CN101457669A - 内燃机旋转气门机构 - Google Patents

Abstract

一种内燃机旋转气门机构，其特征是：采用圆柱形、管状的进(排)气管置于燃烧室上部的缸盖上并与燃烧室相通，内置圆柱形、管状的进(排)气门，气门与缸盖上的燃烧室紧密贴合，以达到对气缸的密封作用；气门由曲轴通过链轮带动旋转；气门相应位置开孔，在需要气门启时，孔旋转到与燃烧室连通的位置，气缸通过孔与气门内腔间实现进气和排气；在进(排)气管内、转动过程中不与燃烧室接触的气门上开另外一些孔，实现使气体可持续、通畅地从进(排)气管流入(流出)气门内腔，实现机构的进排气功能。采用本发明，进排气通畅，换气效率高，能量损失少。

Description

内燃机旋转气门机构

技术领域

本发明属于燃烧发动机的附件——发动机用的旋转式阀装置，涉及一种内燃机旋转气门机构。

背景技术

为增加内燃机进排气截面，提高内燃机的换气效率，降低单个气门质量及气门机构往复运动惯量，内燃机从传统的两气门，逐步过渡到3气门、4气门、5气门；但限于多气门结构复杂，从性能和成本两方面权衡，现4气门发动机已逐渐成为市场主流。现有技术，内燃机(发动机)气门一般均往复式气门，存在进气流量不足、换气不充分等缺陷；根据内燃机各工况需要，为达到理想的进气流量和流速，现有技术有的采用一套复杂的机构，以调整进排气相位和进、排气门升程，但增加机构不仅增加成本、而且增加额外功率消耗，实用性较差。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种内燃机旋转气门机构。从而使气门机构的进排气更通畅，提高换气效率，同时取消气门往复运动机构，避免了由此带来的额外能量损失。

本发明的内容是：一种内燃机旋转气门机构，由进气门机构和排气门机构组成，其特征是：

所述进气门机构包括：

圆筒状进气管(2)(即：圆柱形、管状的进气管)，该进气管(2)与内燃机的汽缸盖(8)固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的孔(22)(其形状较好的是进气管与燃烧室相交截面形状的孔)和与空气虑清器(13)连通的第一进气孔(23)；

圆筒状进气门(3)(即：圆柱形、管状的进气门)，该进气门(3)的中段置于进气管(2)内、开有与进气管(2)相通的孔[使进气门(3)内腔与进气管(2)内的气体流通处于通畅状态]、并开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的第二进气孔(24)[需要进气门(3)处于开启状态时，通过第二进气孔(24)使进气门(3)内腔与燃烧室(1)连通，以实现进气门(3)内腔与燃烧室(1)进行气体交换]，在进气管(2)与汽缸盖上燃烧室(1)相通的孔(22)的位置、该进气门(3)的外壁可与汽缸盖(8)接触贴合、使汽缸盖(8)上的燃烧室(1)处于密封状态；进气管(2)的两端通过轴承或轴承座(12)与进气门(3)连接，进气门(3)可相对于进气管(2)旋转；以及

进气门驱动机构，该进气门驱动机构由安装在内燃机曲轴(11)上的第一链轮(14)、安装在进气门(3)一端的第二链轮(16)、以及连接在第一链轮(14)和第二链轮(16)上的第一链条(15)构成；该机构与双顶置凸轮轴结构曲轴驱动凸轮轴的方式类似，通过曲轴(11)带动第一链轮(14)、第一链轮(14)带动第一链条(15)、第一链条(15)带动第二链轮(16)、第二链轮(16)带动进气门(3)旋转；

所述排气门机构包括：

圆筒状排气歧管(6)(即：圆柱形、管状的排气歧管)，该排气歧管(6)与内燃机的汽缸盖(8)固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的孔(25)(其形状较好的是排气歧管与燃烧室相交截面形状的孔)和与内燃机排气管(28)连通的第一排气孔(26)；

