一种对置二冲程发动机的制作方法

专利名称：一种对置二冲程发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力技术领域，特别涉及一种对置二冲程发动机。
背景技术：
对置活塞二冲程发动机从19世纪末期Hugo Junkers发明到现在经历了较长时间的发展，与传统二冲程和四冲程内燃机相比，对置活塞二冲程发动机省去了气缸盖、配气机构等复杂零部件，具有结构简单，零部件少，可靠性高，热效率高，功率密度大等优点，因此在功率密度要求较高的场合曾一度得到过广泛应用。20世纪三、四十年代，Junkers对置活塞二冲程发动机以其比传统柴油机更高的功率密度曾一度作为飞机的动力装置，Junkers 发动机原理如图I所示，两个活塞水平镜像布置在同一个汽缸中，分别由两组曲柄连杆机构驱动，两个曲轴分别布置于气缸的两端，气缸的周向开有气口，通过活塞与气口的相对位置来控制气口的开闭达到换气的目的。这种结构的发动机的主要优点是取消了气缸盖，配气机构等零部件。结构特点是两个活塞共用一个气缸，顶面对顶面水平对称布置，采用二冲程发动机工作原理，没有进、排气门，喷油器在布置于气缸侧面。两个活塞分别推动各自的曲柄连杆机构旋转，两个曲轴通过齿轮机构进行动力汇流。但是，Junkers对置活塞二冲程发动机由于进排气活塞分别从气缸体两端布置两根曲轴，带来的主要缺点发动机轴向尺寸过长,两根曲轴同时进行动力输出，需要多个齿轮进行输出功率汇流，导致传动机构过于复杂。针对上述Junkers发动机的缺点，先后有很多公司与个人对该种结构进行过改进与完善。其中美国Achates公司(阿凯提兹动力有限公司)在上述发动机基础上发明了专利号为200580023840.9的改进的二冲程对置活塞式内燃机专利，该专利描述了一种改进的对置二冲程内燃机，该内燃机将两根曲轴从气缸体的两端移至气缸体两侧，通过两个相对往复运动的活塞带动4个连杆分别驱动气缸体两侧的两根曲轴旋转，拉近了两个曲轴中间的距离，缩短了两个曲轴输出动力中间的汇流机构。该结构大大缩减了发动机气缸轴线方向的尺寸，同时，采用对称结构布置大大减小了活塞侧压力。但是，Achates的发动机设计由于曲轴偏离了活塞运动中心线，曲轴的曲拐必须错开较大的角度才能满足运动要求。该角度对活塞运动规律和换气过程都有一定影响。另一方面，气缸内的两个活塞要通过一个伸出杆同时驱动连接与一个活塞上的前后两个连杆分别驱动上下两根曲轴，两个连杆同时与一个活塞的连接处较复杂，同时，由于前后两个连杆包络空间利用率低，带来发动机纵向尺寸较大，运动件数量较多等缺点。另一种代表性的对置活塞二冲程内燃机是英国早在上个世纪三、四十年代发明的Roots ts-3发动机。该发动机将水平活塞的往复运动通过摆杆机构通过连杆与布置于垂直于气缸中心线且位于气缸体下面的曲轴相连。采用单曲轴的形式完成两个活塞的动力输出。使曲轴处于一个横穿气缸并与气缸孔的轴线正交的平面上，气缸内的两个活塞和位于气缸体下面的曲轴通过气缸两端的摆杆机构连接。Roots发动机与Junkers发动机和Achates发动机相比缩短了气缸轴向和纵向尺寸，动力输出采用一根曲轴，运动结构简单，同时两个活塞所受的惯性力通过180度相位布置的曲轴相互抵消，属于自平衡机构。Roots发动机以其紧凑的设计，高功率密度等优点曾一度作为大功率发动机应用于大型车辆。尽管如此，随着能源危机、环境恶化情况的不断加剧，对于发动机的经济性、排放特性、功率密度、体积密度等性能指标提出了越来越严格的要求。TS-3发动机由于当时的技术条件所限，采用罗茨泵换气方式，柱塞喷油泵等技术，在20世纪70年代被淘汰出历史舞台。TS-3发动机与当前增压发动机相比，扫气压力比较低，限制了其功率的进一步提高，制约了工质更换效率的提高；另外，TS-3的燃油供给系统采用柱塞泵结构，喷射持续期长，可控性差，喷油压力低，不利于燃油的雾化及缸内混合气的形成，制约了其燃烧效率的进一步提高，排放性能的进一步优化。很显然Roots ts-3发动机已不能满足当前对发动机的低油耗、低排放、高功率性能指标要求。

发明内容
本发明的目的是提供一种与传统对置活塞二冲程发动机相比具有更低油耗和排放，更高功率密度的对置二冲程发动机。 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种对置二冲程发动机，其包括曲柄连杆机构、进排气系统、供油系统、润滑系统和冷却系统；所述曲柄连杆机构的固定部分包括机体和气缸套，所述曲柄连杆机构的运动部分包括置于气缸套内可往复运动且以顶面对置的方式布置的进气活塞和排气活塞，分别与进气活塞和排气活塞位于同侧的上连杆、摇臂和下连杆，以及置于机体中部的曲轴；其中，所述机体为龙门式；所述曲轴的主轴颈支撑于机体上；所述气缸套上面分布有进排气口，所述进排气口分别与气缸内的进排气腔相通；所述摇臂通过摇臂轴支撑在所述机体的两侧，所述摇臂的回转中心位于所述摇臂中部；所述气缸套与进气活塞和排气活塞的顶面构成燃烧室；两侧的上连杆、摇臂和下连杆均为对称布置，两侧的摇臂分别通过各自的摇臂轴与气缸体连接，所述进气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与进气活塞同侧的摇臂的下端通过与进气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连，所述排气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与排气活塞同侧的摇臂的下端通过与排气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。进气活塞和排气活塞分别通过活塞销与同侧的上连杆的小头连接，上连杆大头通过上连杆大头销与摇臂上端铰接，摇臂的下端通过连杆销与下连杆小头铰接，下连杆大头共同连接在曲轴的相邻两个曲轴颈上。所述气缸侧面周向布置有喷油器，所述喷油器采用切向喷射方向的三孔喷油器，沿气缸圆周方向呈90°布置，数量为2 ;所述发动机包括由所述曲轴驱动的高压燃油泵和电子控制器，所述高压燃油泵与所述喷油器相连，所述电子控制器与所述高压燃油泵和喷油器相连。所述发动机的排气道采用渐阔结构，所述气缸上开设有进气口和排气口，所述排气口采用一定切向气道方式，所述进气口采用沿轴向的倾斜角度组织合理的滚流；所述发动机还包括排气影射板，所述排气道和排气影射板配合工作。
