CN107023340A - 一种汽车发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车发动机，属于汽车技术领域。它解决了现有汽车体积较大等技术问题。一种汽车发动机，包括气缸体、燃烧室、进气口、进气孔、排气孔、置于燃烧室内的气缸活塞、进气门、排气门、凸轮轴和凸轮块，进气口位于气缸体的上端，进气孔与进气口相通，进气门插设在气缸体上，进气门包括相连接的气门连杆一和气门挡圈，排气门包括相连接的气门连杆二和气门活塞，气门连杆一为中空结构，气门连杆二和气门活塞均插设在上述气门连杆一的中空腔内，凸轮块固定在凸轮轴上；凸轮块与气门连杆一和气门连杆二的上端抵靠，且能够控制气门连杆一和气门连杆二上下移动。本发明具有体积小、能耗低等优点。

Description

一种汽车发动机
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种汽车发动机。
背景技术
随着我国汽车工业和经济社会的发展，中国已经成为世界上最大的汽车消费国。
汽车发动机是汽车三大件之一，是汽车的核心技术之一，燃油发动机一般都是四冲程结构，包括吸气、压缩、燃烧和排气四个工作单程，随着发动机技术的不断进步，发动机趋向于高精度、小尺寸、节能、减排等反向发展。
现有技术中，发动机采用单独的进气门和单独的排气门，这种结构的发动机存在如下缺陷：1、发动机体积较大，占用汽车舱内空间；为了避免空间的限制，缸数较多的发动机不得不通过改变其放置方向来迎合整个汽车空间的需要；2、压缩比较小，动力性能有待改良；3、燃料燃烧不充分，部分未燃烧充分的燃料以废气的方式排出，浪费能源、油耗较高、污染环境。
为了解决上述问题，技术人员也不断的尝试新的方法，其中，涡轮增压设备、废气再循环系统、马自达独创的高压缩比的蓝天创驰技术等，然而，这些改良发动机燃油经济性、动力性、降排性能的方式都是采用外置的其他设备来实现，这不仅增大了发动机的制造成本，而且，需要大量的电子控制设备作为辅助，虽然这些技术都较为成熟，然而，其性价比和综合性能受约，发动机本身的进排气方式不改变，一味的依靠外置设备来改良补缺，这终归影响发动机技术的发展，而且会使通过改良发动机本身来获取高性能的道路越走越窄，于整个发动机和汽车行业的发展不利。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种汽车发动机，本发明所要解决的技术问题是通过改变进排气结构，实现缩小发动机体积的目的。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车发动机，其特征在于，本发动机包括气缸体、燃烧室、进气口、进气孔、排气孔、置于燃烧室内的气缸活塞、进气门、排气门、凸轮轴和凸轮块，所述进气口位于所述气缸体的上端，所述进气孔与所述进气口相通，所述进气门插设在所述气缸体上，且能够遮挡所述进气口，所述进气门包括相连接的气门连杆一和气门挡圈，所述排气门包括相连接的气门连杆二和气门活塞，所述气门连杆一为中空结构，所述气门连杆二和气门活塞均插设在上述气门连杆一的中空腔内，所述气门连杆一上开设有能够连通燃烧室和排气孔的出气孔，所述凸轮块固定在所述凸轮轴上；所述凸轮块与所述气门连杆一和气门连杆二的上端抵靠，且能够控制气门连杆一和气门连杆二上下移动。
通过正时皮带控制的凸轮轴带动凸轮块驱使进气门和排气门上下移动，实现气缸的进气、压缩、燃烧、压缩等，由于排气门设置在进气门内，节约排气门和其附属结构的布置空间，缩小发动机的横向空间。
