CN113606036A - 一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，包括燃烧发动模块、主传动模块，主传动模块包括传动箱，传动箱内转动安装有中置传动曲轴，主传动模块两侧则安装连接有燃烧发动模块，燃烧发动模包括对置安装在传动箱两侧的气缸，气缸的缸腔对应中置传动曲轴交叉对置，气缸的缸腔内滑动安装有气缸活塞，气缸活塞通过连杆与中置传动曲轴转动连接。采用模块化设计，能够实现不同动力输出的组合使用，让燃油发动机的检修、更换更加便捷，动力的增减调配方便，直接燃油效率能得到一定的提升，交叉对置缸体模式设计能够更佳的节约空间，同时减短曲轴的长度，使动力输出更加高效，该结构适用于汽油和柴油两种燃料，通用性较好。

Description

一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机

技术领域

本发明属于燃油发动机技术领域，具体涉及一种模块化智能控制节油型交叉对置缸体油气二次循环涡轮增压燃油发动机。

背景技术

现有的燃油发动机多以直并列缸爆燃型发动机为主流，如直列四缸就是一种常见的内燃机，随着当下对环保的注重，对于车辆的碳排放、尾气排放要求也日趋严格，为了燃料能够充分燃烧，发动机的设计者们也是想出了很多很多办法来提高燃料的燃烧效率，但就对于如何提高内燃机的直接燃油效率一直是业内关于和研发的重点方向；再者现有多并列缸的发动机在使用中如果一只缸出现问题，因为其为交替并列的结构，整个发动机都会受到影响，检修的话需要对整个缸体进行拆解维修，维护较为麻烦；最后现有燃油发动在无需过大动力时，所有气缸都仍需工作，形成了能量的大量浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种模块化智能控制节油型交叉对置缸体油气二次循环涡轮增压燃油发动机。

具体技术方案是：一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，包括燃烧发动模块、主传动模块，所述主传动模块包括传动箱，所述传动箱内转动安装有中置传动曲轴，所述主传动模块两侧则安装连接有燃烧发动模块，所述燃烧发动模包括对置安装在传动箱两侧的气缸，所述气缸的缸腔对应中置传动曲轴交叉对置，气缸的缸腔内滑动安装有气缸活塞，所述气缸活塞通过连杆与中置传动曲轴转动连接。

在所述气缸上设置有与供油设备相连接的雾化喷油嘴，向气缸提供雾化的燃油，化喷油嘴位于气缸的缸腔中面向气缸活塞一面上，所述气缸上设置有若干能点燃气缸中油气的分级助燃点火器，远离气缸活塞一侧的气缸内开设有增压进气仓，所述增压进气仓通过进气控制阀门与气缸的缸腔连通，所述增压进气仓远离进气控制阀门一侧连通有进气管。

所述增压进气仓下方连通设置有废气增压缸体，所述废气增压缸体内设置有能够上下滑动的废气增压活塞；所述废气增压缸体下端通过一级排气管与气缸的排气口连通，所述废气增压缸体远离气缸活塞一边侧壁上则连通设置有二级排气管。

进一步，优选的是，所述中置传动曲轴前端的前轴头和后端的后轴头延伸出传动箱外。

进一步，优选的是，所述前轴头为六边形轴头结构，所述后轴头则沿轴向开设置有内六边形孔，所述前轴头的六边形轴头能够对接装入后轴头的有内六边形孔。

进一步，优选的是，所述废气增压缸体内上下端设置有能够限制废气增压活塞的限位环或台状突起。

进一步，优选的是，还包括启动模块，所述主传动模块前端安装连接有在燃油发动机启动或运行时提供一定的辅助力的启动模块。

进一步，优选的是，所述前轴头与启动模块的启动箱上的电机对接安装。

进一步，优选的是，还包括涡轮增压模块，进气管进气端与涡轮增压模块连通。

进一步，优选的是，所述涡轮增压模块包括空气过滤器和单体涡轮增压机，所述空气过滤器安装在单体涡轮增压机进气端，所述单体涡轮增压机出气端则与进气管连通。

进一步，优选的是，还包括润滑模块，所述润滑模块包括设置在传动箱中的机油抽油泵，机油抽油泵抽取机油后通过管道送至位于传动箱顶部外侧的机油过滤器，机油通过机油过滤器过滤后通过设置在传动箱中的若干机油喷油嘴对中置传动曲轴、连杆进行润滑，传动箱底部设有用于更换机油的机油更换螺栓。

