CN101523019A - 内燃机 - Google Patents

Abstract

一种两冲程或四冲程汽油、柴油或气态燃料型内燃机，包括：发动机体(11)，其在内部形成至少一个气缸(12)；缸盖(13)，该缸盖包含有圆筒形旋转分配器(14)，该旋转分配器适于通过至少两个内部端(15a、15b)将至少一个气缸(12)的燃烧室(16)交替连接到进气口和排气口；板(21)，该板用于在上部区域关闭缸盖(13)，在该上部区域设有发动机的进气和排气输送通道(22、23)。该发动机对每个至少一个气缸(12)还包括设置在至少一个气缸(12)和旋转分配器(14)之间的单个密封件(25)。该密封件(25)具有形状相对于旋转分配器(14)互补的托架(27)和形状基本上相对于对应的至少一个气缸(12)的套筒的上部(30)互补的圆柱形突起(29)；该突起(29)具有形成气缸(12)的燃烧室(16)的开口空腔(32)。托架(27)适于在可燃流体的压缩和燃烧步骤过程中粘附抵靠旋转分配器(14)。密封件(25)具有用于连接在燃烧室(16)和旋转分配器(14)的两内部端口(15a、15b)之间的端口(26)，该端口(26)穿过托架(27)形成。缸盖(13)上部封闭板(21)具有插入在缸盖(13)的各壁之间的部分(39)，该部分(39)面向旋转分配器(14)并与该分配器的形状基本上互补。有利的是，端口(26)的面积基本上等于突起(29)的横截面的圆形轮廓的面积的三分之一。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及一种具有旋转分配器的类型的内燃机。

背景技术

众所周知，内燃机的分配构件(或更简单地说分配器)位于发动机的缸盖上，并能够交替地打开和关闭燃烧室的进气端口和排气端口。

最通用类型的分配器由凸轮轴、杆和摇杆构成，摇杆致动适于交替打开和关闭燃烧室的进气口和排气口的菌形阀。

还已知另一类型的称为旋转的分配器，其具有由圆筒形转子构成的分配构件，该圆筒形转子运动地连接到发动机轴并与其同步旋转，并交替关闭和打开用于将气缸连接到进气和排气传输通道的端口。

由该同一申请人于1983年2月3日提交的意大利专利第1172733号中披露了这种类型的分配器。

在该分配器中，圆筒形转子(也称为旋转圆筒形分配器)是管状的，且通过分隔件为每个气缸分成基本上两个圆筒形内部室，各设有至少两个端口。

发动机的缸盖由盒状本体构成，该盒状本体设置在发动机的气缸上方；圆筒形分配器设置在所述本体内。

盒状本体设有侧壁、下部封闭板和上部封闭板。

各板和壁通过穿过它们和设有气缸的发动机体的上部上设置的相关的固定部分上的柱螺栓刚性地联接。

对每个气缸还有两个彼此相对的上部和下部密封件，它们在圆筒形分配器上滑动。

具体地说，这种密封件设有形状与发动机分配器互补的托架和从托架突出并插入形成在相应上部或下部板上相应穿通座内的突起。

穿过突起和托架设有通孔，且如果涉及上部密封件，则通孔联接旋转圆筒形分配器的相应内部室和进气或排气传输通道，且如果涉及下部密封件，则通孔连接旋转圆筒形分配器的相应内部室与气缸的燃烧室(因此内部室是连接燃烧室和进气口/排气口的端口)。

这种密封件适于有间隙(十分之几毫米数量级)，从而能够补偿旋转圆筒形分配器的热变形并避免其咬死。

具体地说，一旦在燃烧室内发生燃烧，则下部密封件倾向于补偿间隙，因为其受到燃烧压力的推动以形成抵靠旋转圆筒形分配器的密封。

尽管这种类型的分配器已被认识和重视多年，但其还有可改进的方面，尤其是所具有的部件的数量和结构的紧凑性方面。

发明内容

本发明的目标是提供一种具有在紧凑性和功能性方面进行改进的旋转分配器的内燃机。

在该目标下，本发明的目的是提供一种具有制造成本低于具有类似旋转分配器的发动机的具有旋转分配器的内燃机。

本发明的另一目的是提供一种尤其高性能且尤其可靠的旋转分配器的内燃机。

该目标以及这些目的和其它目的将在下文中变得更加显而易见，它们通过一种内燃机来实现，该内燃机包括：

—发动机体，其在内部形成至少一个气缸，

—缸盖，其包含有圆筒形旋转分配器，该旋转分配器适于通过基本上横向于所述圆筒形旋转分配器的轴线的至少两个内部端口将所述至少一个气缸的燃烧室交替连接到进气口和排气口，

