CN201155365Y - 发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机，包括沿气缸轴向往复运动的活塞，所述活塞的底部连接活塞连杆的顶端，所述连杆的底端连接于曲轴的连杆轴颈；所述活塞为薄壳形活塞，其曲柄半径可以为96.69mm，压缩比可以达到为9.7。本实用新型所提供的发动机，其压缩比较高，因此输出功率将显著增大，经济性能和排气质量也可以得到改善。

Description

发动机

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机技术领域。

背景技术

众所周知，发动机是车辆的核心部件。发动机的活塞、曲轴等部件以及压缩比等指标对发动机的性能具有重要意义。

活塞的作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是做功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。因此，活塞应当有足够的刚度和强度，传力可靠；其还应当具有较好的导热性，并要耐高压、耐高温、耐磨损；此外，活塞还应当质量小、重量轻，以尽可能地减小往复惯性力。铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金。

曲轴是发动机的重要部件。燃料在燃烧室中燃烧所产生的气体压力通过活塞以及与其相连的连杆传递至曲轴，并通过曲轴转化为扭矩，从而驱动车辆的传动系统、发动机的配气机构以及其它辅助装置。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

同时，压缩比是发动机的重要结构参数，指压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后气体的最小容积之比，也等于气缸总容积与燃烧室容积的比值。发动机运转时，气缸中吸入的是燃油与空气混合物。压缩比越大，压缩终了混合气的压力和温度就越高，燃油分子的气化也就更完全，燃料可以燃烧得更迅速、更充分；因此，随着压缩比的增大，发动机的输出功率将随之增大，经济性能也将得到提高，排气质量也可以得到改善。相反，低压缩比的发动机燃烧时间相对延长，增加了能量消耗，从而降低动力输出。

然而，现有技术的发动机中活塞、曲轴、以及压缩比都不尽如人意。比如，原北京吉普C698型发动机，其缸径为98.425mm，冲程86.69mm，缸径、冲程之比约为1.141。显然，其气缸呈扁平的矩形，因此其冲程较短；其次，原机为镶恒范钢片活塞，钢片为镶包钢片，因此活塞局部增厚，整个活塞质量也较重，另一方面镶恒范钢片也会导致生产工艺较复杂，生产成本较高。

由此引起的缺点包括：

首先，燃烧室中气体燃烧膨胀做功的距离短，做功不充分，排气温度较高；由此带来热损失大的问题，导致发动机油耗偏高。

其次，由于冲程较短，发动机曲轴的回转半径较小，因此旋转力臂较短，所输出的扭矩较小。

因此，如何在不改变发动机缸体高度的前提下，增大其冲程，提高其压缩比，是本领域的技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种发动机，其油耗较低、输出扭矩较大，结构相对简单且生产成本较低。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种发动机，包括沿气缸轴向往复运动的活塞，所述活塞的底部连接活塞连杆的顶端，所述连杆的底端连接于曲轴的连杆轴颈；所述活塞为薄壳形活塞。

优选地，所述发动机压缩比的范围为9.5至9.8。

优选地，所述发动机压缩比的范围为9.7。

优选地，所述曲轴曲柄半径的范围为93mm至99mm。

优选地，所述曲柄半径为96.69mm。

优选地，所述曲轴具有四块平衡重块。

优选地，所述主轴颈和连杆轴径的润滑油孔的位置角度范围为22度至28度。

优选地，所述主轴颈和连杆轴径的润滑油孔的位置角度为25度。

优选地，进一步包括经抛光工艺处理的止推面。

相对上述背景技术，本实用新型所提供发动机曲轴的曲柄的长度得到加长，进而增加了活塞行程；在发动机缸体高度不改变的情况下，可以增加发动机的压缩比。因此，气缸中的燃料可以燃烧得更迅速、更充分，发动机的输出功率将随之增大，其经济性能也将得到提高，排气质量也可以得到改善。

附图说明

图1为本实用新型所提供的发动机一种具体实施方式中曲轴的结构示意图；

图2为图1所示发动机曲轴的左视示意图；

图3为本实用新型所提供的发动机一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型核心是提供一种发动机，其油耗较低、输出扭矩较大，结构相对简单且生产成本较低。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型所提供的发动机一种具体实施方式中曲轴的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的发动机曲轴1可以与发动机的连杆配合，将作用在活塞上的气体压力转化为旋转动力，并传递给车辆底盘的传动机构。同时，曲轴1还可以驱动发动机的配气机构以及其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。

曲轴1包括分居两侧的前端11和后端12。曲轴1的前端11装有正时齿轮，用以驱动风扇、水泵、以及起动爪等；曲轴1的后端12用来安装飞轮。前端11和后端12之间轴向设置若干主轴颈14，各主轴颈14相互间隔地设置。

主轴颈14是曲轴1的支承部分，通过主轴承支承在发动机曲轴箱的主轴承座中。主轴承14的具体数目主要取决于发动机的气缸数目，当然还受曲轴1的具体支承方式的影响。

本具体实施方式中，曲轴1为全支承曲轴，其主轴颈14比气缸多一个，每一个连杆轴颈13两边都设有一个主轴颈14。采用这种支承方式，曲轴1的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，进而可以减小磨损。

相邻的两主轴颈13之间设有连杆轴径14。

曲轴1的连杆轴颈14是其与发动机连杆的连接部分，并通过曲柄15与主轴颈14固定相连。上述连接部位最好用圆弧过渡，从而可以减少应力集中。

连杆轴颈14的数目决定于发动机的气缸数以及发动机的类型。直列发动机的连杆轴颈14的数目与其气缸数相等，V型发动机的连杆轴颈14的数目等于其气缸数的一半。

显然，连杆轴径14与主轴颈13的横截面都为圆形，两者的中心轴相错离。连杆轴径14和主轴颈13通过曲柄15固定连接于一体。

曲柄15是主轴颈14和连杆轴颈13的连接部分，其断面通常为椭圆形。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的曲轴1，其曲柄15的半径范围可以为93mm至99mm；从理论上说，曲柄半径加大至100mm都是可以的，但是，如果曲柄半径过长势必需要加高发动机缸体，因此生产线将需做较大改动，反而会出现改造投资过大的问题。

