CN204082333U - 一种机械增压式内风冷水平对置发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械增压式内风冷水平对置发动机，属于发动机技术领域，包括气缸体组件、活塞连杆组件、曲轴组件、配气机构、点火系统、燃烧气进气系统、燃烧废气排气系统、冷却系统、润滑系统和曲轴箱，在燃烧气进气系统中设有涡扇a，在燃烧废气排气系统中设有涡扇b，在冷却系统中设有涡扇c，在气缸体、气缸盖外壁及气缸体镂空处设有散热片，散热片外套状有冷却腔壳体。本技术方案通过设置封闭式的冷却腔，并通过冷却气管道引导冷却气与散热片充分接触，将热量带走；同时，在燃烧气进气管、燃烧气排气管和冷却气排气管中均设置机械增压装置，实现进排气全增压，从而达到燃烧气燃烧充分、燃烧废气排出完全、冷却气快速循环的效果。

Description

一种机械增压式内风冷水平对置发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，涉及一种内燃式发动机，尤其是涉及一种机械增压式内风冷水平对置发动机。

背景技术

活塞式内燃发动机是通过雾化的燃烧混合气体在燃烧室内爆燃推动活塞做功，连杆推动曲轴旋转，从而实现发动机的动力输出。由于不断爆燃，发动机温度必然随之升高，温度过高将缩短发动机使用寿命、导致发动机机械损伤甚至影响发动机正常工作，因此发动机必须配置有冷却系统。现在的发动机主要冷却方式一般为风冷和水冷。

水冷式发动机是在发动机缸体和缸头中设置冷却水通道，并通过动力驱动冷却水在冷却水道中流动，冷却液流过缸体、缸头、散热器，不断将热量带到散热器，热量再通过散热器散发到空气中，实现发动机散热。水冷式发动机的散热能力较强，但水冷必须同时设置散热器、主副水箱、驱动水循环的动力机构以及各部分的连接管道等附属装置，使得发动机整体体积较大，另外，在缸体内部铸造水道对缸体的加工工艺要求也较高，且对缸体及各部分管道的密封性能要求高，在气温较低的季节里往往启动困难，需要预热的时间较长。

风冷式发动机是通过在缸体、杠头外部设置大量散热片，发动机工作时热量自然传递到散热片上，通过散热片将热量散发到空气中，设置散热片的目的是增加发动机外部与空气接触面积，以使空气尽量多的带走热量，所以散热片的设置是越多越好，但是，散热片过多同时将增加发动机的重量和体积，影响发动机的安装和工作，且发动机缸体材料导热能力有限，在空气中自然散热的效果也必然有限，另外，散热效果还容易受到气温的影响。

为了提高发动机的燃烧性能，排气增压系统已经在发动机领域中得到了广泛应用，通过排气增压，能够提高发动机的进气密度，增加进气量，从而提高发动机的燃烧效率。发动机的排气增压系统是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮旋转，涡轮又带动同轴的叶轮转动，将从空气滤清器管道进入的新鲜空气压送入气缸燃烧室，增加空气供给，促进燃烧室内的燃料燃烧更加完全，提高发动机性能，也降低有害排放物的排放。而由于涡轮的自身特点，需要发动机排出的废气达到较高的流动速度，才能驱动涡轮正常稳定运转，这就要求发动机在较高的转速下，才能驱动增压系统，使得增压系统的灵活性和稳定性较差，响应时间较长。

在现有技术中，机械增压所需装置发展日趋成熟，若能通过机械增压来提高燃烧气和冷却气的进气密度，同时加快燃烧废气的排放，提高冷却气在散热系统中的流动速度，将可避免水冷式发动机的不足之处，同时克服风冷式发动机的缺陷，并提高发动机的燃烧性能。

现有的多缸发动机均为整体式气缸体，一旦某一缸的气缸体损坏不可修复，则需要更换整个汽缸体，这毫无疑问使得气缸体的维护成本非常高，而其中也包含了不必要的浪费。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种机械增压式内风冷水平对置发动机，提高了发动机的燃烧气和散热气进气密度，加快了燃烧废气和冷却气体的排气速度，达到了提高发动机燃烧和冷却性能的效果。

