的结构示意图；

图7为本发明水平对置矩阵发动机的水平对置式曲轴装配的结构示意图。

附图标记：

1：曲轴箱体   2：曲轴   3：曲柄组件

4：活塞组件      5：活塞             6：活塞销

7：曲柄销        8：活塞连杆         9：曲柄

10：离心平衡重   11：圆缺口曲柄      12：曲拐槽

13：缸体         14：曲轴支撑体      15：曲轴支持座

16：平衡块       17：曲拐

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图所示，本发明提供了一种水平对置矩阵发动机，包括曲轴箱体1、曲轴2、圆缺口曲柄11、活塞5和缸体13；

缸体13成阵列式排布；

缸体13的两端对称设置有活塞5；

活塞5通过活塞销6、活塞连杆8、曲柄销7及曲柄9连接；

圆缺口曲柄11镶嵌在曲柄9内；

圆缺口曲柄11为圆形盘，其上加工有曲拐槽12；

圆缺口曲柄11的中心轴与缸体13的中心轴垂直；

曲轴2固定在曲轴箱体1上；

曲轴2的中心轴与活塞5的移动方向垂直；

圆缺口曲柄11通过曲拐槽12套在曲轴2上；

曲柄9上加工有润滑油道，用于为圆缺口曲柄11和曲柄9润滑。

曲轴箱体1上加工有两列4个，共计8个缸体13，活塞5装配在缸体13内；活塞5通过曲柄9连接；圆缺口曲柄11镶嵌在在曲柄9内；圆缺口曲柄11为圆形盘，其上加工有曲拐槽12；圆缺口曲柄11的中心轴与缸体13的中心轴垂直；曲轴2通过曲轴2固定上、下支撑座固定在曲轴箱体1上；曲柄9上加工有曲柄9润滑油道，用于为圆缺口曲柄11和曲柄9润滑。

安装时，先将两个活塞5装配在曲轴箱体1中的缸体13内，然后将两个活塞5通过活塞连杆8及活塞销6等活塞组件4和曲柄销7及曲柄9等曲柄组件3连接；将曲轴2通过圆缺口曲柄11上的曲拐槽12装配在曲轴2上的曲拐17，曲轴支撑体14将曲轴2固定在曲轴箱体1上。

当活塞5驱动曲轴2转动时，由于活塞5通过活塞销6与活塞连杆8固定，活塞连杆8与曲柄销7固定，活塞5在缸体13内做往复运动，由于缸体13的轴线与曲轴2的轴线垂直，使曲柄9只能沿曲轴2上的曲拐17的轴线做圆周运动。在圆缺口曲柄11转动时，曲拐槽12的中心绕圆缺口曲柄11的中心转动，进而驱动圆缺口曲柄11沿缸体13的轴线做圆周运动，进一步驱动了曲拐17绕曲轴2的轴线做圆周运动。

需要指出的是，阵列可以是矩阵式阵列，也可以是其他形式的阵列，如圆形阵列等。

由于曲拐17工作间较长时，会使其与曲柄9之间的摩擦产生较大的热量，进而影响曲柄9的运动，加剧曲柄9与曲拐17之间的摩擦，缩短零部件的使用寿命。为此在曲柄9上加工曲柄9润滑油道，使润滑油能够沿曲柄9润滑油道进入到曲柄9与圆缺口曲柄11之间，进而减少了两者之间的摩擦，增加零部件的使用寿命。

优选的实施方式为，曲轴2有曲轴支撑体14、曲拐17和平衡块16组成；

平衡块16分别加工在曲拐17的两侧；

曲拐17的中心轴与平衡块16的曲轴2圆心所在的轴线同轴；

曲轴2中心轴均与平衡块16的曲拐17圆心所在的轴线同轴；

曲拐17穿过曲拐槽12与圆缺口曲柄11转动连接；

曲轴支撑体14设置在平衡块16远离曲拐17的一侧。

将两个平衡块16分别加工在曲拐17的两端，且曲拐17与平衡块16上的曲拐17圆心所在的轴线同轴，曲轴支持座15加工在两个平衡块16的外侧的一侧，曲轴2和曲轴支撑体14的轴线均与平衡块16的曲轴2圆心的轴线同轴。

