專利名稱：對置雙缸四沖程頂置凸輪軸通用汽油機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種往復活塞點燃式汽油發動機，尤其 涉及一種對置雙缸四沖程頂置凸輪軸通用汽油機。
背景技術：
目前現有技術的產品有二沖程和四沖程側置氣門及頂 置氣門式，二沖程和四沖程側置氣門和頂置氣門式產品在理 論上和實際應用中也是切實可行的，二沖程通用汽油機，由 氣缸蓋總成，氣缸體總成，活塞總成，曲軸總成，曲軸箱總 成及點火系統總成組成。氣缸蓋總成由氣缸蓋和火花塞兩個 部件構成。在汽缸蓋內部設計有半球形燃燒室，在燃燒室的 中心位置上安裝有火花塞。氣缸體總成由氣缸體和散熱結構
組成，在汽缸體內孔中間圓周方向上開3—6個大小不一的 開口，是用做二沖程發動機的進氣，掃氣和排氣作功之用。 活塞總成由活塞、活塞環、活塞銷及兩只卡簧組成。由于二 沖程發動機利用活塞作為開關對布置在氣缸體中間部位的 進氣口，掃氣口和排氣口進行阻擋或打開以便于發動機迸、 排和掃氣，所以活塞本身長度較長，活塞環由兩道用來密封 燃氣氣環組成。兩'只卡簧安裝在活塞銷孔中的兩端防止活塞 銷軸向串動，曲^總成由分體式曲軸總成組成，分體式曲軸 總成是由曲軸總成一由左、右曲柄及曲柄臂，曲柄銷，連桿總 成，曲軸軸承組成，在左、右曲柄的下半部分設計有平衡塊 與曲柄合為一體，用來平衡曲軸總成運轉時產生的往復慣性 力和振動力，曲軸軸承安裝在左、右曲柄后面的曲柄臂上， 采用滾動球軸承，以利于曲軸總成運轉時的輕快平穩。連桿 總成由整體連桿，連桿大孔滾針軸承組成。連桿總成的作用
3是把曲軸總成的旋轉運動改變為往復直線運動。連桿總成的 小孔與活塞銷相連接，由于二沖程發動機采用潤滑油摻混于 燃料中在潤滑機件的同時也參與燃燒，造成潤滑條件差，所
以在連桿總成的小端孔內也安裝有滾針軸承。曲軸箱總成由 兩只曲軸箱體兩只曲軸箱體蓋組成。由于二沖程發動機沒有 潤滑油循環系統和油底殼，同時二沖程發動機為提高進氣沖 程的一次進氣壓力，曲軸箱體的內部體積要盡可能的小。點 火系統總成由磁電機，電子點火器和高壓點火線圈組成。上 述特點使得二沖程發動機結構簡單體積小重量輕，制造使用
及維護成本低由于二沖程發動機曲軸總成運轉360°點火作 功一次，所以升功率較大。沒有潤滑油循環系統和油底殼使 得二沖程發動機可根據使用條件，方便靈活改變發動機的運 轉傳動方向。但是由于缺少上述兩項功能，。使用摻浪潤滑方 式，造成排氣污染嚴重，火花塞等零部件容易產生積炭，造 成發動機運轉不正常以至停轉。利用活塞控制進氣、掃氣和 排氣的精度較差，造成部分未經燃燒的新鮮混合氣隨廢氣一 同排出，.使得燃料消耗較重。由于曲軸總成每旋轉一圈就點 火作功一次，使得運轉噪音較大，同時由于潤滑條件差，內 部機件的磨損較大，使發動機運轉壽命縮短，上述種種不利 因素的產生，使得二沖程發動機越來越多的被四沖程發動機 所代替。四沖程&動機是指曲軸總成運轉兩周即720°作功 一次。也就是每一一轉只完成兩個沖程如進氣壓縮是在第一轉 內完成，爆發、排氣是在第二轉內完成。早期的四沖程發動 機都是采用側置氣門式的進排氣方式。側置氣門是指進氣門 和排氣門都側向布置在汽缸體的一側，向上深入到汽缸蓋內 部使得汽缸蓋內部的燃燒室向側面伸出較多，致使混合氣燃 燒不充分燃油消耗較多，排氣污染較嚴重，頂置氣門式是把