具体地，可以将曲柄半径设为96.69mm，此时可以实现最佳技术效果。

上述每一连杆轴径14、主轴颈13，以及两者之间的曲柄15构成一个曲拐。

为了平衡惯性力，曲柄15处铸有平衡重块16，平衡重块16也可以以常规的方式紧固于曲柄15。平衡重块16的作用，是平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡部分往复惯性力，从而使曲轴1可以平稳地旋转。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的曲轴1所具有的平衡重块16的数目为4块。六缸发动机的曲轴1可设置4块、6块或者8块平衡重块16，或甚至所有曲柄15下都设置平衡重块16。然而平衡重块16数目过多会导致曲轴1的质量和材料消耗的增加，并使锻造工艺变得复杂。本实用新型所提供的曲轴1具有4块平衡重块16，解决了平衡重块16过多的缺陷，减小了曲轴1的质量以及材料消耗，简化了的锻造工艺。

处于工作状态时，曲轴1承受气体压力、惯性力以及惯性力矩的作用，其受力较大而且受力较为复杂，且其还承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴1为高速旋转件。因此，曲轴1应当具有足够的刚度和强度，并应当具有良好的承受冲击载荷的能力；此外，曲轴1应当耐磨损且润滑良好。

所以，曲轴1可以由中碳钢或中碳合金钢模锻而成；为提高曲轴1的耐磨性能和耐疲劳强度，连杆轴径14和主轴颈13的表面可以经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。

请参考图2，图2为图1所示发动机曲轴的左视示意图。

如上所述，曲轴1应当润滑良好。因此，连杆轴径14和主轴颈13的表面应当开设润滑油孔17，其中的润滑油可以对连杆轴径14和主轴颈13的表面持续润滑。在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的曲轴1润滑油孔17的位置角度R的范围为22度至28度，最好将其设为25度。

此外，上述曲轴1的多个主轴颈13之一的轴肩部分用作轴线方向的位置基准面，即止推面。在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的曲轴1的止推面(图中未示出)采用抛光处理工艺，同时整个曲轴1可以经过正火处理。

请参考图3，图3为本实用新型所提供的发动机一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的发动机包括如上所述的曲轴1，其连杆轴径14通过连杆瓦(图中未示出)活动连接活塞连杆2的大头。

活塞连杆4的小头连接活塞环32。活塞环32的中部具有腔体，并通过该腔体套装于活塞销31的外侧。

活塞销31横向设置于活塞3内部的腔体中，通过套装于其外侧活塞环32向活塞连杆2推动曲轴1旋转，进而向外输出扭矩。

本实用新型所提供的发动机的活塞3设置于气缸4中，活塞3包括活塞头部以及活塞裙部。

活塞头部通常指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分，具有数道环槽，用以安装活塞环，起密封防漏作用。活塞3顶部吸收的热量主要经过活塞头部进而通过活塞环32传给气缸4的侧壁，再由冷却水送出。因此，活塞头部的作用除了用来安装活塞环32外，还有密封作用和传热作用，与活塞环32一起密封气缸4，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将大部分热量通过活塞环32传给气缸4的侧壁。

活塞裙部指在压缩行程和做功行程中，作用在活塞3顶部的气体压力的水平分力使活塞3压向气缸4的侧壁。压缩行程和做功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，做功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力。

本实用新型所提供的发动机的活塞3采用了薄壳形活塞，取消了恒范钢片，同时活塞3总高度降低，以适应冲程加长的需要。其原因在于，如不降低高度，活塞3将略高出缸体的上表面；此外，高度降低后，活塞3的质量可以进一步减轻。

本实用新型所提供的发动机，其压缩比的范围为9.5至9.8，具体的说，其压缩比可以是9.7。由于其压缩比较高，因此，压缩终了混合气的压力和温度较高，燃油分子的气化也就更完全，燃料可以燃烧得更迅速、更充分；因此，本实用新型所提供的发动机的输出功率将显著增大，经济性能也将得到提高，排气质量也可以得到改善。

综上所述，本实用型通过增加曲拐半径这一在技术上比较容易实现，并且投入较少、成本较低的方法提高了发动机的压缩比，进而增大发动机的冲程，取得了相应的技术效果。

以上对本实用新型所提供的一种发动机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1、一种发动机，包括沿气缸轴向往复运动的活塞，所述活塞的底部连接活塞连杆的顶端，所述连杆的底端连接于曲轴的连杆轴颈；其特征在于，所述活塞为薄壳形活塞。

2、如权利要求1所述的发动机，其特征在于，其压缩比的范围为9.5至9.8。

3、如权利要求2所述的发动机，其特征在于，其压缩比为9.7。

4、如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述曲轴曲柄半径的范围为93mm至99mm。

5、如权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述曲柄半径为96.69mm。

6、如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述曲轴具有四块平衡重块。

7、如权利要求6所述的发动机曲轴，其特征在于，所述主轴颈和连杆轴径的润滑油孔的位置角度范围为22度至28度。

8、如权利要求7所述的发动机曲轴，其特征在于，所述主轴颈和连杆轴径的润滑油孔的位置角度为25度。

9、如权利要求8所述的发动机曲轴，其特征在于，进一步包括经抛光工艺处理的止推面。

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