现有发动机往往只是通过加大进气量来提高发动机燃烧气体的燃烧性能，忽略了发动机的排气过程，排气过程是要消耗动能的，而带涡轮增压的发动机较好地利用了排气过程中的动能，但在低速条件下对进气的增压作用不大，提速不均匀。为此，本技术方案在燃烧气进气管进气口对空气进行进气增压，不增加新的动力装置，借助曲轴输出的动力来驱动增压装置运行，实现进气增压；与此同时，在燃烧废气排气管出口端设置排气增压装置，与进气增压配合，形成燃气增压系统；而在冷却系统中，设置密闭的冷却腔，并同样设置排气增压装置，提高冷却气的流动速度，以带走更多的热量。

本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。

一种机械增压式内风冷水平对置发动机，包括气缸体组件、活塞连杆组件、曲轴组件、配气机构、点火系统、燃烧气进气系统、燃烧废气排气系统、冷却系统、润滑系统、曲轴箱；所述气缸体组件包括气门侧置的气缸体和对应安装于气缸体上的气缸盖；所述配气机构中凸轮轴与各缸气门分别对应，凸轮轴一端分别设有进气门正时齿轮或排气门正时齿轮；在所述燃烧气进气系统中设有涡扇a，在所述燃烧废气排气系统中设有涡扇b，在所述冷却系统中设有涡扇c，在所述气缸体、气缸盖外壁及气缸体镂空处均设有散热片，散热片外套状有冷却腔壳体。

所述进气门正时齿轮和排气门正时齿轮均与曲轴组件中的曲轴齿轮啮合，同时，进气门正时齿轮与燃烧气进气系统中的进气管增压齿轮啮合，排气门正时齿轮与冷却系统中的排气门正时齿轮啮合。

所述冷却系统中设有冷却气进气管、空调、冷暖风进气支管、节气门b、冷却气排气管和冷却气排气孔，所述冷却气进气管一端与空气滤清器连通，同时通过冷暖风进气支管与空调连通，另一端与各缸冷却腔壳体分别连通，在冷暖风进气支管与冷却气进气管的接口处设有节气门b；所述冷却气排气管一端与各缸冷却腔壳体分别连通，另一端通过设于燃烧废气排气系统中燃烧废气排气主管上的冷却气排气孔与燃烧废气排气系统连通；所述冷却气排气管套在燃烧废气排气主管外，冷却气排气管内壁与燃烧废气排气主管外壁围成冷却气排气通道。

所述各汽缸体、气缸盖和冷却腔壳体均为分体独立结构，一一对应组合安装；所述散热片在缸体上呈螺旋状分布，散热片在气缸盖上形成开口分别朝向冷却气进气口和冷却气排气口的导风槽结构；所述冷却气进气管关于发动机中心线对称布置于两侧的冷却腔壳体上；所述冷却气排气管与燃烧废气排气主管组合形成的排气管道关于发动机中心线对称布置于发动机两侧底部；所述汽缸体内侧设有向曲轴箱内倾斜的机油回流道。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机：

1、通过在燃烧气进气管进气端和燃烧废气排气管出气端设置涡扇增压，形成了进排气共同增压的线性增压系统，保证燃烧充分的同时，随着发动机转速提高，进气量也逐渐增加，达到了发动机线性提速的效果，运行更加稳定；

2、发动机的冷却系统为风冷式，在气缸体外侧设置了完全封闭的冷却腔，并在冷却腔中设置螺旋状的散热片，形成螺旋分布的冷却气循环通道，同时设置了冷却气进排气管道，并在排气管道出气端设置涡扇增压，使冷却气进气端形成负压，增加冷却气体的进排气速度，冷却气以较高流动速度流过封闭的冷却腔中的循环通道后从排气端排出，尽可能快的将气缸内的热量带走，且随着发动机转速提高，排气增压涡扇的转速也会随着提高，以适应更高转速下的发动机冷却，另外，在气温较高或较低的季节可通过空调实现内循环冷却或预热，使发动机易于启动并保持在恒温下工作；

3、本技术方案中的进排气增压装置均通过曲轴齿轮提供动力，通过齿轮传动，不增加新的动力装置，简化了发动机的传动及正时系统；

4、基于冷却空腔结构，可实现气缸、气缸盖和冷却腔壳体独立配置，拆装维护便捷并更具有针对性，大大降低了更换气缸的成本，同时冷却腔结构还达到了隔音降噪的效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中正时齿轮箱中的齿轮布置结构示意图；