在上述的一种汽车发动机中，所述气缸体内设置有一避让腔，所述气门连杆一外表面设置有挡圈一，所述气门连杆一的内表面设置有挡圈二，所述气门连杆二的外壁上设置有与所述挡圈二平行的挡圈三，所述避让腔的顶部壁面与挡圈一之间固定设置有压簧弹簧一，所述挡圈二与挡圈三之间固定设置有压缩弹簧二。
压缩弹簧一和压缩弹簧二能够保障进气门和排气门实时的复位，确保气门开启和关闭准确无误，同时，受到燃烧室的高压高温作用，进气门和排气门的开关精度能够得到双层保障。
再者，所述凸轮块包括两个顶轮一和一个顶轮二，所述顶轮一位于两个所述顶轮二之间，所述顶轮一上具有一凸块一，所述顶轮二上具有一凸块二和一凹口。
进一步的，所述凸块一的顶点至凸轮轴的轴线之间的连线与凸块二的顶点至凸轮轴的轴线之间的连线呈一夹角，所述夹角在78°～102°之间。根据发动机调配的需要，该夹角可调节进气时间和废气排放时间。
作为优选，所述凸块一的顶点至凸轮轴的轴线之间的连线与凸块二的顶点至凸轮轴的轴线之间的连线之间的夹角在78°～90°之间。
随着发动机技术的进步和燃油品质的提高，夹角设置在78°～90°之间，能够提高废气利用比例，降低热量排放，通过其他方式来增加氧气占比，避免燃油燃烧不充分。
进一步的，所述气门连杆一的上端具有一避让槽；所述避让槽的横向尺寸大于所述顶轮二的横向尺寸。该避让槽为了防止顶轮一和顶轮二之间的干扰。
进一步的，所述出气孔位于气门活塞的上行最高点和下行最低点之间。
进一步的，所述进气孔的孔径沿进气方向逐渐扩大，所述排气孔的孔径沿排气方向逐渐扩大。增大排气压力，产生进气时的负压，在通过气门活塞的下行，进一步增大进气涡流，提高进气量。
进一步的，所述进气孔初始位置的孔径为排气孔初始位置的孔径的6～8倍。排气时，废气高温高压，作为占比在20％以上的能量，通过排气孔孔径初始位置较小，然后逐渐扩大的方式，降低热量散失，在排气的前半个行程，通过气门活塞的下移，排气的通道瞬间畅通，然而，出去孔和排气孔初始位置孔径较小，行程高压排气，在排气的后半个行程，气门活塞逐渐关闭气门连杆一的下端开口，并继续上移，压缩气门活塞与气门连杆一之间的空间，形成较大的压力，同时在气门活塞的下方形成负压，在进气门开启时，能够迅速形成进气涡流，而且，在气门活塞的下移过程中，维持进气量不变的前提下，缩小燃烧室的容积，提高压缩比，使燃油经济性和燃烧效果得到提高。
在上述的一种汽车发动机中，所述气缸体内具有冷却液腔，所述避让腔与所述冷却液腔相通；所述冷却液腔和避让腔内均填注有冷却液。
冷却液在气门连杆一和气门连杆二的搅动下，能够与其他部位的冷却液进行快速的循环，这不仅仅是提高了小体积发动机的散热性能，而且，对进气门和排气门相互穿插叠合的结构而言，高效降温、高效除杂润滑的要求得到了保障。
对于气门连杆一而言，两个弧形的接触断面与顶轮二高速碰撞和摩擦，由于接触面较大，而且接触点随时变化，导柱其不容易形成磨损不均等情况发生，提高了进气门密闭性和可靠性。
进气过程中的前半个行程，在出气孔的扰流作用下，气门活塞下方的气门连杆一的内腔内的高压气体对进气孔的副作用减少，而且，由于出气孔的设置远离进气孔主要进气部位，出气口的气流对进气的副作用也几乎很小，这就大大提高了进气量；在进气过程的后半个行程中，进气惯性力逐渐消失，产生回流惯性力，出气孔能够起到平衡气压的作用，使回流惯性力作用减弱，在气门活塞的下移过程中增大燃烧室的起始压力，同时增大压缩比，提高燃油经济性和动力性能。
