CN102383885B - 凸盘配气机构及配套的四冲程内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种凸盘配气机构及配套的四冲程内燃机。配气机构包括一缸盖，缸盖上设有两个位于同一圆周上的气门，两气门间的弧度为α；缸盖顶部设有凸盘，在凸盘的底面与气门相对应的圆周上设有凸部，该凸部所占据的弧度为β；在凸盘的顶面设有锥齿，一锥状齿轮与锥齿啮合，锥状齿轮与锥齿的齿数比为1∶2；所述四冲程内燃机，包括缸体箱，缸体箱内并排的设有多个气缸，每个气缸上都设有一凸盘配气机构，箱盖的两端设有轴架，轴架上设有横轴，横轴上设有锥状齿轮和从动链轮，缸体箱的底部设有曲轴，曲轴上设有主动链轮，从动链轮和主动链轮的齿数相同并通过链条相连接。本内燃机效率高，油耗低，振动小，噪音小。

Description

凸盘配气机构及配套的四冲程内燃机

技术领域

本发明是一种内燃机上的配气机构，以及与之配套的四冲程内燃机，特别是一种凸盘配气机构及配套的四冲程内燃机。所述凸盘配气机构是相对于现有凸轮配气机构而言的，所述凸盘则是相对凸轮而言的。凸盘包括一个圆盘，在该圆盘底面的一段圆弧上，设有一凸部，由于凸部是设于圆盘表面，所以把这种圆盘叫做凸盘；凸轮实际上也是由圆盘和凸部组成，但凸轮的凸部是绕在圆盘的圆周上。凸盘的凸部是沿着圆盘的轴向向外凸出，而凸轮的凸部则是沿着圆盘的径向向外凸出。

背景技术

四冲程内燃机都设有配气机构，现有四冲程内燃机大都采用凸轮配气机构。四冲程内燃机大都设有四个汽缸，每个汽缸都设有一套凸轮配气机构。凸轮配气机构由凸轮轴、凸轮、气门弹簧、气门等部件组成。凸轮轴由曲轴带动，凸轮设于凸轮轴上，凸轮的轮幅压在气门的顶部，气门弹簧使气门始终保持关的状态，凸轮转动时，凸轮的凸部和圆周部将交替顶住气门的顶端，当凸部顶住气门的顶端时，将压迫气门弹簧使气门打开，当圆周部顶住气门的顶端时，气门弹簧使气门回位而关闭。凸轮配气机构在长时间的发展中，已经达到非常完美的地步，但事物都有两面性，再完美也有不足，其不足之处主要是结构复杂和无法回避的振动及噪音。结构复杂是由于在每个气缸都有两个凸轮，这就必须配备两套运转系统，而且两套运转系统还必须配合默契，这就增加了结构的复杂性；振动和噪音是由于凸轮是在竖直面上旋转而引发的不良效应，凸轮每旋转一周，凸轮上的凸部就会从最高点飞快地转到最低点，这期间发生的碰撞和摩擦是显而易见的，所以凸轮配气机构的振动和噪音也就不可避免。

发明内容

本发明的目的是为了克服凸轮配气机构结构复杂振动大噪音大的缺陷，发明一种凸盘配气机构及配套的四冲程内燃机。

本发明的目的是按如下的方式来实现的：所述凸盘配气机构，包括一缸盖，缸盖内设有进气腔和排气腔，进气腔上设有进气管，排气腔上设有排气管，进气腔和排气腔的底部分别设有气孔，进气腔和排气腔的顶部分别设有导向孔，气孔和导向孔上下相对，两个气门分别从两腔的气孔穿入，再从导向孔穿出，气门的底端压在气孔上，气门的顶端露出在缸盖的顶面，气门上设有挡圈和气门弹簧，气门弹簧的两端分别顶在挡圈和气孔上，气门弹簧使气门始终关住气孔，其特征在于：所述两个气门位于同一圆周上，两气门间的弧度为α；缸盖顶部设有立轴，立轴上设有轴管，轴管上设有凸盘，在凸盘的底面与气门相对应的圆周上设有凸部，该凸部所占据的弧度为β；在凸盘的顶面设有锥齿，另有一锥状齿轮与锥齿啮合，锥状齿轮与锥齿的齿数比为1∶2。

