一種機械增壓式內風冷水平對置發動的製造方法

2023-06-03 01:45:46 1

一種機械增壓式內風冷水平對置發動的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，屬於發動機【技術領域】，包括氣缸體組件、活塞連杆組件、曲軸組件、配氣機構、點火系統、燃燒氣進氣系統、燃燒廢氣排氣系統、冷卻系統、潤滑系統和曲軸箱，在燃燒氣進氣系統中設有渦扇a，在燃燒廢氣排氣系統中設有渦扇b，在冷卻系統中設有渦扇c，在氣缸體、氣缸蓋外壁及氣缸體鏤空處設有散熱片，散熱片外套狀有冷卻腔殼體。本技術方案通過設置封閉式的冷卻腔，並通過冷卻氣管道引導冷卻氣與散熱片充分接觸，將熱量帶走；同時，在燃燒氣進氣管、燃燒氣排氣管和冷卻氣排氣管中均設置機械增壓裝置，實現進排氣全增壓，從而達到燃燒氣燃燒充分、燃燒廢氣排出完全、冷卻氣快速循環的效果。
【專利說明】一種機械增壓式內風冷水平對置發動機

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於發動機【技術領域】，涉及一種內燃式發動機，尤其是涉及一種機械增壓式內風冷水平對置發動機。

【背景技術】
[0002]活塞式內燃發動機是通過霧化的燃燒混合氣體在燃燒室內爆燃推動活塞做功，連杆推動曲軸旋轉，從而實現發動機的動力輸出。由於不斷爆燃，發動機溫度必然隨之升高，溫度過高將縮短發動機使用壽命、導致發動機機械損傷甚至影響發動機正常工作，因此發動機必須配置有冷卻系統。現在的發動機主要冷卻方式一般為風冷和水冷。
[0003]水冷式發動機是在發動機缸體和缸頭中設置冷卻水通道，並通過動力驅動冷卻水在冷卻水道中流動，冷卻液流過缸體、缸頭、散熱器，不斷將熱量帶到散熱器，熱量再通過散熱器散發到空氣中，實現發動機散熱。水冷式發動機的散熱能力較強，但水冷必須同時設置散熱器、主副水箱、驅動水循環的動力機構以及各部分的連接管道等附屬裝置，使得發動機整體體積較大，另外，在缸體內部鑄造水道對缸體的加工工藝要求也較高，且對缸體及各部分管道的密封性能要求高，在氣溫較低的季節裡往往啟動困難，需要預熱的時間較長。
[0004]風冷式發動機是通過在缸體、槓頭外部設置大量散熱片，發動機工作時熱量自然傳遞到散熱片上，通過散熱片將熱量散發到空氣中，設置散熱片的目的是增加發動機外部與空氣接觸面積，以使空氣儘量多的帶走熱量，所以散熱片的設置是越多越好，但是，散熱片過多同時將增加發動機的重量和體積，影響發動機的安裝和工作，且發動機缸體材料導熱能力有限，在空氣中自然散熱的效果也必然有限，另外，散熱效果還容易受到氣溫的影響。
[0005]為了提高發動機的燃燒性能，排氣增壓系統已經在發動機領域中得到了廣泛應用，通過排氣增壓，能夠提高發動機的進氣密度，增加進氣量，從而提高發動機的燃燒效率。發動機的排氣增壓系統是利用發動機排出的廢氣慣性衝力來推動渦輪旋轉，渦輪又帶動同軸的葉輪轉動，將從空氣濾清器管道進入的新鮮空氣壓送入氣缸燃燒室，增加空氣供給，促進燃燒室內的燃料燃燒更加完全，提高發動機性能，也降低有害排放物的排放。而由於渦輪的自身特點，需要發動機排出的廢氣達到較高的流動速度，才能驅動渦輪正常穩定運轉，這就要求發動機在較高的轉速下，才能驅動增壓系統，使得增壓系統的靈活性和穩定性較差，響應時間較長。
[0006]在現有技術中，機械增壓所需裝置發展日趨成熟，若能通過機械增壓來提高燃燒氣和冷卻氣的進氣密度，同時加快燃燒廢氣的排放，提高冷卻氣在散熱系統中的流動速度，將可避免水冷式發動機的不足之處，同時克服風冷式發動機的缺陷，並提高發動機的燃燒性能。
