CN106246345A - 一种水平对置风冷却恒温发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种水平对置风冷却恒温发动机，包括曲轴室、曲轴组件、凸轮轴、缸盖、进气系统、进油系统、点火系统、活塞；本发明通过将进气管道、排气管道、进油管道设置为凸轮轴控制，使空气和汽油在进入燃烧室时便混合均匀，增加了汽油的燃烧率，通过将燃烧时进气口和排气口水平对置，使排气更加顺畅，进气口的空气压力也能够加速废气的排出，通过在正时齿内的滑块和斜齿结合，使汽车在加速时燃烧室能提前点火，避免汽车加速时汽油燃烧不充分，造成汽油浪费。油、气分离，一级混合二级加压，活塞下止点缸内直喷。

Description

一种水平对置风冷却恒温发动机
技术领域
本发明涉及一种水平对置风冷却恒温发动机。
背景技术
活塞式内燃发动机是通过雾化的燃烧混合气体在燃烧室内爆燃推动活塞做功，连杆推动曲轴旋转，从而实现发动机的动力输出。由于不断爆燃，发动机温度必然随之升高，温度过高将缩短发动机使用寿命、导致发动机机械损伤甚至影响发动机正常工作，因此发动机必须配置有冷却系统。现在的发动机主要冷却方式一般为风冷和水冷。水冷式发动机是在发动机缸体和缸头中设置冷却水通道，并通过动力驱动冷却水在冷却水道中流动，冷却液流过缸体、缸头、散热器，不断将热量带到散热器，热量再通过散热器散发到空气中，实现发动机散热。水冷式发动机的散热能力较强，但水冷必须同时设置散热器、主副水箱、驱动水循环的动力机构以及各部分的连接管道等附属装置，使得发动机整体体积较大，另外，在缸体内部铸造水道对缸体的加工工艺要求也较高，且对缸体及各部分管道的密封性能要求高，在气温较低的季节里往往启动困难，需要预热的时间较长。风冷式发动机是通过在缸体、杠头外部设置大量散热片，发动机工作时热量自然传递到散热片上，通过散热片将热量散发到空气中，设置散热片的目的是增加发动机外部与空气接触面积，以使空气尽量多的带走热量，所以散热片的设置是越多越好，但是，散热片过多同时将增加发动机的重量和体积，影响发动机的安装和工作，且发动机缸体材料导热能力有限，在空气中自然散热的效果也必然有限，另外，散热效果还容易受到气温的影响。为了提高发动机的燃烧性能，排气增压系统已经在发动机领域中得到了广泛应用，通过排气增压，能够提高发动机的进气密度，增加进气量，从而提高发动机的燃烧效率。发动机的排气增压系统是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮转动，将从空气滤清器管道进入的新鲜空气压送入气缸燃烧室，增加空气供给，促进燃烧室内的燃料燃烧更加完全，提高发动机性能，也降低有害排放物的排放。而由于涡轮的自身特点，需要发动机排出的废气达到较高的流动速度，才能驱动涡轮正常稳定运转，这就要求发动机在较高的转速下，才能驱动增压系统，使得增压系统的灵活性和稳定性较差，响应时间较长。在现有技术中，机械增压所需装置发展日趋成熟，若能通过机械增压来提高燃烧气和冷却气的进气密度，同时加快燃烧废气的排放，提高冷却气在散热系统中的流动速度，将可避免水冷式发动机的不足之处，同时克服风冷式发动机的缺陷，并提高发动机的燃烧性能。现有的多缸发动机均为整体式气缸体，一旦某一缸的气缸体损坏不可修复，则要更换整个汽缸体，这毫无疑问使得气缸体的维护成本非常高，而其中也包含了不必要的浪费。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水平对置风冷却恒温发动机。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种水平对置风冷却恒温发动机，包括曲轴室、曲轴组件、凸轮轴、缸盖、进气系统、进油系统、点火系统、活塞；所述曲轴室的两端设置有燃烧室，所述燃烧室的外侧设置有冷却室，所述燃烧室和冷却室的外端设置有缸盖，所述缸盖内设置有进气筒和排气筒,进气筒和排气筒之间设置有排气门，所述进气筒与进气系统连接，所述排气筒与排气系统连接；所述曲轴室的中部安装有曲轴组件,曲轴组件上安装有活塞，所述凸轮轴安装在曲轴室的上端两侧，凸轮轴上设置有进油凸轮、进气凸轮、排气凸轮，所述进油凸轮还与进油系统连接，所述进气凸轮、排气凸轮分别与进气连杆和排气连杆连接,排气连杆和进气连杆分别通过摇臂铰接在排气筒和进气筒上，所述缸盖上还安装有点火系统。
所述排气门上、进气筒底部、排气筒底部环形布置有若干排气孔。
