CN112502826B - 一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式及装配方法 - Google Patents

一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式及装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式及装配方法，包括箱体组件、曲柄连杆组件及气泵活塞组件，其特征在于：所述箱体组件包括可装卸前箱体、中箱体和后箱体，所述曲柄连杆组件包括曲柄一、曲柄二和用于连接曲柄一和曲柄二的连接柄，所述曲柄二位于所述后箱体内，所述曲柄一位于所述前箱体和中箱体内；在所述曲柄二上设置有偏心轮，所述气泵活塞组件包括气泵连杆，所述气泵连杆通过轴承套设在所述偏心轮上，所述气泵连杆由所述前箱体和中箱体之间设置的气泵合箱面伸出。采用本实施例的布置形式，可降低曲轴的弯矩。

Description

一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式及装配方法
技术领域
本发明涉及一种曲轴的布置形式以及装配方法。
背景技术
现有二冲程对置式曲柄连杆机构多适用于常规自然吸气活塞式汽油机，少有针对重油燃烧及考虑混合工质燃烧类型发动机。
现有偏心布置专利有大致两条应用路线，其一，多依靠偏心曲轴应运于空调压缩机上，其二，少量活塞式单缸发动机。此两项应用存在偏心轴所连接的长轴轴向尺寸过长，压缩端连杆及气缸内润滑不良，压缩过程噪声加大，长时间运行后长轴互换性差等问题。
在中国专利CN206144751U中公开了一种气泵，并具体公开了：包括缸头组件、缸体、活塞组件、连杆组件、曲轴、曲轴箱组件、花键组件，所述气泵为立式结构，上方是缸头组件，中间是缸体，下方是曲轴箱组件；活塞组件设于缸体内腔，曲轴设于曲轴箱组件内腔，所述曲轴上设有第一轴颈、第二轴颈、第三轴颈；所述活塞组件与曲轴之间由连杆组件连接。
上述专利中的气泵依然不能解决现有气泵存在的问题有：曲轴互换性差，偏心轮的位置不可调，包括轴向位置不可调以及相位不可调等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减小曲轴弯矩、避免曲轴长轴轴向尺寸过长以及长时间运行后曲轴长轴互换性差的两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式，包括箱体组件、曲柄连杆组件及气泵活塞组件，其特征在于：所述箱体组件包括可装卸前箱体、中箱体和后箱体，所述曲柄连杆组件包括曲柄一、曲柄二和用于连接曲柄一和曲柄二的连接柄，所述连接柄与曲柄一和曲柄二之间连接有缸体活塞连杆，所述曲柄二位于所述后箱体内，所述曲柄一位于所述前箱体和中箱体内；在所述曲柄一上套设有偏心轮，所述气泵活塞组件包括气泵连杆，所述气泵连杆通过轴承套设在所述偏心轮上，所述气泵连杆由所述前箱体和中箱体之间设置的气泵合箱面伸出。
优选的，所述中箱体内设置有中间隔板，所述曲柄一的一端部通过中轴承支撑在所述中间隔板上，且所述曲柄一的另一端部朝向所述前箱体伸出。
优选的，所述偏心轮外套设有大头滚针轴承，所述大头滚针轴承外套所述气泵连杆。
为进一步解决气泵连杆的润滑问题，所述中间隔板上设置有润滑通道。
为进一步提高润滑效果，所述润滑通道为设置在所述中间隔板上的多个润滑孔。
为进一步提高润滑效果，所述润滑孔为五个，其中一个位于中间隔板的最上部，其中两个位于中间隔板的最下部，另外两个位于中间隔板的同一侧部，且五个润滑孔的内边缘位于同一条圆周线上。