图3为本实用新型中进气侧的管道布置结构示意图；

图4为本实用新型中进气侧的管路示意图；

图5为本实用新型中排气侧的管道布置结构示意图；

图6为本实用新型中排气侧的管路示意图；

图7为本实用新型中气缸体的端面结构示意图；

图8为图7中A-A剖面的结构示意图；

图9为本实用新型中气缸盖上的散热片分布结构示意图；

图10为图6中B处的局部放大图。

图中：1-气缸体组件，101-气缸体，1011-燃烧室，1012-进气门，1013-排气门，1014-机油回流通道，102-气缸盖，2-活塞连杆组件，3-曲轴组件，301-曲轴齿轮，302-正时齿轮箱，4-配气机构，401-凸轮轴，402-气门，403-进气门正时齿轮，404-排气门正时齿轮，5-点火系统，6-燃烧气进气系统，601-燃烧气进气管，602-燃烧气进气支管，603-节气门a，604-空气滤清器，605-涡扇a，606-进气管增压齿轮，607-轴a，7-燃烧废气排气系统，701-燃烧废气排气支管，702-排气消音器，703-涡扇b，704-燃烧废气排气主管，8-冷却系统，801-散热片，802-冷却气进气管，803-空调，804-冷暖风进气支管，805-节气门b，806-冷却气排气管，807-排气管增压齿轮，808-涡扇c，809-冷却气排气孔，810-冷却腔壳体，811-轴c，9-润滑系统，10-曲轴箱。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1到图10所示，本实用新型所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，包括气缸体组件1、活塞连杆组件2、曲轴组件3、配气机构4、点火系统5、燃烧气进气系统6、燃烧废气排气系统7、冷却系统8、润滑系统9、曲轴箱10；所述气缸体组件1包括气门侧置的气缸体101和对应安装于气缸体101上的气缸盖102，通过将气门侧置，可实现通过凸轮轴401直接控制气门402的开闭，免去了气门摇臂等结构，简化了配气机构4；所述配气机构4中凸轮轴401与各缸气门402分别对应，凸轮轴401上的每一个凸轮对应一个独立的气门402，凸轮轴401一端分别设有进气门正时齿轮403或排气门正时齿轮404，进气门正时齿轮403和排气门正时齿轮404位于正时齿轮箱302中。

在所述燃烧气进气系统6中设有涡扇a605，在所述燃烧废气排气系统7中设有涡扇b703，在所述冷却系统8中设有涡扇c808，在所述气缸体101、气缸盖102外壁及气缸体101镂空处设有散热片801，散热片801在缸体101上呈螺旋状分布，散热片801在气缸盖上形成开口分别朝向冷却气进气口和冷却气排气口的导风槽结构，散热片801外套状有冷却腔壳体810。散热片801螺旋状分布使冷却腔中形成冷却风通道，引导冷却风在通道中流动，同时，在发动机工作时，气缸体101外的冷却腔壳体801也起到了隔音降噪的作用。

所述进气门正时齿轮403和排气门正时齿轮404均与曲轴组件3中的曲轴齿轮301啮合，同时，进气门正时齿轮403与燃烧气进气系统6中的进气管增压齿轮606啮合，排气门正时齿轮404与冷却系统8中的排气门正时齿轮404啮合。采用齿轮正时系统，并利用曲轴输出的动力，通过正时齿轮传递到增压齿轮上，驱动增压涡扇工作，不增加新的动力装置，同时还省去了皮带和链条的传动结构，简化了发动机结构。

所述燃烧气进气系统6包括燃烧气进气管601、燃烧气进气支管602、空气滤清器604和涡扇a605，所述轴a607一端设有进气管增压齿轮606，所述进气管增压齿轮606与进气门正时齿轮403啮合；所述燃烧气进气管601进气端与空气滤清器604连通，另一端通过燃烧气进气支管602与各气缸分别连接，燃烧气进气管601与燃烧气进气支管602间设有节气门a603；所述涡扇a605位于燃烧气进气管601进气端与节气门603之间，涡扇a605安装在轴a607上。