进一步，优选的是，所述主传动模块通过前轴头和后轴头对接组合，能够若干个组合使用。

本发明的有益效果：采用模块化设计，能够实现不同动力输出的组合使用，有效降低开发成本，让燃油发动机的检修、更换更加便捷，动力的增减调配方便，维修的备件需求减少，直接燃油效率能得到一定的提升，资源利用率较好，减轻环境污染，交叉对置缸体模式设计能够更佳的节约空间，同时减短曲轴的长度，使动力输出更加高效，配备启动模块，保证车辆在高速行驶、突然加力状况下能获得额外的动力，该结构适用于汽油和柴油两种燃料，通用性较好。

附图说明

图1是本发明燃油发动机装配立体示意图，其中未画出变速箱模块、差速器模块；

图2是本发明燃油发动机主视图一，其中对启动箱、气缸进行了剖视以示出内部结构；

图3是本发明燃油发动机俯视内部结构图；

图4是本发明燃油发动机的中置传动曲轴俯视图；

图5是本发明燃油发动机主视图二，其中对启动箱、气缸进行了剖视以示出内部结构，并未画出右侧的对置燃烧发动模块；

图6是本发明燃油发动机组装使用时的俯视图；

图7是图3中A向后轴头示意图；

图8是本发明燃油发动机废气增压缸体采用台状突起的另外一种方案；

图9是本发明燃油发动机另一实施中组装方式。

上图中：1-启动模块，2-燃烧发动模块，3-主传动模块，4-润滑模块，5-涡轮增压模块，6-变速箱模块，7-差速器模块，8-电控模块。

101-启动箱，102-电机；

201-气缸，202-气缸活塞，203-连杆，204-雾化喷油嘴，205-分级助燃点火器，206-增压进气仓，207-废气增压缸体，208-散热片，209-进气控制阀门，2010-进气管，2011-一级排气管，2012-二级排气管，2071-废气增压活塞，2072-限位环，2073-台状突起；

301-传动箱，302-中置传动曲轴，303-左摇杆口，304-右摇杆口，305-前轴头，306-后轴头，307-前凸安装台，308-后凹安装台，3021-第一传动轴，3022-第二传动轴；

401--机油抽油泵，402-机油过滤器，403-机油喷油嘴，404-机油更换螺栓；

501-空气过滤器，502-单体涡轮增压机；

801-高压电子点火器，802-车载控制器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例:

如图1所示，一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，采用模块化设计，包括启动模块1、燃烧发动模块2、主传动模块3、润滑模块4、涡轮增压模块5、变速箱模块6、差速器模块7、电控模块8。

如图1和图3所示，主传动模块3前端安装连接有启动模块1，主传动模块3两侧则安装连接有燃烧发动模块2，采用螺栓和螺孔及咬合扣进行连接。

如图1至图5所示，主传动模块3包括传动箱301，传动箱301内转动安装有中置传动曲轴302，中置传动曲轴302前后两端的前轴头305和后轴头306延伸出传动箱301外，本实施例中采用了前轴头305为六边形轴头结构，后轴头306则设置有内六边形孔，当然也可以采用前轴头305设置有内六边形孔，后轴头306则为六边形轴头结构，或采用其他多边形（如四边形、五边形）其均为本技术的等同替换，前轴头305能够与启动模块1的电机102对接安装，即采用内六边形孔形式安装，当然也可以采用联轴器等其他形式，其为本领域中的常用技术手段。