[0007]現有的多缸發動機均為整體式氣缸體，一旦某一缸的氣缸體損壞不可修復，則需要更換整個汽缸體，這毫無疑問使得氣缸體的維護成本非常高，而其中也包含了不必要的浪費。實用新型內容
[0008]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，提高了發動機的燃燒氣和散熱氣進氣密度，加快了燃燒廢氣和冷卻氣體的排氣速度，達到了提高發動機燃燒和冷卻性能的效果。
[0009]現有發動機往往只是通過加大進氣量來提高發動機燃燒氣體的燃燒性能，忽略了發動機的排氣過程，排氣過程是要消耗動能的，而帶渦輪增壓的發動機較好地利用了排氣過程中的動能，但在低速條件下對進氣的增壓作用不大，提速不均勻。為此，本技術方案在燃燒氣進氣管進氣口對空氣進行進氣增壓，不增加新的動力裝置，藉助曲軸輸出的動力來驅動增壓裝置運行，實現進氣增壓；與此同時，在燃燒廢氣排氣管出口端設置排氣增壓裝置，與進氣增壓配合，形成燃氣增壓系統；而在冷卻系統中，設置密閉的冷卻腔，並同樣設置排氣增壓裝置，提高冷卻氣的流動速度，以帶走更多的熱量。
[0010]本實用新型是通過如下技術方案予以實現的。
[0011]一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，包括氣缸體組件、活塞連杆組件、曲軸組件、配氣機構、點火系統、燃燒氣進氣系統、燃燒廢氣排氣系統、冷卻系統、潤滑系統、曲軸箱；所述氣缸體組件包括氣門側置的氣缸體和對應安裝於氣缸體上的氣缸蓋；所述配氣機構中凸輪軸與各缸氣門分別對應，凸輪軸一端分別設有進氣門正時齒輪或排氣門正時齒輪；在所述燃燒氣進氣系統中設有渦扇a，在所述燃燒廢氣排氣系統中設有渦扇b，在所述冷卻系統中設有渦扇C，在所述氣缸體、氣缸蓋外壁及氣缸體鏤空處均設有散熱片，散熱片外套狀有冷卻腔殼體。
[0012]所述進氣門正時齒輪和排氣門正時齒輪均與曲軸組件中的曲軸齒輪嚙合，同時，進氣門正時齒輪與燃燒氣進氣系統中的進氣管增壓齒輪嚙合，排氣門正時齒輪與冷卻系統中的排氣門正時齒輪哨合。
[0013]所述冷卻系統中設有冷卻氣進氣管、空調、冷暖風進氣支管、節氣門b、冷卻氣排氣管和冷卻氣排氣孔，所述冷卻氣進氣管一端與空氣濾清器連通，同時通過冷暖風進氣支管與空調連通，另一端與各缸冷卻腔殼體分別連通，在冷暖風進氣支管與冷卻氣進氣管的接口處設有節氣門b ;所述冷卻氣排氣管一端與各缸冷卻腔殼體分別連通，另一端通過設於燃燒廢氣排氣系統中燃燒廢氣排氣主管上的冷卻氣排氣孔與燃燒廢氣排氣系統連通；所述冷卻氣排氣管套在燃燒廢氣排氣主管外，冷卻氣排氣管內壁與燃燒廢氣排氣主管外壁圍成冷卻氣排氣通道。
[0014]所述各汽缸體、氣缸蓋和冷卻腔殼體均為分體獨立結構，一一對應組合安裝；所述散熱片在缸體上呈螺旋狀分布，散熱片在氣缸蓋上形成開口分別朝向冷卻氣進氣口和冷卻氣排氣口的導風槽結構；所述冷卻氣進氣管關於發動機中心線對稱布置於兩側的冷卻腔殼體上；所述冷卻氣排氣管與燃燒廢氣排氣主管組合形成的排氣管道關於發動機中心線對稱布置於發動機兩側底部；所述汽缸體內側設有向曲軸箱內傾斜的機油回流道。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]本實用新型所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機:
[0017]1、通過在燃燒氣進氣管進氣端和燃燒廢氣排氣管出氣端設置渦扇增壓，形成了進排氣共同增壓的線性增壓系統，保證燃燒充分的同時，隨著發動機轉速提高，進氣量也逐漸增加，達到了發動機線性提速的效果，運行更加穩定；