所述燃烧废气排气系统7包括燃烧废气排气支管701、排气消音器702、涡扇b703和燃烧废气排气主管704，所述轴c811一端设有排气管增压齿轮807，所述排气管增压齿轮807与排气门正时齿轮404啮合；所述燃烧废气排气主管704出气端与排气消音器702连通，进气端通过燃烧废气排气支管701与各缸体分别连通，所述涡扇b703位于燃烧废气排气主管704中燃烧废气排气支管701汇合处，涡扇b703安装在轴c811上。

所述冷却系统8中设有冷却气进气管802、空调803、冷暖风进气支管804、节气门b805、冷却气排气管806和冷却气排气孔809，所述冷却气进气管802一端与空气滤清器604连通，同时通过冷暖风进气支管804与空调803连通，另一端与各缸冷却腔壳体810分别连通，在冷暖风进气支管804与冷却气进气管802的接口处设有节气门b805；所述冷却气排气管806一端与各缸冷却腔壳体810分别连通，另一端通过设于燃烧废气排气系统7中燃烧废气排气主管704上的冷却气排气孔809与燃烧废气排气系统7连通，所述涡扇c808位于散热器排气管806的主管中，涡扇c808安装在轴c811上；所述冷却气排气管806套装在燃烧废气排气主管704外，冷却气排气管806内壁与燃烧废气排气主管704外壁围成冷却气排气通道，冷却气体在流经该通道时对燃烧气排气管704也可起到辅助散热的作用。

所述各汽缸体101、气缸盖102和冷却腔壳体810均为分体独立结构，一一对应组合安装。这种结构简化了发动机的维护保养，故障修复更具有针对性，甚至当气缸体101损坏需要更换时，只需更换损坏的部分即可，降低了维修成本。

所述冷却气进气管802关于发动机中心线对称布置于两侧的冷却腔壳体810上；所述冷却气排气管806与燃烧废气排气主管704组合形成的排气管道关于发动机中心线对称布置于发动机两侧底部。

所述汽缸体101内侧设有向曲轴箱10内倾斜的机油回流道1014，以便油底壳内的机油实现对气门杆的润滑后能及时回流到油底壳中，以免机油进入燃烧室1011，出现烧机油的现象。

本技术方案对水平对置或大角度V型发动机均可适用；缸体采用铸、锻工艺，包括散热片结构一次成型，缸体内可设缸套，也可在缸体采用与缸套同样结构制造时取消独立缸套结构，锻铸钢缸体强度高、耐磨、耐高温，缸体体积小，加工工序减少，制造成本得以降低，规模化生产效率高。

散热片呈螺旋型，缸盖端进气，冷气从缸盖至缸体底部螺旋内环流，出口接冷却气排气管806排出；通过空调控制进气温度，辅助冷却或预热，内外配合保持发动机恒温工作。

缸内废气负压排除，实现燃烧气进气、燃烧气排气、冷却气排气全增压，提高发动机燃烧效率，从而提升其动力。

发动机工作时，电机驱动曲轴工作，曲轴齿轮301带动进气门正时齿轮403和排气门正时齿轮404工作，凸轮轴401工作，推动气门402开闭，实现给燃烧室1011配气，点火系统5点火，燃烧室1011内混合气体爆燃，活塞连杆组件2工作，驱动曲轴组件3工作，实现发动机运转。与此同时，进气门正时齿轮403驱动进气管增压齿轮606转动，进气管增压齿轮606通过轴a607带动涡扇a605工作，实现燃烧气进气增压，当进气门1012打开，更多的新鲜空气会被迅速压入燃烧室1011中，进气密度提高，燃烧气体燃烧更加完全，提高了燃烧废气的燃烧效率，避免出现闷缸现象，发动机动力得到提升；而排气门正时齿轮404驱动排气管增压齿轮807转动，排气管增压齿轮807通过轴c811带动涡扇b703工作，实现燃烧废气排气增压，当排气门1013打开，燃烧室1011中的燃烧废气会被迅速吸出并排出管外，废气排出更加完全。

