CN200971807Y - 发动机 - Google Patents

Abstract

一种五个气缸的圆盘型往复活塞式内燃机。整机为圆盘型，水平设置，上面进气，下面排气，中心为单曲柄曲轴，以曲轴为中心，卧式的五个气缸呈等夹角放射状排列，曲柄销上套装着圆形转盘，圆形转盘与连杆大头端以轴销相连，所有的进气门由一个凸轮圈驱动，所有的排气门由一个凸轮圈驱动，发动机运转时连杆通过圆形转盘将力传递给曲轴做功，五个气缸为跳跃式点火，凸轮圈的配气定时角度可全时调控。

Description

发动机

所属技术领域

本实用新型涉及一种往复活塞式内燃机。

技术背景

目前，广泛应用的四冲程发动机的机体为直列(L型)和V型排列，活塞、连杆、曲轴相互连接传递动力，凸轮轴驱动气门，发动机启动后完成进气、压缩、做功、排气的工作循环。但是，无论是直列(L)型还是V型排列方式的发动机都存在以下缺点：1.V型机体积庞大，直列式机体高度大、长度大，用在汽车上则布置困难且会造成长头汽车的车头太高，影响驾驶员的视野和增大空气阻力。2.曲轴结构复杂长度大。3.配气系统充气效率差。

发明内容

为了克服现有发动机体积庞大，曲轴结构复杂长度大，配气系统充气效率差等不足，本实用新型，提供一种发动机不仅能提供充足的动力而且体积小，高度低，曲轴结构简单，配气更加合理、充气效率高，使发动机的应用更广泛，性能得到提高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：发动机整机为圆盘型，水平设置，上面进气，下面排气，中心为曲轴，以曲轴为中心五个气缸呈等夹角放射状排列。整根曲轴结构中只有一个曲柄部分，曲轴上端轴颈向上穿出发动机盖，在穿出的曲轴颈上套装着机械式增压器的涡轮，圆形的涡轮罩将涡轮密封于发动机盖上，涡轮罩上面连接进气总管，周围连接着通往五个气缸的进气支管。曲柄臂以曲柄半径为半径设计成圆形齿轮，曲柄销上套装着圆形转盘，圆形转盘中央为垂直的曲柄销孔，在圆形转盘的偏心区另有五个垂直的轴销孔，孔内有轴销，五个轴销孔呈等夹角的放射状排列，圆形转盘侧面向内凹陷呈槽状与轴销孔相通，侧面凸出的下沿装有齿圈，在侧面的凹槽内五个连杆的大头端与对应的五个轴销相连接，曲轴转动时圆形转盘不但围绕曲轴整体公转，而且被圆形转盘限位齿轮组强制定向围绕曲柄销进行自转，最终保持圆形转盘与各个气缸的相对角度不变。