CN203050887U

CN203050887U - 气缸对置式内燃机

Info

Publication number: CN203050887U
Application number: CN 201320005839
Authority: CN
Inventors: 常博宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2023-01-07

Abstract

本实用新型是关于一种气缸对置式内燃机，具有至少一互相平行的气缸布置平面，各气缸布置平面设有左右两组对置式气缸组，各对置式气缸组具有一缸套，缸套两端具有缸盖，各缸盖设有进、排气门；一活塞套设于缸套内腔的中部，并划分出上缸体和下缸体；缸套侧壁开设条形导槽，一连接件的两端穿设条形导槽并与左右两活塞固定结合；气缸对置式内燃机还具有一曲轴，曲轴在每个气缸布置平面内均设有曲柄，曲柄枢接一曲柄连杆的一端，曲柄连杆的另一端与相应气缸布置平面内的连接件相枢接。通过改变气缸排列方式，实现每两气缸共用一活塞，每四气缸共用一曲柄连杆，如此便达到减轻内燃机重量、节省材料、降低成本、整体体积大幅减小的优良效果。

Description

气缸对置式内燃机

技术领域

本实用新型是关于一种内燃机(发动机)，尤其是指一种气缸对置式内燃机。

背景技术

现有的内燃机多为四冲程活塞式内燃机，具有多个气缸，其结构已被民众所熟知，以图1为例，为一种单缸内燃机，气缸9具有活塞92往复运动于缸体91内腔，缸体91顶部具有缸盖93，缸盖上开设有进气门97和排气门98(亦或进气门98和排气97)，活塞开设有活塞销座，通过结合于活塞销座的活塞销枢接一连杆94的一端，连杆94的另一端与曲轴95的曲柄96连接。当曲轴转动时，通过曲柄连杆带动活塞在气缸中完成往复运动，再通过进、排气门的配合完成进气、压缩、做功、排气四个冲程。对于多缸内燃机而言，只是延长曲轴长度，在与曲轴垂直的不同平面内设置如上的单缸内燃机，再通过各缸体之间的不同设置角度，形成诸如直列四缸、V型六缸等内燃机。

然而，现有内燃机的每个气缸均对应一套活塞、活塞销、连杆、曲柄机构，多个气缸造成结构重复冗余、机构复杂、零件多、重量大、所占体积大，导致制造材料浪费、成本增大、并且增加燃油消耗，不利于环保。

实用新型内容

本实用新型的目的，即是提供一种气缸对置式内燃机，通过改变气缸排列方式，实现每两个气缸共用一个活塞，每四个气缸共用一个曲柄连杆，如此便达到减少零件重复率、减轻内燃机重量、节省材料、降低成本的效果；同时，还对缸体体积利用率有较大的提高，使内燃机整体体积大幅减小。

上述本实用新型的目的，是由以下的技术方案所实现：

一种气缸对置式内燃机，具有至少一个互相平行的气缸布置平面，每个气缸布置平面上设有左右两组互相平行的对置式气缸组，各对置式气缸组具有一个一体成型的空心圆柱缸套，缸套两端分别具有缸盖，各缸盖均设有进气门和排气门；一活塞能上下往复运动地套设于缸套内腔的中部位置，并将缸套内腔分成上缸体和下缸体；所述左右两组对置式气缸组的缸套侧壁在互相面对的方向沿缸套轴向开设有条形导槽，一横向布置的连接件的两端穿设各条形导槽并与左右两组对置式气缸组的活塞固定结合；所述气缸对置式内燃机还具有一垂直穿设各气缸布置平面、并位于左右两组对置式气缸组中部所夹空间的曲轴，曲轴在每个气缸布置平面内均设有曲柄，曲柄枢接一曲柄连杆的一端，曲柄连杆的另一端与相应气缸布置平面内的连接件相枢接。如图2所示。

如上所述的气缸对置式内燃机，所述各气缸布置平面内的左右两组对置式气缸组的活塞在其侧壁上对应该缸套的条形导槽的位置还开设有活塞连接孔座，所述连接件的两端穿设各条形导槽，并固定结合于各活塞的活塞连接孔座中。如图2所示。

如上所述的气缸对置式内燃机，所述曲柄连杆和连接件的枢接位置与所述曲轴的轴心纵向对齐。借此，保证左右两组对置式气缸组的受力平均，使其运行更稳定。

如上所述的气缸对置式内燃机，所述连接件为一直线型连杆，所述曲柄连杆的所述另一端枢接于该直线型连杆的中点位置。如图2所示。

亦或是，所述连接件为一体成型的X型连杆，X型连杆的四角分别与两侧的两个活塞相固定，而所述曲柄连杆的所述另一端枢接于X型连杆的交叉点位置。如图3所示。连接件设置成X型能保证承载更大的扭力，不至常期使用后产生弯曲。

