CN111075562A - 一种v型发动机 - Google Patents

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Abstract

一种V型发动机，包括曲轴和一组以上用于驱动曲轴的V型汽缸组，V型汽缸组包括第一汽缸、第二汽缸和摆臂；摆臂包括套在固定轴上的转动套，转动套的外壁设有第一U型叉和第二U型叉，第一汽缸包括第一缸体和第一活塞，第二汽缸包括第二缸体和第二活塞，第一活塞与第一U型叉之间设有第一连杆，第二活塞与第二U型叉之间设有第二连杆，第一U型叉与曲轴之间设有第三连杆。本发明在传统发动机基础上增加摆臂，与汽缸活塞连接的连杆通过摆臂带动与曲轴连接的连杆，摆臂在有限幅度内上下摆动，不但可以将汽缸的推力传递至曲轴并使其连续循环转动，而且可以减小活塞连杆的偏移角度，可以减少活塞和缸体的磨损，延长汽缸的寿命。

Description

一种V型发动机
技术领域
本发明涉及内容发动机，尤其是一种V型发动机。
背景技术
目前的内容发动机一般包括汽缸和曲轴，汽缸的活塞连杆的一端铰接，连杆的另一端与曲轴的连杆曲颈铰接。发动机曲柄连杆机构在发动机机体内运行时，活塞做上下往复运动，在活塞趋于上下止点时，活塞裙部作为导向作用会与活塞缸套内壁发生瞬间的接触和撞击。尤其是做功行程上止点，活塞承受极大地爆发压力和高温热变形作用，活塞裙部承受较大的正压力以及膨胀，从而导致活塞与缸套之间发生严重的摩擦和磨损。同时，还会使活塞与缸套产生剧烈的振动和噪音。尤其是高负荷、高转速的发动机，活塞裙部的摩擦磨损更为严重，降低活塞的寿命。目前采用的降低活塞裙部摩擦磨损的技术手段是：第一、在活塞裙部以及缸套内壁进行低摩擦涂层技术，但是采用该种手段带来的缺点是较复杂的涂层工艺会降低活塞的成品率，大大增加活塞的加工成本，进而发动机的开发成本也随之增加。第二、采用活塞裙部非对称设计的方法，该中方法直接导致的就是结构加工工艺比较复杂，同样也会大大增加活塞的加工成本，进而发动机的开发成本也随之增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种V型发动机，减少活塞与缸体之间的摩擦，增加汽缸的寿命，提高汽缸的输出推力。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种V型发动机，包括曲轴和一组以上用于驱动曲轴的V型汽缸组，所述V型汽缸组包括第一汽缸、第二汽缸和摆臂；所述摆臂枢接在固定轴上，所述摆臂包括套在固定轴上的转动套，所述转动套的外壁设有第一U型叉和第二U型叉，所述第一汽缸包括第一缸体和设在第一缸体内的第一活塞，所述第二汽缸包括第二缸体和设在第二缸体内的第二活塞，所述第一活塞与摆臂之间设有第一连杆，所述第一连杆的一端与第一活塞的第一活塞销连接，第一连杆的另一端通过第一销轴与第一U型叉连接，所述第二活塞与摆臂之间设有第二连杆，所述第二连杆的一端与第二活塞的第二活塞销连接，第二连杆的另一端通过第二销轴与第二U型叉连接，所述摆臂与曲轴之间设有第三连杆，第三连杆的一端通过第一销轴与第一U型叉连接，第三连杆的另一端与曲轴的连杆曲颈连接。
本发明在传统发动机基础上增加摆臂，与汽缸活塞连接的连杆通过摆臂带动与曲轴连接的连杆，摆臂在有限幅度内上下摆动，不但可以将汽缸的推力传递至曲轴并使其连续循环转动，而且可以减小活塞连杆的偏移角度，活塞连杆的偏移角度越小，活塞与缸体之间的压力就越小，活塞与缸体之间的摩擦力就越小；本发明V型汽缸组中，第一汽缸与第二汽缸轮流推动摆臂并带动曲轴；本发明结构简单，曲轴结构比传统同类型曲轴结构更简单；可以减少活塞和缸体的磨损，延长汽缸的寿命；活塞受到的摩擦力越小，其输出的推力越大，因此曲轴的输出力矩越大。
作为改进，所述摆臂上的第一U型叉与第二U型叉相互垂直，所述V型汽缸组中的第一汽缸与第二汽缸的夹角为90°或60°。
作为改进，当第一活塞处上止点时，第二活塞处于下止点；当第一活塞处于上止点或下止点时，第一连杆与第三连杆的夹角为零角。
作为改进，所述第三连杆的一端设有第三U型叉，第一U型叉夹在第三U型叉外，第三U型叉夹在第一连杆的连接端外。
作为改进，所述第一连杆和第二连杆均为组合式连杆，其包括第一杆段、第二杆段和被动活塞，所述第一杆段的一端与第一活塞的第一活塞销连接，第一杆段的另一端与被动活塞的活塞销连接，第二杆段的一端与被动活塞的活塞销连接，第二杆段的另一端与摆臂连接。
作为改进，所述被动活塞的两端相通。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明在传统发动机基础上增加摆臂，与汽缸活塞连接的连杆通过摆臂带动与曲轴连接的连杆，摆臂在有限幅度内上下摆动，不但可以将汽缸的推力传递至曲轴并使其连续循环转动，而且可以减小活塞连杆的偏移角度，活塞连杆的偏移角度越小，活塞与缸体之间的压力就越小，活塞与缸体之间的摩擦力就越小，可以减少活塞和缸体的磨损，延长汽缸的寿命；活塞受到的摩擦力越小，其输出的推力越大，因此曲轴的输出力矩越大。
附图说明
图1为本发明立体图。
图2为本发明俯视图。
图3为本发明侧视图。
图4为摆臂结构示意图。
图5为活塞处于上止点的连接关系图。
图6为摆臂处于摆幅中间位置的连接关系图。
图7为活塞处于下止点的连接关系图。
图8为传统发动机连接关系图。
图9为实施例2第一汽缸剖视图。
