CN109469547B - 一种气缸同轴布置的水平对置发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种水平对置发动机。一种气缸同轴布置的水平对置发动机，其技术方案是：在活塞连杆组件中一组相对的绞点处分别连接有一个活塞连杆导向块；活塞的数量有两个，分别位于水平对置的气缸内；两个活塞的端部分别与活塞连杆组件中另一组相对的绞点连接；活塞连杆导向杆为两根平行布置并与发动机壳体固定连接的直杆；两个活塞连杆导向块套接在活塞连杆导向杆上；每个活塞连杆导向块均通过一个曲轴连杆与一个曲轴连接。本发明通过将对置活塞组同轴布置消除了传统发动机由于气缸不完全对称而引起的抖动，提高了发动机的能量利用率，减小了发动机抖动，而且延长了气缸与活塞的使用寿命。

Description

一种气缸同轴布置的水平对置发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种水平对置发动机。

背景技术

目前投入使用的曲柄连杆式发动机气缸布置方式通常分为单向直列型，V型排列型和水平对置型，其中水平对置发动机为曲轴两侧气缸夹角为180°的特殊V型发动机。

水平对置发动机相比于传统单向直列型发动机的优势主要体现在：1.发动机自身高度低，利于降低整车重心，增强汽车的行驶稳定性；2.发动机自身抖动较小，大大降低车身的抖动，噪音较小；3.发动机转速提升很大，利于发挥出最大功率。

同时气缸水平对置的布置形式也存在许多缺点：1.同所有曲柄连杆机构的发动机一样，水平对置发动机运行过程中，曲轴对活塞的反作用力使得活塞对气缸内壁有交变压力，浪费能量的同时，降低了活塞和气缸的使用寿命；2.气缸水平放置的布置方式导致活塞所受重力方向与自身轴线方向垂直，因此活塞靠近发动机底部一侧与缸壁间的摩擦力远大于另一侧，这会使得缸壁磨损不均匀。这些特点使得水平对置发动机制造成本与保养成本高昂。

发明内容

本发明的目的是：针对现有水平对置发动机布置形式存在的缺点，提供一种气缸同轴布置的水平对置发动机。

本发明的技术方案是：一种气缸同轴布置的水平对置发动机，包括：活塞连杆组件、两个气缸、活塞连杆导向块、活塞连杆导向杆、曲轴连杆以及曲轴；

所述活塞连杆组件由四根结构相同的弧形连杆首尾相连组成；在所述活塞连杆组件竖直方向的两个连接点处各设置一个活塞连杆导向块，通过所述活塞连杆导向块连接该连接点处的两个连杆；

在所述活塞连杆组件的左右两侧各设置一个气缸，且两个气缸同轴布置；每个气缸内设置一个活塞，两个所述活塞的活塞杆端部分别通过活塞销与活塞连杆组件中水平方向的两个连接点销接；

两根平行布置的活塞连杆导向杆分别竖直设置在活塞连杆组件的前后两侧，所述活塞连杆导向杆与发动机壳体固定连接；所述活塞连杆导向杆的两端分别穿过上下两个活塞连杆导向块；所述活塞连杆导向块能够沿活塞连杆导向杆在竖直方向移动；

所述活塞连杆导向块的一端通过活塞连杆导向销连接曲轴连杆，所述曲轴连杆与曲轴相连；

本装置在做功行程中，高温燃气膨胀推动活塞往复直线运动，活塞带动活塞连杆组件的四根连杆始终关于对称平面运动，在此过程中活塞连杆导向杆通过活塞连杆导向块起到对活塞连杆组件的导向支撑作用，保证活塞连杆组件运动平稳；活塞连杆导向块与活塞连杆导向杆配合，将活塞的往复直线运动转化为活塞连杆导向块的往复直线运动，进一步地，活塞连杆导向块的往复直线运动通过曲轴连杆的运动转化为曲轴的连续旋转运动，曲轴持续输出动力。此种布置方式实现了各组对置活塞同轴运动，完全消除了不同轴布置的对置活塞对曲轴所产生不均匀力矩而引起的发动机抖动。

进一步的，水平对置发动机还包括：所述活塞支撑块套装在活塞杆上，与活塞杆间隙配合，活塞支撑块与气缸内壁固定连接，对活塞起到支撑导向作用。本装置运行过程中，活塞所受合力只有轴向力，完全消除了传统发动机曲轴对活塞的反作用力引起的活塞与缸壁之间的交变压力，同时安装在缸内的活塞支撑块避免了活塞因重力作用而对缸壁各部分摩擦程度不同，实现了活塞运动过程中对缸壁各方向压力均匀。

有益效果：

与传统水平对置发动机相比，本发明完全消除了水平对置发动机气缸内壁顶部与底部之间摩损不均匀的问题，同时消除了活塞对气缸内壁的侧压力。

对置活塞组同轴布置消除了传统发动机由于气缸不完全对称而引起的抖动，本发明不仅提高了发动机的能量利用率，减小了发动机抖动，而且延长了气缸与活塞的使用寿命，进而延长了发动机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构正视图；

图2为本发明的整体结构左视图；

图3为本发明的整体结构俯视图；

图4为本发明活塞连杆组件的结构示意图；

图5为该水平对置发动机的运动状态示意图。

图中：1-活塞；2-活塞支撑块；3-活塞连杆组件；31-第一连杆；32-第二连杆；33-第三连杆；34-第四连杆；4-活塞连杆导向块；5-活塞连杆导向杆；6-活塞连杆导向销；7-曲轴连杆；8-曲轴；9-活塞销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

