CN101122244A - 旋转轴阀式发动机配气机构 - Google Patents
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Abstract
一种旋转轴阀式发动机配气机构。一体化旋转轴阀通过轴承装配在顶盖和气缸盖结合形成的轴孔中，旋转轴阀的一端安装正时齿轮，气缸盖的轴座与气缸对应的部位设置气缸进排气口与气缸相通，顶盖侧面设置进排气通道与进排气歧管连接，在旋转轴阀上按配气相位设置径向进排气阀道，分别与气缸盖上的气缸进排气口和顶盖上进排气通道相对应，按配气相位相应形成进排气通路，完成进排气控制功能。旋转轴阀式配气机构有单轴阀和双轴阀两种形式，旋转轴阀有实体轴阀和中空轴阀两种形式。可变配气控制由液压推动实现。旋转轴阀式配气机构可以简化机械结构，提高可靠性，降低功率消耗，适用各种活塞式发动机系统。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种活塞式发动机的配气机构，适用于各种活塞式发动机系统。
背景技术
当前活塞式发动机的配气机构主要由气缸盖、气门、气门弹簧、挺柱、摇臂、摇臂轴、凸轮轴和正时机构组成，其中气门、气门弹簧、挺柱、摇臂、凸轮组件为每缸独立多组配置。发动机曲轴通过正时机构带动凸轮轴转动，通过摇臂机构驱动气门克服气门弹簧阻力做往复运动，按配气相位完成进排气口的开闭，实现气缸进排气控制功能。传统凸轮气门式配气机构传动部件多，机械结构复杂，气门摇臂机构的机械往复运动造成机件磨损快，运转噪音大，克服气门弹簧阻力驱动气门位移消耗动力大，使凸轮气门式配气机构故障率高、维护周期短、消耗动力大的缺点，成为制约活塞式发动机系统整体性能提高的重要因素之
发明内容
为克服传统凸轮气门式配气机构存在的机件多、磨损快、噪音大、故障率高、消耗动力大的缺点，本发明提供一种新型的旋转轴阀式发动机配气机构，采用一体化旋转轴阀，与顶盖和气缸盖相配合，同时起到进排气通道开闭、控制配气相位和配气机构传动的作用，可以简化机械结构，提高可靠性、降低动力消耗。
本发明所采用的技术方案是：整个配气机构主要由顶盖、气缸盖、旋转轴阀和组合密封圈组成。气缸盖与发动机缸体紧固，顶盖与气缸盖紧固在一起，旋转轴阀通过轴承装配在气缸盖和顶盖结合形成的轴孔内。在气缸盖的轴座与气缸对应的部位设置气缸进排气口与气缸相通，在顶盖的侧面设置进排气通道与发动机进排气歧管相连接。在旋轴轴阀上按配气相位设置径向进排气阀道，分别与气缸盖轴座上的气缸进排气口和顶盖侧面的进排气通道相对应，适时形成进排气通路。旋转轴阀的一端安装正时齿轮，通过发动机正时机构控制旋转轴阀产生旋转运动，使旋转轴阀的进排气阀口运动相位与曲轴活塞系统的运动相位配合，完成气缸进排气控制功能。
气缸盖轴座上的进排气口设计为圆形，旋转轴阀上的进排气阀口设计为沿圆周向长圆形，两者连通和关闭的相位就是进排气开闭相位。改变旋转中空轴阀上的进排气阀口设计相位，配合正式齿轮与曲轮的传动比，可以实现对四行程和二行程发动机的配气控制。
气缸盖内的冷却液和润滑油通道与机体的相应通道连通，起到对气缸盖冷却和对转动部件润滑的作用。旋转轴阀外圆各阀口之间设置组合密封圈，与气缸盖和顶盖轴座上的密封槽配合起到密封作用。气缸盖与机体之间及顶盖与气缸盖之间通过密封垫分别采用螺栓方式紧固，拆下顶盖即可完成配气机构的调整维修。
旋转轴阀式配气机构的实施形式有单轴阀和双轴阀两种。单轴阀形式按配气相位在旋转轴阀轴向上交替设置进排气阀道，形成单列进排气形式。双轴阀形式其旋转轴阀分为进气旋转轴阀和排气旋转轴阀，由齿轮传动做相向旋转，分别形成进排气通路，双轴阀形式可以实现多气口配气结构，适用于大功率发动机。
旋转轴阀有实体轴阀和中空轴阀两种。中空单轴阀式其旋转中空轴阀内设有进排气隔断，形成轴向独立的进排气腔室，分别与进排气通道和气缸进排气口对应形成进排气通路。中空双轴阀式其旋转中空轴阀分为进气旋转中空轴阀和排气旋转中空轴阀，其内部中空部分为贯通结构，分别与进排气通道和气缸进排气口形成进排气通路。中空轴阀上各阀口不在同一断面，进排气通道设置在气缸盖侧面，合理设计中空部分的容积可以提高进排气效率。