所述曲轴的结构是错拐方式。所述增压器采用机械-涡轮复合增压系统；机械增压部分采用传动机构利用曲轴动力驱动，涡轮增压部分采用配合所述排气影射板利用废气能量驱动，配合发动机低速、高速不同工况匹配机械-涡轮复合增压系统。所述冷却系统包括水泵、冷却水腔、冷却水道、节温器、机油冷却器和散热器；所述冷却水道与所述冷却水腔集成于所述机体的内部，所述冷却水腔包括进气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔，所述气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔之间通过冷却水道相连通；所述发动机采用多个单元时，冷却水对各缸分配采用不同流通孔面积进行分流和冷却水流量控制。所述润滑系统包括油底壳、集虑器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器、机油滤旁通阀、主油道和各部件油道；所述油底壳采用上油底壳和下油底壳组合结构，上油底壳将润滑系统的机油滤清器、润滑油道、机油冷却系以及安全阀、限压阀集成于上油底壳本体内，采用铸造结构；上油底壳采用周布螺栓与所述发动机机体的下端面连接，所述下油底壳位于 所述上油底壳低端，所述集虑器位于所述下油底壳内；所述机油泵总成集成与所述发动机的前端盖上，采用曲轴齿轮驱动。气缸套采用定位销孔和定位销进行气缸套的轴向方向和圆周方向定位，定位销通过螺栓固定在机体上。所述发动机的主要承力件为左右摇臂轴，所述左右摇臂轴通过三根强力丝拉紧固定，所述左右摇臂轴是铸铝结构。采用了本发明的技术方案，该对置二冲程发动机包括曲柄连杆机构、进排气系统、供油系统、润滑系统和冷却系统；所述曲柄连杆机构的固定部分包括机体和气缸套，所述曲柄连杆机构的运动部分包括置于气缸套内可往复运动且以顶面对置的方式布置的进气活塞和排气活塞，分别与进气活塞和排气活塞位于同侧的上连杆、摇臂和下连杆，以及置于机体中部的曲轴；其中,所述机体为龙门式；所述曲轴的主轴颈支撑于机体上；所述气缸套上面分布有进排气口，所述进排气口分别与机体内的进排气腔相通；所述摇臂通过摇臂轴支撑在所述机体的两侧，所述摇臂的回转中心位于所述摇臂中部；所述气缸套与进气活塞和排气活塞的顶面构成燃烧室；两侧的上连杆、摇臂和下连杆均为对称布置，两侧的摇臂分别通过各自的摇臂轴与气缸体连接，所述进气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与进气活塞同侧的摇臂的下端通过与进气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连，所述排气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与排气活塞同侧的摇臂的下端通过与排气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。本发明的发动机，进气活塞和排气活塞分别通过活塞销与同侧的上连杆的小头连接，上连杆大头通过上连杆大头销与摇臂上端铰接，摇臂的下端通过连杆销与下连杆大头铰接，下连杆小头共同连接在曲轴的相邻两个曲轴颈上。本发明的发动机，所述气缸侧面周向布置有喷油器，所述喷油器采用切向喷射方向的三孔喷油器，沿气缸圆周方向呈90°布置，数量为2 ;所述发动机包括由所述曲轴驱动的高压燃油泵和电子控制器，所述高压燃油泵与所述喷油器相连，所述电子控制器与所述高压燃油泵和所述喷油器相连。本发明的发动机，所述发动机的排气道采用渐阔结构，所述气缸上开设有进气口和排气口，所述排气口采用一定切向气道方式，所述进气口采用沿轴向的倾斜角度组织合理的滚流；所述发动机还包括排气影射板，所述排气道和排气影射板配合工作。本发明的发动机，所述曲轴的结构是错拐方式。配合进排气活塞控制进排气口开启和关闭功能，在错拐结构曲轴的带动下实现非对称直流扫气结构，使所述发动机实现排气口较进气口提早打开而提早关闭的目标，实现排气口提前打开的自由排气和排气口提前关闭的后充气功能。本发明的发动机，所述增压器采用机械-涡轮复合增压系统；机械增压部分采用传动机构利用曲轴动力驱动，涡轮增压部分采用配合所述排气影射板利用废气能量驱动，配合发动机低速、高速不同工况匹配机械-涡轮复合增压系统，实现发动机全工况理想增压效果。本发明的发动机，所述冷却系统包括水泵、冷却水腔、冷却水道、节温器、机油冷却器和散热器；所述冷却水道与所述冷却水腔集成于所述机体的内部，所述冷却水腔包括进 气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔，所述气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔之间通过冷却水道相连通。所述发动机采用多个单元时，冷却水对各缸分配采用不同流通孔面积进行分流和冷却水流量控制，实现多单元发动机各个单元冷却均匀性调节。本发明的发动机，所述润滑系统包括油底壳、集虑器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器、机油滤旁通阀、主油道和各部件油道；所述油底壳采用上油底壳和下油底壳组合结构，上油底壳将润滑系统的机油滤清器、润滑油道、机油冷却系以及安全阀、限压阀等集成与上油底壳本体内，采用铸造结构实现。同时，上油底壳采用周布螺栓与所述发动机机体的 下端面连接，用于加强机体的刚度，所述下油底壳位于所述上油底壳低端，所述集虑器位于所述下油底壳内。所述机油泵总成集成与所述发动机的前端盖上，采用曲轴齿轮驱动。本发明的发动机，发动机的气缸水平放置，每个气缸内布置耐磨的气缸套，气缸套的中间布置喷油器，同时，在中部位置开有气口，一侧为进气口，另一侧为排气口。进气口用于向气缸内输送新鲜空气，排气口用于将废气经排气总管排出。每个缸套内布置有两个相对运动的活塞，当两个活塞运动到最接近位置时，形成燃烧室。摇臂通过摇臂轴布置于气缸体的两端，摇臂的上端通过上连杆与气缸内的活塞连接，摇臂的下端通过下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。气缸内活塞的往复运动通过摇臂、上、下连杆驱动曲轴旋转。活塞的往复运动除完成能量形式的转换外，还结合气口位置完成换气功能。根据控制气口的不同定义为控制进气口开启和关闭的活塞称为进气活塞，控制开启和关闭排气口的活塞称为排气活塞。本发明的发动机，所述机体是一个用间隔板分隔成许多空腔的铸件，在所述气缸体上有安装孔、支撑、进气腔和排气腔以及冷却液通道和冷却容腔，所述机体上设有机油油道，所述安装孔位于与曲轴中心线垂直的机体中部，所述气缸套安装于安装孔中，所述机体的进、排气口分别与所述进气腔和所述排气腔对应安装。本发明采用类似英国Roots发动机的结构原理，再结合现代化发动机技术，本发明采用了带液压复合增压系统、高压共轨燃油系统等有利于改善发动机排放和燃烧经济性的现代化内燃机技术，同时提出了针对气口 -气口直流换气的排气道和配气相位最优匹配方案。有效地弥补了上述对置二冲程发动机的缺点同时保留了对置二冲程发动机的优势。


