CN110439682B - 对置发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对置发动机，包括对置设置的若干对气缸、曲轴箱、活塞组件、曲轴和连杆，还包括驱动组件和由所述驱动组件驱动的气门组件；所述驱动组件包括与曲轴空间垂直的凸轮轴、由凸轮轴驱动的挺杆组件和在挺杆组件的驱动下摆动并驱动气门组件的气门摇臂组件；所述凸轮轴与曲轴垂直交错传动；曲轴直接驱动凸轮轴驱动气门摇臂带动进气门和排气门往复开合，曲轴直接输出，中间无传动变速机构，结构紧凑，有助于发动机轻量化；同时垂直轴输出非常有助于发动机在飞行器特别时在直升机上的布置；挺杆和挺柱外置于发动机腔体，利于发动机体积缩小和整体轻量化，提高发动机功重比。

Description

对置发动机

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种对置发动机。

背景技术

发动机的配气机构是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合工质(汽油机)或空气(柴油机)得以及时进入气缸、废气得以及时从气缸排出的装置。

现有的对置发动机多为四冲程发动机；四冲程发动机的工作循环由4个活塞行程组成，即进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程，在这个过程中，活塞上下往复运动四个行程，相应的曲轴旋转两周。四冲程发动机相对于两冲程发动机来说燃油消耗量小，起动性能好，故障率低，因而得到广泛应用。四冲程发动机的配气机构一般包括进气门、排气门、摇臂、凸轮轴以及凸轮轴定时带轮(由曲轴定时带轮驱动)等，其作用是使可燃混合工质及时充入气缸并及时从气缸排除废气。现有的四冲程发动机配气机构存在的主要问题如下：

1)凸轮轴往往和曲轴平行设置，并通过齿轮或链条传动连接，结构复杂，发动机重量大，传动效率降低，开发及维护成本增加；

2)配气机构的挺柱和挺杆往往内置于发动机腔体内，不利于发动机的体积缩小及轻量化；

3)配气机构气门夹角较大，造成进气阻力增加，发动机的进气效率低。

基于以上问题，本发明提供一种对置发动机，该发动机的曲轴直接与凸轮轴空间垂直并直接驱动凸轮轴，中间无传动变速机构，传动效率高，发动机的开发及维护成本低，利于发动机体积的缩小和整体的轻量化及提高发动机的功重比；同时，该配气机构的气门夹角为0°，可最大化的降低进气阻力及提高进气效率；且结构简单紧凑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种对置发动机，该发动机的曲轴直接与凸轮轴空间垂直并直接驱动凸轮轴，中间无传动变速机构，传动效率高，发动机的开发及维护成本低，利于发动机体积的缩小和整体的轻量化及提高发动机的功重比；同时，该配气机构的气门夹角为0°，可最大化的降低进气阻力及提高进气效率；且结构简单紧凑。

本发明的对置发动机，包括气缸、曲轴箱、活塞组件、曲轴和连杆，还包括驱动组件和由所述驱动组件驱动的气门组件；所述驱动组件包括与曲轴空间垂直的凸轮轴、由凸轮轴驱动的挺杆组件和在挺杆组件的驱动下摆动并驱动气门组件的气门摇臂组件；所述曲轴与凸轮轴空间垂直即曲轴的轴线与凸轮轴的轴线垂直，该空间布置结构可有效利用发动机腔室内部空间，便于曲轴作为直接驱动件驱动气门组件。

进一步，在压缩冲程时，燃烧室中的部分混合工质由活塞组件的活塞环与气缸之间的间隙下窜至所述曲轴箱中；所述混合工质中含有雾化润滑油，所述混合工质能对所述对置发动机中运动副进行润滑。混合工质中的雾化润滑油直接润滑各运动副，不需要机油泵将液体机油供给入发动机中，减少了密封结构(如密封圈、油封、纸垫等)的设置数量，从而简化发动机结构，大大减轻发动机重量，提升功重比，这种高功重比发动机非常适合运用在无人机上；同时混合工质中的汽油成分易挥发，可以吸取周边热量，流动的混合工质也能持续带走零件表面处的热量，冷却效果好；此外，流动的混合工质还能够带走发动机中细小的粉尘颗粒，起到了清洁的作用。

进一步，所述凸轮轴与曲轴垂直交错传动；所述曲轴与凸轮轴的传动处沿轴向设置有斜向相互啮合的齿轮，使得曲轴可驱动垂直于其的凸轮轴转动，在此不再赘述；

进一步，所述凸轮轴上具有进气凸轮和排气凸轮，所述挺杆组件包括进气挺杆和排气挺杆，所述进气凸轮和排气凸轮设置于所述凸轮轴的轴向两端并对应驱动进气挺杆和排气挺杆进而驱动相应的气门组件；所述进气凸轮设置于凸轮轴轴向的一端，排气凸轮设置于凸轮轴的轴向另一端，进气凸轮驱动进气挺杆，排气凸轮驱动排气挺杆，进气挺杆驱动相应的进气气门，排气挺杆驱动相应的排气气门；凸轮轴与曲轴均内置于发动机腔体内；

