CN110953239B - V20发动机曲轴、发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体公开了一种V20发动机曲轴、发动机及车辆，曲轴包括自由轴段、输出轴段、十个曲拐、八个平衡重和多个主轴颈，输出轴段和自由轴段沿第一方向间隔设置，十个曲拐依次为沿第一方向依次间隔设置的第一曲拐、第二曲拐……第九曲拐和第十曲拐，任意相邻的两个曲拐之间均连接一个主轴颈，自由轴段连接第一曲拐，输出轴段连接第十曲拐，各曲拐均包括两个间隔设置的曲柄臂和连接两个曲柄臂的连杆颈，八个平衡重分别设置于第一曲拐、第五曲拐、第六曲拐和第十曲拐的各个曲柄臂。该曲轴通过八个平衡重保持动平衡，能够有效降低曲轴的重量，进而可降低了曲轴的内力矩和轴承载荷，可提高曲轴的动平衡率。

Description

V20发动机曲轴、发动机及车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种V20发动机曲轴、V20发动机及车辆。

背景技术

V20发动机的左右两侧各设有一排气缸组，每排气缸组包括十个气缸，其曲轴上沿轴向设有十个曲拐，沿曲轴的自由端至输出端，十个曲拐和左侧的十个气缸以及右侧的十个气缸一一对应，各个曲拐上均设有两个连杆，以分别和左侧及右侧的一个气缸连接。

沿曲轴的自由端至输出端，十个曲拐上的连杆依次标记为A1、B1、A2、B2……A9、B9、A10、B10；其中，标记A的连杆和左侧气缸连接，标记B的连杆和右侧气缸连接，现有V20发动机的发火顺序通常为A1-B9-A8-B1-A5-B8-A7-B5-A2-B7-A10-B2-A3-B10-A6-B3-A4-B6-A9-B4，该发火顺序导致扭振应力较大，需要曲轴的内弯矩较大，且通常在各曲拐的曲柄臂上均设有平衡重，导致曲轴的重量较大，无法保证发动机运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种V20发动机曲轴、发动机及车辆，以解决相关技术中在各曲拐的曲柄臂上均设有平衡重，导致曲轴的重量较大，无法保证发动机运行的可靠性的问题。

一方面，本发明提供一种V20发动机曲轴，所述V20发动机曲轴包括自由轴段、输出轴段、十个曲拐和多个主轴颈，所述输出轴段沿第一方向与所述自由轴段间隔设置，十个所述曲拐依次为沿所述第一方向依次间隔设置的第一曲拐、第二曲拐、第三曲拐、第四曲拐、第五曲拐、第六曲拐、第七曲拐、第八曲拐、第九曲拐和第十曲拐，任意相邻的两个所述曲拐之间均连接一个所述主轴颈，且所述自由轴段通过一个所述主轴颈连接所述第一曲拐，所述输出轴段通过一个所述主轴颈连接所述第十曲拐，所述曲拐包括两个间隔设置的曲柄臂和连接两个所述曲柄臂的连杆颈，所述V20发动机曲轴还包括八个平衡重，八个所述平衡重分别设置于所述第一曲拐、所述第五曲拐、所述第六曲拐和所述第十曲拐的各个所述曲柄臂。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，所述V20发动机曲轴沿所述第一方向的投影，所述第一曲拐和所述第十曲拐重叠，所述第二曲拐和所述第九曲拐重叠，所述第三曲拐和所述第八曲拐重叠，所述第四曲拐和所述第七曲拐重叠，所述第五曲拐和所述第六曲拐重叠。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，所述V20发动机曲轴沿所述第一方向的投影且沿顺时针方向，依次为等间距的第一曲拐和第十曲拐、第三曲拐和第八曲拐、第五曲拐和第六曲拐、第二曲拐和第九曲拐、第四曲拐和第七曲拐。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，设置于所述第一曲拐的两个所述平衡重和设置于所述第十曲拐的两个所述平衡重沿所述第一方向上的投影重叠，设置于所述第五曲拐的两个所述平衡重和设置于所述第六曲拐的两个所述平衡重沿所述第一方向上的投影重叠。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，所述平衡重的中心线与安装所述平衡重的所述曲柄臂的中心线之间的夹角均为α。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，α＝18°。