圆形转盘限位齿轮组的位置在曲柄销的对侧，由大小两个齿轮组成，大齿轮位于下曲柄臂的上面与圆形转盘上的齿轮圈啮合，小齿轮位于下曲柄臂的下面，与固定在发动机下底平台向上凸起处的齿圈啮合，两个齿轮被垂直穿过下曲柄臂的轴连接成齿轮组。当发动机运转到做功冲程时，活塞从上止点运动到下止点，连杆通过推动圆形转盘来转动曲轴对外输出转矩，在这一过程中连杆推动圆形转盘的着力点位于曲柄半径以外，增加了曲柄转动的力臂长度，使发动机的动力性能得到提高。呈放射状排列的各气缸，进气门在上，排气门在下，所有的进气门由一个围绕在曲轴上端轴颈旋转的进气门凸轮圈驱动，进气门凸轮圈由大小两个圆形轮盘叠加组成，中央有孔通过轴承水平套装在曲轴上端轴颈上，其中大轮盘在上其外侧面有两个向外的凸起工作段，小轮盘在下其外侧面为链齿圈。进气门凸轮圈和排气门凸轮圈分别都有两个凸起工作段，凸轮圈的工作转速被减慢而且凸起工作段的曲线图为梯形图，使得气门的升程曲线更趋向饱满，提高了气门升程的丰满系数从而改善发动机性能。进气门凸轮圈和排气门凸轮圈都位于所有气缸内口端围成的区域内，分别由曲轴上下的圆形曲柄臂通过进气门驱动齿轮组和排气门驱动齿轮组进行减速驱动，进气门凸轮圈和排气门凸轮圈都是围绕曲轴同心反向旋转的。进气门驱动齿轮组由上下两个并行的齿轮组成，上为链齿轮用链条与进气门凸轮圈上的链齿轮相连，下为齿轮与上曲柄臂齿圈啮合。排气门驱动齿轮组亦由上下两个并行的齿轮组成，下为链齿轮用链条与排气门凸轮圈上的链齿轮相连，上为齿轮与下曲柄臂啮合，进气门驱动齿轮组和排气门驱动齿轮组的中轴都固定于配气定时调节器上，运转时通过配气定时调节器分别改变进气门驱动齿轮组和排气门驱动齿轮组的位置，使进气门凸轮圈和排气门凸轮圈转动一定角度来改变发动机的配气定时。曲轴下端轴颈向下穿过发动机下底平台，进入由圆形的油底壳与发动机下底平台的下面共同围成的机油室内，在机油室内机油泵套装在自上而下穿过的曲轴下端轴颈上，曲轴下端轴颈继续向下穿过油底壳终末于法兰，法兰上安装皮带轮和飞轮，用皮带轮驱动冷却水泵和发电机，用飞轮上安装的齿圈来启动发动机。发动机的气门为混合布置方式，上方为一个直径较大的顶置式进气门，下方为两个直径较小的侧置式排气门，发动机工作时五个气缸为“1.3.5.2.4”的跳跃顺序点火。燃料供给为电子控制缸内多点喷射，每个气缸的喷油器安装在进气门和排气门之间的气缸盖上，喷孔正对着燃烧室直接喷射。