—板，该板用于在上部区域关闭所述缸盖，在上部区域设有发动机的进气和排气输送通道，

其特征是，内燃机对每个至少一个气缸包括设置在所述至少一个气缸和所述旋转分配器之间的单个密封件，所述密封件具有形状与所述旋转分配器互补的托架和形状基本上与相应至少一个气缸的套筒的上部互补的圆柱形突起，所述突起具有形成所述气缸的燃烧室的开口空腔，所述托架适于在燃烧室内的可燃流体的压缩和燃烧步骤过程中粘附抵靠所述旋转分配器，所述密封件具有用于连接在所述燃烧室与所述旋转分配器的至少两个内部端口之间的至少一个端口，该至少一个端口穿过所述托架形成，所述缸盖的上部封闭板具有插入在缸盖的壁之间的部分，所述部分面向旋转分配器且形状基本上与旋转分配器互补。

有利的是，具有所述圆筒形旋转分配器的缸盖、所述上部封闭盖以及所述至少一个封闭件构成用于替换具有不同类型分配器的发动机的缸盖的套件。

附图说明

本发明的其它特征和优点会从以下对附图中以非限制示例方式示出的其较佳但非排它性实施例的详细描述中变得更加清楚，附图中：

图1是沿图2的线I-I截取的在进气初始步骤中的本发明的发动机的示意性正剖视图；

图2是沿图1的线II-II截取本发明的发动机的一部分的示意性侧剖视图；

图3是在中间进气步骤中的本发明的发动机沿图2的线I-I截取的示意性正剖视图；

图4是在最后进气步骤中的本发明的发动机沿图2的线I-I截取的示意性正剖视图；

图5是在压缩和燃烧步骤中的本发明的发动机沿图2的线I-I截取的示意性正剖视图；

图6是在最终膨胀步骤中的本发明的发动机沿图2的线I-I截取的示意性正剖视图；

图7是在最终排气步骤中的本发明的发动机沿图2的线I-I截取的示意性正剖视图；

图8是图1的沿着线VIII-VIII所取的剖视平面图。

具体实施方式

应当注意，在申请专利过程中发现已知的任何内容都被理解为不要求保护且是放弃的主题。

参照附图，根据本发明的内燃机总的由附图标记10标示。

在该说明书中，内燃机例如是四冲程空气冷却或水冷却汽油型，但本发明也可同样应用于任何类型的四冲程或两冲程汽油型、柴油型或气态燃料型内燃机。

发动机10包括内部形成有多个气缸12的发动机体11(发动机可以是单汽缸型或多气缸型)。

发动机的缸盖13位于发动机体11的由气缸12占据的区域上方。

缸盖13与发动机体11形成一体以形成实际上单体构件。

缸盖13包含有旋转分配器14，该旋转分配器14根据背景技术所述通过相应的端口15a和15b将气缸12的燃烧室16交替连接到进气口和排气口。

具体地说，旋转分配器14包括圆筒形管状件17，在该管状件的圆筒表面上对每个气缸12有两对穿通开口18、19；每对18a、19a或18b、19b的开口相对于圆筒形管状件17的轴线相互成角度偏置180°。

端口15a和15b由相应的管状导管(此后为了简化会采用相同的标号)构成，管状导管横向于圆筒形管状件17的轴线横向设置且各终止于相应成对开口18、19的开口a或b。

