一種水平對置氣缸發動機的製作方法

2023-04-27 03:58:06

專利名稱：一種水平對置氣缸發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車發動機，尤其是一種水平對置氣缸結構的內燃發動機，屬於燃燒發動機技術領域。
背景技術：
傳統車載發動機一般為四衝程內燃機，採用直列或V型氣缸布置形式，從其結構特徵分析，一是其曲軸和凸輪軸較長，轉動慣量大，轉速受限制，功率難以提高；二是各缸的非對稱結構，使其自平衡性較差，需要配裝平衡軸來削弱機體的震動；三是傳統車載發動機做功由曲柄連杆機構輸出，動力輸出的平順性差。另外，傳統車載發動機燃料燃燒後三分之二的能量被冷卻機構及高溫排放氣體帶走，熱效率較低。傳統車載發動機還存在體積大，重心高的弊病，既不利於整車的穩定性，也使得車體造型難以與空氣動力學特性匹配。一種公開號為201236744的中國專利公開了 「一種二衝程水平對置雙軸發動機」，其整體為方形，氣缸體與曲軸箱鑄為一體；兩組水平對置在氣缸中的陶瓷活塞與氣缸壁無接觸的直線往復運動經環形滑動曲柄有效轉變為曲軸的旋轉運動，並經設於曲軸末端的鏈帶齒輪傳動機構集中統一向外輸出動力；各缸氣缸套上下側設有若干新型減磨進排氣門；兩旋轉排氣閥及同軸串聯、同步運行的排氣增壓器設於氣缸體中部下側；採用電控缸內直噴燃油系統提供燃料。在該技術方案基礎上，一種公開號為102619621A、名稱為「對二衝程水平對置雙軸發動機的改進」的中國專利又對其曲柄連杆機構進行了改進，利用旋轉排氣閥對排氣門的封閉作用和活塞與氣缸壁無直接接觸運行的特點，取消失去封閉氣口和氣缸導向功能的裙部，採用空芯園形連杆、帶上位標記的淺星雲燃燒室、在活塞內腔設支撐筋；將使活塞連杆組質量減輕三分之一、抗疲勞磨損和拉壓應力性能提高、缸壁與活塞環磨損更小；同時，利用取消裙部騰出的行程，對相關部件改進，將在工作容積相同情況下減少發動機寬度和質量。上述技術方案雖然在一定程度上緩解了傳統發動機在布置及提高熱效率、降低排放方面存在的問題；但其結構複雜、零部件數量多、製造及運行成本高，另外，它也不能從根本上解決動力輸出平順性的問題。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術之弊端，提供一種能改善發動機動力輸出的平順性、降低發動機重心、充分利用散失的熱能、提高車輛經濟性能的水平對置氣缸發動機。本發明所述問題是以下述技術方案實現的:
一種水平對置氣缸發動機，所述發動機為二衝程內燃機，其特別之處在於:它設有水平對置的兩個氣缸和液壓動力輸出系統，所述水平對置的兩個氣缸中的活塞通過連接軸連為一體，所述液壓動力輸出系統包括液壓缸和液壓管路，所述液壓缸的伸縮臂與連接軸固定裝配。上述水平對置氣缸發動機，在每一氣缸的頂部設置四個進氣門，所述進氣門通過剛性連接件控制其開閉狀態，所述剛性連接件與設置在連接軸上的配氣接觸塊匹配。
上述水平對置氣缸發動機，在每一氣缸的側壁上設置一組排氣門，所述排氣門與進氣門均通過活塞的往復運動控制其開閉狀態。上述水平對置氣缸發動機，在每一氣缸的外側均設有冷卻腔，所述冷卻腔與液壓管路連通。上述水平對置氣缸發動機，它還設有尾氣熱交換器，所述尾氣熱交換器內部設有尾氣流通管路和液壓工質流通管路，其尾氣流通管路兩端分別與氣缸的排氣管路及增壓器的進氣管路連通，其液壓工質流通管路與液壓管路連通。上述水平對置氣缸發動機，它還設有液壓驅動機，所述液壓驅動機為液體驅動泵結構，通過液體壓力驅動其內部葉輪旋轉，帶動其輸出軸輸出動力，所述輸出軸與車輛變速裝置連接。上述水平對置氣缸發動機，它還設有散熱器和儲液罐，所述散熱器安裝在液壓管路中，布置在液壓驅動機的後面，所述儲液罐並聯在液壓管路中。本發明採用水平對置氣缸結構，由液壓動力輸出系統取帶了傳統發動機的曲柄連杆機構和曲軸組件，活塞做功產生的動力通過液壓輸出，使動力傳遞更加平順，同時也降低發動機的重心，便於發動機的布置。