CN210317487U - 一种无曲轴发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无曲轴发动机，包括壳体、纵向固定在壳体中部的传动装置、横向分别固定在壳体左右两侧的两个活塞缸，活塞缸的两个活塞杆端部通过螺钉固定连接且套接在传动装置的输入轴上，活塞设置在活塞缸内与活塞杆相连，活塞缸端部固定有缸盖，每个缸盖内均设有电磁排气门、火花塞及高压喷油油嘴。活塞与活塞杆上有进气通道孔，连通单个活塞缸的上下腔；在活塞顶部设有进气门，在活塞杆轴向设有中心通孔，顶杆穿过活塞杆中心通孔与进气门座相连，进气门座固定进气门，进气门座与活塞之间设有弹簧，所述传动装置输入轴上设有凸轮，顶杆底端与凸轮通过滚动轴承连接。

Description

一种无曲轴发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别涉及一种无曲轴发动机。

背景技术

现有的发动机是使用曲柄滑块结构，将活塞的往复运动转换为曲柄的圆周运动。此结构存在以下缺陷；1、结构复杂，制造工艺较高；2、曲轴运动造成活塞与缸壁摩擦力增加；3、燃油热效率低(28％-33％)。

通常，提高压缩比可以使内燃机的马力提高，也可以节省燃料、提高机械效率。但是，提高压缩比的同时也必须考量会不会产生爆震，内燃机的精密度要高，材料更要耐磨。通常，汽油引擎压缩比介于7～13之间。

可变压缩比是一种动态调整内燃机压缩比的技术。在不同的负载情况下可变压缩比可以提高燃料效率。高负载时需要较低的压缩比，而低负载需要高的压缩比。目前，主流的可变压缩比都是通过增加机械结构来实现，但机械结构的增加，会造成成本的增加和不稳定性。

综上，现有的发动机不仅压缩比小，耗油高，还具有较大的污染问题，同时曲柄滑块结构本身也存在诸多缺陷。

发明内容

本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种无曲轴发动机，采用简单的齿轮啮合传动结构，其结构精巧、成本低且具有较高的燃油热效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无曲轴发动机，包括壳体、纵向固定在壳体中部的传动装置、横向分别固定在壳体左右两侧的两个活塞缸，活塞缸的两个活塞杆端部通过螺钉固定连接且套接在传动装置的输入轴上，活塞设置在活塞缸内与活塞杆相连，活塞缸端部固定有缸盖，每个缸盖内均设有电磁排气门、火花塞及高压喷油油嘴。

所述的一种无曲轴发动机，活塞与活塞杆上有进气通道孔，连通单个活塞缸的上下腔；在活塞顶部设有进气门，在活塞杆轴向设有中心通孔，顶杆穿过活塞杆中心通孔与进气门座相连，进气门座固定进气门，进气门座与活塞之间设有弹簧，所述传动装置输入轴上设有凸轮，顶杆底端与凸轮通过滚动轴承连接。

所述的一种无曲轴发动机，活塞杆与活塞缸之间通过O型圈密封连接，活塞杆上设有单向阀，单向阀通过壳体的进气通道与电动涡轮增压相连。

所述的一种无曲轴发动机，传动装置包括主轴、输入轴、固定齿轮；主轴纵向固定在壳体中部，固定齿轮固定在壳体内，输入轴偏心安装在主轴上；输入轴包括位于外端的偏心轮、与偏心轮纵向固定连接的齿轮部、以及与齿轮部纵向固定连接的接口端，齿轮部与固定齿轮啮合，齿轮部的齿数与固定齿轮的齿数比为1：2，接口端与主轴通过轴承连接；两个活塞杆端部套接在偏心轮上。

所述的一种无曲轴发动机，两个活塞杆的端部通过螺钉固定在一起，活塞杆的端部为半圆形，两个半圆形端部组合成中心圆，在中心圆上固定轴瓦并套接在输入轴的偏心轴上，所述凸轮设置在偏心轴上跟随偏心轴一起转动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型摆脱传统的曲柄滑块机构，采用新型的齿轮传动装置，解决了曲轴带来的问题，通过独特的机械结构，大幅度增加压缩比，提升燃烧热效率到60％左右，减少30％左右的二氧化碳排放量，克服普通发动机压缩比小，耗油高，污染大的缺陷，且其结构简单，可靠性高，摩擦力小，加工简单，成本降低60％；