通过缩小排气孔的初始孔径，部分废气来不及排出，而进入进气孔，形成进气孔回流现象，在气门打开过程中，气流迅速反向，形成惯性力，将部分废气和清洁大气灌入燃烧室，类似废气再循环系统的作用，有节能减排的效果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、冷却液在气门连杆一和气门连杆二的搅动下，能够与其他部位的冷却液进行快速的循环，这不仅仅是提高了小体积发动机的散热性能，而且，对进气门和排气门相互穿插叠合的结构而言，高效降温、高效除杂润滑的要求得到了保障。
2、对于气门连杆一而言，两个弧形的接触断面与顶轮二高速碰撞和摩擦，由于接触面较大，而且接触点随时变化，导柱其不容易形成磨损不均等情况发生，提高了进气门密闭性和可靠性。
3、进气过程中的前半个行程，在出气孔的扰流作用下，气门活塞下方的气门连杆一的内腔内的高压气体对进气孔的副作用减少，而且，由于出气孔的设置远离进气孔主要进气部位，出气口的气流对进气的副作用也几乎很小，这就大大提高了进气量；在进气过程的后半个行程中，进气惯性力逐渐消失，产生回流惯性力，出气孔能够起到平衡气压的作用，使回流惯性力作用减弱，在气门活塞的下移过程中增大燃烧室的起始压力，同时增大压缩比，提高燃油经济性和动力性能。
4、通过缩小排气孔的初始孔径，部分废气来不及排出，而进入进气孔，形成进气孔回流现象，在气门打开过程中，气流迅速反向，形成惯性力，将部分废气和清洁大气灌入燃烧室，类似废气再循环系统的作用，有节能减排的效果。
附图说明
图1是本汽车发动机在进气过程中的截面图。
图2是本汽车发动机在压缩过程中的截面图。
图3是本汽车发动机在做功过程中的截面图。
图4是本汽车发动机在排气过程中的截面图。
图5是本汽车发动机中凸轮轴和凸轮块的结构示意图。
图6是本汽车发动机中气门连杆一的立体结构示意图。
图7是图5中A方向上的截面图。
图中，1、气缸体；2、燃烧室；31、进气口；32、进气孔；33、排气孔；34、气缸活塞；35、进气门；351、气门连杆一；3511、出气孔；352、气门挡圈；36、排气门；361、气门连杆二；362、气门活塞；37、凸轮轴；38、凸轮块；381、顶轮一；382、顶轮二；383、凸块一；384、凸块二；385、凹口；4、避让腔；41、挡圈一；42、挡圈二；43、挡圈三；45、压簧弹簧一；46、压缩弹簧二；5、避让槽；6、冷却液腔。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图5和图7所示，本发动机包括气缸体1、燃烧室2、进气口31、进气孔32、排气孔33、置于燃烧室2内的气缸活塞34、进气门35、排气门36、凸轮轴37和凸轮块38，进气口31位于气缸体1的上端，进气孔32与进气口31相通，进气门35插设在气缸体1上，且能够遮挡进气口31，进气门35包括相连接的气门连杆一351和气门挡圈352，排气门36包括相连接的气门连杆二361和气门活塞362，气门连杆一351为中空结构，气门连杆二361和气门活塞362均插设在上述气门连杆一351的中空腔内，气门连杆一351上开设有能够连通燃烧室2和排气孔33的出气孔3511，凸轮块38固定在凸轮轴37上；凸轮块38与气门连杆一351和气门连杆二361的上端抵靠，且能够控制气门连杆一351和气门连杆二361上下移动。
通过正时皮带控制的凸轮轴37带动凸轮块38驱使进气门35和排气门36上下移动，实现气缸的进气、压缩、燃烧、压缩等，由于排气门36设置在进气门35内，节约排气门36和其附属结构的布置空间，缩小发动机的横向空间。
如图1所示，气缸体1内设置有一避让腔4，气门连杆一351外表面设置有挡圈一41，气门连杆一351的内表面设置有挡圈二42，气门连杆二361的外壁上设置有与挡圈二42平行的挡圈三43，避让腔4的顶部壁面与挡圈一41之间固定设置有压簧弹簧一45，挡圈二42与挡圈三43之间固定设置有压缩弹簧二46。
