CN221053799U - 一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机，包括气缸、活塞、曲轴、曲轴箱、进出气门，本实用新型利用两侧的凸轮轴分别依次控制左右两个气缸的进排气门来实现两个气缸的增压进气、压缩、做功及排气的4个冲程；当对置的两个活塞上行使曲轴箱容积变大的同时打开单向阀把外界的空气吸入曲轴箱；当对置的两个活塞下行使曲轴箱容积变小的同时关闭单向阀、其中一侧的凸轮轴控制其进气门开启把曲轴箱内的空气压入这一侧气缸内。能利用两侧活塞上行产生的及大空间所吸入的气体，两个活塞的运行空间压入其中一侧的气缸内从而实现增压。其结构科学合理，优化设计了气门、气道结构，解决现有发动机零部件多结构复杂、体积大、成本高的问题。

Description

一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机

技术领域

本实用新型涉及对置发动机技术领域，具体为一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机。

背景技术

传统的对置四冲程发动机是基于往复运动原理的内燃机，通过以下流程实现工作：进气、压缩、燃烧和排气。四冲程发动机的气缸布置成对置排列，与曲轴垂直，并通过曲轴相连。每个气缸内有活塞在气缸内上下往复运动，通过连杆将活塞与曲轴连接。气缸顶部有气门用于控制进气和排气，进气阀开启时允许混合气进入气缸，燃烧后排出废气。

然而，传统发动机存在一些弊端。首先，进气量受到进气道设计的限制，进气量相对较少，限制了发动机的输出和性能；其次，由于进气排气量有限，无法满足高效燃烧和更大输出功率的需求，如果为了提高进气量和功率而使用增压技术，需要额外的涡轮或机械增压器，这增加了发动机的体积和复杂性，不适用于小尺寸应用如无人机上。此外，由于气管设计复杂、一体化和稳定性差，传统发动机的制造和使用成本也较高。

实用新型内容

为解决上述现有技术存在的不足，发明人经过研发设计，现推出了一种新型结构的发动机，其结构紧凑且科学合理，优化设计了气门、气道结构，实现结构构造简约有用，缩小体积的同时一体化强，且利用曲轴箱实现自然增压的发动机可以在不增加零部件及体积的情况下实现了对发动机的自然增压而且还简化了进气道。解决现有发动机零部件多结构复杂、体积大、成本高及可靠性差等问题。具体的，本实用新型是这样实现的：

一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机，包括气缸、活塞、曲轴、曲轴箱、进出气门，其中：气缸包括水平对置的左右气缸，中间为曲轴箱，曲轴箱内安装曲轴和两根连杆，两根连杆各自连接左右活塞；左右气缸两端各设计有左进、排出气门和右进、排气门，每个进、排出气门于气缸外侧均安装有控制其开启和关闭的凸轮控制机构；曲轴箱内设置有分别连通至左右气缸的左右气缸进气管，左右气缸进气管的末端为左、右进气门；曲轴箱下方设置有一个连通至箱体外侧的单向气阀，使得左右气缸在压缩冲程或排气冲程时，能通过单向气阀吸入箱体外部的空气；曲轴箱能使得左右活塞在吸气冲程或做功冲程时，将整个曲轴箱和两个气缸内空气通过左右气缸进气管压入其中一个气缸内，实现增压进气。

进一步的，凸轮控制机构使得左右气缸在做功冲程和压缩冲程时，进排气门关闭；左右气缸在吸气冲程时，进气门才打开；左右气缸在排气冲程时，排气门才打开。

进一步的，所述凸轮控制机构包括：安装在进排气门置于气缸外侧一侧的尾端的气门复位弹簧，对应每一个气门尾部均安装有一套凸轮；通过凸轮控制气门的开启和关闭。

进一步的，所述单向气阀设置在曲轴箱中部的底部位置，为两片相互朝内挤压的气片斜向搭接构成，当曲轴箱内部气压小时气门关闭，气片的顶边相互朝内挤压，关闭气缝；当曲轴箱内部气压大时气门开启，气片的顶边相互朝外推开，开启气缝，外部气体通过气缝进入曲轴箱。