本發明配氣機構由氣缸活塞的往復運動來控制，取消了傳統發動機的凸輪軸組件，降低了發動機的製造及運行成本。本發明的液壓動力傳遞工質在循環過程中通過冷卻腔吸收缸蓋散發的熱量，為缸蓋降溫；通過熱交換器吸收發動機尾氣熱量，將這兩部分的熱量利用後，使受熱後的液體體積膨脹、壓力升高、流速加快，與活塞做功輸出的動力整合後，進一步提高了發動機的熱效率。據分析，傳統發動機所消耗的能量三分之一用來做功，三分之一被冷卻水帶走，三分之一被高溫排氣帶走，所以效率有30%左右，對於提高發動機熱效率來說，只從傳統結構入手，提高燃燒效率及減小機械損失，已經收效甚微了，但是本發明將發動機缸蓋散熱和尾氣散熱的能量回饋做功，可以進一步提高發動機的效率。另外，本發明提升了車輛的動力性能和經濟性能。同時，由於液壓動力傳遞工質與缸蓋冷卻工質為同一液體工質，減少了發動機的外接管路和附屬零部件數量。總之，本發明不僅改善了發動機動力輸出的平順性，充分利用了散失的熱能，提高了車輛經濟性能，而且便於整車的布置，有利於車體造型與空氣動力學特性的匹配。


下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明的整體布置示意 圖2是本發明的液壓動力傳遞工質循環示意圖。圖中各標號清單為:1、液壓驅動機，2、液壓管路，3、儲液罐，4、液壓缸，5、氣缸，6、排氣門，7、進氣門，8、噴油器，9、火花塞，10、冷卻腔，11、活塞，12、尾氣熱交換器，13、增壓器，14、配氣接觸塊，15、剛性連接件，16、連接軸，17、車輛變速裝置，18、散熱器，19、排氣管路。
具體實施例方式參看圖1，本發明為二衝程內燃機，它設有水平對置的兩個氣缸5和液壓動力輸出系統，所述水平對置的兩個氣缸5中的活塞11通過連接軸16連為一體，在連接軸16上設有配氣接觸塊；所述液壓動力輸出系統包括液壓缸4和液壓管路2，所述液壓缸4的伸縮臂與連接軸16固定裝配。參看圖1，本發明在每一氣缸5的頂部設置噴油器8、火花塞9和四個進氣門7，所述進氣門7通過剛性連接件15及配氣接觸塊14控制其開閉狀態，在每一氣缸5的側壁上設置一組排氣門6，所述進氣門7與排氣門6均通過活塞11的往復運動控制其開閉狀態。參看圖1、圖2，本發明在每一氣缸5的外側均設有冷卻腔10，所述冷卻腔10與液壓管路2連通；液壓動力傳遞工質在循環過程中通過冷卻腔10吸收缸蓋散發的熱量，為缸蓋降溫。參看圖1、圖2，本發明還設有尾氣熱交換器12，所述尾氣熱交換器12設有尾氣流通管路和液壓工質流通管路，其尾氣流通管路兩端分別與氣缸5的排氣管路19及增壓器13的進氣管路連通，其液壓工質流通管路與液壓管路2連通；通過尾氣熱交換器12中的液壓動力傳遞工質吸收發動機尾氣熱量後，體積膨脹，壓力升高、流速加快。參看圖1、圖2，本發明還設有液壓驅動機1，所述液壓驅動機I為液體驅動泵結構，通過液體壓力驅動其內部葉輪旋轉，帶動其輸出軸輸出動力，所述輸出軸與車輛變速裝置17連接；本發明的動力傳遞過程是:發動機活塞11的往復運動驅動液壓缸4動作，使液壓動力傳遞工質循環，驅動液壓驅動機轉動，再由液壓驅動機I的輸出軸將動力傳遞給車輛變速裝置17。參看圖1、圖2，本發明還設有散熱器18和儲液罐3，所述散熱器18安裝在液壓管路2中，布置在液壓驅動機I的後面，所述儲液罐3並聯在液壓管路2中；液壓動力傳遞工質經過液壓驅動機後壓力降低，密度變小，並且部分汽化，通過散熱器18散熱後冷凝回流，再次循環；儲液罐3能儲存一定量的循環工質，為液壓動力輸出系統及時補充工質，保證了工質的壓力。參看圖2,本發明的液壓動力傳遞工質循環路線為:液壓缸4 —冷卻腔10 —尾氣熱交換器12 —液壓驅動機I —散熱器18 —液壓缸4，上述各零部件之間通過液壓管路2連通。