压缩弹簧一和压缩弹簧二46能够保障进气门35和排气门36实时的复位，确保气门开启和关闭准确无误，同时，受到燃烧室2的高压高温作用，进气门35和排气门36的开关精度能够得到双层保障。
如图7所示，凸轮块38包括两个顶轮一381和一个顶轮二382，顶轮一381位于两个顶轮二382之间，顶轮一381上具有一凸块一383，顶轮二382上具有一凸块二384和一凹口385。
凸块一383的顶点至凸轮轴37的轴线之间的连线与凸块二384的顶点至凸轮轴37的轴线之间的连线呈一夹角，夹角在78°～102°之间；根据发动机调配的需要，该夹角可调节进气时间和废气排放时间。
作为优选，凸块一383的顶点至凸轮轴37的轴线之间的连线与凸块二384的顶点至凸轮轴37的轴线之间的连线之间的夹角在78°～90°之间；随着发动机技术的进步和燃油品质的提高，夹角设置在78°～90°之间，能够提高废气利用比例，降低热量排放，通过其他方式来增加氧气占比，避免燃油燃烧不充分。
如图6所示，气门连杆一351的上端具有一避让槽5；避让槽5的横向尺寸大于顶轮二382的横向尺寸。该避让槽5为了防止顶轮一381和顶轮二382之间的干扰。
出气孔3511位于气门活塞362的上行最高点和下行最低点之间。
进气孔32的孔径沿进气方向逐渐扩大，排气孔33的孔径沿排气方向逐渐扩大；增大排气压力，产生进气时的负压，在通过气门活塞362的下行，进一步增大进气涡流，提高进气量。
进气孔32初始位置的孔径为排气孔33初始位置的孔径的6～8倍，如图4所示，排气时，废气高温高压，作为占比在20％以上的能量，通过排气孔33孔径初始位置较小，然后逐渐扩大的方式，降低热量散失，在排气的前半个行程，通过气门活塞362的下移，排气的通道瞬间畅通，然而，出去孔和排气孔33初始位置孔径较小，行程高压排气，在排气的后半个行程，气门活塞362逐渐关闭气门连杆一351的下端开口，并继续上移，压缩气门活塞362与气门连杆一351之间的空间，形成较大的压力，同时在气门活塞362的下方形成负压，在进气门35开启时，能够迅速形成进气涡流，而且，在气门活塞362的下移过程中，维持进气量不变的前提下，缩小燃烧室2的容积，提高压缩比，使燃油经济性和燃烧效果得到提高。
气缸体1内具有冷却液腔6，避让腔4与冷却液腔6相通；冷却液腔6和避让腔4内均填注有冷却液；冷却液在气门连杆一351和气门连杆二361的搅动下，能够与其他部位的冷却液进行快速的循环，这不仅仅是提高了小体积发动机的散热性能，而且，对进气门35和排气门36相互穿插叠合的结构而言，高效降温、高效除杂润滑的要求得到了保障。
如图2和图6所示，对于气门连杆一351而言，两个弧形的接触断面与顶轮二382高速碰撞和摩擦，由于接触面较大，而且接触点随时变化，导柱其不容易形成磨损不均等情况发生，提高了进气门35密闭性和可靠性。
如图1、图2、图3和图4所示，进气过程中的前半个行程，在出气孔3511的扰流作用下，气门活塞362下方的气门连杆一351的内腔内的高压气体对进气孔32的副作用减少，而且，由于出气孔3511的设置远离进气孔32主要进气部位，出气口的气流对进气的副作用也几乎很小，这就大大提高了进气量；在进气过程的后半个行程中，进气惯性力逐渐消失，产生回流惯性力，出气孔3511能够起到平衡气压的作用，使回流惯性力作用减弱，在气门活塞362的下移过程中增大燃烧室2的起始压力，同时增大压缩比，提高燃油经济性和动力性能。
