水套式直列雙缸發動機的製作方法

2023-07-21 03:09:36

專利名稱：水套式直列雙缸發動機的製作方法
技術領域：
本發明屬於內燃機機械結構改進技術領域，具體涉及一種內置水套的直 列雙缸小型發動機。
背景技術：
風冷發動機的冷卻是通過發動機曲軸直接帶動的風葉對發動機箱體或 者缸套上設置的散熱片進行散熱，由於該方式結構簡單，造價低廉，因此直 接風冷式設計被廣泛運用在簡易單缸和V型雙缸發動機中。但由於風扇吹出 的風是一個方向的，缸體迎風面，側面和背面風速都不一樣，所以缸體四周 的溫度相差較大，如果要設計直列雙缸或多缸機，氣缸與氣缸之間的溫度就
更無法散去，所以目前市場上的直接風冷雙缸發動機的兩個氣缸都設計成v
型排列，即將兩個氣缸錯開一個角度，使每個氣缸的風冷效果等同於單缸風
冷機，但四衝程發動機每一個氣缸工作循環為720° ， V型雙缸機的兩個氣 缸錯開一個角度後， 一般為90° ，則兩個氣缸分別在90° 270°和540° 720°爆燃作功，相交角為270°和450° ，所以工作較不平穩，而且由於相 交角的不同造成如使用一個化油器進氣管壓力不同的問題，所以就必須使用 兩個化油器，而一般化油器很難保證在每個角度供油、氣量的一致，需通過 匹配或製造雙聯化油器來解決，這也增加了成本。
水冷式發動機是在氣缸套外設計一個可由水流動的水道，在發動機以外 設計一個散熱水箱，將水道與水箱連接成一個密閉循環水道，然後用水泵使 水道中水流動，將發動機的熱能從散熱水箱中帶走，由於水的流動，從而使 發動機得到均勻的散熱。由於該方式散熱效果好，水道可根據需要任意設計， 因此外循環水冷設計被廣泛應用在直列多缸發動機中，但現有的這類多缸發 動機的結構布置方式較複雜缸頭由於水道的原因必須用低壓鑄造方式制 造，加工困難且成本高；而箱體內的配氣機構布局一般使用頂置凸輪設計， 凸輪軸需經同步帶或同步鏈與正時齒輪連接，使得箱體結構大而複雜，不僅 佔據了氣缸體前後的空間體積，且使得相應的控制氣門的搖臂、凸輪軸等配 氣機構附件的製造成本均相應提高，而且上述水冷發動機缸頭和箱體必須分 開製造，再進行分段式連接，這種水冷方式顯然不適合製造小型發動機。

發明內容
本發明目的是針對上述現有技術的不足，提供一種內置水套的直列雙缸 小型發動機，同時具備冷卻效果好，氣缸工作平穩，結構簡單，體積小，重 量輕以及製造成本低的特點。
本發明的技術方案是 一種水套式直列雙缸發動機，包括位於氣缸體內 平行排列的兩個氣缸、對應於每個氣缸的配氣機構以及位於曲軸箱內的曲 軸，氣缸內的活塞通過連杆帶動曲軸；所述氣缸體由缸頭和前、後蓋板拼接 而成，兩個氣缸成型於缸頭上，前述獨立的兩套配氣機構位於兩個氣缸的外 側，並於兩個氣缸的結合面對置；前、後蓋板與缸頭的殼壁之間形成圍繞兩 個氣缸的水套。
本發明較詳細的技術方案是 一種水套式直列雙缸發動機，包括位於氣 缸體內平行排列的兩個氣缸、對應於每個氣缸的配氣機構以及位於曲軸箱內 的曲軸，氣缸內的活塞通過連杆帶動曲軸；配氣機構包括正時齒輪、凸輪軸、 凸輪、挺杆、推桿和搖臂，安裝在曲軸上的正時齒輪帶動凸輪軸，凸輪軸上 的凸輪頂觸挺杆，挺杆頂觸推桿，推桿通過搖臂控制氣門的開閉。所述氣缸 體由缸頭和前、後蓋板拼接而成，兩個氣缸成型於缸頭上，前述獨立的兩套 配氣機構位於兩個氣缸的外側，並於兩個氣缸的結合面對置；缸頭的兩側成 型有供挺杆和推桿活動的通道。前、後蓋板與缸頭的殼壁之間形成圍繞兩個 氣缸的水套。同時缸頭罩、前蓋板，後蓋板的外壁上均成型有若干散熱片。 所述每套配氣機構中的凸輪軸有兩根，這兩根凸輪軸並列且都與曲軸平行設 置，每根凸輪軸上設有一個凸輪；兩個凸輪分別頂觸對應的挺杆，挺杆頂觸 對應的推桿，推桿通過對應的搖臂控制同一氣缸的進氣門或者出氣門的開 閉。
