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CN201159102Y - 单缸双活塞发动机 - Google Patents

单缸双活塞发动机 Download PDF

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Abstract

一种单缸双活塞发动机，包括气缸(1)、两个活塞(2)、两根活塞连杆(3)、两套曲轴组件(4)、履带链条(5)和气门装置(6)；所述气缸(1)呈中空柱状，该气缸(1)轴向两端的横截面是圆环形，中部的横截面是矩形或者正多边形环；所述气缸(1)轴向中部的侧壁上设置有进气孔和排气孔并安装所述气门装置(6)；所述活塞连杆(3)分别与活塞(2)和活塞连杆连接轴(44)可转动地连接；借助履带链条(5)和定位轮(42)两套曲轴组件(4)联动，并且使两活塞连杆连接轴(44)绕各自主轴(41)旋转的相位角互相相差180°。所述单缸双活塞发动机进气效率高，转速高，功率大，节省燃油，减少碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx排放量。

Description

单缸双活塞发动机
技术领域
本实用新型涉及活塞式燃烧发动机，特别是涉及具有双活塞多气门的燃烧发动机。
背景技术
活塞式燃烧发动机包括气缸、活塞、气门和点火装置。现有技术活塞式发动机一个气缸仅配置一个活塞，在相同排量下，为了确保一定的压缩比，所述气门仅能设置在气缸轴向端部的气缸盖上，从而阻碍了多气门技术的发展，增加活塞行程，导致发动机油耗大，进气效率低，转速低，作功冲程时直接利用内能的活塞受力面积小，发动机排放碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx量多等缺陷。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种气门分布数量多，进气效率高，转速高，功率大，节省燃油，减少碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx排放量的单缸双活塞发动机。
本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
设计、制造一种单缸双活塞发动机，尤其是，包括气缸、两个活塞、两根活塞连杆、两套曲轴组件、履带链条、气门装置和点火装置；所述气缸呈中空柱状，该气缸轴向两端的横截面是圆环形，而轴向中部的横截面是矩形或者正多边形环；所述气缸轴向中部的侧壁上设置有进气孔和排气孔；所述活塞与气缸内腔相适配，即该活塞轴向一端是横截面呈矩形或者正多边形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；所述曲轴组件包括主轴、活塞连杆连接轴、飞轮和定位轮，所述飞轮和定位轮与主轴固定连接；所述活塞连杆一端与活塞可转动地连接，另一端与所述活塞连杆连接轴可转动地连接；借助履带链条和定位轮使两套曲轴组件联动，并且使两活塞连杆连接轴绕各自主轴旋转的相位角互相相差180°，从而确保所述两套曲轴组件联动时，所述两活塞保持方向相反的往复运动，以利所述主轴永远朝一个方向转动，其中任意一套所述曲轴组件都可以输出转矩；在所述气缸的进气孔和出气孔相应位置安装所述气门装置；所述点火装置安装在气缸轴向中部的侧面上。
本实用新型所述单缸双活塞发动机既适用于汽油发动机也适用于柴油发动机，依据适用发动机型，所述点火装置是火花塞，或者是喷油嘴。
所述气门装置包括至少一组气门组件；所述气门组件包括气室、与所述气室连通的气管、气孔塞、气孔塞杆和气孔塞座和弹性复位装置，所述气孔塞杆一端连接气孔塞、另一端连接气孔塞座；所述气孔塞杆穿过气室顶部的通孔，使气孔塞位于气室内，气孔塞座位于气室外；所述弹性复位装置套装于气孔塞杆设置在气室顶部与气孔塞座之间。
本实用新型所述单缸双活塞发动机还包括气门开闭控制装置。
