CN201306197Y - 对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机 - Google Patents

Abstract

一种对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机，由汽缸盖总成，汽缸体总成、配气机构总成，活塞总成，曲轴总成、曲轴箱总成，润滑循环系统总成，点火系统总成组成，是在现有技术产品基础上通过改进设计而成。尽可能多的充分利用现有技术产品成熟可靠大批供应的系统总成和零部件，把配气凸轮设计在凸轮轴上，使凸轮轴的刚度增强，同时把配气凸轮轴直接设计安装在汽缸盖总成的内部，使配气机构总成大为简化，高速运转性能可靠，在同等功率状况下，发动机的体积、重量大幅降低。

Description

对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机

所属技术领域

本实用新型涉及一种往复活塞点燃式汽油发动机，尤其涉及一种对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机。

背景技术

目前现有技术的产品有二冲程和四冲程侧置气门及顶置气门式，二冲程和四冲程侧置气门和顶置气门式产品在理论上和实际应用中也是切实可行的，二冲程通用汽油机，由气缸盖总成，气缸体总成，活塞总成，曲轴总成，曲轴箱总成及点火系统总成组成。气缸盖总成由气缸盖和火花塞两个部件构成。在汽缸盖内部设计有半球形燃烧室，在燃烧室的中心位置上安装有火花塞。气缸体总成由气缸体和散热结构组成，在汽缸体内孔中间圆周方向上开3—6个大小不一的开口，是用做二冲程发动机的进气，扫气和排气作功之用。活塞总成由活塞、活塞环、活塞销及两只卡簧组成。由于二冲程发动机利用活塞作为开关对布置在气缸体中间部位的进气口，扫气口和排气口进行阻挡或打开以便于发动机进、排和扫气，所以活塞本身长度较长，活塞环由两道用来密封燃气气环组成。两只卡簧安装在活塞销孔中的两端防止活塞销轴向串动，曲轴总成由分体式曲轴总成组成，分体式曲轴总成是由曲轴总成由左、右曲柄及曲柄臂，曲柄销，连杆总成，曲轴轴承组成，在左、右曲柄的下半部分设计有平衡块与曲柄合为一体，用来平衡曲轴总成运转时产生的往复惯性力和振动力，曲轴轴承安装在左、右曲柄后面的曲柄臂上，采用滚动球轴承，以利于曲轴总成运转时的轻快平稳。连杆总成由整体连杆，连杆大孔滚针轴承组成。连杆总成的作用是把曲轴总成的旋转运动改变为往复直线运动。连杆总成的小孔与活塞销相连接，由于二冲程发动机采用润滑油掺混于燃料中在润滑机件的同时也参与燃烧，造成润滑条件差，所以在连杆总成的小端孔内也安装有滚针轴承。曲轴箱总成由两只曲轴箱体两只曲轴箱体盖组成。由于二冲程发动机没有润滑油循环系统和油底壳，同时二冲程发动机为提高进气冲程的一次进气压力，曲轴箱体的内部体积要尽可能的小。点火系统总成由磁电机，电子点火器和高压点火线圈组成。上述特点使得二冲程发动机结构简单体积小重量轻，制造使用及维护成本低由于二冲程发动机曲轴总成运转360°点火作功一次，所以升功率较大。没有润滑油循环系统和油底壳使得二冲程发动机可根据使用条件，方便灵活改变发动机的运转传动方向。但是由于缺少上述两项功能，使用掺混润滑方式，造成排气污染严重，火花塞等零部件容易产生积炭，造成发动机运转不正常以至停转。利用活塞控制进气、扫气和排气的精度较差，造成部分未经燃烧的新鲜混合气随废气一同排出，使得燃料消耗较重。由于曲轴总成每旋转一圈就点火作功一次，使得运转噪音较大，同时由于润滑条件差，内部机件的磨损较大，使发动机运转寿命缩短，上述种种不利因素的产生，使得二冲程发动机越来越多的被四冲程发动机所代替。四冲程发动机是指曲轴总成运转两周即720°作功一次。也就是每一转只完成两个冲程如进气压缩是在第一转内完成，爆发、排气是在第二转内完成。早期的四冲程发动机都是采用侧置气门式的进排气方式。侧置气门是指进气门和排气门都侧向布置在汽缸体的一侧，向上深入到汽缸盖内部使得汽缸盖内部的燃烧室向侧面伸出较多，致使混合气燃烧不充分燃油消耗较多，排气污染较严重，顶置气门式是把进气门、排气门都布置在汽缸盖上，这种方式使汽缸盖内的燃烧室的形状得到改善，混合气燃烧状况和燃烧效率得到提高。四冲程发动机由汽缸盖总成，汽缸体总成。配气机构总成，活塞总成、曲轴总成、润滑循环系统总成，点火系统总成组成。汽缸盖总成由汽缸盖、汽缸盖罩、火花塞，配气机构安装和通过部位组成。在汽缸盖内部设计有燃烧室在燃烧室内设计有进气门、排气门和火花塞的安装部位，同时还设计有进气道和排气道两条气道，气道的一端设计在相对应的气门一侧。