图IJunkers发动机原理的示意图；图2本发明的一个具体实施例的原理示意图；图3本发明的一个具体实施例的配气相位图一；
图4本发明的一个具体实施例的配气相位图二 ；图5本发明的一个具体实施例的工作循环示意图；图6本发明的一个具体实施例的润滑油路示意图；图7本发明的一个具体实施例的冷却系统结构示意图；图8本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的冷却水走向示意图；图9a本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的机体结构示意图一；图9b本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的机体结构示意图二 ；图9c本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的机体结构示意图三；图9d本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的机体结构示意图四；图10本发明的一个具体实施例的冷却系统结构的冷却水道结构示意图；图11本发明的一个具体实施例中机体与汽缸套的密封结构示意图；图12本发明的一个具体实施例中机体与汽缸套的定位结构示意图；图13本发明的一个具体实施例中喷油器安装示意图；图14本发明的一个具体实施例中发动机前端驱动示意图；图15本发明的一个具体实施例中机体后端结构示意图；图16本发明的一个具体实施例中机体与下区轴箱连接结构示意图；图17本发明的一个具体实施例中缸套结构示意图；图18本发明的一个具体实施例中排气口角度示意图；图19本发明的一个具体实施例中运动件结构示意图；图20本发明的一个具体实施例中活塞示意图；图21本发明的一个具体实施例中活塞油冷腔示意图；图22本发明的一个具体实施例中小连杆；图23本发明的一个具体实施例中摇臂示意图；图24a本发明的一个具体实施例中摇臂轴和衬套示意图；图24b本发明的一个具体实施例中摇臂轴和衬套示意图；图24c本发明的一个具体实施例中摇臂轴和衬套示意图；图24d本发明的一个具体实施例中摇臂轴和衬套示意图；图25本发明的一个具体实施例中上连杆示意图；图26a本发明的一个具体实施例中曲轴一飞轮组示意图一；图26b本发明的一个具体实施例中曲轴一飞轮组示意图二 ；图27本发明的一个具体实施例中配气系统示意图；图28本发明的一个具体实施例中进气扫气示意图；图29本发明的一个具体实施例中排气口及排气道示意图；图30本发明的一个具体实施例中排气道及影射板示意图；图31本发明的一个具体实施例中燃油泵示意图32本发明的一个具体实施例中高压共轨示意图；图33本发明的一个具体实施例中喷孔布置示意图；图34本发明的一个具体实施例中增压系统示意图。附图标记1 :喷油器；2 :燃烧室；3 :气缸套；4 :进气活塞；4a :排气活塞；5 :上连杆；6 :摇臂-上连杆销；7 :衬套；8 :摇臂；9 :摇杆轴；10 :衬套；11 :下连杆；12 :曲轴；13 连杆盖；14 :下轴瓦；15 :上轴瓦；16 :衬套；17 :摇臂-下连杆销；18 :活塞销；19 :衬套；301 :排气口 ；302 :进气口。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。作为本发明的一个具体实施例，其包括曲柄连杆机构、进排气系统、供油系统、润滑系统和冷却系统；所述曲柄连杆机构的固定部分包括机体和气缸套，所述曲柄连杆机构的运动部分包括置于气缸套内可往复运动且以顶面对置的方式布置的进气活塞和排气活塞，分别与进气活塞和排气活塞位于同侧的上连杆、摇臂和下连杆，以及置于机体中部的曲轴；其中，所述机体为龙门式；所述曲轴的主轴颈支撑于机体上；所述气缸套上面分布有进排气口，所述进排气口分别与机体内的进排气腔相通；所述摇臂通过摇臂轴支撑在所述机体的两侧，所述摇臂的回转中心位于所述摇臂中部；所述气缸套与进气活塞和排气活塞的顶面构成燃烧室；两侧的上连杆、摇臂和下连杆均为对称布置，两侧的摇臂分别通过各自的摇臂轴与机体连接，所述进气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与进气活塞同侧的摇臂的下端通过与进气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连，所述排气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与排气活塞同侧的摇臂的下端通过与排气活塞同侧的下连杆与位于机体正下方的曲轴相连。进气活塞和排气活塞分别通过活塞销与同侧的上连杆的小头连接，上连杆大头通过连杆大头销与摇臂上端铰接，摇臂的中点是摇臂的回转中心，摇臂的下端通过连杆销与下连杆小头铰接，下连杆大头共同连接在曲轴的相邻两个曲轴颈上。所述气缸侧面周向布置有喷油器，所述喷油器采用切向喷射方向的三孔喷油器，沿气缸圆周方向呈90°布置，数量为2 ;所述发动机包括由所述曲轴驱动的高压燃油泵和电子控制器，所述高压燃油泵与所述喷油器相通，所述喷油器在所述电子控制器的控制下将由所述高压燃油泵加压后的高压燃油喷入气缸。所述发动机的排气道采用渐阔结构，所述气缸上开设有进气口和排气口，所述排气口采用一定切向气道方式，所述进气口采用沿轴向的倾斜角度组织合理的滚流；所述发动机还包括排气影射板，所述排气道和排气影射板配合工作。所述曲轴采用错拐结构，所述进气活塞控制所述进气口的开启和关闭，所述排气活塞控制所述排气口的开启和关闭。所述冷却系统包括水泵、冷却水腔、冷却水道、节温器、机油冷却器和散热器；所述冷却水道与所述冷却水腔集成于所述机体的内部，所述冷却水腔包括进气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔，所述气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔之间通过冷却水道相连通。