圆筒状排气门(7)(即：圆柱形、管状的排气门)，该排气门(7)的中段置于排气管(6)内、开有与排气管(6)相通的孔[使排气门(7)内腔与排气歧管(6)内的气体流通处于通畅状态]、并开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的第二排气孔(27)[需要排气门(7)处于开启状态时，通过第二排气孔(24)使排气门(7)内腔与燃烧室(1)连通，以实现排气门(7)内腔与燃烧室(1)进行气体交换]，在排气歧管(6)与汽缸盖上燃烧室(1)相通的孔(25)的位置、该排气门(7)的外壁可与汽缸盖(8)接触贴合、使汽缸盖(8)上的燃烧室(1)处于密封状态；排气歧管(6)的两端通过轴承或轴承座(21)与排气门(7)连接，排气门(7)可相对于排气歧管(6)旋转；以及

排气门驱动机构，该排气门驱动机构由安装在内燃机曲轴(11)上的第三链轮(18)、安装在排气门(3)一端的第四链轮(20)、以及连接在第三链轮(18)和第四链轮(20)上的第二链条(19)构成；该机构与双顶置凸轮轴结构曲轴驱动凸轮轴的方式类似，通过曲轴(11)带动第三链轮(18)、第三链轮(18)带动第二链条(19)、第二链条(19)带动第四链轮(20)、第四链轮(20)带动排气门(7)旋转。

本发明的内容中：所述进气管(2)的外侧还可以设置有与内燃机(发动机)冷却液循环管道相连通的冷却水道(17)，用于降温，使进气保持合适温度。

本发明的内容中：所述排气歧管(6)的外侧还可以设置有与内燃机(发动机)冷却液循环管道相连通的冷却水道，用于降温。

本发明的内容中：所述第二链轮(16)与第一链轮(14)的齿数比较好的为2：1。

本发明的内容中：所述第四链轮(20)与第三链轮(18)的齿数比较好的为2：1。

本发明的内容中：所述汽缸盖、燃烧室、空气虑清器、内燃机曲轴等均与现有技术中内燃机(发动机)的相关结构相同或接近。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

(1)本发明将圆筒状的进气管和排气管安装到与燃烧室相连的位置并与燃烧室相通，在进气管和排气管内分别安装圆筒状的进排气门；在需要气门处于关闭位置时，气门与燃烧室呈完全密封状态；根据气门的开启和关闭时间需要，在圆筒状气门与燃烧室相对应的位置挖孔；圆筒状气门通过轴承由进排气管固定和支撑，并由曲轴通过链轮和链条带动旋转；在需要气门开启时，圆筒状气门上的孔正好旋转到与燃烧室连通的位置，以此方式实现内燃机的进气和排气功能；

(2)采用本发明，完全使用旋转气门机构实现气门的开启和闭合；在需要气门处于关闭位置时，气门与燃烧室呈完全密封状态；在需要气门开启时，圆筒状气门上的孔正好旋转到与燃烧室连通的位置，气缸通过孔与气门内腔间实现进气和排气。气门开启时，气门不对气体流动产生阻碍，换气更通畅；通过改变进气截面和气门开启闭合时间，可很方便地控制进气的流速和流量，达到与可变气门正时和可变气门升程等先进气门机构相类似的效果，控制机构简单直接；气门机构的运动全部为旋转运动，无噪声；

(3)没有了传统气门在气道中间的阻碍，进排气更通畅，换气效率提高，同时取消气门往复运动机构，避免了由此带来的额外能量损失；

(4)结构简单，生产安装使用方便，实用性强。

附图说明

图1是本发明实施例1原理结构示意图；

图2是本发明实施例1中进气门机构结构示意图；

图3是本发明实施例1中排气门机构结构示意图。

图中：1—汽缸盖上的燃烧室、2—进气管、3—进气门、4—喷油嘴、5—火花塞、6—排气歧管、7—排气门、8—汽缸盖、9—活塞、10—连杆、11—曲轴、12—轴承或轴承座、13—空气虑清器、14—第一链轮、15—第一链条、16—第二链轮、17—水道、18—第三链轮、19—第二链条、20—第四链轮、21—轴承、22—孔、23—第一进气孔、24—第二进气孔、25—孔、26—第一排气孔、27—第二排气孔、28—内燃机排气管。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：参见各附图。