两个管状导管15a和15b(且因此相应的开口)相对于圆筒形管状件17的轴线相互成角度偏置并沿相同的轴线间隔开以不彼此相交；在该示例中，所述导管偏置22.5°。

第一管状导管15a对应于燃烧室内的进气口，而第二导管15b对应于排气口(如图所示，因为活塞20位于上死点中心)。

显然，每个气缸导管的数量(以及相应开口的数量)可从两个变化到两个以上，且实际上给定某一转速，导管的数量和其角度偏置组成构成气缸的吸气和排气频率的参数。

管状导管的横截面是例如四边形，但也可方便地使用其它形状。

缸盖13由上部封闭板21封闭；发动机的进气传输通道22和排气传输通道23固定到上部封闭板21。

上部封闭板21通过由附图标记24示意性标示的柱螺栓例如固定到由缸盖13和发动机体11构成的单体的壁上。

在上部封闭板21上对每个气缸设有两个通孔(在图中仅示出一个通孔22a)，通孔使进气传输通道22、排气传输通道23和导管15之间能够连接。

在每个气缸12和旋转分配器14之间设有相应的压缩型密封件25，且该密封件相对于旋转分配器14形状互补。

在该实施例中，密封件25具有用于连接燃烧室16和旋转分配器14的导管15a和15b(每个导管15一个)之间的单个端口26；当然，端口26的面积具有的尺寸使得导管15a和15b的两对开口18能够交叠。

密封件25设有托架27和突起29，托架27具有面向旋转分配器14并与其形状互补的上表面28，突起29在托架27下方突出。

突起29是基本上圆筒形的并与相应气缸的套筒的上部30形状互补且插入该上部内；突起29侧向设有用于相应密封环的环形座31。

突起29在下部区域设有空腔32，该空腔32朝向气缸12开口并基本上形成燃烧室16。

空腔32设有顶部，在该顶部设有端口26，端口26提供燃烧室16和旋转分配器14的管状导管15a、15b之间的连接。

在较佳实施例中，旋转分配器14的外径基本上等于气缸12的直径值加上气缸12的所述直径的一半的值；根据所要实现的结构和性能要求，在任何情况下也可能有分配器的直径和气缸的直径之间的其它尺寸比(例如能够提供直径小于所描述旋转分配器的旋转分配器)。

有利的是，已确定密封件25的端口26的面积和可燃流体的燃烧所产生的压力作用在其上的突起29的表面的面积(基本上相当于突起29的截面的圆形面积减去端口26的面积，如图8的横截面所示)之间的最佳比值。

具体地说，端口26的面积基本上等于燃烧产生的压力所作用的所述面积的三分之一。

由于该比值，密封件25在可燃流体压缩和燃烧冲程期间，粘附到旋转分配器以形成密封，而不将其推抵或推到可忽略的程度而不引起接触摩擦。

在密封件25的侧面上设有第一穿通插孔34和第二穿通插孔35，且都终止于燃烧室16的上部(空腔32)内。

诸如已知类型的燃油喷射器之类的用于直接喷射燃油的装置36(图1中用虚线示意地示出)设置在第一穿通插孔34内，而诸如火花塞之类的用于对燃烧混合物点火的装置37设置在第二穿通插孔35内。

在缸盖13的外壁上穿通插孔34和35处设有附加通孔38，该附加通孔比穿通插孔34和35宽并能够将所述直接燃油喷射装置36和用于对燃烧混合物点火的装置37插入其中。

缸盖13的其中形成有进气传输通道22和排气传输通道23的上部封闭板21具有插入在缸盖13的各壁之间的部分39，该部分39与旋转分配器的形状基本上互补并面向该旋转分配器。

结构上，旋转分配器14和缸盖13之间密封件25的插孔具有间隙，从而能够补偿会导致发动机咬死的所述分配器的热膨胀(图1以放大方式示出密封件25周围的间隙)。

在上部封闭板21的下部38之间也设有间隙，以能够补偿旋转分配器14的热膨胀(在该情况下，在图1中也以放大的方式示出所述间隙)。

还设有发动机冷却装置(未示出)，且该装置适于使该实施例中诸如空气或水之类的冷却流体在旋转分配器14内循环，从而击打管状导管15a和15b。

发动机的运行如下。

参照图1，示出吸气的初始步骤。

旋转分配器转动，直到吸气导管15a面向燃烧室的端口26为止(偏置22.5°的排气导管关闭在封闭件和上部板的表面之间)；在图3中，所述导管完全面向端口。在该步骤中，活塞进行平移运动到下死点中心以提供吸气冲程。