进一步，所述进气挺杆和排气挺杆外置于发动机腔体并外套有挺杆保护套；所述进气凸轮通过进气挺柱驱动进气挺杆，所述排气凸轮通过排气挺柱驱动排气挺杆；所述进气挺柱和排气挺柱外置于曲轴箱并外套有挺柱密封套；所述进气挺柱和排气挺柱的挺柱密封套一端密封连接于曲轴箱并与发动机腔体连通，另一端对应连通于进气挺杆和排气挺杆的挺杆保护套；所述挺杆保护套为轴向两端开口的管状密封套，进气挺杆保护套和排气挺杆保护套的设置利于对进气挺杆和排气挺杆的保护及利于混合工质在密封套管内的流通实现对进、排气挺杆及该挺杆气门摇臂连接处的润滑；通过增设进气挺柱和排气挺柱，利于通过设置于同一凸轮轴轴向两端进气凸轮和排气凸轮对进气挺杆和排气挺杆的对应驱动；进气挺柱和排气挺柱的外置进一步利于发动机腔体的体积缩小及发动机整体的减重；其中挺柱密封套为轴向两端开口的管状密封套，所述进气挺柱密封套和排气挺柱密封套的设置利于对进气挺柱和排气挺柱的保护及利于润滑油在密封套内的流通实现对挺柱(包括进气挺柱和排气挺柱)与进气凸轮和排气凸轮连接处及挺柱(包括进气挺柱和排气挺柱)与挺杆(包括进气挺杆和排气挺杆)连接处的润滑；其中进气挺柱和排气挺柱的挺柱密封套一端与发动机腔体连通，另一端对应连通于进气挺杆和排气挺杆的挺杆保护套，利于发动机内的混合工质进入进气挺柱密封套和排气挺柱密封套内及进气挺杆保护套和排气挺杆保护套内并对其内的部件及部件连接处进行润滑；所述进气挺柱和排气挺柱密封套与发动机腔体的连接处密封连接，所述进气挺柱密封套和排气挺柱的密封套与所述进气挺杆保护套和排气挺杆保护套的连接处密封连接，避免发动机腔体内的混合工质由连接处泄露；所述进气挺杆和排气挺杆背向凸轮轴端朝向发动机气缸侧倾斜，进一步利于发动机整体的体积缩小

进一步，还包括气缸头盖，所述气缸头盖与气缸密封连接并形成与大气连通的气缸头盖腔室，所述气门摇臂组件安装于气缸头盖腔室内，所述挺杆保护套靠近气门摇臂组件一端与气缸头盖密封连接且与气缸头盖腔室连通；混合工质由燃烧室部分进入至曲轴箱中并流动至凸轮轴处，经过挺柱密封套、挺杆保护套流动至气缸头盖腔室，并经过气缸头盖排至大气，采用了形成混合工质流动通道的方式进行润滑，所以挺杆和挺杆保护套能够设置在四冲程发动机气缸之外，减小了曲轴箱体以及气缸整体体积，从而减轻四冲程发动机重量，进一步提升功重比。

进一步，所述气缸头盖上远离与挺杆保护套连接一端设置有排气嘴；排气嘴内腔与大气以及气缸头盖腔室腔室贯通，使得废气可排出，这种设计使混合工质在从排气嘴排出之前，会先流过气门摇臂、气门弹簧和气门，便于对这些发动机零部件进行润滑和冷却。

进一步，所述活塞组件上设置有活塞环，所述活塞环顶部形成锥面，所述锥面的锥度为1.8°-2.2°，所述锥面高度占活塞环总高度的75％-82％；锥面部分与燃烧室的缸壁形成一个斜角缺口，活塞组件上行时燃烧室内气压增大，斜角缺口形成油楔，部分混合工质会从压力高的燃烧室内被挤压入曲轴箱中。圆环部分是为了保证活塞环与燃烧室的缸壁保持良好的接触，活塞组件下行时能够刮油。此处的锥度是指锥面与燃烧室的缸壁的夹角β。锥面的锥度、锥面高度H1占活塞环总高度H2比这两个参数影响分配进入曲轴箱中的混合工质量，分配的混合工质量过多会浪费汽油和机油，且影响发动机燃烧，同时排入大气还会污染环境，但是如果分配的混合工质量过少又不能满足发动机各零部件的冷却和润滑效果，优选值方案为：锥面的锥度为2°，锥面高度占活塞环总高度的79％。