本發明更為詳細的技術方案如下 一種水套式直列雙缸發動機，包括 位於氣缸體內平行排列的兩個氣缸、對應於每個氣缸的配氣機構以及位於曲 軸箱內的曲軸，氣缸內的活塞通過連杆帶動曲軸；配氣機構包括正時齒輪、 凸輪軸、凸輪、挺杆、推桿和搖臂，安裝在曲軸上的正時齒輪帶動凸輪軸， 凸輪軸上的凸輪頂觸挺杆，挺杆頂觸推桿，推桿通過搖臂控制氣門的開閉。 所述氣缸體由缸頭和前、後蓋板拼接而成，兩個氣缸成型於缸頭上，前述獨 立的兩套配氣機構位於兩個氣缸的外側，並於兩個氣缸的結合面對置；缸頭 的兩側成型有供挺杆和推桿活動的通道。前、後蓋板與缸頭的殼壁之間形成
圍繞兩個氣缸的水套。同時缸頭、前蓋板，後蓋板的外壁上均成型有若干散 熱片。所述每套配氣機構中的凸輪軸有兩根，這兩根凸輪軸並列且都與曲軸 平行設置，每根凸輪軸上設有一個凸輪，且兩根凸輪軸上的凸輪位於同一平 面內；安裝在曲軸上的正時齒輪為主動齒輪，並與固定在其中一個凸輪軸上 的從動齒輪嚙合，而兩個凸輪軸上分別固定有互相嚙合的傳動齒輪。兩個凸 輪分別頂觸對應的挺杆，挺杆頂觸對應的推桿，推桿通過對應的搖臂控制同 一氣缸的進氣門或者出氣門的開閉。同一氣缸的進氣門和出氣門之間的連線 與曲軸和凸輪軸垂直。 本發明的優點是-
1. 本發明水套式直列雙缸發動機中為兩個氣缸分別設置了獨立且對置 於氣缸體兩側的配氣機構，同常規的水冷發動機結構比較，簡化了複雜箱體 結構的同時，讓出了氣缸體內的前後空間，因此容易設置前、後蓋板與缸頭 形成水套，而省去外接水箱，循環水泵，也就省去了常規缸頭內的水道布置， 相當於將常規水冷發動機的缸頭和箱體一體設計，省去了缸頭昂貴的低壓鑄 造費用；模具出模，零件加工都十分方便，大大降低了成本。
2. 本發明水套式直列雙缸發動機保留了風冷發動機的基本結構，冷卻 風與水套內的冷卻水共同作用，使各缸冷卻均勻，並能基本達到水冷發動機 的效果，但發動機結構卻大大簡化，適合小型化、便攜化。
3. 本發明水套式直列雙缸發動機由於採用了水套式設計，提高了發動 機冷卻效果，因此可以將兩個氣缸設計成並排直列形式；而並排直列形式的 雙缸機相比V型雙缸機，其兩個氣缸正好相隔360度做功一次，因此工作平 穩；且消除了 V型雙缸機如採用一個化油器進氣管壓力不同的情況，所以不 但減少了一隻化油器，配氣機構等附件要簡單得多，不但簡化了結構，降低 了成本，還保證了雙缸工作的一致性。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 圖1為本發明的整體結構示意圖； 圖2為圖1的A-A剖面視圖； 圖3為圖2的B-B剖面視圖4為本發明中同一配氣機構的齒輪傳動方式結構簡圖。
其中1、氣缸體；2、氣缸；3、曲軸箱；4、曲軸；5、活塞；6、連杆； 7、正時齒輪；8、凸輪軸；9、凸輪；10、挺杆；11、推桿；12、搖臂；13、 進氣門；14、出氣門；15、從動齒輪；16、傳動齒輪；17、風葉；18、缸頭； 19、前蓋板；20、後蓋板；21、水套；22、通道；23、散熱片。
具體實施例方式
實施例結合圖1、圖2、圖3、圖4所示為本發明水套式直列雙缸發
動機的具體實施方式
，它包括位於氣缸體1內平行排列的兩個氣缸2、對應 於每個氣缸2的配氣機構以及位於曲軸箱3內的曲軸4，氣缸2內的活塞5 通過連杆6帶動曲軸4，曲軸4的一端同現有技術一樣安裝由其帶動的風葉 17。