4進氣門、排氣門都布置在汽缸蓋上，這種方式使汽缸蓋內的 燃燒室的形狀得到改善，混合氣燃燒狀況和燃燒效率得到提 高。四沖程發動機由汽缸蓋總成，汽缸體總成。配氣機構總 成，活塞總成、曲軸總成、潤滑循環系統總成，點火系統總 成組成。汽缸蓋總成由汽缸蓋、汽缸蓋罩、火花塞，配氣機 構安裝和通過部位組成。在汽缸蓋內部設計有燃燒室在燃燒 室內設計有進氣門、排氣門和火花塞的安裝部位，同時還設 計有進氣道和排氣道兩條氣道，氣道的一端設計在相對應的 氣i、"]一側。兩條氣道內各裝有一只氣門導管，用于氣門上、 下運動時起到導向和定位的作用。氣門的形狀象一只蘑菇， 前面有一個大大的頭部，后面是一條又細又長的尾部。在氣 道位于燃燒室的氣口內各裝一只氣門座圈，依靠氣門座圈和 氣門頭部的嚴密結合，以保證高溫高壓氣體不泄露。火花塞 根據氣門的多少安裝布置在燃燒室的中間或一側。在氣缸蓋 的上端設計有配氣機構安裝部位，同時在汽缸蓋的一側還設 計有配氣機構通過部位。頂置氣門式的安裝部位是兩對氣門 搖臂安裝支座，支座的上部各有一只小孔，用來安裝搖臂軸。 配氣機構通過部位通常設計成兩只圓孔，孔內各裝有一只氣 門推桿。推桿的一端壓在氣門搖臂的一端，氣門搖臂的另一 端壓在氣門的尾部。汽缸體總成由汽缸體和配氣機構通過部
位組成。四沖'程k動機的汽缸體內孔是一光滑的筒體，配氣 機構通過部位或為兩只大孔，可為一長方形的內通道，用于 兩只推桿從中通過與汽缸蓋總成上的氣門搖臂的一端安裝 在一起。配氣機構總成由配氣凸輪、正時大齒輪，正時小齒 輪，凸輪銷軸，配氣凸輪隨動件，推桿，氣門，氣門搖臂， 氣門彈簧組成。配氣凸輪的形狀象一只桃子，突起最高的部 位叫桃尖，無突起的部位叫基圓。配氣凸輪分進氣凸輪和排氣凸輪，兩只凸輪和配氣正時大齒輪壓裝在一起。正時小齒 輪安裝在曲軸總成一端的曲柄臂上，與正時大齒輪相互嚙 合，兩只齒輪的齒數之比為2: 1，即正時大齒輪的齒數正好 比正時小齒輪多一倍。以保證曲軸總成轉兩轉，配氣凸輪轉 一轉，使得四沖程發動機正常運轉。正時配氣大齒輪與壓裝 在一起的進排氣兩只凸輪用一只凸輪銷軸聯結在一起。配氣 凸輪隨動件為左右兩只， 一端緊貼在凸輪的外形表面，另一 端上安裝有推桿，兩只隨動件的中間孔用一只銷軸聯結在一
起；配氣凸輪桃尖和基圓部位不停的變換位置，從而使得配 氣凸輪隨動件的左、右兩只的部位也隨著不停的變換角度， 推動兩只推桿不斷的上、下運動，使進、排氣門依次打開或 關閉，使得發動機運轉正常，氣門彈簧布置在氣門的尾部， 其作用是氣門完成向下運動開啟進排氣沖程后使氣門快速 自動復位完成氣門的關閉。活塞總成由活塞、活塞環、活塞 銷及兩只卡簧組成。四沖程發動機由于進排氣均為氣門完 成，所以活塞長度很短用來減輕重量降低往復慣性力，所以 四沖程發動機轉速較高。活塞環為兩道氣環和一道潤滑油密 封環共三道環，活塞銷在銷孔內被兩只卡簧卡住，以限制其 軸向串動。曲軸總成分為兩種， 一種是分體式曲軸總成，一 種是整體式曲軸總成組成。分體式曲軸總成由左、右曲柄、 曲柄臂、曲軸軸^、連桿總成組成，左右曲柄的下半部位設 計有平衡塊與曲禍合為一體，用來平衡曲軸總成運轉時所產 生的往復慣性力和振動力。