CN101555832A - 外置连杆发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外置连杆发动机，包括：气缸，活塞，连接件，滑动结构件，所述活塞与所述连接件联接，所述连接件与所述滑动结构件联接，所述滑动结构件与外置连杆转动联接，所述外置连杆与外置曲轴转动联接，所述外置曲轴设为顶置式或侧置式。本发明所述活塞对所述气缸无侧向力作用，可实现大行程，磨擦损耗小，结构简单，制造成本低。

Description

外置连杆发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域。

背景技术

从发动机的结构来说，传统发动机由于曲柄连杆的结构所限，发动机在爆炸冲程和压缩冲程时活塞对气缸内壁都有很大的侧向力作用。由于侧向力的存在，加速了气缸的变形和磨损，长时间的磨损就直接影响了气缸的密封性，密封性越差，发动机的性能、效率和寿命就会大大降低。另外，对于多缸发动机来说，缸数越多曲轴的设计和加工难度也就越大，同时也增加了连杆和转动部件的数量，随之带来的问题就是发动机中的摩擦损耗上升。若能够消除或减小发动机缸内侧向力，降低摩擦损耗，就会大大提高发动机的效率和寿命。

从发动机的燃烧工况来说，传统的发动机的行程受缸径的影响较大，在活塞压缩到上止点时，活塞的最上端距气缸盖底部的距离很小，这样就直接导致活塞在处于上止点时，燃烧室内存有狭缝，影响缸内的油气混合程度。由于在燃烧室边缘狭缝处燃油无法混合到，爆炸时缸内的温度迅速升高，在边缘狭缝处就很容易产生氮氧化物，从而影响了发动机的环保性能。若是能够设计出一种大行程的发动机此类问题也就迎刃而解了，发动机的燃烧效率和排放都会有所改善。

为此需要设计一种缸内无侧向力的，可实现大行程的，摩擦损耗小的，结构简单的新型发动机。

发明内容

本发明的目的就是要实现发动机活塞对气缸无侧向力作用，可实现大行程，摩擦损耗小，结构简单的新型发动机。为此本发明公开了一种外置连杆发动机，包括：气缸，活塞，连接件，滑动联接件，具体实现形式如下：

所述活塞与所述连接件联接，所述连接件与所述滑动结构件联接，所述滑动结构件与外置连杆转动联接，所述外置连杆与外置曲轴转动联接，所述外置曲轴设为顶置式或侧置式。

在一个发动机中对称设置两个所述外置连杆，所述外置曲轴设为顶置式。

在一个发动机中设置两个侧置设置的所述外置曲轴，两个所述外置曲轴设为经齿轮A和齿轮B相啮合，所述滑动结构件经滑块与所述外置曲轴联接。

在多缸发动机中，所述活塞设为对置式并构成气缸组合体，所述外置连杆设在单一所述气缸组合体或多个所述气缸组合体的两侧，或在由所述气缸组合体组成的多缸发动机中，所述外置连杆设在所述气缸组合体之间。

所述气缸的排列方式设为线性排列式，矩形排列式或圆形排列式。

将两个或多个所述气缸并列设置，所述外置曲轴经齿轮相互啮合联接，或并列设置的所述气缸共用一个所述外置曲轴，并列设置的所述气缸中的所述活塞在所述外置曲轴上的工作相位可设为相同或不同，并列设置的所述气缸的轴线可设为平行式或非平行式。

在对置设置的两个所述气缸之间设有气缸距离可调机构，所述气缸距离可调机构设为机械式或液压式。

在所述外置曲轴的偏心轴和中心轴之间设有行程可调机构，所述行程可调机构设为机械式或液压式。

顶置设置的所述曲轴和所述气缸之间设有位移可调装置，所述位移可调装置设为机械式或液压式。

对传统发动机来说，若要减小活塞对气缸的侧向力，可通过增加连杆的长度来实现，但受到发动机整体结构和空间的限制，增加连杆的长度并不实际。而本发明是通过设置所述外置连杆来消除缸内的侧向力，从而降低了发动机气缸的磨损。但是所述外置连杆发动机在运行过程中，滑动连接件与其相配合的滑动轨道之间同样会存在有侧向力作用，而由于滑动连接件和滑动轨道都设置在气缸的外部，其环境温度较缸内低，润滑条件好，所以他们之间由侧向力所致的变形和摩损要比传统发动机中活塞和气缸间的侧向力对发动机的效率和寿命的影响要小的多。

本发明所述外置连杆发动机由于设置了外置连杆和外置曲轴，特别是对于多缸发动机来说，其连杆和曲轴的曲拐较传统的同缸数发动机要少的多，减少了曲轴轴承之间的摩擦损耗，也不用考虑多曲拐的配重问题，制造简单，成本低。除此之外，传统发动机中各连杆是间歇的受到压力的作用，而本发明中的所述外置连杆在整个过程中受到交替的压力和拉力的作用，由此充分的利用和发挥了外置连杆在发动机中的作用。连杆的数量减少了，曲轴的结构变简单了，发动机的整体布局和结构也由此变的更加紧凑和简单，尤其是多缸发动机更能体现其优越性。