可变配气相位控制技术，将旋转轴阀和正时齿轮通过螺旋齿键配合，另一端设置液压油缸，旋转轴阀上进排气阀口形状为轴向圆角梯形。在油压的作用下，旋转轴阀由液压油缸推动产生一定的轴向位移，通过螺旋齿键在轴向移动的同时相对正时齿轮产生一定角度的旋转，实现可变配气相位和进排气时间双重控制。液压油通过电磁阀控制由机体主油道提供，电磁阀由电控单元根据发动机转速、进气量及相关参数控制。
本发明的有益效果是，在完善活塞式发动机配气功能的同时，达到简化机械结构、提高可靠性、降低功率消耗、方便拆解维修及减小重量、体积、噪音的效果。
附图说明
结合附图和实施例进一步说明。
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明单轴阀式实施例的结构示意图。
图3是本发明双轴阀式实施例的结构示意图。
图4是本发明中空单轴阀式实施例的结构示意图。
图5是本发明中空双轴阀式实施例的结构示意图。
图6是可变配气控制系统的结构示意图。
图中 1.顶盖，2.旋转轴阀，3.气缸盖，4.正时齿轮，5.进气阀道，6.排气阀道，7.进气通道，8.气缸进气口，9.排气通道，10.气缸排气口，11.轴承，12.组合密封圈，13.进气旋转轴阀，14.排气旋转轴阀，15.传动齿轮，16.旋转中空轴阀，17.进排气隔断，18.进气通道阀口，19.气缸进气阀口，20.排气通道阀口，21.气缸排气阀口，22.进气旋转中空轴阀，23.排气旋转中空轴阀，24.电磁阀，25.电控单元，26.螺旋齿键，27.复位弹簧，28.推力轴承，29.主油道，30.液压油缸。
具体实施方式
在图1所示结构原理图中，单轴阀式设计的旋转轴阀(2)通过轴承(11)装配在由顶盖(1)和气缸盖(3)结合形成的轴孔内，旋轴轴阀(2)上按配气相位设置径向进排气阀道。在气缸处于进气相位时，旋转轴阀(2)上的进气阀道(5)分别与气缸盖(3)上的气缸进气口(8)和顶盖(1)上的进气通道(7)相连通，形成进气通路，此时排气通路因排气阀道(6)的相位关系处于关闭状态。在气缸处于排气相位时，旋转中空轴阀(2)上的排气阀道(6)分别与气缸盖(3)上的气缸排气口(10)和顶盖(1)上的排气通道(9)相连通，形成排气通路，此时进气通路因进气阀道(6)的相位关系处于关闭状态。各进排气阀口之间设置密封圈(12)起到密封作用。正时齿轮(4)带动旋转轴阀(2)与曲轴旋转相位配合，完成气缸进排气循环控制功能。
在图2所示实施例中，单轴阀式旋转轴阀(2)上按配气相位在轴向交替设置进气阀道(5)和排气阀道(6)，形成单列进排气形式，在旋转轴阀(2)转动时双向交替连通，其转速为四冲程机曲轴转速的四分之一。顶盖(1)上的进气通道(7)和排气通道(9)同侧排列，以简化顶盖(1)结构。
在图3所示双轴阀式实施例中，其旋转轴阀分为进气旋转轴阀(13)和排气旋转轴阀(14)，由传动齿轮(15)带动做相对旋转，在进气旋转轴阀(13)上按配气相位设置径向进气阀道(5)，排气旋转轴阀(14)上按配气相位设置径向排气阀道(6)，分别与气缸盖(3)轴座上呈双列侧向设置的气缸进气口(8)和气缸排气口(10)及顶盖两侧的进排气通道相对应，适时形成进排气通路，可以实现多气口配置。
在图4所示中空单轴阀式实施例中，旋转中空轴阀(16)其中空部分由进排气隔断(17)分为互相独立的中空腔室，进气通道阀口(18)和气缸进气阀口(19)不在同一断面，由中空腔室连通，进气通道(7)设置在气缸盖(3)上。排气部分同样设置，以简化顶盖(1)的结构。在气缸处于进气相位时，旋转中空轴阀(16)上的进气通道阀口(18)和气缸进气阀口(19)分别与气缸盖(3)上的进气通道(7)和气缸进气口(8)相连通，形成进气通路，此时排气通路因排气阀口的相位关系处于关断状态。在气缸处于排气相位时，旋转中空轴阀(16)上的气缸排气阀口(21)和排气通道阀口(20)分别与气缸盖(3)上的气缸排气口(10)和排气通道(9)相连通，形成排气通路，此时进气通路因进气阀口的相位关系处于关断状态。旋转中空轴阀的转速为四冲程机曲轴转速的二分之一。在多缸发动机中将相邻两个气缸的进气和排气设置采用组合方式，各进排气阀口之间设置组合密封圈(12)起到密封作用。