連桿總成由整體式連桿，連桿大 端孔用滾針軸承組成。連桿總成的作用是把曲軸總成旋轉運 動改變為往復直線運動，由于四沖程發動機潤滑條件較好所 以連桿小端孔中取消滾針軸承直接與活塞銷聯接在一起。分 體式曲軸總成都要采用滾動球軸承以保證曲軸總成運轉平穩輕快，整體式曲軸總成由整體式曲軸，分體式連桿總成， 及曲軸軸瓦組成。整體式曲軸上設計有曲柄和平衡塊，曲軸 軸瓦為兩半式，軸瓦的作用等同于曲軸軸承，因為與曲軸軸 頸的接觸面比滾動球軸承大得多，所以整體式曲軸總成的剛 度、運轉精度比分體式曲軸總成好很多，但對潤滑條件要求 較高。分體式連桿總成由分體式連桿、連桿大孔及大孔軸瓦 和兩只安裝固定螺栓組成，曲軸箱總成也分為兩種， 一種是 左、右分體式曲軸箱總成、 一種是上、下分體式曲軸箱總成。 左二右分體式曲軸箱總體由左右曲軸箱體，左右曲軸箱體蓋 四個部分組成。上、下分體式曲軸箱總成由上、下曲軸箱體、 上汽缸蓋罩、下油殼體四個部分組成。潤滑油循環系統總成 由機油泵、機油泵傳動裝置，潤滑油過濾裝置，潤滑油循環 通道，貯油池組成。貯油池也叫油底殼。機油泵分兩種，一 種為齒輪式機油泵， 一種為轉子式機油泵，兩種機油泵在四 沖程發動機中都有應用。機油泵傳動裝置由大、小齒輪或由 大小傳動鏈輪、傳動鏈條組成。在發動機轉速最高不超過
6500轉/分鐘情況下也可由曲軸總成按1: 1的轉速直接驅 動。潤滑油過濾裝置由金屬過濾網，紙質或金屬過濾芯組成， 用來防止有臟物或金屬屑混入潤滑油內損壞發動機零部件。 潤滑油循環通道設計在汽缸蓋總成內和曲軸箱總成內部，形 成一套潤滑油潤k后還能返回油底殼內又被機油泵吸入，周 而復始的進行潤潛的循環通道。點火系統總成由磁電機、電 子點火器，火花塞、高壓點火線圈組成。現有技術的產品由 于采用頂置氣門或側置氣門造成配氣機構總成的氣門推桿 又細又長，剛度較差、上下往復運動慣性大，細長的推桿對 溫度很敏感，溫度升高后容易產生熱膨脹，側置氣門的燃燒 室的燃燒效率低下，使得現有技術產品只能應用在中低轉速范圍內，造成同功率的發動機體積較大，較重，不能適應更
高轉速、排氣污染較重等諸多不足。
發明內容
為克服現有技術產品的不足之處，本實用新型提供一種 對置雙缸四沖程頂置凸輪軸通用汽油機，該機對配氣機構做 了改進設計，使通用汽油機能適應更高的轉速范圍。
本實用新型解決現有技術產品不足之處的方案是把現 有技術產品中的頂置氣門、側置氣門配氣方式改進設計為頂 置fl輪軸配氣方式，把配氣凸輪設計凸輪軸上，使凸輪軸的 直徑加大剛度增強，同時把配氣凸輪軸直接設計安裝在汽缸 蓋總成的內部，使配氣總成結構大為簡化，取消配氣凸輪隨 動件，隨動銷軸凸輪銷軸和兩只細長的推桿，使配氣機構零 部件重量減輕。同時將汽缸蓋總成，汽缸體總成內部的兩只 氣門推桿通過孔改變設計成一條長方形的通孔，既便于配氣 傳動機構從中通過，還便于潤滑油的回流。本實用新型所述 對置雙缸四沖程頂置凸輪通用汽油機是在現有技術產品基 礎上逋過改變設計而成，盡可能多的充分利用現有技術產品 中成熟可靠大批供應的系統總成和零部件，只是將曲軸箱總 成全新設計、曲軸總成局部改進設計而成，涉及有汽缸蓋總 成、汽缸體總成、/配氣機構總成，活塞總成，曲軸總成，曲 軸箱總成，潤滑櫧環系統總成，點火系統總成組成。