一种内燃机(四冲程发动机)旋转气门机构，由进气门机构和排气门机构组成；

所述进气门机构包括：

圆筒状进气管2(即：圆柱形、管状的进气管)，该进气管2与内燃机的汽缸盖8固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室1连通的孔22(其形状较好的是进气管与燃烧室相交截面形状的孔)和与空气虑清器13连通的第一进气孔23；

圆筒状进气门3(即：圆柱形、管状的进气门)，该进气门3的中段置于进气管2内、开有与进气管2相通的孔(使进气门3内腔与进气管2内的气体流通处于通畅状态)、并开有与汽缸盖上的燃烧室1连通的第二进气孔24(需要进气门3处于开启状态时，通过第二进气孔24使进气门3内腔与燃烧室1连通，以实现进气门3内腔与燃烧室1进行气体交换)，在进气管2与汽缸盖上燃烧室1相通的孔22的位置、该进气门3的外壁可与汽缸盖8接触贴合、使汽缸盖8上的燃烧室1处于密封状态；进气管2的两端通过轴承或轴承座12与进气门3连接，进气门3可相对于进气管2旋转；以及

进气门驱动机构，该进气门驱动机构由安装在内燃机曲轴11上(安装在曲轴轴颈上)的第一链轮14、安装在进气门3一端的第二链轮16、以及连接在第一链轮14和第二链轮16上的第一链条15构成；该机构与双顶置凸轮轴结构曲轴驱动凸轮轴的方式类似，通过曲轴11带动第一链轮14、第一链轮14带动第一链条15、第一链条15带动第二链轮16、第二链轮16带动进气门3旋转；

所述排气门机构包括：

圆筒状排气歧管6(即：圆柱形、管状的排气歧管)，该排气歧管6与内燃机的汽缸盖8固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室1连通的孔25(其形状较好的是排气歧管与燃烧室相交截面形状的孔)和与排气管连通的第一排气孔26；

圆筒状排气门7(即：圆柱形、管状的排气门)，该排气门7的中段置于排气歧管6内、开有与排气歧管6相通的孔(使排气门7内腔与排气歧管6内的气体流通处于通畅状态)、并开有与汽缸盖上的燃烧室1连通的第二排气孔27(需要排气门7处于开启状态时，通过第二排气孔24使排气门7内腔与燃烧室1连通，以实现排气门7内腔与燃烧室1进行气体交换)，在排气歧管6与汽缸盖上燃烧室1相通的孔25的位置、该排气门7的外壁可与汽缸盖8接触贴合、使汽缸盖8上的燃烧室1处于密封状态；排气歧管6的两端通过轴承或轴承座21与排气门7连接，排气门7可相对于排气歧管6旋转；以及

排气门驱动机构，该排气门驱动机构由安装在内燃机曲轴11上(安装在曲轴轴颈上)的第三链轮18、安装在排气门3一端的第四链轮20、以及连接在第三链轮18和第四链轮20上的第二链条19构成；该机构与双顶置凸轮轴结构曲轴驱动凸轮轴的方式类似，通过曲轴11带动第三链轮18、第三链轮18带动第二链条19、第二链条19带动第四链轮20、第四链轮20带动排气门7旋转；

所述进气管2的外侧设置(铸造)有与内燃机(发动机)冷却液循环管道相连通的冷却水道17，用于降温，使进气保持合适温度；

所述第二链轮16与第一链轮14的齿数比为2：1；

所述第四链轮20与第三链轮18的齿数比为2：1。

所述汽缸盖、燃烧室、空气虑清器、内燃机曲轴均与现有技术基本相同。

工作时：

内燃机曲轴11轴颈带动第一链轮14、第一链轮14带动第一链条15、第一链条15带动第二链轮16、第二链轮16带动进气门3旋转，并使气门转角与曲轴转角相对应(气门转角为曲轴转角的一半)；