图10为实施例2第一汽缸内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至3所示，一种V型发动机，包括曲轴2和一组以上用于驱动曲轴2的V型汽缸组1，所述V型汽缸组1包括第一汽缸11、第二汽缸12和摆臂3。可以是一组V型汽缸组1组成的两缸发动机，可以是两组V型汽缸组1组成的四缸发动机，可以是三组V型汽缸组1组成的六缸发动机，可以是四组V型汽缸组1组成的八缸发动机等，本实施例选用两组V型汽缸组1组成的四缸发动机为例进行说明。发动机在四个汽缸活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程。
所述曲轴2包括主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端。
如图4所示，所述摆臂3枢接在固定轴4上，固定轴4固定在机体内，且固定轴4的轴线与曲轴2的轴线平行。所述摆臂3包括套在固定轴4上的转动套33，所述转动套33的外壁设有第一U型叉31和第二U型叉32，第一U型叉31与第二U型叉32相互垂直错开，两个U型叉上的铰接孔的中心到转动套33上的枢接孔的中心距离相同；所述V型汽缸组1中的第一汽缸11与第二汽缸12的夹角为90°或60°，第一汽缸11作用在第一U型叉31上，第二汽缸12作用在第二U型叉32上，可推动转动套33在固定轴4上来回摆动。
如图1至3所示，所述第一汽缸11包括第一缸体111和设在第一缸体111内的第一活塞112，所述第二汽缸12包括第二缸体和设在第二缸体内的第二活塞；所述第一活塞112与摆臂3之间设有第一连杆13，所述第一连杆13的一端与第一活塞112的第一活塞销连接，第一连杆13的另一端通过第一销轴16与第一U型叉31连接；所述第二活塞与摆臂3之间设有第二连杆14，所述第二连杆14的一端与第二活塞的第二活塞销连接，第二连杆14的另一端通过第二销轴17与第二U型叉32连接；所述摆臂3与曲轴2之间设有第三连杆15，第三连杆15的一端通过第一销轴16与第一U型叉31连接，第三连杆15的另一端与曲轴2的连杆曲颈连接。所述第三连杆15的一端设有第三U型叉，第一U型叉31夹在第三U型叉外，第三U型叉夹在第一连杆13的连接端外。
如图5所示，当第一活塞112运动至上止点时，摆臂3上的第一U型叉31绕固定轴4向上摆动至最高点，与第三连杆15连接的连杆曲颈旋转至曲轴2的顶部，第一连杆13与第三连杆15的夹角为零角，此时第一连杆13处于中线位置，没有角度偏移。如图6所示，当第一活塞112向下运动，摆臂3的第一U型叉31向下摆动并带动第一连杆13的一端向下和向外移动，使第一连杆13发生角度偏移，摆臂3的第一U型叉31摆动至其摆幅的中间位置时，第一连杆13的偏移角a1为第一连杆13整个过程的最大偏移角度。如图8所示，传统活塞连杆与曲轴2直接连接，当连杆曲颈转至中部时，连杆的偏移角a2为最大偏移角度，由于连接结构的关系，本发明活塞连杆偏移角a1远小于传统活塞连杆偏移角a2。如图7所示，当第一活塞112运动至下止点时，摆臂3的第一U型叉31绕固定轴4向下摆动至最低点，与第三连杆15连接的连杆曲颈旋转至曲轴2的底部，第一连杆13与第三连杆15的夹角为零角，此时第一连杆13处于中线位置，没有角度偏移。同理，第二连杆14的摆幅与第一连杆13的摆幅一样。
本发明在传统发动机基础上增加摆臂3，与汽缸活塞连接的连杆通过摆臂3带动与曲轴2连接的连杆，摆臂3在有限幅度内上下摆动，不但可以将汽缸的推力传递至曲轴2并使其连续循环转动，而且可以减小活塞连杆的偏移角度，活塞连杆的偏移角度越小，活塞与缸体之间的压力就越小，活塞与缸体之间的摩擦力就越小；本发明V型汽缸组1中，第一汽缸11与第二汽缸12轮流推动摆臂3并带动曲轴2；本发明结构简单，曲轴结构比传统同类型曲轴结构更简单；可以减少活塞和缸体的磨损，延长汽缸的寿命；活塞受到的摩擦力越小，其输出的推力越大，因此曲轴2的输出力矩越大。
实施例2
如图9、10所示，与实施例1所述不同的时，所述第一连杆13和第二连杆14均为组合式连杆，以第一连杆13为例进行说明，其包括第一杆段131、第二杆段133和被动活塞132，所述第一杆段131的一端与第一活塞112的第一活塞销连接，第一杆段131的另一端与被动活塞132的活塞销连接，第二杆段133的一端与被动活塞132的活塞销连接，第二杆段133的另一端与摆臂3连接。所述被动活塞132的两端相通，被动活塞132的顶部开通，不仅可以减少空气阻力，而且方便主动活塞的连杆伸入并与被动活塞132的销连接。
该种双活塞汽缸的原理：以第一汽缸11为例进行说明，燃烧室内气体膨胀推动第一活塞112向下运动，由于第一活塞112通过第一杆段131与被动活塞132连接，因此第一活塞112能通过第一杆段131推动被动活塞132同步向下运动，由于第一活塞112和被动活塞132同在第一缸体111内运动，被动活塞132限制了第一杆段131的偏移量，使第一活塞112在往复运动时不会对缸壁造成较大的摩擦力，进而延长第一活塞112的使用寿命。另外，被动活塞132通过第二杆段133与摆臂3连接，摆臂3的摆动形式可以减小第二杆段133的偏移量，进而减小被动活塞132与缸壁之间的摩擦力，即使被动活塞132磨损需要更换，其更换的成本相对较低，另外，由于被动活塞132直接不参与能量转换，其只是作为力的传递部件，即便其有所磨损也不会对发动机缸的性能造成影响。

