CN105041467A - 无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，包括缸体、异形活塞、曲柄连杆机构、气阀座配气系统、正时传动齿轮组系统，在缸体内有一气缸，两异形活塞头对头安置于气缸中，两异形活塞与各自曲柄连杆机构连接，再通过齿轮组与气阀座配气系统连接，使得两异形活塞、曲柄连杆机构和气阀座配气系统，一起协同完成四冲程的动作，并且两异形活塞火力岸处各加工有四个凹槽，以避让气门阀座上气门的启闭，在异形活塞运行到压缩冲程上止点时，两异形活塞凹槽在气门处形成两个容积相同的燃烧室，且两曲轴偏置于气缸圆心，压缩行程末燃烧膨胀时，两异形活塞下行较快，不易发生爆震，连杆轴颈力臂较传统内燃机长，故输出扭矩较大，双活塞连杆系统相向运行双曲轴正反时针旋转振动小工作平稳，故本发明具有许用压缩比高、不易爆震、输出扭矩大、运转平稳、寿命长、节能减排、绿色环保的优点。<pb pnum="1" />

Description

无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机

技术领域

本发明涉及一种往复式活塞内燃机，尤其涉及一种无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机。

技术背景

内燃机是热机的一种，能将燃料的化学能转变为机械能。一般实现的方式为：燃料与空气混合燃烧，将燃料的化学能转变为热能，继而通过机械装置转变为机械能，并对外做功。内燃机有广泛的应用，应用于汽车、船舶、飞机、工程机械、农机等领域。

最常见的内燃机是往复活塞式内燃机，汽油机一般是点燃式内燃机，燃料与空气的混合气体在压缩行程末端被火花塞点燃，随即发生膨胀推动活塞作往复运动，而柴油机一般是压燃式内燃机，燃料在压缩行程末端时喷入气缸，遇高温气体自燃膨胀，推动活塞作往复运动，除点燃和压燃这两种主要方式以外，还有复合式燃烧方式工作的，兼具点燃和压燃式内燃机的特点。

四冲程往复式内燃机的工作周期，被分为进气、压缩、做功、排气四个过程，通过进气与排气，将燃料与工作介质进行更换，而做功行程则将热能转变成机械能，通过四个冲程(活塞从气缸一端移动至另一端)完成循环的被称作四冲程内燃机。

目前传统使用的内燃机设置有气缸盖，气缸盖和缸体间有气缸床，通过气缸盖螺栓紧固连接，达到密封气缸，并承受气缸做功时的工作压力，其机械强度有限，限制了气缸压缩比的提高，涡轮增压器旁通放气阀的应用是限制高压的目的。传统内燃机曲轴主轴颈轴心线，几乎与气缸圆心同轴，其压缩行程未 燃烧膨胀时，其曲轴连杆颈正处于上止点，活塞下行缓慢，易产生爆震，且当时连杆轴颈对主轴颈力臂短，输出扭矩小。传统内燃机因活塞连杆组的上下运行，曲轴的旋转，产生上下惯性力和翻倒力矩，虽通过配置曲柄配重，也不能完全消除其振动，还有配置双平衡轴的，也只能消除其一阶振动，而且增加制造成本和内燃机体积。

发明内容

本发明所要解决的是以上所述传统内燃机目前的问题，提供一种无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机。它由缸体、异形活塞、偏置的双曲轴曲柄连杆机构、气门阀座配气机构、齿轮传动组等组成，其他供油系、冷却系、润滑系、点火系、柴油喷油系、电系和传统内燃机相当。它在缸体气缸中有两个相同的异形活塞头对头通过连杆分别装配在缸体两端的曲轴上，异形活塞同样有活塞环槽，上装有活塞环以便密封气缸，异形活塞头火力岸处加工有4个凹槽以避让气门的启闭，两端曲轴偏置气缸圆心平行布置于缸体两端，两曲轴上的曲轴齿分别齿合各自的齿数相同的两过桥齿，两过桥齿再互相齿合，达到两异形活塞相向同步运动。两曲轴正时针和反时针旋转的目的。装配在传动轴上的和曲轴齿相同齿数的两传动轴齿齿合于各自装配在凸轮轴上的过桥齿上，装配在两根传动轴上的四个传动轴伞齿，按1∶2的齿数，分别齿合各自的凸轮轴伞齿，四个进排气阀座体采用过渡配合加工的方式，安装在缸体正中圆周上的气阀座承孔上，气阀座体与承孔间有密封垫，以便密封、拆装和散热。气阀座体上装配有凸轮轴及凸轮轴伞齿，它旋转时凸轮推动气门挺柱，压缩气门弹簧，使四个进排气门分别打开、关闭，达到气缸内异形活塞连杆机构和配气机构协同完成四冲程的目的。