本实用新型的有益效果是：在像其它发动机一样提供动力的同时，缸体卧式排列降低了发动机的高度，减小了体积；提高充气效率，改善燃油经济性，气缸内燃烧稳定，降低有害物质排放，整体性能得到提高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的上面观构造图。

图2是本实用新型的第一个(进气门层)横剖面构造图。

图3是本实用新型的第二个(排气门层)横剖面构造图。

图4是本实用新型的第三个(机油泵层)横剖面构造图。

图5是本实用新型的纵剖面构造图。

图6是图5中心区域的纵剖面构造图。

图7是图5气门部分的纵剖面构造图。

图8是圆形转盘与连杆连接部分的纵剖面构造图。

图9是圆形转盘的横剖面构造图。

图10是进气门凸轮圈的上面观构造图。

图11是进气门凸轮圈的纵剖面构造图。

图12是排气门凸轮圈的纵剖面构造图。

图13是排气门凸轮圈的上面观构造图。

图14是排气门凸轮圈和排气门摇臂及驱动机构的横剖面构造图。

图15是圆形转盘和圆形转盘限位齿轮组的横剖面构造图。

图16是进气门凸轮圈和进气门凸轮圈驱动齿轮组及配气定时调节器的横剖面构造图。

图中1.气缸，2.活塞，3.连杆，4.排气门，5.排气门摇臂，6.排气门凸轮圈，7.曲轴下端轴颈，8.曲柄销，9.圆形转盘，10.摇臂轴，11.圆形转盘销，12.活塞销，13.圆盘形曲柄臂，14.进气门，15.气门间隙调整螺钉，16.进气门凸轮圈，17.曲轴上端轴颈，18.进气门凸轮圈轴承，19.排气门凸轮圈轴承，20.圆形转盘限位齿轮组，21.进气门凸轮圈驱动齿轮组，22.排气门凸轮圈驱动齿轮组，23.配器定时调节器，24.发动机下底平台，25.凸轮圈工作段，26.气缸盖，27.摇臂接触工作面，28.进气门摇臂，29.发动机盖，30.喷油器，31.链条，32.增压涡轮，33.涡轮罩，34.进气总管，35.进气支管，36.机油泵，37.油底壳，38.皮带轮，39.飞轮，40.空气滤清器，41.挺杆，42.进气门第二摇臂，43.排气管，44.进气门链齿圈，45.排气门链齿圈，46.上曲柄臂齿圈，47.下曲柄臂齿圈，48.圆形转盘齿圈，49.下底平台凸起齿圈，50.发电机，51.水泵，52.皮带，53.下底平台圆形突起，54.机油室。

具体实施方式

在图1中，空气滤清器(40)、进气总管(34)、涡轮罩(33)、进气支管(35)顺序相连形成进气通道，进气支管(35)有五个呈等夹角的放射状与发动机盖(29)相连通，为相对应的汽缸(1)充气。

在图2中，气缸(1)有五个，围绕曲轴上端轴颈(17)呈等夹角的放射状排列，在中心区内进气门凸轮圈(16)通过进气门凸轮圈轴承(18)套装在曲轴上端轴颈(17)上，进气门(14)为顶置式，发动机运转时进气门凸轮圈(16)与曲轴上端轴颈(17)同心反向旋转，通过凸轮圈工作段(25)与摇臂接触工作面(27)相接触，使进气门摇臂(28)摆动后移动挺杆(41)，挺杆(41)再使进气门第二摇臂(42)摆动最终驱动进气门(14)的开启。

在图3中，气缸(1)有五个，围绕曲轴下端轴颈(7)呈等夹角放射状排列，活塞(2)、连杆(3)、圆形转盘(9)顺序相连，圆形转盘(9)套装在曲柄销(8)上。排气门凸轮圈(6)位于五个气缸(1)围成的区域内并围绕曲轴下端轴颈(7)反向旋转，排气门凸轮圈(6)旋转时凸轮圈工作段(25)与排气门摇臂(5)上的摇臂接触工作面(27)相接触，使摇臂摆动以驱动每个气缸(1)两侧的侧置的排气门(4)。发动机工作时，安装在气缸盖(26)上的喷油器(30)直接对着燃烧室喷油，活塞(2)、连杆(3)、圆形转盘(9)推动曲柄销(8)对外输出转矩，在这一过程中连杆(3)和圆形转盘(9)的连接点圆形转盘销(11)位于曲柄半径以外，间接增加了曲柄半径，提高了使曲轴转动的力臂长度，有利于提升发动机的动力性能。

在图4中，曲轴下端轴颈(7)向下延伸并穿过油底壳(37)，机油泵(36)套装在曲轴下端轴颈(7)上。排气管(43)汇集五个气缸排出的气体后再集中排出。

在图5中，空气由滤清器(40)进入进气总管(34)再由上方流入涡轮罩(33)，在涡轮罩(33)内空气被增压涡轮(32)加压后流入进气支管(35)，再经过顶置的进气门(14)进入气缸(1)，在气缸(1)内空气与喷油器(30)喷入的燃油混合后燃烧做功推动活塞(2)，燃烧后的废气再向下流经侧置的排气门(4)进入排气管(43)。活塞(2)将力通过连杆(3)传递给圆形转盘(9)使曲柄销(8)转动，曲轴转动时下端的皮带轮(38)通过皮带(52)同时驱动发电机(50)和水泵(51)。