分配器继续转动，吸气导管在密封件和上部板的表面上关闭，且排气导管亦然：因此将燃烧室隔离并能够进行压缩和燃烧步骤(在图5中，活塞已进行平移运动到上死点中心)。

在随后的膨胀冲程(图6)中，分配器继续转动，保持燃烧室隔离并移动排气导管靠近燃烧室的端口26(活塞朝向下死点中心)。

分配器的进一步转动将到燃烧室的排气导管打开，由此进行排气冲程(图7)。

实际上，业已发现，这样描述的本发明实现了想要的目标和目的。

本发明已实际上提供了一种结构尤其紧凑、具有旋转分配器且直接喷射的类型的内燃机。

实际上已去除了上部封闭板上的上部密封件，实际上仅留下一个部件，即下部密封件，承担其自身适应旋转分配件的负担。

此外，已减小发动机的总体高度，因为相对于已知构造，通过去除其下部封闭板而使缸盖的高度总体上降低。

此外，在密封件的突起上设置燃烧室的上部能够进一步降低发动机的高度，因为燃烧室的体积在气缸和密封件的突起之间分开，而在已知构造中燃烧室基本上完全形成在突起下方。

使用用于将燃油直接喷射到燃烧室内的装置能够进一步降低发动机的总体高度，因为喷射装置不再设置在缸盖上方以穿过旋转分配器进行喷射，而是侧向设置在密封件内。

此外，使用该类型的旋转分配器能够去除发动机轴的平衡块，在具有常规类型凸轮分配器的发动机内通常有这种发动机轴的平衡块。

这能够进一步减小发动机轴和旋转分配器轴之间的中心距离(平衡块具有因此去除的空间占据)。

此外，消除平衡块能够进行更快的加速，因为发动机轴具有更小的质量。

使用管状导管来提供旋转分配器的连接端口来代替旧式圆筒形室能够实现旋转分配器的优化冷却，因为其可由冷却流体穿过，而在燃烧室与进气和排气传输通道之间的连接端口由分隔件构成时是不可能的。

此外，这些导管能够更有效地传输进气和排气气流，尤其在排放气体穿过导管和传输通道之间时避免靠近所述导管开口附近的扰流。

在缸盖和发动机体之间设置单体单元进一步减少部件的数量且因此减少发动机的组件类型，降低制造成本。

无论如何，显然上述很多优点也可用不是单体单元的结构来提供，即缸盖与发动机体分开但通过常规固定系统连结到发动机体。

例如，能够提供缸盖的套件，其用支持根据本发明类型的分配器的缸盖来更换常规类型发动机中具有将阀致动的凸轮轴类型的分配器的缸盖。

因此该套件可包括要设置在气缸上方的下部板，该下部板设有用于插入根据本发明的相应密封件的开口。

内部中空的盒状本体设置在所述板上方用于插入旋转分配件并在下部区域开口以使密封件与分配器的表面之间能够相互作用。

在上部区域有封闭板，该封闭板上设有进气和排气传输通道，根据本发明所述板的形状相对于旋转分配器互补。

这些板和盒状本体可通过例如穿通柱螺栓固定到发动机体。

这样构思的本发明可进行无数更改和改变，这些都落入所附权利要求书的范围内，所有的细节还可用其它技术同等元素来代替。

实际上，所采用的材料以及尺寸只要它们与具体用途相容，可以根据要求和技术领域的状态为任何材料以及尺寸。

本申请要求意大利专利申请第PD2006A000366号的优先权，在此以参见的方式引入其内容。

Claims (13)

1.一种内燃机，包括：

—发动机体(11)，所述发动机体在内部形成至少一个气缸(12)，

—缸盖(13)，所述缸盖包含有圆筒形旋转分配器(14)，所述旋转分配器适于通过基本上横向于所述圆筒形旋转分配器(14)的轴线的至少两个内部端口(15a、15b)将所述至少一个气缸(12)的燃烧室(16)交替连接到所述进气口和所述排气口，