所述润滑系统包括油底壳、集虑器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器、机油滤旁通阀、主油道和各部件油道；所述油底壳位于所述机体低端，所述集虑器、机油泵和机油冷却器集成于所述油底壳内。发动机的机体气缸孔水平布置，每个气缸孔内布置耐磨的气缸套，气缸套的中间布置喷油器，同时，在中部位置开有气口，一侧为进气口，另一侧为排气口。进气口用于向气缸内输送新鲜空气，排气口用于将废气经排气总管排出。每个缸套内布置有两个相对运动的活塞，当两个活塞运动到最接近位置时，形成燃烧室。摇臂通过摇臂轴布置于机体的两端，摇臂的上端通过上连杆与气缸内的活塞连接，摇臂的下端通过下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。气缸内活塞的往复运动通过摇臂、上、下连杆驱动曲轴旋转。活塞的往复运动除完成能量形式的转换外，还结合气口位置完成换气功能。根据控制气口的不同定义为控制进气口开启和关闭的活塞称为进气活塞，控制开启和关闭排气口的活塞称为排气活塞。所述机体是一个用间隔板分隔成许多空腔的铸件，在所述机体上有安装孔、支撑、进气腔和排气腔以及冷却液通道和容腔，所述机体上设有机油油道，所述安装孔位于与曲·轴中心线垂直的机体中部，所述气缸套安装于所述机体的安装孔中，所述气缸套的进、排气口分别与所述机体上的进气腔和所述排气腔对应安装。如图2所示，发动机的机体气缸孔水平布置，每个气缸孔内安装有耐磨的气缸套，气缸套的中间布置喷油器，同时，在中部位置开有气口，一侧为进气口，另一侧为排气口。进气口用于向气缸内输送新鲜空气，排气口用于将废气经排气总管排出。每个缸套内布置有两个相对运动的活塞，当两个活塞运动到最接近位置时，形成燃烧室。摇臂通过摇臂轴布置于机体的两端，摇臂的上端通过上连杆与气缸内的活塞连接，摇臂的下端通过下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。气缸内活塞的往复运动通过摇臂、上、下连杆驱动曲轴旋转。活塞的往复运动除完成能量形式的转换外，还结合气口位置完成换气功能。根据控制气口的不同定义为控制进气口开启和关闭的活塞称为进气活塞，控制开启和关闭排气口的活塞称为排气活塞。该发动机装有液压复合式增压器，由液压马达和废气涡轮驱动的两级增压器用来实现各种工况下为发动机提供较高的扫气压力，通过增压器的压气机压缩后的空气进入气缸，扫除气缸内的残余废气。同时，利用增压器来提高进入气缸内的空气密度，达到提高发动机输出功率、提高发动机的经济性能、改善发动机的排放等目的。高压共轨燃油供给系统为发动机提供较高的喷油压力，高压燃油泵通过曲轴驱动，提供高压燃油，经过过滤的高压燃油进入喷油器，喷油器在电子控制器的控制下根据发动机循环定时、定量将高压燃油喷入气缸，该发动机米用气缸侧面呈90度布置的两个喷油器，结合缸套上进气口的角度形成的缸内气流特点，采用双孔喷油器结构进行燃油喷射，为有效组织燃烧、降低油束碰壁、减少排放等具有明显效果。同时，采用油孔切向布置，向气缸内喷入燃油，可明显地提高发动机的功率指标。曲轴错拐角度可实现对置二冲程发动机气口 -气口不对称直流扫气，结合增压技术大大提高了对置二冲程发动机的扫气效率。两个可往复运动的活塞4在同一气缸内采用活塞顶面对置的方式布置，按分别控制进气口 301、排气口 302的不同，分别称为进气活塞4和排气活塞4a。进气活塞4和排气活塞4a分别通过活塞销18与上连杆的小头连接。上连杆5大头通过连杆大头销6与摇臂上端铰接8，摇臂8的中点是摇臂的回转中心，摇臂8的下端通过连杆销17与下连杆11小头铰接，下连杆11大头共同连接在同一根曲轴12的相邻两个曲轴颈上。燃烧室2由缸套3和两个活塞顶面构成，喷油器I在气缸侧面周向布置。活塞4、上连杆5、摇杆8和下连杆11均为对称布置，采用二冲程，直流扫气，通过曲拐的“错拐”偏角来控制进、排气口的开启时间，由此构成了对置二冲程发动机。对置二冲程发动机曲轴每转一圈就完成一个循环。二冲程发动机与四冲程发动机的区别在于对置二冲程发动机换气过程是在活塞接近外死点时完成的，此时气缸中的废气不是被活塞推出气缸的而是由预先压缩到一定压力的空气扫除的。当曲轴转动一圈对置二冲程发动机完成下列过程新鲜空气进入气缸；压缩冲程，燃油喷入气缸内，雾化、蒸发，燃料燃烧；膨胀冲程；换气过程。本发明所涉及的对置二冲程发动机的配气相位如图3所示。图3所示的配气相位 对应的进、排气口开启面积与曲轴转角之间的对应关系如图4所示。通过曲轴的错拐结构，实现了活塞控制气口-气口直流扫气方式的不对称扫气，本发明采用排气口提前开启，进气口滞后关闭实现充足的自由排气和后充气方式，达到优化充气效率的作用。在图3所示配气相位条件下的示功图如图5所示新鲜空气充入汽缸，当活塞运动到打开进气口位置时，新鲜空气在压气机的作用下将空气压入汽缸。压缩冲程压缩冲程是指从活塞运动到关闭进、排气口位置开始，到活塞运动到内死点位置结束的过程。在压缩冲程，活塞关闭进、排气口后继续向内止点方向运动，压缩封闭在气缸内的新鲜空气，使得缸内的新鲜空气的温度、压力升高到足以让喷入汽缸的燃料自动着火的状态。燃烧过程在压缩冲程接近终了时，在内容积死点前某一时刻将高压燃油通过喷油器喷入气缸，高压燃油在进入气缸后，在缸内高温、高压空气的环境内经过雾化蒸发，随着压缩冲程的进一步完成，一部分燃油自行着火开始燃烧，(图4中，在c点开始燃烧)，压力在迅速升高到z点。活塞在越过内止点之后，在高压气体的推动下进入膨胀冲程。膨胀行程膨胀行程的特点是燃料燃烧产生的高温、高压气体推动活塞迅速向外止点运动，气缸容积增大，在膨胀形成初期，气缸内燃料燃烧过程仍在进行，将燃油的化学能转变成热能，随着燃烧的进行，放热过程一直持续到燃烧结束，使得气缸内气体温度和压力升高，推动活塞向外止点运动，此后由于燃烧逐渐减弱和气缸容积迅速增大，使缸内压力下降，膨胀过程中燃气的热能转变为机械功。膨胀行程一直到排气口打开。换气过程在膨胀过程中的a点，排气口被打开。在缸内气体在残余废气压力的作用下，从气缸内通过排气口以很高的速度排出缸外。排出的废气在导流板的作用下进入涡轮机，废气在涡轮中继续膨胀，并将其转变为机械功推动压气机旋转。
