系列化模块化水平正对置H型四联发动机

摘要

本发明公开了一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机，包括水平正对置多联H型活塞组件，曲柄滑块机构，气缸组件和箱体；水平正对置多联H型活塞组件包括H型活塞架和四个活塞，四个活塞分别与H型活塞架为整体结构（四个活塞异质铸造于H型活塞架的端部），每个活塞环槽上分别安装气环和油环组件；曲柄滑块机构包括曲轴，配重块和滑块；气缸组件包括气缸，气缸盖、凸轮配气机构和气缸套。工作原理为启动电机带动曲轴旋转，驱动曲柄滑块机构作圆周运动，由滑块与水平正对置多联H型活塞组件的滑动面导向，将曲柄滑块的圆周运动转换为活塞的往复运动，双联正时链轮分别带动左右凸轮配气机构工作，使发动机四缸分别依次循环完成吸气、压缩、点火做功和排气工作。本发明采用水平正对置单元模块结构布局，其特点是活塞两两水平正对置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机。

背景技术

如今发动机各式各样，技术也十分成熟，但是存在重量大，零件多，设计周期长，加工工艺复杂，生产周期长，制造成本高，难于实现模块、系列化等弊端，难以满足市场日益增长的多样性和广泛性需求。世界汽车工业发展了一百多年，我国虽然已经发展成为世界汽车产销量最大的国家，但几乎所有的汽车发动机技术都是引进、借鉴的外国技术，因此作者希望通过自身的努力和业界工程技术人员的重视，共同实现世界汽车设计制造大国的中国梦。

为解决上述问题本发明在此提供一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机；本发明替代了传统发动机的曲柄连杆机构及其附件，将传统的直列发动机、V型发动机和水平对置发动机的结构进行了优化，解决了发动机体积和重量大，零件多，设计周期长，加工工艺复杂，生产周期长，制造成本高，难于实现模块、系列化等弊端，能够满足市场日益增长的多样性和广泛性需求。

本发明是这样实现的，构造一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机，包括传动主体和箱体；传动主体包括水平正对置多联H型活塞组件，曲柄滑块机构和气缸组件。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机；水平正对置多联H型活塞组件包括H型活塞架组件（异质浇铸活塞）；H型活塞架中间设有矩形孔，两侧设有四个活塞杆，活塞杆顶端设有异质浇铸沟槽；活塞与H型活塞架形成异质浇铸整体，此结构为创新结构，替代了国、内外传统的曲柄连杆机构，大大地减少零件品种和数量，中间矩形孔（可以由各种平面或曲面组成）用于滑块的滑动，矩形滑块结构实现活塞水平左右运动单向导向。

所述曲柄滑块机构包括曲轴，曲轴配重块和滑块组件；

所述气缸组件包括两个缸体，两个气缸盖、两组凸轮配气机构和四个气缸套。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，曲轴两端为支撑端，支撑端与调心滚子轴承配合；前支撑端与配重块之间设有双联正时链轮；配重块与轴肩之间为偏心部位；轴肩处安装有独立配重块。通过设计的双联正时链轮与链条实现左右两组凸轮配气机构工作，完成四个冲程连续运动。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，滑块由两个相同小滑块配合构成，两个小滑块由安装在键槽中的8字形链接销配合在一起，并用螺杆紧固。通过8字形连接销使得两个小滑块组合成了一个大滑块，并利用螺杆对8字形链接销固定，使得两个小滑块链接更加紧密、可靠。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，缸体设有两个气缸安装孔和多个螺纹孔；缸体、箱体和气缸盖之间通过螺纹孔和螺杆链接在一起，之间设有密封环和密封圈，保证箱体中的润滑油和冷却液不外泄。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，其特征在于：气缸盖设有正时链通过孔，八个凹孔为气门座圈孔，八个凸孔为气门导管孔，两个大孔A和两个大孔B组成一个排气吸气系统接口。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，气缸套中间设有活塞孔，背部设有加强筋；活塞孔与活塞、活塞环配合，气缸套与气缸安装孔和气缸盖配合，其中间存在充足间隙；在该间隙中通过冷却泵输送的冷却液，实现发动的循环冷却。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，箱体包括前箱体和后箱体；前箱体设有轴承孔，轴承孔外侧设有多个三角肋板；前箱体左右两侧各设有两个半圆形孔和正时链条通过孔；后箱体设有轴承孔，轴承孔外侧设有多个三角肋板；后箱体左右两侧各设有两个半圆形孔；前后箱体半圆形孔组合为一个整圆（气缸体通过孔）。