两条气道内各装有一只气门导管，用于气门上、下运动时起到导向和定位的作用。气门的形状象一只蘑菇，前面有一个大大的头部，后面是一条又细又长的尾部。在气道位于燃烧室的气口内各装一只气门座圈，依靠气门座圈和气门头部的严密结合，以保证高温高压气体不泄露。火花塞根据气门的多少安装布置在燃烧室的中间或一侧。在气缸盖的上端设计有配气机构安装部位，同时在汽缸盖的一侧还设计有配气机构通过部位。顶置气门式的安装部位是两对气门摇臂安装支座，支座的上部各有一只小孔，用来安装摇臂轴。配气机构通过部位通常设计成两只圆孔，孔内各装有一只气门推杆。推杆的一端压在气门摇臂的一端，气门摇臂的另一端压在气门的尾部。汽缸体总成由汽缸体和配气机构通过部位组成。四冲程发动机的汽缸体内孔是一光滑的筒体，配气机构通过部位或为两只大孔，可为一长方形的内通道，用于两只推杆从中通过与汽缸盖总成上的气门摇臂的一端安装在一起。配气机构总成由配气凸轮、正时大齿轮，正时小齿轮，凸轮销轴，配气凸轮随动件，推杆，气门，气门摇臂，气门弹簧组成。配气凸轮的形状象一只桃子，突起最高的部位叫桃尖，无突起的部位叫基圆。配气凸轮分进气凸轮和排气凸轮，两只凸轮和配气正时大齿轮压装在一起。正时小齿轮安装在曲轴总成一端的曲柄臂上，与正时大齿轮相互啮合，两只齿轮的齿数之比为2：1，即正时大齿轮的齿数正好比正时小齿轮多一倍。以保证曲轴总成转两转，配气凸轮转一转，使得四冲程发动机正常运转。正时配气大齿轮与压装在一起的进排气两只凸轮用一只凸轮销轴联结在一起。配气凸轮随动件为左右两只，一端紧贴在凸轮的外形表面，另一端上安装有推杆，两只随动件的中间孔用一只销轴联结在一起，配气凸轮桃尖和基圆部位不停的变换位置，从而使得配气凸轮随动件的左、右两只的部位也随着不停的变换角度，推动两只推杆不断的上、下运动，使进、排气门依次打开或关闭，使得发动机运转正常，气门弹簧布置在气门的尾部，其作用是气门完成向下运动开启进排气冲程后使气门快速自动复位完成气门的关闭。活塞总成由活塞、活塞环、活塞销及两只卡簧组成。四冲程发动机由于进排气均为气门完成，所以活塞长度很短用来减轻重量降低往复惯性力，所以四冲程发动机转速较高。活塞环为两道气环和一道润滑油密封环共三道环，活塞销在销孔内被两只卡簧卡住，以限制其轴向串动。曲轴总成分为两种，一种是分体式曲轴总成，一种是整体式曲轴总成组成。分体式曲轴总成由左、右曲柄、曲柄臂、曲轴轴承、连杆总成组成，左右曲柄的下半部位设计有平衡块与曲柄合为一体，用来平衡曲轴总成运转时所产生的往复惯性力和振动力。连杆总成由整体式连杆，连杆大端孔用滚针轴承组成。连杆总成的作用是把曲轴总成旋转运动改变为往复直线运动，由于四冲程发动机润滑条件较好所以连杆小端孔中取消滚针轴承直接与活塞销联接在一起。分体式曲轴总成都要采用滚动球轴承以保证曲轴总成运转平稳轻快，整体式曲轴总成由整体式曲轴，分体式连杆总成，及曲轴轴瓦组成。整体式曲轴上设计有曲柄和平衡块，曲轴轴瓦为两半式，轴瓦的作用等同于曲轴轴承，因为与曲轴轴颈的接触面比滚动球轴承大得多，所以整体式曲轴总成的刚度、运转精度比分体式曲轴总成好很多，但对润滑条件要求较高。分体式连杆总成由分体式连杆、连杆大孔及大孔轴瓦和两只安装固定螺栓组成，曲轴箱总成也分为两种，一种是左、右分体式曲轴箱总成、一种是上、下分体式曲轴箱总成。左、右分体式曲轴箱总体由左右曲轴箱体，左右曲轴箱体盖四个部分组成。上、下分体式曲轴箱总成由上、下曲轴箱体、上汽缸盖罩、下油壳体四个部分组成。润滑油循环系统总成由机油泵、机油泵传动装置，润滑油过滤装置，润滑油循环通道，贮油池组成。贮油池也叫油底壳。机油泵分两种，一种为齿轮式机油泵，一种为转子式机油泵，两种机油泵在四冲程发动机中都有应用。机油泵传动装置由大、小齿轮或由大小传动链轮、传动链条组成。在发动机转速最高不超过6500转/分钟情况下也可由曲轴总成按1∶1的转速直接驱动。润滑油过滤装置由金属过滤网，纸质或金属过滤芯组成，用来防止有脏物或金属屑混入润滑油内损坏发动机零部件。润滑油循环通道设计在汽缸盖总成内和曲轴箱总成内部，形成一套润滑油润滑后还能返回油底壳内又被机油泵吸入，周而复始的进行润滑的循环通道。点火系统总成由磁电机、电子点火器，火花塞、高压点火线圈组成。现有技术的产品由于采用顶置气门或侧置气门造成配气机构总成的气门推杆又细又长，刚度较差、上下往复运动惯性大，细长的推杆对温度很敏感，温度升高后容易产生热膨胀，侧置气门的燃烧室的燃烧效率低下，使得现有技术产品只能应用在中低转速范围内，造成同功率的发动机体积较大，较重，不能适应更高转速、排气污染较重等诸多不足。