在排气口开启口后一段时间的b点扫气口被打开，此时缸内压力已经较低，进入预先压缩的空气在压差的作用下进入气缸内将废气挤出气缸，废气被挤出气缸新鲜充量进入气缸的过程叫做气缸扫气。当活塞到达外容积死点时，膨胀冲程结束，这时进、排气口被完全打开。膨胀冲程的初期以燃油的燃烧为主，后期排出废气和向气缸充以新鲜空气。当压缩行程开始时进、排气口同时处于打开状态，扫气过程仍在继续，随着活塞向内死点运动，排气口首先被关闭，此时扫气口还未被关闭，扫气气流在惯性的作用下继续进入气缸内直到进气活塞将扫气口关闭，扫气结束。从配气相位图3可以看出，本发明所涉及的换气过程可分成三个阶段，从排气口打开到扫气口开启称为“自由排气阶段”，扫气口打开到排气口关闭称为“扫气阶段”，排气口关闭到扫气口关闭称为“过后充气阶段”。 本发明所涉及的对置活塞折叠曲柄二冲程柴油机的喷油器采用圆周方向布置，为保证喷油量和合理的油束，每缸2个喷油器，同时为有效利用缸内气流两个喷油器轴向成90度夹角分别布置在气缸周向的不同位置。本发明采用径向柱塞泵，油箱中的燃油经过燃油滤清器后从进油口进入燃油泵，由出油口进入高压油轨中，同时一部分燃油从回油口回到燃油箱。燃油泵的驱动是通过曲轴带动皮带来实现的。本发明针对所涉及的对置活塞二冲程柴油机的缸内气流运动和结构特点采用三孔喷油器，为保证循环喷油量，同时为了喷入气缸的燃油能更好的雾化、混合，每个气缸有两个喷油器成90°夹角布置，活塞到达内容积死点前的某一时刻两个喷油器同时喷油，这样两个喷油器喷出的燃油在缸内有一个碰撞的过程，加速了燃油油滴的破碎。润滑系统发动机的润滑系统用来向所有摩擦结合部位供应机油，以减少摩擦力，降低磨损，带走摩擦时产生的热量，并防止零部件的锈蚀。润滑系统为飞溅润滑和压力润滑组合式润滑方式。压力润滑是在机油泵提供的高压油通过润滑油道输送至需要润滑的摩擦表面，主要有主轴承、曲柄销、摇臂轴等大负荷摩擦面，飞溅润滑的部位主要有气缸套内壁，另外，活塞采用油冷式结构，该处采用喷射润滑，即从主油道引入高压油对活塞冷却腔进行润滑油喷注。如图6所示，润滑系统由油底壳23、集虑器27、机油泵28、机油冷却器29、机油滤清器31及机油滤旁通阀30，主油道39、及各部件油道3901、3902组成，其中油底壳位于机体低端，集虑器、机油泵、机油冷却器都集成于油底壳内。机油通过安装在发动机外部的粗滤进入油底壳23，通过集滤器口进入机油压油泵，并沿油路流向机油滤31，经主油道入口 3901进入主油道39。主油道中的机油一部分通过摇臂润滑油道3902为将机油输送至摇臂轴，另一部分通过曲轴润滑油道3903将机油输送至曲轴的主轴颈。摇臂轴的润滑油主要通过摇臂润滑油道3902来供给，摇臂润滑油道3902出口与摇臂轴衬套润滑油入口相对，摇臂内开有润滑油道806，润滑油可以通过摇臂润滑油道806为上连杆销与下连杆销与摇臂的结合面供应机油。缸套的机油供给通过摇臂上方的机油孔801来实现，当活塞运动到内容积死点附近的时候，摇臂上端运动速度很小但是加速度较大，摇臂油道806中的机油在惯性力的作用下被甩进缸套。曲轴的润滑是通过曲轴润滑油道903向曲轴的主轴颈供应机油，主轴颈的机油通过曲轴内部的润滑油道1202向连杆轴颈供应机油。对置活塞二冲程柴油机活塞热负荷高，本发明中采用了机油振荡冷却的方式解决活塞热负荷的问题。冷却活塞的机油是通过供油管58从将压力机油从摇臂油道中引出，通过机油喷油器59喷入活塞内部的振荡冷却腔的401的。冷却系统冷却系统用来吸收发动机零部件的热量，并可在低温启动前预热发动机。、
如图10所示，冷却系统为液冷式、高温、闭式强制循环。主要部件包括水泵53、冷却水腔36、37、52，冷却水道、节温器54，机油冷却器55，散热器56组成。水泵由曲轴提供驱动力，冷却水道与冷却水腔都集成在机体内部。如图7所示，冷却水腔包括进气冷却水腔、排气冷却水腔36、缸套冷却水腔。各冷却水腔之间通过冷却水道相连通。如图8所不,发动机运转时,水泵53将冷却液从散热器56水箱输往气缸的进气环带前的进水腔45。进水腔45通过水道分配口 44分别将冷却液分配到不同气缸，为了保证冷却均匀性，水道分配口采用不同流通面积，靠近入水口的分配口流通面积较小，远离入水口的气缸对应的分配口流通面积较大，这样采用不同流通面积分配不同气缸的冷却水流量，沿着水道分配口进入进气侧冷却水腔37，从进气侧水腔沿气缸套外侧水腔进入排气侧，为了更好地冷却燃烧室区域的的气缸套，气缸套中部燃烧室区域增加了螺旋水腔，用于增大冷却面积，冷却水通过缸套上排气口隔板上的水道进入排气侧，再由排气侧冷却水套上的狭分分配口进入排气冷却腔36，冷却排气道后从机体出水口流回道散热器。缸套冷却腔是机体与缸套形成的空腔，缸套外部铸有螺旋通道可增加冷却水与缸套的接触面积，同时螺旋槽也可起到引流的作用。排气冷却水腔是位于排气腔38外侧，冷却水由缸套冷却水腔进入排气冷却水腔，排气冷却水腔成U形环绕在排气腔38外侧，排气冷却水腔的出口位于缸体一侧与I缸距离较近与2缸距离较远，因此冷却水腔的横截面积由I缸到2缸不断增大。机体机体是一个用间隔板分隔成许多空腔的复杂铸件，是发动机的支撑零件。在机体上有用于安装气缸套的孔、用于安装曲轴、摇臂轴的支撑、用于进气的进气腔和用于排气的排气腔以及一系列的冷却液通道和容腔，以保证足够的冷却液容量和冷却液流速为发动机提供良好的冷却，同时，机体上有一系列机油油道，保证向各个润滑表面供给足够的润滑油。安装气缸套的孔34位于与曲轴中心线垂直的气缸体中部。气缸套安装在孔34中，其上的进、排气口分别与进气腔35和排气腔38对应安装。机体结构如图9a，b，c和d所示。冷却水腔2201位于机体内部，冷却水的进口靠近进气腔一侧，冷却水由进气端进入机体，通过分水腔分别给I缸和2缸分配不同流量的冷却液，冷却液由进气冷却水腔通过汽缸套中部的螺旋冷却水道流向排气侧，冷却排气道后从排气侧回到散热系统。在气缸套扫气口所在的机体上的空腔形成了进气腔40，进气腔40与压气机出口连接。气缸套排气孔所在的机体上形成的排气腔38通过排气总管于涡轮连接。