氣缸蓋 總成由汽缸蓋，汽,缸蓋罩、火花塞組成，在汽缸蓋內部設計 有進氣、排氣兩條氣道，氣道的一端設計在汽缸蓋底部的燃 燒室內，另一端設在汽缸蓋的側面。燃燒室為一淺半球狀， 進氣門、排氣門占據了其中的大部分，火花塞安裝在燃燒室 的另一側。燃燒室內的氣道口上安裝有氣門座圈，與進、排 氣門的頭部緊密的貼合在一起，起到密封作用防止高溫氣體的泄漏。氣門的整個形狀象一只蘑燕，大大的前端與氣門座 圈緊貼在一起，后面是一條又細又長的尾巴，之所以采用又 細又長的尾部設計是為了減輕氣門重量降低運動慣性力。在 進、排氣氣道上安裝有氣門導管進排氣門從導管中通過，它 的作用是氣門在做上下運動時對氣門起到導向定位作用。在 汽缸蓋上部還設計有配氣凸輪安裝固定座，用于安裝固定配 氣凸輪軸。在汽缸蓋的一側還設計有配氣機構通過孔，為一 長方形的通道，'以便于配氣機構中通過。汽缸體總成由汽缸 體二配氣機構通過孔道組成。汽缸體的內孔為一光滑的圓柱 形筒體。配氣機構通過孔道為一長方癡的通孔，與氣缸蓋總 成上的配氣機構通過孔道處于同一位置，同時兼作潤滑油循 環系統的回油通道，如配氣機構采用正時鏈條傳動方式，汽 缸體通過孔道內外還要設計安裝正時鏈條傳動漲緊機構。漲 緊機構由兩只漲緊條和一只漲緊條自動調節器組成。漲緊條 是一片長條狀的有彈性的薄鋼板，外面包覆一層橡膠，兩只 漲緊條分別壓在正時鏈條兩側。漲緊條自動調節器為一圓柱 形零部件，安裝設計在汽缸體配氣機構通過孔道的外面下部 分。在自動調節器的內孔安裝有一只細長軸，軸的外圓部位 安裝一只壓簧，細長軸的前端安裝有一片壓板壓住一條漲緊 條的外側，因為有壓簧的壓力作用，使正時鏈條始終保持一 定的松緊度，以fe止發動機高速運轉時正時鏈條產生松馳， 從而達到自動調節漲緊條的目的。配氣機構總成由配氣凸輪 軸、進氣門、排氣門、氣門搖臂、氣門彈簧，搖臂軸，正時 傳動大鏈輪或正時傳動大齒輪，正時傳動小鏈輪或正時傳動 小齒輪，正時傳動鏈條組成。由于采用頂置凸輪軸設計，使 得正時傳動機構可繼續采用正時大、小齒輪傳動外還可選擇 使用正時傳動大、小鏈輪，正時鏈條傳動。正時鏈輪鏈條傳動具有適應遠距傳動，所需零部件少，重量輕，制造成本低， 傳動噪音小等諸多優點。配氣凸輪軸上有兩只凸輪分別控制 進氣門、排氣門開關，凸輪的形狀象一只桃子，突起最高的 部位叫桃尖，無突出的圓柱部位叫基圓，桃尖和基圓之間的 尺寸差叫氣門升程，發動機工作時凸輪轉動桃尖部位將氣門 搖臂的一端頂起，氣門搖臂的另一端緊壓在氣門尾部的頂 端，氣門搖臂和搖臂軸連結在一起就成了一個杠桿，由于杠 桿的作用，氣門搖臂另一端克服氣門彈簧的壓力將氣門壓下 使氣門開啟，轉到基圓部位，又使氣門復位，使氣門關閉。 使用氣門搖臂的凸輪外形是左右不對稱的形狀，即凸輪的桃 尖并不處在凸輪基圓中心十字線的延長線上，這種凸輪的外 形設計是為適應使用氣門搖臂兩端的接觸點將產生各自不 同的偏移量。在配氣凸輪軸的兩端安裝有兩只滾動和滑動軸 承以保證配汽凸輪軸運轉靈活平穩。氣門彈簧的作用是為了 保證氣門在關閉時的快速復位及關閉時的密封性能，活塞總 成由活塞，活塞環，活塞銷及兩只卡簧組成。四沖程的活塞 長度很短，是為了減輕重量降低發動機高速運轉時活塞總成 的往復慣性力。活塞環有三道組成。