每個氣缸2都具有各自獨立的配氣機構，配氣機構由正時齒輪7、凸輪 軸8、凸輪9、挺杆10、推桿11、搖臂12和氣門組成，安裝在曲軸4上的 正時齒輪7帶動凸輪軸8，凸輪軸8上的凸輪9頂觸挺杆10，挺杆10頂觸 推桿ll，推桿ll通過搖臂12控制氣門的開閉，當然這些都是現有技術，其 具體實現方式不再詳述。
本實施例中的氣缸體1由缸頭18和前、後蓋板19、 20拼接而成，其拼 接方式主要是採用連接螺栓或相等效的公知連接方式進行連接。兩個氣缸2 成型於缸頭18上，前、後蓋板19、 20與缸頭18的殼壁之間形成圍繞兩個 氣缸2的水套21，同時缸頭18、前蓋板19，後蓋板20的外壁上均成型有若 幹散熱片23，這一結構特徵在圖3上表示的較清楚。
前述獨立的兩套配氣機構位於兩個氣缸2的外側，並於兩個氣缸2的結 合面對稱布置；缸頭18的兩側成型有供挺杆IO和推桿11活動的通道22。
如圖4表示的那樣，所述每套配氣機構中的凸輪軸8有兩根，這兩根凸 輪軸8並列且都與曲軸4平行設置，每根凸輪軸8上設有一個凸輪9，且兩 根凸輪軸8上的凸輪9位於同一平面內；安裝在曲軸4上的正時齒輪7為主 動齒輪，並與固定在其中一個凸輪軸8上的從動齒輪15嚙合，而兩個凸輪 軸8上分別固定有互相嚙合的傳動齒輪16。
同一配氣機構內的兩個凸輪9分別頂觸對應的挺杆10，挺杆IO頂觸對 應的推桿11,推桿11通過對應的搖臂12控制同一氣缸2的進氣門14或者 出氣門15的開閉。且同 一氣缸2的進氣門14和出氣門15之間的連線與曲
軸4和凸輪軸8垂直，即本發明中同一氣缸2上的進氣門14和出氣門15對 置分布在曲軸4的兩側，而曲軸4末端安裝風葉17,故進氣門14和出氣門 15間的連線與冷卻風的風向垂直。同時對於本發明來說相當於兩個單氣缸頭 背靠背的並列組合，每個氣缸頭的配氣機構都是朝向外側，且組合後的整個 直列雙缸可攜式發動機的整體結構是完全對稱的。
常規的直列雙缸發動機一般都為水冷式發動機，水冷式發動機的缸頭和 箱體必須分開製造，再進行分段式連接，缸頭不僅成型與冷卻水箱連通的水 道，且配氣機構布局一般使用頂置凸輪設計，即凸輪軸需經同步帶或同步鏈 與正時齒輪連接，為此大大佔據了缸頭的體積，並使得箱體及水冷發動機的 整體結構複雜，體積大不適於小型發動機。
與之相比本發明水套式直列雙缸發動機的特點就在於為兩個氣缸2分 別設置了獨立且對置於氣缸體1兩側的配氣機構，而讓出了氣缸體1內的前 後空間，因此很容易的設置前、後蓋板19、 20與缸頭18間形成圍繞兩個氣 缸2的水套21，而省去外接水箱，循環水泵，也就省去了常規缸頭內的水道 布置，相當於將常規水冷發動機的缸頭和箱體一體設計，省去了缸頭昂貴的 低壓鑄造費用；模具出模，零件加工都十分方便，大大降低了成本。
同時本發明在曲軸4的末端安裝有風葉17，保留了風冷發動機的基本 結構。風葉17與水套21的共同作用，使得冷卻水在兩個平行排列氣缸2的 溫差作用下不停流動，並反過來加快溫度的傳遞，逐漸平緩兩個氣缸2間的 溫度梯度，有助於熱量從氣缸體1外壁上的散熱片23散去，因此基本可以 達到水冷發動機的冷卻效果，但結構大大減化，適合小型化、便攜化。值得 一提的是本發明中的水套21可以是全封閉式的，只在氣缸體1上留出注水 口，例如運用在可攜式發電機上，方便操作；當然也不限制的可以在水套21 上設置循環水的出、入口並外接抽水設備，以此用作小型快艇上的舷外機。
由於本發明水套式直列雙缸發動機釆用了水套式設計，提高了發動機冷
卻效果，因此可以將兩個氣缸2設計成並排直列形式；作為公知技術，並排 直列形式的雙缸機相比V型雙缸機，其兩個氣缸正好相隔360度做功一次， 因此工作平穩；消除了 V型雙缸機由於進氣相交角的不同如使用一個化油器 造成進氣管壓力不同的情況，由於不存在相位差，不但減少了一個化油器， 配氣機構等附件要簡單得多，不但簡化了結構，降低了成本，還保證了雙缸 工作的一致性。