内燃机曲轴11轴颈带动第三链轮18、第三链轮18带动第二链条19、第二链条19带动第四链轮20、第四链轮20带动排气门7旋转，并使气门转角与曲轴转角相对应(气门转角为曲轴转角的一半)；

空气从空气虑清器13及进气道经第一进气孔23进入进气管2，通过进气门3上的孔进入进气门3内腔；在排气冲程快结束时，进气门3上相应的第二进气孔24旋转到与燃烧室1连通的位置，使进气门3内腔与燃烧室1连通；进气冲程活塞9下行，在活塞9的泵气作用下，空气(或空气燃油混合气)进入汽缸，从而实现发动机的进气功能；

做功冲程结束前，排气门7上相应的第二排气孔27旋转到与燃烧室1连通的位置，使排气门7内腔与燃烧室1连通；在汽缸内本身较大压力和活塞9上行的共同作用下，废气从燃烧室1进入排气门7内腔，再从排气门7内腔进入排气歧管6，实现发动机的排气功能。

本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (8)

1、一种内燃机旋转气门机构，由进气门机构和排气门机构组成，其特征是：

所述进气门机构包括：

圆筒状进气管(2)，该进气管(2)与内燃机的汽缸盖(8)固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的孔(22)和与空气虑清器(13)连通的第一进气孔(23)；

圆筒状进气门(3)，该进气门(3)的中段置于进气管(2)内、开有与进气管(2)相通的孔、并开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的第二进气孔(24)，在进气管(2)与汽缸盖上燃烧室(1)相通的孔(22)的位置、该进气门(3)的外壁可与汽缸盖(8)接触贴合；进气管(2)的两端通过轴承或轴承座(12)与进气门(3)连接，进气门(3)可相对于进气管(2)旋转；

进气门驱动机构，该进气门驱动机构由安装在内燃机曲轴(11)上的第一链轮(14)、安装在进气门(3)一端的第二链轮(16)、以及连接在第一链轮(14)和第二链轮(16)上的第一链条(15)构成；

所述排气门机构包括：

圆筒状排气歧管(6)，该排气歧管(6)与内燃机的汽缸盖(8)固定连接或连为一体、两端封闭、开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的孔(25)和与内燃机排气管(28)连通的第一排气孔(26)；

圆筒状排气门(7)，该排气门(7)的中段置于排气管(6)内、开有与排气管(6)相通的孔、并开有与汽缸盖上的燃烧室(1)连通的第二排气孔(27)，在排气歧管(6)与汽缸盖上燃烧室(1)相通的孔(25)的位置、该排气门(7)的外壁可与汽缸盖(8)接触贴合；排气歧管(6)的两端通过轴承或轴承座(21)与排气门(7)连接，排气门(7)可相对于排气歧管(6)旋转；

排气门驱动机构，该排气门驱动机构由安装在内燃机曲轴(11)上的第三链轮(18)、安装在排气门(3)一端的第四链轮(20)、以及连接在第三链轮(18)和第四链轮(20)上的第二链条(19)构成。

2、按权利要求1所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述进气管(2)的外侧还设置有与内燃机冷却液循环管道相连通的冷却水道(17)。

3、按权利要求1或2所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述排气歧管(6)的外侧还设置有与内燃机冷却液循环管道相连通的冷却水道。

4、按权利要求1或2所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述第二链轮(16)与第一链轮(14)的齿数比为2：1。

5、按权利要求3所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述第二链轮(16)与第一链轮(14)的齿数比为2：1。

6、按权利要求1或2所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述第四链轮(20)与第三链轮(18)的齿数比为2：1。

7、按权利要求3所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述第四链轮(20)与第三链轮(18)的齿数比为2：1。

8、按权利要求5所述的内燃机旋转气门机构，其特征是：所述第四链轮(20)与第三链轮(18)的齿数比为2：1。

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