进一步，所述气缸与曲轴箱连接处、曲轴箱与挺柱密封套连接处、挺柱密封套与挺杆保护套连接处、挺杆保护套与气缸头盖连接处以及气缸头盖与气缸连接处均为承压式密封结构；承压式密封的方式有很多，本发明选用连接处通过橡胶密封圈密封，防止混合工质泄露导致润滑不充分。

进一步，所述气门摇臂组件包括进气摇臂和排气摇臂；所述进气摇臂和排气摇臂中部转动配合安装于摇臂轴上形成杠杆摆臂结构，所述摇臂轴安装于气缸外，所述进气摇臂和排气摇臂的驱动端设置有内球凹槽，进气挺杆或排气挺杆端部支撑于对应的所述内球凹槽内并形成对相应气门摇臂的驱动摆动以打开气门或关闭气门；进气挺杆或排气挺杆与内球凹槽配合的端部也优选为球面结构，通过二者的球面配合改善了连接处的受力，同时该配合方式简单，易于驱动。

本发明的有益效果：

本发明的发动机中曲轴作为直接驱动凸轮轴，驱动气门摇臂带动进气门和排气门往复开合，曲轴直接输出，中间无传动变速机构，结构紧凑，有助于发动机轻量化，利于运用至通航发动机；同时垂直轴输出非常有助于发动机在飞行器特别是在直升机上的布置；该结构避免通过齿轮或链条的传动连接，传动效率高，发动机开发及维护成本低；挺杆和挺柱外置于发动机腔体，利于发动机体积缩小和整体轻量化，提高发动机功重比；气门夹角为0°，利于最大化降低进气阻力及提高进气效率，且结构简单紧凑；

本发明公开的通过将机油混合在汽油中，然后通过化油器形成包括雾化机油、雾化汽油和空气的混合工质并使混合工质进入燃烧室中，在压缩冲程中活塞组件上行，通过活塞环下窜分配部分混合工质进入曲轴箱中，再通过气流由高压流向低压的原理使混合工质依次流向凸轮轴腔室→挺杆保护套腔室→气缸头盖腔室→大气，连续流动的混合工质能够持续对发动机各部分零部件进行润滑，无机油泵，减少了发动机零部件是数量，并减少了密封结构的设置，简化发动机结构，大大减轻发动机重量，提升功重比，便于发动机在无人机上的应用；同时混合工质中的汽油成分易挥发，可以吸取周边热量，流动的混合工质也能持续带走零件表面处的热量，具有一定的冷却效果；此外，持续流动的混合工质还能够带走发动机中细小的粉尘颗粒，起到了清洁的作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A向结构示意图。

图3为本发明的摇臂组件结构示意图。

图4为本发明的摇臂组件剖视图。

图5为本发明凸轮轴驱动方式的等轴测视图。

图6为本发明凸轮轴的等轴测试图。

图7为发动机外部示意图。

图8为本发明内部润滑系统示意图。

图9为图8的B点局部放大结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A向结构示意图；图3为本发明的摇臂组件结构示意图；图4为本发明的摇臂组件剖视图；图5为本发明凸轮轴驱动方式的等轴测视图；图6为本发明凸轮轴的等轴测试图；图7为发动机外部示意图；图8为本发明内部润滑系统示意图；图图9为图8的B点局部放大结构示意图。

结合附图所示，本发明可应用于多缸对置发动机，本实施例以双缸水平对置发动机为例，包括一对水平对置设置的气缸、曲轴箱、活塞组件、曲轴和连杆，还包括与气缸一一对应的两组驱动组件和由所述驱动组件驱动的气门组件；每个气缸匹配有一组相应的气门组件，所述驱动组件包括与曲轴1空间垂直的凸轮轴2、由凸轮轴驱动的挺杆组件和在挺杆组件的驱动下摆动并驱动气门组件的气门摇臂组件；所述曲轴1与凸轮轴2空间垂直即曲轴1的轴线与凸轮轴2的轴线垂直，该空间布置结构可有效利用发动机腔室内部空间，便于曲轴作为直接驱动件驱动气门组件；

本实施例中，所述凸轮轴与曲轴垂直交错传动；所述曲轴1与凸轮轴2均沿各自的轴向设置有斜向相互啮合的齿轮，使得曲轴可驱动垂直于其的凸轮轴转动，在此不再赘述；曲轴直接驱动凸轮轴，凸轮轴驱动气门摇臂组件带动进气门和排气门往复开合，避免通过传动齿轮的传动连接，传动效率高，发动机开发及维护成本低；

本实施例中，所述凸轮轴上具有进气凸轮21和排气凸轮22，所述挺杆组件包括进气挺杆401和排气挺杆402，所述进气凸轮21和排气凸轮22设置于所述凸轮轴的轴向两端并对应驱动进气挺杆和排气挺杆；结合图6所示，所述进气凸轮21设置于凸轮轴2的一端，排气凸轮22设置于凸轮轴2的另一端，进气凸轮21驱动进气挺杆401，排气凸轮22驱动排气挺杆402；所述凸轮轴2与曲轴1均内置于发动机腔体内；

