一種雙缸無側壓發動機的製作方法

2023-04-24 14:13:46

專利名稱：一種雙缸無側壓發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及發動機領域，具體是一種雙缸無側壓發動機。
背景技術：
雙缸發動機的結構經過不斷改進，各項技術性能均有較大的提高，特別是有些國家生產 的雙缸發動機，其噪音及燃燒效率等技術指標，均已達到較高水準。但是無論何種結構雙缸 發動機均存在不足，例如，在運行中都會對發動機缸壁產生一個較強的側壓力，這種側壓力 主要影響發動機的使用壽命，特別是在高速運轉的情況下，對發動機的使用壽命影響更大， 並且易產生較大噪音。因此消除發動機運轉時產生的側壓力是本領域技術人員一直在研究的 主要課題之一。由已公開的信息可知，消除側壓力有較多技術方案，但是均存在結構複雜， 消除側壓力效果較差，同時易影響發動機工作效率等不足，至今不能推廣應用。雙缸發動機 的另一個不足是壓縮比調節結構較難有一個合理結構。由於調節壓縮比，可使液體燃料大 幅提高燃燒效率，降低尾氣排放。因此，本領域提供了較多種調節壓縮比的技術方案，然而 這些技術方案均存在不足，例如啟動困難，結構複雜，定位性差及工作穩定性差等。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種雙缸無側壓發動機，它可解決公知技術中存在的不足，達 到消除發動機側壓力，增加發動機使用壽命的目的。
本發明的目的之二是在雙缸無側壓發動機內安裝壓縮比調整裝置，並通過調整發動機的 壓縮比，實現提高發動機燃燒效率、降低尾氣排放等目的。
本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現 一種雙缸無側壓發動機，包括缸體， 缸體上安裝缸蓋，缸體上設置進氣口及排氣口，缸蓋上安裝燃料噴射器，缸蓋與缸體結合部 開設燃燒室，缸體內安裝第一活塞缸和第二活塞缸，第一活塞缸和第二活塞缸分別與燃燒室 相通，第一活塞缸內安裝第一活塞，第一活塞上安裝第一直杆，第一直杆一端安裝第一滑動
部件，第一滑動部件與第一連杆一端連接，第二活塞缸內安裝第二活塞，第二活塞上安裝第 二直杆，第二直杆一端安裝第二滑動部件，第二滑動部件與第二連杆一端連接，缸體內安裝 第一轉軸和第二轉軸，第一轉軸上安裝第一曲柄，第一曲柄與第一連杆一端連接，第二轉軸 上安裝第二曲柄，第二曲柄與第二連杆一端連接，第一滑動部件和第二滑動部件間設置支撐 輪，支撐輪外沿設置傳動齒，第一滑動部件和第二滑動部件靠近支撐輪的一側分別開設傳動 齒，傳動齒與支撐輪上的傳動齒嚙合，缸體側壁上安裝第一滑軌和第二滑軌，第一滑軌與第 一滑動部件一側接觸，第二滑軌與第二滑動部件一側接觸。缸體內安裝壓縮比調整裝置，壓 縮比調整裝置由齒輪、連接臂及控制裝置組成，齒輪有第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪及第 四齒輪，第一齒輪和第一連接臂安裝在第一轉軸上，第一連接臂一端安裝第三齒輪，第二齒 輪和第二連接臂安裝在第二轉軸上，第二連接臂一端安裝第四齒輪，第三齒輪與第四齒輪間 安裝第三連接臂，第一齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第二齒輪依次嚙合，第二連接臂或第一 連接臂上安裝控制裝置。所述控制裝置由蝸輪、蝸杆和電機組成，電機安裝在缸體上，電機 輸出軸上安裝蝸杆，蝸輪與第二連接臂或第一連接臂連接，蝸杆與蝸輪嚙合。燃燒室內安裝 蓄熱器，燃料噴射器的噴料口與蓄熱器相對應。蓄熱器設置多個通孔，各通孔在水平方向相 通。缸體上開設多個進氣口和排氣口，進氣口分別於第一活塞缸相通，排氣口分別與第二活 塞缸相通，缸體上設置進氣通道和排氣通道，進氣通道與進氣口相通，排氣通道與排氣口相 通。進氣通道和排氣通道與缸體是一體結構。