具体地，所述气缸轴向中部的横截面是正方形环；所述活塞轴向一端是横截面呈正方形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；所述气缸轴向中部的两相对侧壁上分别设置各自的进气孔和排气孔，在该气缸轴向中部的另两相对侧壁之任一侧壁上安装所述点火装置。所述气门装置包括两组气门组件。所述气门装置的外壁是设置外螺纹的圆柱面；在设置有进气孔和排气孔的所述气缸轴向中部的侧壁上设置呈立方体状的气门装置固定体，所述气门装置固定体的中部设置具有内螺纹的圆孔，所述气门装置旋入气门装置固定体中，而且所述进气孔和排气孔分别被气门组件的气孔塞覆盖。所述气门开闭控制装置包括固定在任一曲轴组件的主轴上的定时主动轮、直径是定时主动轮的直径两倍的定时从动轮、履带链条和两套摇杆装置；借助所述履带链条，定时主动轮和定时从动轮联动；在所述定时从动轮的转轴上同轴固定两个相位相差180°且不在同一平面的凸轮；所述摇杆装置包括两个下摇杆、两个上摇杆连接下摇杆的连杆和连接上摇杆的连杆；所述连接下摇杆的连杆的一端与下摇杆固定连接于同一旋转轴、另一端与所述连接上摇杆的连杆可转动地连接；所述上摇杆两端分别可转动地连接其连杆和气门组件；所述两个凸轮分别位于各自摇杆装置的两个下摇杆之间，使所述凸轮的旋转运动转换为下摇杆的左右摇摆运动，进而转换为所述连接上摇杆的连杆上下往复运动，最终使所述气门组件打开或者封闭气缸的进气口和排气口。
同现有技术相比较，本实用新型“单缸双活塞发动机”的有益效果在于：
本实用新型在气缸轴向中部的侧面可以设置多个气门组件，双活塞结构有效缩短活塞行程，使所述单缸双活塞发动机进气效率提高，发动机转速和功率增加，并且节省燃油，碳氢化合物HC和氮氧化合物NOx等废气的排放量得到有效控制；另外，所述单缸双活塞发动机采用卧式结构，装上车辆后使整车重心降低，有利于提高车辆行驶的平稳性。
附图说明
图1是本实用新型“单缸双活塞发动机”优选实施例的正投影示意图，包括：
图1-1是所述优选实施例的主视示意图；
图1-2是所述优选实施例的俯视示意图；
图1-3是所述优选实施例的后视示意图，其中气缸1、气门装置6和气门装置固定体8沿图1-2的A-A方向被剖开，两套曲轴组件4被半剖开，以示出活塞连杆连接轴44；
图1-4是所述优选实施例的右视示意图；
图1-5视所述优选实施例的左视示意图；
图1-6是图1-1的B-B剖视示意图；
图2是所述优选实施例的活塞2的轴测投影示意图；
图3是所述优选实施例整机的轴测投影示意图；
图4是所述优选实施例气门开闭控制装置9的控制原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示优选实施例作进一步详述。
本实用新型之单缸双活塞发动机，见图1-1至图1-3所示，包括气缸1、两个活塞2、两根活塞连杆3、两套曲轴组件4、履带链条5、气门装置6和点火装置7；
所述气缸1呈中空柱状，该气缸1轴向两端的横截面是圆环形，而轴向中部的横截面是矩形或者正多边形环；所述气缸1轴向中部的侧壁上设置有进气孔和排气孔；所述活塞2与气缸1内腔相适配，即该活塞2轴向一端是横截面呈矩形或者正多边形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；所述曲轴组件4包括主轴41、活塞连杆连接轴44、飞轮43和定位轮42，所述飞轮43和定位轮42与主轴41固定连接；所述主轴41可以借助轴承座固定。
所述活塞连杆3一端与活塞2可转动地连接，另一端与所述活塞连杆连接轴44可转动地连接；借助履带链条5和定位轮42使两套曲轴组件4联动，并且使两活塞连杆连接轴44绕各自主轴41旋转的相位角互相相差180°，从而确保所述两套曲轴组件4联动时，所述两活塞2保持方向相反的往复运动，以利所述主轴41永远朝一个方向转动；所述两套曲轴组件4中的任意一套都可以用于输出转矩；在所述气缸1的进气孔和出气孔相应位置安装所述气门装置6；所述点火装置7安装在气缸1轴向中部的侧面上。
本实用新型优选实施例，如图1-6所示，所述气缸1轴向中部的横截面是正方形环；如图2所示，所述活塞2轴向一端是横截面呈正方形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；如图1-3和图3所示，所述气缸1轴向中部的两相对侧壁上分别设置各自的进气孔和排气孔，在该气缸1轴向中部的另两相对侧壁之任一侧壁上安装所述点火装置7。