所述活塞通过活塞连杆瓦安装在曲轴小轴上，活塞连杆瓦的内外圈分别安装有内轴承和外轴承，所述连杆瓦为1/4的圆弧。
所述曲轴组件与曲轴齿轮连接，曲轴齿轮通过连接小轴与凸块的一端连接，凸块的另一端安装有曲轴小轴。
所述进气系统设置在曲轴室的上方，进气系统上设置有进气支管分别通过冷却进气口和燃烧室进气口分别连接在冷却室和进气筒上，所述燃烧室进气口处还安装有空气加热装置；排气筒靠近排气门处还安装有穿过端盖的排气门进气管，排气门进气管与排气门进气主管连接，排气门进气主管连接在空气滤清器后端，所述44上还安装有温控电磁阀，所述排气门进气主管的接口处还安装有压力控制阀。
所述排气系统包括排气管道、燃烧废气排出管、冷却废气排出管，所述燃烧废气排出管与排气筒连接，所述冷却废气排出管与冷却室连接，所述排气管道的末端还设置有消声器。
所述凸轮轴在安装正时齿处设置有斜齿，凸轮轴末端安装有螺帽，螺帽和正时齿之间设置有复位弹簧，所述正时齿内开有向进气凸轮倾斜的滑槽，滑槽内设置有自由滑动的滑块。
所述正时齿内开有向进气凸轮倾斜的滑槽，滑槽内设置有自由滑动的滑块。
所述进气主管前端安装有进气涡扇，所述排气主管道后端安装有排气涡扇，所述进气涡扇和排气涡扇均通过飞轮驱动。
所述进气连杆和排气连杆为空心结构。
本发明的有益效果在于：
1、通过将进气管道、排气管道、进油管道设置为凸轮轴控制，使空气和汽油在进入燃烧室时便混合均匀，增加了汽油的燃烧率。
2、通过将燃烧时进气口和排气口水平对置，使排气更加顺畅，进气口的空气压力也能够加速废气的排出。
3，通过在正时齿内的滑块和斜齿结合，使汽车在加速时燃烧室能提前点火，避免汽车加速时汽油燃烧不充分，造成汽油浪费。
4、通过在燃烧时进气口出增加加热装置，使冷空气预热，包装汽油能够完全燃烧；通过增加辅助排气系统，使发动机温度能够得到更好的控制。
5、在燃烧气进气管进气端和燃烧废气排气管出气端设置涡扇增压，形成了进排气共同增压的线性增压系统，保证燃烧充分的同时，随着发动机转速提高，进气量也逐渐增加，达到了发动机线性提速的效果，运行更加稳定；
6、发动机的冷却系统为风冷式，在气缸体外侧设置了完全封闭的冷却腔，并在冷却腔中设置螺旋状的散热片，形成螺旋分布的冷却气循环通道，同时设置了冷却气进排气管道，并在排气管道出气端设置涡扇增压，使冷却气进气端形成负压，增加冷却气体的进排气速度，冷却气以较高流动速度流过封闭的冷却腔中的循环通道后从排气端排出，尽可能快的将气缸内的热量带走，且随着发动机转速提高，排气增压涡扇的转速也会随着提高，以适应更高转速下的发动机冷却，另外，在气温较高或较低的季节可通过空调实现内循环冷却或预热，使发动机易于启动并保持在恒温下工作；
7、本技术方案中的进排气增压装置均通过曲轴齿轮提供动力，通过齿轮传动，不增加新的动力装置，简化了发动机的传动及正时系统；
8、基于冷却空腔结构，可实现气缸、气缸盖和冷却腔壳体独立配置，拆装维护便捷并更具有针对性，大大降低了更换气缸的成本，同时冷却腔结构还达到了隔音降噪的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的曲轴结构示意图；
图3是本发明的活塞结构示意图；
图4是本发明的活塞安装结构示意图；
图5是本发明的齿轮箱结构示意图
图6是本发明的进气管道结构示意图；
图7是本发明的排气管道结构示意图；
图8是本发明的排气门结构示意图；
图9是本发明的正时齿安装结构示意图；
图10是本发明的正时齿结构示意图；
图中：1-曲轴室，11-燃烧室，12-冷却室，2-曲轴组件，21-曲轴齿轮，22-凸块，23-连接小轴，3-凸轮轴，301-斜齿，302-复位弹簧，303-支撑轴承，31-柱塞泵，32-进油凸轮，33-进气凸轮，34-排气凸轮，35-排气连杆，36-进气连杆，37-正时齿，371-导槽，372-滑块，38-连接座，39-摇臂，4-缸盖，41-排气门，42-进气筒，43-排气筒，44-排气门进气管，45-温控电磁阀，46-导气孔，5-进气系统，51-进气支管，52-冷却进气口，53-燃烧室进气口，54-空气进管，55-空气滤清器，56-进气正时齿，57-进气涡扇，58-排气门进气主管，59-压力控制阀，6-进油系统，61-滤油阀，62-单向阀，7-点火系统，8-活塞，81-曲轴小轴，82-外轴承，83-活塞连杆瓦，84-内轴承，9-排气系统，91-排气管道，92-燃烧废气排出管，93-冷却废气排出管，94-消声器，95-排气涡扇。