本發明的貢獻在於通過連杆和支撐輪等結構，使發動機活塞側壓力完全消失，從而降 低了發動機運行噪音，並大幅提高了發動機的使用壽命；設置壓縮比調整裝置，可以通過調 整發動機壓縮比提髙燃燒效率，降低燃油消耗，減少尾氣排放，經實驗表明，相同功率下， 相對普通發動機其熱效率提高40%—50%，燃油消耗減少20%—30%,廢氣排放降低60% 一70%，具有高效、節能、環保的特點。
本發明進一步的優點進氣方式合理，進氣均勻，提高了發動機工作效率；設置蓄熱器， 具有啟動加熱功能，保證啟動的順暢性，同時促進燃油氣化，提高燃油燃燒效率；通過合理
布置傳動裝置，使活塞與滑動部件的運動軌跡延長線與曲柄連杆軸頸中心旋轉軌跡相切，從 而使活塞在轉軸上做功角度大於180度轉角，使得活塞缸內燃燒壓力對活塞的作用力通過轉 軸可以轉化為更大的扭矩，產生更大的功率；壓縮比調節方便、精確，調節範圍廣；結構簡 潔合理，系統內摩擦力小，能量損耗少；製造工藝簡單，成本低等。


附圖l是本發明的主視結構示意圖；附圖2是附圖1的左視結構示意圖；附圖3是本發 明的使用狀態結構示意圖。
具體實施例方式
本發明為實現第一發明目的，提供的實施方案是有一個缸體27，缸體27上安裝缸蓋2。 缸體27上設置進氣口 30及排氣口 35,缸蓋2上安裝燃料噴射器3。缸蓋2與缸體27結合部 開設燃燒室6。缸體27內安裝第一活塞缸37和第二活塞缸38,第一活塞缸37和第二活塞缸 38分別與燃燒室6相通。第一活塞缸37內安裝第一活塞1，第一活塞1上安裝第一直杆28, 第一直杆28 —端安裝第一滑動部件31，第一滑動部件31與第一連杆25 —端連接。第二活 塞缸38內安裝第二活塞7，第二活塞7上安裝第二直杆8，第二直杆8—端安裝第二滑動部 件32，第二滑動部件32與第二連杆12 —端連接。缸體27內安裝第一轉軸34和第二轉軸39。 第一轉軸34上安裝第一曲柄24,第一曲柄24與第一連杆25—端連接。第二轉軸39上安裝 第二曲柄15,第二曲柄15與第二連杆12—端連接。支撐輪10外沿設置傳動齒，第一滑動 部件31和第二滑動部件32靠近支撐輪10的一側分別開設傳動齒，傳動齒與支撐輪10上的 傳動齒嚙合，這使支撐輪10隨第一滑動部件31和第二滑動部件32同步上下移動。缸體27 側壁上安裝第一滑軌26和第二滑軌11,第一滑軌26與第一滑動部件31 —側接觸，第二滑 軌11與第二滑動部件32 —側接觸。第一滑軌26和第二滑軌11分別限定了第一滑動部件31 和第二滑動部件32的水平位移。如圖1所示，由於活塞與直杆連接，因此活塞在運動時其力 的傳遞方向為圖示的垂直方向，不會在水平方向產生分力，因此可以完全消除活塞對缸壁的
側壓力，提高發動機使用壽命，減少發動機運行噪音。第一滑動部件31和第二滑動部件32
處產生的側壓力，則通過支撐輪10將其大部分直接抵消，進一步提髙了發動機使用壽命。而 且在第一滑動部件31和第二滑動部件32產生相對位移時，由於中間支撐輪10轉動，大大降 低了其相對移動時的摩擦力。本發明中所述滑動部件可以是滑塊、滑杆等各種部件。為了減 少支撐輪10移動帶來的能量損耗， 一般將支撐輪10做成如圖1所示的扇形齒輪，降低支撐 輪10的重量，減少能量損耗。支撐輪10兩側缸壁上可以開設凹槽9，凹槽9內放置支撐輪 10,凹槽9對支撐輪10移動起到限定作用，防止支撐輪10出現偏移或傾斜。本實施方案中， 為了保證第一活塞1和第二活塞7同步運轉，第一轉軸34和第二轉軸39間可通過齒輪組耦 聯，使它們具有相同的轉速。