所述气门装置6包括至少一组气门组件61；所述气门组件61包括气室62、与所述气室62连通的气管63、气孔塞64、气孔塞杆65和气孔塞座66和弹性复位装置67，所述气孔塞杆65一端连接气孔塞64、另一端连接气孔塞座66；所述气孔塞杆65穿过气室顶部的通孔，使气孔塞64位于气室62内，气孔塞座66位于气室62外；所述弹性复位装置67套装于气孔塞杆65设置在气室62顶部与气孔塞座66之间。本实用新型优选实施例，如图1-3和图3所示，所述气门装置6包括两组气门组件61。所述气门装置6的外壁是设置外螺纹的圆柱面；在设置有进气孔和排气孔的所述气缸1轴向中部的侧壁上设置呈立方体状的气门装置固定体8，所述气门装置固定体8的中部设置具有内螺纹的圆孔，所述气门装置6旋入气门装置固定体8中，而且所述进气孔和排气孔分别被气门组件61的气孔塞64覆盖。本实用新型优选实施例，所述弹性复位装置67是柱状弹簧。
本实用新型单缸双活塞发动机既适用于汽油发动机，也适用于柴油发动机。当所述单缸双活塞发动机用于汽油发动机时，所述点火装置7是火花塞；而当该单缸双活塞发动机用于柴油发动机时，所述点火装置7是喷油嘴。本实用新型优选实施例用于汽油发动机，所述点火装置7是火花塞。
本实用新型所述单缸双活塞发动机还包括气门开闭控制装置。所述气门开闭控制装置用于控制气门组件61，使气门组件61及时的封闭和开启其覆盖的气缸1的进气孔或者排气孔。本实用新型优选实施例，所述单缸双活塞发动机是四冲程发动机，所述气门开闭控制装置就是控制气门组件61在排气冲程打开气缸1的排气孔，封闭气缸1的进气孔，使燃烧后的气体通过气管63排出气缸1；在进气冲程打开气缸1的进气孔，封闭气缸1的排气孔，使燃气或者燃油通过气管63进入气缸1内；在压缩冲程和作功冲程，同时封闭气缸1的进气孔和排气孔。现有技术存在多种气门开闭控制装置，本实用新型优选实施例，采用摇杆式气门开闭控制装置9。如图4所示，所述气门开闭控制装置9包括固定在任一曲轴组件4的主轴41上的定时主动轮91、直径是定时主动轮91直径两倍的定时从动轮92、履带链条5和两套摇杆装置93；借助所述履带链条95，定时主动轮91和定时从动轮92联动，由于所述定时从动轮92的直径是定时主动轮91的直径的两倍，所述定时主动轮91每旋转两周，所述定时从动轮92旋转一周；所述定时从动轮92的转轴上同轴固定两相位相差180°且不在同一平面的凸轮94，每个凸轮94控制一套摇杆装置93，此结构使两套摇杆装置93能够协调工作。所述摇杆装置93包括两个下摇杆931、两个上摇杆933、连接下摇杆的连杆934和连接上摇杆的连杆932；所述连接下摇杆的连杆934的一端与下摇杆931固定连接于同一旋转轴935、另一端与所述连接上摇杆的连杆932可转动地连接；所述上摇杆933两端分别可转动地连接其连杆933和气门组件61；所述两个凸轮94分别位于各自摇杆装置93的两个下摇杆931之间，用于分别控制各自对应的摇杆装置93。在所述凸轮94随定时从动轮92旋转过程中，所述凸轮94的凸出部分会分别接触摇杆装置93的两个下摇杆931，使该凸轮94的旋转运动转换为下摇杆931的左右摇摆运动；如图4所示，所述上摇杆933上C点和D点的转轴固定设置，所述下摇杆931的左右摇摆运动被转换为所述连接上摇杆的连杆932上下往复运动，最终，在弹性复位装置67的共同作用下，使所述气门组件61打开或者封闭气缸1的进气口和排气口。所述凸轮94仅在定时从动轮92旋转半周的过程中分别与所述两根下摇杆931接触，即在所述单缸双活塞发动机的排气冲程和进气冲程中控制气缸1的进气孔和排气孔的开闭；在所述定时从动轮92旋转的另半周的过程中，所述凸轮94不与下摇杆931接触，即在所述单缸双活塞发动机的压缩冲程和作功冲程中气缸1的进气孔和排气孔被封闭。
本实用新型优选实施例以所述气缸1轴向中部的横截面是以正方形环为例，本领域普通技术人员容易想到，如果本实用新型所述气缸1轴向中部的横截面是多于四边的正多边形环，设置在气缸1轴向中部侧壁的进气孔、排气孔和气门组件61会更多，从而可以实现多气门技术的应用；本实用新型采用双活塞的结构，有效缩短了活塞2的行程。上述结构特征使所述单缸双活塞发动机进气效率提高，发动机转速和功率增加，并且节省燃油，碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx等废气的排放量得到了有效控制；另外，所述单缸双活塞发动机采用卧式结构，装配车辆后使整车重心降低，增加车辆行驶的平稳性。