发明内容

为克服现有技术产品的不足之处，本实用新型提供一种对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机，该机对配气机构做了改进设计，使通用汽油机能适应更高的转速范围。

本实用新型解决现有技术产品不足之处的方案是：把现有技术产品中的顶置气门、侧置气门配气方式改进设计为顶置凸轮轴配气方式，把配气凸轮设计凸轮轴上，使凸轮轴的直径加大刚度增强，同时把配气凸轮轴直接设计安装在汽缸盖总成的内部，使配气总成结构大为简化，取消配气凸轮随动件，随动销轴凸轮销轴和两只细长的推杆，使配气机构零部件重量减轻。同时将汽缸盖总成，汽缸体总成内部的两只气门推杆通过孔改变设计成一条长方形的通孔，既便于配气传动机构从中通过，还便于润滑油的回流。本实用新型所述对置双缸四冲程顶置凸轮通用汽油机是在现有技术产品基础上通过改变设计而成，尽可能多的充分利用现有技术产品中成熟可靠大批供应的系统总成和零部件，只是将曲轴箱总成全新设计、曲轴总成局部改进设计而成，涉及有汽缸盖总成、汽缸体总成、配气机构总成，活塞总成，曲轴总成，曲轴箱总成，润滑循环系统总成，点火系统总成组成。气缸盖总成由汽缸盖，汽缸盖罩、火花塞组成，在汽缸盖内部设计有进气、排气两条气道，气道的一端设计在汽缸盖底部的燃烧室内，另一端设在汽缸盖的侧面。燃烧室为一浅半球状，进气门、排气门占据了其中的大部分，火花塞安装在燃烧室的另一侧。燃烧室内的气道口上安装有气门座圈，与进、排气门的头部紧密的贴合在一起，起到密封作用防止高温气体的泄漏。气门的整个形状象一只蘑菇，大大的前端与气门座圈紧贴在一起，后面是一条又细又长的尾巴，之所以采用又细又长的尾部设计是为了减轻气门重量降低运动惯性力。在进、排气气道上安装有气门导管进排气门从导管中通过，它的作用是气门在做上下运动时对气门起到导向定位作用。在汽缸盖上部还设计有配气凸轮安装固定座，用于安装固定配气凸轮轴。在汽缸盖的一侧还设计有配气机构通过孔，为一长方形的通道，以便于配气机构中通过。汽缸体总成由汽缸体、配气机构通过孔道组成。汽缸体的内孔为一光滑的圆柱形筒体。配气机构通过孔道为一长方形的通孔，与气缸盖总成上的配气机构通过孔道处于同一位置，同时兼作润滑油循环系统的回油通道，如配气机构采用正时链条传动方式，汽缸体通过孔道内外还要设计安装正时链条传动涨紧机构。涨紧机构由两只涨紧条和一只涨紧条自动调节器组成。涨紧条是一片长条状的有弹性的薄钢板，外面包覆一层橡胶，两只涨紧条分别压在正时链条两侧。涨紧条自动调节器为一圆柱形零部件，安装设计在汽缸体配气机构通过孔道的外面下部分。在自动调节器的内孔安装有一只细长轴，轴的外圆部位安装一只压簧，细长轴的前端安装有一片压板压住一条涨紧条的外侧，因为有压簧的压力作用，使正时链条始终保持一定的松紧度，以防止发动机高速运转时正时链条产生松驰，从而达到自动调节涨紧条的目的。配气机构总成由配气凸轮轴、进气门、排气门、气门摇臂、气门弹簧，摇臂轴，正时传动大链轮或正时传动大齿轮，正时传动小链轮或正时传动小齿轮，正时传动链条组成。由于采用顶置凸轮轴设计，使得正时传动机构可继续采用正时大、小齿轮传动外还可选择使用正时传动大、小链轮，正时链条传动。正时链轮链条传动具有适应远距传动，所需零部件少，重量轻，制造成本低，传动噪音小等诸多优点。