CN100427725C - 内燃机转管式配气机构 - Google Patents

Abstract

内燃机转管式配气机构，包括进、排气转管，进、排气导流板，脉冲排气管，密封条，密封条弹簧，密封环，密封条卡环，气缸盖。进、排气导流板分别安装在与每只气缸对应的气缸盖底部，进、排气转管从内燃机前端并列插入气缸盖中部预置的孔内。在进、排气转管上分别开有进、排气喉口，在每只进、排气喉口的四周布置密封条与密封环，与气缸盖铸成一体的脉冲排气管并行安装在排气转管上方，在排气转管中部有一圆隔板，在圆隔板逆废气流向一侧的排气转管上开有三个排气孔，与脉冲排气管的进口相通，脉冲排气管出口与排气转管出口组成的双出口，与增压器涡轮的双进口连接，进气转管的进口与增压器出口连接。传动机构安装在进、排气转管的另一端。

Description

内燃机转管式配气机构

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机配气机构，特别是一种在内燃机每一列气缸盖中，用一根进气转管和一根排气转管分别控制各气缸的进气和排气过程的内燃机转管式配气机构。属于内燃机技术领域。

背景技术

在已有的内燃机中，一般均采用锥阀式进、排气门的配气机构，传统的锥阀式配气机构有40余处传动点，如推杆与摇臂之间；摇臂与气门杆之间等，这些传动点的存在使机构工作可靠性降低，增加了机械噪声；由于进、排气管一般设置在气缸盖两侧，排气噪声大，对周围环境的热辐射量大；在气缸盖上设置有摇臂及气门弹簧等部件，气缸盖上还需加有气缸盖罩壳，使得内燃机整体高度增加，同时，为了降低油耗或进一步强化工况，提高曲轴转速n和气缸平均有效压力Pe，都希望尽可能扩大进、排气通道(喉口)流通面积，如在小缸径内燃机中原两气门基础上增加到三气门或四气门；在中、大缸径内燃机中原四气门的基础上增加更多的气门，使进、排气通道的流通面积有所扩大，但要增加较多零部件，使整体结构复杂，可靠性降低，并使生产和维修成本提高。

已有技术中，专利号为US4949685A，名称为INTERNAL COMBUSTIONENGINE WITH ROTARY VALVES的发明专利，提出了将传统的气阀式配气机构改进为旋转阀配气机构，但该专利只有一根排气转管，只有一个排气出口，对脉冲增压柴油机不适用，而且进、排气转管的密封和冷却问题均未很好解决。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明根据液压构件中，以阀杆控制各通道的原理，在内燃机的每一列气缸盖中，用一根进气转管和一根排气转管，分别控制各气缸的进气和排气过程。本发明包括进、排气转管，进、排气导流板，脉冲排气管、密封条、密封条弹簧、密封环、密封条卡环、气缸盖。进、排气导流板分别安装在对应于每只气缸部位的气缸盖底部，并与气缸盖铸成一体。进、排气转管从内燃机前端并列插入气缸盖中部预置的孔内。按照内燃机各缸的工作顺序，在进、排气转管上相应于各缸的进、排气导流板位置分别开有进、排气喉口，在每只进、排气喉口的四周沿圆周方向两侧布置有若干密封条，密封条弹簧放在密封条下面，用以密封进、排气转管与气缸盖之间的周向间隙，密封条卡环卡在密封条两端。在密封条卡环的外侧布置有若干密封环，用以密封进、排气转管与气缸盖之间的轴向间隙。脉冲排气管与气缸盖铸成一体，并行安装在排气转管上方。在排气转管中部有一与排气转管内壁固接在一起的圆隔板，在圆隔板逆废气流方向一边的排气转管上按120°间隔开有三个排气孔，该排气孔与脉冲排气管的进口端相通。脉冲排气管出口端与排气转管出口端组成的双出口，与增压器涡轮的双进口连接。进气转管4的进口端与增压器出口连接。传动机构安装在进、排气转管的另一端。

密封条、密封条弹簧、密封条卡环和密封环预先安装在进、排气转管的相应位置上，然后将进、排气转管从气缸盖前端的预留孔中插入，最后安装传动机构。

当内燃机工作时，曲轴带动传动机构，驱动进气转管和排气转管旋转。空气从增压器出口，通过特制的弯管压入进气转管。当进气转管上的进气喉口，与进气导流板的进气口联通时，空气按导流板上的导流角方向，沿着气缸的切线进入气缸，随即旋转，形成进气涡流。当进气转管上的喉口按一定的气体分配角与进气导流板上的进气口断开时，进气过程即告结束。气缸随即进入压缩过程。在活塞行程接近上死点时，即开始喷油燃烧，此时气缸进入燃烧和膨胀过程。当活塞行至近下死点时，排气转管上的排气喉口与排气导流板上的排气口联通，废气一边旋转，一边被活塞推动，沿着排气导流板上的导流角方向，流入排气转管内孔，形成排气过程。以上工作过程按各气缸特定的工作次序轮流工作，使整个内燃机周而复始，连续循环地运转。废气进入排气转管后，分成两股脉冲气流，其中第一、二、三气缸的废气通过在排气转管中间三个排气孔流入脉冲排气管，第四、五、六气缸的废气直接由排气转管排出。这两股废气通过联接管进入增压器涡轮的双进口。