—板(21)，所述板用于在上部区域关闭所述缸盖(13)，在所述上部区域设有所述发动机的进气和排气输送通道(22、23)，

其特征在于，所述内燃机对每个至少一个气缸(12)包括设置在所述至少一个气缸(12)和所述旋转分配器(14)之间的单个密封件(25)，所述密封件(25)具有形状与所述旋转分配器(14)互补的托架(27)和形状基本上与相应所述至少一个气缸(12)的套筒的上部(30)互补的圆柱形突起(29)，所述突起(29)具有形成所述气缸(12)的所述燃烧室(16)的开口空腔(32)，所述托架(27)适于在所述燃烧室(16)内的可燃流体的压缩和燃烧步骤过程中粘附抵靠所述旋转分配器(14)，所述密封件(25)具有用于连接在所述燃烧室(16)与所述旋转分配器(14)的至少两个内部端口(15a、15b)之间的至少一个端口(26)，所述至少一个端口(26)穿过所述托架(27)形成，所述缸盖(13)的所述上部封闭板(21)具有插入在所述缸盖(13)的各壁之间的部分(39)，所述部分(39)面向所述旋转分配器(14)且形状基本上与所述旋转分配器(14)互补。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述空腔(32)设有顶部，所述顶部内有用于连接在所述燃烧室(16)与所述旋转分配器(14)的所述至少两个内部端口(15a、15b)之间的所述至少一个端口(26)。

3.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机在所述密封件(25)的侧面上包括至少一个穿通插孔(35)，所述至少一个插孔(35)容纳用于将燃烧混合物点燃的装置(37)。

4.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机在所述密封件(25)的侧面上包括至少一个穿通插孔(34)，所述至少一个插孔(34)容纳用于直接喷射燃油的装置(36)。

5.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机包括至少一个第一穿通插孔(34)和至少一个第二穿通插孔(35)，所述至少一个第一插孔(34)容纳相应的燃油喷射器，所述至少一个第二穿通插孔(35)用于容纳将所述燃烧混合物点燃的装置(37)。

6.如权利要求5所述的内燃机，其特征在于，在所述缸盖(13)的外壁上，在所述穿通插孔(34、35)处，有比所述穿通插孔(34、35)宽的附加通孔(38)。

7.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述至少两个内部端口(15a、15b)由相应的管状导管组成。

8.如权利要求7所述的内燃机，其特征在于，所述旋转分配器(14)包括：

—圆筒形管状件(17)，在所述管状件的圆筒表面上有至少两对穿通开口(18a、18b、19a、19b)，每对的所述开口相对于所述圆筒形管状件(17)的轴线相互成角度偏置180°，

—至少两个所述管状导管(15a、15b)，所述至少两个管状导管横向于所述圆筒形管状件(17)的所述轴线设置且各终止于所述成对开口中相应一对的所述开口(18a、18b、19a、19b)，所述至少两个管状导管(15a、15b)相对于所述圆筒形管状元件的轴线彼此角度地偏置，所述至少两个管状导管的至少第一个(15a)对应于空气到所述燃烧室的进气口，且所述至少两个管状导管的至少第二个(15b)对应于烧过气体的排气口。

9.如权利要求7或8所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机包括适于使冷却流体在所述旋转分配器(14)内循环，从而击打所述至少两个管状导管(15a、15b)的发动机冷却装置。

10.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述旋转分配器(14)的外径基本上等于所述至少一个气缸(12)的直径的值加上所述至少一个气缸(12)的所述直径的一半的值，所述密封件(25)的所述至少一个端口(26)的面积基本上等于所述突起(29)的所述横截面的圆形轮廓的面积的值的三分之一。

11.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述突起(29)侧向设有用于相应密封环的至少一个环形座(31)。

12.如前述权利要求中一项或多项所述的内燃机，其特征在于，所述发动机体(11)和所述缸盖(13)是一体的以形成整体构件。

13.一种内燃机的缸盖，所述缸盖带有固定到发动机体的所述缸盖的类型的旋转分配，其特征在于，所述缸盖包括圆筒形旋转分配器(14)、上部封闭板(21)以及至少一个密封件(25)，这些部件根据如前述权利要求中一项或多项所述那样构造和相互作用，具有所述圆筒形旋转分配器(14)、上部封闭板(21)和至少一个密封件(25)的所述缸盖构成用于替换具有不同类型分配的发动机的缸盖的套件。

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