2、在活塞上增加进气功能，活塞和活塞杆上开进气通道孔，活塞顶部有进气门，进气门通过顶杆连接到凸轮上，由弹簧提供压紧力，凸轮转动，带动气门开关，一个凸轮控制左右两缸的进气门；

3、利用由ECU精确控制的电磁气门与排气通道相连，利用电磁气门调整压缩比的大小，实现经济性与动力性无缝切换；提前关闭电磁气门(排气门)，压缩比增加，延迟关闭电磁气门(排气门)，压缩比降低，压缩比范围是11.5：1～22：1；

4、使用高压共轨喷油系统增大喷油压力，ECU精确控制喷油器的喷油量和喷油时间；

5、为了避免爆震产生，空气和汽油不预先混合，当活塞到达上止点时，通过火花塞优先点燃喷油嘴喷出的少量燃油，形成局部火焰，在喷出大量燃油燃烧。

附图说明

图1为本实用新型无曲轴发动机整体结构图；

图2a为本实用新型无曲轴发动机整体结构剖视图；

图2b为图2a中A处局部放大视图；

图2c为图2a中B处局部放大视图；

图3a为本实用新型活塞杆结构示意图；

图3b为本实用新型活塞杆安装局部放大示意图；

图4为本实用新型进气通道示意图；

图5为本实用新型进气门示意图；

图6为本实用新型电磁气门原理示意图；

图7为本实用新型发动机配气相位图；

图8为本实用新型ECU控制原理图；

图中：1.主轴；2.输入轴；3.固定齿轮；4.凸轮；5.轴承；6.顶杆；7.活塞缸；8.活塞杆； 9.进气门座；10.弹簧；11.进气门；12.活塞；13.喷油嘴；14.电磁气门；141.电磁铁线圈一； 142.电磁铁线圈二；143.衔铁；144.线圈弹簧；15.缸盖；16.火花塞；17.单向阀；18.壳体；19. 轴瓦；20.飞轮盘；21.O型圈；22.电动涡轮增压；18A.壳体进气通道。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1至图2c所示，一种无曲轴发动机，主要包括壳体18、纵向固定在壳体18中部的传动装置、横向固定在壳体18左右两侧的两个活塞缸7、活塞缸7的两个活塞杆8端部通过螺钉固定连接且套接在传动装置的输入轴2上，活塞设置在活塞缸7内与活塞杆8相连，活塞缸7端部固定有缸盖15，每个缸盖15内均设有两个电磁排气门14、两个火花塞16以及一个高压喷油油嘴13。本实用新型发动机水平放置。

所述传动装置包括主轴1、输入轴2、固定齿轮3，主轴1纵向固定在壳体18中部，固定齿轮3固定在壳体18内，输入轴2偏心安装在主轴1上，输入轴2包括位于外端的偏心轮、与偏心轮纵向固定连接的齿轮部、以及与齿轮部纵向固定连接的接口端，齿轮部与固定齿轮3啮合，齿轮部的齿数与固定齿轮3的齿数比为1：2，接口端与主轴1通过轴承连接，两个活塞杆端部套接在偏心轮上。固定齿轮3不旋转，主轴1和输入轴2旋转。所述活塞12往复运动带动输入轴2旋转运动，从而带动主轴1运动，输入轴2旋转两圈，主轴1旋转一圈，输入轴2上的齿轮与固定齿轮3的齿数比为1：2，所以输入轴上的偏心轴在旋转的同时其运动轨迹为直线运动，且偏心轴与主轴3旋转方向相反，速度相同。主轴1与发动机飞轮盘固定连接，实现动力输出。活塞行程由固定齿轮3齿数决定，最高压缩比达到1:22。

如图3a所示，所述两个活塞杆8的端部通过螺钉固定在一起，活塞杆8的端部为半圆形，两个半圆形端部组合成中心圆，在中心圆上固定轴瓦19并套接在输入轴2的偏心轴上，偏心轴上设有凸轮4，凸轮4跟随偏心轴一起转动。活塞12与活塞杆8上有进气通道孔，连通单个活塞缸的上下腔。所述气通道孔与进气门配合，形成特定角度，使空气旋转进入，提高排气效率。