Claims (9)

1.一种单缸双活塞发动机，其特征在于：
包括气缸(1)、两个活塞(2)、两根活塞连杆(3)、两套曲轴组件(4)、履带链条(5)、气门装置(6)和点火装置(7)；
所述气缸(1)呈中空柱状，该气缸(1)轴向两端的横截面是圆环形，而轴向中部的横截面是矩形或者正多边形环；所述气缸(1)轴向中部的侧壁上设置有进气孔和排气孔；所述活塞(2)与气缸(1)内腔相适配，即该活塞(2)轴向一端是横截面呈矩形或者正多边形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；所述曲轴组件(4)包括主轴(41)、活塞连杆连接轴(44)、飞轮(43)和定位轮(42)，所述飞轮(43)和定位轮(42)与主轴(41)固定连接；
所述活塞连杆(3)一端与活塞(2)可转动地连接，另一端与所述活塞连杆连接轴(44)可转动地连接；借助履带链条(5)和定位轮(42)使两套曲轴组件(4)联动，并且使两活塞连杆连接轴(44)绕各自主轴(41)旋转的相位角互相相差180°，从而确保所述两套曲轴组件(4)联动时，所述两活塞(2)保持方向相反的往复运动，以利所述主轴(41)永远朝一个方向转动；在所述气缸(1)的进气孔和出气孔相应位置安装所述气门装置(6)；所述点火装置(7)安装在气缸(1)轴向中部的侧面上。
2.根据权利要求1所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述气缸(1)轴向中部的横截面是正方形环；所述活塞(2)轴向一端是横截面呈正方形的棱柱、轴向另一端呈圆柱状；所述气缸(1)轴向中部的两相对侧壁上分别设置各自的进气孔和排气孔，在该气缸(1)轴向中部的另两相对侧壁之任一侧壁上安装所述点火装置(7)。
3.根据权利要求1所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述气门装置(6)包括至少一组气门组件(61)；所述气门组件(61)包括气室(62)、与所述气室(62)连通的气管(63)、气孔塞(64)、气孔塞杆(65)和气孔塞座(66)和弹性复位装置(67)，所述气孔塞杆(65)一端连接气孔塞(64)、另一端连接气孔塞座(66)；所述气孔塞杆(65)穿过气室顶部的通孔，使气孔塞(64)位于气室(62)内，气孔塞座(66)位于气室(62)外；所述弹性复位装置(67)套装于气孔塞杆(65)设置在气室(62)顶部与气孔塞座(66)之间。
4.根据权利要求3所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述气门装置(6)包括两组气门组件(61)。
5.根据权利要求2至4中任一所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述气门装置(6)的外壁是设置外螺纹的圆柱面；在设置有进气孔和排气孔的所述气缸(1)轴向中部的侧壁上设置呈立方体状的气门装置固定体(8)，所述气门装置固定体(8)的中部设置具有内螺纹的圆孔，所述气门装置(6)旋入气门装置固定体(8)中，而且所述进气孔和排气孔分别被气门组件(61)的气孔塞(64)覆盖。
6.根据权利要求3所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述弹性复位装置(67)是柱状弹簧。
7.根据权利要求1、2或者4所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
还包括气门开闭控制装置(9)；
8.根据权利要求7所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述气门开闭控制装置(9)包括固定在任一曲轴组件(4)的主轴(41)上的定时主动轮(91)、直径是定时主动轮(91)的直径两倍的定时从动轮(92)、履带链条(95)和两套摇杆装置(93)；借助所述履带链条(95)，定时主动轮(91)和定时从动轮(92)联动；在所述定时从动轮(92)的转轴上同轴固定两个相位相差180°且不在同一平面的凸轮(94)；
所述摇杆装置(93)包括两个下摇杆(931)、两个上摇杆(933)、连接下摇杆的连杆(934)和连接上摇杆的连杆(932)；所述连接下摇杆的连杆(934)的一端与下摇杆(931)固定连接于同一旋转轴(935)、另一端与所述连接上摇杆的连杆(932)可转动地连接；所述上摇杆(933)两端分别可转动地连接其连杆(932)和气门组件(61)；所述两个凸轮(94)分别位于各自摇杆装置(93)的两个下摇杆(931)之间，使所述凸轮(94)的旋转运动转换为下摇杆(931)的左右摇摆运动，进而转换为所述连接上摇杆的连杆(932)上下往复运动，最终使所述气门组件(61)打开或者封闭气缸(1)的进气口和排气口。
9.根据权利要求1或者2所述的单缸双活塞发动机，其特征在于：
所述点火装置(7)是火花塞，或者是喷油嘴。
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