[0018]2、發動機的冷卻系統為風冷式，在氣缸體外側設置了完全封閉的冷卻腔，並在冷卻腔中設置螺旋狀的散熱片，形成螺旋分布的冷卻氣循環通道，同時設置了冷卻氣進排氣管道，並在排氣管道出氣端設置渦扇增壓，使冷卻氣進氣端形成負壓，增加冷卻氣體的進排氣速度，冷卻氣以較高流動速度流過封閉的冷卻腔中的循環通道後從排氣端排出，儘可能快的將氣缸內的熱量帶走，且隨著發動機轉速提高，排氣增壓渦扇的轉速也會隨著提高，以適應更高轉速下的發動機冷卻，另外，在氣溫較高或較低的季節可通過空調實現內循環冷卻或預熱，使發動機易於啟動並保持在恆溫下工作；
[0019]3、本技術方案中的進排氣增壓裝置均通過曲軸齒輪提供動力，通過齒輪傳動，不增加新的動力裝置，簡化了發動機的傳動及正時系統；
[0020]4、基於冷卻空腔結構，可實現氣缸、氣缸蓋和冷卻腔殼體獨立配置，拆裝維護便捷並更具有針對性，大大降低了更換氣缸的成本，同時冷卻腔結構還達到了隔音降噪的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型中正時齒輪箱中的齒輪布置結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型中進氣側的管道布置結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型中進氣側的管路示意圖；
[0025]圖5為本實用新型中排氣側的管道布置結構示意圖；
[0026]圖6為本實用新型中排氣側的管路示意圖；
[0027]圖7為本實用新型中氣缸體的端面結構示意圖；
[0028]圖8為圖7中A-A剖面的結構示意圖；
[0029]圖9為本實用新型中氣缸蓋上的散熱片分布結構示意圖；
[0030]圖10為圖6中B處的局部放大圖。
[0031]圖中:1-氣缸體組件，101-氣缸體，1011-燃燒室，1012-進氣門，1013-排氣門，1014-機油回流通道，102-氣缸蓋，2-活塞連杆組件，3-曲軸組件，301-曲軸齒輪，302-正時齒輪箱，4-配氣機構，401-凸輪軸，402-氣門，403-進氣門正時齒輪，404-排氣門正時齒輪，5-點火系統，6-燃燒氣進氣系統，601-燃燒氣進氣管，602-燃燒氣進氣支管，603-節氣門a，604-空氣濾清器，605-渦扇a，606-進氣管增壓齒輪，607-軸a，7-燃燒廢氣排氣系統，701-燃燒廢氣排氣支管，702-排氣消音器，703-渦扇b，704-燃燒廢氣排氣主管，8-冷卻系統，801-散熱片，802-冷卻氣進氣管，803-空調，804-冷暖風進氣支管，805-節氣門b，806-冷卻氣排氣管，807-排氣管增壓齒輪，808-渦扇c，809-冷卻氣排氣孔，810-冷卻腔殼體，811-軸C，9-潤滑系統，10-曲軸箱。

【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖進一步描述本實用新型的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。
[0033]如圖1到圖10所示，本實用新型所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，包括氣缸體組件1、活塞連杆組件2、曲軸組件3、配氣機構4、點火系統5、燃燒氣進氣系統6、燃燒廢氣排氣系統7、冷卻系統8、潤滑系統9、曲軸箱10 ;所述氣缸體組件I包括氣門側置的氣缸體101和對應安裝於氣缸體101上的氣缸蓋102，通過將氣門側置，可實現通過凸輪軸401直接控制氣門402的開閉，免去了氣門搖臂等結構，簡化了配氣機構4 ;所述配氣機構4中凸輪軸401與各缸氣門402分別對應，凸輪軸401上的每一個凸輪對應一個獨立的氣門402，凸輪軸401 —端分別設有進氣門正時齒輪403或排氣門正時齒輪404，進氣門正時齒輪403和排氣門正時齒輪404位於正時齒輪箱302中。