当曲轴2转动时，带动平衡块16绕曲轴2圆心所在的轴线做圆周运动，由于曲轴2圆心与曲拐17圆心不同心，进而使曲拐17圆心所在的轴线沿曲轴2圆心所在的轴线做圆周运动，即能够使曲拐17绕曲轴2的轴线转动。此时，又由于曲拐17穿过圆缺口曲柄11的曲拐槽12，进而可以使曲拐17带动圆缺口曲柄11做绕曲拐17的轴线做圆周运动，进一步的驱动曲柄9带动活塞5沿缸体13做往复运动。

在平衡块16的外侧的另一侧加工一个曲轴支撑体14，与平衡块16的一端固定连接，而曲轴支撑体14的另一端可以再固定连接一个平衡块16，依次循环，可以将多个曲柄9通过曲轴支持座15连接，使曲轴2能够带动多个活塞5在多个缸体13内做往复运动。

曲拐17与曲柄9通过圆缺口曲柄11连接。

优选的实施方式为，圆缺口曲柄11上加工有圆缺口曲柄11润滑油道；圆缺口曲柄11润滑油道的一端在圆缺口曲柄11的周围，另一端加工在曲拐槽12内；曲柄9润滑油道与圆缺口曲柄11润滑油道直径相同。

由于圆缺口曲柄11与曲拐17连接，使曲拐17与圆缺口曲柄11之间产生摩擦，进而会由于摩擦生热而在快速转动时对圆缺口曲柄11和曲拐17之间产生较大的摩擦力，由于部件之间润滑不均匀，影响到圆缺口曲柄11和曲拐17部件的使用寿命，进而影响到整个发动机的使用寿命，并增加客户的维修成本。

在圆缺口曲柄11上加工圆缺口曲柄11润滑油道，使其能够与曲柄9润滑油道连通，将机油从曲柄9润滑油道到圆缺口曲柄11润滑油道进入曲拐槽12，为圆缺口曲柄11与曲拐17之间进行润滑，进而减少两者之间的摩擦，并冷却部件和润滑部件，进一步提高了圆缺口曲柄11和曲拐17部件的使用寿命。

优选的实施方式为，圆缺口曲柄11上加工有离心平衡重10，用于改变圆缺口曲柄11的配重。

将圆缺口曲柄11上打孔，主要用来平衡曲拐17做圆周运动时的动不平衡，而且能够减轻圆缺口曲柄11部件的重量，节省了材料，并降低成本。

需要指出的是，离心平衡重10可以是一个，也可以是多个，其主要能够实现所需要调整的曲拐17运动的偏心量和减少发动机震动，提高发动机运转的平稳性。

还需要指出的是，还可以通过曲拐槽12进行调整，曲拐槽12加工可以是加工在圆缺口曲柄11内，也可以是与圆缺口曲柄11的外周相交，即在圆缺口曲柄11上加工与曲拐槽12相连通的开口，其只要能够通过曲拐槽12带动圆缺口曲柄11绕轴向做圆周运动即可。

优选的实施方式为，曲轴箱体1上加工有曲轴支持座15，用于支撑曲轴2。

曲轴2装配在曲轴箱体1上，为能够使曲轴2的高度与曲柄9的高度相适应，在曲轴箱体1下方加工曲轴支持座15，曲轴支持座15上加工有半圆形凹槽，使曲轴2的中曲轴2能够在半圆形凹槽内，进而使整个曲轴2装配在曲轴2固定上支座上。

曲轴支持座15与曲轴箱体1固定连接，也可以是一体加工。

优选的实施方式为，曲柄9与活塞连杆8通过曲柄销7连接。

也就是说，曲柄9与活塞5通过销轴连接。

在曲柄9的一端分别加工两个曲柄销孔，在曲柄销孔上加工有与缸体13的轴线和曲柄9的轴线均垂直的曲柄销孔，将与活塞5与活塞销6连接的活塞连杆8的曲柄销固定在一起，这样就使曲柄9的一端连接两组活塞5，另一端在曲柄9的轴线上对称连接。

需要指出的是，曲柄9与活塞5的连接方式可以是销轴连接，但其不仅仅局限于销轴连接，其还可以是其他的连接方式，如螺纹连接，如焊接，又如铰接等，其只要能够将活塞5连接在曲柄9上即可。