由于本发明的这种结构，制造出大行程的发动机就变得更加容易实现。增大发动机的行程的目的就是要增大活塞到达上止点时距气缸底部的距离，使燃烧室内的油气混合充分，燃烧后的氮氧化物生成少，使发动机的排放更好。不仅如此，增大发动机的行程还可提高发动机的热效率。其原因在于，具有同等热量的容器，比表面积越小的其散热速度越慢，在本发明中发动机缸内单位体积的油气混合物的摩尔数一定时，增大发动机的行程，其比表面积(比表面积是指体表面积与体积的比值)较同缸径的传统发动机要小，热量损失率小，发动机的热效率也就有所提高。

本发明所公开的外置连杆发动机的结构不仅可以实现发动机大行程，还可以实现发动机的压缩比和排气量连续可调。其实现方式是：在所述外置连杆发动机中设置所述气缸距离可调机构、行程可调机构和位移可调装置，其中所述气缸距离可调机构是用来改变对置设置的两个所述气缸间的相对距离，所述行程可调机构是通过调整所述外置曲轴的偏心轴和中心轴间的距离来改变活塞的运动行程，所述位移可调装置是为了保证当气缸间距离发生变化时，对置设置的两个所述气缸的对称轴到外置曲轴的中心线的距离不变。通过调整所述气缸距离可调装置和所述位移可调装置可实现发动机的压缩比连续可调，再通过调整所述行程可调机构可实现发动机的排气量连续可调。发动机的压缩比和排气量可依据负荷的变化进行相应的调整，就进一步提高了发动机的效率和低排放性。

在本发明中，特别是多缸发动机，所有所述活塞或活塞组都做同向的直线运动，会导致所述外置曲轴受力不均衡，旋转不平稳。因此为更好的解决所述外置曲轴受力的均衡性和运转的平稳性，本发明通过在所述外置连杆发动机中设置两个或多个相位不同的外置曲轴，使各活塞或活塞组的运动非同步，即发动机在运行的过程中，部分活塞或活塞组处于压缩完了状态，部分活塞或活塞组处于压缩过程中，部分活塞或活塞组处于爆炸冲程完了状态等等；或两个或多个气缸和活塞组合体共用一个外置曲轴，曲轴上设置两个或多个相位不同的曲拐的方式，两个或多个气缸和活塞组合体可平行排列也可成一定角度排列。

发动机处于爆炸冲程或压缩冲程时，活塞和气缸会受到相反的作用力，为平衡气缸所受的作用力可通过设置两个对转偏心块的方式，从而达到发动机受力均衡，运转更平稳的目的。

本发明中对置式设置的所述活塞构成的气缸组合体是指对置设置的两个所述活塞与对置设置的两个所述气缸构成两个燃烧室的气缸组合体，或是指对置设置的两个所述活塞与一个气缸构成一个燃烧室的气缸组合体。