本发明通过改进之后有效地大幅度降低四缸发动机的体积和重量，分别减少60%和40%以上；减少了传统发动机的零件品种和数量，比如取消了连杆机构及其附属零件和轴瓦组件；避免了连杆机构工作惯性造成的弊病；由单曲拐曲轴取代多曲拐曲轴（单组四缸机型），减少了曲轴有效长度使发动机轴向长度和重量分别减少70%和50%，同时降低曲轴加工制造难度和成本；由于采用水平正对置结构，使左右活塞互为导向，即增加了导向稳定性又省了略活塞导向裙边长度，使活塞长度和重量分别减少50%和40%，既减少活塞裙边与缸套之间的摩擦。又降低活塞工作惯性的作用，同时没有了活塞导向裙边还可减少气缸体工作长度，使气缸体尺寸更小结构更紧凑而减重。预计本发明减少零件数量20%，减少发动机轴向长度70%，本发明水平宽度与现在流行的水平对置发动机相比减少2倍活塞导向裙边长度，减重40%以上，减零件数量、减体积和减重，加之各活塞布置集中工作等因素可提高发动机有效输出功率，还可减少冬季暖车时间。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，可实现系列化模块化的动力配置，小范围调整输出功率只需改变曲轴曲拐半径即可实现输出功率系列模块变化（变化的零件只有曲轴曲拐半径、缸体长度和正时链条长度）；大范围调整输出功率可改变H型活塞架尺寸、活塞直径；上述两种调整方法都可实现多组并联为N倍单组四缸多组机型（即四缸机原型基础上实现八缸机、十二缸机或十六缸机等系列模块变化）。由于本发明机体积小、重量轻有利于实现油电混合动力环保汽车的普及。

本发明还具有以下优点：

优点一：本发明采用水平正对置单元模块结构布局，活塞两两水平正对置。

优点二：本发明大幅度降低传统发动机的体积和重量，通过合理的设计减少了零件的数量。

优点三：本发明采用曲柄滑块机构与H型活塞架的配合使用，能简单的使发动机完成多个缸吸气、压缩、排气、做功等四个工作循环。

优点四：小范围调整输出功率只需改变曲轴曲拐半径即可实现输出功率系列模块变化；大范围调整输出功率可改变H型活塞架尺寸、活塞直径；上述两种调整方法都可实现多组并联为N倍单组四缸多组机型。

附图说明

图1是本发明整体示意图

图2是本发明纵向剖视图

图3是本发明横向剖视图

图4是本发明的主视图

图5是本发明的左视图

图6是本发明的气缸盖示意图

图7是本发明的气缸盖另一方位示意图

图8是本发明的曲轴示意图

图9是本发明的缸体示意图

图10是本发明的前箱体示意图

图11是本发明的后箱体示意图

图12是本发明的独立配重块示意图

图13是本发明的小滑块示意图

图14是本发明的8字形连接销

图15是本发明的气缸套示意图

图16是本发明的H型活塞架示意图

图17对应的本发明内部示意图

图18-19是滑块组件对应的示意图

其中：1、曲轴；1a、双联正时链轮；1b、前支撑；1c、配重快；1d、偏心部分；1e、轴肩；1f、后支撑；2、气缸盖；2a、正时链条通过孔；2b、凹孔（为气门座圈孔）；2c、凸孔（为气门导管孔）；2d、大孔为排气A；2e、大孔为吸气B；

3、缸体；3a、正时链条通过孔；3b、气缸安装孔；3c、螺纹孔；

4、前箱体；4a、轴承孔A；4b、三角肋板；4c、半圆形孔A；4d、正时链条通过孔；

5、调心滚子轴承；6、独立配重块；

7、H型活塞架；7a、矩形孔；7b、活塞杆；7c、异质浇铸沟槽；

8、滑块组件；8a、小滑块；8b、键槽；9、8字形链接销；10、后箱体；10a、轴承孔B；10b、三角肋板B；10c、半圆形孔B；11、螺杆；12、活塞；13、气缸套；13a、圆形凸缘；13b、活塞孔。

具体实施方式

下面将结合附图1-17对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案   进行清楚、完整地描述，显然描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图所示，本发明在此提供一种系列化模块化水平正对置H型四联发动机，包括传动主体和箱体；传动主体包括水平正对置多联H型活塞组件，曲柄滑块机构、两组凸轮配气机构和气缸组件。

本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，水平正对置多联H型活塞组件包括H型活塞架7和活塞12；H型活塞架7中间设有矩形孔7a，H型活塞架7中间设有矩形孔7a，两端设有四个活塞杆7b，活塞杆7b顶端设有异质浇铸沟槽7c；活塞12异质浇铸于异质浇铸沟槽7c处；或者采用其他的连接方式。

发明所述的系列化模块化水平正对置H型四联发动机，曲柄滑块机构包括曲轴1，曲轴配重块6和滑块8。本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，曲轴1两端为支撑端，支撑端与调心滚子轴承5配合；前支撑端1b与配重块1c之间设有两个正时链轮1a完成左右配汽机构工作；配重块1c与轴肩1e之间为偏心部位1d；轴肩1e处安装有独立配重块6。本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，滑块8由两个相同小滑块8a配合构成，两个小滑块8a由安装在键槽8b中的8字形链接销9配合在一起，并用螺杆11紧固。本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，气缸组件包括两个缸体3，两个气缸盖、两组凸轮配气机构2和四个气缸套13。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，缸体3设有正时链通过孔3a，两个气缸3b和多个螺纹孔3c；气缸3b内部设有多个凹坑。本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，气缸盖2设有正时链条通过孔2a，八个凹孔为气门座圈孔2d，八个凸孔为气门导管孔2c，两个大孔A2d为排气和两个大孔B2e为吸气。