传动箱301前端面对应前轴头305设置有前凸安装台307，对应后轴头306则设置有后凹安装台308。

如图4所示，中置传动曲轴302左右两侧的曲折端分别设置有和燃烧发动模块2的连杆203转动连接的第一传动轴3021和第二传动轴3022。

传动箱301两侧分别开有左摇杆口303和右摇杆口304。

启动模块1则包括安装在启动箱102上的强力启动电机102，其是车辆电力发动机，在车辆进行高扭力行驶时，电机102可以提供一定的辅助力，其主要是在燃油发动机启动或运行时提供一定的辅助力。

当然启动模块1还可以增加手动启动结构，即电机102连接在一组行星减速齿轮和螺旋弹簧等一套减速加力装置上，该装置可以利用螺旋弹簧张弛力，通过手动拉绳进行蓄力，以实现无电强行启动，其为现有技术，多用于如电锯、农用拖拉机等。

主传动模块3两侧则安装连接有燃烧发动模块2，燃烧发动模块2包括对置安装在传动箱301两侧的气缸201，为了对应中置传动曲轴302，两侧的气缸201的缸腔需要交叉对置，如图3和图6所示，但为了整体安装方便，可以设计为气缸201外形尺寸相同，气缸201采用热注锻压工艺制造。

燃烧发动模块2和主传动模块3规格尺寸可以根据需要进行设计，且燃烧发动模块2能够实现换装不同规格，实现模块化拆卸和组合使用。

气缸201的缸腔内滑动安装有气缸活塞202，气缸活塞202通过连杆203与中置传动曲轴302转动连接，左侧的连杆203穿过左摇杆口303与中置传动曲轴302的第二传动轴3022转动连接，右侧的连杆203穿过右摇杆口304与中置传动曲轴302的第一传动轴3021转动连接，请参考图3和图4。

气缸201外表面设置有若干散热片208。

对应气缸活塞202在气缸201上设置有雾化喷油嘴204，雾化喷油嘴204位于气缸201的缸腔中面向气缸活塞202一面上，雾化喷油嘴204与油泵等供油设备相连接，向气缸201提供雾化的燃油，其结构和与油泵等供油设备的连接方式等为现有技术，可以直接采用已有的技术；在气缸201上设置有若干分级助燃点火器205，其能点燃气缸201中的燃油。

远离气缸活塞202一侧气缸201上开设有增压进气仓206，增压进气仓206通过进气控制阀门209与气缸201的缸腔连通，向其内供气，进气控制阀门209为现有内燃机中常有器材，其可以实现调控，为现有技术。

增压进气仓206则远离气缸活塞202一边连通有进气管2010，进气管2010延伸至气缸201外与涡轮增压模块5连通。

增压进气仓206下方连通设置有废气增压缸体207，废气增压缸体207内设置有能够上下滑动的废气增压活塞2071，废气增压缸体207下端通过一级排气管2011与气缸201的排气口连通，气缸201燃烧废气通过一级排气管2011进入废气增压缸体207中并能够顶压废气增压活塞2071，废气增压缸体207远离气缸活塞202一边侧壁上则连通设置有二级排气管2012，顶压废气增压活塞2071的废气经二级排气管2012排出气缸201外。

进一步，废气增压缸体207内设置有限位环2072，限位环2072上下各设置有一个，上部的限位环2072防止废气增压活塞2071进入增压进气仓206，下部的限位环2072则防止废气增压活塞2071向下滑动超过极限，导致进气管2010与二级排气管2012连通，优选的，下部的限位环2072应设置在二级排气管2012口下端，废气增压活塞2071厚度应大于二级排气管2012口直径，应保证废气增压活塞2071下滑至下部的限位环2072时，废气增压活塞2071能堵塞住二级排气管2012口，当然也可以在废气增压缸体207设置台状突起2073替代限位环2072功能，如图8所示，即本着向上废气增压活塞2071不进入增压进气仓206，向下不漏出二级排气管2012口的原则。