进气腔35位于缸体的一侧，与进气口 32相通，缸与缸之间的进气腔相互连通，进气腔腔体容积较大起到稳压的作用，以保证扫气压力波动较小。排气腔38位于缸体的另一端，与排气口 33相通，排气腔容积小于进气腔容积，同时缸与缸之间的排气腔互不相通保证废气的压力脉冲不被抵消。进、排气腔外侧分别包有一层水腔起到冷却作用，同时缸套外侧也包有一层冷却水腔，用来冷却缸体。在机体中间肋部制有穿入强力螺栓的孔，该螺栓用来紧固装有衬套的摇臂轴，强力螺栓承受了发动机工作时摇臂所受的力。强力螺栓的通过圆弧形支撑垫支撑于机体上。螺栓按一定顺序拧紧，以保证摇臂轴衬套和气缸套安装环带的尺寸和几何形状的稳定。将曲轴轴瓦安装在机体中并紧固主轴承盖后要进行镗削。每个曲轴轴承均由两个 半圆钢制轴瓦组成，其工作表面浇铸一层铅青铜。轴瓦用轴承凸缘来锁定轴向位移，并用销钉来制止其转动。此销钉一头压入曲轴主轴承盖中，另一头插入轴瓦凸缘的凹槽内。为改善磨合运转，在轴瓦内表面覆上铅锡合金薄层。机体上安装气缸套孔处加工出用于和气缸套密封气体和冷却液的密封槽，用于安装0型密封圈61，如图11所示为了保证气缸套在机体安装孔内的准确定位，在机体上安装气缸套的中间位置安装有定位销63，用于对气缸套的圆周方向和轴向定位。如图12所示机体上位于气缸套中间位置有安装喷油器I的安装孔，机体上安装喷油器的孔与气缸套上安装喷油器的孔在气缸套安装于机体上后保证其中心线对齐，用于准确安装喷油器1，为了保证喷油器I安装精度和安装的方便性，设计了喷油器安装适配套69，如图13所示，为了调整喷油器安装高度，在喷油器台阶处安装调整垫片70，通过更换不同厚度的垫片实现喷油器安装高度的调整，保证喷油器的喷嘴伸入气缸内的高度在设定范围内。喷油器通过压块压紧在机体上。机体的前端布置有安装机油泵的前端盖71、高压燃油泵51、水泵65等辅助系统，机油泵通过惰轮72与曲轴齿轮66啮合布置于前端盖上,润滑油道布置于前端盖内部与上油底壳相连。高压燃油泵51和水泵65通过曲轴的齿型带轮64利用齿带驱动。前端驱动如图14所示机体后端用于安装飞轮壳和飞轮21，机体首先与下曲轴箱通过螺栓连接为一体，在将飞轮壳用周布螺栓安装于机体后端，飞轮通过周布螺栓安装于曲轴的后端，如图15所示机体与下曲轴箱通过螺栓连接，同时在机体隔板处也通过螺栓与上曲轴箱连接，用于加强机体隔板处的刚度，如图16所示气缸套气缸套是一个设计有进、排气口、冷却水路以及喷油器支撑、密封环槽、定位销孔等组成的中空管状零件，内表面进行氮化处理，增加耐磨性。如图17所示。两个镜像布置的活塞在缸套内相对运动，活塞及缸套所包围的空间称之为气缸工作容积，两个活塞相对运动使得气缸工作容积逐渐变小直到内容积最小，此时，活塞对应的位置称为内止点，这一过程称之为压缩行程。两个活塞向相向外运动使得气缸工作容积逐渐增大直到缸内容积达到最大，此时，对应的活塞位置称为外止点，这一过程称为膨胀行程。缸套在缸体内卧式放置。为便于气缸套在机体上的安装，在气缸套外表面有3条安装环带304，在安装气缸套时两端分别有端部支撑，如图17所示，在端部支撑上也有安装环带。在气缸套的每个安装环带沟槽内均套有两根0型橡胶密封圈，在机体内起支撑和密封的作用。橡胶密封圈为耐高温含氟橡胶圈，用于将冷却水腔封严，并将各腔与机体内部不同空间隔离，也与空气和废气空腔隔开，橡胶圈凸出沟槽0. 4mnT0. 7mm。在气缸套中部冷却水循环螺旋环带，在此环带有若干个用于流通冷却水的螺旋环槽，同时，在该环带上加工有用于安装喷油器适配套的2个螺纹孔和一个用以制止气缸套轴向移动和圆周转动的无螺纹的止动销盲孔。机体上进气腔内的空气通过气缸套上的周布进气口 302进入气缸。这些进气口相对于气缸中心线有一定倾斜角度，且该角度是变化的，这样可以促进进入气缸的空气流达到最佳的气流分布和流动，配合活塞顶部形状和喷油器 油束形状改善缸内混合气的形成和燃烧过程。气缸内的废气经气缸套上的排气口排到排气腔，排气口相对于气缸中心线有切向倾斜角度与排气道形状相匹配，这样促使排气以最小阻力排到排气道中，排气口角度如图18所示冷却液从机体的进气侧水腔通过缸套中部的螺旋水道进入排气侧，气缸套中部的螺旋冷却水道部分是气缸套与燃气接触的部分，多条螺旋循环水路增加了缸套与冷却水的接触面积，加强了燃烧室部分的冷却效果，进入排气侧的冷却水通过气缸套上排气口之间的冷却水通道进入排气腔周围的水腔。曲柄连杆机构本发明专利中的曲柄连杆机构是由活塞4、上连杆5、摇臂8、下连杆11、曲轴16、飞轮21等零件组成。摇臂和带有油孔和油道的衬套过盈装配在一起，四个相同的摇臂分别安装于两根平行的摇杆轴上，摇臂轴安装于机体两侧，摇臂与摇臂轴以销孔的方式连接在一起。摇臂的上下两个销孔内都过盈装配了带油孔的衬套，而且每个摇杆上下端都各有一条润滑油道，保证摇臂轴、上连杆、下连杆等摩擦部位得到充分的润滑。上连杆的小头通过活塞销与活塞连接在一起，同样采用压装润滑衬套的方式，上连杆的大头销子与摇臂的上端销孔处连接，上连杆在活塞往复运动和摇臂左右摆动的作用下以一定角度作上下摆动的周期性平面运动。摇臂的下端以同样的连接方式和下连杆的小头连接。下连杆的大头采用大头盖分体结构，与曲轴的曲柄销连接，同样，采用轴瓦的作为滑动轴承。润滑油通过曲轴上的油道将主轴承处的高压润滑油通过油道进入曲柄销，完成曲柄销处的润滑。飞轮以周布螺栓与曲轴刚性连接在一起。曲柄连杆机构如图19所示。活塞活塞是曲柄连杆机构中负荷最大的零件之一，活塞承受燃气的压力、运动件惯性力及极大的热负荷。冲击载荷、机油蒸汽和燃烧产物的腐蚀性也对活塞工作有很大的影响。活塞结构如图为了保证活塞由较好的可靠性，采用油冷式活塞，在活塞头部开出供冷却油流通的冷却油腔401，该冷却油腔通过内油道402引入活塞底部，从主油道引出的高压油通过喷嘴喷入该冷却油腔对高热负荷的活塞头部进行冷却，此循环为开式循环，以此来降低活塞的温度，提高活塞使用寿命。如图21所示活塞内的销座用来支撑活塞销，销座内压入衬套，在活塞头部开有活塞环槽。环槽内放置两道气环和一道油环，同时，为防止活塞在外止点处漏气和活塞运行过程中充分刮油，在活塞的下端也分别布置一道气环和一道油环。相对运动的两个活塞顶部凹坑形成燃烧室，同时为了使喷油器喷出的油束能自由通过，活塞顶部相应安装喷油器的地方开有相应的凹穴用以防止油束碰壁。活塞销采用滑动轴承方式安装与活塞的销座孔内，活塞通过活塞销将气体压力传递到上连杆。上连杆如图22所示，上连杆是将直线往复运动的活塞与摆动的摇臂连接起来，上连杆由小头杆身和大头组成，上连杆的小头开有圆孔与活塞销连接，上连杆的杆身断面为工字形。·工字边板垂直与上连杆摆动平面，杆身中间支板上沿连杆中心线加工有油孔，机油通过该油孔由上连杆的大头送往上连杆的小头进行润滑。上连杆的大头6为叉形结构，在叉形结构两边分别开有同心圆孔，用于和摇臂的上端连接销连接，两圆孔采用开口式结构，通过螺栓组件24加紧开口孔，将销子6加紧固定在叉形孔内。由此连接使得销子与摇臂上端、上连杆大头的连接为半浮动式，上连杆大头通过螺栓组件24与上连杆大头销固定，发动机在工作过程中上连杆销与上连杆大头之间没有相对运动。