[0034]在所述燃燒氣進氣系統6中設有渦扇a605，在所述燃燒廢氣排氣系統7中設有渦扇b703，在所述冷卻系統8中設有渦扇c808，在所述氣缸體101、氣缸蓋102外壁及氣缸體101鏤空處設有散熱片801，散熱片801在缸體101上呈螺旋狀分布，散熱片801在氣缸蓋上形成開口分別朝向冷卻氣進氣口和冷卻氣排氣口的導風槽結構，散熱片801外套狀有冷卻腔殼體810。散熱片801螺旋狀分布使冷卻腔中形成冷卻風通道，引導冷卻風在通道中流動，同時，在發動機工作時，氣缸體101外的冷卻腔殼體801也起到了隔音降噪的作用。
[0035]所述進氣門正時齒輪403和排氣門正時齒輪404均與曲軸組件3中的曲軸齒輪301嚙合，同時，進氣門正時齒輪403與燃燒氣進氣系統6中的進氣管增壓齒輪606嚙合，排氣門正時齒輪404與冷卻系統8中的排氣門正時齒輪404嚙合。採用齒輪正時系統，並利用曲軸輸出的動力，通過正時齒輪傳遞到增壓齒輪上，驅動增壓渦扇工作，不增加新的動力裝置，同時還省去了皮帶和鏈條的傳動結構，簡化了發動機結構。
[0036]所述燃燒氣進氣系統6包括燃燒氣進氣管601、燃燒氣進氣支管602、空氣濾清器604和渦扇a605，所述軸a607 —端設有進氣管增壓齒輪606，所述進氣管增壓齒輪606與進氣門正時齒輪403嚙合；所述燃燒氣進氣管601進氣端與空氣濾清器604連通，另一端通過燃燒氣進氣支管602與各氣缸分別連接，燃燒氣進氣管601與燃燒氣進氣支管602間設有節氣門a603 ;所述渦扇a605位於燃燒氣進氣管601進氣端與節氣門603之間，渦扇a605安裝在軸a607上。
[0037]所述燃燒廢氣排氣系統7包括燃燒廢氣排氣支管701、排氣消音器702、渦扇b703和燃燒廢氣排氣主管704，所述軸c811 —端設有排氣管增壓齒輪807，所述排氣管增壓齒輪807與排氣門正時齒輪404嚙合；所述燃燒廢氣排氣主管704出氣端與排氣消音器702連通，進氣端通過燃燒廢氣排氣支管701與各缸體分別連通，所述渦扇b703位於燃燒廢氣排氣主管704中燃燒廢氣排氣支管701匯合處，渦扇b703安裝在軸c811上。
[0038]所述冷卻系統8中設有冷卻氣進氣管802、空調803、冷暖風進氣支管804、節氣門b805、冷卻氣排氣管806和冷卻氣排氣孔809，所述冷卻氣進氣管802 —端與空氣濾清器604連通，同時通過冷暖風進氣支管804與空調803連通，另一端與各缸冷卻腔殼體810分別連通，在冷暖風進氣支管804與冷卻氣進氣管802的接口處設有節氣門b805 ;所述冷卻氣排氣管806 —端與各缸冷卻腔殼體810分別連通，另一端通過設於燃燒廢氣排氣系統7中燃燒廢氣排氣主管704上的冷卻氣排氣孔809與燃燒廢氣排氣系統7連通，所述渦扇c808位於散熱器排氣管806的主管中，渦扇c808安裝在軸c811上；所述冷卻氣排氣管806套裝在燃燒廢氣排氣主管704外，冷卻氣排氣管806內壁與燃燒廢氣排氣主管704外壁圍成冷卻氣排氣通道，冷卻氣體在流經該通道時對燃燒氣排氣管704也可起到輔助散熱的作用。
[0039]所述各汽缸體101、氣缸蓋102和冷卻腔殼體810均為分體獨立結構，——對應組合安裝。這種結構簡化了發動機的維護保養，故障修復更具有針對性，甚至當氣缸體101損壞需要更換時，只需更換損壞的部分即可，降低了維修成本。