优选的，所述曲柄一的另一端通过前轴承支撑在所述前箱体的端部。
优选的，所述曲柄二的另一端通过后轴承支撑在后箱体的端部。
另外，一种两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，包括上述的曲轴布置形式，其特征在于：按以下顺序步骤：
(一)、压装后轴承于后箱体，将曲柄二压装入后箱体且与后轴承配合；
(二)、压装中轴承于中箱体的中间隔板的轴承座孔中，将压装好的前箱体和中箱体合箱，使得曲柄二穿过中间隔板并支撑在中轴承上；
(三)、将偏心轮采用压装的方式按照轴向位置L以及气泵初始相位α过盈压装于曲柄一，实现与曲柄一连接成一体，再将大头滚针轴承通过过盈压装于气泵连杆，最后将压装好的气泵连杆间隙配合装配于偏心轮轴径段；
(四)、压装前轴承与前箱体，将前箱体与中箱体进行合箱装配，并使得曲柄一与前轴承配合。
有益效果：
本发明的两冲程油气直喷发动机的曲轴的布置形式以及装配方法具有以下优势：
1、在不改变轴向尺寸，借用现有曲轴，压装到定位位置后，气泵连杆大头轴承与偏心轮配合构成一个集成发动机曲轴上气泵压缩机构，可实现气泵压缩自供气在二冲程活塞重油发动机上的集成。
2、在发动机中箱体与后箱体合箱压装中间轴承后，通过偏心轮压装工装及偏心轮设计自带夹角对齐标记进行过盈压装(压装过盈量在0.01～0.021mm范围内)，将曲柄一的轴段与偏心轮连成一体，实现偏心轮在主轴颈段上的定位L，及气泵初始相位α，实现气泵位置可调节性。进一步地，以确保在不增加曲轴轴向跨距，不改变两缸中心距，在相同爆发压力情况下，提高曲轴的轴向利用率。
且通过偏心轮设计及气泵与偏心轮配合装配关系，在曲轴轴向可实现任意设计位置自由定位；避免曲轴承受过大的弯矩，提高曲轴的寿命。偏心轮径向压装角度，随发动机正时点与偏心轮夹角α变化，实现气泵运行相位可调性，最大程度提升压气效率。
3、通过采用三箱包络以及偏心轮及中轴承开放设计，整个润滑路线，最终流向发动机两缸内部，丧失性燃烧后，通过排气系统排出。整个润滑过程是通过箱体节气门处电子机油泵以及簧片阀打散润滑介质，通过曲柄一以及偏心轮高速旋转扰动，形成有效增强飞溅混合效果，并在中箱体内部增设流出通道，以减小其流动损失，进而解决气泵组件润滑问题，并使其较好地满足多种燃油喷射要求。
4、采用偏心轮压装，实现曲轴与偏心轮分离，最大程度实现互换性互不干扰，提升曲轴的可装配性。
5、航空活塞发动机工作过程中振动噪声明显，需对气泵位置进行设计，通过控制调整L参数，实现降低往复惯性力引起的弯曲问题，实现降噪。
6、气泵偏心轮随曲轴转动带动气泵进行压缩空气，通过管路传递于发动机燃油喷射系统，作为混合工质燃烧的空气来源。
附图说明
图1为实施例中曲轴布置形式的正剖视图；
图2为曲轴组件的结构图；
图3为曲轴的局部视图；
图4为偏心轮初始相位角α示意图；
图5为实施例中曲轴布置形式的侧剖视图；
图6为正面润滑路线图；
图7为侧面润滑路线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例：如图1-7所示，本实施例提供一种两冲程油气直喷发动机的曲轴布置形式，包括箱体组件、曲柄连杆组件及气泵活塞组件。