對於本實施例的每個配氣機構來說，設置兩根與曲軸4平行的凸輪軸8， 兩根凸輪軸8上分別設置一個凸輪9的優化方案，主要目的是縮短凸輪軸8 的長度，減小曲軸箱3的體積，更加簡化本發明的體積便於用戶攜帶。同時 本實施例中同一氣缸2上的兩個氣門之間的連線與曲軸4和凸輪軸8相垂直， 也就是與冷卻風的風向垂直，與現有技術相比轉過90度，從而有利於缸頭 18的散熱，也就進一步提高了本發明的冷卻效果。
權利要求
1.一種水套式直列雙缸發動機，包括位於氣缸體(1)內平行排列的兩個氣缸(2)、對應於每個氣缸(2)的配氣機構以及位於曲軸箱(3)內的曲軸(4)，其特徵在於所述氣缸體(1)由缸頭(18)和前、後蓋板(19、20)拼接而成，兩個氣缸(2)成型於缸頭(18)上，前述獨立的兩個配氣機構位於兩個氣缸(2)的外側，並於兩個氣缸(2)的結合面對置；前、後蓋板(19、20)與缸頭(18)的殼壁之間形成圍繞兩個氣缸(2)的水套(21)。
2. 根據權利要求1所述的水套式直列雙缸發動機，其特徵在於每個配 氣機構包括正時齒輪(7)、凸輪軸(8)、凸輪(9)、挺杆(IO)、推桿(ll) 和搖臂(12)，安裝在曲軸(4)上的正時齒輪(7)帶動凸輪軸(8)，凸輪 軸(8)上的凸輪(9)頂觸挺杆(10)，挺杆(10)頂觸推桿(11)，推桿(11) 通過搖臂(12)控制氣門的開閉。
3. 根據權利要求2所述的水套式直列雙缸發動機，其特徵在於缸頭 (18)的兩側成型有供挺杆(10)和推桿(11)活動的通道(22)。
4. 根據權利要求2所述的水套式直列雙缸發動機，其特徵在於所述氣 缸體(1)的外壁上成型有若干散熱片(23)。
5. 根據權利要求2所述的水套式直列雙缸發動機，其特徵在於每個 配氣機構中的凸輪軸(8)有兩根，這兩根凸輪軸(8)並列且都與曲軸(4) 平行設置，每根凸輪軸(8)上設有一個凸輪(9);兩個凸輪(9)分別頂觸 對應的挺杆(10)，挺杆(10)頂觸對應的推桿(11)，推桿(11)通過對應 的搖臂(12)控制同一氣缸的進氣門(13)或者出氣門(14)的開閉。
6. 根據權利要求5所述的水套式直列雙缸發電機，其特徵在於對於 每個配氣機構而言，安裝在曲軸(4)上的正時齒輪(7)為主動齒輪，並與 固定在一個凸輪軸(8)上的從動齒輪(15)嚙合，而兩個凸輪軸(8)上分 別固定有互相嚙合的傳動齒輪(16)。
7. 根據權利要求5或6所述的水套式直列雙缸發電機，其特徵在於 對於每個配氣機構而言，兩根凸輪軸(8)上的凸輪(9)位於同一平面內。
8. 根據權利要求5或6所述的水套式直列雙缸發電機，其特徵在於 同一氣缸(2)上的進氣門(13)和出氣門(14)之間的連線與曲軸(4)和 凸輪軸(8)垂直。
全文摘要
本發明公開了一種水套式直列雙缸發動機，包括位於氣缸體內平行排列的兩個氣缸、對應於每個氣缸的配氣機構以及位於曲軸箱內的曲軸，氣缸內的活塞通過連杆帶動曲軸；其特徵在於所述氣缸體由缸頭和前、後蓋板拼接而成，兩個氣缸成型於缸頭上，前述獨立的兩套配氣機構位於兩個氣缸的外側，並於兩個氣缸的結合面對置；前、後蓋板與缸頭的殼壁之間形成圍繞兩個氣缸的水套。本發明將常規水冷發動機的缸頭和箱體一體設計，能夠輕易加入水套同時具備冷卻效果好，氣缸工作平穩，結構簡單，體積小，重量輕以及製造成本低的特點。
文檔編號F02F1/02GK101169081SQ20071019043
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月23日 優先權日2007年11月23日
發明者陳維加 申請人:陳維加