通过缩小排气孔33的初始孔径，部分废气来不及排出，而进入进气孔32，形成进气孔32回流现象，在气门打开过程中，气流迅速反向，形成惯性力，将部分废气和清洁大气灌入燃烧室2，类似废气再循环系统的作用，有节能减排的效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种汽车发动机，其特征在于，本发动机包括气缸体(1)、燃烧室(2)、进气口(31)、进气孔(32)、排气孔(33)、置于燃烧室(2)内的气缸活塞(34)、进气门(35)、排气门(36)、凸轮轴(37)和凸轮块(38)，所述进气口(31)位于所述气缸体(1)的上端，所述进气孔(32)与所述进气口(31)相通，所述进气门(35)插设在所述气缸体(1)上，且能够遮挡所述进气口(31)，所述进气门(35)包括相连接的气门连杆一(351)和气门挡圈(352)，所述排气门(36)包括相连接的气门连杆二(361)和气门活塞(362)，所述气门连杆一(351)为中空结构，所述气门连杆二(361)和气门活塞(362)均插设在上述气门连杆一(351)的中空腔内，所述气门连杆一(351)上开设有能够连通燃烧室(2)和排气孔(33)的出气孔(3511)，所述凸轮块(38)固定在所述凸轮轴(37)上；所述凸轮块(38)与所述气门连杆一(351)和气门连杆二(361)的上端抵靠，且能够控制气门连杆一(351)和气门连杆二(361)上下移动。
2.根据权利要求1所述一种汽车发动机，其特征在于，所述气缸体(1)内设置有一避让腔(4)，所述气门连杆一(351)外表面设置有挡圈一(41)，所述气门连杆一(351)的内表面设置有挡圈二(42)，所述气门连杆二(361)的外壁上设置有与所述挡圈二(42)平行的挡圈三(43)，所述避让腔(4)的顶部壁面与挡圈一(41)之间固定设置有压簧弹簧一(45)，所述挡圈二(42)与挡圈三(43)之间固定设置有压缩弹簧二(46)。
3.根据权利要求2所述一种汽车发动机，其特征在于，所述凸轮块(38)包括两个顶轮一(381)和一个顶轮二(382)，所述顶轮一(381)位于两个所述顶轮二(382)之间，所述顶轮一(381)上具有一凸块一(383)，所述顶轮二(382)上具有一凸块二(384)和一凹口(385)。
4.根据权利要求3所述一种汽车发动机，其特征在于，所述凸块一(383)的顶点至凸轮轴(37)的轴线之间的连线与凸块二(384)的顶点至凸轮轴(37)的轴线之间的连线呈一夹角，所述夹角在78°～102°之间。
5.根据权利要求4所述一种汽车发动机，其特征在于，所述凸块一(383)的顶点至凸轮轴(37)的轴线之间的连线与凸块二(384)的顶点至凸轮轴(37)的轴线之间的连线之间的夹角在78°～90°之间。
6.根据权利要求5所述一种汽车发动机，其特征在于，所述气门连杆一(351)的上端具有一避让槽(5)；所述避让槽(5)的横向尺寸大于所述顶轮二(382)的横向尺寸。
7.根据权利要求6所述一种汽车发动机，其特征在于，所述出气孔(3511)位于气门活塞(362)的上行最高点和下行最低点之间。
8.根据权利要求7所述一种汽车发动机，其特征在于，所述进气孔(32)的孔径沿进气方向逐渐扩大，所述排气孔(33)的孔径沿排气方向逐渐扩大。
9.根据权利要求8所述一种汽车发动机，其特征在于，所述进气孔(32)初始位置的孔径为排气孔(33)初始位置的孔径的6～8倍。
10.根据权利要求9所述一种汽车发动机，其特征在于，所述气缸体(1)内具有冷却液腔(6)，所述避让腔(4)与所述冷却液腔(6)相通；所述冷却液腔(6)和避让腔(4)内均填注有冷却液。
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