本发明有以下有益的效果：

1、缸内无侧向力，转动部件少，摩擦损失小。

2、多缸发动机更易体现其结构的简单，制造成本低的特点。

3、易实现大行程，氮氧化物生成少，排放好。

4、易实现压缩比和排气量的连续可调，效率高。

附图说明

图1是本发明顶置式曲轴单个外置连杆的单缸发动机的结构示意图

图2是本发明顶置式曲轴对称设置两个外置连杆的单缸发动机的结构示意图

图3是本发明侧置式曲轴的单缸发动机的结构示意图

图4是K向视图

图5是本发明顶置式曲轴对称设置两个外置连杆的双缸发动机的结构示意图

图6是本发明顶置式曲轴对称设置两个外置连杆的八缸发动机的结构示意图

图7是本发明顶置式曲轴气缸组合体之间设置外置连杆的多缸发动机的结构示意图

图8是本发明对置设置的两个活塞与一个气缸构成一个燃烧室的单缸发动机的结构示意图

图9是本发明气缸排列方式为线性排列方式的结构示意图

图10是本发明气缸排列方式为矩形排列方式的结构示意图

图11是本发明气缸排列方式为圆形排列方式的结构示意图

图12是本发明设置有两外置曲轴的四缸发动机的结构示意图

图13是A向视图

图14是本发明设置有两曲轴曲拐相位成90度的四缸发动机的结构示意图

图15是B向视图

图16是本发明设置有两曲轴曲拐相位成180度的四缸发动机的结构示意图

图17是C向视图

图18是本发明两气缸组合体平行排列共用一个曲轴两曲拐相位相同的实施例结构示意图

图19是D向视图

图20是本发明两气缸组合体平行排列共用一个曲轴两曲拐相位成90度的实施例结构示意图

图21是E向视图

图22是本发明两气缸组合体成一定角度排列共用一个曲轴的实施例结构示意图

图23是本发明设有液压式气缸距离可调机构和液压式行程可调机构的实施例结构示意图

图24是本发明设有机械式气缸距离可调机构和机械式行程可调机构的实施例结构示意图

图25是F向放大视图

图26是本发明设有液压式位移可调装置和液压式行程可调机构的实施例结构示意图

图27是本发明多曲拐的顶置式曲轴多缸发动机的结构示意图

具体实施方式

附图编号

1.气缸             2.活塞                3.连接件

4.滑动结构件       5.外置连杆            6.外置曲轴

61.偏心轴          62.中心轴             7.滑块

8.气缸组合体       9.气缸距离可调机构    10.行程可调机构

11.位移可调装置    12.齿轮A              13.齿轮B

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

请参照图1、2、3和4所示外置连杆发动机，包括：气缸1，活塞2，连接件3，滑动结构件4，其特征在于：所述活塞2与所述连接件3联接，所述连接件3与所述滑动结构件4联接，所述滑动结构件4与外置连杆5转动联接，所述外置连杆5与外置曲轴6转动联接，所述外置曲轴6设为顶置式或侧置式。

请参照图2、5、6和8所示外置连杆发动机，在一个发动机中对称设置两个所述外置连杆5，所述外置曲轴6设为顶置式。

请参照图3和4所示外置连杆发动机，在一个发动机中设置两个侧置设置的所述外置曲轴6，两个所述外置曲轴6设为经齿轮A12和齿轮B13相啮合，所述滑动结构件4经滑块7与所述外置曲轴6联接。

请参照图5、6、7和8所示外置连杆发动机，在多缸发动机中，所述活塞2设为对置式并构成气缸组合体8，所述外置连杆5设在单一所述气缸组合体8或多个所述气缸组合体8的两侧，或在由所述气缸组合体8组成的多缸发动机中，所述外置连杆5设在所述气缸组合体8之间。

请参照图9、10和11所示外置连杆发动机，所述气缸1的排列方式设为线性排列式，矩形排列式或圆形排列式。

请参照图11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22和27所示外置连杆发动机，将两个或多个所述气缸1并列设置，所述外置曲轴6经齿轮相互啮合联接，或并列设置的所述气缸1共用一个所述外置曲轴6，并列设置的所述气缸1中的所述活塞2在所述外置曲轴6上的工作相位可设为相同或不同，并列设置的所述气缸1的轴线可设为平行式或非平行式。

请参照图23、24和25所示外置连杆发动机，在对置设置的两个所述气缸1之间设有气缸距离可调机构9，所述气缸距离可调机构9设为机械式或液压式。

请参照图23、24和25所示外置连杆发动机，在所述外置曲轴6的偏心轴61和中心轴62之间设有行程可调机构10，所述行程可调机构10设为机械式或液压式。

请参照图26所示外置连杆发动机，顶置设置的所述曲轴6和所述气缸1之间设有位移可调装置11，所述位移可调装置11设为机械式或液压式。

Claims (9)

1.一种外置连杆发动机，包括：气缸(1)，活塞(2)，连接件(3)，滑动结构件(4)，其特征在于：所述活塞(2)与所述连接件(3)联接，所述连接件(3)与所述滑动结构件(4)联接，所述滑动结构件(4)与外置连杆(5)转动联接，所述外置连杆(5)与外置曲轴(6)转动联接，所述外置曲轴(6)设为顶置式或侧置式。

2.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：在一个发动机中对称设置两个所述外置连杆(5)，所述外置曲轴(6)设为顶置式。

3.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：在一个发动机中设置两个侧置设置的所述外置曲轴(6)，两个所述外置曲轴(6)设为经齿轮A(12)和齿轮B(13)相啮合，所述滑动结构件(4)经滑块(7)与所述外置曲轴(6)联接。

4.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：在多缸发动机中，所述活塞(2)设为对置式并构成气缸组合体(8)，所述外置连杆(5)设在单一所述气缸组合体(8)或多个所述气缸组合体(8)的两侧，或在由所述气缸组合体(8)组成的多缸发动机中，所述外置连杆(5)设在所述气缸组合体(8)之间。

5.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：所述气缸(1)的排列方式设为线性排列式，矩形排列式或圆形排列式。

6.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：将两个或多个所述气缸(1)并列设置，所述外置曲轴(6)经齿轮相互啮合联接，或并列设置的所述气缸(1)共用一个所述外置曲轴(6)，并列设置的所述气缸(1)中的所述活塞(2)在所述外置曲轴(6)上的工作相位可设为相同或不同，并列设置的所述气缸(1)的轴线可设为平行式或非平行式。

7.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：在对置设置的两个所述气缸(1)之间设有气缸距离可调机构(9)，所述气缸距离可调机构(9)设为机械式或液压式。

8.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：在所述外置曲轴(6)的偏心轴(61)和中心轴(62)之间设有行程可调机构(10)，所述行程可调机构(10)设为机械式或液压式。

9.如权利要求1所述外置连杆发动机，其特征在于：顶置设置的所述曲轴(6)和所述气缸(1)之间设有位移可调装置(11)，所述位移可调装置(11)设为机械式或液压式。

Images