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种水平对置风冷却恒温发动机，包括曲轴室1、曲轴组件2、凸轮轴3、缸盖4、进气系统5、进油系统6、点火系统7、活塞8；所述曲轴室1的两端设置有燃烧室11，所述燃烧室11的外侧设置有冷却室12，所述燃烧室11和冷却室12的外端设置有缸盖4，所述缸盖4内设置有进气筒42和排气筒43,进气筒42和排气筒43之间设置有排气门41，所述进气筒42与进气系统5连接，所述排气筒43与排气系统9连接；所述曲轴室1的中部安装有曲轴组件2,曲轴组件2上安装有活塞8，所述凸轮轴3安装在曲轴室1的上端两侧，凸轮轴3上设置有进油凸轮32、进气凸轮33、排气凸轮34，所述进油凸轮32还与进油系统6连接，所述进气凸轮33、排气凸轮34分别与进气连杆36和排气连杆35连接,排气连杆35和进气连杆36分别通过摇臂39铰接在排气筒43和进气筒42上，所述缸盖4上还安装有点火系统7。当发动机启动时，曲轴2带动活塞8转动时，曲轴齿轮21驱动动正时齿37转动，正时齿37驱动凸轮轴3转动，凸轮轴3上的进气凸轮33首先推动进气连杆36，使进气筒42转动将其末端的孔与燃烧室11上的孔相对，使空气进入燃烧室11，然后进油凸轮32转动驱动柱塞泵31将油箱内的油吸取并喷射到燃烧室11内，同时点火系统7点火使汽油燃烧推动活塞8运动，当活塞8运动到顶端时，排气凸轮34带动排气连杆使排气筒43转动，使排气门41打开，通过活塞8下行的压力和进气管53的进气压力将燃烧后的废气通过排气系统9排出。冷却进气口52在发动机启动后处于长期进气状态，空气环冷却室12带走燃烧室上散热片发出的温度冲冷却废气出管93进入排气系统9。
所述排气门41上、进气筒42底部、排气筒43底部环形布置有若干排气孔46。进气筒42底部的导气孔46在燃烧室11燃烧时与排气门41上的排气孔46交叉，使燃烧室11内具有足够的压力推动活塞8，当燃烧室11结束燃烧后，进气筒42底部的导气孔46与排气门41上的排气孔46相对，排气筒43排气门41上的排气孔46相对，使进气筒42和排气筒43之间形成通道排出废气。
进一步的，为了方便活塞的装配和拆卸，所述活塞8通过活塞连杆瓦83安装在曲轴小轴81上，活塞连杆瓦83的内外圈分别安装有内轴承84和外轴承82，所述连杆瓦83为1/4的圆弧。所述曲轴组件2与曲轴齿轮21连接，曲轴齿轮21通过连接小轴23与凸块22的一端连接，凸块22的另一端安装有曲轴小轴81。通过由曲轴小轴81、连接小轴23、凸块22将曲轴组成可以分体式的结构，在通过设置分体式的活塞连杆瓦83，使活塞在拆卸时只需将轴承退下便可以卸出。
进一步的，所述进气系统5设置在曲轴室1的上方，进气系统5上设置有进气支管51分别通过冷却进气口52和燃烧室进气口53分别连接在冷却室12和进气筒42上，冷却进气和燃烧室进气通过同一主进气口进入发动机，是发动机整体结构变小；为了在寒冷天气能够保证进入燃烧室11的空气不会影响汽油的燃烧，所述燃烧室进气口53处还安装有空气加热装置；通过加热装置使空气进行预热；
进一步的，当排气筒43内温度过高而排气门41关闭时，使排气筒43此时能够具有足够的压力及冷却空气使废气快速排出并降低排气筒43和排出气体的温度，避免排出气体温度过高影响空气环境，排气筒43靠近排气门41处还安装有穿过端盖4的排气门进气管44，排气门进气管44与排气门进气主管58连接，排气门进气主管58连接在空气滤清器55后端，所述44上还安装有温控电磁阀45，通过增加一个进气管道直接进入排气筒43，并设置温控电池阀45自动开启；所述排气门进气主管58的接口处还安装有压力控制阀59，压力控制阀59可以更具排气系统9内的压力大小自动开启，补偿排气系统9的压力。
所述排气系统9包括排气管道91、燃烧废气排出管92、冷却废气排出管93，所述燃烧废气排出管92与排气筒43连接，所述冷却废气排出管93与冷却室12连接，所述排气管道91的末端还设置有消声器94。
所述凸轮轴3在安装正时齿37处设置有斜齿303，凸轮轴3末端安装有螺帽，螺帽和正时齿之间设置有复位弹簧302，所述正时齿37内开有向进气凸轮32倾斜的滑槽371，滑槽371内设置有自由滑动的滑块372，正时齿37内的滑块372根据正时齿37的转动速度产生不同大小的离心力使正时齿37沿斜齿303滑动，使正时齿37可以提前转动凸轮轴3，凸轮轴3可以提前带动各凸轮，使汽车在加速时实现提前点火。
所述进气主管5前端安装有进气涡扇57，所述排气主管道91后端安装有排气涡扇95，所述进气涡扇57和排气涡扇95均通过飞轮56驱动。使发动机进气系统5和排气系统9内有足够的压力。