如上所述的气缸对置式内燃机，所述缸套的条形导槽被所述活塞侧壁密封，且所述活塞的轴向长度大于条形导槽的长度的二倍。借此，保证了气缸的密封性能。

如上所述的气缸对置式内燃机在具有多个气缸布置平面时，每个气缸布置平面均布置有四个气缸，而位于相邻气缸布置平面内的两曲柄的夹角度数为360除以所述气缸对置式内燃机的气缸总数。例如在具有两个所述平面，共8个气缸的情况下，位于这两个平面内的曲柄的夹角为360除以8等于45度。

借由以上技术方案，在气缸数与现有技术的内燃机相同的情况下，本实用新型可带来以下的优点：

1.本实用新型的气缸对置式内燃机的活塞数量为现有内燃机的1/2，而曲柄连杆数量为现有内燃机的1/4，因此节省了内燃机所用材料，减轻了内燃机总重，更轻的内燃机重量可以带来更好的燃油经济性、环保型、更短的刹车距离以提高安全性、更大的功率质量比和扭矩质量比；同时，节省的材料还降低了内燃机制造成本，给装载该内燃机的车辆、船舶、飞机等带来更多的价格优势。

2.因本实用新型的气缸对置式内燃机在每个气缸布置平面内布置有四个气缸，并且因缸体零件的减少，使结构紧凑，相比传统直列发动机体积减小25％左右，顺应内燃机减重减体积的发展潮流，同时可为诸如汽车发动机仓提供更多的容纳空间。

附图说明

图1为现有技术的单缸内燃机的示意图；

图2为本实用新型的气缸对置式内燃机第一实施例在一个气缸布置平面内的示意图；

图3为本实用新型的气缸对置式内燃机第二实施例在一个气缸布置平面内的示意图。

具体实施方式

为令本实用新型的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。

本实用新型提供一种气缸对置式内燃机，具有至少一个互相平行的气缸布置平面，请参阅图2所示，每个气缸布置平面上设有左右两组互相平行的对置式气缸组1，各对置式气缸组1具有一个一体成型的空心圆柱缸套2，缸套2两端分别具有缸盖3，各缸盖3均设有进气门31和排气门32(亦或进气门32和排气门31)；一活塞4能上下往复运动地套设于缸套2内腔的中部位置，并将缸套2内腔分成上缸体51和下缸体52；所述左右两组对置式气缸组1的缸套2侧壁在互相面对的方向沿缸套2轴向开设有条形导槽21，一横向布置的连接件6的两端穿设各条形导槽21并与左右两组对置式气缸组2的活塞4固定结合；所述气缸对置式内燃机还具有一垂直穿设各气缸布置平面、并位于左右两组对置式气缸组1中部所夹空间的曲轴7，曲轴7在每个气缸布置平面内均设有曲柄71，曲柄71枢接一曲柄连杆72的一端，曲柄连杆72的另一端与相应气缸布置平面内的连接件6相枢接。如此布置，使曲轴箱位于气缸的侧面，使曲轴箱不与活塞直接接触。

较佳地，所述各气缸布置平面内的左右两组对置式气缸组1的活塞4在其侧壁上对应该缸套2的条形导槽21的位置还开设有活塞连接孔座41，所述连接件6的两端穿设各条形导槽21，并固定结合于各活塞4的活塞连接孔座41中。

较佳地，所述曲柄连杆72和连接件6的枢接位置与所述曲轴7的轴心纵向对齐。借此，保证左右两组对置式气缸组2的受力平均，使其运行更稳定。

在本实用新型的第一实施例中，所述连接件6为一直线型连杆，如图2所示，所述曲柄连杆72的所述另一端枢接于该直线型连杆的中点位置。

在本实用新型的第二实施例中，所述连接件6为一体成型的X型连杆，X型连杆的四角分别与两侧的两个活塞4相固定，而所述曲柄连杆72的所述另一端枢接于X型连杆的交叉点位置，如图3所示，连接件设置成X型能保证承载更大的扭力，不至常期使用后产生弯曲；同时，采用一体成型的工艺也更提高连接件的抗扭强度。

当然，本实用新型并不受上述两个实施例的限制，连接件6还可以为其他抗扭力强的形状，如可设置成底边对接的两个等边三角形，三角形的顶角朝外，并固定于所述活塞4；等等。

此外，所述缸套2的条形导槽21被所述活塞4侧壁密封，且所述活塞的轴向长度大于条形导槽的长度的二倍，从而才能使整个活塞运动行程中，活塞4的侧壁始终密封该条形导槽21，以此保证气缸的密封性能。由于上下都构成密闭气缸，活塞上下都需设置活塞环。

图2和图3仅为一个气缸布置平面内的示意表示，如果气缸个数为8、或12、或16、…，则每四个气缸按相同方式设置于每个气缸布置平面内，各气缸布置平面平行布置且具有一定间隔。