在图6中，曲轴上端轴径(17)向上穿过发动机盖(29)，在其末端套装着增压涡轮(32)，在发动机盖(29)的下面进气门凸轮圈(16)通过进气门凸轮圈轴承(18)套装在曲轴上端轴颈(17)上。进气门凸轮圈驱动齿轮组(21)下面的大齿轮与上曲柄臂齿圈(46)啮合，上面小的链齿轮通过链条(31)与进气门链齿圈(44)相连，运转时上曲柄臂齿圈(46)通过进气门凸轮圈驱动齿轮组(21)使进气门凸轮圈(16)与曲轴上端轴颈(17)同心反向旋转。圆形转盘(9)套装在曲柄销(8)上，侧面向内凹陷形成凹槽，在凹槽内圆形转盘销(11)与连杆(3)相连，在圆形转盘(9)侧面下沿凸起上有圆形转盘齿圈(48)。圆形转盘限位齿轮组(20)在曲柄销(8)的对侧，其中轴穿过下面的圆盘形曲柄臂(13)，圆形转盘限位齿轮组(20)上面的大齿轮与圆形转盘齿圈(48)啮合，下面的小齿轮与下底平台突起齿圈(49)啮合，发动机运转时圆形转盘限位齿轮组(20)使圆形转盘(9)整体公转的同时围绕曲柄销(8)进行一定角度的自传，始终保持圆形转盘(9)的相对角度不变。排气门凸轮圈(6)通过排气门凸轮圈轴承(19)套装在下底平台圆形突起(53)上，排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)上面的大齿轮与下曲柄臂齿圈(47)啮合，下面小的链齿轮通过链条(31)与排气门链齿圈(45)相连，运转时下曲柄臂齿圈(47)通过排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)使排气门凸轮圈(6)与曲轴下端轴颈(7)同心反向旋转。进气门凸轮圈驱动齿轮组(21)和排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)的中轴都固定于配气定时调节器(23)上，在工作过程中配气定时调节器(23)以曲轴为中心水平的摆动一定角度即可使进气门凸轮圈(16)和排气门凸轮圈(6)转动一定角度从而改变发动机的配气定时。油底壳(37)与发动机下底平台(24)的下面围成机油室(54)，曲轴下端轴颈(7)向下延长穿过下底平台圆形凸起(53)和发动机下底平台(24)进入机油室(54)，再向下穿过油底壳(37)，在其末端装有皮带轮(38)和飞轮(39)，在机油室(54)内机油泵(36)套装在穿过的曲轴下端轴颈(7)上。

在图7中，进气门(14)为顶置式，排气门(4)为侧置式。进气门凸轮圈(16)推动进气门摇臂(28)，进气门摇臂(28)推动挺杆(41)，挺杆(41)再推动进气门第二摇臂(42)最后驱动进气门(14)打开，空气由进气支管(35)经打开的进气门(14)流入气缸(1)，喷油器(30)安装在气缸盖(26)上直接向气缸(1)内喷油与流入气缸(1)内的空气混合并燃烧，排气门凸轮圈(6)推动排气门摇臂(5)驱动排气门(4)打开，使燃烧后的空气经排气门(4)流入排气管(43)。