本实施例中，在压缩冲程时，燃烧室中的部分混合工质由活塞组件的活塞环与气缸之间的间隙下窜至所述曲轴箱中；所述混合工质中含有雾化润滑油，所述混合工质能对所述对置发动机中运动副进行润滑；气缸8与曲轴箱14连为一体，连接处承压式密封，承压式密封的方式有很多，本发明选用连接处通过橡胶密封圈密封。活塞组件9在气缸8内往复运动，连杆10连接曲轴1和活塞组件9，曲轴1能够将活塞组件9的往复运动转换成旋转运动。在压缩冲程时，活塞组件9上行，燃烧室中活塞组件9与气门之间的腔室中混合工质被压缩，部分混合工质被分配窜入曲轴箱14中，混合工质中的雾化润滑油能够对发动机中各运动副进行润滑，本实施例中的发动机运动副包括活塞组件9与燃烧室缸壁间的移动副、连杆10与活塞组件9间以及连杆10与曲轴1间的转动副、曲轴1与凸轮轴2间的斜齿轮副、凸轮轴2与进、排气挺杆形成的凸轮推杆机构以及气门摇臂51铰接处的转动副，不同结构的发动机各部件会有所区别，其包括的运动副也会存在差别，此处列举的运动副仅是为了便于说明，而不是对本发明中四冲程发动机中的运动副进行限定。通过混合工质中的雾化润滑油直接润滑各运动副，不需要通过机油泵将液体机油供给入发动机中，减少了密封结构(如密封圈、油封、纸垫等)的设置数量，从而简化发动机结构，大大减轻发动机重量，提升功重比，这种高功重比四冲程发动机非常适合运用在无人机上；同时混合工质中的汽油成分易挥发，可以吸取周边热量，流动的混合工质也能持续带走零件表面处的热量，冷却效果好；此外，流动的混合工质还能够带走发动机中细小的粉尘颗粒，起到了清洁的作用。

本实施例中，在所述活塞组件9下行时，所述曲轴箱14中混合工质由曲轴4和连杆10连接一端流向所述凸轮轴2。在吸气冲程和做功冲程时，活塞组件9下行，曲轴箱14内压力增大，混合工质会从高压向低压流动，曲轴1上设置有啮合段(图中未示出)，凸轮轴2上设置有与啮合段啮合的斜齿，曲轴啮合段与凸轮轴通过交错斜齿传动，曲轴1转动带动凸轮轴2转动，雾化润滑油对此处的运动副进行润滑和冷却。

本实施例中，所述进气挺杆401和排气挺杆402外置于发动机腔体并外套有挺杆保护套；所述进气凸轮通过进气挺柱301驱动进气挺杆，所述排气凸轮通过排气挺柱302驱动排气挺杆；所述进气挺柱和排气挺柱外置于曲轴箱并外套有挺柱密封套；所述进气挺柱和排气挺柱的挺柱密封套一端密封连接于曲轴箱并与发动机腔体连通，另一端对应连通于进气挺杆和排气挺杆的挺杆保护套；挺柱密封套即作为密封套使用，也具有导向作用，密封套可采用刚性套固连与曲轴箱上形成对排气挺柱的导向，或者挺柱密封套可采用密封胶套，为了使得进气挺柱和排气挺柱在预定轨道内滑动，在进气挺柱和排气挺柱外还套有刚性导管对其形成导向，导管连接于曲轴箱上并与发动机腔体连通，导管的内径与挺柱直径相适配用于导向，挺柱密封套内径大于挺柱直径作为密封件，所述进气挺杆401和排气挺杆402的外置利于发动机腔体的体积缩小及发动机整体的减重；如图1和图2所示，所述进气挺杆401外套有进气挺杆保护套411，其中排气挺杆402外套有排气挺杆保护套412，进气挺杆保护套和排气挺杆保护套均为沿轴向两端开口的管状密封套，所述进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412的设置利于对进气挺杆401和排气挺杆402的保护及利于润滑油在进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412内的流通实现对进气挺杆401与进气摇臂51及排气挺杆402与排气摇臂52连接处的润滑；所述进气凸轮21通过进气挺柱301驱动进气挺杆401，所述排气凸轮22通过排气挺柱302驱动排气挺杆402；利于通过设置于同一凸轮轴2轴向两端进气凸轮21和排气凸轮22对进气挺杆401和排气挺杆402的对应驱动；所述进气挺柱301和排气挺柱302的外置结构进一步利于发动机腔体的体积缩小及发动机整体的减重；进气挺柱外套有进气挺柱密封套311，排气挺柱外套有排气挺柱密封套312，所述进气挺柱密封套311和排气挺柱密封套312为轴向两端开口的管状密封套，所述进气挺柱密封套311和排气挺柱密封套312的设置利于对进气挺柱301和排气挺柱302的保护及利于润滑油在进气挺柱密封套311和排气挺柱密封套312内的流通实现对进气挺杆401与进气挺柱301及排气挺杆402与排气挺柱302连接处及进气挺柱301与进气凸轮21及排气挺柱302与排气凸轮22连接处的润滑；所述进气挺柱密封套311与进气挺杆保护套411连通，所述排气挺柱密封套312与排气挺杆保护套412连通，利于发动机内的润滑油进入进气挺柱密封套311和排气挺柱密封套312内及进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412内并对其内的部件及部件连接处进行润滑；所述进气挺柱密封套311和排气挺柱密封套312与发动机腔体的连接处密封连接，所述进气挺柱密封套311和进气挺杆保护套411与排气挺柱密封套312和排气挺杆保护套412的连接处也为密封连接，利于避免发动机腔体内的混合工质由连接处外泄；所述进气挺杆保护套411或进气挺柱密封套311上及排气挺柱密封套312或排气挺杆保护套412上可设置润滑油加入部，进一步利于对进气侧密封套内的进气驱动部件连接处(包括进气挺柱301与进气挺杆401连接处、进气挺柱301与进气凸轮21连接处及进气挺杆401与进气摇臂51的连接处)及排气侧密封套内的排气驱动部件连接处(包括排气挺柱302与排气挺杆402连接处、排气挺柱302与排气凸轮22连接处及排气挺杆402与排气摇臂52的连接处)进行润滑；所述进气挺杆401和排气挺杆402背向凸轮轴2端朝向发动机气缸侧倾斜，进一步利于发动机整体的体积缩小；