本發明中設置了配氣接觸塊，發動機進氣門的開閉由連接軸驅動，連接軸上的配氣接觸塊與剛性結構之間有一定間隙，當活塞在做功行程中運動到一定位置，需要進氣門開啟時，接觸塊與剛性連接件接觸，連接軸拉動進氣門開啟；當活塞在壓縮行程中運動到一定位置，接觸塊將進氣門鬆開，進氣門在彈簧力的作用下回位關閉。配氣接觸塊的位置設置要精確，它與剛性結構配合起來對進、排氣門進行準確控制。其設計原則是:在活塞做功過程中剛要打開排氣門的瞬間，接觸塊與剛性連接件接觸，打開進氣門；在壓縮行程中，活塞關閉排氣門後接觸塊鬆開剛性連接件，進氣門關閉。本發明的配氣機構工作過程是這樣的:
在發動機做功衝程，當活塞11運動到排氣門6打開位置時，排氣門打開，同時配氣接觸塊14與剛性連接件15接觸，通過剛性連接件15拉動進氣門7開啟。本實施例中發動機為增壓發動機，故進氣壓力較大，進氣門7打開後,實現了新鮮空氣對廢氣的掃氣功能。
權利要求
1.一種水平對置氣缸發動機，所述發動機為二衝程內燃機，其特徵是，它設有水平對置的兩個氣缸(5)和液壓動力輸出系統，所述水平對置的兩個氣缸(5)中的活塞(11)通過連接軸(16)連為一體；所述液壓動力輸出系統包括液壓缸(4)和液壓管路(2)，所述液壓缸(4)的伸縮臂與連接軸(16)固定裝配。
2.根據權利要求1所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，在每一氣缸(5)的頂部設置四個進氣門(7)，所述進氣門(7)通過剛性連接件(15)控制其開閉狀態，所述剛性連接件(15)與設置在連接軸(16)上的配氣接觸塊(14)匹配。
3.根據權利要求2所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，在每一氣缸(5)的側壁上設置一組排氣門(6 )，所述進氣門(7 )與排氣門(6 )均通過活塞(11)的往復運動控制其開閉狀態。
4.根據權利要求3所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，在每一氣缸(5)的外側均設有冷卻腔(10)，所述冷卻腔(10)與液壓管路(2)連通。
5.根據權利要求4所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，它還設有尾氣熱交換器(12)，所述尾氣熱交換器(12)設有尾氣流通管路和液壓工質流通管路，其尾氣流通管路兩端分別與氣缸(5)的排氣管路(19)及增壓器(13)的進氣管路連通，其液壓工質流通管路與液壓管路(2)連通。
6.根據權利要求5所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，它還設有液壓驅動機(I )，所述液壓驅動機(I)為液體驅動泵結構，通過液體壓力驅動其內部葉輪旋轉，由其輸出軸輸出動力，所述輸出軸與車輛變速裝置(17 )連接。
7.根據權利要求6所述的一種水平對置氣缸發動機，其特徵是，它還設有散熱器(18)和儲液罐(3)，所述散熱器(18)安裝在液壓管路(2)中，布置在液壓驅動機(I)的後面，所述儲液罐(3)並聯在液壓管路(2)中。
全文摘要
一種水平對置氣缸發動機，所述發動機為二衝程內燃機，其特別之處在於它設有水平對置的兩個氣缸和液壓動力輸出系統，所述水平對置的兩個氣缸中的活塞通過連接軸連為一體，所述液壓動力輸出系統包括液壓缸和液壓管路，所述液壓缸的伸縮臂與連接軸固定裝配。本發明不僅改善了發動機動力輸出的平順性，充分利用了散失的熱能，提高了車輛經濟性能，而且便於整車的布置，有利於車體造型與空氣動力學特性的匹配。
文檔編號F02B75/24GK103147857SQ20131006348
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者崔亞彬, 趙中芹, 饒良武 申請人:長城汽車股份有限公司