在图5所示中空双轴阀式实施例中，旋转中空轴阀分设为进气旋转中空轴阀(22)和排气旋转中空轴阀(23)，其内部中空部分为贯通结构，通过传动齿轮(15)带动做相对旋转，分别形成进排气通路。进气通道(7)和进气通道阀口(18)及排气通道(9)和排气通道阀口(20)可以两缸共用一组。气缸盖(3)上的气缸进气口(8)和气缸排气口(10)向气缸中线呈双列侧向设置，可以实现多气口配置。
在图6所示可变配气控制系统中，可变配气控制系统可根椐需要同时改变配气相位和气口开闭时间。旋转轴阀(2)和正式齿轮(4)通过螺旋齿键(26)配合，旋转轴阀(2)上进排气阀口形状做成轴向圆角梯形，宽度为气缸盖(3)上对应气口的宽度和旋转轴阀(2)控制轴向位移的总和。在旋转轴阀(2)的另一端设置液压油缸(30)，当发动机转速提高，在油压的作用下，液压油缸(30)通过推力轴承(28)推动旋转轴阀(2)产生一定的轴向移动，通过螺旋齿键(26)在轴向移动的同时相对正时齿轮(4)产生一定角度的旋转，实现可变配气相位和进排气时间双重控制。当发动机转速降低，液压油缸(30)油压消失，在复位弹簧(27)作用下旋转轴阀(2)复位。液压油通过电磁阀(24)控制由机体主油道(29)提供，电磁阀(24)由电控单元(25)根据发动机转速、进气量等相关参数控制。
Claims (4)
1.一种旋转轴阀式发动机配气机构，主要由顶盖、旋转轴阀、气缸盖、组合密封圈、正时齿轮和可变配气控制部分组成，其特征是：一体化旋转轴阀通过轴承装配在顶盖和气缸盖结合形成的轴孔中，气缸盖的轴座与气缸对应的部位设置气缸进排气口与气缸相通，顶盖侧面设置进排气通道与进排气歧管连接，在旋转轴阀上按配气相位设置径向进排气阀道，分别与气缸盖上的气缸进排气口和顶盖侧面进排气通道相对应，旋转轴阀的一端安装正时齿轮，进排气阀道按配气相位相应形成进排气通路，完成进排气控制功能。
2.根据权利要求1所述的旋转轴阀式发动机配气机构，其特征是：一体化旋转轴阀有单轴阀和双轴阀两种形式，单轴阀形式按配气相位在旋转轴阀轴向上交替设置进排气阀口，形成单列进排气形式，双轴阀形式其旋转轴阀分为进气旋转轴阀和排气旋转轴阀，由齿轮传动做相向旋转，分别形成进排气通路，可以实现多气门结构。
3.根据权利要求1所述的旋转轴阀式发动机配气机构，其特征是：旋转轴阀有实体轴阀和中空轴阀两种形式，单中空轴阀形式其内部中空部分设置进排气隔断，在轴向上分为互相独立的进排气腔室，双轴阀形式其旋转中空轴阀分为中空部分贯通的进气中空轴阀和排气中空轴阀，旋转中空轴阀上按配气相位设置径向进排气阀口，分别形成进排气通路。
4.根据权利要求1所述的旋转轴阀式发动机配气机构，其特征是：旋转轴阀和正时齿轮通过螺旋齿键配合，旋转轴阀上进排气阀口为轴向圆角梯形，在油压作用下，旋转轴阀在轴向移动的同时相对正时齿轮产生一定角度的旋转，实现可变配气控制。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110500151A (zh) * | 2018-05-17 | 2019-11-26 | 广州宫宝能源科技有限公司 | 月阀旋转配气发动机 |
| CN111042889A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 广东科力远控股有限公司 | 内燃机进排气旋转阀 |
| CN113389611A (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-14 | 赵天安 | 一种进气调节机构、一种发动机和一种气动马达 |
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2006
- 2006-08-10 CN CNA2006101043673A patent/CN101122244A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20080213 |