本实施例中，还包括气缸头盖11，所述气缸头盖与气缸密封连接并形成与大气连通的气缸头盖腔室，所述气门摇臂组件安装于气缸头盖腔室内，所述挺杆保护套靠近气门摇臂组件一端与气缸头盖密封连接且与气缸头盖腔室连通；即进气摇臂51和排气摇臂52外包于与缸体连通的缸头7内；结合图7和图9所示，所述缸头7具有与气缸错位设置并向进气摇臂51和排气摇臂52的驱动端伸出的错位部；气缸头盖盖于该错位部外，所述进气摇臂51和排气摇臂52均包在与缸体连体的缸头7以及气缸头盖构成的气缸头盖腔室内，为了完整包住进气摇臂51和排气摇臂52同时尽可能的减小发动机腔体的体积，缸头7靠近进气摇臂51和排气摇臂52的驱动端一侧伸出并包住进气摇臂51和排气摇臂52的驱动端，从而形成与发动机腔体错位并伸出的错位部；结合图2和图9所示，所述进气挺杆401和排气挺杆402的密封套靠近进气摇臂51和排气摇臂52端与缸头7的错位部连通，形成进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412与气缸头盖腔室的贯通，且进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412长度方向的外圆与错位伸出的错位部连接处呈密封连接，利于避免缸头7及进气挺杆保护套411和排气挺杆保护套412内的润滑油的外泄；杠头7上设置有进气法兰，在进气法兰上连接有化油器16；

本实施例中，所述气缸头盖11上远离与有挺杆保护套连接一端设置有排气嘴13。排气嘴内腔与大气以及气缸头盖腔室腔室贯通，使得废气可排出，这种设计使混合工质在从排气嘴13排出之前，会先流过气门摇臂、气门弹簧和气门组件，对这些发动机零部件进行润滑和冷却；

本实施例中，所述活塞组件9上设置有活塞环901，所述活塞环顶部形成锥面，所述锥面的锥度为1.8°-2.2°，所述锥面高度占活塞环总高度的75％-82％；活塞环901的锥面部分901a与活塞环901的圆环部分901b分隔位置为图8中的虚线处，虚线仅是为了便于说明，实际产品不存在此虚线。锥面部分901a与燃烧室的缸壁形成一个斜角缺口，活塞组件9上行时燃烧室内气压增大，斜角缺口形成油楔，部分混合工质会从压力高的燃烧室内被挤压入曲轴箱14中。圆环部分901b是为了保证活塞环901与燃烧室的缸壁保持良好的接触，活塞组件9下行时能够刮油。此处的锥度是指锥面与燃烧室的缸壁的夹角β。锥面的锥度、锥面高度H1占活塞环901总高度H2比这两个参数影响分配进入曲轴箱14中的混合工质量，分配的混合工质量过多会浪费汽油和机油，同时排入大气还会污染环境，但是如果分配的混合工质量过少又不能满足发动机各零部件的冷却和润滑效果，优选值方案为：锥面的锥度为2°，锥面高度占活塞环901总高度的79％。