本发明使用在非脉冲技术增压内燃机时，则不需要脉冲排气管，在排气转管内也无需圆隔板和排气孔，内燃机的废气，全部由排气转管引入增压器涡轮的单一进口；对于非增压的内燃机，空气由空气滤清器进入进气转管，废气由排气转管与排气消声器连接或直接排入大气。

本发明的有益效果：

1、显著扩大了进、排气通道(喉口)的流通面积，有利于缩短进、排气过程和换气时间，减少换气后的废气残留量。本机构的进、排气喉口流通面积比6135z柴油机原来的进、排气阀孔面积分别扩大35％和33％，而6135Z柴油机即使改成为四气阀，一般也难以达到这样大的流通面积。

2、由于安装了进、排气导流板，加强了进气涡流和排气的顺畅性，有利于混合气的形成、燃烧和换气，有利于改善内燃机工作过程，降低油耗。

3、基本上消除了配气机构本身内的机械传动点。不仅使机构的工作可靠性提高，还减少了因传动点敲击所产生的机械噪声。

4、由于转管式配气机构设置在气缸盖的内腔，以它取代传统的外置式进、排气管，形成了内置式的进、排气管。使总体结构简洁紧凑，还可以减少排气管对周围的热辐射影响，降低排气噪声。改善周边的工作环境。

附图说明

图1是本发明用于6135Z增压柴油机的转管式配气机构及气缸盖横剖面结构示意图

图2是图1转管式配气机构及气缸盖B-B纵剖面结构示意图

图中，1是进气导流板，2是密封条，3是密封条弹簧，4是进气转管，5是脉冲排气管，6是排气转管，7是密封条卡环，8是密封环，9是排气导流板，10是气缸盖，11是进气喉口，12是冷却水腔，13是排气孔，14是圆隔板，15是排气喉口。

图中第一、二、三气缸位于圆隔板14的逆废气流向一侧，第四、五、六气缸位于圆隔板14的废气流向一侧，图2中只画出第三只与第四只气缸的气缸盖部份与转管式配气机构的结构示意图。

图中

表示第一、二、三气缸的废气流向

→表示第四、五、六气缸的废气流向

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述：

如图1、图2所示，本发明包括：进气导流板1，密封条2，密封条弹簧3，进气转管4，脉冲排气管5，排气转管6，密封条卡环7，密封环8，排气导流板9，气缸盖10。

进气导流板1和排气导流板9，分别安装在对应于每只气缸部位的气缸盖10底部、进气导流板1和排气导流板9均是采用耐热铸钢材料的曲面板，曲面板中间有两道横档隔开的三个气孔，两道横档均与气缸中心线成45°倾角，进气导流板1和排气导流板9与气缸盖10铸成一体。进气转管4和排气转管6从内燃机前端并列插入气缸盖10中间预留的孔内，按照内燃机各气缸的工作顺序，在进气转管4上对应于各气缸进气导流板1的位置分别开有一个进气喉口11；在排气转管6上对应于各气缸排气导流板9的位置分别开有一个排气喉口15，进气喉口11的宽度为47.3mm，排气喉口15的宽度为39mm。

在每只进气喉口11和排气喉口15中心线两侧各70°的进、排气转管上沿轴向分别开有2或3个槽，密封条弹簧3和密封条2嵌在槽内，密封条2放在密封条弹簧3的上面，两根密封卡环7分别卡在密封条2两端，将密封条2和密封条弹簧3卡在进气转管4和排气转管6上，用以密封进气转管4和排气转管6与气缸盖10之间的周向间隙。六根密封环8，一边三根分别安装在两根密封卡环7外侧，用以密封进气转管4和排气转管6与气缸盖10之间的轴向间隙，脉冲排气管5并行安装在排气转管6上方，并与气缸盖10铸成一体。在排气转管6的中部有一与排气转管6内壁固接在一起的圆隔板14，在圆隔板14逆废气流向一侧的排气转管上按120°间隔开有三个排气孔13，每个排气孔的宽度为30mm，排气孔13与脉冲排气管5的进口端相通，脉冲排气管5的出口端和排气转管6的出口端组成双出口与增压器涡轮的双进口连接，进气转管4的进口端与增压器出口连接。进气转管4和排气转管6的另一端安装齿轮和锥齿轮组传动机构或链条及链轮组传动机构。

密封条2，密封条卡环7和密封环8预先安装在进气转管4和排气转管6的相应位置上，然后将进气转管4和排气转管6从气缸盖10前端即图2中右端的气缸盖10的孔中插入，最后安装传动机构。

进气转管密封条2、密封条弹簧3、密封条卡环7和密封环8均采用耐热弹簧钢材料；排气转管密封条2、密封条弹簧3、密封条卡环7和密封环8可采用耐热弹簧钢材料或耐高温结构陶瓷。