頭兩道為氣環，用于在 活塞頂部密封高溫燃氣和混合氣的泄漏，第三道為油環，用 于防止潤滑油進入汽缸蓋總成內的燃燒室與燃氣摻混燃燒 產生積炭損壞發動機零部件和造成排氣污染。兩只卡簧分別 置于活塞銷孔的裙端，用于防止活塞銷的軸向串動。曲軸總 成分為兩種， 一種是分體式曲軸總成、 一種是整體式曲軸總 成。分體式曲軸總成由左、右曲柄、曲柄臂、曲柄銷、曲軸 軸承，連桿總成組成。連桿總成由整體式連桿、連桿大端孔 用滾針軸承組成。整體式曲軸總成由整體式曲軸、曲軸軸瓦、 分體連桿總成組成，分體式連桿由分體式連桿、連桿大端孔
10用軸瓦、兩只連桿大端安裝固定螺栓組成。分體式曲軸總成 的制造成本低，整體式曲軸總成的制造成本較高，整體曲軸 總成的使用條件要求較高。曲軸總成強度較好。在曲軸總成 的一端既可安裝正時傳動小齒輪也可安裝正時傳動小鏈輪。 無論安裝正時傳動小齒輪或小鏈輪其齒數都要比正時傳動 大齒輪或大鏈輪的齒數少一倍，即曲軸轉兩轉，配氣凸輪軸 轉一轉，以保證四沖程發動機的正常運轉。曲軸總成的作用 是利用連桿總成連結活塞總成與曲軸總成，把活塞總成的往 復直線運動改變為曲軸總成的旋轉運動并輸出動力。曲軸總 成與配氣凸輪軸設計成平行布置。曲rt箱總成由左、右曲軸 箱和前、后曲軸箱體蓋組成。兩套汽缸蓋、汽缸體總成分別
相差180°布置在曲軸箱總成的兩側，兩套汽缸體總成的缸 心距盡可能的小，以最大限度的平衡對向兩缸的往復慣性 力。潤滑循環系統總成由轉子式機油泵，機油泵減速傳動裝 置，過濾裝置，潤滑油循環通道，貯油池組成，貯油池也叫 油底殼，設計在左、右曲軸箱體的下部。轉子式機油泵由內 轉子和外轉子組成，轉子式機油泵具有尺寸小，所需驅動力 低、噪音低，吸油真空度高等諸多優點被廣泛應用在發動機 潤滑循環系統方面。轉子式機由內轉子和外轉子組成，轉子 的齒形形線為次擺線。外轉子比內轉子多一個齒，內外轉子 偏心布置，使得每個齒的前后壁面得以密封，利用轉子之間 的容積變化來吸X泵出機油，由于轉子泵的供油量大吸油真 空度高，容易在發動機轉速超過6500轉/分鐘時產生氣蝕損 壞機油泵進而影響潤滑效果，所以高轉速發動機均釆用機油 泵減速傳動裝置。減速傳轉動裝置即可采用齒輪傳動也可采 用鏈條傳動方式。潤滑油過濾裝置由金屬濾網和紙芯、金屬 芯兩種過濾裝置組成。潤滑油循環通道設計在左、右曲軸箱體和前后曲軸箱體蓋內部以保證潤滑油的循環通暢。點火系 統總成由磁電機，電子點火器、火花塞、高壓點火線圈組成。 由于采用上述方案，使實用新型因配氣凸輪軸設計安裝 在汽缸蓋總成內部，使結構緊湊，重量減少，高速運轉性能 可靠，零部件數量降低，發動機故障減少，在同等功率狀況 下發動機的體積、重量大幅降低。大量采用成熟可靠的現有 技術的產品使本實用新型具有高的市場競爭力。
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以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明
圖1是本實用新型第一個實施例的縱剖面構造主視簡圖。
圖中1、汽缸蓋總成 2、汽缸體總成 3、配氣機構總 成4、活塞總成5、曲軸總成6、曲軸箱總成7、點火系統 總成8、電啟動系統9、終端減速小齒輪10、正時傳動小 鏈輪ll、正時傳動鏈條12、正時傳動大鏈輪13、配氣凸輪 軸14、火花塞 15、單向超越離合器具體實施方式