本实施例中，所述气缸8与曲轴箱14连接处、曲轴箱14与挺柱密封套连接处、挺柱密封套与挺杆保护套连接处、挺杆保护套与气缸头盖连接处以及气缸头盖与气缸连接处均为承压式密封结构；承压式密封的方式有很多，本发明选用连接处通过橡胶密封圈密封，防止混合工质泄露导致润滑不充分。

本实施例中，所述气门摇臂组件包括进气摇臂51和排气摇臂52；所述进气摇臂和排气摇臂设置有轴孔514并通过所述轴孔固定于摇臂轴上；摇臂轴安装于气缸外，结合图3和图4所示，利于在进气挺杆401和排气挺杆402的驱动下进气摇臂51和排气摇臂52的摆动以利于对进气门61和排气门62的驱动的同时进气摇臂51和排气摇臂52位置的相对固定；所述进气摇臂51和排气摇臂52的轴孔内径向设置有与轴孔连通的油孔515；利于对进气摇臂51和排气摇臂52与摇臂轴传动界面间的润滑及利于减少磨损；进气挺杆401驱动同侧设置的进气摇臂51，排气挺杆402驱动同侧设置的排气摇臂52；

如图9所示，以进气门摇臂为例，曲轴1带动凸轮轴2转动，凸轮轴2上的进气凸轮与进气挺杆401形成凸轮推杆机构，进气门摇臂51中部铰接固定，进气凸轮远毂与进气挺杆401接触时，进气挺杆401推动进气门摇臂51一端使进气门摇臂51转动，因此另一端按压进气门61使进气门61打开，进气凸轮与进气挺杆401接触位置由凸轮远毂变为凸轮近毂时，气门弹簧12使进气门摇臂51复位。由于有进气挺杆保护套411两端分别与曲轴箱14和气缸头盖腔室相连通，气缸头盖腔室与大气相连通，所以混合工质流经凸轮轴2后，会向低气压处流动，所以混合工质会流入进气挺杆保护套411，进而流向气缸头盖腔室，最终排入大气。由于采用了形成混合工质流动通道的方式进行润滑，所以进气挺杆401和有进气挺杆保护套411能够设置在四冲程发动机气缸1之外，减少了气缸1整体体积，从而减轻四冲程发动机重量，进一步提升功重比，其中排气挺杆、排气挺杆保护套、排气门摇臂、排气门的运行原理和润滑方式与进气挺杆、进气挺杆保护套、进气门摇臂、进气门的运行原理和润滑方式相同，具体不在赘述。

本实施例中，所述进气摇臂和排气摇臂的驱动端均设置有安装气门调节螺栓511的螺纹孔513；所述气门调节螺栓的轴向一端部设置有内球凹槽516，进气挺杆或排气挺杆端部支撑于对应的所述内球凹槽内并形成对气门摇臂的驱动；结合如2至图4所示，进气挺杆401和排气挺杆402一端支撑于相对应的气门摇臂上的内球凹槽内并形成对气门摇臂的驱动；图3和图4中以进气摇臂51为例，排气摇臂的结构与进气摇臂结构相同，具体不在赘述；气门调节螺栓的长度设计使其安装于进气摇臂51上后通过所述螺杆头部可形成对进气摇臂51的限位；通过调节气门调节螺栓的长度设定使较长的进气门调节螺栓511穿过螺纹孔513后通过进气挺杆401对进气摇臂51的传动过程中及驱动进气摇臂51过程中可实现对进气摇臂51的限位，利于通过进气挺杆401实现对进气摇臂51的驱动；实际上，所述气门调节螺栓远离螺杆头部一端均可对应安装气门调节螺母512，所述气门调节螺母512与气门调节螺栓511的头部一起形成对进气摇臂51的限位，利于对进气摇臂51的稳定驱动；

本实施例中，所述进气摇臂51的阻力端设置有驱动气门组件且与气门组件顶端平滑连接的圆弧部；所述圆弧部未在图中标注；所述进气摇臂51的阻力端设置有对应驱动进气门61且与进气门61顶端平滑连接的圆弧部，同样排气摇臂52阻力端设置有对应驱动排气门62且与排气门62顶端平滑连接的圆弧部，该结构利于通过进气摇臂51和排气摇臂52对进气门61和排气门62的驱动；所述进气摇臂51和排气摇臂52对称设置于摇臂轴两侧，具有相同的结构，通过对进气摇臂上的油孔515、轴孔514、螺纹孔513和内球凹槽516即可对应获知排气摇臂上的油孔、轴孔、螺纹孔以及内球凹槽526的位置信息；