[0040]所述冷卻氣進氣管802關於發動機中心線對稱布置於兩側的冷卻腔殼體810上；所述冷卻氣排氣管806與燃燒廢氣排氣主管704組合形成的排氣管道關於發動機中心線對稱布置於發動機兩側底部。
[0041]所述汽缸體101內側設有向曲軸箱10內傾斜的機油回流道1014，以便油底殼內的機油實現對氣門杆的潤滑後能及時回流到油底殼中，以免機油進入燃燒室1011，出現燒機油的現象。
[0042]本技術方案對水平對置或大角度V型發動機均可適用；缸體採用鑄、鍛工藝，包括散熱片結構一次成型，缸體內可設缸套，也可在缸體採用與缸套同樣結構製造時取消獨立缸套結構，鍛鑄鋼缸體強度高、耐磨、耐高溫，缸體體積小，加工工序減少，製造成本得以降低，規模化生產效率高。
[0043]散熱片呈螺旋型，缸蓋端進氣，冷氣從缸蓋至缸體底部螺旋內環流，出口接冷卻氣排氣管806排出；通過空調控制進氣溫度，輔助冷卻或預熱，內外配合保持發動機恆溫工作。
[0044]缸內廢氣負壓排除，實現燃燒氣進氣、燃燒氣排氣、冷卻氣排氣全增壓,提高發動機燃燒效率，從而提升其動力。
[0045]發動機工作時，電機驅動曲軸工作，曲軸齒輪301帶動進氣門正時齒輪403和排氣門正時齒輪404工作，凸輪軸401工作，推動氣門402開閉，實現給燃燒室1011配氣，點火系統5點火，燃燒室1011內混合氣體爆燃，活塞連杆組件2工作，驅動曲軸組件3工作，實現發動機運轉。與此同時，進氣門正時齒輪403驅動進氣管增壓齒輪606轉動，進氣管增壓齒輪606通過軸a607帶動渦扇a605工作，實現燃燒氣進氣增壓，當進氣門1012打開，更多的新鮮空氣會被迅速壓入燃燒室1011中，進氣密度提高，燃燒氣體燃燒更加完全，提高了燃燒廢氣的燃燒效率，避免出現悶缸現象，發動機動力得到提升；而排氣門正時齒輪404驅動排氣管增壓齒輪807轉動，排氣管增壓齒輪807通過軸c811帶動渦扇b703工作，實現燃燒廢氣排氣增壓，當排氣門1013打開，燃燒室1011中的燃燒廢氣會被迅速吸出並排出管外，廢氣排出更加完全。
[0046]在燃燒氣體進排氣系統工作的同時，排氣管增壓齒輪807也帶動與渦扇b703同軸的渦扇c808工作，冷卻氣體通過冷卻氣進氣管802進入到冷卻腔殼體810中，冷卻氣體一部分直接進入氣缸體101周圍的螺旋形分布的散熱氣道中，另一部分流經氣缸蓋102上的散熱氣通道，進入氣缸體101另一側的螺旋形散熱氣道中，最終一起匯集到冷卻氣排氣管806中；排氣管增壓齒輪807在驅動渦扇b703工作時，同時驅動與渦扇b703同軸的渦扇c808工作，實現冷卻氣排氣增壓，冷卻氣排氣管806中形成負壓，冷卻氣體進氣速度更快，更加快速的流經散熱片進入冷卻氣排氣管806中，冷卻氣體迅速通過燃燒廢氣排氣主管704與冷卻氣排氣管806所圍成的通道，通過冷卻氣排氣孔809進入燃燒廢氣排氣主管704中，與燃燒廢氣一起被快速排出。
[0047]當外界氣溫過高或過低時，啟動空調803，冷空氣或熱空氣通過冷暖風進氣支管804進入到冷卻氣進氣管中，輔助調節冷卻系統溫度，以實現降溫或預熱的功能，從而保證發動機在合適的溫度條件下保持正常工作。
【權利要求】