其中，所述箱体组件包括可装卸前箱体3、中箱体2和后箱体1。所述曲柄连杆组件包括曲柄一7、曲柄二13和用于连接曲柄一和曲柄二的连接柄12，所述连接柄与曲柄一和曲柄二之间连接有缸体活塞连杆。其中，所述曲柄一为长轴，所述曲柄二位于所述后箱体内，所述曲柄一位于所述前箱体和中箱体内。具体而言，所述后箱体端部轴承座上装配有后轴承14，所述曲柄二通过所述后轴承支撑在所述后箱体上，所述连接柄位于所述后箱体和中箱体围合而成的空间内。所述中箱体内还设置有一中间隔板11，所述中间隔板中部设置有轴承座且装设有中轴承10，所述曲柄一通过中轴承支撑在中箱体内，且曲柄一另一端由中箱体伸出。在所述前箱体的端部设置有轴承座且轴承座内安装有前轴承6，所述曲柄一的另一端通过前轴承支撑在所述前箱体上。所述中间隔板作用一在于支撑中轴承，作用二在于将中轴承与气泵组件隔开，因此，在所述中间隔板的轴承座的内壁朝向气泵组件的一端设置有限位凸台。
在本实施例中，在所述曲柄一的轴部压装有偏心轮，所述偏心轮位于所述中箱体和前箱体围合而成的空间内，且在所述偏心轮8的外壁套设有大头滚针轴承9。所述气泵连杆5则套设在所述大头滚针轴承外，实现所述偏心轮驱动所述连杆的往复运动，进而带动气泵活塞4的往复运动。所述气泵连杆由箱体组件上设置的气泵箱体合箱面伸出并与气泵活塞连接。所述气泵箱体合箱面设置在所述中箱体和前箱体之间。
另外，作为本实施例中的另一实施方式，所述中间隔板上设置有润滑通道，所述润滑通道为设置在所述中间隔板上的多个润滑孔11a。在本实施例中，所述润滑孔为五个，其中一个位于中间隔板的最上部，其中两个位于中间隔板的最下部，另外两个位于中间隔板的同一侧部，且五个润滑孔的内边缘位于同一条圆周线上。且位于中间隔板最上部的润滑孔的面积最大。
作为本实施例中的其中一种实施方式，所述曲柄一的轴肩与所述中轴承相抵。所述偏心轮中心至曲柄一的轴肩的距离为L。
作为本实施例中的其中一种实施方式，所述中间轴承采用开放式6004深沟球轴承。
另外，本实施例还提供一种两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，并按以下顺序步骤进行装配：
需要说明的是，本实施例中仅涉及的曲柄连杆组件为预先装配好的。
(一)、压装后轴承于后箱体，将曲柄二压装入后箱体且与后轴承配合；
(二)、压装中轴承于中箱体的中间隔板的轴承座孔中，将压装好的前箱体和中箱体合箱，使得曲柄一穿过中间隔板并支撑在中轴承上；
(三)、将偏心轮采用压装的方式按照预先设计的轴向位置L以及气泵初始相位α过盈压装于曲柄一，实现与曲柄一连接成一体，再将大头滚针轴承通过过盈压装于气泵连杆，最后将压装好的气泵连杆间隙配合装配于偏心轮轴径段；
(四)、压装前轴承与前箱体，将前箱体与中箱体进行合箱装配，并使得曲柄一与前轴承配合。
另外，作为本实施例的另一实施方式，采用本实施例的曲轴布置形式的发动机采用在节气门处设置电子机油泵实现润滑的方式。
本实施例中，可预先根据气泵的初始位置确定气泵连杆的位置，进而确定连杆在曲轴上的位置，最终设计箱体组件的分箱位置。实现可根据需求任意在设计时调整L的距离，确保曲轴长轴收到的弯矩最小。且通过偏心轮的初始相位角α调整气泵活塞的初始位置，以确保连杆长度尽可能的小，使得发动机体积尽可能小，便于应用于无人机上。
因此，采用本实施例的方案，在设计之初可根据有限的空间和现有的曲轴及气泵任意设计L的距离和α角度。实现最好的设计。
进一步地，采用本实施例的布置形式和方法：
1、在不改变轴向尺寸，借用现有曲轴，压装到定位位置后，气泵连杆大头轴承与偏心轮配合构成一个集成发动机曲轴上气泵压缩机构，可实现气泵压缩自供气在二冲程活塞重油发动机上的集成。
2、在发动机中箱体与后箱体合箱压装中间轴承后，通过偏心轮压装工装及偏心轮设计自带夹角对齐标记进行过盈压装(压装过盈量在0.01～0.021mm范围内)，将曲柄一的轴段与偏心轮连成一体，实现偏心轮在主轴颈段上的定位L，及气泵初始相位α，实现气泵位置可调节性。进一步地，以确保在不增加曲轴轴向跨距，不改变两缸中心距，在相同爆发压力情况下，提高曲轴的轴向利用率。