所述进气连杆36和排气连杆35为空心结构。在进气凸轮33转动时带动柱塞泵31可以将曲轴室1内的机油通过进气连杆36注入缸盖4内的进气筒42和排气筒43外侧对其进行润滑，排气凸轮34转动时带动柱塞泵31可以将进入进气筒42和排气筒43外侧的机油通过排气连杆35回收到曲轴室1内。

Claims (9)

1.一种水平对置风冷却恒温发动机，包括曲轴室(1)、曲轴组件(2)、凸轮轴(3)、缸盖(4)、进气系统(5)、进油系统(6)、点火系统(7)、活塞(8)，其特征在于：所述曲轴室(1)的两端设置有燃烧室(11)，所述燃烧室(11)的外侧设置有冷却室(12)，所述燃烧室(11)和冷却室(12)的外端设置有缸盖(4)，所述缸盖(4)内设置有进气筒(42)和排气筒(43),进气筒(42)和排气筒(43)之间设置有排气门(41)，所述进气筒(42)与进气系统(5)连接，所述排气筒(43)与排气系统(9)连接；所述曲轴室(1)的中部安装有曲轴组件(2),曲轴组件(2)上安装有活塞(8)，所述凸轮轴(3)安装在曲轴室(1)的上端两侧，凸轮轴(3)上设置有进油凸轮(32)、进气凸轮(33)、排气凸轮(34)，所述进油凸轮(32)还与进油系统(6)连接，所述进气凸轮(33)、排气凸轮(34)分别与进气连杆(36)和排气连杆(35)连接,排气连杆(35)和进气连杆(36)分别通过摇臂(39)铰接在排气筒(43)和进气筒(42)上，所述缸盖(4)上还安装有点火系统(7)。
2.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述排气门(41)上、进气筒(42)底部、排气筒(43)底部环形布置有若干排气孔(46)。
3.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述活塞(8)通过活塞连杆瓦(83)安装在曲轴小轴(81)上，活塞连杆瓦(83)的内外圈分别安装有内轴承(84)和外轴承(82)，所述连杆瓦(83)为1/4的圆弧。
4.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述曲轴组件(2)与曲轴齿轮(21)连接，曲轴齿轮(21)通过连接小轴(23)与凸块(22)的一端连接，凸块(22)的另一端安装有曲轴小轴(81)。
5.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述进气系统(5)设置在曲轴室(1)的上方，进气系统(5)上设置有进气支管(51)分别通过冷却进气口(52)和燃烧室进气口(53)分别连接在冷却室(12)和进气筒(42)上，所述燃烧室进气口(53)处还安装有空气加热装置；排气筒(42)靠近排气门(41)处还安装有穿过端盖(4)的排气门进气管(44)，排气门进气管(44)与排气门进气主管(58)连接，排气门进气主管(58)连接在空气滤清器(55)后端，所述44上还安装有温控电磁阀(45)，所述排气门进气主管(58)的接口处还安装有压力控制阀(59)。
6.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述排气系统(9)包括排气管道(91)、燃烧废气排出管(92)、冷却废气排出管(93)，所述燃烧废气排出管(92)与排气筒(43)连接，所述冷却废气排出管(93)与冷却室(12)连接，所述排气管道(91)的末端还设置有消声器(94)。
7.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述凸轮轴(3)在安装正时齿(37)处设置有斜齿(303)，凸轮轴(3)末端安装有螺帽，螺帽和正时齿之间设置有复位弹簧(302)，所述正时齿(37)内开有向进气凸轮(32)倾斜的滑槽(371)，滑槽(371)内设置有自由滑动的滑块(372)。
8.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述进气主管(5)前端安装有进气涡扇(57)，所述排气主管道(91)后端安装有排气涡扇(95)，所述进气涡扇(57)和排气涡扇(95)均通过飞轮(56)驱动。
9.如权利要求1所述的水平对置风冷却恒温发动机，其特征在于：所述进气连杆(36)和排气连杆(35)为空心结构。
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