1.一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，包括氣缸體組件(I)、活塞連杆組件(2)、曲軸組件(3)、配氣機構(4)、點火系統(5)、燃燒氣進氣系統(6)、燃燒廢氣排氣系統(7)、冷卻系統(8)、潤滑系統(9)、曲軸箱(10);所述氣缸體組件(I)包括氣門側置的氣缸體(101)和對應安裝於氣缸體(101)上的氣缸蓋(102);所述配氣機構(4)中凸輪軸(401)與各缸氣門(402)分別對應，凸輪軸(401) —端分別設有進氣門正時齒輪(403)或排氣門正時齒輪(404);其特徵在於:在所述燃燒氣進氣系統￠)中設有渦扇a￠05)，在所述燃燒廢氣排氣系統(7)中設有渦扇b (703)，在所述冷卻系統(8)中設有渦扇c (808)，在所述氣缸體(101)及氣缸蓋(102)外壁及氣缸體(101)鏤空處設有散熱片(801)，散熱片(801)外套裝有冷卻腔殼體(810)。
2.根據權利要求1所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述進氣門正時齒輪(403)和排氣門正時齒輪(404)均與曲軸組件(3)中的曲軸齒輪(301)嚙合，同時，進氣門正時齒輪(403)與燃燒氣進氣系統(6)中的進氣管增壓齒輪(606)嚙合，排氣門正時齒輪(404)與冷卻系統⑶中的排氣門正時齒輪(404)嚙合。
3.根據權利要求1所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述冷卻系統(8)中設有冷卻氣進氣管(802)、空調(803)、冷暖風進氣支管(804)、節氣門b (805)、冷卻氣排氣管(806)和冷卻氣排氣孔(809)，所述冷卻氣進氣管(802) —端與空氣濾清器(604)連通，同時通過冷暖風進氣支管(804)與空調(803)連通，另一端與各缸冷卻腔殼體(810)分別連通，在冷暖風進氣支管(804)與冷卻氣進氣管(802)的接口處設有節氣門b(805);所述冷卻氣排氣管(806) —端與各缸冷卻腔殼體(810)分別連通，另一端通過設於燃燒廢氣排氣系統⑵中燃燒廢氣排氣主管(704)上的冷卻氣排氣孔(809)與燃燒廢氣排氣系統(7)連通；所述冷卻氣排氣管(806)套在燃燒廢氣排氣主管(704)外，冷卻氣排氣管(806)內壁與燃燒廢氣排氣主管(704)外壁圍成冷卻氣排氣通道。
4.根據權利要求1所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述各汽缸體(101)、氣缸蓋(102)和冷卻腔殼體(810)均為分體獨立結構，——對應組合安裝。
5.根據權利要求1所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述散熱片(801)在缸體(101)上呈螺旋狀分布，散熱片(801)在氣缸蓋上形成開口分別朝向冷卻氣進氣口和冷卻氣排氣口的導風槽結構。
6.根據權利要求3所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述冷卻氣進氣管(802)關於發動機中心線對稱布置於兩側的冷卻腔殼體(810)上。
7.根據權利要求3所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述冷卻氣排氣管(806)與燃燒廢氣排氣主管(704)組合形成的排氣管道關於發動機中心線對稱布置於發動機兩側底部。
8.根據權利要求1所述的一種機械增壓式內風冷水平對置發動機，其特徵在於:所述汽缸體(101)內側設有向曲軸箱(10)內傾斜的機油回流道(1014)。
【文檔編號】F02B75/24GK204082333SQ201420384417
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】張道勤 申請人:張道勤