上述實施方案的進一步特徵在於如圖1所示，將第一轉軸34與第一直杆28運動軌跡 的延長線間水平距離設置為與第一曲柄24的轉動半徑相等，將第二轉軸39與第二直杆8運 動軌跡的延長線間水平距離設置為與第二曲柄15的轉動半徑相等，這使本發明中活塞與滑動 部件的運動軌跡延長線與曲柄連杆軸頸中心旋轉軌跡相切，使得活塞做功行程大於180度曲 軸轉角，缸內燃燒壓力對活塞作用力通過轉軸轉化為更大的扭矩，產生更大的功率。同時， 活塞在壓縮行程時，曲軸轉角小於180度，這使活塞運動速度更快，提高了密封性。本實施 例所述水平距離為圖1所示的水平方向的距離。
本發明為實現第二發明目的，提供的實施方案是在缸體27內安裝壓縮比調整裝置。壓 縮比調整裝置由齒輪、連接臂及控制裝置組成，齒輪有第一齒輪23、第二齒輪17、第三齒輪 21及第四齒輪19，第一齒輪23和第一連接臂22安裝在第一轉軸34上，第一連接臂22 —端 安裝第三齒輪21,第二齒輪17和第二連接臂40安裝在第二轉軸39上，第二連接臂40—端 安裝第四齒輪19，第三齒輪21與第四齒輪19間安裝第三連接臂20，第一齒輪23、第三齒 輪21、第四齒輪19、第二齒輪17依次嚙合，第二連接臂40或第一連接臂22上安裝控制裝 置。本實施例所述控制裝置可以採用絲槓、手柄、液壓氣動裝置等，在此，發明人提供一種 結構簡單、控制方便、定位準確的控制裝置，其結構由蝸輪16、蝸杆13和電機14組成，缸 體27上安裝電機14，電機14上安裝蝸杆13，蝸輪16與第二連接臂40或第一連接臂22連
接，蝸杆13與蝸輪16嚙合。蝸輪16可以與第二連接臂40或第一連接臂22做成一體，即帶 齒的扇形連接臂。使用中，在電機14停止時，蝸杆13靜止使第二連接臂40定位，第二齒輪 17與第一齒輪23的傳動便固定於某一相位，從而使第一活塞缸37和第二活塞缸38保持一 個固定的壓縮比；在需要改變發動機壓縮比時，電機14啟動，蝸杆13轉動使第二連接臂40 擺動到另一角度，帶動第四齒輪19和第三齒輪21改變位置，使得第一齒輪23的轉動相位相 對於與第二齒輪17的轉動相位發生變化，即第一轉軸34的轉動相位相對於第二轉軸39的轉 動相位發生滯後或超前的變化。本發明可以採用多種自動控制裝置進行控制，例如電子控制 單元ECU, ECIJ通過控制電機14可以帶動第二連接臂40發生角度變化來改變壓縮比。由 於兩個轉軸之間相對相位是連續變化，因此本發明所述發動機工作時兩個轉軸之間在保持動 力連續傳送的同時發動機壓縮比可以連續調整變化。本實施例所述結構還可達到使第一轉軸 34和第二轉軸39偶聯的效果，保證第一活塞1和第二活塞7同步運轉。為了便於安裝調試 壓縮比調整裝置，可以將本實施例所述壓縮比調整裝置安裝在一個箱體18內，然後將箱體 18安裝在缸體27下部，與第一轉軸34和第二轉軸39分別連接。本實施例所述壓縮比調整 裝置，具有簡單可靠、製造工藝方便、傳遞功率大、控制精確方便等優點，是壓縮比調整裝 置的優選方案。壓縮比調整裝置還可以是通過改變燃燒室容積、可變活塞壓縮高度、可移動 的氣缸蓋和氣缸體、可變長度連杆、偏心主軸承和可變的曲柄連杆機構等多種方法來改變氣 缸壓縮比，但是其效果均不如本實施例效果明顯。
在燃燒室6內安裝蓄熱器4，燃料噴射器3的噴料口與蓄熱器4相對應。蓄熱器4設置 多個通孔，各通孔在水平方向相通。當燃料噴射器3噴料口位於蓄熱器4垂直方向上時，蓄 熱器4各通孔在垂直方向相通。蓄熱器4由於是多孔狀結構，可以對經過其中的燃油快速氣 化，提高燃油利用率。在啟動過程中，提前對蓄熱器4進行加熱，然後燃料噴射器3再噴出 燃油，燃油經過蓄熱器4，快速提高溫度進行氣化，從而保證發動機啟動的順暢性。而在正 常運行時關閉外部能量對蓄熱器4的加熱，蓄熱器4直接利用缸內熱量儲蓄熱量，在燃油經 過其時，再利用自身熱量對燃油進行氣化，從而可以提高發動機燃油利用率。缸蓋2上安裝