上连杆小头5内装有衬套19，作为该摩擦面的滑动轴承，上连杆小头上开有润滑油孔，通过杆身的油道将润滑油输送到上连杆小头润滑与活塞销的表面。摇臂摇臂的作用是将活塞的往复运动转化到下连杆，进而驱动曲轴旋转。摇臂上有与上连杆大头相连的销孔、摇臂轴孔和与下连杆小头相连的销孔组成，摇臂将上连杆的运动与下连杆的运动关联起来，摇臂的上端803与上连杆连接，摇臂的下端804与下连杆连接。摇臂也是工字形断面。摇臂中间沿摇臂中心线方向开有油口，机油通过该油口从摇臂轴分别输送至下连杆小头和上连杆大头。如图23所示，摇臂的运动中心位于摇臂中间，摇臂轴孔中心、与上连杆大头连接孔中心、与下连杆小头连接孔中心三个中心点位于一条直线上。摇臂通过摇臂轴9将摇臂固定安装于机体上，摇臂中心孔内装有衬套10，衬套上开有润滑有孔1002，衬套上加工有环形润滑油道1001用于贮存机油。如图24a，b，c和d所示，摇臂轴9承受来自活塞和曲轴的双重压力，是本对置二冲程发动机的主要受力部件。摇臂轴9是中空刚性轴，两根摇臂轴通过通心双头强力螺柱连接在一起，固定在发动机机体上，两个摇臂轴所受的力大小相同方向相反，因此摇臂轴所受的力可通过强力螺栓相互抵消，发动机机体可不受力。下连杆下连杆是将作摆动运动的摇臂转换为曲轴的旋转运动，下连杆和传统内燃机的连杆结构相同，由下连杆小头、下连杆杆身、下连杆大头、下连杆盖等几部分组成，下连杆小头开有圆形孔，用于通过销钉与摇臂的下端连接。下连杆杆身横断面为工字形，工字钢边板垂直于连杆摆动平面。下连杆杆身开有油道1101用来输送机油。下连杆大头采用分体式结构，由大连杆盖结构将下连杆的大头安装于曲轴的曲柄销上，同样，采用轴瓦作为润滑轴承。如图25所示，下连杆大头具体结构如下连杆大头盖13用两个螺栓25固定在连杆上。螺母用开口销加以锁定。下连杆大头装有两片轴瓦14、15，形成下连杆大头的滑动轴承。下连杆轴瓦为薄壁、双金属，并覆有铅锡层。下连杆轴瓦用压入连杆和大头盖的两个销钉1401,1501加以定位。下连杆小头为叉形并通过螺栓组件24与销子固定，销子相对与下连杆小头没有相对运动。曲轴及飞轮曲轴承受发动机工作时的通过连杆摆臂机构传递来的燃气压力及运动质量的惯性载荷。
发动机有一根曲轴，采用非全支撑结构，用以减小缸心距。即曲轴有四个连杆轴颈和三个主轴颈组成,其中一个主轴承为止推轴承，以限制曲轴的轴向窜动。为了减轻曲柄的质量，将曲轴颈制成空心的。主轴颈和连杆轴颈的空腔通过曲柄颊上的钻孔相互连通，以便将机油送至曲轴主轴瓦和连杆轴瓦。所有主轴颈和连杆轴颈的油腔用塞堵加以密封。两相邻主轴颈间的两个连杆轴颈分别与单个气缸中两个相对运动的活塞相连。
两相邻曲拐错开一定夹角，用以调整进排气活塞相位，达到最优配气相位的目的，如图所示。通过调整该夹角的大小可以实现气缸中一对进、排气活塞的相对位移，对压缩t匕、配气相位进行调整与优化。如图26 a和26b所示，飞轮12与传统内燃机飞轮相同，是一个钢制圆盘装旋转装置，飞轮的一侧与曲轴一端通过键来刚性连接，飞轮随着曲轴的转动而转动，飞轮外沿布置有齿圈21，齿圈上有正时齿轮用来描述发动机的工作状态。配气系统配气系统由进气腔35、扫气口 302、排气口 301、排气腔38等部分组成。如图27所
/Jn o进气腔35位于机体一侧，内部结构呈圆柱形，进气腔容积较大以起到储气和稳压的作用。同时各气缸之间的进气腔也要相互连通进一步增加进气腔的容积。扫气口 302是缸套轴向上的一圈矩形孔并与扫气腔相连，扫气口 302是对置二冲程柴油机新鲜空气进入气缸的入口，它的开闭与活塞的相对位置有关。扫气口周向与气缸横截面的法向有一定的夹角，有助于缸内涡流的形成，同时轴向与气缸横截面的法向也有一定的夹角，有助缸内滚流的形成。空气扫气运动示意图如图28所示排气口 301位于气缸套的另一侧与扫气口相对，气缸套上的排气口沿排气道形状有一定的切向角度，用以更好地增大排气效率，排气口高度要高于扫气口。排气口 301及排气道60结构示意图如图29所示排气腔38位于机体另一侧与进气腔相对同时与排气口连通起到排气导向的作用。本发明采用大容腔排气道结构，结合气缸套上排气口的角度实现减小排气阻力，优化二冲程发动机的进排气效果，同时结合排气歧管和影射板67提高脉冲式废气涡轮增压效率，进一步优化发动机的效率。如图30所示。
发动机换气过程开始时，排气口 301首先被打开，缸内高温高压的废气以很高的排气速度从排气口 301进入排气腔38，同时缸内气体压力迅速降低，当扫气口打开时缸内压力已经低于进气腔35内的压力，新鲜充量在压差的作用下进入气缸，进入气缸的新鲜气体将缸内剩余的废气“挤出”，该过程一直持续到排气口 301关闭，此时新鲜充量在惯性的作用下继续流入气缸直到扫气口 302关闭。本发动机采用曲轴错拐设计来实现非对称配气相位，根据充气效率最优原则采用排气口早开早关，扫气口晚开晚关的相位关系，摆脱了传统二冲程柴油机对称配气相位换气损失大的缺点，充分利用了排气口关闭后气流的惯性。采用复合增压的方式提供扫气空气，一级增压器采用机械增压，二级增压器采用涡轮增压。涡轮增压器的压气机与涡轮都并联有旁通阀，旁通阀根据发动机工况开闭。当旁通阀关闭时，增压系统为两级增压，当旁通阀关闭时增压系统为单级机械增压系统。供油系统 如图31和32所示，供油系统由喷油器I、高压油管42、油轨21、燃油泵组成。曲轴旋转通过齿带带动燃油泵转动为发动机提供高压燃油，燃油通过高压油管将燃油输送到油轨中，油轨通过高压油管与喷油器相连。本发明所涉及的对置二冲程柴油机的喷油器采用圆周方向布置，为保证喷油量和合理的油束，每缸两个喷油器，同时为有效利用缸内气流两个喷油器轴向成90度夹角分别布置在气缸周向的不同位置。本发明采用径向柱塞泵，油箱中的燃油经过燃油滤清器后从进油口 5103进入燃油泵，由出油口 5104进入高压油轨中，同时一部分燃油从回油口回到燃油箱。燃油泵的驱动是通过曲轴带动皮带来实现的。本发明针对所涉及的对置活塞折叠曲柄二冲程柴油机的缸内气流运动和结构特点采用三孔喷油器，如图33所示，为保证循环喷油量，同时为了喷入气缸的燃油能更好的雾化、混合，每个气缸有两个喷油器成90°夹角布置，活塞到达内容积死点前的某一时刻两个喷油器同时喷油，这样两个喷油器喷出的燃油在缸内有一个碰撞的过程，加速了燃油油滴的破碎。