配气凸轮轴上有两只凸轮分别控制进气门、排气门开关，凸轮的形状象一只桃子，突起最高的部位叫桃尖，无突出的圆柱部位叫基圆，桃尖和基圆之间的尺寸差叫气门升程，发动机工作时凸轮转动桃尖部位将气门摇臂的一端顶起，气门摇臂的另一端紧压在气门尾部的顶端，气门摇臂和摇臂轴连结在一起就成了一个杠杆，由于杠杆的作用，气门摇臂另一端克服气门弹簧的压力将气门压下使气门开启，转到基圆部位，又使气门复位，使气门关闭。使用气门摇臂的凸轮外形是左右不对称的形状，即凸轮的桃尖并不处在凸轮基圆中心十字线的延长线上，这种凸轮的外形设计是为适应使用气门摇臂两端的接触点将产生各自不同的偏移量。在配气凸轮轴的两端安装有两只滚动和滑动轴承以保证配汽凸轮轴运转灵活平稳。气门弹簧的作用是为了保证气门在关闭时的快速复位及关闭时的密封性能，活塞总成由活塞，活塞环，活塞销及两只卡簧组成。四冲程的活塞长度很短，是为了减轻重量降低发动机高速运转时活塞总成的往复惯性力。活塞环有三道组成。头两道为气环，用于在活塞顶部密封高温燃气和混合气的泄漏，第三道为油环，用于防止润滑油进入汽缸盖总成内的燃烧室与燃气掺混燃烧产生积炭损坏发动机零部件和造成排气污染。两只卡簧分别置于活塞销孔的两端，用于防止活塞销的轴向串动。曲轴总成分为两种，一种是分体式曲轴总成、一种是整体式曲轴总成。分体式曲轴总成由左、右曲柄、曲柄臂、曲柄销、曲轴轴承，连杆总成组成。连杆总成由整体式连杆、连杆大端孔用滚针轴承组成。整体式曲轴总成由整体式曲轴、曲轴轴瓦、分体连杆总成组成，分体式连杆由分体式连杆、连杆大端孔用轴瓦、两只连杆大端安装固定螺栓组成。分体式曲轴总成的制造成本低，整体式曲轴总成的制造成本较高，整体曲轴总成的使用条件要求较高。曲轴总成强度较好。在曲轴总成的一端既可安装正时传动小齿轮也可安装正时传动小链轮。无论安装正时传动小齿轮或小链轮其齿数都要比正时传动大齿轮或大链轮的齿数少一倍，即曲轴转两转，配气凸轮轴转一转，以保证四冲程发动机的正常运转。曲轴总成的作用是利用连杆总成连结活塞总成与曲轴总成，把活塞总成的往复直线运动改变为曲轴总成的旋转运动并输出动力。曲轴总成与配气凸轮轴设计成平行布置。曲轴箱总成由左、右曲轴箱和前、后曲轴箱体盖组成。两套汽缸盖、汽缸体总成分别相差180°布置在曲轴箱总成的两侧，两套汽缸体总成的缸心距尽可能的小，以最大限度的平衡对向两缸的往复惯性力。润滑循环系统总成由转子式机油泵，机油泵减速传动装置，过滤装置，润滑油循环通道，贮油池组成，贮油池也叫油底壳，设计在左、右曲轴箱体的下部。转子式机油泵由内转子和外转子组成，转子式机油泵具有尺寸小，所需驱动力低、噪音低，吸油真空度高等诸多优点被广泛应用在发动机润滑循环系统方面。转子式机由内转子和外转子组成，转子的齿形形线为次摆线。外转子比内转子多一个齿，内外转子偏心布置，使得每个齿的前后壁面得以密封，利用转子之间的容积变化来吸入泵出机油，由于转子泵的供油量大吸油真空度高，容易在发动机转速超过6500转/分钟时产生气蚀损坏机油泵进而影响润滑效果，所以高转速发动机均采用机油泵减速传动装置。减速传转动装置即可采用齿轮传动也可采用链条传动方式。润滑油过滤装置由金属滤网和纸芯、金属芯两种过滤装置组成。润滑油循环通道设计在左、右曲轴箱体和前后曲轴箱体盖内部以保证润滑油的循环通畅。点火系统总成由磁电机，电子点火器、火花塞、高压点火线圈组成。