作为V20发动机曲轴的优选技术方案，沿所述第一方向，设置于所述第一曲拐的两个所述平衡重对称设置于所述第一曲拐的所述连杆颈的两端、设置于所述第五曲拐的两个所述平衡重对称设置于所述第五曲拐的所述连杆颈的两端、设置于所述第六曲拐的两个所述平衡重对称设置于所述第六曲拐的所述连杆颈的两端、设置于所述第十曲拐的两个所述平衡重对称设置于所述第十曲拐的所述连杆颈的两端。

另一方面，本发明提供一种发动机，包括上述任一方案中V20发动机曲轴。

作为发动机的优选技术方案，所述发动机还包括二十个连杆，以及并排设置于所述V20发动机曲轴两侧的A列气缸组和B列气缸组，所述A列气缸组包括沿所述第一方向依次设置的A1气缸、A2气缸……A9气缸和A10气缸，所述B列气缸组包括沿所述第一方向依次设置的B1气缸、B2气缸……B9气缸和B10气缸，各个所述曲拐的所述连杆颈上均设有两个所述连杆；

沿所述第一方向，二十个所述连杆依次连接所述A1气缸、所述B1气缸、所述A2气缸、所述B2气缸……所述A9气缸、所述B9气缸、所述A10气缸和所述B10气缸，所述发动机的发火顺序为A1气缸-B8气缸-A7气缸-B1气缸-A9气缸-B4气缸-A5气缸-B9气缸-A8气缸-B5气缸-A10气缸-B3气缸-A4气缸-B10气缸-A2气缸-B7气缸-A6气缸-B2气缸-A3气缸-B6气缸。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种V20发动机曲轴、发动机及车辆，该V20发动机曲轴包括自由轴段、输出轴段、十个曲拐和多个主轴颈，其中，自由轴段和输出轴段间隔设置，第一方向为自由轴段至输出轴段的连线方向，十个曲拐依次为沿第一方向依次间隔设置的第一曲拐、第二曲拐、第三曲拐、第四曲拐、第五曲拐、第六曲拐、第七曲拐、第八曲拐、第九曲拐和第十曲拐，任意相邻的两个曲拐之间均连接一个主轴颈，且自由轴段通过一个主轴颈连接第一曲拐，输出轴段通过一个主轴颈连接第十曲拐。各个曲拐均包括两个间隔设置的曲柄臂和连接两个曲柄臂的连杆颈，该V20发动机曲轴还包括八个平衡重，八个平衡重分别设置于第一曲拐、第五曲拐、第六曲拐和第十曲拐的各个曲柄臂。相比相关技术，该V20发动机曲轴仅设有八个平衡重，能够有效降低曲轴的重量，进而可降低了曲轴的内力矩和轴承载荷，可提高曲轴的动平衡率。

附图说明

图1为本发明实施例中V20发动机曲轴的结构示意图；

图2为V20发动机曲轴的各个曲拐沿第一方向的投影的位置示意图；

图3为图1中C-C方向的剖视图；

图4为图1中D-D方向的剖视图。

图中：

100、自由轴段；200、输出轴段；300、平衡重；400、主轴颈；

1、第一曲拐；2、第二曲拐；3、第三曲拐；4、第四曲拐；5、第五曲拐；6、第六曲拐；7、第七曲拐；8、第八曲拐；9、第九曲拐；10、第十曲拐；

20、连杆颈；30、曲柄臂。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供一种V20发动机曲轴，该V20发动机曲轴包括自由轴段100、输出轴段200、十个曲拐和多个主轴颈400，其中，自由轴段100和输出轴段200间隔设置，且自由轴段100、输出轴段200和各主轴颈400的轴线沿第一方向重合，如图1中ab方向所示，第一方向为自由轴段100至输出轴段200的连线方向。本实施例中，十个曲拐和多个主轴颈400均位于自由轴段100和输出轴段200之间，具体地，主轴颈400为十一个，十个曲拐依次为沿第一方向依次间隔设置的第一曲拐1、第二曲拐2、第三曲拐3、第四曲拐4、第五曲拐5、第六曲拐6、第七曲拐7、第八曲拐8、第九曲拐9和第十曲拐10，任意相邻的两个曲拐之间均连接一个主轴颈400，且自由轴段100通过一个主轴颈400连接第一曲拐1，输出轴段200通过一个主轴颈400连接第十曲拐10。各个曲拐均包括两个间隔设置的曲柄臂30和连接两个曲柄臂30的连杆颈20，曲拐通过曲柄臂30与相邻的主轴颈400、自由轴段100或输出轴段200连接。