本发明采用对置活塞布置、二冲程，具有以下优点a:两个活塞共用一个气缸，减少了缸内传热面积，并且活塞顶面取代了缸盖，降低了燃烧室表面热损失；b:活塞对称布置，减少了摩擦，有效降低了机械损失；活塞做相对运动，惯性力相互抵消，系统自平衡性好降低了整体振动；c :采用二冲程的做功形式，曲轴每转一圈做功一次，增加了发动机的功率密度；d:省去了缸盖结构、配气机构等复杂零部件，可减小发动机的体积、质量，降低发动机维修和制造成本。本发明采用类似英国Roots发动机的结构原理，再结合现代化发动机技术，提出了一种带液压复合增压系统、高压共轨燃油系统等有利于改善发动机排放和燃烧经济性的现代化内燃机技术，同时提出了针对气口 -气口直流换气的排气道和配气相位最优匹配方案。有效地弥补了上述对置二冲程发动机的缺点同时保留了对置二冲程发动机的优势。在传统对置二冲程发动机原有热效率高、功率密度大等优点基础上，通过优化供油系统、配气系统、缸内燃烧系统等技术手段降低其油耗和排放，使其成为一种节能和环保的新型动力。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范 围当中。
权利要求
1.一种对置二冲程发动机，其特征在于，其包括曲柄连杆机构、进排气系统、供油系统、润滑系统和冷却系统；所述曲柄连杆机构的固定部分包括机体和气缸套，所述曲柄连杆机构的运动部分包括置于气缸套内可往复运动且以顶面对置的方式布置的进气活塞和排气活塞，分别与进气活塞和排气活塞位于同侧的上连杆、摇臂和下连杆，以及置于机体中部的曲轴；其中， 所述机体为龙门式；所述曲轴的主轴颈支撑于机体上；所述气缸套上面分布有进排气口，所述进排气口分别与气缸内的进排气腔相通；所述摇臂通过摇臂轴支撑在所述机体的两侧，所述摇臂的回转中心位于所述摇臂中部； 所述气缸套与进气活塞和排气活塞的顶面构成燃烧室； 两侧的上连杆、摇臂和下连杆均为对称布置，两侧的摇臂分别通过各自的摇臂轴与气缸体连接，所述进气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与进气活塞同侧的摇臂的下端通过与进气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连，所述排气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与排气活塞同侧的摇臂的下端通过与排气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连。
2.根据权利要求I所述的发动机，其特征在于， 进气活塞和排气活塞分别通过活塞销与同侧的上连杆的小头连接，上连杆大头通过上连杆大头销与摇臂上端铰接，摇臂的下端通过连杆销与下连杆小头铰接，下连杆大头共同连接在曲轴的相邻两个曲轴颈上。
3.根据权利要求I或2所述的发动机，其特征在于， 所述气缸侧面周向布置有喷油器，所述喷油器采用切向喷射方向的三孔喷油器，沿气缸圆周方向呈90°布置，数量为2;所述发动机包括由所述曲轴驱动的高压燃油泵和电子控制器，所述高压燃油泵与所述喷油器相连，所述电子控制器与所述高压燃油泵和喷油器相连。
4.根据权利要求3所述的发动机，其特征在于， 所述发动机的排气道采用渐阔结构，所述气缸上开设有进气口和排气口，所述排气口采用一定切向气道方式，所述进气口采用沿轴向的倾斜角度组织合理的滚流；所述发动机还包括排气影射板，所述排气道和排气影射板配合工作。
5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述曲轴的结构是错拐方式。
6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于， 所述增压器采用机械-涡轮复合增压系统；机械增压部分采用传动机构利用曲轴动力驱动，涡轮增压部分采用配合所述排气影射板利用废气能量驱动，配合发动机低速、高速不同工况匹配机械-涡轮复合增压系统。
7.根据权利6所述的发动机，其特征在于，所述冷却系统包括水泵、冷却水腔、冷却水道、节温器、机油冷却器和散热器；所述冷却水道与所述冷却水腔集成于所述机体的内部，所述冷却水腔包括进气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔，所述气冷却水腔、排气冷却水腔和缸套冷却水腔之间通过冷却水道相连通；所述发动机采用多个单元时，冷却水对各缸分配采用不同流通孔面积进行分流和冷却水流量控制。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征在于，所述润滑系统包括油底壳、集虑器、机油泵、机油冷却器、机油滤清器、机油滤旁通阀、主油道和各部件油道；所述油底壳采用上油底壳和下油底壳组合结构，上油底壳将润滑系统的机油滤清器、润滑油道、机油冷却系以及安全阀、限压阀集成于上油底壳本体内，采用铸造结构；上油底壳采用周布螺栓与所述发动机机体的下端面连接，所述下油底壳位于所述上油底壳低端，所述集虑器位于所述下油底壳内；所述机油泵总成集成与所述发动机的前端盖上，采用曲轴齿轮驱动。
9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于， 气缸套采用定位销孔和定位销进行气缸套的轴向方向和圆周方向定位，定位销通过螺栓固定在机体上。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于， 所述发动机的主要承力件为左右摇臂轴，所述左右摇臂轴通过三根强力丝拉紧固定，所述左右摇臂轴是铸铝结构。
全文摘要
本发明公开了一种对置二冲程发动机，包括气缸，气缸套，进气活塞和排气活塞，分别与进气活塞和排气活塞位于同侧的上连杆、摇臂和下连杆，以及曲轴；其中，气缸套与进气活塞和排气活塞的顶面构成燃烧室；两侧的上连杆、摇臂和下连杆均为对称布置，两侧的摇臂分别通过各自的摇臂轴与气缸体连接，进气活塞与其同侧的摇臂的上端通过上连杆连接，与进气活塞同侧的摇臂的下端通过与进气活塞同侧的下连杆与位于气缸体正下方的曲轴相连，排气活塞与其同侧的上连杆、摇臂和下连杆连接关系与进气活塞相同；进气活塞和排气活塞的往复运动通过与之同侧的摇臂、上连杆、下连杆驱动曲轴旋转。本发明有效地弥补了对置二冲程发动机的缺点。
文档编号F02B37/04GK102733947SQ20121023665
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月7日 优先权日2012年7月7日
发明者张付军, 章振宇, 董雪飞, 赵振峰, 赵长禄 申请人:北京理工大学