由于采用上述方案，使实用新型因配气凸轮轴设计安装在汽缸盖总成内部，使结构紧凑，重量减少，高速运转性能可靠，零部件数量降低，发动机故障减少，在同等功率状况下发动机的体积、重量大幅降低。大量采用成熟可靠的现有技术的产品使本实用新型具有高的市场竞争力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明

图1是本实用新型第一个实施例的纵剖面构造主视简图。

图中1、汽缸盖总成  2、汽缸体总成  3、配气机构总成  4、活塞总成  5、曲轴总成  6、曲轴箱总成  7、点火系统总成  8、电启动系统  9、终端减速小齿轮  10、正时传动小链轮  11、正时传动链条  12、正时传动大链轮  13、配气凸轮轴  14、火花塞  15、单向超越离合器

具体实施方式：

在图1所示的第一个实施例中，在曲轴总成(5)的两端各装有配气机构总成(3)之中的正时传动小链轮(10)利用正时传动链条(11)与安装在配气凸轮轴(13)一端的正时传动大链轮(12)相连接，依靠曲轴总成(5)的旋转，从而带动正时传动小链轮(10)的旋转，由于在正时传动小链轮(10)上安装有正时传动链条(11)通过正时传动链条(11)与安装在配气凸轮轴(13)一端正时传动大链轮(12)相连接，从而带动正时传动大链轮(12)旋转，因正时传动大链轮(12)旋转带动配气凸轮轴(13)同时旋转，使得配气凸轮轴(13)上的两只凸轮依次交替的将进气门排气门开启或关闭，从而使发动机完成进气、压缩、爆发、排气四个冲程的的运转，正时传动小链轮(10)的齿数正好是正时传动大链轮(12)的1/2，即正时传动小链轮(10)转两转，正时传动大链轮(12)转一转，保证了发动机的正常运转。电启动系统(8)由启动电机，双联过桥惰齿轮及减速大齿轮及单向超越离合器(15)组成。启动电机是一只直流电机，由蓄电池供给驱动电压和电流，双联过桥惰齿轮由大小两只不同齿数和模数的齿轮同轴构成。其作用是大齿轮的模数与启动电机中心驱动轴上的齿轮模数相同并相互啮合，把启动电机转数降低，同轴小齿轮上的模数则与减速大齿轮模数相同时相互啮合在一起运转，从而带动曲轴总成(5)运转启动发动机，单向超越离合器(15)的作用是保护启动电机，在发动机启动后将启动电机与曲轴总成(5)的运转断开。点火系统总成(7)的作用是保证发动机在恰当的时机点燃混合气使发动机正常运转并输出动力，同时向蓄电池充电以保证蓄电池正常使用并延长其使用寿命，终端减速小齿轮(9)的作用是为发动机对外输出动力而专门设计安装的。同时做为润滑油循环系统中机油泵减速传动装置中的主动传动齿轮，以减速驱动机油泵运转保证发动机的正常运转所需的润滑油的供应。

Claims (1)

1、一种对置双缸四冲程顶置凸轮轴通用汽油机，由汽缸盖总成(1)、汽缸体总成(2)、配气机构总成(3)、活塞总成(4)、曲轴总成(5)、曲轴箱总成(6)、点火系统(7)、电启动系统(8)、终端减速小齿轮(9)、正时传动小链轮(10)、正时传动链条(11)、正时传动大链轮(12)、火花塞(14)、单向超越离合器(15)组成，其特征是：配气凸轮轴(13)设计安装在汽缸盖总成(1)的内部。

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