Claims (6)

1.一种V型发动机，包括曲轴和一组以上用于驱动曲轴的V型汽缸组，其特征在于：所述V型汽缸组包括第一汽缸、第二汽缸和摆臂；所述摆臂枢接在固定轴上，所述摆臂包括套在固定轴上的转动套，所述转动套的外壁设有第一U型叉和第二U型叉，所述第一汽缸包括第一缸体和设在第一缸体内的第一活塞，所述第二汽缸包括第二缸体和设在第二缸体内的第二活塞，所述第一活塞与摆臂之间设有第一连杆，所述第一连杆的一端与第一活塞的第一活塞销连接，第一连杆的另一端通过第一销轴与第一U型叉连接，所述第二活塞与摆臂之间设有第二连杆，所述第二连杆的一端与第二活塞的第二活塞销连接，第二连杆的另一端通过第二销轴与第二U型叉连接，所述摆臂与曲轴之间设有第三连杆，第三连杆的一端通过第一销轴与第一U型叉连接，第三连杆的另一端与曲轴的连杆曲颈连接。
2.根据权利要求1所述的一种V型发动机，其特征在于：所述摆臂上的第一U型叉与第二U型叉相互垂直，所述V型汽缸组中的第一汽缸与第二汽缸的夹角为90°或60°。
3.根据权利要求1所述的一种V型发动机，其特征在于：当第一活塞处上止点时，第二活塞处于下止点；当第一活塞处于上止点或下止点时，第一连杆与第三连杆的夹角为零角。
4.根据权利要求1所述的一种V型发动机，其特征在于：所述第三连杆的一端设有第三U型叉，第一U型叉夹在第三U型叉外，第三U型叉夹在第一连杆的连接端外。
5.根据权利要求1所述的一种V型发动机，其特征在于：所述第一连杆和第二连杆均为组合式连杆，其包括第一杆段、第二杆段和被动活塞，所述第一杆段的一端与第一活塞的第一活塞销连接，第一杆段的另一端与被动活塞的活塞销连接，第二杆段的一端与被动活塞的活塞销连接，第二杆段的另一端与摆臂连接。
6.根据权利要求5所述的一种V型发动机，其特征在于：所述被动活塞的两端相通。
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