所述两个气门位于不同的圆周上，在凸盘的底面与处于另外一个圆上的气门相对应的圆周上，设有另一个凸部。

所述立轴一直向下延伸到缸盖的底部，并固接在底部上。

所述α和β的度数均为90度上下的取值范围。

所述与凸盘配气机构配套的四冲程内燃机，包括缸体箱，缸体箱内并排的设有多个气缸，每个气缸上都设有一凸盘配气机构，缸体箱上设有箱盖，凸盘配气机构上的进气管和排气管从箱盖的侧面伸出，凸盘、锥状齿轮及气门的顶端位于箱盖的顶面，凸盘配气机构上设有火花塞，火花塞露出在箱盖的外面，箱盖的两端设有轴架，轴架上设有横轴，横轴上设有锥状齿轮，锥状齿轮与锥齿啮合，横轴的两端设有从动链轮，缸体箱的底部设有曲轴，曲轴的两端设有主动链轮，从动链轮和主动链轮的齿数相同并通过链条相连接。

本发明的积极效果如下：由于凸盘上的凸部是平躺在平面上的一段圆弧，所以凸部的起伏是非常平缓的，加上凸盘只在水平面上转动，所以不会出现凸部从上而下飞快地转到最低点的现象，从而减少了凸部在运动中出现的碰撞和摩擦，体现在内燃机的具体运转中，那就是明显的减少了振动，降低了噪音，其直接的效益是提高了内燃机的效率，降低了油耗；由于本发明只有一个凸盘运转系统，所以使内燃机的结构得以简化。

附图说明

图1是凸盘配气机构结构图

图2是缸盖俯视图

图3是凸盘底面仰视立体图

图4是与凸盘配气机构配套的四冲程内燃机结构图

图中：1缸盖          2进气腔          3排气腔

      4进气管        5排气管          6气孔

      7导向孔        8气门            9挡圈

     10气门弹簧      11立轴          12轴管

     13凸盘          14凸部          15锥齿

     16锥状齿轮      17缸体箱        18箱盖

     19火花塞        20轴架          21横轴

     22从动链轮      23曲轴          24主动链轮

     25链条

具体实施方式

如图1所示，所述凸盘配气机构，包括一缸盖1，缸盖1内设有进气腔2和排气腔3，进气腔2上设有进气管4，排气腔3上设有排气管5，进气腔2和排气腔3的底部分别设有气孔6，进气腔2和排气腔3的顶部分别设有导向孔7，气孔6和导向孔7上下相对，两个气门8分别从两腔的气孔6穿入，再从导向孔7穿出，气门8的底端压在气孔6上，气门8的顶端露出在缸盖1的顶面，气门8上设有挡圈9和气门弹簧10，气门弹簧10的两端分别顶在挡圈9和气孔6上，气门弹簧10使气门8始终关住气孔6，其特征在于：所述两个气门8位于同一圆周上，两气门8间的弧度为α(见图2)；缸盖1顶部设有立轴11，立轴11上设有轴管12，轴管12上设有凸盘13，在凸盘13的底面与气门8相对应的圆周上设有凸部14，该凸部14所占据的弧度为β(见图3)；在凸盘13的顶面设有锥齿15，另有一锥状齿轮16与锥齿15啮合，锥状齿轮16与锥齿15的齿数比为1∶2。

所述两个气门8位于不同的圆周上，在凸盘13的底面与处于另外一个圆上的气门8相对应的圆周上，设有另一个凸部。

所述立轴11一直向下延伸到缸盖1的底部，并固接在底部上。

所述α和β的度数均为90度上下的取值范围，具体是多少度，要通过对凸部和气门位置的具体设计来确定。按照本发明的设计思路，α和β的度数均为90度，即两气门之间的角距离以及凸部两端的角距离都是90度。按照90度的设计，气门的开和关是按照下面的过程来实现的：在凸盘的旋转过程中，凸部的前端从进气门开始起步，转过第一个90度后，凸部恰好扫完进气门，使进气门打开再关上，完成进气冲程；转过第二个90度和第三个90度，完成压缩冲程和爆发冲程，由于凸部在这两个冲程中未与进气门和排气门接触，所以在这两个冲程中进气门和排气门均为关闭状态；到了第四个90度，凸部的前端到达排气门处，当转过第四个90度后，凸部恰好扫完排气门，使排气门打开再关上，完成排气冲程。从以上的过程可以看到，排气门和进气门是在凸部进入对应的冲程时准时打开，在凸部离开对应的冲程时准时关闭。但在实际应用中，由于气体的进入或排出，都有一定的惯性，所以要求排气门和进气门要有一个提前打开的提前量和一个滞后关闭的滞后量，提前量和滞后量可以通过增加凸部的长度即增加β的度数和调整气门的位置即改变α的度数来实现，这个提前量和滞后量是多少，需要在实验中去摸索，这就是α和β要通过对凸部和气门位置的具体设计来确定的理由。在这里，我们可以看到本发明有一个很重要的优点，那就是为凸部的设计打开了方便快捷之门。由于凸盘上的凸部是平躺在凸盘底面上的一段圆弧，该凸部的长度有多长？该凸部上哪个部位高哪个部位低？，这一切都是一目了然的，凸部的长度越长，气门打开的时间就越长，凸部较高的地方，气门打开的就大，凸部较低的地方，气门打开的就小，这就使凸部的设计处于非常直观的有利地位，这对于通过对凸盘上凸部的设计来提高内燃机的性能具有很重要的意义。相比之下，凸轮的设计就困难许多，因为凸轮上的凸部是绕在一个圆周上，设计的时候，是先把凸部拉直了，只有拉直了才能看到哪个部位高哪个部位低，等设计好了再绕回去，绕回去后所产生的实际效果能如愿以偿吗？这还得另说，这就是凸轮设计困难之所在。