本实用新型的工作原理和有益技术效果：本技术方案的核心技术原理是通过利用曲轴箱和两个气缸的空间实现自然增压，即利用两侧的凸轮轴分别依次控制左右两个气缸的进排气门来实现两个气缸的增压进气、压缩、做功及排气的4个冲程。详细的说，该发动机通过设计特殊的曲轴箱结构和单向气阀的应用，能使左右气缸和活塞在特定冲程时，能够通过活塞运动将曲轴箱和两个气缸中的空气统一压入其中一个需要做功的气缸内，从而实现增压进气。这种设计在发动机工作原理步骤中，通过对两个气缸的进排气门进行控制，使得左右活塞在吸气冲程和做功冲程时，一个气缸的进气门开启、排气门关闭，另一个做功冲程的气缸中进排气门关闭；在压缩冲程和排气冲程时，一个气缸的进气门关闭排气门关闭，另一个需要排气的气缸进气门关闭而排气门开启。通过这样的控制方式，有效地调节了气门的开启和关闭时间，以适应进气和排气的需要。同时，利用了曲轴箱上独立设计的单向气阀，能够在不同冲程情况下，根据曲轴箱内部气压变化实现自动进气和密封，结构设计巧妙精确。这种自然增压的发动机技术方案带来了以下技术效果和有益功能：

通过使用曲轴箱来实现增压进气，避免了额外的涡轮或机械增压器，减小了发动机的体积和复杂性，使其更适用于小尺寸应用，如无人机。在不改变外设和增大体积的前提下，增强了发动机的进气量和压缩效果，提高了发动机的输出功率和性能。

曲轴箱中的单向气阀能够自动的为曲轴箱和气缸补气，从而在压缩冲程或排气冲程时，通过吸入箱体外部的空气来进一步增压，提高进气效果，同时无需额外的补气管路；

通过凸轮控制机构精确控制气门的开启和关闭，实现了气门的最佳工作状态，提高了发动机的燃烧效率和稳定性。

使发动机变的结构更简单可靠、质量更轻、体积更小且大大降低了制造及使用成本。能够在小型应用领域中发挥重要作用。

附图说明

图1为本实用新型的利用曲轴箱实现自然增压的发动机的结构示意图；

图2为本实用新型的利用曲轴箱实现自然增压的发动机的结构仰视图；

图3为本实用新型的利用曲轴箱实现自然增压的发动机的结构立体图；

图4为本实用新型的增压方法实现四冲程的步骤原理示意图；

其中：1—曲轴箱、11—曲轴、12—连杆、2—气缸、21—左活塞、31—右活塞、22—左进气门、23—左排气门、32—右进气门、33—右排气门、24—左气缸进气管、34—右气缸进气管、4—单向气阀、5—气门复位弹簧、6—凸轮、7—凸轮轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例1：一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机，包括气缸、活塞、曲轴11、曲轴箱1、进出气门，其特点为：

气缸包括水平对置的左右气缸，中间为曲轴箱1，曲轴箱1内安装曲轴11和两根连杆12，两根连杆12各自连接左右活塞31；

左右气缸两端各设计有左进、排出气门和右进、排气门，每个进、排出气门于气缸外侧均安装有控制其开启和关闭的凸轮6控制机构；

曲轴箱1内设置有分别连通至左右气缸的左右气缸进气管34，左右气缸进气管34的末端为左、右进气门；曲轴箱1下方设置有一个连通至箱体外侧的单向气阀4，使得左右气缸在压缩冲程或排气冲程时，能通过单向气阀4吸入箱体外部的空气；

曲轴箱1能使得左右活塞31在吸气冲程或做功冲程时，将整个曲轴箱1和两个气缸内空气通过左右气缸进气管34压入其中一个气缸内，实现增压进气。

其中，单向气阀4设置在曲轴箱1中部的底部位置，为两片相互朝内挤压的气片斜向搭接构成，当曲轴箱1内部气压小时气门关闭，气片的顶边相互朝内挤压，关闭气缝；当曲轴箱1内部气压大时气门开启，气片的顶边相互朝外推开，开启气缝，外部气体通过气缝进入曲轴箱1。

凸轮6控制机构包括：安装在进排气门置于气缸外侧一侧的尾端的气门复位弹簧5，对应每一个气门尾部均安装有一套凸轮6；通过凸轮6控制气门的开启和关闭。凸轮6控制机构使得左右气缸在做功冲程和压缩冲程时，进排气门关闭；左右气缸在吸气冲程时，进气门才打开；左右气缸在排气冲程时，排气门才打开。