在圖1所示的第一個實施例中，在曲軸總成(5)的兩 端各裝有配氣機構總成(3)之中的正時傳動小鏈輪.(10) 利用正時傳動鏈條(11)與安裝在配氣凸輪軸(13) —端的
正時傳動大鏈輪j:i2)相連接，依靠曲軸總成(5)的旋轉，
從而帶動正時傳動小鏈輪(10)的旋轉，由于在正時傳動小 鏈輪(10)上安裝有正時傳動鏈條(11)通過正時傳動鏈條 (11)與安裝在配氣凸輪軸(13) —端正時傳動大鏈輪(12) 相連接，從而帶動正時傳動大鏈輪(12)旋轉，因正時傳動 大鏈輪(12)旋轉帶動配氣凸輪軸(13)同時旋轉，使得配 氣凸輪軸(13)上的兩只凸輪依次交替的將進氣門排氣門開
12啟或關閉，從而使發動機完成進氣、壓縮、爆發、排氣四個
沖程的的運轉，正時傳動小鏈輪(io)的齒數正好是正時傳
動大鏈輪(12)的1/2，即正時傳動小鏈輪(10)轉兩轉， 正時傳動大鏈輪(12)轉一轉，保證了發動機的正常運轉。 電啟動系統(8)由啟動電機，雙聯過橋惰齒輪及減速大齒 輪及單向超越離合器(15)組成。啟動電機是一只直流電機， 由蓄電池供給驅動電壓和電流，雙聯過橋惰齒輪由大小兩只 不同齒數和模數的齒輪同軸構成。其作用是大齒輪的模數與 啟動電機中心驅動軸上的齒輪模數相同并相互嚙合，把啟動 電機轉數降低，同軸小齒輪上的模數則與減速大齒輪模數相 同時相互嚙合在一起運轉，從而帶動曲軸總成(5)運轉啟 動發動機，單向超越離合器(15)的作用是保護啟動電機， 在發動機啟動后將啟動電機與曲軸總成(5)的運轉斷開。 點火系統總成(7)的作用是保證發動機在恰當的時機點燃 混合氣使發動機正常運轉并輸出動力，同時向蓄電池充電以 保證蓄電池正常使用并延長其使用壽命，終端減速小齒輪 (9)的作用是為發動機對外輸出動力而專門設計安裝的。 同時做為潤滑油循環系統中機油泵減速傳動裝置中的主動 傳動齒輪，以減速驅動機油泵運轉保證發動機的正常運轉所 需的潤滑油的ttJ應。
權利要求1、一種對置雙缸四沖程頂置凸輪軸通用汽油機，由汽缸蓋總成(1)、汽缸體總成(2)、配氣機構總成(3)、活塞總成(4)、曲軸總成(5)、曲軸箱總成(6)、點火系統(7)、電啟動系統(8)、終端減速小齒輪(9)、正時傳動小鏈輪(10)、正時傳動鏈條(11)、正時傳動大鏈輪(12)、火花塞(14)、單向超越離合器(15)組成，其特征是配氣凸輪軸(13)設計安裝在汽缸蓋總成(1)的內部。
專利摘要一種對置雙缸四沖程頂置凸輪軸通用汽油機，由汽缸蓋總成，汽缸體總成、配氣機構總成，活塞總成，曲軸總成、曲軸箱總成，潤滑循環系統總成，點火系統總成組成，是在現有技術產品基礎上通過改進設計而成。盡可能多的充分利用現有技術產品成熟可靠大批供應的系統總成和零部件，把配氣凸輪設計在凸輪軸上，使凸輪軸的剛度增強，同時把配氣凸輪軸直接設計安裝在汽缸蓋總成的內部，使配氣機構總成大為簡化，高速運轉性能可靠，在同等功率狀況下，發動機的體積、重量大幅降低。
文檔編號F01L1/04GK201306197SQ200820174789
公開日2009年9月9日 申請日期2008年11月6日 優先權日2008年11月6日
發明者馮立群 申請人:馮立群