工作时燃油经雾化喷油嘴204气化喷入气缸201的缸腔中，此时气缸活塞202向远离主传动模块3的中置传动曲轴302方向运动压缩气化的燃油，油气被压缩达到极限产生爆燃反应（适用于柴油油），爆燃力推动气缸活塞202快速向中置传动曲轴302方向运动，从而推动中置传动曲轴302转动实现传动输出，其为现有内燃机工作原理，为现有技术，而通过在气缸201上设置有若干分级助燃点火器205，主要技术目的是点燃气缸201中的油气，其既能实现电喷启动点燃油气的方式（适用于汽油），也可以实现对已经爆燃后的油气体（适用于汽油、柴油）实施二次点火，促使混合了外部空气的混合油气的全面燃烧，有利于油气充分燃烧，减少污染气体的排放，资源的高效利用。

燃烧后的废气通过设置在气缸201远离进气控制阀门209一侧的排气口通过一级排气管2011进入废气增压缸体207，废气能够向上顶压废气增压活塞2071，废气增压活塞2071向上滑动给予增压进气仓206一个进气压力，从而进一步给予从涡轮增压模块5进入的空气一定的压力，加快了进气速度，在涡轮增压供气后，再提供一定量的压缩空气，二次增大缸体内增压进气仓206压力，增大气缸201的缸腔中混合气体的含氧量，以得到更大直接燃油效率。

进一步，进气管2010与涡轮增压模块5连通，涡轮增压模块5包括空气过滤器501和单体涡轮增压机502，以上技术均为现有技术，涡轮增压模块5可以设在燃烧发动模块2顶部，当然可以在涡轮增压模块5进气口端设置空腔含氧检测设备，可以对进入的空气含氧量进行检测，并将检测信息上传至车载中空电脑中，通过配套得程序控制单体涡轮增压机502功率，以期实现调整供气速度，保证燃油发动机能在高原氧气稀薄地区的工作状态，实现智能调控，当然控制程序中可以可以进行手动进行人为强制分段控制，而为提供车辆在含氧量低、稀薄地区的工作，可以选配在进气口安装小型化学制氧设备，设备氧气供应由中央电脑进行调控，同样根据车型的使用要求，可以选配氮气增压加速设备，以便车辆可以获得短时间的强制提速，以达到特殊如赛车用途。

如图2和图5所示，模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机还包括润滑模块4，润滑模块4包括设置在传动箱301中的机油抽油泵401，机油抽油泵401抽取机油后通过管道送至位于传动箱301顶部外侧的机油过滤器402，机油通过机油过滤器402过滤后通过设置在传动箱301中的若干机油喷油嘴403对运行中置传动曲轴302、连杆203等进行润滑，传动箱301底部设有用于更换机油的机油更换螺栓404，而在机油管道上则设置有加油通道，以上为现有技术，在此就不作进一步阐述。

如图2和图5所示，模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机还包括电控模块8，电控模块8主要包括车载控制器802，与车载控制器802连接并控制分级助燃点火器205的高压电子点模块（主要为控制分级助燃点火器205的电气配套设备，其为现有技术），当然雾化喷油嘴204也应该与车载控制器802连接控制，雾化喷油嘴204也应具有智能控制与手动强制干预两种模式，车载控制器802是进气含氧量、高压电子点火等均可由车载控制器802的电脑系统控制。

如图6所示，在车辆需要不同动力输出时，可以组合多个燃烧发动模块2、主传动模块3，即通过主传动模块3的前轴头305和后轴头306对接组合 ，实现模块化发动机系统，如图6，主传动模块3前接启动模块1后再接一组燃烧发动模块2、主传动模块3，实现4缸动力输出，然后对接变速箱模块6、差速器模块7（以上2个为现有技术，在此就不作进一步阐述，其是否公开并不影响本发明技术方案的实施），同时，当然还可以再接一组燃烧发动模块2、主传动模块3实现6缸动力输出。