傳感器5，傳感器5—端位於燃燒室6內。傳感器5用於檢測缸內爆燃現象，並將信號傳遞 給控制裝置。
為了提高進氣和排氣的均勻性，在缸體27上設置多個進氣口30和排氣口35,進氣口30 分別於第一活塞缸37相通，排氣口35分別與第二活塞缸38相通，缸體27上設置進氣通道 29和排氣通道36,進氣通道29與進氣口30相通，排氣通道36與排氣口 35相通。進氣通道 29與進氣裝置連接。排氣通道36與排氣裝置連接。為了可以對缸體27內爆燃情況進行監控， 防止出現爆燃，在缸蓋2上安裝傳感器5，傳感器5—端位於缸體27內，傳感器5與控制裝 置連接，傳感器5位置以不對燃料噴射器3產生阻礙為準。本實施方案中，為了提高氣體流 動順暢性，防止出現亂流，進氣口30和排氣口35分別只與一個活塞缸相通。本實施例中， 進氣通道29和排氣通道36可以做成單獨的部件安裝在缸體27上，也可以與缸體27專接做 成一個整體，由於直接做成一個整體更利於生產， 一般將，進氣通道29和排氣通道36直接 與缸體27做成一個整體。
本發明運行過程中可以採用壓燃或者點燃方式。現以壓燃方式說明本發明的工作過程。 啟動前，首先將蓄熱體4預熱，ECU檢測機體、機油、進氣溫度、燃料一種類等，然後經ECU 計算、比對，輸出控制信號控制電機14調整發動機至適合該情況的壓縮比。待蓄熱體4溫度 達到要求時，發動機啟動，第一活塞1和第二活塞7下行，行至進氣口30時，新鮮空、被壓 氣機壓入活塞缸內。第一轉軸34和第二轉軸39繼續旋轉，關閉進氣口30、排氣口35， ECU 控制燃料噴射器3噴出定量燃料，燃料遇到被預熱的蓄熱體4迅速氣化並與空氣混合，形成 均質燃氣。雙活塞繼續上行，均質燃氣被壓縮，活塞至上止點前相應位置，均質燃氣被壓燃。 燃燒氣體推動活塞下行做功。此時ECU如果檢測到傳感器4發出的爆燃信號，則經ECIJ計 算，輸出控制信號控制電機14調整發動機至適合該情況的壓縮比。活塞繼續下行，分別打開 排氣口35、進氣口30完成排氣、掃氣過程。此後，由於蓄熱體4被燃燒氣體加熱至合適溫 度，預熱電流被ECU終止。如此循環往復發動機將連續工作。本發明發動機加負荷工作時， 勢必加大燃料噴射量，且轉速將隨之提髙，易發生爆燃。此時，ECU隨時檢測相關參數，形
成閉環控制及時降低壓縮比至消除爆燃，在降低壓縮比的同時進氣相位滯後，利於發動機的 掃氣、換氣。本發明發動機減負荷工作時，情形與加負荷工作時相反。
權利要求
1、一種雙缸無側壓發動機，包括缸體(27)，缸體(27)上安裝缸蓋(2)，缸體(27)上設置進氣口(30)及排氣口(35)，缸蓋(2)上安裝燃料噴射器(3)，其特徵在於缸蓋(2)與缸體(27)結合部開設燃燒室(6)，缸體(27)內安裝第一活塞缸(37)和第二活塞缸(38)，第一活塞缸(37)和第二活塞缸(38)分別與燃燒室(6)相通，第一活塞缸(37)內安裝第一活塞(1)，第一活塞(1)上安裝第一直杆(28)，第一直杆(28)一端安裝第一滑動部件(31)，第一滑動部件(31)與第一連杆(25)一端連接，第二活塞缸(38)內安裝第二活塞(7)，第二活塞(7)上安裝第二直杆(8)，第二直杆(8)一端安裝第二滑動部件(32)，第二滑動部件(32)與第二連杆(12)一端連接，缸體(27)內安裝第一轉軸(34)和第二轉軸(39)，第一轉軸(34)上安裝第一曲柄(24)，第一曲柄(24)與第一連杆(25)一端連接，第二轉軸(39)上安裝第二曲柄(15)，第二曲柄(15)與第二連杆(12)一端連接，第一滑動部件(31)和第二滑動部件(32)間設置支撐輪(10)，支撐輪(10)外沿設置傳動齒，第一滑動部件(31)和第二滑動部件(32)靠近支撐輪(10)的一側分別開設傳動齒，傳動齒與支撐輪(10)上的傳動齒嚙合，缸體(27)側壁上安裝第一滑軌(26)和第二滑軌(11)，第一滑軌(26)與第一滑動部件(31)一側接觸，第二滑軌(11)與第二滑動部件(32)一側接觸。