本实施例中，如图2所示，所述气门组件包括进气门组件和排气门组件；所述进气门组件包括进气门61，所述排气门组件包括排气门62；所述进气门61通过进气门弹簧座和进气门锁夹固定，所述进气门61在进气门摇臂51的驱动下开启进气门61并在进气门弹簧的回弹力下复位；所述进气门由进气摇臂51驱动，排气门由排气摇臂52驱动，所述排气门62通过排气门弹簧座和排气门锁夹固定；所述排气门62在排气门摇臂52的驱动下开启排气门62并在排气门弹簧的回弹力下复位；所述进气门61与排气门62具有0°气门夹角；即进气门61和排气门62的运动方向与活塞的运动方向是平行的，利于最大化的降低进气阻力及提高进气效率；进气门61和排气门62的结构及进气门61和排气门62在发动机腔体内的设置属于现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，所述曲轴1通过沿曲轴1轴向间隔设置在曲轴箱14内的多个支撑轴承固定，位于凸轮轴2与连杆10之间的支撑轴承无轴向密封，其余支撑轴承轴向密封。支撑轴承沿曲轴1的轴向分别为支撑轴承Ⅰ15a、支撑轴承Ⅱ15b、支撑轴承Ⅲ15c和支撑轴承Ⅳ15d，支撑轴承Ⅳ15d设置在曲轴1输出端一侧，支撑轴承Ⅲ15c设置在连杆10与凸轮轴2之间，支撑轴承Ⅰ15a和支撑轴承Ⅱ15b设置在不同于曲轴1输出端的一端，支撑轴承Ⅰ15a、支撑轴承Ⅱ15b和支撑轴承Ⅳ15d均轴向密封，防止混合工质泄露；支撑轴承Ⅲ15c无轴向密封，混合工质能够通过支撑轴承Ⅲ15c从曲轴箱14流向凸轮轴2。

本实施例中，所述活塞组件9上仅设置一道所述活塞环901，在压缩冲程时活塞组件9上行，通过活塞环901下窜使部分混合工质进入曲轴箱14中。二冲程发动机混合式润滑方式是将二冲程专用润滑油和汽油按一定比例预先混合，拌匀后装入汽油箱，润滑油随汽油经化油器进入曲轴箱和气缸，二冲程发动机零部件的润滑是靠润滑油与汽油、空气一起混合形成的雾状可燃混合工质，去渗入、附着于曲轴轴承、连杆大、小头轴承、缸体和活塞等各个运动件表面，对其进行润滑。本发明借鉴了二冲程发动机混合式润滑方式，但是又与二冲程发动机混合式润滑方式不同，混合工质是先通过进气门进入燃烧室，然后在压缩冲程活塞组件9上行时通过活塞环901下窜，分配部分混合工质进入所述曲轴箱14中，然后从曲轴箱14中排出，单活塞环901集合气环和油环的功能。

本实施例中，所述混合工质包括空气、雾化汽油和雾化机油。为了提高润滑效果，混合工质优选采用空气、雾化汽油和雾化机油的混合，雾化和混合通过化油器混合，雾化机油还能够促进雾化汽油燃烧，使发动机动力更加强劲。为了防止发射发动机火花塞结垢、燃烧室沉积、提前点火、沉积物增多以及冒黑烟，影响发动机运行，甚至发生发动机损坏等故障，机油采用二冲程专用机油，汽油与机油比值为15:1混合后加入油箱。

本发明还提供了一种四冲程发动机的润滑方法，在压缩冲程中活塞组件9上行，混合工质部分进入曲轴箱14中，在吸气冲程和做功冲程中，活塞组件9下行，曲轴箱14中气压增大，曲轴箱14中混合工质通过无轴向密封的支撑轴承依次流向凸轮轴2→挺柱密封套内部→挺杆保护套腔室→气缸头盖腔室→大气(如图9中箭头所示)，在这个过程中混合工质中的雾化润滑油对经过的零件进行润滑，混合工质流动和汽油挥发会带走零件表面的温度。将机油混合在汽油中，然后通过化油器形成包括雾化机油、雾化汽油和空气的混合工质并使混合工质进入燃烧室中，在压缩冲程中活塞组件9上行，通过活塞环901下窜分配部分混合工质进入曲轴箱14中，再通过气流由高压流向低压的原理使混合工质依次流向凸轮轴腔室→挺柱密封套内部→挺杆保护套腔室→气缸头盖腔室→大气，这种方式无机油泵，简化发动机结构，大大减轻发动机重量，提升功重比，便于四冲程发动机在无人机上的应用；发动机内无液体机油，减轻发动机重量，同时减少密封结构的使用，如密封圈、油封、纸垫等，进一步减轻发动机重量，提升功重比，便于四冲程发动机在无人机上的应用；在发动机工作过程中，持续流动的混合工质能够持续对发动机各部分零部件进行润滑；具有良好的冷却功能；在发动机工作过程中，持续流动的混合工质能够不断对零件表面的进行冷却，另一方面混合工质中有着雾化汽油，汽油易挥发，挥发也能吸取热量；在发动机工作过程中，持续流动的混合工质能够将细小的粉尘颗粒排出发动机。