如图9所示，当然在传动模块3的传动箱301顶部也安装连接了一个燃烧发动模块2，从而实现一个传动模块3配合3个燃烧发动模块2的3缸组合，但其需要占用较大体积，在移动的车辆上难以实现，较适用于轮船，其也在本发明的精神和原则之内。

在主传动模块3的中置传动曲轴302的前轴头305和后轴头306上应做标识，该标识点因保证中置传动曲轴302正好处于平行状态，以方便后接设备安装放置。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于，包括燃烧发动模块（2）、主传动模块（3），所述主传动模块（3）包括传动箱（301），所述传动箱（301）内转动安装有中置传动曲轴（302），所述主传动模块（3）两侧则安装连接有燃烧发动模块（2），所述燃烧发动模块（2）包括对置安装在传动箱（301）两侧的气缸（201），所述气缸（201）的缸腔对应中置传动曲轴（302）交叉对置，气缸（201）的缸腔内滑动安装有气缸活塞（202），所述气缸活塞（202）通过连杆（203）与中置传动曲轴（302）转动连接；

在所述气缸（201）上设置有与供油设备相连接的雾化喷油嘴（204），所述气缸（201）上设置有若干能点燃气缸（201）中油气的分级助燃点火器（205），远离气缸活塞（202）一侧的气缸（201）内开设有增压进气仓（206），所述增压进气仓（206）通过进气控制阀门（209）与气缸（201）的缸腔连通，所述增压进气仓（206）远离进气控制阀门（209）一侧连通有进气管（2010）；

所述增压进气仓（206）下方连通设置有废气增压缸体（207），所述废气增压缸体（207）内设置有能够上下滑动的废气增压活塞（2071）；所述废气增压缸体（207）下端通过一级排气管（2011）与气缸（201）的排气口连通，所述废气增压缸体（207）远离气缸活塞（202）一边侧壁上则连通设置有二级排气管（2012）。

2.根据权利要求1所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述中置传动曲轴（302）前端的前轴头（305）和后端的后轴头（306）延伸出传动箱（301）外。

3.根据权利要求2所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述前轴头（305）为六边形轴头结构，所述后轴头（306）则沿轴向开设置有内六边形孔，所述前轴头（305）的六边形轴头能够对接装入后轴头（306）的有内六边形孔。

4.根据权利要求1所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述废气增压缸体（207）内上下端设置有能够限制废气增压活塞（2071）的限位环（2072）或台状突起（2073）。

5.根据权利要求2所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：还包括启动模块（1），所述主传动模块（3）前端安装连接有在燃油发动机启动或运行时提供一定的辅助力的启动模块（1）。

6.根据权利要求5所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述前轴头（305）与启动模块（1）的启动箱（102）上的电机（102）对接安装。

7.根据权利要求1所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：还包括涡轮增压模块（5），进气管（2010）进气端与涡轮增压模块（5）连通。

8.根据权利要求7所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述涡轮增压模块（5）包括空气过滤器（501）和单体涡轮增压机（502），所述空气过滤器（501）安装在单体涡轮增压机（502）进气端，所述单体涡轮增压机（502）出气端则与进气管（2010）连通。

9.根据权利要求1所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：还包括润滑模块（4），所述润滑模块（4）包括设置在传动箱（301）中的机油抽油泵（401），机油抽油泵（401）抽取机油后通过管道送至位于传动箱（301）顶部外侧的机油过滤器（402），机油通过机油过滤器（402）过滤后通过设置在传动箱（301）中的若干机油喷油嘴（403）对中置传动曲轴（302）、连杆（203）进行润滑，传动箱（301）底部设有用于更换机油的机油更换螺栓（404）。

10.根据权利要求2或3所述的一种模块化节油型交叉对置缸体燃油发动机，其特征在于：所述主传动模块（3）通过前轴头（305）和后轴头（306）对接组合，能够若干个组合使用。

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