当内燃机工作时，曲轴带动齿轮传动机构，驱动进气转管4和排气转管6旋转。空气从增压器出口，通过特制的弯管压入进气转管4。当进气转管4上的进气喉口11，与进气导流板1的进气口联通时，空气按导流板上的导流角方向，沿着气缸的切线进入气缸，随即旋转，形成进气涡流。当进气转管4上的进气喉口11按一定的气体分配角与进气导流板1上的进气口断开时，进气过程即告结束。气缸随即进入压缩过程。在活塞行程接近上死点时，即开始喷油燃烧，此时气缸进入燃烧和膨胀过程。当活塞行至近下死点时，排气转管6上的排气喉口15与排气导流板9上的排气口联通，废气顺着燃烧气体的涡流排出气缸，沿着排气导流板上的导流角方向，流入排气转管6内孔，形成排气过程。以上工作过程按各气缸特定的工作次序轮流工作，使整个内燃机周而复始，连续循环地运转。废气进入排气转管6后，分成两股脉冲气流，其中第一、二、三气缸的废气通过在排气转管6中间三个排气孔13流入脉冲排气管5，第四、五、六气缸的废气直接由排气转管6排出。这两股废气通过联接管进入增压器涡轮的双进口。

本发明使用在非脉冲技术增压内燃机时，则不需要脉冲排气管5，在排气转管6内也无需圆隔板14和排气孔13，内燃机的废气，全部由排气转管6引入增压器涡轮的单一进口；对于非增压的内燃机，空气由空气滤清器进入进气转管，废气由排气转管与排气消声器连接或直接排入大气。

本发明是在6135Z柴油机上具体实施的，由于6135Z柴油机是一种中、小缸径的脉冲增压柴油机，结构相对比较复杂，转管式配气机构在6135Z柴油机上可以实施，对于结构相对简单的其它柴油机或汽油机同样可以适用。

Claims (5)

1、一种内燃机转管式配气机构，包括进气导流板(1)，进气转管(4)，排气转管(6)，排气导流板(9)，气缸盖(10)，其特征在于，还包括密封条(2)，密封条弹簧(3)，脉冲排气管(5)，密封条卡环(7)和密封环(8)，进气导流板(1)和排气导流板(9)，分别安装在对应于每只气缸部位的气缸盖(10)底部、进气转管(4)和排气转管(6)从内燃机前端并列插入气缸盖(10)中间预留的孔内，在进气转管(4)上对应于各气缸进气导流板(1)的位置分别开有一个进气喉口(11)；在排气转管(6)上对应于各气缸排气导流板(9)的位置分别开有一个排气喉口(15)，脉冲排气管(5)并行安装在排气转管(6)上方，并与气缸盖(10)铸成一体，在排气转管(6)的中部有一与排气转管(6)内壁固接在一起的圆隔板(14)，在圆隔板(14)逆废气流向一侧的排气转管上按120°间隔开有三个排气孔(13)，排气孔(13)与脉冲排气管(5)的进口端相通，脉冲排气管(5)的出口端和排气转管(6)的出口端组成双出口与增压器涡轮的双进口连接，进气转管(4)的进口端与增压器出口连接，进气转管(4)和排气转管(6)的另一端安装传动机构，在每只进气喉口(11)和排气喉口(15)的四周沿圆周方向两侧布置密封条(2)，密封条弹簧(3)放在密封条(2)下面，密封条卡环(7)卡在密封条(2)两端，在密封条卡环(7)的外侧布置密封环(8)。

2、根据权利要求1所述的内燃机转管式配气机构，其特征是所述的进气导流板(1)和排气导流板(9)均是采用耐热铸钢材料的曲面板，曲面板中间有两道横档隔开的三个气孔，两道横档均与气缸中心线成45°倾角。

3、根据权利要求1所述的内燃机转管式配气机构，其特征是所述的进气喉口(11)的宽度为47.3mm，排气喉口(15)的宽度为39mm，排气孔(13)的宽度为30mm。

4、根据权利要求1所述的内燃机转管式配气机构，其特征是在每只进气喉口(11)和排气喉口(15)中心线两侧各70°的进气转管(4)和排气转管(6)上沿轴向分别开有2或3个槽，密封条弹簧(3)和密封条(2)嵌在槽内，密封条(2)放在密封条弹簧(3)的上面，两根密封卡环(7)分别卡在密封条(2)两端，六根密封环(8)，一边三根分别安装在两根密封卡环(7)外侧。

5、根据权利要求1所述的内燃机转管式配气机构，其特征是所述的每只进气喉口(11)处布置的密封条(2)、密封条弹簧(3)、密封条卡环(7)和密封环(8)均采用耐热弹簧钢材料；每只排气喉口(15)处布置的密封条(2)、密封条弹簧(3)、密封条卡环(7)和密封环(8)是采用耐热弹簧钢材料或耐高温结构陶瓷。

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