且通过偏心轮设计及气泵与偏心轮配合装配关系，在曲轴轴向可实现任意设计位置自由定位；避免曲轴承受过大的弯矩，提高曲轴的寿命。偏心轮径向压装角度，随发动机正时点与偏心轮夹角α变化，实现气泵运行相位可调性，最大程度提升压气效率。
3、通过采用三箱包络以及偏心轮及中轴承开放设计，整个润滑路线，最终流向发动机两缸内部，丧失性燃烧后，通过排气系统排出。整个润滑过程是通过箱体节气门处电子机油泵以及簧片阀打散润滑介质，通过曲柄一以及偏心轮高速旋转扰动，形成有效增强飞溅混合效果，并在中箱体内部增设流出通道，以减小其流动损失，进而解决气泵组件润滑问题，并使其较好地满足多种燃油喷射要求。
4、采用偏心轮压装，实现曲轴与偏心轮分离，最大程度实现互换性互不干扰，提升曲轴的可装配性。
5、航空活塞发动机工作过程中振动噪声明显，需对气泵位置进行设计，通过控制调整L参数，实现降低往复惯性力引起的弯曲问题，实现降噪。
6、气泵偏心轮随曲轴转动带动气泵进行压缩空气，通过管路传递于发动机燃油喷射系统，作为混合工质燃烧的空气来源。

Claims (4)

1.一种两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，包括如下的曲轴布置形式，该曲轴布置形式包括箱体组件、曲柄连杆组件及气泵活塞组件，所述箱体组件包括可装卸前箱体、中箱体和后箱体，所述曲柄连杆组件包括曲柄一、曲柄二和用于连接曲柄一和曲柄二的连接柄，所述连接柄与曲柄一和曲柄二之间连接有缸体活塞连杆，所述曲柄二位于所述后箱体内，所述曲柄一位于所述前箱体和中箱体内；在所述曲柄一上套设有偏心轮，所述气泵活塞组件包括气泵连杆，所述气泵连杆通过轴承套设在所述偏心轮上，所述气泵连杆由所述前箱体和中箱体之间设置的气泵合箱面伸出；所述中箱体内设置有中间隔板，所述曲柄一的一端部通过中轴承支撑在所述中间隔板上，且所述曲柄一的另一端部朝向所述前箱体伸出，所述曲柄一通过前轴承支撑在所述前箱体的端部；所述曲柄二的一端通过后轴承支撑在后箱体的端部；所述偏心轮外套设有大头滚针轴承，所述大头滚针轴承外套所述气泵连杆；其特征在于：按以下顺序步骤：
（一）、压装后轴承于后箱体，将曲柄二压装入后箱体且与后轴承配合；
（二）、压装中轴承于中箱体的中间隔板的轴承座孔中，将压装好的前箱体和中箱体合箱，使得曲柄一穿过中间隔板并支撑在中轴承上；
（三）、将偏心轮采用压装的方式按照轴向位置L以及气泵初始相位α过盈压装于曲柄一，实现与曲柄一连接成一体，再将大头滚针轴承通过过盈压装于气泵连杆最后将压装好的气泵连杆间隙配合装配于偏心轮轴径段；
（四）、压装前轴承与前箱体，将前箱体与中箱体进行合箱装配，并使得曲柄一与前轴承配合。
2.如权利要求1所述的两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，其特征在于：所述中间隔板上设置有润滑通道。
3.如权利要求2所述的两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，其特征在于：所述润滑通道为设置在所述中间隔板上的多个润滑孔。
4.如权利要求3所述的两冲程油气直喷发动机的曲轴的装配方法，其特征在于：所述润滑孔为五个，其中一个位于中间隔板的最上部，其中两个位于中间隔板的最下部，另外两个位于中间隔板的同一侧部，且五个润滑孔的内边缘位于同一条圆周线上。
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