优选的实施方式为，活塞连杆8与活塞5通过活塞销6连接。

同上述一样，将活塞连杆8与活塞5也通过销轴连接，简单方便且实用性强。

优选的实施方式为，活塞5对称加工在曲柄9的两端。

优选的实施方式为，所有的所述曲拐17在与其轴线垂直的平面上的投影呈圆周均布。

也就是说，所有的曲拐17的轴线以曲轴2的轴线为中心，均匀分布。当有两个曲拐17时，其分别加工在曲轴2的两侧，当有三个曲拐17时，其圆周均布在曲轴2的周围。即相邻的两个曲拐17的轴线与曲轴2的轴线形成的面之间的夹角为°除以曲拐17的个数。

优选的实施方式为，活塞5与曲柄9在一侧成阵列式连接，另一侧水平对称。

优选的实施方式为，缸体13在曲轴箱体1一侧成阵列式排列，另一侧水平对称。

优选的实施方式为，缸体13为两列，每列有4个缸体13，在曲轴箱体1上成水平对称。

活塞5在缸体13内做活塞5运动；

当曲轴2转动一个冲程时，在曲轴箱体1一侧水平方向上的所有活塞5能够同时做功。

本发明提供的水平对置矩阵发动机，通过将活塞5成对加工，进而在一个行程中就可以实现两列活塞5同时往复运动，进而提高发动机工作效率，通过曲拐17和圆缺口曲柄11的配合，实现了将活塞5的往复运动方向和驱动方向垂直，在本说明图中，活塞5在一个冲程内有曲柄9驱动两列活塞5同时做功，提高发动机的工作效率，增大扭矩。有效利用化学能转换为机械能的利用率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种水平对置矩阵发动机，其特征在于，包括曲轴箱体、曲轴、圆缺口曲柄、活塞和缸体；

所述缸体成阵列式排布；

所述缸体的两端对称设置有所述活塞；

所述活塞通过活塞销、活塞连杆、曲柄销及曲柄连接；

所述圆缺口曲柄镶嵌在所述曲柄内；

所述圆缺口曲柄为圆形盘，其上加工有曲拐槽；

所述圆缺口曲柄的中心轴与所述缸体的中心轴垂直；

所述曲轴固定在所述曲轴箱体上；

所述曲轴的中心轴与所述活塞的移动方向垂直；

所述圆缺口曲柄通过所述曲拐槽套在所述曲轴上；

所述曲柄上加工有润滑油道，用于为所述圆缺口曲柄和所述曲柄润滑。

2.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述曲轴有曲轴支撑体、曲拐和平衡块组成；

所述平衡块分别加工在所述曲拐的两侧；

所述曲拐的中心轴与所述平衡块的曲轴圆心所在的轴线同轴；

所述曲轴中心轴均与所述平衡块的曲拐圆心所在的轴线同轴；

所述曲拐穿过所述曲拐槽与所述圆缺口曲柄转动连接；

所述曲轴支撑体设置在所述平衡块远离所述曲拐的一侧。

3.根据权利要求2所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述曲拐与所述曲柄通过圆缺口曲柄连接。

4.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述圆缺口曲柄上加工有圆缺口曲柄润滑油道；

所述圆缺口曲柄润滑油道的一端在所述圆缺口曲柄的周围，另一端加工在所述曲拐槽内；

所述曲柄润滑油道与所述圆缺口曲柄润滑油道直径相同。

5.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述圆缺口曲柄上加工有离心平衡块，用于改变所述圆缺口曲柄的配重。

6.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述曲轴箱体上加工有曲轴固定支座体，用于支撑所述曲轴。

7.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述曲柄与所述活塞连杆通过曲柄销连接。

8.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述活塞连杆与所述活塞通过活塞销连接。

9.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述活塞与所述曲柄在一侧成阵列式连接，另一侧水平对称。

10.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述缸体在所述曲轴箱体一侧成阵列式排列，另一侧水平对称。

11.根据权利要求1所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述活塞在所述缸体内做活塞运动。

12.根据权利要求1-11任一项所述的水平对置矩阵发动机，其特征在于，所述活塞在所述缸体内做活塞运动；

当曲轴转动一个冲程时，在曲轴箱体一侧水平方向上的所有所述活塞能够同时做功。