下面以本实用新型的较佳实施例为例，描述其工作原理如下：

总体来说，气缸对置式内燃机与现有内燃机的物理原理基本相同，即将燃料与空气进行混合并在机体内燃烧，推动活塞往复运动再带动曲轴旋转，从而将化学能转变为内能，再把内能转变为机械能向汽车提供动力。对于每个气缸，都是曲轴转两圈(720°)，活塞往复运动2次完成一个工作循环，每个工作循环由进气、压缩、做功和排气四个行程组成。

由于气缸对置式内燃机的气缸不再与活塞一一对应，所以各气缸的工作顺序与现有技术有所不同。气缸对置式内燃机保留了现有内燃机各气缸轮流做功并尽量减小做功间歇角的特点以保证动力输出尽量平顺，但在实现方式上有所不同。气缸对置式内燃机由于两个活塞由一根连接件连接而保持联动，则在任意时刻每个气缸布置平面内有两个气缸体积减小，另两个气缸体积增大。为保证各气缸轮流做功，使体积减小的两个气缸一个处于排气冲程，另一个处于压缩冲程，而使体积增大的两个气缸一个处于进气冲程，另一个处于做功冲程。而对于每个气缸来说，体积增大或缩小随曲轴旋转交替进行，使每缸依次完成每个工作循环中的四个冲程。如此便可以在任意时刻使每个平面内的四个气缸总是分别处于进气、压缩、做功、排气冲程，做功冲程的气缸通过活塞、连接件、曲柄连杆将动力传到曲轴使其转动为车辆提供动力，并为其他气缸完成行程提供作用力。

为更清晰地体现一个气缸布置平面内的四个气缸的冲程关系，以下通过列表列出气缸一种可能的工作顺序：

曲轴转角/°	第一缸	第二缸	第三缸	第四缸
					0-180	做功	压缩	进气	排气
180-360	排气	做功	压缩	进气
					360-540	进气	排气	做功	压缩
540-720	压缩	进气	排气	做功

当本实用新型的内燃机具有8个、或12个、或16个、…气缸时，位于各气缸布置平面的各曲柄之间的夹角为360°/n(n为气缸数)。例如，气缸数为8时，曲柄夹角为360°/8＝45°。此角度即为不同气缸布置平面内相邻做功气缸的间歇角，而因为每个气缸布置平面的四个气缸间歇角都是90°，所以上述曲柄夹角即为内燃机的做功间歇角。

因为本实用新型燃油供给、点火等部分的工作与现有内燃机相同，既可用火花塞点火又可压燃，所以本实用新型的气缸对置式内燃机可同时适用于汽油发动机和柴油发动机，具有广泛的应用价值。

以上所举仅为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims

1.一种气缸对置式内燃机，其特征在于，具有至少一个互相平行的气缸布置平面，每个气缸布置平面上设有左右两组互相平行的对置式气缸组，各对置式气缸组具有一个一体成型的空心圆柱缸套，缸套两端分别具有缸盖，各缸盖均设有进气门和排气门；一活塞能上下往复运动地套设于缸套内腔的中部位置，并将缸套内腔分成上缸体和下缸体；所述左右两组对置式气缸组的缸套侧壁在互相面对的方向沿缸套轴向开设有条形导槽，一横向布置的连接件的两端穿设各条形导槽并与左右两组对置式气缸组的活塞固定结合；所述气缸对置式内燃机还具有一垂直穿设各气缸布置平面、并位于左右两组对置式气缸组中部所夹空间的曲轴，曲轴在每个气缸布置平面内均设有曲柄，曲柄枢接一曲柄连杆的一端，曲柄连杆的另一端与相应气缸布置平面内的连接件相枢接。

2.根据权利要求1所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述各气缸布置平面内的左右两组对置式气缸组的活塞在其侧壁上对应该缸套的条形导槽的位置还开设有活塞连接孔座，所述连接件的两端穿设各条形导槽，并固定结合于各活塞的活塞连接孔座中。

3.根据权利要求1所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述曲柄连杆和连接件的枢接位置与所述曲轴的轴心纵向对齐。

4.根据权利要求1～3任一项所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述连接件为一直线型连杆，所述曲柄连杆的所述另一端枢接于该直线型连杆的中点位置。

5.根据权利要求1～3任一项所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述连接件为一体成型的X型连杆，X型连杆的四角分别与两侧的两个活塞相固定，而所述曲柄连杆的所述另一端枢接于X型连杆的交叉点位置。

6.根据权利要求4所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述缸套的条形导槽被所述活塞侧壁密封，且所述活塞的轴向长度大于条形导槽的长度的二倍。

7.根据权利要求5所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，所述缸套的条形导槽被所述活塞侧壁密封，且所述活塞的轴向长度大于条形导槽的长度的二倍。

8.根据权利要求1～3任一项所述的气缸对置式内燃机，其特征在于，具有多个气缸布置平面，每个气缸布置平面均布置有四个气缸，而位于相邻气缸布置平面内的两曲柄的夹角度数为360除以所述气缸对置式内燃机的气缸总数。