参见附图1-3，本实施例提供一种气缸同轴布置的水平对置发动机，包括：活塞1、活塞连杆组件3、活塞连杆导向杆5、曲轴连杆7以及曲轴8；

参见附图4，活塞连杆组件3由结构相同的弧形第一连杆31、第二连杆32、第三连杆33、第四连杆34依次首尾相连组成的环形结构；由于四根连杆结构相同，则活塞连杆组件3上下对称、左右对称。

其中活塞连杆组件3竖直方向的两个连接点处各设置一个活塞连杆导向块4，通过活塞连杆导向块4连接该连接点处的两个连杆；

在活塞连杆组件3的左右两侧各设置一个气缸，且两个气缸同轴布置；每个气缸内设置一个活塞1，两个活塞1的活塞杆端部分别通过活塞销9与活塞连杆组件3中水平方向的两个连接点销接；即活塞连杆组件平方向的两个连接点通过活塞销9连接对应方向的活塞1和该连接点处的两个连杆。

两根平行布置的活塞连杆导向杆5分别竖直设置在活塞连杆组件3的前后两侧，活塞连杆导向杆5与发动机壳体固定连接；活塞连杆导向块4两端设置有用于使活塞连杆导向杆5穿过的通孔，活塞连杆导向杆5的上下两端分别穿过上下两个活塞连杆导向块 4；活塞连杆导向块4与活塞连杆导向杆5滑动配合，活塞连杆导向块4能够沿活塞连杆导向杆5在竖直方向进行往复直线运动。

活塞连杆导向块4的一端通过活塞连杆导向销6连接曲轴连杆7，曲轴连杆7与曲轴8连接。

如图5所示，本装置在做功行程中，高温燃气膨胀推动活塞1往复直线运动，活塞 1带动活塞连杆组件3的四根连杆始终关于对称平面运动，在此过程中活塞连杆导向杆 5通过活活塞连杆导向块4对活塞连杆组件3起到导向支撑作用，保证活塞连杆组件3 运动平稳；活塞连杆导向块4与活塞连杆导向杆5配合，将活塞1的水平的往复直线运动转化为活塞连杆导向块4竖直的往复直线运动，进一步地，活塞连杆导向块4的往复直线运动通过曲轴连杆7的运动转化为曲轴8的连续旋转运动，曲轴8持续输出动力。

上述方案中，具体的，活塞1与气缸内高温燃气接触，承受高温燃气所产生的压力；活塞外圆周面上设置有环形槽，环形槽包括密封油环以及密封气环。

进一步的，水平对置发动机还包括：活塞支撑块2；活塞支撑块2套装在活塞杆上，与活塞杆间隙配合，活塞支撑块2内壁配合面为耐摩擦导向面；活塞支撑块2与气缸内壁固定连接，对活塞1的运动起到支撑导向作用。本装置运行过程中，活塞1所受合力只有轴向力，完全消除了传统发动机曲轴对活塞的反作用力引起的活塞与缸壁之间的交变压力，同时安装在缸内的活塞支撑块2避免了活塞1因重力作用而对缸壁各部分摩擦程度不同，实现了活塞运动过程中对缸壁各方向压力均匀。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种气缸同轴布置的水平对置发动机，其特征在于，包括：活塞连杆组件(3)、两个气缸、活塞连杆导向块(4)、活塞连杆导向杆(5)、曲轴连杆(7)以及曲轴(8)；

所述活塞连杆组件(3)由四根结构相同的弧形连杆首尾相连组成，所述活塞连杆组件(3)上下对称、左右对称；在所述活塞连杆组件(3)竖直方向的两个连接点处各设置一个活塞连杆导向块(4)，通过所述活塞连杆导向块(4)连接该连接点处的两个连杆；

在所述活塞连杆组件(3)的左右两侧各设置一个气缸，且两个气缸同轴布置；每个气缸内设置一个活塞(1)，两个所述活塞(1)的活塞杆端部分别通过活塞销(9)与活塞连杆组件(3)中水平方向的两个连接点销接；

所述活塞连杆导向杆(5)与发动机壳体固定连接，其两端分别穿过上下两个活塞连杆导向块(4)；所述活塞连杆导向块(4)能够沿活塞连杆导向杆(5)的轴向往复运动；

所述活塞连杆导向块(4)的一端通过活塞连杆导向销(6)连接曲轴连杆(7)，所述曲轴连杆(7)与曲轴(8)相连；

做功行程中，高温燃气膨胀推动所述活塞(1)往复直线运动，所述活塞(1)带动活塞连杆组件(3)的四根连杆始终关于对称平面运动，在此过程中所述活塞连杆导向杆(5)通过所述活塞连杆导向块(4)起到对活塞连杆组件(3)的导向支撑作用；所述活塞连杆导向块(4)与所述活塞连杆导向杆(5)配合，将所述活塞(1)的往复直线运动转化为活塞连杆导向块(4)的往复直线运动，活塞连杆导向块(4)的往复直线运动通过曲轴连杆(7)的运动转化为曲轴(8)的连续旋转运动，使所述曲轴(8)持续输出动力；

还包括：活塞支撑块(2)；所述活塞支撑块(2)套装在活塞杆上，与活塞杆间隙配合，所述活塞支撑块(2)内壁配合面为耐摩擦导向面；活塞支撑块(2)与气缸内壁固定连接；通过所述活塞支撑块(2)实现活塞运动过程中对缸壁各方向压力均匀；

所述活塞(1)端部与所述气缸内高温燃气接触；所述活塞(1)外圆周面上设置有两个以上环形槽，所述环形槽包括有密封油环以及密封气环；

两根平行布置的活塞连杆导向杆(5)分别竖直设置在活塞连杆组件(3)的前后两侧。

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