在使用时：当对置的两个活塞上行使曲轴箱1容积变大的同时打开单向阀把外界的空气吸入曲轴箱1。

当对置的两个活塞下行使曲轴箱1容积变小的同时关闭单向阀、其中一侧的凸轮轴7控制其进气门开启把曲轴箱1内的空气压入这一侧气缸内。

利用两侧活塞上行产生的及大空间所吸入的气体两个活塞的运行空间压入其中一侧的气缸内从而实现增压。

实施例2：一种基于上述利用曲轴箱实现自然增压的发动机的运行过程和原理步骤：

步骤S1、左气缸的进气门开启、排气门关闭，进行吸气冲程，同时，右气缸的进气门关闭、排气门关闭，进行做功冲程，左右活塞31向内挤压曲轴箱1内的空气，曲轴箱1内压力升高单向气阀4关闭，曲轴箱1和左右气缸的内的空气通过左气缸进气管24、从左气缸的进气门压入左气缸；

步骤S2、左气缸的进气门关闭、排气门关闭，压缩进入左气缸内的气体进行压缩冲程，同时，右气缸的进气门关闭、排气门开启，进行排气冲程，右活塞31向将废气从右气缸的排气门排出，曲轴箱1内压力降低单向气阀4开启，新鲜空气从单向气阀4压入曲轴箱1内；

步骤S3、右气缸的进气门开启、排气门关闭，进行吸气冲程，同时，左气缸的进气门关闭、排气门关闭，进行做功冲程，左右活塞31向内挤压曲轴箱1内的空气，曲轴箱1内压力升高单向气阀4关闭，曲轴箱1和左右气缸的内的空气通过右气缸进气管34、从右气缸的进气门压入右气缸；

步骤S4、右气缸的进气门关闭、排气门关闭，压缩进入右气缸内的气体进行压缩冲程，同时，左气缸的进气门关闭、排气门开启，进行排气冲程，左活塞21向将废气从左气缸的排气门排出，曲轴箱1内压力降低单向气阀4开启，新鲜空气从单向气阀4压入曲轴箱1内。

其中：左右气缸各自的进气门、排气门均由各自对应的凸轮6进行控制开启，凸轮6的凸部顶压气门的末端将其向内压缩气门复位弹簧5以开启气门，凸部离开气门的末端后，气门在气门复位弹簧5的作用下回缩关闭气门，凸轮6转动的速度、时间能满足开启气门的时间正好满足进气或排气的时间节点和气量需求；实现两个气缸的进排气门控制与两个气缸的增压进气、压缩、做功及排气的4个冲程相适配。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种利用曲轴箱实现自然增压的发动机，包括气缸、活塞、曲轴(11)、曲轴箱(1)、进出气门，其特征在于：

气缸包括水平对置的左右气缸，中间为曲轴箱(1)，曲轴箱(1)内安装曲轴(11)和两根连杆(12)，两根连杆(12)各自连接左右活塞(31)；

左右气缸两端各设计有左进、排出气门和右进、排气门，每个进、排出气门于气缸外侧均安装有控制其开启和关闭的凸轮(6)控制机构；

曲轴箱(1)内设置有分别连通至左右气缸的左右气缸进气管(34)，左右气缸进气管(34)的末端为左、右进气门；曲轴箱(1)下方设置有一个连通至箱体外侧的单向气阀(4)，使得左右气缸在压缩冲程或排气冲程时，能通过单向气阀(4)吸入箱体外部的空气；

曲轴箱(1)能使得左右活塞(31)在吸气冲程或做功冲程时，将整个曲轴箱(1)和两个气缸内空气通过左右气缸进气管(34)压入其中一个气缸内，实现增压进气。

2.根据权利要求1所述的利用曲轴箱实现自然增压的发动机，其特征在于，凸轮(6)控制机构使得左右气缸在做功冲程和压缩冲程时，进排气门关闭；左右气缸在吸气冲程时，进气门才打开；左右气缸在排气冲程时，排气门才打开。

3.根据权利要求2所述的利用曲轴箱实现自然增压的发动机，其特征在于，所述凸轮(6)控制机构包括：安装在进排气门置于气缸外侧一侧的尾端的气门复位弹簧(5)，对应每一个气门尾部均安装有一套凸轮(6)；通过凸轮(6)控制气门的开启和关闭。

4.根据权利要求2所述的利用曲轴箱实现自然增压的发动机，其特征在于，所述单向气阀(4)设置在曲轴箱(1)中部的底部位置，为两片相互朝内挤压的气片斜向搭接构成，当曲轴箱(1)内部气压小时气门关闭，气片的顶边相互朝内挤压，关闭气缝；当曲轴箱(1)内部气压大时气门开启，气片的顶边相互朝外推开，开启气缝，外部气体通过气缝进入曲轴箱(1)。