如图4所示，所述与凸盘配气机构配套的四冲程内燃机，包括缸体箱17，缸体箱17内并排的设有多个气缸，每个气缸上都设有一凸盘配气机构，缸体箱17上设有箱盖18，凸盘配气机构上的进气管4和排气管5从箱盖18的侧面伸出，凸盘13、锥状齿轮16及气门8的顶端位于箱盖18的顶面，凸盘配气机构上设有火花塞19，火花塞19露出在箱盖18的外面，箱盖18的两端设有轴架20，轴架20上设有横轴21，横轴21上设有锥状齿轮16，锥状齿轮16与锥齿15啮合，横轴21的两端设有从动链轮22，缸体箱17的底部设有曲轴23，曲轴23的两端设有主动链轮24，从动链轮22和主动链轮24的齿数相同并通过链条25相连接。

使用时，曲轴通过链轮带动锥状齿轮，锥状齿轮带动凸盘转动，在凸盘转动过程中，当底面的凸部接触到气门时，就迫使气门下行而打开气孔，当凸部离开气门时，气门在气门弹簧作用下回位而关闭气孔。凸盘的转速是曲轴的一半，曲轴每转180度为一个冲程，而凸盘则是每转90度为一个冲程，凸盘上的凸部只占据一个冲程的度数，所以气孔的一开一关，只在这90度的角位移中完成。

在实际制作时，可能无须用到缸体箱和箱盖，只须将多个气缸一体成型构成气缸组合体，将多个缸盖一体成型构成缸盖组合体，余下的结构与有缸体箱有箱盖的情况一样。

Claims (4)

1.一种凸盘配气机构，包括一缸盖，缸盖内设有进气腔和排气腔，进气腔上设有进气管，排气腔上设有排气管，进气腔和排气腔的底部分别设有气孔，进气腔和排气腔的顶部分别设有导向孔，气孔和导向孔上下相对，两个气门分别从两腔的气孔穿入，再从导向孔穿出，气门的底端压在气孔上，气门的顶端露出在缸盖的顶面，气门上设有挡圈和气门弹簧，气门弹簧的两端分别顶在挡圈和气孔上，气门弹簧使气门始终关住气孔，其特征在于：所述两个气门位于同一圆周上，两气门间的弧度为α；缸盖顶部设有立轴，立轴上设有轴管，轴管上设有凸盘，在凸盘的底面与气门相对应的圆周上设有凸部，该凸部所占据的弧度为β；在凸盘的顶面设有锥齿，另有一锥状齿轮与锥齿啮合，锥状齿轮与锥齿的齿数比为1∶2。

2.根据权利要求1所述的凸盘配气机构，其特征在于：所述立轴一直向下延伸到缸盖的底部，并固接在底部上。

3.根据权利要求1所述的凸盘配气机构，其特征在于：所述α和β的度数均为90度上下的取值范围。

4.一种与权利要求1所述凸盘配气机构配套的四冲程内燃机，包括缸体箱，缸体箱内并排的设有多个气缸，其特征在于：每个气缸上都设有一凸盘配气机构，缸体箱上设有箱盖，凸盘配气机构上的进气管和排气管从箱盖的侧面伸出，凸盘、锥状齿轮及气门的顶端位于箱盖的顶面，凸盘配气机构上设有火花塞，火花塞露出在箱盖的外面，箱盖的两端设有轴架，轴架上设有横轴，横轴上设有锥状齿轮，锥状齿轮与锥齿啮合，横轴的两端设有从动链轮，缸体箱的底部设有曲轴，曲轴的两端设有主动链轮，从动链轮和主动链轮的齿数相同并通过链条相连接。

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