根据本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，其特征在于：气缸套13中间设有活塞孔13b，背部设有圆形凸缘13a；活塞孔13b与活塞配合，气缸套13与气缸盖2配合，并中间存在一定间隙。本发明所述系列化模块化水平正对置H型四联发动机，其特征在于：箱体包括前箱体4和后箱体10；前箱体4设有轴承孔A4a，轴承孔A4a内侧设有多个三角肋板A4b；前箱体4左右两侧各设有两个半圆形孔A4c和方孔4d；后箱体10设有轴承孔B10a，轴承孔B10a    内侧设有多个三角肋板B10b；后箱体10左右两侧各设有两个半圆形孔B10c；半圆形孔B10c与半圆形孔A4c组合为一个整圆（气缸体通过孔）。

在实际的实施中可实现系列化模块化的动力，小范围调整输出功率只需改变曲轴曲拐半径即可实现输出功率系列模块变化（变化的零件只有曲轴曲拐半径、缸体长度和正时链条长度）；大范围调整输出功率可改变H型活塞架尺寸、活塞直径；上述两种调整方法都可实现多组并联为N倍单组四缸多组机型（即四缸机原型基础上实现八缸机、十二缸机或十六缸机等系列模块变化），将曲轴1加工为满足多列缸发动机使用的曲轴。

根据本发明的应用能够形成多联发动机，多联发动机具有广泛的通用性：完全适用于所有发动机（四冲程、两冲程也可扩展为六冲程）和活塞式空气压缩机，其燃料包括液态、气态，现有内燃机各种成熟新技术（如：气门控制技术、燃料控制技术、增压技术以及柴油发动机高压共轨技术等）均可移植于系列化模块化水平正对置H型四联发动机中（有足够的空间及安装位置），可用于军事、工业、农业、民用、汽车（摩托车）、船舶以及其他动力设备等动力装置。

系列化模块化水平正对置H型四联发动机为水平正对置单元模块结构布局，其特点是活塞两两水平正对置呈H型，由曲轴箱、调心滚子轴承、曲轴、曲柄滑块、水平正对置多联活塞联动机构（以下简称联动机构）、左右气缸体、左右气缸头、配气机构（本专利在此以四冲程汽油内燃机为主）、启动电机和发电机等组成，其工作原理为启动电机带动曲轴旋转，驱动曲柄滑块作圆周运动，而曲柄滑块与水平正对置多联活塞组件（以下简称活塞组件）的滑动面（可为平面或曲面）导向，将曲柄滑块的圆周运动转换为活塞组件的往复运动，使发动机四缸分别依次循环完成吸气、压缩、点火做功和排气工作过程实现正常启动。启动后活塞即为主动件，将剧烈燃烧的能量推动活塞组件的某一活塞端面，在曲柄滑块的约束下实现水平左右往复运动，即完成1缸做功、2缸压缩、3缸排气、4缸吸气四个工作循环，由曲轴输出动力和转矩。

本发明核心机构，替代了传统发动机的曲柄连杆机构及其附件，将传统的直列发动机、V型发动机和水平对置发动机的结构进行了优化，解决了发动机体积和重量大，零件多，设计周期长，加工工艺复杂，生产周期长，制造成本高，难于实现模块、系列化以迅速满足市场日益增长的多样性和广泛性需求等弊端。采用核心机构有效地大幅度降低发动机（均与直列四缸发动机比较）的体积和重量（分别为60%和40%以上）；减少了传统发动机的零件数量（取消了连杆机构及其附属零件和轴瓦组件）避免了连杆机构工作惯性造成的弊病；由单曲拐曲轴取代多曲拐曲轴，减少了曲轴有效长度使发动机轴向长度和重量分别减少70%和50%，同时降低曲轴加工制造难度和成本；由于采用水平正对置结构，使左右活塞互为导向，即增加了导向稳定性又省了略活塞导向裙边，使活塞长度和重量分别减少50%和40%，还达到降低活塞工作惯性的作用，同时无活塞导向裙边还可减少气缸体工作长度，使气缸体尺寸更小结构更紧凑而减重。预计本专利多联内燃机减少零件数量20%，减少发动机轴向长度70%，水平宽度与现在流行的水平对置发动机减少2倍活塞导向裙边长度，减重40%以上，减零件数量、减体积和减重加之各活塞布置集中工作等因素可提高发动机有效输出功率。由于多联内燃机体积小、重量轻有利于实现油电混合动力环保汽车的普及。

本发明对应的系列化模块化水平正对置H型四联发动机，可将活塞组件分为直径系列定尺寸基础件，改变曲轴回转直径尺寸和辅以模块叠加可获得不同级别、不同输出功率的多联发动机系列，可实现特轻型、轻型、中型、重型、特重型等内燃机功率配置的系列化、模块化。以满足军事、工业、农业、民用、汽车（摩托车）、船舶以及其他动力设备等众多领域动力装置功率要求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。