在图8中，圆形转盘(9)的侧面向内凹陷成槽，下沿的凸起处有圆形转盘齿圈(48)，在圆形转盘(9)侧面的凹槽内连杆(3)大头端与圆形转盘销(11)相连。

在图9中，圆形转盘(9)呈圆盘形，在其偏心区有五个垂直的呈等夹角分布的圆形转盘销(11)。

在图10中，进气门凸轮圈(16)为圆盘形，由大小两个轮盘组成，大轮盘的外侧面有两个向外凸起的凸轮圈工作段(25)，小轮盘在下面看不到。

在图11中，进气门凸轮圈(16)的凸轮圈工作段(25)位于上面大轮盘的外侧面，进气门链齿圈(44)位于下面小轮盘的外侧面。

在图12中，排气门凸轮圈(6)的凸轮圈工作段(25)位于下面大轮盘的外侧面，排气门链齿圈(45)位于上面小轮盘的外侧面。

在图13中，排气门凸轮圈(6)为圆盘形，由大小两个轮盘组成，上面的小轮盘外侧面有排气门链齿圈(45)，下面的大轮盘外侧面有两个向外凸起的凸轮圈工作段(25)。

在图14中，下曲柄臂齿圈(47)与排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)上面的大齿轮啮合，排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)下面的小链齿轮通过链条(31)与排气门链齿圈(45)连接。下曲柄臂齿圈(47)转动时带动排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)转动，排气门凸轮圈驱动齿轮组(22)再通过链条(31)带动排气门凸轮圈(6)转动，排气门凸轮圈(6)转动时凸轮圈工作段(25)与摇臂接触工作面(27)接触并使排气门摇臂(5)以摇臂轴(10)为中心摆动，最终通过气门间隙调整螺钉(15)驱动排气门。

在图15中，圆形转盘限位齿轮组(20)下面的小齿轮与下底平台突起齿圈(49)相啮合，其位置在下圆盘形曲柄臂(13)的下面；圆形转盘限位齿轮组(20)上面的大齿轮与圆形转盘齿圈(48)相啮合。曲轴转动时使圆形转盘(9)在围绕曲轴整体公转的同时，被圆形转盘限位齿轮组(20)强制驱动进行自转以保持圆形转盘(9)的相对角度不变。

在图16中，进气门凸轮圈驱动齿轮组(21)的中轴固定于配气定时调节器(23)上，进气门凸轮圈驱动齿轮组(21)上面的链齿轮通过链条(31)与进气门链齿圈(44)相连。发动机运转时配气定时调节器(23)以曲轴上端轴颈(17)为中心摆动一定角度，即可使进气门凸轮圈(16)转动一定角度而改变配气定时。

Claims (9)

1.一种发动机，由气缸、活塞、连杆和曲轴组成的往复活塞式内燃机，其特征是：整机为圆盘形，水平设置，上面进气，下面排气，气缸为卧式，垂直的单曲柄曲轴位于发动机的中心区，五个气缸以曲轴为中心呈等夹角的放射状排列。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：曲轴结构中只有一个曲柄部分，曲柄臂以曲柄半径为半径呈圆盘形，曲柄销上套装着圆形转盘，圆形转盘周围连接着连杆的大头端，气缸做功时连杆是通过圆形转盘将力传递给曲轴的。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：圆形转盘为圆盘形，中央为垂直的曲柄销孔，套装在曲柄销上，厚度与曲柄销长度相等，偏心区有五个垂直的轴销孔，孔内有轴销，五个轴销孔呈等夹角的放射状排列，圆形转盘侧面向内凹陷呈槽状与轴销孔相通，侧面凸出的下沿装有齿圈。在侧面的凹槽内五个连杆的大头端与对应的五个轴销相连接。

4.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：气门凸轮圈为圆盘形。中央有孔，水平套装在曲轴颈上，与曲轴同心反向旋转，其位置在五个气缸内口端围成的圆形区域内，每个气门凸轮圈由大小两个圆形轮盘叠加组成，大轮盘外侧面有两个向外的凸起工作段，小轮盘外侧面为链齿圈，一个进气门凸轮圈驱动所有的进气门摇臂，一个排气门凸轮圈驱动所有的排气门摇臂。

5.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：气门凸轮圈由齿轮组驱动，运转时可控制的移动齿轮组的位置，使凸轮圈转动一定角度，即可改变发动机的配气定时。

6.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：发动机盖上中央区域，装有机械式增压器，增压涡轮直接套装在向上突出发动机盖的曲轴上端轴颈上。

7.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：圆形的油底壳与发动机下底平台的下面共同围成机油室，曲轴下端轴颈向下穿过发动机下底平台进入机油室，再向下穿过油底壳终末于法兰，在机油室内机油泵套装在曲轴的下端轴颈上。

8.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：气门为混合布置方式，每个气缸都有一个顶置的进气门和两个侧置的排气门。

9.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：燃料供给为缸内多点喷射，喷油器安装在进气门和排气门之间的气缸盖上，喷孔直接对着燃烧室，五个气缸为跳跃式循环做功。

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