由于本发明无缸盖，机械强度高，克服了传统内燃机易冲气缸床，气缸盖 螺栓易断裂的问题，故本发明内燃机许用压缩比高，提高压缩比是提高热效率的有效方法，又由于本发明的两曲轴轴心偏置于气缸圆心，故活塞上止点时，连杆轴颈已偏于曲轴主轴心，且两异形活塞同时下行，故压缩行程未燃烧膨胀时，异形活塞下行相对传统内燃机要快，不易发生爆震，且连杆轴颈对于曲轴主轴颈已有一定力臂。故许用压缩比高，输出扭矩较大。本发明由于双曲轴通过齿轮组的齿合达到两异形活塞连杆组相向同步运动，两曲轴正反时针旋转，其异形活塞连杆组的往复惯性力大小相等方向相反，故在缸体内抵消，两曲轴的的正反时针旋转，故翻倒力矩大小相等方向相反，其翻倒力矩也抵消，故本发明内燃机具有运转平稳，寿命长的优点。克服了传统内燃机，机械强度不高，许用压缩比不高，内燃机产生振动，产生翻倒力矩等问题。另外装配式气阀座体总成便于维修和节约成本。本发明可设置一个及以上多气缸联动以提高功率，本发明内燃机因机械强度高，特别适用于高增压内燃机，提高热效率，节能环保。

附图说明：

图1：为本发明的结构示意图；

图2：为本发明的异形活塞结构示意图；

图3：为本发明内燃机四气门阀的横截面结构示意图；

图4：为本发明气阀体总成结构示意图；

图5：为本发明齿轮传动组结构示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明实施例公开一种无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，以实现高压缩比，高扭矩输出，运行平稳节能环保为目的。

参见图1，无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，包括缸体(1)、异形活塞(2)、曲柄连杆机构、气门阀座配气系统、传动齿轮组，在缸体(1)内有一个气缸(7)，两个异形活塞(2)头对头安置在气缸(7)中，两个曲柄连杆机构的曲轴(5)偏置气缸(7)圆心，平行装配在缸体(1)两端，两个异形活塞(2)各自通过连杆(3)与缸体(1)两端的曲轴(5)连接，四个气门阀座体(23)，采用过渡配合加工的方式安装在缸体上(1)正中圆周上的四个气门阀座承孔(15)上，以便拆装和散热，并在气门阀座体(23)和缸体(1)间加装了密封垫用于密封，两曲轴(5)上各有相同齿数的曲轴齿(8)，分别与各自相同齿数的过桥齿(9)齿合，两过桥齿(9)再互相齿合，同时两个装配在传动轴(18)上的和曲轴齿(8)相同齿数的传动轴齿(11)，分别与各自的过桥齿(9)齿合，两根传动轴(18)上的四个传动轴伞齿(12)，按1：2的齿数分别齿合装配在气门阀座体(23)上的凸轮轴伞齿(13)。这样齿轮传动组达到两异形活塞(2)连杆组件在气缸(7)中同步相向运行，两曲轴(5)正反时针同步旋转，并与气阀座配气系统协同完成进、压、爆、排四冲程，齿轮传动组中因要传递另一端曲轴(5)的扭矩，故曲轴齿(8)，过桥齿(9)均采用人字齿，以减少轴向力和噪音，传动轴齿(11)也采用人字齿，传动轴伞齿(12)和凸轮轴伞齿(13)则采用螺旋伞齿，以减少噪音。在内燃机缸体(1)内可设置一个以上的气缸(7)，实行多缸联动，提高输出功率。

参见图1、图2：，在异形活塞(2)的火力岸处加工有四个气门凹槽(27)、(28)、(29)、(30)，以避让气门阀座配气系统气门(20)的启闭，两异形活塞 (2)在气缸(7)内压缩行程末上止点时，两个异形活塞(2)的八个气门凹槽(27)、(28)、(29)、(30)与气门阀座体处间隙共同形成两个容积相同的燃烧室(33)，异形活塞(2)上加工有活塞环槽(6)，安装活塞环密封气缸。

参见图3，气门阀座配气系统设置有四组，四组气门阀座系统分布沿气缸(7)的横截面中心线左右对称，在气缸(7)的四组气门阀座配气系统之间还设有火花塞(31)，或者是柴油喷油嘴(32)，根据汽油机、柴油机的不同，安置不同原件，调整不同压缩比，满足不同工况要求。