2、 根據權利要求1所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於缸體(27)內安裝壓縮 比調整裝置，壓縮比調整裝置由齒輪、連接臂及控制裝置組成，齒輪有第一齒輪(23)、第二 齒輪(17)、第三齒輪(21)及第四齒輪(19),第一齒輪(23)和第一連接臂(22)安裝在 第一轉軸(34)上，第一連接臂(22) —端安裝第三齒輪(21〉，第二齒輪(17)和第二連接 臂(40)安裝在第二轉軸(39)上，第二連接臂(40) —端安裝第四齒輪(19),第三齒輪(21) 與第四齒輪(19)間安裝第三連接臂(20),第一齒輪(23)、第三齒輪(21)、第四齒輪(19)、 第二齒輪(17)依次嚙合，第二連接臂(40)或第一連接臂(22)上安裝控制裝置。
3、 根據權利要求2所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於所述控制裝置由蝸輪 (16)、蝸杆(13)和電機(14)組成，電機(14)安裝在缸體(27)上，電機(14)輸出軸 上安裝蝸杆(13)，蝸輪(16)與第二連接臂(40)或第一連接臂(22)連接，蝸杆(13)與 蝸輪(16)嚙合。
4、 根據權利要求1或3所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於燃燒室(6)內安 裝蓄熱器(4)，燃料噴射器(3)的噴料口與蓄熱器(4)相對應。
5、 根據權利要求4所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於蓄熱器(4)設置多個 通孔，各通孔在水平方向相通。
6、 根據權利要求5所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於缸體(27)上開設多個 進氣口 (30)和排氣口 (35),進氣口 (30)分別於第一活塞缸(37)相通，排氣口 (35)分 別與第二活塞缸(38)相通，缸體(27)上設置進氣通道(29)和排氣通道(36)，進氣通道(29)與進氣口 (30)相通，排氣通道(36)與排氣口 (35)相通。
7、 根據權利要求6所述的一種雙缸無側壓發動機，其特徵在於進氣通道(29)和排氣 通道(36)與缸體(27)是一體結構。
全文摘要
本發明公開了一種雙缸無側壓發動機，包括缸體，缸體上安裝缸蓋，缸體上設置進氣口及排氣口，缸蓋上安裝燃料噴射器，缸蓋與缸體結合部開設燃燒室，缸體內安裝第一活塞缸和第二活塞缸，第一活塞缸內安裝第一活塞，第一活塞上安裝第一直杆，第一直杆一端安裝第一滑動部件，第二活塞缸內安裝第二活塞，第二活塞上安裝第二直杆，第二直杆一端安裝第二滑動部件，第一滑動部件和第二滑動部件間設置支撐輪。本發明的貢獻在於通過連杆和支撐輪等結構，使發動機活塞側壓力完全消失，從而降低了發動機運行噪音，並大幅提高了發動機的使用壽命；降低燃油消耗，減少尾氣排放，具有高效、節能、環保的特點。
文檔編號F02B75/20GK101363364SQ20081013949
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月26日 優先權日2008年9月26日
發明者張佰力 申請人:張佰力