该V20发动机曲轴还包括八个平衡重300，八个平衡重300分别设置于第一曲拐1、第五曲拐5、第六曲拐6和第十曲拐10的各个曲柄臂30。本实施例提供的V20发动机曲轴仅设有八个平衡重300，能够有效降低曲轴的重量，进而可降低了曲轴的内力矩和轴承载荷，可提高曲轴的动平衡率。

可选地，如图2所示，V20发动机曲轴沿第一方向的投影，第一曲拐1和第十曲拐10重叠，第二曲拐2和第九曲拐9重叠，第三曲拐3和第八曲拐8重叠，第四曲拐4和第七曲拐7重叠，第五曲拐5和第六曲拐6重叠。可选地，V20发动机曲轴沿第一方向的投影且沿顺时针方向，依次为等间距的第一曲拐1和第十曲拐10、第三曲拐3和第八曲拐8、第五曲拐5和第六曲拐6、第二曲拐2和第九曲拐9、第四曲拐4和第七曲拐7。具体地，若第一曲拐1和第十曲拐10对应时针位于12点钟的方向，则第二曲拐2和第九曲拐9对应时针位于两点二十四分钟方向，第三曲拐3和第八曲拐8对应时针位于四点四十八分方向，第四曲拐4和第七曲拐7对应时针位于七点十二分方向，第五曲拐5和第六曲拐6对应时针位于九点三十六分方向。相邻的两个方向之间的夹角均为72°。

可选地，设置于第一曲拐1的两个平衡重300和设置于第十曲拐10的两个平衡重300沿第一方向上的投影重叠，设置于第五曲拐5的两个平衡重300和设置于第六曲拐6的两个平衡重300沿第一方向上的投影重叠。

如图3和图4所示，平衡重300的径向截面大致呈的船形，曲柄臂30的径向截面呈凸轮状。如图3所示，平衡重300的中心线与安装平衡重300的曲柄臂30的中心线之间的夹角均为α。优选地，α＝18°。如此设置，在保证曲轴动平衡率的前提下，可使平衡重300的重量设计降低，以降低曲轴的整体重量。当然，在其他的实施例中，α也可以调整为其他度数。

可选地，沿第一方向，各个曲拐的两个曲柄臂30关于连杆颈20对称设置，同一个曲拐上的两个平衡重300关于连杆颈20对称设置。具体地，沿第一方向，设置于第一曲拐1的两个平衡重300对称设置于第一曲拐1的连杆颈20的两端、设置于第五曲拐5的两个平衡重300对称设置于第五曲拐5的连杆颈20的两端、设置于第六曲拐6的两个平衡重300对称设置于第六曲拐6的连杆颈20的两端、设置于第十曲拐10的两个平衡重300对称设置于第十曲拐10的连杆颈20的两端。如此设置，有利于降低曲轴的内力矩。

本实施例还提供一种发动机，其特征在于，包括上述V20发动机曲轴。该发动机还包括二十个连杆，以及并排设置于V20发动机曲轴两侧的A列气缸组和B列气缸组，A列气缸组包括沿第一方向依次设置的A1气缸、A2气缸……A9气缸和A10气缸，B列气缸组包括沿第一方向依次设置的B1气缸、B2气缸……B9气缸和B10气缸，各个曲拐的连杆颈20上均设有两个连杆；沿第一方向，二十个连杆依次连接A1气缸、B1气缸、A2气缸、B2气缸、A3气缸、B3气缸、A4气缸、B4气缸、A5气缸、B5气缸、A6气缸、B6气缸、A7气缸、B7气缸、A8气缸、B8气缸、A9气缸、B9气缸、A10气缸和B10气缸，发动机的发火顺序为A1气缸-B8气缸-A7气缸-B1气缸-A9气缸-B4气缸-A5气缸-B9气缸-A8气缸-B5气缸-A10气缸-B3气缸-A4气缸-B10气缸-A2气缸-B7气缸-A6气缸-B2气缸-A3气缸-B6气缸。该发火顺序配合上述平衡重300的设置位置相辅相成，可最大程度地降低平衡重300的数量和重量，并使曲轴具有较低的扭转应力并降低曲轴的内力矩。