参见图1、图3、图4、图5，气门阀座配合系统包括气门阀座体(23)、气门挺柱(22)、气门(20)、气门导管(25)、气门弹簧(24)、气门弹簧座(21)、凸轮(16)、凸轮轴(17)、进排气接口法兰(26)，气门阀座体(23)与缸体(1)上的气门阀座承孔(15)采用过渡配合加工的方式安装，以便拆装和散热，气门导管(25)安装在气门阀座体(23)上，气门(20)穿过气门导管(25)、气门阀座体(23)和气门弹簧(24)，用锁片将其扣锁于气门弹簧座(23)上，凸轮轴(17)则装配在气门阀座体(23)上。当曲轴(5)旋转时，曲轴齿(8)带动过桥齿(9)，和曲轴齿(8)相同齿数的传动轴齿(11)旋转，传动轴(18)上的传动轴伞齿(12)和凸轮轴(17)上的凸轮轴伞齿(13)，按1∶2的转数旋转，驱动凸轮轴(17)上的凸轮(16)压下气门挺柱(22)，压缩气门弹簧(24)、气门(20)开启，而后在气门弹簧(24)作用下复位，达到适时启闭气门(20)的目的，并与两曲柄连杆机构协同完成四冲程。

本发明无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机的供油系、冷却系、润滑系、点火系、柴油喷油系、电系和传统内燃机相当，它们协同完成本发明内燃机的工况需求，达到运转平稳、维修方便、输出扭矩大、节能环保的目的。

以上仅是本发明的实施方式，应当指出的是，上述优选方式不应视为对本 发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书所限的范围为准，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，包括缸体(1)、异形活塞(2)、双曲柄连杆机构、气门阀座配气系统、正时传动齿轮组系统，在缸体(1)内，有一个气缸(7)，两个异形活塞(2)头对头安置在气缸(7)中，两曲柄连杆机构的曲轴(5)偏置于气缸(7)的圆心，并平行装配在缸体(1)的两端，两异形活塞(2)各通过一个连杆(3)与缸体(1)两端的曲轴(5)连接，四个气门阀座体(23)采用过渡配合加工的方式，安装在缸体(1)正中圆周上的四个气门阀座承孔(15)上，并加装密封垫以便拆装、散热和密封。两曲轴(5)上有两曲轴齿(8)，各自与过桥齿(9)齿合连接，两过桥齿(9)再互相齿合连接，实现两个异形活塞(2)，在气缸(7)中同步相向，两曲轴(5)同步正反时针旋转的目的，两个和曲轴齿(8)相同齿数的传动轴齿(11)齿合在各自的过桥齿(9)上，通过传动轴(18)上的四个传动轴伞齿(12)，按1∶2的齿数，分别齿合凸轮轴(17)上的四个凸轮轴伞齿(13)，四个凸轮(16)旋转时推动气门挺柱(22)下行，压缩气门弹簧(24)，气门(20)打开，而后在气门弹簧(24)的作用下复位，这样四套气门阀座系统与两个曲柄连杆机构协同完成四冲程，异形活塞(2)的火力岸处加工有四个气门凹槽(27)、(28)、(29)、(30)以避让气门(20)的启闭，异形活塞(2)上还加工有活塞环槽(6)装配活塞环以密封气缸(7)，在异形活塞(2)运行到压缩行程上止点时，两异形活塞(2)上的气门凹槽(27)、(28)、(29)、(30)在气缸(7)的气门阀座体(23)处形成两个容积相同的燃烧室(33)。

2.根据权利要求1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，缸体(1)上设置一个及以上气缸(7)实行多气缸联动提高输出功率。

3.根据权利要求1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，在燃烧室(33)设置有火花塞(31)或者柴油喷油嘴(32)。

4.根据权利要求书1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，其曲轴(5)在缸体(1)相对气缸(7)圆心偏置而平行装配在缸体(1)两端。

5.根据权利要求书1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，传动齿轮组里的曲轴齿(8)、过桥齿(9)、传动轴齿(11)采用人字齿或直齿、斜齿，以减少齿轮组的噪音和轴向推力，其传动轴伞齿(12)凸轮轴伞齿(13)采用螺旋伞齿或直伞齿，以减少齿合噪音。

6.根据权利要求书1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，凸轮轴伞齿(13)装配于凸轮轴(17)上，凸轮轴(17)装配在气门阀座体(23)上或缸体(1)上。

7.根据权利要求书1所述无缸盖双曲轴偏置四冲程卧式内燃机，其特征在于，气门阀座体(23)装配在缸体(1)上气缸(7)正中圆周气门阀座承孔(15)中，之间有密封垫用于密封。