本实施例中发动机整机结构为水平对置双缸四冲程发动机、混合工质润滑混合工质体、垂直轴输出、双化油器控制、高功重比的高效汽油发动机；结合图2和图7所示，在曲轴的相对两侧设置有两个凸轮轴，曲轴同步驱动两个凸轮轴转动，每个凸轮轴上分别设置有一个进气凸轮和一个排气凸轮，其中进气凸轮驱动进气挺柱和进气挺杆，排气凸轮驱动排气挺柱和排气挺杆，即凸轮轴同时驱动两组进、排气门的启闭，曲轴直接输出，中间无传动变速机构，结构紧凑，有助于发动机轻量化；同时垂直轴输出非常有助于发动机在飞行器特别时在直升机上的布置；该发动机为双杠结构，具有左缸体和右缸体，在左右缸体上各设置有有一个化油器16，化油器形成包括雾化机油、雾化汽油和空气的混合工质并将该混合工质供入相应缸体内的进气门处，双化油器控制，左右缸单独控制，更加精确，左右缸燃烧均匀，双缸不会出现抢油现象，有助于发动机的可靠性、燃油经济性、发动机振动等，相比于单化油器加一分二的进气歧管结构，本实施例的发动机不易引起两缸燃烧不均匀，不影响燃烧，振动小，可靠性高等；同时，使用一个化油器加进气歧管会影响发动机宽度，不利于整机布局，本实施例的发动机易于整机布局。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种对置发动机，包括对置设置的若干对气缸、曲轴箱、活塞组件、曲轴和连杆，其特征在于：还包括与各个气缸一一对应的驱动组件和由所述驱动组件驱动的气门组件；所述驱动组件包括与曲轴空间垂直的凸轮轴、由凸轮轴驱动的挺杆组件和在挺杆组件的驱动下摆动并驱动气门组件的气门摇臂组件；

在压缩冲程时，燃烧室中的部分混合工质由活塞组件的活塞环与气缸之间的间隙下窜至所述曲轴箱中；所述混合工质中含有雾化润滑油，所述混合工质能对所述对置发动机中运动副进行润滑；

所述活塞组件上设置有活塞环，所述活塞环在轴向方向包括相互连接的锥面部分和圆环部分，所述圆环部分与燃烧室的缸壁接触；

所述活塞环顶部形成锥面部分，所述锥面部分的锥度为1.8°-2.2°，所述锥面部分高度占活塞环总高度的75％-82％。

2.根据权利要求1所述的对置发动机，其特征在于：所述凸轮轴与曲轴垂直交错传动。

3.根据权利要求2所述的对置发动机，其特征在于：所述凸轮轴上具有进气凸轮和排气凸轮，所述挺杆组件包括进气挺杆和排气挺杆，所述进气凸轮和排气凸轮设置于所述凸轮轴的轴向两端并对应驱动进气挺杆和排气挺杆进而驱动相应的气门组件。

4.根据权利要求3所述的对置发动机，其特征在于：所述进气挺杆和排气挺杆外置于发动机腔体并外套有挺杆保护套；所述进气凸轮通过进气挺柱驱动进气挺杆，所述排气凸轮通过排气挺柱驱动排气挺杆；所述进气挺柱和排气挺柱外置于曲轴箱并外套有挺柱密封套；所述进气挺柱和排气挺柱的挺柱密封套一端密封连接于曲轴箱并与发动机腔体连通，另一端对应连通于进气挺杆和排气挺杆的挺杆保护套。

5.根据权利要求4所述的对置发动机，其特征在于：还包括气缸头盖，所述气缸头盖与气缸密封连接并形成与大气连通的气缸头盖腔室，所述气门摇臂组件安装于气缸头盖腔室内，所述挺杆保护套靠近气门摇臂组件一端与气缸头盖密封连接且与气缸头盖腔室连通。

6.根据权利要求5所述的对置发动机，其特征在于：所述气缸头盖上远离与挺杆保护套连接一端设置有排气嘴。

7.根据权利要求5所述的对置发动机，其特征在于：所述气缸与曲轴箱连接处、曲轴箱与挺柱密封套连接处、挺柱密封套与挺杆保护套连接处、挺杆保护套与气缸头盖连接处以及气缸头盖与气缸连接处均为承压式密封结构。

8.根据权利要求3所述的对置发动机，其特征在于：所述气门摇臂组件包括进气摇臂和排气摇臂；所述进气摇臂和排气摇臂中部转动配合安装于摇臂轴上形成杠杆摆臂结构，所述摇臂轴安装于气缸外，所述进气摇臂和排气摇臂的驱动端设置有内球凹槽，进气挺杆或排气挺杆端部支撑于对应的所述内球凹槽内并形成对相应气门摇臂的驱动摆动以打开气门或关闭气门。

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