如图3b及图4所示，在活塞杆8与活塞缸7之间安装有O型圈21，气缸进气只能通过单向阀17进气。单向阀17通过壳体18的壳体进气通道18A与电动涡轮增压22相连，控制进气压力。涡轮增压压力范围0.8-1.4MPa。

如图5所示，在活塞12顶部设有进气门11，在活塞杆8轴向设有中心通孔，顶杆6底端固定滚动轴承5，滚动轴承5与凸轮4接触，顶杆6穿过活塞杆8中心通孔与进气门座9 相连，进气门座9另一端连接弹簧10。凸轮4旋转，带动顶杆6直线运动，弹簧10提供顶杆6的回复力，进气门座9固定进气门11，当凸轮4旋转到图示位置时，右边进气门11打开，当凸轮旋转180°，左边进气门11打开。

如图6所示，电磁气门原理：电磁铁线圈一141、电磁铁线圈二142均不通电时，气门半开半闭，电磁铁线圈一通电，电磁铁线圈二不通电，气门关闭，电磁铁线圈一不通电，电磁铁线圈二通电，气门开启。

如图7所示，本实用新型无曲轴发动机的工作流程如下：

一冲程：活塞12向上止点运动时，空气通过单向阀17进入活塞底部缸体，活塞12顶部压缩从进气门进入的空气，当达到上止点时，ECU控制喷油嘴13和火花塞16工作。一冲程主要完成进气，喷油、点火、空气第二次压缩过程。

二冲程：喷油嘴13由ECU控制喷油量和时间，借助火花塞16点火爆炸，爆炸传输动力使活塞12向下止点运动，活塞12底部压缩空气，当缸内压力达到阈值，电磁气门14先打开，进气门11后打开，压缩的空气通过活塞12上的通道，把燃烧废气从排气通道排出并充满活塞上部分腔体，当达到下止点时，进气门11关闭，ECU控制电磁气门14关闭时间。二冲程主要完成燃烧，排气，空气第一次压缩过程。上述一冲程、二冲程循环往复工作。所述工作流程，活塞12对空气压缩2次。活塞12完成2个冲程，主轴旋转一次，左右两个缸体相位相差180°，即左边缸体执行一冲程，则右边缸体执行二冲程。

如图8所示，本实用新型基于油门位置和发动机转速的变化，以及空气中含氧量调节电磁气门的关闭时间，从而调整压缩比。

Claims (5)

1.一种无曲轴发动机，其特征在于，包括壳体、纵向固定在壳体中部的传动装置、横向分别固定在壳体左右两侧的两个活塞缸，活塞缸的两个活塞杆端部通过螺钉固定连接且套接在传动装置的输入轴上，活塞设置在活塞缸内与活塞杆相连，活塞缸端部固定有缸盖，每个缸盖内均设有电磁排气门、火花塞及高压喷油油嘴。

2.如权利要求1所述的一种无曲轴发动机，其特征在于，所述活塞与活塞杆上有进气通道孔，连通单个活塞缸的上下腔；在活塞顶部设有进气门，在活塞杆轴向设有中心通孔，顶杆穿过活塞杆中心通孔与进气门座相连，进气门座固定进气门，进气门座与活塞之间设有弹簧，所述传动装置输入轴上设有凸轮，顶杆底端与凸轮通过滚动轴承连接。

3.如权利要求1所述的一种无曲轴发动机，其特征在于，所述活塞杆与活塞缸之间通过O型圈密封连接，活塞杆上设有单向阀，单向阀通过壳体的进气通道与电动涡轮增压相连。

4.如权利要求1所述的一种无曲轴发动机，其特征在于，所述传动装置包括主轴、输入轴、固定齿轮；主轴纵向固定在壳体中部，固定齿轮固定在壳体内，输入轴偏心安装在主轴上；输入轴包括位于外端的偏心轮、与偏心轮纵向固定连接的齿轮部、以及与齿轮部纵向固定连接的接口端，齿轮部与固定齿轮啮合，齿轮部的齿数与固定齿轮的齿数比为1：2，接口端与主轴通过轴承连接；两个活塞杆端部套接在偏心轮上。

5.如权利要求4所述的一种无曲轴发动机，其特征在于，所述两个活塞杆的端部通过螺钉固定在一起，活塞杆的端部为半圆形，两个半圆形端部组合成中心圆，在中心圆上固定轴瓦并套接在输入轴的偏心轴上，所述偏心轴上设有凸轮且凸轮跟随偏心轴一起转动。

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