本实施例还提供一种车辆，包括上述方案中的发动机。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机，其特征在于，包括V20发动机曲轴，所述V20发动机曲轴包括自由轴段(100)、输出轴段(200)、十个曲拐和多个主轴颈(400)，所述输出轴段(200)沿第一方向与所述自由轴段(100)间隔设置，十个所述曲拐依次为沿所述第一方向依次间隔设置的第一曲拐(1)、第二曲拐(2)、第三曲拐(3)、第四曲拐(4)、第五曲拐(5)、第六曲拐(6)、第七曲拐(7)、第八曲拐(8)、第九曲拐(9)和第十曲拐(10)，任意相邻的两个所述曲拐之间均连接一个所述主轴颈(400)，且所述自由轴段(100)通过一个所述主轴颈(400)连接所述第一曲拐(1)，所述输出轴段(200)通过一个所述主轴颈(400)连接所述第十曲拐(10)，所述曲拐包括两个间隔设置的曲柄臂(30)和连接两个所述曲柄臂(30)的连杆颈(20)，所述V20发动机曲轴还包括八个平衡重(300)，八个所述平衡重(300)分别设置于所述第一曲拐(1)、所述第五曲拐(5)、所述第六曲拐(6)和所述第十曲拐(10)的各个所述曲柄臂(30)；

所述发动机还包括二十个连杆，以及并排设置于所述V20发动机曲轴两侧的A列气缸组和B列气缸组，所述A列气缸组包括沿所述第一方向依次设置的A1气缸、A2气缸……A9气缸和A10气缸，所述B列气缸组包括沿所述第一方向依次设置的B1气缸、B2气缸……B9气缸和B10气缸，各个所述曲拐的所述连杆颈(20)上均设有两个所述连杆；

沿所述第一方向，二十个所述连杆依次连接所述A1气缸、所述B1气缸、所述A2气缸、所述B2气缸……所述A9气缸、所述B9气缸、所述A10气缸和所述B10气缸，所述发动机的发火顺序为A1气缸-B8气缸-A7气缸-B1气缸-A9气缸-B4气缸-A5气缸-B9气缸-A8气缸-B5气缸-A10气缸-B3气缸-A4气缸-B10气缸-A2气缸-B7气缸-A6气缸-B2气缸-A3气缸-B6气缸。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述V20发动机曲轴沿所述第一方向的投影，所述第一曲拐(1)和所述第十曲拐(10)重叠，所述第二曲拐(2)和所述第九曲拐(9)重叠，所述第三曲拐(3)和所述第八曲拐(8)重叠，所述第四曲拐(4)和所述第七曲拐(7)重叠，所述第五曲拐(5)和所述第六曲拐(6)重叠。

3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述V20发动机曲轴沿所述第一方向的投影且沿顺时针方向，依次为等间距的第一曲拐(1)和第十曲拐(10)、第三曲拐(3)和第八曲拐(8)、第五曲拐(5)和第六曲拐(6)、第二曲拐(2)和第九曲拐(9)、第四曲拐(4)和第七曲拐(7)。

4.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，设置于所述第一曲拐(1)的两个所述平衡重(300)和设置于所述第十曲拐(10)的两个所述平衡重(300)沿所述第一方向上的投影重叠，设置于所述第五曲拐(5)的两个所述平衡重(300)和设置于所述第六曲拐(6)的两个所述平衡重(300)沿所述第一方向上的投影重叠。

5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述平衡重(300)的中心线与安装所述平衡重(300)的所述曲柄臂(30)的中心线之间的夹角均为α。

6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，α＝18°。

7.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，沿所述第一方向，设置于所述第一曲拐(1)的两个所述平衡重(300)对称设置于所述第一曲拐(1)的所述连杆颈(20)的两端、设置于所述第五曲拐(5)的两个所述平衡重(300)对称设置于所述第五曲拐(5)的所述连杆颈(20)的两端、设置于所述第六曲拐(6)的两个所述平衡重(300)对称设置于所述第六曲拐(6)的所述连杆颈(20)的两端、设置于所述第十曲拐(10)的两个所述平衡重(300)对称设置于所述第十曲拐(10)的所述连杆颈(20)的两端。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的发动机。

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