在燃烧气体进排气系统工作的同时，排气管增压齿轮807也带动与涡扇b703同轴的涡扇c808工作，冷却气体通过冷却气进气管802进入到冷却腔壳体810中，冷却气体一部分直接进入气缸体101周围的螺旋形分布的散热气道中，另一部分流经气缸盖102上的散热气通道，进入气缸体101另一侧的螺旋形散热气道中，最终一起汇集到冷却气排气管806中；排气管增压齿轮807在驱动涡扇b703工作时，同时驱动与涡扇b703同轴的涡扇c808工作，实现冷却气排气增压，冷却气排气管806中形成负压，冷却气体进气速度更快，更加快速的流经散热片进入冷却气排气管806中，冷却气体迅速通过燃烧废气排气主管704与冷却气排气管806所围成的通道，通过冷却气排气孔809进入燃烧废气排气主管704中，与燃烧废气一起被快速排出。

当外界气温过高或过低时，启动空调803，冷空气或热空气通过冷暖风进气支管804进入到冷却气进气管中，辅助调节冷却系统温度，以实现降温或预热的功能，从而保证发动机在合适的温度条件下保持正常工作。

Claims (8)

1.一种机械增压式内风冷水平对置发动机，包括气缸体组件(1)、活塞连杆组件(2)、曲轴组件(3)、配气机构(4)、点火系统(5)、燃烧气进气系统(6)、燃烧废气排气系统(7)、冷却系统(8)、润滑系统(9)、曲轴箱(10)；所述气缸体组件(1)包括气门侧置的气缸体(101)和对应安装于气缸体(101)上的气缸盖(102)；所述配气机构(4)中凸轮轴(401)与各缸气门(402)分别对应，凸轮轴(401)一端分别设有进气门正时齿轮(403)或排气门正时齿轮(404)；其特征在于：在所述燃烧气进气系统(6)中设有涡扇a(605)，在所述燃烧废气排气系统(7)中设有涡扇b(703)，在所述冷却系统(8)中设有涡扇c(808)，在所述气缸体(101)及气缸盖(102)外壁及气缸体(101)镂空处设有散热片(801)，散热片(801)外套装有冷却腔壳体(810)。

2.根据权利要求1所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述进气门正时齿轮(403)和排气门正时齿轮(404)均与曲轴组件(3)中的曲轴齿轮(301)啮合，同时，进气门正时齿轮(403)与燃烧气进气系统(6)中的进气管增压齿轮(606)啮合，排气门正时齿轮(404)与冷却系统(8)中的排气门正时齿轮(404)啮合。

3.根据权利要求1所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述冷却系统(8)中设有冷却气进气管(802)、空调(803)、冷暖风进气支管(804)、节气门b(805)、冷却气排气管(806)和冷却气排气孔(809)，所述冷却气进气管(802)一端与空气滤清器(604)连通，同时通过冷暖风进气支管(804)与空调(803)连通，另一端与各缸冷却腔壳体(810)分别连通，在冷暖风进气支管(804)与冷却气进气管(802)的接口处设有节气门b(805)；所述冷却气排气管(806)一端与各缸冷却腔壳体(810)分别连通，另一端通过设于燃烧废气排气系统(7)中燃烧废气排气主管(704)上的冷却气排气孔(809)与燃烧废气排气系统(7)连通；所述冷却气排气管(806)套在燃烧废气排气主管(704)外，冷却气排气管(806)内壁与燃烧废气排气主管(704)外壁围成冷却气排气通道。

4.根据权利要求1所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述各汽缸体(101)、气缸盖(102)和冷却腔壳体(810)均为分体独立结构，一一对应组合安装。

5.根据权利要求1所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述散热片(801)在缸体(101)上呈螺旋状分布，散热片(801)在气缸盖上形成开口分别朝向冷却气进气口和冷却气排气口的导风槽结构。

6.根据权利要求3所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述冷却气进气管(802)关于发动机中心线对称布置于两侧的冷却腔壳体(810)上。

7.根据权利要求3所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述冷却气排气管(806)与燃烧废气排气主管(704)组合形成的排气管道关于发动机中心线对称布置于发动机两侧底部。

8.根据权利要求1所述的一种机械增压式内风冷水平对置发动机，其特征在于：所述汽缸体(101)内侧设有向曲轴箱(10)内倾斜的机油回流道(1014)。